專利名稱：發(fā)光二極管封裝體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背光模塊，特別涉及使用長波長發(fā)光二極管增加演色性 的發(fā)光二極管封裝體。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管是一種半導(dǎo)體元件，可以在很小的體積內(nèi)以很有效率的方式 產(chǎn)生高亮度的光束。而發(fā)光二極管所產(chǎn)生的光束具有相當優(yōu)異的單色性的波 峰。如果要使用發(fā)光二極管產(chǎn)生白色光，必須要混合多種色光。 一種簡單的 方式是使用紅色、藍色以及綠色的發(fā)光二極管產(chǎn)生白光。然而，目前以三色 發(fā)光二極管混成的白光并不均勻，并且需要使用復(fù)雜的光學(xué)方式將各色光混 合成白光。再者，發(fā)光二極管的亮度會隨著半導(dǎo)體的溫度而改變，當發(fā)光二 極管的溫度增加時，混成的白光也會改變。另外，每個發(fā)光二極管的使用壽 命并不相同，當單一發(fā)光二極管失效的時候，產(chǎn)品的色光的改變會很明顯， 從而讓使用者覺得很刺眼。因此，提供理想的白光是一重要的課題。目前的白光發(fā)光二極管所發(fā)射的光束主要是以藍光發(fā)光二極管加上黃 色熒光粉混合成白光。然而，這樣的混光方式在背光的應(yīng)用上提供的紅光強 度不足，造成色彩的演色性不足，也就是使用者會覺得屏幕的顏色缺少紅色。因此，Shimizu等在美國專利第6577073號中提出使用藍光、紅光以及熒光 粉產(chǎn)生不同色系的白光，其中熒光粉的發(fā)射波長介于紅光與藍光之間。這種 方式可以產(chǎn)生暖色系的白光，但是調(diào)配色光的方式必須同時調(diào)整藍光發(fā)光二 極管的波長、藍光發(fā)光二極管的發(fā)光強度、紅光發(fā)光二極管的波長、紅光發(fā) 光二極管的發(fā)光強度以及熒光粉的發(fā)光頻譜。而這樣的調(diào)配方式過于復(fù)雜。 另外，就封裝的結(jié)構(gòu)而言，紅光發(fā)光二極管會吸收藍光而降低紅光的輸出， 應(yīng)用在背光上仍然會使使用者感覺到紅色不足。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于將長波長發(fā)光二極管與短波長發(fā)光二極管在封 裝結(jié)構(gòu)上分隔開，使得長波長發(fā)光二極管不會吸收短波長發(fā)光二極管發(fā)射的 光束。本發(fā)明的另一目的在于將長波長發(fā)光二極管與短波長發(fā)光二極管分隔 開，以使長波長發(fā)光二極管發(fā)射的光束不會受到熒光粉的遮蔽，從而可以更 有效地應(yīng)用長波長發(fā)光二極管的光束。本發(fā)明的又一目的在于增加一長波長發(fā)光二極管，以可以提供較高的演 色性，對于液晶顯示面板而言會有較多的色彩呈現(xiàn)。根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管封裝體，其包括 一具有一 開口的殼體、 一位于殼體內(nèi)的第一基板與一第二基板、 一可發(fā)射一第一波長 光束的第一發(fā)光二極管，以及一可發(fā)射一第二波長光束的第二發(fā)光二極管， 其中第二波長不同于第一波長。所述第一基板的高度低于第二基板的高度。 所述第一發(fā)光二極管固接于第一基板上，而第二發(fā)光二極管固接于第二基板 上。本發(fā)明還提供另一種發(fā)光二極管封裝體，其包括一具有一開口的殼體、 一位于該殼體內(nèi)的第一基板與一第二基板、 一可發(fā)射一第一波長光束的第一 發(fā)光二極管、 一可發(fā)射一第二波長光束的第二發(fā)光二極管，其中所述第二波 長大于第一波長，以及一位于所述第一基板與第二基板之間的隔板。所述第 一發(fā)光二極管固接于第一基板上，而第二發(fā)光二極管固接于第二基板上。所 述隔板是用以將所述第一發(fā)光二極管與第二發(fā)光二極管分別發(fā)射的光束隔 離，而隔板在所述殼體內(nèi)隔離出一位于第一發(fā)光二極管上方的第一空間，以 及一位于第二發(fā)光二極管上方的第二空間。優(yōu)選地，該第一基板的高度與該第二基板的高度相同。 在本發(fā)明中，可在所述殼體內(nèi)或是第一空間內(nèi)包含熒光粉與透明膠材， 其中熒光粉與透明膠材均勻混合，或是熒光粉共形覆蓋于所述第一發(fā)光二極 管與第二發(fā)光二極管中發(fā)射光束的波長較長的發(fā)光二極管。所述熒光粉可為YAG、 TAG、硅酸鹽、硫化物、氮化物或氮氧化物為主的熒光粉。所述第 一發(fā)光二極管與第二發(fā)光二極管中發(fā)射光束的波長較短的發(fā)光二極管的材 料由III族氮化物組成，波長較長的發(fā)光二極管的材料可由III族氮化物或III 族磷化物組成。本發(fā)明封裝的方式主要將兩個發(fā)光二極管封裝在同一個殼體內(nèi)，并且依照不同的打線方式形成并聯(lián)電路或是串聯(lián)電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝體的主要優(yōu)點在于(1) 將長波長發(fā)光二極管與短波長發(fā)光二極管在封裝結(jié)構(gòu)上分隔開，使得長波長 發(fā)光二極管不會吸收短波長發(fā)光二極管發(fā)射的光束；(2)將長波長發(fā)光二 極管與短波長發(fā)光二極管分隔開，以使長波長發(fā)光二極管發(fā)射的光束不會受 到熒光粉的遮蔽，從而可以更有效地應(yīng)用長波長發(fā)光二極管的光束；(3) 增加一長波長發(fā)光二極管，以可以提供較高的演色性，對于液晶顯示面板而 言會有較多的色彩呈現(xiàn)。


圖l(a)-圖l(b)顯示本發(fā)明的下移設(shè)置式發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)示意圖， 其中發(fā)光二極管之間使用并聯(lián)電路；圖2(a)-圖2(b)顯示本發(fā)明的下移設(shè)置式發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)示意圖， 其中發(fā)光二極管之間使用串聯(lián)電路；圖3(a)-圖3(b)顯示本發(fā)明的具有隔板的發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖4(a)-圖4(c)顯示本發(fā)明的另一種下移設(shè)置式發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明的構(gòu)思，以下結(jié)合本發(fā)明的實施例對其作進一步 的說明。本發(fā)明主要在單一封裝體內(nèi)封裝兩個發(fā)射不同波長光束的發(fā)光二極管， 其中封裝體可以具有高低落差的基板，或是可將兩個發(fā)射不同波長光束的發(fā) 光二極管分隔的隔板，以使長波長發(fā)光二極管不會吸收來自短波長發(fā)光二極 管發(fā)射的光束。在封裝體內(nèi)可提供熒光粉以與短波長發(fā)光二極管發(fā)射的光束 混光。在本發(fā)明中，所謂的短波長發(fā)光二極管是指發(fā)光的波長峰值在360到 490納米之間， 一般比較常用的發(fā)光二極管是藍光發(fā)光二極管，然而也可以 使用紫光發(fā)光二極管或是紫外光發(fā)光二極管。長波長發(fā)光二極管是指發(fā)光的 波長峰值在550到660納米之間， 一般會使用紅光、黃光或是琥珀色發(fā)光二 極管。熒光粉的發(fā)光波長約在450到600納米之間， 一般會使用發(fā)射頻譜位于綠色或是黃色的熒光粉。長波長發(fā)光二極管的材質(zhì)主要是III族氮化物或III族磷化物，例如GaP、 InGaP、 AlGaP、 AlInP、 AlInGaP、 InGaN或AlInGaN。如果是以磷化物為材 質(zhì)，可以使用GaAs或InP作為外延片(epitaxy)的基材，如果是以氮化物為材 質(zhì)，可以使用藍寶石、SiC、 Si或GaN作為基材。使用氮化物材質(zhì)的長波長 發(fā)光二極管可以具有較長的使用壽命。如果基材是導(dǎo)體，則長波長發(fā)光二極 管在芯片切割過程中可以形成雙面電極；如果基材不是導(dǎo)體，則長波長發(fā)光 二極管在芯片切割過程中形成單面電極。在本實施例中，選用發(fā)光波長峰值 為600納米的磷化物發(fā)光二極管。短波長發(fā)光二極管的材質(zhì)主要是以III族氮化物為主，例如GaN、InGaN、 AlGaN或AlInGaN等?；目梢允撬{寶石、SiC、 Si或GaN。如果基材是導(dǎo) 體，則短波長發(fā)光二極管在芯片切割過程中可以形成雙面電極；如果基材不 是導(dǎo)體，則短波長發(fā)光二極管在芯片切割過程中形成單面電極。在本實施例 中，選用發(fā)光波長峰值為460納米的氮化物發(fā)光二極管。發(fā)光二極管的制造過程包含在有機金屬物化學(xué)氣相沉積室里進行外延， 其中外延的條件依照發(fā)光二極管的材料、發(fā)光頻率等有所不同。然后再將外 延完成的成品經(jīng)過芯片切割后形成一個個的芯片(chip)。封裝體可以使用正面出光型的封裝體或是側(cè)面出光型的封裝體，不同的 封裝體有不同的應(yīng)用。封裝的結(jié)構(gòu)可以是使用針腳式的封裝體，或是表面貼 裝型(SMD)的封裝體。不同的封裝體會對應(yīng)不同的應(yīng)用，在本實施例中主要 是以表面貼裝型的封裝體為主。封裝的方式為將兩種發(fā)光二極管封裝在同一 個殼體內(nèi)，然后在注射成型(inject molding)的時候混入熒光粉，然而也可以 使用轉(zhuǎn)移模壓(tmnsfer-molding)的方式。熒光粉與膠材之間可以均勻混合，也 可以共形(conformal layer)的方式覆蓋在發(fā)光二極管的芯片上。殼體的材質(zhì)可 以是高溫陶瓷、低溫陶瓷、硅、氧化鋁、氮化鋁或塑料(例如PPA)等。發(fā)光 二極管的封裝方式可以是打線(wire-bonding)封裝或是倒裝芯片(flip-chip)封 裝。本發(fā)明可以同時應(yīng)用這兩種封裝方式，例如短波長發(fā)光二極管與長波長 發(fā)光二極管同時使用打線封裝或是倒裝芯片封裝，或是兩種發(fā)光二極管分別 使用不同的封裝方式，例如短波長發(fā)光二極管使用轉(zhuǎn)移模壓封裝而長波長發(fā) 光二極管使用打線封裝。在本實施例中主要是以打線封裝為說明的對象。在打線封裝中，不同的聯(lián)接方式可以使短波長發(fā)光二極管與長波長發(fā)光二極管 之間的電路并聯(lián)或串聯(lián)。熒光粉的材質(zhì)可以是氮化物、氮氧化物、硫化物、硅酸鹽、釔鋁石榴石或TAG等。氮化物的熒光粉可為CaSiN2:Eu2+、 Ba2Si5N8:Eu2+、 AExSiyNz:Eu2+ 或CaSiAlN3:Ei^+等，而氮氧化物的熒光粉可為SiA10xNy。硫化物的熒光粉 可為CaS:Eu"、 CaS* A:Eu或CaS: Ce， X等。另夕卜，也可以使用硅酸鹽族系 的熒光粉、YAG或TAG等的熒光粉，熒光粉的發(fā)射主波長約在450至600 納米之間。在本實施例中，使用黃色的熒光粉將藍光發(fā)光二極管的藍光先混 合成白光，所使用的熒光粉主要是氮化物、氮氧化物、硫化物或硅酸鹽。上 述的熒光粉屬于無機熒光粉，其形成方式主要是以高溫?zé)Y(jié)之后研磨成粉 粒。透明膠材可以是環(huán)氧樹脂(epoxy)或硅氧烷(silicone)。選用適當?shù)哪z材必 須考慮到折射系數(shù)、光的穿透性、封裝工藝的匹配性、膠材的硬度、與熒光 粉之間的混合條件等等。接下來，以各

本發(fā)明的實施例。圖l(a)-圖l(b)顯示下移設(shè)置 (downset)的封裝結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖l(a)顯示由封裝體的側(cè)面透視內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的示意圖，圖l(b)顯示封裝體內(nèi)部的俯視示意圖，其中第一基板11與第二 基板12位于殼體15內(nèi)，且高度并不相同。第一基板11與第二基板12的材 質(zhì)均是導(dǎo)體，可以使用金屬引線框架(lead frame),搭配的殼體15的材質(zhì)一般 會使用塑料，例如PPA或PPB，因為這樣可以配合注射成型的工藝而進行大 量生產(chǎn)。下移設(shè)置的第一基板11可以使用金屬沖壓工藝形成為與第二基板 12有一高度的落差。如果殼體15的材質(zhì)是陶瓷，例如高溫陶瓷或低溫陶瓷， 第一基板11與第二基板12就不需要使用金屬引線框架，這時，可以采用高 溫金屬共燒陶瓷或低溫金屬共燒陶瓷的技術(shù)同時形成殼體15、第一基板11 與第二基板12。在殼體15的內(nèi)側(cè)可以形成反射層以增強出光效果，或是在 塑料內(nèi)混合高反射率的粒子以增強出光效果，高反射率的粒子例如是二氧化 鈦的反射粒子。第一基板11與第二基板12延伸出殼體15外的部分可以有 不同的彎折方式，使得封裝結(jié)構(gòu)可以是正面出光或是側(cè)面出光。第一發(fā)光二極管21通過固晶膠25與第一基板11固定，而第二發(fā)光二 極管22通過固晶膠25與第二基板12固定。在本實施例中，第一發(fā)光二極管21是長波長發(fā)光二極管，其采用磷化物的發(fā)光二極管，發(fā)光頻譜的波長 峰值約在600納米左右，并采用異面電極的芯片工藝，因此只需要一條金屬 線21-1與第二基板12之間電耦合。在本實施例中，第二發(fā)光二極管22是短 波長發(fā)光二極管，其采用氮化物的發(fā)光二極管，發(fā)光頻譜的波長峰值約在460 納米左右，并采用同面電極的芯片工藝，因此需要正極金屬線22-2與第二基 板12之間電耦合，以及負極金屬線22-l與第一基板11之間電耦合。在圖1(a)中，透明膠材30均勻混合熒光粉32后注入到殼體15內(nèi)，然而， 也可以先將熒光粉32以共形的方式覆蓋在第二發(fā)光二極管22上。在圖l(b) 中，第一基板11與第二基板12之間的分隔處為S形，可以形成便于第一發(fā) 光二極管21與第二發(fā)光二極管22打線的空間。圖2(a)-圖2(b)顯示在相同的封裝結(jié)構(gòu)下，以不同的打線連接產(chǎn)生不同于 圖l(a)-圖1(b)的電路的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。在圖l(a)-圖l(b)中的打線方式是將 兩個發(fā)光二極管21與22之間并聯(lián)，而在圖2(a)-圖2(b)中，兩個發(fā)光二極管 21與22之間是以串聯(lián)的方式連接，因此第一發(fā)光二極管21的導(dǎo)線23直接 連接到第二發(fā)光二極管22的負極。圖3(a)-圖3(b)顯示以隔板17將第一發(fā)光二極管21與第二發(fā)光二極管22 之間分隔的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。如果殼體15的材質(zhì)采用塑料以注射成型的方 式形成，可以使用開模的方式讓隔板17與殼體15在同一個注射成型的工藝 中一體成型。如果殼體15的材質(zhì)采用陶瓷，則隔板17可以跟殼體15 —起 采用高溫金屬共燒陶瓷或是低溫金屬共燒陶瓷的技術(shù)一起形成。由于隔板17 將殼體15的內(nèi)部分出兩個空間，熒光粉32可以只與透明膠材30在第二發(fā) 光二極管22上方的空間內(nèi)均勻混合，只跟短波長的第二發(fā)光二極管22所發(fā) 出的光束混光。而在第一發(fā)光二極管21上只有透明膠材30。這樣的結(jié)構(gòu)可 以讓長波長的第一發(fā)光二極管21的出光效果因為沒有熒光粉32的遮蔽而增 加很多，增加的幅度可以達到150%左右。對于背光源而言，可以有較充足 的紅光展現(xiàn)。圖4(a)-圖4(c)顯示另一種封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，其中殼體15具有兩個凹 陷的反射區(qū)。如圖4(a)所示，短波長的第二發(fā)光二極管22位于下移設(shè)置的殼 體15的區(qū)域18內(nèi)，并通過固晶膠25固定在殼體15上，而熒光粉32共形 覆蓋在第二發(fā)光二極管22上。第二發(fā)光二極管22的兩個電極分別以導(dǎo)線第一基板11與第二基板12。在本實施例中，第一基板 11與第二基板12的高度可以是一樣的。第一基板11與第二基板12延伸出 殼體15外的部分可以有不同的彎折方式，使得封裝結(jié)構(gòu)可以是正面出光或 是側(cè)面出光。在第二發(fā)光二極管22的下方可以設(shè)計一個散熱柱19，以將第 二發(fā)光二極管22的熱導(dǎo)出至外面，例如在殼體15的底部粘著一散熱片。第 一發(fā)光二極管21通過固晶膠25固定在第一基板11上，其中第一發(fā)光二極 管21的表面電極通過導(dǎo)線21-1電連接至第二基板12上。透明膠材30注入 到殼體15的內(nèi)部。另一種封裝結(jié)構(gòu)如圖4(b)所示，將熒光粉32與透明膠材 30均勻混合在第二發(fā)光二極管22所在的凹陷區(qū)域18內(nèi)，其余的結(jié)構(gòu)與圖 4(a)相同。不論是圖4(a)或是圖4(b)所示的封裝結(jié)構(gòu)，其俯視的結(jié)構(gòu)示意圖皆 可以由圖4(c)示出。如以上所述的附圖及實施例，本發(fā)明將短波長與長波長發(fā)光二極管之間 做分隔，使得長波長發(fā)光二極管可以有效地避免吸收短波長發(fā)光二極管產(chǎn)生 的光束，因而增加其出光效果。分隔的方式可以將兩個發(fā)光二極管分別固定 在具有高度差異的基板上，或者，在長波長與短波長發(fā)光二極管之間加一隔 板，避免長波長發(fā)光二極管吸光。另外，也可以設(shè)計熒光粉的位置使得長波 長發(fā)光二極管的出光不會被熒光粉遮蔽，從而有效增加長波長發(fā)光二極管的 出光。另外，封裝工藝可以使用現(xiàn)有的發(fā)光二極管的封裝工藝，可以立即進 行批量生產(chǎn)。增加的長波長發(fā)光二極管可以提供較高的演色性，對于液晶顯 示面板而言會有較多的色彩呈現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已公開如上，然而熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員仍可能基于本發(fā)明的教示及公開內(nèi)容作出各種不脫離本發(fā)明構(gòu)思的替 換及修改。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)不限于實施例所公開的內(nèi)容，而應(yīng)包 括各種不脫離本發(fā)朋的替換及修改，并為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝體，其包括一殼體，具有一開口；一第一基板與一第二基板，位于該殼體內(nèi)，其中該第一基板的高度低于該第二基板的高度；一第一發(fā)光二極管，可發(fā)射一第一波長的光束，且固接于該第一基板上；一第二發(fā)光二極管，可發(fā)射一第二波長的光束，且固接于該第二基板上，其中該第二波長不同于該第一波長。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝體，其中該發(fā)光二極管封裝體還 包括均勻混合于該殼體內(nèi)的熒光粉與透明膠材。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝體，其中該發(fā)光二極管封裝體還 包括將熒光粉共形覆蓋于該第一發(fā)光二極管與該第二發(fā)光二極管中發(fā)射光 束的波長較短的發(fā)光二極管。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的發(fā)光二極管封裝體，其中所述熒光粉可為 YAG、 TAG、硅酸鹽、硫化物、氮化物或氮氧化物為主的熒光粉。
5. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的發(fā)光二極管封裝體，其中該第一發(fā) 光二極管與該第二發(fā)光二極管中發(fā)射光束的波長較短的發(fā)光二極管的材料 由III族氮化物組成，波長較長的發(fā)光二極管的材料由III族氮化物或III族 磷化物組成。
6. —種發(fā)光二極管封裝體，其包括-一殼體，具有一開口； 一第一基板與一第二基板，位于該殼體內(nèi)；一第一發(fā)光二極管，可發(fā)射一第一波長的光束，且固接于該第一基板上;一第二發(fā)光二極管，可發(fā)射一第二波長的光束，且固接于該第二基板上， 其中該第二波長大于該第一波長；一隔板，位于該第一基板與該第二基板之間，用以隔離該第一發(fā)光二極 管與該第二發(fā)光二極管分別發(fā)射的光束，該隔板在該殼體內(nèi)隔離出一位于該第一發(fā)光二極管上方的第一空間以及一位于該第二發(fā)光二極管上方的第二 空間。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管封裝體，其中該發(fā)光二極管封裝體還 包括均勻混合于該殼體內(nèi)的第一空間內(nèi)的熒光粉與透明膠材。
8. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管封裝體，其中該發(fā)光二極管封裝體還 包括將熒光粉共形覆蓋于該第一發(fā)光二極管。
9. 如權(quán)利要求6至8中任一項所述的發(fā)光二極管封裝體，其中該第一基 板的高度與該第二基板的高度相同。
10. 如權(quán)利要求7或8所述的發(fā)光二極管封裝體，其中所述熒光粉可為 YAG、 TAG、硅酸鹽、硫化物、氮化物或氮氧化物為主的熒光粉。
11. 如權(quán)利要求7或8所述的發(fā)光二極管封裝體，其中該第一發(fā)光二極 管的材料由III族氮化物組成，該第二發(fā)光二極管的材料可由III族氮化物或 III族磷化物組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管封裝體，其包括一殼體，具有一開口；一第一基板與一第二基板，位于該殼體內(nèi)，其中該第一基板的高度低于該第二基板的高度；一第一發(fā)光二極管，發(fā)射一第一波長的光束，且固接于該第一基板上；一第二發(fā)光二極管，發(fā)射一第二波長的光束，且固接于該第二基板上，其中該第二波長不同于該第一波長。本發(fā)明使用一長波長發(fā)光二極管、一短波長發(fā)光二極管與熒光粉混合后形成的光束作為顯示面板的背光源。短波長發(fā)光二極管與長波長發(fā)光二極管之間可以分隔開，從而避免兩個發(fā)光二極管之間的吸收以增加其出光效果。
文檔編號H01L25/075GK101325193SQ200710110879
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者曾堅信, 曾文良, 曾耀德, 詹世雄 申請人:先進開發(fā)光電股份有限公司