本發(fā)明有關(guān)一種發(fā)光裝置及其制造方法，特別關(guān)于一種具有覆晶式(flip-chip)led芯片的芯片級(jí)封裝發(fā)光裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

led(發(fā)光二極管)芯片系普遍地使用來(lái)提供照明、顯示或指示用的光源，而led芯片通常會(huì)設(shè)置于一封裝構(gòu)造(其中可包含熒光材料)中，以成為一發(fā)光裝置。

隨著led技術(shù)的發(fā)展，芯片級(jí)封裝(chip-scalepackage，csp)發(fā)光裝置以其明顯的優(yōu)勢(shì)于近年開(kāi)始受到廣大的重視。以最廣泛被使用的白光csp發(fā)光裝置為例，其通常由一藍(lán)光led芯片與一包覆led芯片的熒光結(jié)構(gòu)所組成；其中，藍(lán)光led芯片通常為一覆晶式led芯片，具有從上表面與側(cè)部立面發(fā)出藍(lán)光的特性，又，熒光結(jié)構(gòu)需將上表面與側(cè)部立面所發(fā)出的藍(lán)光均勻地轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)，使通過(guò)熒光結(jié)構(gòu)后所產(chǎn)生的不同波長(zhǎng)的光線以適當(dāng)比例混合后形成均勻的白光；為達(dá)成此均勻地轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)的目的，熒光結(jié)構(gòu)需在上表面與側(cè)部立面具有相同的厚度，此即所謂共形化分布(conformalcoating)的熒光結(jié)構(gòu)。

相較于傳統(tǒng)支架型led與陶瓷基板型led，csp發(fā)光裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)不需要金線及額外的支架或陶瓷基板等副載具(submount)，因此可明顯節(jié)省材料成本；(2)因省略了支架或陶瓷基板等副載具，可進(jìn)一步降低led芯片與散熱板之間的熱阻，因此在相同操作條件下將具有較低的操作溫度，或進(jìn)而增加操作功率；(3)較低的操作溫度可使led具有較高的芯片量子轉(zhuǎn)換效率；(4)大幅縮小的封裝尺寸使得在設(shè)計(jì)模塊或燈具時(shí)，具有更大的設(shè)計(jì)彈性；(5)具有小發(fā)光面積，因此可縮小光展量(etendue)，使得二次光學(xué)更容易設(shè)計(jì)，亦或藉此獲得高發(fā)光強(qiáng)度(intensity)。

然而，csp發(fā)光裝置因?yàn)椴恍桀~外的基板或支架等副載具，故csp發(fā)光裝置中的熒光結(jié)構(gòu)僅與led芯片相接觸；由于兩者之間的接觸面積相當(dāng)有限，往往導(dǎo)致兩者之間的結(jié)合力道不足；又led芯片與熒光結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)通常具有明顯的差異，在發(fā)光裝置操作時(shí)所產(chǎn)生的溫度變化下，熱膨脹系數(shù)的不匹配所引起的內(nèi)應(yīng)力將使接合力道已不足的熒光結(jié)構(gòu)容易從led芯片上剝離(delamination)，導(dǎo)致csp發(fā)光裝置失效。這項(xiàng)先天上的特性嚴(yán)重影響了現(xiàn)有csp發(fā)光裝置的可靠度性能。

再者，現(xiàn)有csp發(fā)光裝置在制造的過(guò)程中，會(huì)先將熒光材料混合于黏合材料(binder)中，例如高分子材料，再透過(guò)模造成型(molding)、印刷(printing)或噴涂(spraying)等方法來(lái)形成熒光結(jié)構(gòu)；當(dāng)熒光材料混合于高分子材料中時(shí)，將形成熒光膠體(phosphorslurry)，以此進(jìn)行熒光結(jié)構(gòu)的制造時(shí)，對(duì)熒光結(jié)構(gòu)幾何尺寸的控制需要很高的精準(zhǔn)度，才能獲得精確的發(fā)光顏色控制；又，現(xiàn)有方法僅能控制熒光結(jié)構(gòu)的幾何外型尺寸，而難以控制熒光材料在熒光膠體(或熒光結(jié)構(gòu))內(nèi)的分布狀態(tài)，而熒光材料的分布狀態(tài)卻是決定其發(fā)光性能的關(guān)鍵因素。因此，這兩項(xiàng)先天物理特性使得熒光材料難以形成共形化分布(conformalcoating)，故增加了cps發(fā)光裝置在大量制作上達(dá)到光學(xué)一致性的難度。

例如以熒光膠體透過(guò)模造成型(或印刷)進(jìn)行csp發(fā)光裝置的熒光結(jié)構(gòu)制作時(shí)，多個(gè)led芯片(形成一led芯片陣列)與模具內(nèi)表面(或與印刷刮刀及鋼板)之間的相對(duì)位置的誤差，將造成多個(gè)led芯片上表面及立面所形成的熒光結(jié)構(gòu)的厚度一致性不足；同時(shí)，后續(xù)若須以切割分離多個(gè)csp發(fā)光裝置時(shí)，熒光結(jié)構(gòu)的切割位置的誤差將使led芯片立面上的熒光結(jié)構(gòu)的厚度難以控制；再加上無(wú)法有效控制熒光材料在膠體內(nèi)的分布；這些因素造成了無(wú)法形成共形化分布(conformalcoating)的熒光材料，使led芯片所發(fā)射出的光線經(jīng)過(guò)熒光結(jié)構(gòu)后，其顏色不一致，因而造成空間色均勻性(spatialcoloruniformity)不佳，且色溫(correlatedcolortemperature，cct)分級(jí)(binning)集中度亦不佳，導(dǎo)致生產(chǎn)良率下降。

此外，若采用噴涂方式來(lái)制作熒光結(jié)構(gòu)時(shí)，雖可避免在模造成型(或印刷工藝)中l(wèi)ed芯片在對(duì)位誤差上所遭遇的相關(guān)問(wèn)題，但熒光材料在噴涂時(shí)卻因重力的作用而不易附著在led芯片的垂直立面，導(dǎo)致熒光材料不易在立面上形成連續(xù)分布，這將造成在led芯片的立面上熒光材料在高分子材料中不連續(xù)，雖然高分子材料可在立面形成連續(xù)分布透明結(jié)構(gòu)，但因局部缺乏熒光材料以致產(chǎn)生較大面積連續(xù)性的光學(xué)上的透明“空孔”，使藍(lán)光從空孔泄漏，即未經(jīng)過(guò)熒光材料波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而直接穿透封裝構(gòu)造，造成csp發(fā)光裝置側(cè)面容易泄漏藍(lán)光，以致csp發(fā)光裝置正面光線與側(cè)面光線的顏色不一致而形成藍(lán)暈，因此，現(xiàn)有噴涂工藝亦無(wú)法形成共形化分布(conformalcoating)的熒光材料；又，若采用噴涂方式于led芯片的上表面形成較薄的熒光結(jié)構(gòu)時(shí)，因熒光材料與高分子材料已預(yù)混合形成熒光膠體，熒光材料(通常為顆粒狀)本身的聚集現(xiàn)象(particleaggregation)將使熒光材料出現(xiàn)明顯的分布不連續(xù)，此亦會(huì)形成熒光材料的空孔，造成光斑(藍(lán)光斑點(diǎn))現(xiàn)象；因此，采用噴涂方式制作csp發(fā)光裝置時(shí)，空孔所造成的藍(lán)光泄漏會(huì)使局部區(qū)域藍(lán)光強(qiáng)度過(guò)高，除了會(huì)使空間色均勻性不佳之外，亦會(huì)增加藍(lán)光對(duì)人眼造成的傷害；同時(shí)，不一致的熒光材料分布會(huì)使色溫分級(jí)集中度不佳；又，藍(lán)光大量泄漏將使熒光材料無(wú)法有效轉(zhuǎn)換藍(lán)光波長(zhǎng)，也會(huì)造成光轉(zhuǎn)換效率的下降。

有鑒于此，提供一種可增強(qiáng)熒光結(jié)構(gòu)與led芯片接口的附著力(即改善發(fā)光裝置的可靠度)，并增加csp發(fā)光裝置空間色均勻性、提升色溫分級(jí)集中度與提升發(fā)光效率等的技術(shù)方案，為目前業(yè)界發(fā)展csp發(fā)光裝置制造技術(shù)亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的在于提供一種發(fā)光裝置及其制造方法，其能改善發(fā)光裝置的可靠度、空間色均勻性、色溫分級(jí)集中度及發(fā)光效率，且可具有小發(fā)光面積及低熱阻。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明所揭露的一種發(fā)光裝置包含一led芯片與一封裝構(gòu)造，其中該封裝構(gòu)造包含一緩沖結(jié)構(gòu)、一熒光結(jié)構(gòu)及一透光結(jié)構(gòu)；該led芯片為一覆晶式led芯片，具有一上表面、相對(duì)于該上表面的一下表面、一立面及一電極組，該立面形成于該上表面與該下表面之間，該電極組設(shè)置于該下表面上；該緩沖結(jié)構(gòu)為一相對(duì)軟性材質(zhì)，亦可稱為軟性緩沖結(jié)構(gòu)，可由例如一高分子材料制成，其包含一頂部及一側(cè)部，該頂部形成于該上表面上，而該側(cè)部形成于該立面上，該頂部具有一凸?fàn)钋妫搨?cè)部具有一連接該凸?fàn)钋娴耐饩壝?；該熒光結(jié)構(gòu)沿著該凸?fàn)钋婕霸撏饩壝?，形成于該軟性緩沖結(jié)構(gòu)上，該熒光結(jié)構(gòu)通常包含一高分子材料(例如硅膠、環(huán)氧樹(shù)脂或橡膠等)及一熒光材料；該透光結(jié)構(gòu)形成于該熒光結(jié)構(gòu)上，其中該透光結(jié)構(gòu)的一硬度不小于該軟性緩沖結(jié)構(gòu)的一硬度。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明所揭露的一種發(fā)光裝置的制造方法包含：放置多個(gè)led芯片于一離型材料上，以形成一led芯片陣列；形成多個(gè)封裝構(gòu)造于該等led芯片上，該等封裝構(gòu)造彼此相連；以及切割該等封裝構(gòu)造。此外，在切割該等封裝構(gòu)造之前或之后，移除該離型材料。

上述形成該等封裝構(gòu)造于該等led芯片上的步驟更包含：形成多個(gè)軟性緩沖結(jié)構(gòu)于該等led芯片上，并使得各該軟性緩沖結(jié)構(gòu)的一頂部設(shè)置于各該led芯片的一上表面、且使各該軟性緩沖結(jié)構(gòu)的一側(cè)部設(shè)置于各該led芯片的一立面，其中該頂部具有一凸?fàn)钋?，而該?cè)部具有一連接該凸?fàn)钋娴耐饩壝妫谎刂摰溶浶跃彌_結(jié)構(gòu)的該等凸?fàn)钋婕霸摰韧饩壝?，形成多個(gè)熒光結(jié)構(gòu)于該等軟性緩沖結(jié)構(gòu)上，其中，可選擇性地采用可分別沉積熒光材料與高分子材料的方法形成多個(gè)熒光結(jié)構(gòu)；及形成多個(gè)透光結(jié)構(gòu)于該等熒光結(jié)構(gòu)上，其中該透光結(jié)構(gòu)的一硬度不小于該軟性緩沖結(jié)構(gòu)的一硬度。

藉此，本發(fā)明的發(fā)光裝置及其制造方法能至少提供以下的有益效果：相比于現(xiàn)有csp發(fā)光裝置的熒光結(jié)構(gòu)直接地接觸led芯片，部分熒光材料(通常為一陶瓷材料，其與芯片間無(wú)黏著性)減低了高分子材料與led芯片的接觸面積，因而降低了熒光結(jié)構(gòu)與led芯片接口的附著力，而本發(fā)明所揭露的軟性緩沖結(jié)構(gòu)可使其本身的高分子材料完全與led芯片接觸，因此透過(guò)緩沖結(jié)構(gòu)可明顯提升熒光結(jié)構(gòu)與led芯片之間的結(jié)合力量(bondingforce)。此外，軟性緩沖結(jié)構(gòu)的硬度較低，可減緩因各元件之間熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，故軟性緩沖結(jié)構(gòu)可作為一應(yīng)力減緩結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的發(fā)光裝置在運(yùn)作時(shí)(內(nèi)部溫度會(huì)明顯變化)，不易有剝離(delamination)現(xiàn)象產(chǎn)生，即封裝構(gòu)造不易從led芯片分離，增加了發(fā)光裝置的可靠度性能。

再者，由于本發(fā)明所揭露的軟性緩沖結(jié)構(gòu)的側(cè)部的外緣面為相對(duì)平緩曲面，可使led芯片的立面所造成的斷差(step)較為平緩(smooth)，相較于現(xiàn)有技術(shù)中熒光材料因重力的作用導(dǎo)致熒光材料在高分子材料中沉淀，而不易均勻附著在led芯片的垂直立面，因此在立面上無(wú)法形成連續(xù)且共形化分布(conformalcoating)的熒光材料；本發(fā)明所揭露的緩沖結(jié)構(gòu)可大幅減緩因重力的作用所導(dǎo)致的熒光材料沉淀的現(xiàn)象，因此可在緩沖材料側(cè)部形成連續(xù)分布的熒光材料，產(chǎn)生近似共形化分布(approximatelyconformalcoating)的熒光結(jié)構(gòu)，故而解決了csp發(fā)光裝置藍(lán)光泄漏的問(wèn)題，如此，本發(fā)明的發(fā)光裝置具有較佳的空間色均勻性，也因此提升了色溫分級(jí)集中度。

又，本發(fā)明的發(fā)光裝置在形成熒光結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用分別沉積熒光材料與高分子材料的方法，因此可大幅減少熒光材料聚集的現(xiàn)象，使得在形成較薄的熒光結(jié)構(gòu)時(shí)仍可獲得分布均勻的熒光材料，避免了空孔的產(chǎn)生，因此不會(huì)產(chǎn)生光斑現(xiàn)象，同時(shí)亦可形成高密度堆棧的熒光結(jié)構(gòu)。由于改善了光斑現(xiàn)象與藍(lán)光的泄漏，并且具有高密度堆棧的熒光結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明的發(fā)光裝置具有較佳的熒光結(jié)構(gòu)的光轉(zhuǎn)換效率，故提升了整體發(fā)光效率，同時(shí)亦降低了藍(lán)光對(duì)人眼傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

為讓上述目的、技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文系以較佳的實(shí)施例配合所附圖式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1a至圖1c系為依據(jù)本發(fā)明的第1較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意圖；

圖2系為依據(jù)本發(fā)明的第2較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意圖；

圖3a至圖3c系為依據(jù)本發(fā)明的第3較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意圖；及

圖4a至圖4f系依據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的制造方法的各步驟的示意圖。

符號(hào)說(shuō)明

1、1a、1b、1c、1d、1e發(fā)光裝置

100led芯片陣列

10覆晶式led芯片、led芯片

11上表面

111邊緣

12下表面

13立面

14電極組

200封裝構(gòu)造

20緩沖結(jié)構(gòu)、軟性緩沖結(jié)構(gòu)

21頂部

211凸?fàn)钋?/p>

22側(cè)部

221外緣面

23光散射性微粒

30熒光結(jié)構(gòu)

31頂部

32側(cè)部

321水平段

40透光結(jié)構(gòu)

41微結(jié)構(gòu)透鏡層

411微結(jié)構(gòu)

42光散射性微粒

43光散射層

300離型材料

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1a所示，其為依據(jù)本發(fā)明的第1較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意圖(剖視圖)。該發(fā)光裝置1a可包含一led芯片10、一緩沖結(jié)構(gòu)20、一熒光結(jié)構(gòu)30及一透光結(jié)構(gòu)40，而緩沖結(jié)構(gòu)20、熒光結(jié)構(gòu)30及透光結(jié)構(gòu)40又可構(gòu)成一透光的封裝構(gòu)造200；該些元件的技術(shù)內(nèi)容將依序說(shuō)明如下。

該led芯片10為一覆晶式led芯片，其包含一上表面11、一下表面12、一立面13及一電極組14。上表面11與下表面12為相對(duì)且相反地設(shè)置，而立面13形成于上表面11與下表面12之間、且連接上表面11與下表面12。換言之，立面13是沿著上表面11的邊緣111與下表面12的邊緣而形成，故立面13相對(duì)于上表面11與下表面12為環(huán)形(例如矩型環(huán))。

電極組14設(shè)置于下表面12上，且可具有二個(gè)以上的電極。電能(圖未示)可透過(guò)電極組14供應(yīng)至led芯片10內(nèi)，以使led芯片10發(fā)出光線。光線可從上表面11及立面13射出。由于led芯片10為覆晶型式，故上表面11上未設(shè)有電極。

緩沖結(jié)構(gòu)20用以緩沖各元件的熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、改善led芯片10與封裝構(gòu)造200的接口附著性、且可幫助熒光結(jié)構(gòu)30均勻地形成于其上以達(dá)到近似共形化分布(approximatelyconformalcoating)等。具體而言，緩沖結(jié)構(gòu)20為一相對(duì)軟性材質(zhì)，亦可稱為軟性緩沖結(jié)構(gòu)20，其制造材料可為一透明的高分子材料(包含硅膠、環(huán)氧樹(shù)脂或橡膠等)，軟性緩沖結(jié)構(gòu)20可包含一頂部21及一側(cè)部22(兩者為一體成型)，而頂部21形成且接觸于led芯片10的上表面11上，側(cè)部22形成且接觸于led芯片10的立面13；此外，軟性緩沖結(jié)構(gòu)20可完整地覆蓋led芯片10的上表面11及立面13，但未有覆蓋led芯片10的電極組14。

請(qǐng)配合參閱圖1b(省略熒光結(jié)構(gòu)及透光結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置的剖視圖)，頂部21包括一凸?fàn)钋?11(即頂部21的上表面)，且凸?fàn)钋?11的最高點(diǎn)系靠近或?qū)Rled芯片10的上表面11的中心點(diǎn)，而凸?fàn)钋?11的最低點(diǎn)系靠近或?qū)R上表面11的邊緣111；因緩沖結(jié)構(gòu)20較佳地由高分子材料組成，其受材料內(nèi)聚力的作用后通常會(huì)形成一凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，使頂部21具有凸?fàn)钋?11。較佳地，凸?fàn)钋?11的最高點(diǎn)至上表面11的距離系小于led芯片10的厚度的一半，換言之，凸?fàn)钋?11可以不是一半球面。

該側(cè)部22包含一連接該凸?fàn)钋?11的外緣面221(即側(cè)部22的上表面)，而較佳地外緣面221與凸?fàn)钋?11系連續(xù)地相連接；也就是，在兩者的交界在線，外緣面221的曲率與凸?fàn)钋?11的曲率為實(shí)質(zhì)相同。連續(xù)地連接的外緣面221與凸?fàn)钋?11有益于后述的熒光結(jié)構(gòu)30的形成。

外緣面221與凸?fàn)钋?11可在led芯片10的上表面11的邊緣111處相連接，故邊緣111相切或鄰近于凸?fàn)钋?11及外緣面221；也就是，邊緣111與“外緣面221及凸?fàn)钋?11之間的交界線”相平行地或接近平行地偏移，而較佳地此偏移量可在工藝能力下為最小者。

外緣面221較佳地可包含一凹狀曲面(如圖所示)，換言之，外緣面221的曲率與凸?fàn)钋?11曲率為相反。此外，外緣面221系越遠(yuǎn)離led芯片10的立面13時(shí)越接近水平(其曲率最終亦趨近于零)。此種外緣面221更有益于后述的熒光結(jié)構(gòu)30的形成。另一實(shí)施例中(圖未示)，外緣面221可包含一傾斜平面或一凸?fàn)钋妗?/p>

較佳地，形成該緩沖結(jié)構(gòu)20的方法可為：將一高分子材料，例如硅膠，噴灑(spray)至led芯片10上，以使得高分子材料附著在led芯片10的上表面11及立面13。藉由高分子材料本身的表面張力及內(nèi)聚力，于高分子材料固化后可形成具有頂部21及側(cè)部22的軟性緩沖結(jié)構(gòu)20。

軟性緩沖結(jié)構(gòu)20具有較小的硬度，以能減緩各元件之間因熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的影響，因而減緩內(nèi)應(yīng)力所造成的剝離(delamination)現(xiàn)象。而當(dāng)軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的硬度過(guò)大時(shí)，會(huì)降低其減緩內(nèi)應(yīng)力的效果，故硬度較佳地不大于a80的蕭氏硬度(shorehardness)。軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的硬度主要由軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的制造材料來(lái)決定，故依據(jù)所需的硬度來(lái)選擇適合的制造材料。舉例而言，軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的制造材料可為一透明的高分子材料(包含硅膠、環(huán)氧樹(shù)脂或橡膠等)，然后從不同種類的高分子材料來(lái)選擇一硬度合乎要求者。

熒光結(jié)構(gòu)30可改變“從led芯片10所發(fā)出、然后通過(guò)軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的光線”的波長(zhǎng)。具體而言，熒光結(jié)構(gòu)30系沿著軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的凸?fàn)钋?11及外緣面221、形成于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20上。

請(qǐng)配合參閱圖1c(省略透光結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置的剖視圖)，熒光結(jié)構(gòu)30也可視為包含一頂部31及一側(cè)部32，頂部31形成于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的頂部21上，而側(cè)部32形成于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的側(cè)部22上。此外，由于頂部21的凸?fàn)钋?11及側(cè)部22的外緣面221可為連續(xù)地連接，熒光結(jié)構(gòu)30的頂部31及側(cè)部32亦可較連續(xù)、平順地相連接。

由于外緣面221為一相對(duì)平緩曲面，可使led芯片10的立面13所造成的斷差(step)較為平緩(smooth)，因此，在采用噴涂等類似方法來(lái)形成熒光結(jié)構(gòu)30時(shí)，緩沖結(jié)構(gòu)20可大幅減緩因重力的作用所導(dǎo)致的熒光材料沉淀的現(xiàn)象，使熒光材料可連續(xù)分布于緩沖結(jié)構(gòu)20的頂面211與外緣面221，產(chǎn)生近似共形化分布(approximatelyconformalcoating)的熒光結(jié)構(gòu)30；換言之，熒光結(jié)構(gòu)30可為薄膜狀結(jié)構(gòu)，系基本上共形于(substantiallyconformto)軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的外型，而近似共形于led芯片10的外型，由此形成的連續(xù)熒光結(jié)構(gòu)30可解決csp發(fā)光裝置1a藍(lán)光泄漏的問(wèn)題。

熒光結(jié)構(gòu)30系包含熒光材料、及固定熒光材料的黏合材料(例如可透光的高分子材料)。熒光結(jié)構(gòu)30可藉由如申請(qǐng)人先前提出的公開(kāi)號(hào)us2010/0119839的美國(guó)專利申請(qǐng)案(對(duì)應(yīng)于證書(shū)號(hào)i508331的臺(tái)灣專利)所揭露的方法來(lái)形成，該美國(guó)及臺(tái)灣專利申請(qǐng)案的技術(shù)內(nèi)容以引用方式全文并入本文；該方法可分別地沉積熒光材料與高分子材料，在適當(dāng)?shù)膮?shù)控制下可大幅降低熒光材料聚集(particleaggregation)的現(xiàn)象，使得熒光結(jié)構(gòu)30的熒光材料在分布上具有良好的均勻性，可避免因分布不連續(xù)所產(chǎn)生的空孔而造成藍(lán)光的泄漏(即光斑現(xiàn)象)，也因此降低了藍(lán)光對(duì)人眼傷害的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，亦可形成高熒光材料堆棧密度的熒光結(jié)構(gòu)30，高堆棧密度且分布均勻的熒光結(jié)構(gòu)30可具有較佳的光轉(zhuǎn)換效率。此外，上述方法可重復(fù)該些工藝一層一層地形成所需的堆棧順序，例如不同熒光材料的堆棧順序、或不同折射系數(shù)的高分子材料的堆棧順序，如此可使熒光結(jié)構(gòu)30進(jìn)一步獲得更佳的光汲取效率或光轉(zhuǎn)換效率。

由于本發(fā)明的熒光結(jié)構(gòu)30是由熒光材料與高分子材料所形成(現(xiàn)有csp發(fā)光裝置的熒光結(jié)構(gòu)亦是)，若熒光結(jié)構(gòu)30直接接觸并形成于led芯片10上時(shí)，部分熒光材料(通常為一陶瓷材料，其與led芯片10間無(wú)黏著性)將減低高分子材料與led芯片10的接觸面積，因而降低了熒光結(jié)構(gòu)30與led芯片10接口的附著力；在熒光結(jié)構(gòu)30與led芯片10之間設(shè)置了緩沖結(jié)構(gòu)20后，可使緩沖結(jié)構(gòu)20本身的高分子材料完全與led芯片10接觸，因而明顯提升了熒光結(jié)構(gòu)30與led芯片10之間的結(jié)合力量(bondingforce)。

請(qǐng)復(fù)參閱圖1a，透光結(jié)構(gòu)40用以保護(hù)熒光結(jié)構(gòu)30，使得環(huán)境中的物質(zhì)不易影響到熒光結(jié)構(gòu)30。因此，透光結(jié)構(gòu)40系形成于熒光結(jié)構(gòu)30上，以覆蓋熒光結(jié)構(gòu)30。透光結(jié)構(gòu)40的厚度可較大，且透光結(jié)構(gòu)40可不用共形于熒光結(jié)構(gòu)30、軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的外型而形成；透光結(jié)構(gòu)40的上表面還可為平面者，以利于機(jī)械手臂等裝置來(lái)抓取。

透光結(jié)構(gòu)40的硬度不小于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的硬度，且較佳地，透光結(jié)構(gòu)40會(huì)硬于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20，以使得透光結(jié)構(gòu)40具有較佳的剛性，進(jìn)而提供生產(chǎn)上足夠的可操作性。透光結(jié)構(gòu)40的硬度較佳地不小于d30的蕭氏硬度。

透光結(jié)構(gòu)40的硬度主要由透光結(jié)構(gòu)40的制造材料來(lái)決定，故依據(jù)所需的硬度來(lái)選擇適合的制造材料。舉例而言，透光結(jié)構(gòu)40的制造材料可為一高分子材料(包含硅膠、環(huán)氧樹(shù)脂或橡膠等)，然后從不同種類的高分子材料來(lái)選擇一硬度合乎要求者。

綜合上述，發(fā)光裝置1a至少可提供以下技術(shù)特點(diǎn)：

1、相比于熒光結(jié)構(gòu)30(及現(xiàn)有csp發(fā)光裝置的熒光結(jié)構(gòu))直接地接觸led芯片10，部分熒光材料(通常為一陶瓷材料，其與led芯片10之間無(wú)黏著性)減低了樹(shù)脂材料與led芯片10的接觸面積，因而降低了熒光結(jié)構(gòu)30與led芯片10接口的附著力，緩沖結(jié)構(gòu)20可使其本身的樹(shù)脂材料完全與led芯片10接觸，因此透過(guò)緩沖結(jié)構(gòu)20可明顯提升熒光結(jié)構(gòu)30與led芯片10之間的結(jié)合力量。又，由于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的硬度較低，可減緩因各元件之間熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。如此，發(fā)光裝置1a運(yùn)作時(shí)的溫度變化雖會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，但在緩沖結(jié)構(gòu)20提升結(jié)合力量與減緩內(nèi)應(yīng)力之下，該內(nèi)應(yīng)力不易使封裝構(gòu)造200從led芯片10上分離；換言之，發(fā)光裝置1a運(yùn)作時(shí)，不易有剝離(delamination)現(xiàn)象產(chǎn)生，顯著地增加了可靠度性能。

2、由于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的側(cè)部22的外緣面221為相對(duì)平緩曲面，可使led芯片10的立面13所造成的斷差(step)較為平緩(smooth)，在采用噴涂等類似方法形成熒光結(jié)構(gòu)30時(shí)，相較于直接噴涂在led芯片10的垂直立面13上而使熒光材料因重力的作用導(dǎo)致熒光材料在高分子材料中沉淀，造成不易均勻附著在led芯片10的垂直立面13而無(wú)法形成連續(xù)且共形化分布(conformalcoating)的熒光材料；發(fā)光裝置1a的緩沖結(jié)構(gòu)20可大幅減緩因重力的作用所導(dǎo)致的熒光材料沉淀的現(xiàn)象，因此可在緩沖材料20側(cè)部22上形成連續(xù)分布的熒光材料，產(chǎn)生近似共形化分布(approximatelyconformalcoating)的熒光結(jié)構(gòu)30，即熒光結(jié)構(gòu)30可均勻地于形成在外緣面221上。因此，無(wú)論是在頂部21或側(cè)部22上，熒光結(jié)構(gòu)30都可具有均勻的熒光材料分布及均勻的厚度。如此，發(fā)光裝置1a可避免于led芯片10側(cè)部因熒光材料不連續(xù)所產(chǎn)生的空孔而造成藍(lán)光泄漏，降低了對(duì)人眼產(chǎn)生傷害的風(fēng)險(xiǎn)，也因此發(fā)光裝置1a亦具有良好的空間色均勻性，并提升了色溫分級(jí)集中度與其發(fā)光效率。

3、在形成發(fā)光裝置1a的熒光結(jié)構(gòu)30時(shí)，可采用分別沉積熒光材料與高分子材料的方法，因此可大幅減少熒光材料聚集的現(xiàn)象，使得在形成較薄的熒光結(jié)構(gòu)30時(shí)仍可獲得分布均勻的熒光材料，避免了空孔的產(chǎn)生，因此不會(huì)產(chǎn)生光斑現(xiàn)象，同時(shí)亦可形成高密度堆棧的熒光結(jié)構(gòu)30。由于改善了光斑現(xiàn)象與藍(lán)光的泄漏，并且具有高密度堆棧的熒光結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明的發(fā)光裝置具有較佳的熒光結(jié)構(gòu)的光轉(zhuǎn)換效率，故提升了整體發(fā)光效率，同時(shí)亦降低了藍(lán)光對(duì)人眼傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

4、透光結(jié)構(gòu)40的折射系數(shù)可選擇小于熒光結(jié)構(gòu)30的折射系數(shù)，其又可選擇小于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的折射系數(shù)；換言之，封裝構(gòu)造200可落實(shí)折射系數(shù)的匹配，系封裝構(gòu)造200的折射系數(shù)越遠(yuǎn)離led芯片10時(shí)越接近外界(空氣)的折射系數(shù)，可減少在光路徑上因?yàn)檎凵湎禂?shù)的差異而在材料接口上的全反射。如此，可提升發(fā)光裝置1a的光汲取效率。

5、透光結(jié)構(gòu)40可不包含熒光材料于其內(nèi)，故透光結(jié)構(gòu)40的尺寸誤差不會(huì)影響到光線的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的一致性；換言之，最終形成透光結(jié)構(gòu)40(或發(fā)光裝置1a)外形尺寸的工藝(例如切割、模造成型…等)具有一定的加工公差，發(fā)光裝置1a的空間色均勻性與色溫分級(jí)集中度幾乎不會(huì)因?yàn)槭艿皆撔┘庸す畹挠绊懚档汀?/p>

6、軟性緩沖結(jié)構(gòu)20、熒光結(jié)構(gòu)30及透光結(jié)構(gòu)40所構(gòu)成的封裝構(gòu)造200在長(zhǎng)度及寬度上僅略大于led芯片10，且led芯片10下方不需要設(shè)置一副載具(submount，圖未示)，故發(fā)光裝置1a可作為小尺寸的芯片級(jí)封裝的發(fā)光裝置。另外，依據(jù)應(yīng)用需求，封裝構(gòu)造200的側(cè)面(全部或部分)上可選擇地設(shè)置一反射結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步控制發(fā)光裝置1a的發(fā)光角度。

以上是發(fā)光裝置1a的技術(shù)內(nèi)容的說(shuō)明，接著說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的發(fā)光裝置的技術(shù)內(nèi)容，而各實(shí)施例的發(fā)光裝置的技術(shù)內(nèi)容應(yīng)可互相參考，故相同的部分將省略或簡(jiǎn)化。

請(qǐng)參閱圖2所示，其為依據(jù)本發(fā)明的第2較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意圖。第2實(shí)施例的發(fā)光裝置1b與前述發(fā)光裝置1a不同處至少在于，發(fā)光裝置1b的透光結(jié)構(gòu)40更包含一微結(jié)構(gòu)透鏡層41，其為透光結(jié)構(gòu)40的一部分，且可與透光結(jié)構(gòu)40的其它部分一體成型。微結(jié)構(gòu)透鏡層41可包含規(guī)則或任意排列的多個(gè)微結(jié)構(gòu)411，且該等微結(jié)構(gòu)411可為半球狀、角錐狀、柱狀、圓錐狀等形狀、或是為粗糙表面。

藉此，微結(jié)構(gòu)透鏡層41可使光線不易反射回透光結(jié)構(gòu)40中，幫助光線離開(kāi)透光結(jié)構(gòu)40，可增加光汲取效率，進(jìn)而提升發(fā)光裝置1b的發(fā)光效率。

請(qǐng)參閱圖3a至圖3c所示，其為依據(jù)本發(fā)明的第3較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意圖。第3實(shí)施例的發(fā)光裝置1c與前述發(fā)光裝置1a不同處至少在于，發(fā)光裝置1c的軟性緩沖結(jié)構(gòu)20可包含一光散射性微粒23(如圖3a所示)，而透光結(jié)構(gòu)40亦可包含一光散射性微粒42(如圖3b及圖3c所示)。軟性緩沖結(jié)構(gòu)20及透光結(jié)構(gòu)40亦可同時(shí)包含各自的光散射性微粒(圖未示)。

該光散射性微粒23及42可使光線散射，進(jìn)而提升發(fā)光裝置1c的空間色均勻性等；光散射性微粒23及42可為二氧化鈦(tio2)、氮化硼(bn)、二氧化硅(sio2)或三氧化二鋁(al2o3)等。此外，光散射性微粒23可均勻地分布于軟性緩沖結(jié)構(gòu)20中，而光散射性微粒42可均勻地分布于透光結(jié)構(gòu)40中(如圖3b所示)。另外如圖3c所示，光散射性微粒42亦可集中地分布于透光結(jié)構(gòu)40的某一部分，以構(gòu)成一光散射層43；換言之，透光結(jié)構(gòu)40可包含一光散射層43，而光散射層43可覆蓋熒光結(jié)構(gòu)30并包含該光散射性微粒42。

上述各實(shí)施例的發(fā)光裝置1a至1c中，軟性緩沖結(jié)構(gòu)20、熒光結(jié)構(gòu)30及/或透光結(jié)構(gòu)40可為一單層或多層結(jié)構(gòu)。若為單層結(jié)構(gòu)時(shí)，其由制造材料經(jīng)一次固化而形成者，故各部分為一體成型；若為多層結(jié)構(gòu)時(shí)，其由制造材料分次固化而形成者，故各部分非一體成型。

接著將說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法，該制造方法可制造出相同或類似于上述實(shí)施例的發(fā)光裝置1a至1c，故制造方法的技術(shù)內(nèi)容與發(fā)光裝置1a至1c的技術(shù)內(nèi)容可相互參考。

請(qǐng)參閱圖4a至圖4f所示，其為依據(jù)本發(fā)明的第4較佳實(shí)施例的發(fā)光裝置的制造方法的各步驟的示意圖。該制造方法至少包含三步驟：放置多個(gè)led芯片10于一離型材料300上；形成多個(gè)封裝構(gòu)造200于該等led芯片10上；以及切割該等封裝構(gòu)造200。以下將配合各圖式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明各階段的技術(shù)內(nèi)容。

如圖4a所示，首先準(zhǔn)備一離型材料(例如離型膜)300，而該離型材料300還可放置于一支撐結(jié)構(gòu)(例如硅基板或玻璃基板，圖未示)上；接者，將多個(gè)led芯片10(圖式系以兩個(gè)led芯片10為例示)放置在離型材料300上，以形成一led芯片陣列100。較佳地，各led芯片10的電極組14可陷入至離型材料300中，使led芯片10的下表面12被離型材料300遮蔽。

如圖4b至圖4d所示，在該等led芯片10放置好后，接著形成多個(gè)封裝構(gòu)造200于該等led芯片10上，而該等封裝構(gòu)造200彼此相連。而形成封裝構(gòu)造200于led芯片10的過(guò)程中，可包含三個(gè)次步驟：

首先，如圖4b所示，形成多個(gè)軟性緩沖結(jié)構(gòu)20于該等led芯片10上。也就是，將該等軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的一制造材料噴灑(spray)至該等led芯片10上，以使得制造材料附著在led芯片10的上表面11及立面13(離型材料300上亦會(huì)附著有制造材料)。藉由制造材料本身的表面張力及內(nèi)聚力，制造材料固化后可形成例如第1實(shí)施例所述的軟性緩沖結(jié)構(gòu)20(具有頂部21及側(cè)部22)。此外，所形成的軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的最高點(diǎn)會(huì)自然地對(duì)準(zhǔn)led芯片10的上表面11的中心點(diǎn)。

除了藉由噴灑外，亦可藉由旋轉(zhuǎn)涂布(spincoating)等適合方式將軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的制造材料附著至led芯片10上。此外，亦可在制造材料中混入光散射性微粒23(如圖3a所示)，使得所形成的軟性緩沖結(jié)構(gòu)20包含光散射性微粒23。

接著，如圖4c所示，沿著該等軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的該等凸?fàn)钋?11及該等外緣面221，形成多個(gè)熒光結(jié)構(gòu)30于該等軟性緩沖結(jié)構(gòu)20上。熒光結(jié)構(gòu)30的形成例如可藉由申請(qǐng)人先前提出的公開(kāi)號(hào)us2010/0119839的美國(guó)專利申請(qǐng)案(對(duì)應(yīng)于證書(shū)號(hào)i508331的臺(tái)灣專利)所揭露的方法，即：先將該等led芯片10及該等軟性緩沖結(jié)構(gòu)20放置于一工藝腔室(圖未示)中，然后將一熒光材料及一高分子材料分別地沉積至該等軟性緩沖結(jié)構(gòu)20上?？梢韵瘸练e一層密集及均勻分布的熒光材料后，再沉積一層高分子材料作為黏合材料(binder)，以固定熒光材料；反之亦可。此外，在沉積熒光材料時(shí)，工藝腔室內(nèi)可為真空狀態(tài)，以更好地沉積熒光材料。

此外，以上述方法(或噴涂等方法)形成熒光結(jié)構(gòu)30時(shí)，雖然在“放置多個(gè)led芯片10于離型材料300上以形成一led芯片陣列100”的步驟中難以避免會(huì)產(chǎn)生放置位置的誤差，但各熒光結(jié)構(gòu)30仍可均勻地且對(duì)稱地形成于各led芯片10上，并不會(huì)受到對(duì)位誤差的影響而減低了該些熒光結(jié)構(gòu)30的均勻性與對(duì)稱性，此特性相當(dāng)有益于穩(wěn)定且大量地生產(chǎn)；相對(duì)地，若采用模造成型與印刷等方法制作熒光結(jié)構(gòu)時(shí)，并不具備此優(yōu)點(diǎn)，對(duì)位誤差將強(qiáng)烈影響其均勻性與對(duì)稱性。

下一步將如圖4d所示，形成多個(gè)透光結(jié)構(gòu)40于該等熒光結(jié)構(gòu)30上。在形成透光結(jié)構(gòu)40時(shí)，可將透光結(jié)構(gòu)40的制造材料噴灑至熒光結(jié)構(gòu)30上，然后以加熱等方式使制造材料固化。除了藉由噴灑外，亦可藉由旋轉(zhuǎn)涂布、模造成型或點(diǎn)膠等適合方式將透光結(jié)構(gòu)40的制造材料附著至熒光結(jié)構(gòu)30上。此外，亦可在制造材料中混入光散射性微粒42(如圖3b所示)，使得所形成的透光結(jié)構(gòu)40包含光散射性微粒42。

若所形成的透光結(jié)構(gòu)40欲包含微結(jié)構(gòu)透鏡層41(如圖2所示)時(shí)，可在透光結(jié)構(gòu)40的形成的同時(shí)或之后，將微結(jié)構(gòu)透鏡層41形成于透光結(jié)構(gòu)40上。此外，藉由模造成型，可將微結(jié)構(gòu)透鏡層41與透光結(jié)構(gòu)40同步形成出。

藉此，該等封裝構(gòu)造200形成并覆蓋該等led芯片10，而該等封裝構(gòu)造200為一體相連。然后，可如圖4e所示，將離型材料300從led芯片10及封裝構(gòu)造200下方移除，并如圖4f所示，切割相連的該等封裝構(gòu)造200，以得到相互分離的多個(gè)發(fā)光裝置1；亦可先切割封裝構(gòu)造200后，再移除離型材料300。

在切割相連的封裝構(gòu)造200時(shí)，刀具(圖未示)較佳地可從軟性緩沖結(jié)構(gòu)20的外緣面221的曲率/斜率較小處的上方向下切(也就是從遠(yuǎn)離led芯片10的立面13處向下切)。因此，刀具切斷處為熒光結(jié)構(gòu)30的側(cè)部32的水平段321。如此，縱然切割位置有誤差，亦難以影響發(fā)光裝置1的空間色均勻性，原因在于：切割位置的誤差雖會(huì)導(dǎo)致發(fā)光裝置1的熒光結(jié)構(gòu)30具有不對(duì)稱的水平段321，但led芯片10所發(fā)出的光線很少會(huì)通過(guò)水平段321，故水平段321的多寡對(duì)于空間色均勻性的影響很小。

綜合上述，發(fā)光裝置的制造方法可批次生產(chǎn)大量的發(fā)光裝置1，每個(gè)發(fā)光裝置1都可如前述實(shí)施例的發(fā)光裝置般具有良好的可靠度、空間色均勻性、色溫分級(jí)集中度、發(fā)光效率等，且可作為小尺寸的芯片級(jí)封裝的發(fā)光裝置。

此外，發(fā)光裝置的制造方法可不需使用模具，因此制造方法可輕易地應(yīng)用于各種尺寸的led芯片10。也就是，該制造方法應(yīng)用至不同尺寸的led芯片10時(shí)，可不需準(zhǔn)備一個(gè)已制作好的符合該尺寸的模具，故其尺寸適用性廣泛，可減少成本。

上述的實(shí)施例僅用來(lái)例舉本發(fā)明的實(shí)施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。