CN109065695A - 发光元件 - Google Patents

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CN109065695A CN201810840927.4A CN201810840927A CN109065695A CN 109065695 A CN109065695 A CN 109065695A CN 201810840927 A CN201810840927 A CN 201810840927A CN 109065695 A CN109065695 A CN 109065695A
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柯淙凯
沈建赋
陈昭兴
王佳琨
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Abstract

本发明公开一种发光元件，具有一基板；一发光叠层，位于基板之上；一第一保护层，位于发光叠层之上；一反射层，位于第一保护层之上；一阻障层，位于反射层之上；一第二保护层，位于阻障层之上；以及一导电接触层，位于第二保护层之上，其中导电接触层包含一第一导电部与一第二导电部，第一导电部的上表面表面积相同或近似于第二导电部的上表面表面积。

Description

发光元件
本申请是中国发明专利申请(申请号：201310653613.0，申请日：2013年12月06日，发明名称：发光元件)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种发光元件，特别是涉及一种具有导电接触层的发光元件，例如倒装式(Flip Chip)发光二极管。
背景技术
光电元件目前已经广泛地使用在光学显示装置、交通号志、数据储存装置、通讯装置、照明装置与医疗器材上，例如发光二极管(Light-emitting Diode；LED)。
此外，上述的LED可与其他元件组合连接以形成一发光装置。图6为现有的发光装置结构示意图，如图6所示，一发光装置5包含一具有一电路54的次载体(submount)52；一焊料56(solder)位于上述次载体52上，通过此焊料56将LED 51固定于次载体52上并使LED 51与次载体52上的电路54形成电连接，其中LED 51包含有一基板53；以及一电连接结构58，以电连接LED 51的电极55与次载体52上的电路54；其中，上述的次载体52可以是导线架(leadframe)或大尺寸镶嵌基底(mounting substrate)。
发明内容
一发光元件具有一基板；一发光叠层，位于基板之上；一第一保护层，位于发光叠层之上；一反射层，位于第一保护层之上；一阻障层，位于反射层之上；一第二保护层，位于阻障层之上；以及一导电接触层，位于第二保护层之上，其中导电接触层包含一第一导电部与一第二导电部，第一导电部的上表面表面积相异于第二导电部的上表面表面积。
一发光元件具有一基板；一发光叠层，位于基板之上；一第一保护层，位于发光叠层之上；一反射层，位于第一保护层之上；一阻障层，位于反射层之上；一第二保护层，位于阻障层之上；以及一导电接触层，位于第二保护层之上，其中导电接触层包含一第一导电部与一第二导电部，第一导电部的上表面表面积等于第二导电部的上表面表面积。
附图说明
图1A绘示本申请案一实施例的发光元件的上视图；
图1B为本申请案图1A沿线A-A’所示的发光元件的剖面示意图；
图1C为本申请案图1A沿线B-B’所示的发光元件的剖面示意图；
图1D为本申请案图1A沿线B-B’所示的另一实施例的发光元件的剖面示意图；
图1E为本申请案图1A的发光元件的立体图。
图2A绘示本申请案另一实施例的发光元件的上视图；
图2B为本申请案图2A沿线C-C’所示的发光元件的剖面示意图；
图3为本申请案一实施例的光源产生装置的示意图；
图4为本申请案一实施例的背光模块的示意图；
图5为本申请案一实施例的灯泡分解示意图；
图6为现有的发光装置结构示意图。
主要元件符号说明
1、2、60：发光元件
10：基板
11：第一保护层
12：发光叠层
121、20：第一电极
122：第一半导体层
123：第二电极
124：发光层
125、202：接触部
126：第二半导体层
127、204：延伸部
1270：顶面
1272：底面
1274：侧面
13：反射层
15：阻障层
17：第二保护层
172：第一通孔
174：第二通孔
19：导电接触层
190：第一导电部
191：第二导电部
192：第一垫高部
193：第二垫高部
204：连接部
3：光源产生装置
31：光源
32：电源供应系统
33：控制元件
4：背光模块
41：光学元件
5：发光装置
51：LED
52：次载体
53：基板
54：电路
56：焊料
58：电连接结构
55：电极
61：灯罩
62：透镜
63：载体
64：照明模块
63：载体
65：灯座
66:散热槽
67:连结部
68:电子连结器
d：间距
h1：第一高度
h2：第二高度
w1：第一宽度
w2：第二宽度
θ：夹角
具体实施方式
本发明的实施例会被详细地描述，并且绘制于附图中，相同或类似的部分会以相同的号码在各附图以及说明出现。
图1A为本申请案一实施例的发光元件的上视图，图1B为图1A沿线A-A’的剖面示意图。如图1A及图1B所示，一发光元件1具有一基板10；一发光叠层12，位于基板10之上；一第一保护层11，位于发光叠层12之上；一反射层13，位于第一保护层11之上；一阻障层15，位于反射层13之上，包覆且围绕反射层13；一第二保护层17，位于阻障层15之上，包覆且围绕第一保护层11、反射层13、及阻障层15；以及一导电接触层19，位于第二保护层17之上。发光叠层12具有一第一半导体层122，位于基板10之上；一发光层124，位于第一半导体层122之上；一第二半导体层126，位于发光层124之上。发光元件更包含多个第一电极121，位于第一半导体层之上，以及一第二电极123，位于第二半导体层126之上。其中，第一电极121具有一接触部125与一延伸部127。此实施例中，多个第一电极121是物理上彼此分离，例如空间上彼此分离，且经由第一导电部190(详见下方描述)电连接，可减少需被移除的发光叠层12，降低发光面积的损失。第二保护层17具有一第一通孔172，位于接触部125之上，如图1B所示；以及一第二通孔174，位于阻障层15之上，如图1A所示。
导电接触层19用以接受外部电压和散热，具有一第一导电部190与一第二导电部191，是由单一或多种金属材料所构成。金属材料包含但不限于铜(Cu)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铅(Pb)、锡金合金(AuSn)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、锡-铅-锑(Sn-Pb-Sb)、锡-铅-锌(Sn-Pb-Zn)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)、金合金(Aualloy)、金-铜-镍-金(Au-Cu-Ni-Au)或上述材料的组合等。
第一电极121的延伸部127自接触部125向外延伸，使延伸部127得以在第一半导体层122上覆盖较多的面积以利电流分散。于附图中，延伸部127的另一端是位于第二导电部191下方，但本发明并不限于此，延伸部127的另一端也可以突出于第二导电部191的投影面积之外。第一导电部190经由第一通孔172与第一电极121的接触部125电连接，电流可自第一导电部190经由第一电极121传导至第二导电部191下方的第一半导体层122。第二导电部191经由第二通孔174与阻障层15电连接，电流可自第二导电部191经由阻障层15、反射层13及第二电极123传导至第二半导体层126。如图1B所示，第一导电部190具有一第一宽度w1与第二导电部191具有一第二宽度w2，本实施例的第一宽度w1小于第二宽度w2。第一导电部190与第二导电部191之间的间距d至少约为50微米，较佳约为70～150微米。例如发光元件1在与一基座(未显示)的焊接制作工艺之前会先将锡膏分别涂布在第一导电部190与第二导电部191之上，若间距d小于50微米，焊接制作工艺时的第一导电部190与第二导电部191之上的锡膏会易于相互接触，导致短路。或是在发光元件1与基座共晶键合时因对位不准，而造成第一导电部190与第二导电部191与基座上电极错位而导致短路。
一实施例中，第一导电部190具有一第一高度h1，第一高度h1是第一导电部190的上表面与基板10的上表面之间的距离；第二导电部191具有一第二高度h2，第二高度h2是第二导电部191的上表面与基板10的上表面之间的距离，其中第一高度h1约略等于第二高度h2，因此，不会因为第一导电部190与第二导电部191的高度差异而导致与基座的连接制作工艺失败，因而提升良率。此时，本实施例不限于第一宽度w1小于第二宽度w2，第一宽度w1大于或等于第二宽度w2也可。
另一实施例中，第一导电部190可具有一第一垫高部192，第二导电部191可具有一第二垫高部193位于第二保护层17之上，第一垫高部192与第二垫高部193可用以分别调整第一导电部190与第二导电部191高度，例如可用以使第一导电部190与第二导电部191约略等高，即第一高度h1约略等于第二高度h2。另一实施例中，第一导电部190可具有第一垫高部192使第一高度h1大于第二高度h2。以焊接制作工艺为例，当发光元件1的第二导电部191的上表面表面积大于第一导电部190的上表面表面积，第二导电部191与锡膏接触的面积较大，所以在发光元件1焊接至基座的制作工艺中，第二导电部191对基座的粘着力相对于第一导电部190较大，基板10在制作工艺中升温而翘曲，产生一个高度差异，第一导电部190因而与基座剥离。因此，当第一高度h1大于第二高度h2，第一高度h1可弥补因基板10翘曲而造成的高度差异，使第一导电部190不会因此而与基座剥离。另外，因基板弯曲、基座的设计或表面不平整所造成基座上电极的高度差，或是制作工艺因素所造成的电极错位，例如震动或气流，也可经由第一高度h1与第二高度h2的高度差异来降低第一导电部190与基座剥离的机率。其中，第一高度h1大于第二高度h2约1～10微米。
基板10可用以支持位于其上的发光叠层12与其它层或结构，其材料可为透明材料。透明材料包含但不限于蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、环氧树脂(Epoxy)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化铝(Al2O3)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)或氮化铝(AlN)等；其中可用以成长发光叠层的材料例如为蓝宝石或砷化镓。
发光叠层12可直接于基板10成长形成，或是通过粘结层(未显示)固定于基板10之上。发光叠层12的材料可为半导体材料，包含一种以上的元素，此元素可选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)与硒(Se)所构成的群组。第一半导体层122与第二半导体层126的电性相异。发光层124可发出一种或多种色光，其结构可为单异质结构、双异质结构、双侧双异质结构、多层量子井或量子点
第一电极121与第二电极123用以传导电流，其材料可为透明导电材料或金属材料。透明导电材料包含但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化镓锌(GZO)、氧化锌(ZnO)、砷化铝镓(AlGaAs)、氮化镓(GaN)磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、氧化铟锌(IZO)或类钻碳薄膜(DLC)。金属材料包含但不限于铜(Cu)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铂(Pt)、铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、铅(Pb)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、锡-铅-锑(Sn-Pb-Sb)、锡-铅-锌(Sn-Pb-Zn)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)、金合金(Aualloy)、金-铜-镍-金(Au-Cu-Ni-Au)或上述材料的组合等
第一保护层11及/或第二保护层17用以使第一导电部190及第二导电部191与反射层13电绝缘，并保护反射层13避免被第一导电部190与第二导电部191损害。第一保护层11及/或第二保护层17可用以固定反射层13并增进发光元件1的机械强度。其材料可为绝缘材料，例如聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、氧化镁(MgO)、Su8、环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、环烯烃聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、玻璃(Glass)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiOx)、氧化钛(TiO2)、氮化硅(SiNx)或旋涂玻璃(SOG)。
反射层13可反射来自发光叠层12之光，其材料可包含但不限于铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钛钨合金(TiW)、银-钛(Ag-Ti)、镍-锡(Ni-Sn)、金合金(Au alloy)、镍-银(Ni-Ag)或钛-铝(Ti-Al)等。
阻障层15用以防止来自反射层13的离子扩散及/或增加反射层13与第二保护层17之间的粘着力，其材料可包含但不限于铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钛钨合金(TiW)、镍钛合金(NiTi)、镍铬合金(NiCr)、银-钛(Ag-Ti)、镍-锡(Ni-Sn)、金合金(Au alloy)、镍-银(Ni-Ag)或钛-铝(Ti-Al)等。
图1C为图1A沿线B-B’的剖面示意图。如图1C所示，发光元件1的基板以上的层结构可以具有类似的轮廓。以延伸部127为例，其具有一顶面1270；一底面1272，相对于顶面270；以及一侧面1274，位于顶面1270与底面1272之间。侧面1274与底面1272夹有一夹角θ，夹角θ约为15度与70度之间，较佳约为30度与45度之间。相对于侧面与底面夹角为90度的延伸部，由于夹角θ较为平缓，形成于其上的结构，例如第一保护层11，不会因夹角角度陡峭而导致有结构上的缺陷厚度不足，造成光电元件结构不稳固，降低生产良率。第一导电部190与第二导电部191可具有凹凸的轮廓。另一实施例中，第一导电部190可具有第一垫高部192与第二导电部191可具有第二垫高部193，位于第二保护层17之上，使后续形成的第一导电部190与第二导电部191的上表面较为平整，如图1D所示。较佳的，第一垫高部192形成于第一通孔172内以及部分第二保护层17之上，第二垫高部193形成于第二通孔174内以及部分第二保护层17之上。
图1E为本申请案图1A的发光元件的立体图。如图1E所示，第二保护层17位于基板10之上，第一导电层190与第二导电层191形成于第二保护层17之上。
图2A为本申请案另一实施例的发光元件的上视图，图2B为图2A沿线C-C’的剖面示意图。如图2A所示，发光元件2的一第一电极20具有多个接触部202、多个延伸部204以及位于接触部202间的连接部206。第一导电部190经由第一通孔172与第一电极20的接触部202电连接，电流可自第一导电部190经由第一电极20传导至第二导电部191下方的第一半导体层122，而且有第二保护层17使第一导电部190与第二半导体层126电绝缘，所以第一导电部190的上表面表面积与第二导电部191的上表面表面积可约略相等。因此，发光元件2与基座的连接制作工艺中，不会因为第一导电部190的上表面表面积与第二导电部191的上表面表面积不同而导致对基座的粘着力不同，造成第一导电部190或第二导电部191与基座剥离，提升连接制作工艺的良率。较佳的，当第一导电部190的上表面表面积与第二导电部191的上表面表面积约略相等时，第一导电部190与第二导电部191约略等高，即第一高度h1约略等于第二高度h2。又一实施例中，第一导电部190的上表面表面积与第二导电部191的上表面表面积的比例可约为0.8～1.2或0.9～1.1。如图2B所示，另一实施例中，第一导电部190的一第一宽度w1与第二导电部191的一第二宽度w2可约略相等。又一实施例中，第一宽度w1与第二宽度w2的比例可约为0.8～1.2或0.9～1.1。
第一导电部190未覆盖部分接触部202之上，裸露出部分接触部202及/或位于其上的第二保护层17，如图2A所示。第一导电部190在与基座共晶键合时会先上助焊剂，共晶键合后需要清洗移除残留的助焊剂，避免影响后续的封装制作工艺。因为裸露的第二保护层17较靠近侧边，方便清洗残留的助焊剂，可改善后续封装制作工艺的良率。
图3是绘示出一光源产生装置示意图，一光源产生装置3包含前述任一实施例的发光元件。光源产生装置3可以是一照明装置，例如路灯、车灯或室内照明光源，也可以是交通号志或一平面显示器中背光模块的一背光光源。光源产生装置3具有前述发光元件组成的一光源31、一电源供应系统32以供应光源31一电流、以及一控制元件33，用以控制电源供应系统32。
图4是绘示出一背光模块剖面示意图，一背光模块4包含前述实施例中的光源产生装置3，以及一光学元件41。光学元件41可将由光源产生装置3发出的光加以处理，以应用于平面显示器，例如散射光源产生装置3发出的光。
图5是绘示出一灯泡分解示意图，一灯泡6具有一灯罩61；一透镜62，置于灯罩61之中；一照明模块64，位于透镜62之下；一灯座65，具有一散热槽66，用以承载照明模块64；一连结部67；以及一电连结器68，其中连结部67连结灯座65与电连接器68。照明模块64具有一载体63；以及多个前述任一实施例的发光元件60，位于载体63之上。
上述实施例仅为例示性说明本申请案的原理及其功效，而非用于限制本申请案。任何本申请案所属技术领域中具有通常知识者均可在不违背本申请案的技术原理及精神的情况下，对上述实施例进行修改及变化。因此本申请案的权利保护范围如上述的权利要求所列。

Claims (11)

1.一种发光元件，其特征在于，包含︰
发光叠层，包含：
第一半导体层；
第二半导体层，位于该第一半导体层之上；以及
发光层，位于该第一半导体层与该第二半导体层之间；
第一电极，位于该第一半导体层之上，其中该第一电极包含接触部及延伸部；
第一保护层，位于该发光叠层之上，包含第一通孔；以及
第一导电部，位于该第一保护层之上，经由该第一通孔与该第一电极电连接；以及
第二导电部，位于该第二半导体层上，该第一导电部与该第二导电部空间上彼此分离，
其中该延伸部包含一端突出于该第二导电部的投影面积之外。
2.一种发光元件，其特征在于，包含︰
发光叠层，包含：
第一半导体层；
第二半导体层，位于该第一半导体层之上；以及
发光层，位于该第一半导体层与该第二半导体层之间；
第一电极，位于该第一半导体层之上，其中该第一电极包含接触部及延伸部；
第一保护层，位于该发光叠层之上，包含第一通孔；以及
第一导电部，位于该第一保护层之上，经由该第一通孔与该第一电极电连接；以及
第二导电部，位于该第二半导体层上，该第一导电部与该第二导电部空间上彼此分离，其中该第一导电部的上表面表面积相异于该第二导电部的上表面表面积，介于该第一导电部与该第二导电部之间的距离是至少为50微米。
3.如权利要求1或2所述的发光元件，其中该第一导电部具有一第一高度，该第二导电部具有一第二高度，该第一高度大于该第二高度约1～10微米。
4.如权利要求1或2所述的发光元件，还包含位于该发光叠层以及该第一保护层之间的第二电极，且该第一保护层还包含一位于该第二电极上方的第二通孔，其中该第二导电部经由该第二通孔与该第二电极电连接。
5.如权利要求4所述的发光元件，其还包含位于该第二导电部以及该第一保护层之间的垫高部，且该垫高部经由该第二通孔与该第二电极电连接。
6.如权利要求1或2所述的发光元件，还包含位于该第一导电部以及该第一保护层之间的垫高部，且该垫高部经由该第一通孔与该第一电极电连接。
7.如权利要求1或2所述的发光元件，还包含多个接触部、多个延伸部以及位于该多个接触部间的连接部，。
8.如权利要求7所述的发光元件，其中该多个延伸部的一端位于该第二导电部的投影面积之外。
9.如权利要求7所述的发光元件，其还包含介于该发光叠层以及该第一保护层之间的第二保护层，其中该多个延伸部介于该第二保护层与该发光叠层之间。
10.如权利要求1或2所述的发光元件，其中该发光叠层、该第一电极、该第一保护层、该第一导电部中至少一包含有顶面，相对于该顶面的底面，介于该顶面以及底面之间的侧面以及介于该侧面以及该底面之间的夹角，且该夹角介于15度至70度之间。
11.如权利要求1或2所述的发光元件，其中该第一导电部与该第二导电部具有凹凸的轮廓。
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