CN101859756B - 交流式覆晶发光二极管结构及其制造方法 - Google Patents

交流式覆晶发光二极管结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交流式覆晶发光二极管结构及其制造方法，于一基板上嵌设复数个二极管，并于该二极管之上设置复数个覆晶式发光二极管，以使该基板的面积可完全使用以设置覆晶式发光二极管，使基板上的发光面积等于基板面积，提高了发光效率。

Description

交流式覆晶发光二极管结构及其制造方法
技术领域
本发明有关于一种交流式发光二极管结构，其尤指一种交流式覆晶发光二极管结构；此外，本发明还涉及该交流式覆晶发光二极管的制造方法。
背景技术
光电产业的快速发展，光源之一的发光二极管(Light EmittingDiode；LED)由于具有省电的特点，已大量广泛地应用于各种照明或需光源的领域，于光电领域中占有举足轻重的地位，正因如此，世界各国厂商莫不投入大量资源于相关技术的开发，而于2005之韩国汉城半导体与美国III-N Technology的产品发表会更说明了交流式发光二极管(AC LED)产品之发展趋势，已成为全球性厂商的开发趋势。
从交流式发光二极管的技术发展至今，已有一种改善早期交流式发光二极管无法于交流电正负半周讯号输入时皆可发光(全时发光)之问题的桥式交流式发光二极管结构，其主要利用惠斯登电桥(WheatstoneBridge)的设计概念，以使交流式发光二极管于交流电正负半周讯号输入时的每一瞬间仅有总数1/2的交流电之发光现象得以改善。
然而，桥式交流式发光二极管结构中的整流组件直接使用交流式发光二极管，其产生两项主要缺点，其一，由于单一整流组件(单一颗交流电发光微晶粒)逆向偏压承受力不佳，故所使用的整流组件的数量无法减少，亦即，必需藉由多颗交流电发光微晶粒串联于惠斯登电桥之一臂上，才可承受由交流电所施加的逆向偏压，以市电110V来说，由交流电讯号所施加的逆向偏压峰值约为因此，交流电讯号正或负半波所流经路径之交流电发光微晶粒共需约20颗，以平均承担逆偏，避免被逆偏击穿的风险，故，整流组件总数约需要20颗×2＝40颗(交流电讯号正及负半波所流经路径之交流式发光二极管)，而用以发光之交流式发光二极管数量则被压抑至110V/3.1V(每颗交流式发光二极管之致动电压)-20(用以整流之交流式发光二极管数量)＝15颗，由此可知，会产生用以整流之交流式发光二极管的数量远大于用以发光之交流式发光二极管三数量的情况，且由于整流与发光组件(交流式发光二极管)两者所耗损的能量相同，故会使得输入功率浪费于整流组件的比例居高不下，而产生整体效率不佳的情况；其二，虽相较于早期交流式发光二极管之设计，其发光面积已有增加，但仍有为数不少的整流组件因于逆偏时不会发光而造成整体发光面积的浪费。
再者，请参阅中国台湾专利申请第TWI297200号所申请的一种交流发光体以及交流发光装置，尤指一种利用具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压特性之整流组件进行整流的交流发光体以及交流发光装置，请参阅图1所示，于基板上之整体面积之发光面积并不等于基板面积，由于此专利的设计造成须于基板上有一固定区域以设置整流电路，故，造成发光面积缩小。
综上所述，交流式发光二极管的主要设计为光源的使用，如何提高其发光效率为一主要课题，而交流式发光二极管的使用于人类之家庭式使用较为广泛，故解决上述问题实为一最大的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种交流式覆晶发光二极管结构，该结构使发光二极管基板上的发光面积等于基板面积，提高了发光效率。为此，本发明还提供该交流式覆晶发光二极管的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种交流式覆晶发光二极管结构，包括：
一基板，嵌设并相隔设一第一二极管与一第二二极管，嵌设并相隔设一第三二极管与一第四二极管；
一第一发光二极管芯片，设置于该基板之上，该第一发光二极管芯片包含一第一电极与一第二电极，该第二电极通过一第一凸块分别与该第一二极管、该第二二极管相接，该第一电极通过一第二凸块与一接点相接，该接点设置于该基板之上；以及
一第二发光二极管芯片，设置于该基板之上，且设置于该第一发光二极管芯片的一侧，该第二发光二极管芯片包含一第三电极与一第四电极，该第四电极通过一第三凸块与该接点相接，该第三电极通过一第四凸块分别与该第三二极管、该第四二极管相接。
此外，本发明还提供该交流式覆晶发光二极管的制造方法，依次包括如下步骤：
提供一基板，并蚀刻二相隔的一第一凹槽、一第二凹槽及二相隔的一第三凹槽与一第四凹槽；
分别组设一第一二极管、一第二二极管于该第一凹槽与该第二凹槽内以及分别组设一第三二极管与一第四二极管于该第三凹槽与该第四凹槽内；
提供一组装板，该组装板相对于该第一凹槽与该第二凹槽设置一第一发光二极管芯片于该组装板之上，及，相对于该第三凹槽与第四凹槽设置一第二发光二极管芯片于该组装板之上；或者提供一共享基板，该共享基板相对于该第一凹槽与该第二凹槽磊晶形成一第一发光二极管芯片于该共享基板之上，及，相对于该第三凹槽与第四凹槽磊晶形成一第二发光二极管芯片于该共享基板之上；
将该基板与翻转该组装板或该共享基板以一第一凸块使该第一发光二极管芯片与该第一二极管、该第二二极管相接，以一第二凸块使该第一发光二极管芯片与一接点相接，以一第三凸块使该第二发光二极管芯片与该接点相接，以一第四凸块使该第二发光二极管芯片与该第三二极管、该第四二极管相接；以及
自该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片分离该组装板或该共享基板。
本发明提供的一种交流式覆晶发光二极管结构及其制造方法，于一基板上嵌设复数个二极管以作为整流之用，并于该二极管之上设置复数个覆晶式发光二极管，以使该基板的面积可完全使用以设置覆晶式发光二极管，使发光面积等于该基板的面积，以提高发光效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是公知技术的AC(交流式)发光二极管的结构示意图；
图2是本发明之一较佳实施例的结构示意图；
图3是本发明之另一较佳实施例的结构示意图；
图4A是图2所示发光二极管的制造流程示意图；
图4B是图2所示发光二极管的制造流程示意图；
图4C是图2所示发光二极管的制造流程示意图；
图4D是图2所示发光二极管的制造流程示意图；
图4E是图2所示发光二极管的制造流程示意图；
图5是本发明之另一较佳实施例的结构示意图；
图6A是图5所示发光二极管的制造流程示意图；
图6B是图5所示发光二极管的制造流程示意图；
图6C是图5所示发光二极管的制造流程示意图；
图6D是图5所示发光二极管的制造流程示意图；及
图6E是图5所示发光二极管的制造流程示意图。
图中附图标记说明：
10为基板                12为第一凹槽
14为第二凹槽            16为第三凹槽
18为第四凹槽            20为第一发光二极管芯片
22为第一电极            24为第二电极
26为透明基板            30为第二发光二极管芯片
32为第三电极            34为第四电极
36为透明基板            38为第一半导体磊晶层
39为第二半导体磊晶层    40为第一凸块
50为第二凸块            60为第三凸块
70为第四凸块      80为第一绝缘件
85为第二绝缘件    90为接点
92为绝缘层        94为分隔层
96为组装板        98为共享基板
100为第一二极管   102为P型半导体
104为N型半导体    200为第二二极管
202为P型半导体    204为N型半导体
300为第三二极管   302为P型半导体
304为N型半导体    400为第四二极管
402为P型半导体    404为N型半导体
D1为距离    D2为距离    D3为分离空间
具体实施方式
为使贵审查员对本发明的技术特征及所达成的功效有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例和附图配合详细说明如下：
为解决公知技术于基板上设置发光二极管时须空出面积以设置整流电路，无法完全使用该基板的面积，降低了其发光面积，本发明为解决上述问题以使基板的面积可完全设计。
首先，请参阅图2，其为本发明之一较佳实施例的结构示意图；如图2所示，本发明为一种交流式覆晶发光二极管结构，其主要结构包含有一基板10、一第一发光二极管芯片20与一第二发光二极管芯片30。
该基板10嵌设二相隔之一第一二极管100、一第二二极管200与相隔设之一第三二极管300与一第四二极管400；该第一发光二极管芯片20包含一第一电极22与一第二电极24，通过一第一凸块40以使该第二电极24分别连接该第一二极管100与该第二二极管200；其中该第一二极管100与该第二二极管200为相隔设，两者之间具有一定距离D1，本发明进一步包含一第一绝缘件80，设于该基板10之上，且设置于该第一二极管100与该第二二极管200之一相隔距离D1之上。
再者，该第一二极管100包含一P型半导体102和一N型半导体104，该第二二极管200包含一P型半导体202与一N型半导体204，该第一凸块40连接该第一二极管100的N型半导体104与该第二二极管200的N型半导体204。
又，该第一发光二极管芯片20之第一电极22通过一第二凸块50与一接点90相连接，该接点90设置于该基板10之上，于该接点90与该基板10之间更进一步设置一绝缘层92，该第二发光二极管芯片30包含一第三电极32与一第四电极34，且该接点90通过一第三凸块60与该第四电极34相连接，并通过一第四凸块70使该第三电极32分别连接该第三二极管300与该第四二极管400；其中该第三二极管300与该第四二极管400为相隔设，故两者之间具有一定距离D2，本发明进一步包含一第二绝缘件85，设于该基板10之上，且设置于该第三二极管300与该第四二极管400之相隔距离D2之上。
再者，该第三二极管300包含一P型半导体302和一N型半导体304，该第四二极管400包含一P型半导体402与一N型半导体404，该第四凸块70连接该第三二极管300的P型半导体302与该第四二极管400的P型半导体402。
又，该第一发光二极管芯片20与该第二发光二极管芯片30为覆晶式的固晶方式于该基板10之上，该第一发光二极管芯片20与该第二发光二极管芯片30分别包含一第一半导体磊晶层38与一第二半导体磊晶层39，且该第一发光二极管芯片20与该第二发光二极管芯片30包含一透明基板26、36，其表面粗化程度介于0.5nm与10um之间。
请参阅图3，其为本发明之另一较佳实施例的结构示意图；如图3所示，本发明的另一实施例与上一实施例不同之处在于该第一发光二极管芯片20与该第二发光二极管芯片30之间具有一分离空间D3，于该分离空间D3设一分隔层94。
请参阅图4A至图4E，其为本发明之一较佳实施例的制造流程图；如图4A至图4E所示，并同时参阅图2，本发明交流式覆晶发光二极管的制造方法，其步骤包含：提供一基板10，并蚀刻二相隔的一第一凹槽12、一第二凹槽14及二相隔的一第三凹槽16与一第四凹槽18，及形成一绝缘层92于该基板10之上，并于该绝缘层92之上设置一接点90，见图4A；分别组设一第一二极管100、一第二二极管200于该第一凹槽12与该第二凹槽14内以及分别组设一第三二极管300与一第四二极管400于该第三凹槽16与该第四凹槽18内，见图4B；提供一组装板96，该组装板96相对于该第一凹槽12与该第二凹槽14设置一第一发光二极管芯片20于该组装板96之上，及，相对于该第三凹槽16与第四凹槽18设置一第二发光二极管芯片30于该组装板96之上，见图4C；将该基板10与翻转该组装板96以一第一凸块40使该第一发光二极管芯片20与该第一二极管100、该第二二极管200相接，以一第二凸块50使该第一发光二极管芯片20与该接点90相接，以一第三凸块60使该第二发光二极管30与该接点90相接，以一第四凸块70使该第二发光二极管30与该第三二极管300、该第四二极管400相接，见图4D；以及自该组装板96分离该第一发光二极管芯片20与该第二发光二极管芯片30，见图4E。
请参阅图5，其为本发明之另一较佳实施例的结构示意图；如图5所示，该实施例相较于上述实施例的差异为使用一共享基板，并以磊晶方式分别形成于一第一半导体磊晶层38及第二半导体磊晶层39，分别于该第一半导体磊晶层38与一第二半导体磊晶层39上形成该第一电极22、第三电极32与该第二电极24、第四电极34，再将该第一半导体磊晶层38与该第二半导体磊晶层39进行粗化制程，其表面粗化程度介于0.5nm与10um之间。
请参阅图6A至图6E，其为本发明之另一较佳实施例的制造流程图；如图6A至图6E所示，并同时参阅图5，本发明交流式覆晶发光二极管的制造方法，其步骤包含：提供一基板10，并蚀刻二相隔的一第一凹槽12、一第二凹槽14及二相隔的一第三凹槽16与一第四凹槽18，及形成一绝缘层92于该基板10之上，并于该绝缘层92之上设置一接点90，见图6A；分别组设一第一二极管100、一第二二极管200于该第一凹槽12与该第二凹槽14内以及分别组设一第三二极管300与一第四二极管400于该第三凹槽16与该第四凹槽18内，见图6B；提供一共享基板98，该共享基板98相对于该第一凹槽12与该第二凹槽14磊晶形成一第一发光二极管芯片20之第一半导体磊晶层38于该共享基板98之上，及，相对于该第三凹槽16与第四凹槽18设置一第二发光二极管芯片30之第二半导体磊晶层39于该共享基板98之上，见图6C；将该基板10与翻转该共享基板98以一第一凸块40使该第一发光二极管芯片20与该第一二极管100、该第二二极管200相接，以一第二凸块50使该第一发光二极管芯片20与该接点90相接，以一第三凸块60使该第二发光二极管30与该接点90相接，以一第四凸块70使该第二发光二极管30与该第三二极管300、该第四二极管400相接，见图6D；以及自该共享基板98分离该第一发光二极管芯片20与该第二发光二极管芯片30，见图6E。
以上通过实施例，对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种交流式覆晶发光二极管的制造方法，其特征在于，依次包括如下步骤： 
提供一基板，并蚀刻二相隔的一第一凹槽、一第二凹槽及二相隔的一第三凹槽与一第四凹槽； 
分别组设一第一二极管、一第二二极管于该第一凹槽与该第二凹槽内以及分别组设一第三二极管与一第四二极管于该第三凹槽与该第四凹槽内； 
提供一组装板，该组装板相对于该第一凹槽与该第二凹槽设置一第一发光二极管芯片于该组装板之上，及，相对于该第三凹槽与第四凹槽设置一第二发光二极管芯片于该组装板之上；或者提供一共享基板，该共享基板相对于该第一凹槽与该第二凹槽磊晶形成一第一发光二极管芯片于该共享基板之上，及，相对于该第三凹槽与第四凹槽磊晶形成一第二发光二极管芯片于该共享基板之上； 
将该基板与翻转该组装板或该共享基板以一第一凸块使该第一发光二极管芯片与该第一二极管、该第二二极管相接，以一第二凸块使该第一发光二极管芯片与一接点相接，以一第三凸块使该第二发光二极管芯片与该接点相接，以一第四凸块使该第二发光二极管芯片与该第三二极管、该第四二极管相接；以及 
自该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片分离该组装板或该共享基板。 
2.如权利要求1所述的交流式覆晶发光二极管的制造方法，其特征在于，于提供一基板的步骤后，还包含如下步骤：形成一绝缘层于该基板之上。 
3.如权利要求1所述的交流式覆晶发光二极管的制造方法制成的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，包括： 
一基板，嵌设并相隔设一第一二极管与一第二二极管，嵌设并相隔设一第三二极管与一第四二极管； 
一第一发光二极管芯片，设置于该基板之上，该第一发光二极管芯片包含一第一电极与一第二电极，该第二电极通过一第一凸块分别与该第一二极管、该第二二极管相接，该第一电极通过一第二凸块与一接点相接，该接点设置于该基板之上；以及 
一第二发光二极管芯片，设置于该基板之上，且设置于该第一发光二极管芯片的一侧，该第二发光二极管芯片包含一第三电极与一第四电极，该第四电极通过一第三凸块与该接点相接，该第三电极通过一第四凸块分别与该第三二极管、该第四二极管相接。 
4.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该基板为一导电基板。 
5.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该接点与该基板之间还包含一绝缘层。 
6.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第一二极管包含一P型半导体及一N型半导体，该N型半导体与该第一凸块相连接。 
7.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于， 该第二二极管包含一P型半导体及一N型半导体，该N型半导体与该第一凸块相连接。 
8.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第三二极管包含一P型半导体与一N型半导体，该P型半导体与该第四凸块相连接。 
9.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第四二极管包含一P型半导体与一N型半导体，该P型半导体与该第四凸块相连接。 
10.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第一凸块与该基板之间还包含一第一绝缘件，该第一绝缘件的尺寸最小为该第一二极管与该第二二极管相隔设的距离，且设置于该第一二极管与该第二二极管相隔设的空间之上。 
11.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第四凸块与该基板之间还包含一第二绝缘件，该第二绝缘件的尺寸最小为该第三二极管与该第四二极管相隔设的距离，且设置于该第三二极管与该第四二极管相隔设的空间之上。 
12.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片之间包含一分隔空间。 
13.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片之间设置一分隔层。 
14.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片的结构由下而上包含： 
一半导体磊晶层；及 
一透明基板。 
15.如权利要求14所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片的透明基板的表面粗化程度介于0.5nm与10um之间。 
16.如权利要求3所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片的结构包含一半导体磊晶层。 
17.如权利要求16所述的交流式覆晶发光二极管结构，其特征在于，该半导体磊晶层上方的表面粗化程度介于0.5nm与10um之间。 
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