专利名称：白光发光二极管及其基座的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光元件，特别是涉及一种可以改善光色差异性的白 光发光二极管，以及一种用于上述的白光发光二极管的基座。
背景技术：
发光二极管具有体积小、重量轻、反应速度快等优点，可广泛地作为 各种指示器及显示器的光源。近年来所发展出的白光发光二极管，还可取 代一般的鵠丝灯泡或日光灯管作为照明光源。
已知存在有多种形式的白光发光二极管，其中 一种以往现有的白光发 光二极管，如图l所示，是以往现有的白光发光二极管的结构示意图，其是
将一发光晶片12设置于一基座11的凹陷部111底面，并填置一荧光层13 于凹陷部111内以覆盖发光晶片12，借着分布于荧光层13内的荧光粉体 131，将发光晶片12发出的部分蓝光转换为黄光，以使黄光可与其他部分未 被转换的蓝光混色而形成白光。
然而，如美国专利第5,959,316号案所述，上述图1所示的白光发光 二极管在不同方向上，所呈现的白光光色会有偏蓝或偏黄的差异。由于发 光晶片12顶面所发出的光线Ll与其周面所发出的光线L2在荧光层13中 行进的路径长度不同，明显地光线L2在荧光层13中行进的路径较长，以致 于其被荧光层13转换为黄光的机率较大，因此晶片12周面所出射的光线 对整体白光发光二极管的贡献会以黄光为主，以致于造成发光二极管侧向 的白光光色偏黄。
因此，所述专利案提出一种改善光色差异的方法，如图2所示，是另 一以往现有的白光发光二极管的结构示意图，其是在发光晶片12周围先行 覆盖一透明间隔层14,然后再在间隔层14上形成设有厚度一致的荧光层 13,以使荧光层13转换的黄光光量在各方向上大致相同，而改善白光光色 的差异。
再者，在美国专利第6， 576， 488、 6， 417， 019，以及6， 650, 044号专利案 中，进一步提出利用电泳(electrophoresis)和沖莫斧反印刷(stenciling)等方 法，来制作如图3所示的白光发光二极管，图3是又一种以往现有的白光发 光二极管的结构示意图，其在发光晶片12的顶面上与周面上皆形成设有厚 度一致的荧光层13，以改善白光光色的差异。
然而，此种方法只能适用于如图4(图4是再一种以往现有的白光发光二极管的结构示意图)所示的覆晶接合(flip chip bonding)式发光晶片12 上，无法适用在需要以打线接合(wire bonding)的发光晶片上，以致在应用 上受到限制。并且，电泳等制程所额外增加的制作成本，亦导致此种白光 发光二极管难以普及。
由此可见，上述现有的白光发光二极管及其基座在结构与使用上，显然 仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述所存在的问 题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设 计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是 相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的白光发光二极 管及其基座，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目 标。
有鉴于上述现有的白光发光二极管及其基座存在的缺陷，本发明人基 于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的 运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的白光发光二极管及其基 座，能够改进一般现有的白光发光二极管，使其更具有实用性。经过不断的 研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本 发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的白光发光二极管存在的缺陷，而提供一 种新型结构的可以改善光色差异性的白光发光二极管。
本发明的另 一 目的在于，提供一种用于上述的白光发光二极管的基座。 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种白光发光二极管，包含一形成设有一凹陷部的基座、 一发 光晶片，及一荧光层；所述凹陷部具有一底面及一直立围绕所述底面周缘的 側壁面，所述底面及所述侧壁面配合界定一容置空间；所述发光晶片以几何 中心相对齐地设置于所述凹陷部的底面；所述荧光层填设于所述容置空间 中并覆盖所述发光晶片的顶面与周面；其特征在于所述的凹陷部的側壁面 实质平行于所述发光晶片的周面。
本发明的目的及解决其技术问题还可釆用以下技术措施进一步实现。 前述的白光发光二极管，其中所述的凹陷部及所述的发光晶片同为矩 形立方体，所述的凹陷部的侧壁面包含二个相平行且相间隔的长侧壁面，及 二个相平行且相间隔的短侧壁面，所迷的晶片的周面包含二个相平行且相 间隔的长侧面，及二个相平行且相间隔的短侧面，所述长侧壁面平行于所述 长侧面；所述短侧壁面平行于所述短侧面。
前述的白光发光二极管，其中所述的长侧壁面之间的短向宽度与所述的长侧面之间的短向宽度的差异值小于0. 6mm;所述的短侧壁面之间的长向 宽度与所述的短侧面之间的长向宽度的差异值小于0. 6rmn。
前述的白光发光二极管，其中所述的基座为金属基板、印刷电路板、陶 瓷基板，或塑胶基板的其中之一。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本 发明提出的一种基座，适用于一包含有一发光晶片以及一荧光层的白光发 光二极管，所述发光晶片具有一顶面及一周面，所述基座形成一凹陷部；所 述凹陷部具有一底面及一直立围绕所述底面周缘的侧壁面，所述底面及所 述侧壁面配合界定一容置空间；所述发光晶片以几何中心相对齐地设置于 所述凹陷部的底面，所述荧光层填设于所述容置空间中并覆盖所述发光晶 片的顶面与周面；其特征在于所述的凹陷部的侧壁面实质平行于所述发光 晶片的周面。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的基座，其中所述的凹陷部及所述的发光晶片同为矩形立方体，所 述的凹陷部的侧壁面包含二个相平行且相间隔的长侧壁面，及二个相平4亍 且相间隔的短侧壁面，所述的周面包含二个相平行且相间隔的长侧面，及二 个相平行且相间隔的短侧面，所述的长侧壁面平行于所述的长侧面；所述的 短侧壁面平4于于所述的短侧面。
前述的基座，其中所述的长侧壁面之间的短向宽度与所述的长侧面之 间的短向宽度的差异值小于0. 6mm;所述的短侧壁面之间的长向宽度与所述 的短侧面之间的长向宽度的差异值小于0. 6ram。
前述的基座，其中所述的基座为金属基板、印刷电路板、陶瓷基板，或 塑胶基板的其中之一。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知，本发明的主要技术内容如下
为了达成上述目的，本发明对基座上用以容置发光晶片的凹陷部进行 改良，使凹陷部的侧壁面实质上平行于发光晶片的周面，并且调整凹陷部 和晶片的相对位置，使晶片置于凹陷部的几何中心，如此不但可使其后覆 盖于晶片上的焚光层在晶片的顶面和周面上的厚度实质相同，还能使晶片 周面的光线被局限在凹陷部侧壁面与晶片周面之间，从而降低对整体白光 发光二极管的贡献，借以改善白光发光二极管的光色差异性；并且，本发 明不但适用于各种型式的发光晶片，亦无须增加额外的制程步骤及其所带 来的额外的制程成本，非常适于产业应用。
于是，本发明白光发光二极管，包含一基座、 一发光晶片，以及一荧 光层；基座形成设有一凹陷部，凹陷部具有一底面及一直立围绕底面周缘 的侧壁面，底面及侧壁面配合界定一容置空间；发光晶片以几何中心相对齐地设置于凹陷部的底面，发光晶片并具有一实质平行于凹陷部的侧壁面
的周面；荧光层填设于容置空间中并覆盖发光晶片的顶面与周面。
借由上述技术方案，本发明白光发光二极管及其基座至少具有下列的 优点及有益效果本发明借由对基座上用以容置发光晶片的凹陷部进行改
良，使覆盖于晶片上的荧光层在晶片的顶面和周面上的厚度实质相同，并使 晶片周面的光线被局限在凹陷部侧壁面与晶片周面之间，从而降低对整体 白光发光二极管的贡献，而可以改善白光发光二极管的光色差异性。
综上所述，本发明提供了 一种新型结构的可以改善光色差异性的白光 发光二极管，以及一种用于上述的白光发光二极管的基座。本发明具有上 述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大改进，在技 术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的白光发光二 极管具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价 值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附
图，详细i兌明如下。
图l是以往现有的白光发光二极管的结构示意图。
图2是另一以往现有的白光发光二极管的结构示意图。
图3是又一以往现有的白光发光二极管的结构示意图。
图4是再一以往现有的白光发光二极管的结构示意图。
图5是本发明的白光发光二极管较佳实施例的结构示意图。
图6是本发明的白光发光二极管较佳实施例的分解立体示意图。
图7是本发明的白光发光二极管较佳实施例的结构示意图。
图8是本发明的白光发光二极管较佳实施例的结构示意图。
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的白光发光二极管及其 基座其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图5所示，是本发明的白光发光二极管的较佳实施例的结构示 意图。本发明白光发光二极管的较佳实施例，包含一基座21、 一发光晶片 22，以及一荧光层23。
上述的基座21,其上表面向下凹陷形成一凹陷部210，凹陷部210具有一底面211，以及一直立地围绕底面211的周缘的侧壁面212，底面211及 侧壁面212配合界定出一容置空间。
上述的发光晶片22，设置于凹陷部210的底面211，并使发光晶片22的 几何中心与凹陷部210底面211的几何中心重叠，发光晶片22并具有一实 质上平行于凹陷部210的侧壁面212的周面221。
上述的荧光层23，填设于容置空间中，并且覆盖发光晶片22的顶面与 周面。借由将发光晶片22的几何中心重叠于凹陷部210底面211的几何中 心，且发光晶片22的周面221实质上平行于凹陷部210的侧壁面212,而使 焚光层23在晶片22的顶面和周面上的厚度可实质相同。
在本实施例中，请参阅图6所示，是本发明的白光发光二极管较佳实 施例的分解立体示意图，考量发光晶片22是从一个厚度一致的片状晶圆 (wafer)切割而成，而现行矩阵式切割制程是将发光晶片22从晶圆上沿晶 圆的厚度方向切割下来，因此发光晶片22的形状皆为呈矩形立方体，即其 周面221是由两相平行且相间隔的长侧面222，以及两相平行且相间隔的短 侧面223所构成。因此，在本实施例中，将凹陷部210的形状对应地设计 为矩形立方体，即其侧壁面212是由两相平行且相间隔的长侧壁面213,以 及两相平行且相间隔的短侧壁面214所构成，并且，请参阅图7所示，是本 发明的白光发光二极管较佳实施例的结构示意图，凹陷部210的长侧壁面 213平行于晶片22的长侧面222;凹陷部210的短侧壁面214平行于晶片 22的短侧面223。
并且，所述长侧壁面213之间的短向宽度WS1与所述长侧面222之间 的短向宽度WS2两者之间的宽度差异值小于0. 6mm。同理，所述短侧壁面 214之间的长向宽度WL1与所述短侧面223之间的长向宽度WL2两者之间的 宽度差异值小于0. 6mm。在本实施例中，短向宽度WS1与短向宽度WS2的宽 度差异值为0. 4mm,长向宽度WL1与长向宽度WL2的宽度差异值亦为 0. 4mm。
在本发明的构件所采用的材质方面，如图5所示，基座21的种类可为 用以作为导线架(lead frame)的金属基板，或是印刷电路板、陶瓷基板、塑 胶基板，以及其他可加工的材料所制成的基板的其中之一者。凹陷部210 的加工方式则依不同种类的基座21而以熟悉所属技术领域的技术人员常用 的方法进4亍。
发光晶片22可采取打线接合(wire bonding)或覆晶接合(fl ip chip bonding)型式的发光二极管晶片，并借由至少一对金属电极(图中省略)与 外部电源形成电连接，以驱动发光晶片22发出光线。发光晶片22所发出 的蓝光波长介于400nm - 470nm之间。
荧光层23包含如硅胶(silicon)或环氧树脂(epoxy resin)等材质的透明胶体，以及掺杂于透明胶体内的多数颗用以进行波长转换的焚光粉体
231。荧光粉体231选用可转换蓝光而发出波长介于520nm~ 570nm之间的 黄光荧光材料，而荧光层23的制作可利用熟悉所属技术领域的技术人员常 用的点胶固化等方式进行。
此外，在混色形成白光的机制上，除了以上述的蓝光发光晶片22搭配 可以发出黄光的荧光层23混色形成白光之外，亦可以采用可以发出波长介 于300nm~ 400nm之间的紫外光发光晶片，搭配包含可发出波长介于 590nm- 650nm红光、可发出波长介于500nm ~ 530nm绿光，以及可发出波长 介于440nm 480nm蓝光的各种焚光粉体混合物的荧光层，亦可混色形成白 光。
要完整说明本发明对改善光色差异性所产生的功效，需结合发光晶片 22本身的固有特性来一并说明。由于构成发光晶片22的半导体材料的折射 率是大于主要构成荧光层23的透明胶体的折射率，因此造成发光晶片22内 部的主动层(active layer)产生的光子在向外入射于发光晶片22的顶面或 周面等出光面时，若光子与出光面所夹入射角超过全反射临界角，则光子会 发生全内反射而回到发光晶片22内部，无法穿过出光面进入荧光层23。因 此，真正能够自发光晶片22射入荧光层23的光子，其在晶片22内部的行 进方向与顶面或周面的垂直方向所夹角度通常都不大。
合并对基座21的凹陷部210进行的改良以及发光晶片22本身的固有 特性，现将本发明对光色差异性所产生的改善功效以两部分来进行说明，其 一是晶片22的顶面出光部分，另一是晶片22的周面出光部分。
请参阅图8所示，是本发明的白光发光二极管较佳实施例的结构示意 图，在顶面出光部分，将大部分由发光晶片22顶面出射的光子方向以角度
范围ei来表示。对于出射方向落在此角度范围ei内的光子而言，覆盖于
发光晶片22顶面上的荧光层23厚度大致上是呈现一致的，因此，此角度 范围6 1内的焚光层23在各方向上所转换的黄光光量大致上相同。
而在周面出光部分，将大部分由发光晶片22周面出射的光子方向以角 度范围6 2来表示。对于出射方向落在此角度范围6 2内的光子而言，由于 基座21的凹陷部210侧壁面是平行于发光晶片22的周面。因此多数由发 光晶片22周面进入荧光层23的光子，容易被局限在凹陷部210的侧壁面 与晶片22的周面之间来回反射，或者被发光层23或发光晶片22的构成材 料所吸收而转换为其他型式的能量。因此，周面出光部分对整体发光二极 管所发的白光，可视为实质上无贡献或仅有极少部分的贡献。
因此，归纳上述而言，相较于以往现有的白光发光二极管在其发光晶 片的顶面与周面发出的光线在其荧光层中行进的路径长度有所不同，而造 成发光二极管侧向的白光光色偏黄的情况，本发明借由对基座21上用以容置发光晶片22的凹陷部210进行改良，使覆盖于晶片22上的荧光层23在 晶片22的顶面和周面上的厚度实质相同，并使晶片22周面的光线被局限 在凹陷部210侧壁面与晶片22周面之间，从而降低了晶片22周面的光线 对整体白光发光二极管的贡献，可以改善白光发光二极管的光色差异性，确 实达成本发明的功效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
权利要求
1、一种白光发光二极管，包含一形成设有一凹陷部的基座、一发光晶片，及一荧光层；所述凹陷部具有一底面及一直立围绕所述底面周缘的侧壁面，所述底面及所述侧壁面配合界定一容置空间；所述发光晶片以几何中心相对齐地设置于所述凹陷部的底面；所述荧光层填设于所述容置空间中并覆盖所述发光晶片的顶面与周面；其特征在于所述的凹陷部的侧壁面实质平行于所述发光晶片的周面。
2、 如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于所述的凹陷部及 所述的发光晶片同为矩形立方体，所述的凹陷部的侧壁面包含二个相平行 且相间隔的长侧壁面，及二个相平行且相间隔的短侧壁面，所述的晶片的周 面包含二个相平行且相间隔的长侧面，及二个相平行且相间隔的短侧面，所 述长侧壁面平行于所述长侧面；所述短侧壁面平行于所述短侧面。
3、 如权利要求2所述的白光发光二极管，其特征在于所述的长侧壁面 之间的短向宽度与所述的长侧面之间的短向宽度的差异值小于0. 6mm;所述 的短侧壁面之间的长向宽度与所述的短侧面之间的长向宽度的差异值小于 0. 6mm。
4、 如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于所述的基座为金 属基板、印刷电路板、陶瓷基板，或塑胶基板的其中之一。
5、 一种基座，适用于一包含有一发光晶片以及一荧光层的白光发光二 极管，所述发光晶片具有一顶面及一周面，所述基座形成一凹陷部；所述 凹陷部具有一底面及一直立围绕所述底面周缘的侧壁面，所述底面及所述 侧壁面配合界定一容置空间；所述发光晶片以几何中心相对齐地设置于所 述凹陷部的底面，所述荧光层填设于所述容置空间中并覆盖所述发光晶片 的顶面与周面；其特征在于所述的凹陷部的侧壁面实质平行于所述发光晶 片的周面。
6、 如权利要求5所述的基座，其特征在于所述的凹陷部及所述的发光 晶片同为矩形立方体，所述的凹陷部的侧壁面包含二个相平行且相间隔的 长侧壁面，及二个相平行且相间隔的短侧壁面，所述的周面包含二个相平 行且相间隔的长侧面，及二个相平行且相间隔的短侧面，所述的长侧壁面 平行于所述的长侧面；所述的短侧壁面平行于所述的短侧面。
7、 如权利要求6所述的基座，其特征在于所述的长侧壁面之间的短向 宽度与所述的长侧面之间的短向宽度的差异值小于0. 6腿；所述的短侧壁面 之间的长向宽度与所述的短侧面之间的长向宽度的差异值小于0. 6mm。
8、 如权利要求5所述的基座，其特征在于所述的基座为金属基板、印 刷电路板、陶瓷基板，或塑胶基板的其中之一。
全文摘要
本发明是有关于一种白光发光二极管及其基座。该白光发光二极管，包含一基座、一发光晶片，以及一荧光层；基座形成设有一凹陷部，凹陷部具有一底面及一直立围绕底面周缘的侧壁面，底面及侧壁面配合界定一容置空间；发光晶片以几何中心相对齐地设置于凹陷部的底面，发光晶片并具有一实质平行于凹陷部的侧壁面的周面；荧光层填设于容置空间中并覆盖发光晶片的顶面与周面；借由对凹陷部进行改良，使覆盖于晶片上的荧光层在晶片的顶面和周面上的厚度实质相同，并使晶片周面的光线被局限在凹陷部侧壁面与晶片周面之间而降低对整体白光发光二极管的贡献，可以改善光色差异性。
文档编号H01L23/12GK101304060SQ200710106830
公开日2008年11月12日 申请日期2007年5月10日 优先权日2007年5月10日
发明者吴嘉豪, 李天佑 申请人:光宝科技股份有限公司