CN101877383A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光装置，包含载体，该载体上表面具有第一接触垫及第二接触垫、绝缘透明粘结层，位于该载体、第一接触垫及第二接触垫上方、多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，该多层外延发光结构包含发光层，该发光结构下表面具有第三接触垫及第四接触垫、以及透光层，位于该多层外延发光结构上方。其中，该第一接触垫及该第三接触垫中至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，此等多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层，使该第一接触垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫及该第四接触垫中的至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，此等多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。

Description

发光装置
本申请是申请号为200610127483.7、申请日为2006年9月15日、发明名称为“发光装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是关于一种发光装置，尤其关于一种可提升光取出效率(extraction efficiency)的发光装置。
背景技术
发光二极管(LED)的发光原理和结构等与传统光源并不相同，且具有体积小、高可靠度等优点，在市场上的应用较为多元。例如，可配合需求制成各种大型元件，以应用于室内或室外大型显示屏幕。
以氮化镓系蓝色发光二极管芯片为例，由于其中的蓝宝石基板为绝缘基板，因此，该蓝色发光二极管芯片的p型及n型电极是位于该蓝色发光二极管芯片的同一侧。因此在封装时，是以发光二极管芯片电极朝上，蓝宝石基板朝向载体的方式将芯片贴附(Mount)于一载体上，在p型及n型两电极上分别形成一键合垫，再以键合方法将p型及n型两电极以金线分别与载体电性相连，最后以透光封装材料封装。由于金线本身有一定的接纳空间，因此经封装的发光二体的体积也较大，不适用于如背光组件等体积大小较受限制的应用端。
为缩小发光二极管的体积，有人在发光二极管芯片的电极上制作金凸块(Solder Bump)，经回流(Reflow)后使金凸块熔融成金球，以电极朝向载体的方式将芯片倒置在载体上，分别将两电极与载体上的焊盘(Pad)贴附在一起并产生电性相连，以形成一倒装芯片(flip chip)结构。然而这种倒装芯片结构在加热熔融焊接金属块时，熔融的金属会扩散至芯片的其他部分或载体上而产生短路现象，而且有工艺复杂以及制造成本高等缺点。
另外也有人直接利用熔点较低的金属，例如锡铅层取代金凸块，以超音波(Ultrasonic)升温的焊接技术，使得锡铅层与载体上的焊盘间产生共熔(Eutectic)，将芯片与载体贴附在一起，并形成电性相连。然而此种做法，需要键合垫表面及载体表面有较高的平整度，若表面不平整，在贴附后常会发生芯片脱落，贴附力不足的问题。
还有另一种接合技术是利用不透明的各向异性导电胶(AnisotropicConductive Film)作为芯片及载体间的接合剂。各向异性导电胶一般是将导电粒子散布于环氧树脂中，当芯片与载体经加温加压接合时，其中的导电粒子会分别和芯片与载体接触而产生电性相连。由于各向异性导电胶本身不透明，由芯片射向载体的光线会被各向异性导电胶吸收，因此在芯片与各向异性导电胶之间需提供一反射器将射向反射器的光线反射回芯片上方。但由于内部全反射的因素，使得部分光线又被反射回发光二极管内部，增加被发光层吸收的机会，进而降低发光二极管的亮度与效率。
因此，有必要提供一种芯片与载体间的接合力强，又能提升亮度与发光效率的发光装置，以解决公知技术所产生的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有绝缘透明粘结层的发光装置，包含一载体及具有透光层的一多层外延层，并以一绝缘透明粘结层来提升载体及多层外延层间的接合力。
于一实施例，本发明提供一种发光装置，包含一载体，该载体的上表面具有一第一接触垫及一第二接触垫、一绝缘透明粘结层，位于该载体、第一接触垫及第二接触垫上方、一多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，该多层外延发光结构包含一发光层，该发光结构的下表面具有一第三接触垫及一第四接触垫、以及一透光层，位于该多层外延发光结构上方。其中，该第一接触垫及该第三接触垫中的至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第一接触垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫及该第四接触垫中的至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。
本发明另提供一种具有绝缘透明粘结层的发光装置，包含一透光载体及具有透光层的一多层外延层，并以一绝缘透明粘结层粘结透光载体及多层外延层，避免进入透明载体的光线反射回多层外延层而被吸收，进而提升发光装置的亮度与发光效率。
于一实施例，本发明提供一种发光装置，包含一透光载体，该透光载体的上表面包含一第一接触垫、一第二接触垫、一绝缘透明粘结层，位于该透光载体、第一接触垫及第二接触垫上方、一多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，该多层外延发光结构包含一发光层，且该多层外延发光结构的下表面包含一第三接触垫及一第四接触垫、以及一透光层，位于该多层外延发光结构上方。其中，该第一接触垫及该第三接触垫中至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层，使该第一接触垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫及该第四接触垫中至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层，使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。
附图说明
图1A-图1C为依本发明的一实施例的发光装置的示意图。
图2A-图2B为依本发明另一实施例的发光装置的示意图。
图3为依本发明又一实施例的发光装置的示意图。
主要元件符号说明
110  载体              120  第一接触垫
130  第二接触垫        140  绝缘透明粘结层
111  第一侧面          112  第二侧面
150  透光层            160  多层外延发光结构
170  第三接触垫        180  第四接触垫
161  第一接触层        162  第一束缚层
163  发光层            164  第二束缚层
165  第二接触层        171  凸起物
181  凸起物            190  反射体
220  第一接触垫        221  凸起物
230  第二接触垫        231  凸起物
310  透光载体          320  第一接触垫
330  第二接触垫        340  绝缘透明粘结层
391  第一透明导电层    392  第二透明导电层
370  第三接触垫        380  第四接触垫
390  反射体
具体实施方式
首先，请参阅图1A至图1C，本发明发光装置100的承载装置101包含一载体110、一第一接触垫120、一第二接触垫130、以及一绝缘透明粘结层140。第一接触垫120自该载体110的上表面，顺着载体110的一第一侧面111延伸至载体110的下表面，包覆部分载体110。第二接触垫130位于该载体110的上表面，顺着载体110的一第二侧面112延伸至载体110的下表面，包覆部分载体110。绝缘透明粘结层140位于该载体110、第一接触垫120及第二接触垫130上方。载体110的材料包含但不限于印刷电路板(printedcircuit board，PCB)。绝缘透明粘结层140的材料包含但不限于旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷(BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、或过氟环丁烷(PFCB)。第一接触垫120以及第二接触垫130的材料包含导电金属材料，例如Ni、Au、Al、Pt、Cr、或Ti，且彼此之间为电性绝缘。
请参阅图1B，本发明发光装置100的芯片102包含一透光层150、一多层外延发光结构160、一第三接触垫170、以及一第四接触垫180。多层外延发光结构160位于透光层150上方，多层外延发光结构160是包含一第一接触层161、一第一束缚层162、一发光层163、一第二束缚层164、及一第二接触层165。第一束缚层162、发光层163、第二束缚层164、及第二接触层165经部分蚀刻后，暴露出部分第一接触层161，于该暴露出的部分第一接触层161上方形成第三接触垫170。第四接触垫180是位于该第二接触层165上方。透光层150可以为一外延成长的半导体透光窗户层，亦可以为一透光基板。透光层150的材料包含但不限于玻璃、蓝宝石、SiC、GaP、GaAsP、或ZnSe。第一接触层161及第二接触层165的材料包含III-V族半导体材料，例如：GaP、GaAs、GaAsP、GaN、GaInN、AlGaInN、AlGaN、或其他常用的三元或四元III-V族半导体材料。第一束缚层162、第一发光层163、及第二束缚层164所用的材料包含AlGaInP是或AlGaInN是三元或四元III-V族半导体材料。第三接触垫170及第四接触垫180的材料包含但不限于Au、Al、Pt、Cr、或Ti。其中第三接触垫170的表面形成多个凸起物171，第四接触垫180的表面亦形成多个凸起物181。形成多个凸起物171及181的方法有许多种，例如可藉由显影蚀刻技术，分别将第三接触垫170及第四接触垫180的表面部分蚀刻，形成多个凹陷区域，没有被蚀刻的部分形成多个凸出区域。另外也可于第三接触垫170及第四接触垫180的表面分别形成一导电接触层，再经由显影蚀刻技术，将部分的导电接触层蚀刻去除，使得第三接触垫170及第四接触垫180的表面分散形成多个凸出区域。
请继续参阅图1A至图1C，将芯片102反转倒置于载体101上，藉由绝缘透明粘结层140将芯片102及载体101相粘结，其中，该凸起物171穿过该绝缘透明粘结层140，与该第一接触垫120互相电性相连；以及该凸起物181穿过该绝缘透明粘结层140，与该第二接触垫130互相电性相连。
此外，发光装置100亦可视需要于多层外延发光结构160朝向载体110的表面侧加上一反射体190。反射体190例如是直接附着在外延发光结构160表面。反射体190的材料包含Sn、Al、Au、Pt、An、Ge、或Ag。反射体190亦可以为一由氧化物所构成的分散式布拉格反射层(Distributed BraggReflector；DBR)，其氧化物例如是Al2O3、SiO2、或TiO2。
请参阅图2A-图2B，发光装置200的结构与上述发光装置100相似，差异处在于第三接触垫170与第四接触垫180的表面为一平面，而于载体110上的第一接触垫220的表面形成多个凸起物221，以及第二接触垫230的表面亦形成多个凸起物231。其中，该凸起物221穿过该绝缘透明粘结层140，与该第三接触垫170互相电性相连，该凸起物231亦穿过该绝缘透明粘结层140，与该第四接触垫180互相电性相连。
此外发光装置100的第三接触垫170、第四接触垫180、第一接触垫120及第二接触垫130的表面也可分别形成多个凸起物并分别穿过该绝缘透明粘结层140，使第三接触垫170与该第一接触垫120电性相连，及第四接触垫180与该第二接触垫130电性相连。
请参阅图3，发光装置300的承载装置301包含一透光载体310、一第一接触垫320、一第二接触垫330、以及一绝缘透明粘结层340。第一接触垫320及第二接触垫330分别位于该透光载体310的上表面。绝缘透明粘结层340位于该透光载体310、第一接触垫320、及第二接触垫330上方。透光载体310的材料包含但不限于玻璃、蓝宝石、SiC、GaP、GaAsP、或ZnSe。绝缘透明粘结层340的材料包含但不限于旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷(BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、或过氟环丁烷(PFCB)。第一接触垫320以及第二接触垫330彼此之间为电性绝缘，第一接触垫320以及第二接触垫330的材料包含导电金属材料，例如Ni、Au、Al、Pt、Cr、或Ti。
于发光装置300中，芯片302的结构与上述发光装置100的芯片102结构相似，包含透光层150、多层外延发光结构160、一第一透明导电层391、一第二透明导电层392、一第三接触垫370、以及一第四接触垫380。多层外延发光结构160位于透光层150的一侧，该多层外延发光结构160是包含一第一接触层161、一第一束缚层162、一发光层163、一第二束缚层164、及一第二接触层165。第一束缚层162、发光层163、第二束缚层164、及第二接触层165经部分蚀刻后，暴露出部分第一接触层161。在芯片302中，第一透明导电层391依附于第一接触层161的该暴露表面部分；第三接触垫370依附于该第一透明导电层391的表面。第二透明导电层392依附于第二接触层165的表面；第四接触垫380依附于该第二透明导电层392的表面。其中第三接触垫370的表面形成多个凸起物371。第四接触垫380的表面形成多个凸起物381。第一透明导电层391的材料包含但不限于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡，第二透明导电层392的材料包含但不限于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡。第三接触垫370及第四接触垫380的材料包含但不限于Au、Al、Pt、Cr、或Ti。
芯片302反转倒置于承载装置301上，藉由绝缘透明粘结层340将芯片302及承载装置301相粘结，其中，凸起物371穿过该绝缘透明粘结层340，与第一接触垫320互相电性相连；凸起物381穿过该绝缘透明粘结层340，与第二接触垫330互相电性相连。由发光层163射向承载装置301的光线穿过绝缘透明粘结层340进入透光载体310，由于透光载体310为透明，因此光线可由透光载体摘出。此外，发光装置300亦可视需要于透光载体310的下表面侧加上一反射体390。图3所示的反射体390是以直接附着在透光载体310的下表面为例。反射体390的材料包含Sn、Al、Au、Pt、An、Ge、或Ag。反射体390亦可以为一由氧化物所构成的分散式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector；DBR)，其氧化物例如是Al2O3、SiO2、或TiO2。
于发光装置300的结构中，该第三接触垫370及第四接触垫380的表面可以作为平面，第一接触垫320及第二接触垫330的表面可分别形成一凹凸面。

Claims (23)

1.一种发光装置，包含：
一载体，包含形成于其上表面的一第一接触垫及一第二接触垫；
一绝缘透明粘结层，位于该载体、该第一接触垫及该第二接触垫上方；
一多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，且其下表面包含一第三接触垫及一第四接触垫；以及
一透光层，位于该多层外延发光结构上方，其中，该第一接触垫朝向该绝缘透明粘结层的表面形成第一多个凸起物，该第一多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第一接触垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫朝向绝缘透明粘结层的表面形成第二多个凸起物，该第二多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。
2.如权利要求1所述的发光装置，更包含一反射体，位于该多层外延发光结构未被第三接触垫及第四接触垫覆盖的下表面侧。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中该第一接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
4.如权利要求1所述的发光装置，其中该第二接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中该第三接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
6.如权利要求1所述的发光装置，其中该第四接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
7.如权利要求1所述的发光装置，其中该第三接触垫与该多层外延发光结构下表面之间更包含一第一透明导电层。
8.如权利要求7所述的发光装置，其中该第一透明导电层是选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中该第四接触垫与该多层外延发光结构下表面之间更包含一第二透明导电层。
10.如权利要求9所述的发光装置，其中该第二透明导电层是选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
11.如权利要求1所述的发光装置，其中该绝缘透明粘结层是选自旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷、环氧树脂、聚酰亚胺、及过氟环丁烷所组成的群组。
12.如权利要求1所述的发光装置，其中该载体包含一第一侧面以及一第二侧面，位于该载体上表面与下表面之间，并与上表面与下表面相接；该第一接触垫顺着该载体的第一侧面延伸至载体的下表面；以及该第二接触垫顺着该载体的一第二侧面延伸至载体的下表面。
13.一种发光装置，包含：
一透光载体，包含形成于其上表面的一第一接触垫及一第二接触垫；
一绝缘透明粘结层，位于该透光载体、第一接触垫及第二接触垫上方；
一多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，该多层外延发光结构包含依附于其下表面的一第三接触垫以及一第四接触垫；以及
一透光层，位于该多层外延发光结构上方，
其中，该第一接触垫朝向绝缘透明粘结层的表面形成第一多个凸起物，该第一多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层，使该第一接触垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫朝向绝缘透明粘结层的表面形成第二多个凸起物，该第二多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层，使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。
14.如权利要求13所述的发光装置，其中该第一接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
15.如权利要求13所述的发光装置，其中该第二接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
16.如权利要求13所述的发光装置，其中该第三接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
17.如权利要求13所述的发光装置，其中该第四接触垫是选自Ni、Au、Al、Pt、Cr、及Ti所组成的群组。
18.如权利要求13所述的发光装置，其中该第三接触垫与该多层外延发光结构下表面之间更包含一第一透明导电层。
19.如权利要求18所述的发光装置，其中该第一透明导电层是选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
20.如权利要求13所述的发光装置，其中该第四接触垫与该多层外延发光结构下表面之间更包含一第二透明导电层。
21.如权利要求20所述的发光装置，其中该第二透明导电层是选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
22.如权利要求13所述的发光装置，更包含一反射体，依附于该透光载体下表面。
23.如权利要求13所述的发光装置，其中该透明粘结层是选自旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷、环氧树脂、聚酰亚胺、及过氟环丁烷所组成的群组。
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