TWI389348B - 光電組件之製造方法及光電組件 - Google Patents

Description

光電組件之製造方法及光電組件

本發明涉及一種光電組件之製造方法及光電組件。

本專利申請案主張德國專利申請案DE 10 2008 014 122.4和DE 10 2007 057 470.5之優先權，其已揭示的整個內容在此一併作為參考。

具有透鏡之光電組件的製造目前以多種方法來達成，這些方法會造成高的成本、高的安裝費用以及使透鏡與光電組件之間的機械固定性變差。

本發明的目的是提供一種成本有利且可簡易地進行的方法，藉此可將透鏡施加在光電組件中。

上述目的藉由申請專利範圍第1項之方法來達成。以本發明的方法所製成的光電組件描述在申請專利範圍第8項中。本方法或組件之其它實施形式描述在其它各項的申請專利範圍中。

依據一實施形式，一種光電組件的製造方法包括以下的步驟：A)提供一發出輻射的裝置，B)對此裝置加熱以及C)在此裝置的光路中施加一種液態透鏡材料，其中在交聯該透鏡材料下可形成一種形成在該裝置上的透鏡。因此，在已製成的發出輻射的裝置上施加一種透鏡材料，以形成一種透鏡。這是一種簡易的製造過程，其中透鏡材料 分佈在已預熱的裝置上且形成一種透鏡，其它的步驟例如將已製成的透鏡個別地施加在該發出輻射的裝置上且以機械方式固定等都可省略。

步驟A)可包括步驟A1)將一載體配置在一外殼的腔中，A2)將一發出輻射的半導體層序列配置在一載體上，以及A3)在半導體層序列上施加一種澆注材料。步驟A)中因此製成一種發出輻射的裝置且可用於步驟B)和C)中。

步驟B)中可將該發出輻射的裝置由溫度80℃加熱至溫度180℃，例如，可加熱至150℃。在此溫度下，該發出輻射的裝置未受損，但已足夠熱，以便在步驟C)中將該透鏡材料予以交聯。

此外，步驟C)中該液態透鏡材料所具有的溫度低於該發出輻射的裝置。例如，該液態透鏡材料可具有室溫。只要該液態透鏡材料未與該發出輻射的裝置相接觸，則該液態透鏡材料不會發生交聯現象。只有當該透鏡材料施加在發出輻射的裝置上時，則在一種由該發出輻射的裝置所設定的溫度影響下才發生交聯現象。

步驟C)中可另外將透鏡材料滴在該發出輻射的裝置上且在該發出輻射的裝置上形成液滴。此液滴藉由該發出輻射的裝置來加熱，使能以熱性交聯的透鏡材料由於該發出輻射的裝置之加熱而發生熱交聯。因此，不需其它的步驟即可在該發出輻射的裝置上形成一透鏡。透鏡的正確的形式會受到製程參數的影響。製程參數例如包括該發出輻射 的裝置和透鏡材料之溫度以及透鏡材料的成份。會影響透鏡的形式的其它因素可包括該透鏡材料之流動速率，藉此流動速率可將材料施加在該發出輻射的裝置上。

此外，該液滴可藉由透鏡材料與該發出輻射的裝置之澆注材料所形成之化學反應而固定在該發出輻射的裝置上。此化學反應可包括該透鏡材料和該澆注材料之溶解和熔化以及在這些材料之間形成化學上的交聯。由液滴所形成的透鏡因此固定在該澆注材料上而不需其它的機械固定物(例如，金屬夾)。因此，下一步驟，即：將透鏡固定在該發出輻射的裝置上，即可省略。由於不存在機械上的連接，則該澆注材料和透鏡之膨脹特性不受影響，這樣將不會形成機械應力。

本方法可另外包括一種在步驟C)之後的步驟C1)，其中以一種電漿施加至該透鏡，這樣就可使透鏡形成一種非潤濕的表面層。此表面層可以是玻璃層，其藉由透鏡材料之電漿處理來產生。此種表面層是非潤濕的，使灰塵微粒或構件不易黏附在透鏡上。為了使透鏡獲得一種非潤濕的表面層，所使用的其它方法可包括透鏡材料之特殊混合物的使用或對已形成的透鏡進行額外的塗層。

此外，本發明提供一種依據上述方法製成的光電組件、其包括一發出輻射的裝置和一形成在此裝置上的透鏡。此種光電組件具有一高的輻射強度，其藉由一配置在該發出輻射的裝置之光路中的透鏡而產生。

透鏡材料可包括矽膠，其在該發出輻射的裝置之溫度影響下交聯至一矽樹脂且因此在熱性上可相交聯。矽膠可另外包括硬化劑，催化劑或其它的添加物，其在將矽膠滴至該裝置上之前須與矽膠相混合且依據透鏡所期望的特性而影響樹脂之特性。例如，矽膠中樹脂成份的提高可使矽樹脂較不黏，且儲存時間較少的矽樹脂亦可用在較高的光亮度中而不會受損。此外，此種透鏡材料的成本較有利，這對該光電組件的製程亦有利。

光電組件可具有一發出輻射的裝置，其包括載體和位於載體上的半導體層序列，此半導體層序列配置在外殼的腔中。此外，在半導體層序列上在該外殼的腔中配置一種澆注材料。此澆注材料例如可包括一種矽樹脂，其對應於該透鏡材料之矽樹脂或與其不同。此澆注材料可另外包括一種環氧樹脂。半導體層序列可包括一種發光二極體-晶片。

本發明以下將依據圖式來詳述。

第1圖顯示一光電組件之橫切面，其具有一發出輻射的裝置和一透鏡。此發出輻射的裝置包括半導體層序列1，其直接與電路板7相接觸且亦經由一終端2而與電路板7相接觸。此外，半導體層序列1配置在載體4上。半導體層序列1和載體4位於一外殼5之腔中，腔中另外配置著澆注材料3。在澆注材料3和外殼上配置著透鏡6，其包括一表面層6a。此澆注材料3和透鏡6a是由在將透鏡材料施加至 該已預熱的發出輻射的裝置上時可互相發生化學反應的材料來構成。例如，該澆注材料和該透鏡的材料可以是相同或互相不同的矽樹脂。透鏡的表面層可以是玻璃層，其藉由透鏡的電漿處理來形成。該表面層亦可另外包括一額外施加的層，其所具有的材料不具有黏合性且亦不具有可交聯性。透鏡6因此是藉由透鏡材料而在化學上與該澆注材料3相交聯而固定在該發出輻射的裝置上。須形成該透鏡，使其可使該發出輻射的裝置所發出的光具有高的輻射強度。藉由該表面層6a，則該透鏡6不會受到污染且對其它構件不具有黏性。

第2a圖是該具有透鏡之發出輻射的裝置之俯視圖，且第2b圖是側視圖。此種發出輻射的裝置是一種LED-晶片，其上施加一種由矽樹脂構成的透鏡。此透鏡在上述方法中以液態透鏡材料(例如，矽膠)而滴在LED-晶片上，其中LED-晶片須加熱。於是，該透鏡材料已交聯完成且以透鏡的形式而固定在LED-晶片上。因此，在一種成本有利的過程中該透鏡施加在LED-晶片上。其它的機械式固定件已不需要。LED-晶片另外具有側臂，其可將晶片焊接在其它構件上。

第3圖顯示光電組件所發出的光之發射特性，該光電組件包括一具有透鏡的發出輻射的裝置。第3圖中以任意的平面來顯示一強度I相對於發射角度α(以度來表示)的關係。線A顯示理想的餘弦曲線，其是未具備透鏡之發出輻 射的裝置之發射曲線。測量資料B顯示一發出輻射的裝置(LED-晶片)之強度測量值，該晶片上施加一種依據上述方法製成的透鏡。由圖中可看出：該發出輻射的裝置之輻射強度藉由透鏡而提高，此乃因所發出的輻射的效率較餘弦曲線還高出20%。藉由相對於一種無透鏡的裝置來施加該透鏡而改變該發射特性，這由測量資料之不同的尖峰即可看出。然而，這在光電組件的多種應用中未扮演任何角色。

第1至3圖所示例子和實施形式可任意改變。此外，須注意本發明不限於這些實施形式而是允許此處未顯示的其它形式。

1‧‧‧半導體層序列

2‧‧‧終端

3‧‧‧澆注材料

4‧‧‧載體

5‧‧‧外殼

6‧‧‧透鏡

6a‧‧‧表面層

7‧‧‧電路板

α‧‧‧發射角度

I‧‧‧強度

A‧‧‧理想的餘弦曲線

B‧‧‧測量資料

第1圖光電組件的橫切面。

第2a,2b圖具有透鏡之發出輻射的裝置之攝影圖。

第3圖光電組件之發射特性。

1‧‧‧半導體層序列

2‧‧‧終端

3‧‧‧澆注材料

4‧‧‧載體

5‧‧‧外殼

6‧‧‧透鏡

6a‧‧‧表面層

7‧‧‧電路板

Claims (13)

1. 一種光電組件之製造方法，包括以下的步驟：A)提供發出輻射的裝置，B)將該裝置加熱，C)在該裝置的光路中將液態透鏡材料施加在預熱的該裝置上，在該透鏡材料交聯的情況下形成成型在該裝置上的透鏡。
2. 如申請專利範圍第1項之製造方法，其中步驟A)包括以下步驟：A1)將載體配置在外殼的腔中，A2)將發出輻射的半導體層序列配置在載體上，以及A3)在半導體層序列上施加澆注材料。
3. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中在步驟B)中將該發出輻射的裝置加熱至80℃至180℃的溫度範圍。
4. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中在步驟C)中該液態透鏡材料所具有的溫度低於該發出輻射的裝置。
5. 如申請專利範圍第4項之製造方法，其中在步驟C)中將該透鏡材料滴至該發出輻射的裝置上且在該發出輻射的裝置上形成液滴。
6. 如申請專利範圍第5項之製造方法，其中該液滴藉由透鏡材料與澆注材料之間的化學反應而固定在該發出輻射的裝置上。
7. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該液態透鏡材料可以熱交聯，且由於該發出輻射的裝置之加熱而被熱交聯。
8. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中在步驟C)之後的步驟C1)中透鏡被曝露於電漿中，藉此形成透鏡的非潤濕的表面層。
9. 一種光電組件，其依據如申請專利範圍第1項之製造方法製成，該光電組件包括發出輻射的裝置和成型到該裝置上的透鏡。
10. 如申請專利範圍第9項之光電組件，其中該透鏡具有包含矽樹脂的材料。
11. 如申請專利範圍第9項之光電組件，其中該發出輻射的裝置包括載體和在該載體上的半導體層序列，該半導體層序列配置在外殼的腔中。
12. 如申請專利範圍第11項之光電組件，其中在半導體層序列上在該外殼的腔中配置澆注材料。
13. 如申請專利範圍第11項之光電組件，其中該半導體層序列包括LED-晶片。