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    本發明提供一種發光二極體封裝，包括：一基座、一發光元件及一封裝膠材。發光元件設置於基座上。封裝膠材設置於發光元件上，且封裝膠材之外表面包括複數個微結構。微結構包括複數個凹陷的微結構或複數個凸起的微結構或上述微結構之組合，其中至少一部分發光元件所發出之光線係經由微結構傳遞至外界環境。
    公开号:TW201322496A
    申请号:TW100143498
    申请日:2011-11-28
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Yu-Min Lin；Cheng-Chun Liao；Chia-Shen Cheng
    申请人:Lextar Electronics Corp；
    IPC主号:H01L33-00
    专利说明:
    發光二極體封裝
    本發明係關於一種發光二極體封裝，特別係一種封裝膠材之外表面具有微結構的發光二極體封裝。
    發光二極體(LED)由於具有省電、低驅動電壓、壽命長以及具有環保效果等優點，逐漸用於各種照明設備以及液晶顯示器的背光源上。發光二極體封裝之目的包括保護晶片不受外界水氣、氧氣、輻射或外力之破壞。
    傳統發光二極體封裝用的封裝膠折射率約為1.5，與空氣的全反射角約為42度。因此，若封裝膠的出光面為平面結構將導致光線於封裝膠內部發生全反射，而導致出光效率下降，進而影響元件效率以及封裝材料提早黃化等問題。
    美國專利7,875,476利用封裝膠成型技術，如第1圖所示，將封裝膠11固化成圓球形，以降低光線於封裝膠11內部發生全反射的機會，進而增加出光效率。然而，上述方法無法實現於非圓形或非正方形的封裝體10中，並且將封裝膠11固化成圓形所需的材料甚多，若應用於大型封裝體10上，成本明顯上升。
    有鑑於此，本發明之一目的在於提供一出光效率高但製作容易的發光二極體封裝。
    為達上述目的，本發明提供一種發光二極體封裝，包括：一基座、一發光元件及一封裝膠材。發光元件設置於基座上。封裝膠材設置於發光元件上，且封裝膠材之外表面包括複數個微結構。微結構包括複數個凹陷的微結構或複數個凸起的微結構或上述微結構之組合，其中至少一部分發光元件所發出之光線係經由微結構傳遞至外界環境。
    在上述較佳實施例中，凸起的微結構與凹陷的微結構為一角錐體。角錐體可為一四角錐體，具有四個面，頂角為70度，高度為0.5mm。
    在上述較佳實施例中，凸起的微結構分別為一微小顆粒，其中微小顆粒之光線折射率約略相於封裝膠材之光線折射率，且其形狀為圓形、橢圓形、多邊形或其組合。另外，微小顆粒之排列間距介於0~500微米，微小顆粒之粒徑介於10~500微米，封裝膠材之表面粗糙度(Ra)約為30微米。
    在上述較佳實施例中，基座包括一定義於一側壁之中的容置空間，發光元件設置於容置空間中，且封裝膠材填充於容置空間中以包覆發光元件。凹陷的微結構係自一參考面朝發光元件之方向凹陷，且凸起的微結構係自一參考面朝遠離發光元件之方向凸起，其中參考面為一平面，切齊側壁之外緣。
    在上述較佳實施例中，凸起的微結構分別為一微小顆粒，其中微小顆粒之光線折射率約略相於封裝膠材之光線折射率，且微小顆粒之部分體積位於參考面之下，其中微小顆粒凸出於參考面之體積占其總體積之33~66%。
    在上述較佳實施例中，微結構之排列間距介於0~500微米。
    藉由本發明封裝膠材表面微結構的設置，光線於封裝膠材內部發生全反射的情形可以減少，進而提高光使用效率。
    茲配合圖式說明較佳實施例。
    請參閱第2、3圖。第3圖顯示沿第2圖中a-a線段所視之剖面圖。本發明之較佳實施例之發光二極體封裝100包括一基座110、一發光元件120及一封裝膠材130。基座110包括一底板111及一側壁113。側壁113自底板111突出，一容置空間115定義於側壁113之中。
    請參閱第3-5圖。第4圖顯示第3圖之A區域之放大圖，第5圖顯示第3圖之A區域之部分結構之俯視圖。封裝膠材130填充於容置空間115中以包覆發光元件120。封裝膠材130的外表面131包括複數個微結構131a，自一參考面R朝遠離發光元件120之方向凸起，其中參考面R為一平面，切齊於側壁113之外緣，但並不限至於此。微結構131a為一角錐體，其排列間距介於0~500微米。
    本發明較佳實施例之發光二極體封裝100之製作方式將於下列說明中詳述：請參照第6圖。首先，提供一鐵氟龍板材50，並針對其表面進行表面切割，以形成複數個形狀互補於微結構131a(第4圖)之圖案，而使鐵氟龍板材50表面上具有粗糙結構；利用一重物60壓迫鐵氟龍板材50於發光二極體封裝100之封裝膠材130之表面上，其中封裝膠材是在未完全凝固狀態時，受到鐵氟龍板材的粗糙結構壓印；烘乾發光二極體封裝100之封裝膠材130(第4圖)，以完成微結構131a之成型。
    其中，封裝膠材130之材質主要是透明的環氧樹脂(Epoxy resin)或矽膠(silicone)。
    當發光元件120作動時，至少一部分發光元件120所發出之光線係經由微結構131a傳遞至外界環境。如此一來，光線於封裝膠材130內產生內部全反射的情形將可減少，以增加發光元件120的效率並避免封裝膠材130提早黃化等問題。在一具體實驗數據中，具有微結構131a之封裝膠材130可提昇13.68%的出光效率。
    本發明之微結構131a之形式並不限定於上述之型態，以下舉例性的提供微結構131a各種可能的實施方式：
    請參照第7、8圖。第7圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝200之剖面圖，第8圖顯示第7圖之B區域之放大示意圖。在此實施例中，相似或相對應之元件將施予相似之標號，且已說明之特徵將在以下說明中被省略。發光二極體封裝200與發光二極體封裝100不同的特徵在於，封裝膠材230包括複數個微結構231a以及複數個微結構231b，其中微結構231a係自參考面R朝遠離發光元件220之方向凸起，且微結構231b係自參考面R朝發光元件220之方向凹陷。微結構231a、231b皆為角錐體，其排列間距介於0~500微米。值得注意的是，在第8圖中，雖然微結構231a與微結構231b係彼此交錯排列，但本領域具有通常知識者可依照末端產品應用而加以改變，而不限於此交錯排列方式。
    請參照第9-11圖。第9圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝300之剖面圖，第10圖顯示第9圖之C區域之放大示意圖，第11圖顯示第9圖之C區域之俯視圖，是利用光學顯微鏡之CCD影像感測器之實際拍攝圖面。在此實施例中，相似或相對應之元件將施予相似之標號，且已說明之特徵將在以下說明中被省略。發光二極體封裝300之封裝膠材330之外表面331包括複數個微結構340，其中微結構340分別為一微小顆粒，自參考面R凸起。微結構(微小顆粒)340之光線折射率約略相等於封裝膠材330之光線折射率，其排列間距P介於0~500微米，且其粒徑W介於10~500微米，粗糙度(Ra)大約為30微米。間距P為0微米，是表最密排列的狀態。在此實施例中，微結構(微小顆粒)340之形狀為圓形、橢圓形、多邊形或其組合，且微小顆粒之部分體積位於參考面之下，而微小顆粒凸出於參考面R之體積占其總體積之33~66%。
    形成微結構(微小顆粒)340之方式將於下列說明中詳述：首先，製作複數個折射率以及比重與封裝膠材330相當的微結構(微小顆粒)340；將微結構(微小顆粒)340放置於處在未完全凝固狀態的封裝膠材330上，使微小顆粒340嵌入封裝膠材330之中；烘乾封裝膠材330，以完成微結構(微小顆粒)340之成型。在此實施例中，微結構(微小顆粒)340係由玻璃材質所製成，但並不限定於此。
    值得注意的是，在上述製作方式中，若是在烘乾封裝膠材330後進一步將部分微結構(微小顆粒)340自封裝膠材330取下，複數個自封裝膠材330外表面331凹陷的微結構(未圖示)將形成於其上。
    請參照第12-13圖。第12圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝400之剖面圖，第13圖顯示第12圖之D區域之俯視圖，是利用光學顯微鏡之CCD影像感測器之實際拍攝圖面。在此實施例中，相似或相對應之元件將施予相似之標號，且已說明之特徵將在以下說明中被省略。發光二極體封裝400之封裝膠材430之外表面431包括複數個微結構440，如第13圖所示般，微結構440係由複數個不規則凸起於封裝膠材430之外表面431之微小顆粒，圖式中的微小顆粒粗糙度(Ra)大約為100微米。
    形成微結構440之方式將於下列說明中詳述：首先，藉由一噴槍(未圖示)將微結構(微小顆粒)440噴灑於封裝膠材430之外表面431上；烘乾微結構(微小顆粒)440，以完成微結構440之成型。
    請參照第14圖。第14圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝500之剖面圖。在此實施例中，封裝膠材530設置於發光元件520之上並直接固化於基座510之上。封裝膠材530遠離基座510之外表面531以及位於外表面531與基座510之間的外表面533皆包括複數個如上述實施例所述之微結構。值得注意的是，本領域之技術人士可任意將上述實施例所揭露之微結構相互搭配，以應用於不同的封裝體。
    藉由本發明的發光二極體封裝，光線於封裝膠材的外表面發生全反射的機會將會降低，以達到提昇出光效率的目的。
    雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    10．．．封裝體
    11．．．封裝膠
    50．．．鐵氟龍板材
    60．．．重物
    100、200、300、400、500．．．發光二極體封裝
    110、210、310、410、510．．．基座
    111、211、311、411．．．底板
    113、213、313、413．．．側壁
    115、215、315、415．．．容置空間
    120、220、320、420、520．．．發光元件
    130、230、330、430、530．．．封裝膠材
    131、231、331、431、531．．．外表面
    131a．．．微結構
    231a、231b．．．微結構
    340、440．．．微結構(微小顆粒)
    533．．．外表面
    A、B、C、D．．．區域
    W．．．粒徑
    P．．．間距
    R．．．參考面
    第1圖顯示習知技術之封裝體之剖面圖；
    第2圖顯示本發明之較佳實施例之發光二極體封裝之示意圖；
    第3圖顯示本發明之較佳實施例之發光二極體封裝之剖面圖；
    第4圖顯示第3圖之A區域之放大圖；
    第5圖顯示第3圖之A區域之部分結構之俯視圖；
    第6圖顯示本發明之較佳實施例之發光二極體封裝之製作方式之示意圖；
    第7圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝之剖面圖；
    第8圖顯示第7圖之B區域之放大示意圖；
    第9圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝之剖面圖；
    第10圖顯示第9圖之C區域之放大示意圖；
    第11圖顯示第9圖之C區域之俯視圖；
    第12圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝之剖面圖；
    第13圖顯示第12圖之D區域之俯視圖；以及
    第14圖顯示本發明另一實施例之發光二極體封裝之剖面圖。
    100．．．發光二極體封裝
    110．．．基座
    111．．．底板
    113．．．側壁
    115．．．容置空間
    120．．．發光元件
    130．．．封裝膠材
    131．．．外表面
    A．．．區域
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種發光二極體封裝，包括：一基座；一發光元件，設置於該基座上；以及一封裝膠材，設置於該發光元件上，且該封裝膠材之外表面包括複數個微結構，其中該等微結構包括複數個凹陷的微結構或複數個凸起的微結構或上述微結構之組合，其中至少一部分該發光元件所發出之光線係經由該等微結構傳遞至外界環境。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝，其中該等凸起的微結構與該等凹陷的微結構為一角錐體。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝，其中該等凸起的微結構分別為一微小顆粒，其中該等微小顆粒之光線折射率約略相等於該封裝膠材之光線折射率。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體封裝，其中該等微小顆粒之排列間距介於0~500微米。
    [5] 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體封裝，其中該等微小顆粒之粒徑介於10~500微米。
    [6] 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體封裝，其中該等凸起的微結構是該微小顆粒，該封裝膠材之表面粗糙度(Ra)約為30微米。
    [7] 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體封裝，其中該等微小顆粒之形狀為圓形、橢圓形、多邊形或其組合。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝，其中該等凹陷的微結構係自一參考面朝該發光元件之方向凹陷，且該凸起的微結構係自該參考面朝遠離該發光元件之方向凸起。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體封裝，其中該參考面為一平面。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體封裝，其中該基座包括一定義於一側壁之中的容置空間，該發光元件設置於該容置空間中，且該封裝膠材填充於該容置空間中以包覆該發光元件，其中該參考面切齊於該側壁之外緣。
    [11] 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體封裝，其中該等凸起的微結構分別為一微小顆粒，其中該等微小顆粒之光線折射率約略相等於該封裝膠材之光線折射率，且該等微小顆粒之部分體積位於該參考面之下。
    [12] 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體封裝，其中該等微小顆粒凸出於該參考面之體積占其總體積之33~66%。
    [13] 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝，其中該等微結構之排列間距介於0~500微米。
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