CN113394322A - 发光装置 - Google Patents

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郑惟纲
刘建良
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陈守龙
柯淙凯
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Abstract

本发明公开一种发光装置，包含一发光二极管、一金属凸块、及一反射绝缘层。发光二极管包含一活性层、一绝缘层，形成在活性层上且具有一侧面、以及一电极垫，电连接活性层。金属凸块形成在电极垫。反射绝缘层覆盖该侧面。

Description

发光装置
本申请是中国发明专利申请(申请号：201510988691.5，申请日：2015年12月24日，发明名称：发光装置)的分案申请。
技术领域
本发明涉及包含一具有一金属凸块的发光装置。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)具有耗能低、寿命长、体积小、反应速度快以及光学输出稳定等特性，因此发光二极管已被使用在不同应用中，例如一般的家用照明、仪器的指示灯、背光模块或相机手机的闪光灯。
在前述应用中，可能会有不同光学特性(例如亮度、光型、或色温)的需求。举例来说，在家用照明中，光通量(luminous flux)是一个指标。另一方面，在闪光灯的应用中，照度(illuminance)是较重要的。因此，针对该些应用，存在对不同种类发光装置的需求。
发明内容
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图，说明如下。
一发光装置，包含一发光二极管、一金属凸块、及一反射绝缘层。发光二极管包含一活性层、一绝缘层，形成在活性层上且具有一侧面、以及一电极垫，电连接该活性层。金属凸块形成在电极垫。反射绝缘层覆盖该侧面。
附图说明
图1A为本发明第一实施例的一发光装置的立体示意图；
图1B为图1A的下视示意图；
图1C为图1A的剖面示意图；
图1D为一下视示意图，显示应用于图1A的发光二极管；
图1E为本发明一实施例的一发光二极管的下视示意图；
图2A～图2H为本发明一实施例的一发光装置的制造流程立体示意图；
图3A～图3H分别为沿着图2A～图2HII-II线的剖面示意图；
图4A为本发明一实施例的一发光装置的立体示意图；
图4B为图4A的剖面示意图；
图5A～图5H为本发明一实施例的一发光装置的制造流程立体示意图；
图6A～图6H分别为沿着图5A～图5HII-II线的剖面示意图；
图7A为本发明一实施例的一发光装置的立体示意图；
图7B为图7A的剖面示意图；
图8A～图8E为本发明一实施例的一发光装置的制造流程立体示意图；
图9A～图9E分别为沿着图8A～图8EII-II线的剖面示意图；
图10A为本发明一实施例的一发光装置的立体示意图；
图10B为图10A的上视示意图；
图11A为本发明一实施例的一发光装置的立体示意图；
图11B为图11A的上视示意图；
图12A为本发明一实施例的一发光装置的剖面示意图；
图12B为本发明一实施例的一发光装置的剖面示意图；
图13A～图13C为本发明第六实施例的一发光装置的制造流程剖面示意图；
图14为本发明一实施例的一发光装置的剖面示意图；
图15为本发明一实施例的一发光装置的剖面示意图；
图16A～图16E为本发明一实施例的一发光装置的制造流程剖面示意图；
图17A为本发明一实施例的一发光组件的剖面示意图；
图17B为本发明一实施例的一发光组件的剖面示意图；
图17C为本发明一实施例的一灯具的立体示意图；
图17D为本发明一实施例的一侧投式背光模块的剖面示意图；
图18为本发明一实施例的一发光封装体的剖面示意图。
符号说明
100、200、300、400、500、600、700、800 发光装置
10 发光二极管
101 基板
1011、1021、1071、1081、1091、1111、1112、1111”、1121”、7011 侧面
1012、122、131 上表面
1112、1122、121、132、1112”、1122”、2011 下表面
102 第一型半导体层
103 主动层
104 第二型半导体层
105 第一绝缘层
106 电连接层
107 第二绝缘层
108 第一电极垫
109 第二电极垫
110 发光叠层
111、111’、111” 第一金属凸块
111”A,、112”A 第一部
112、112’、112” 第二金属凸块
111”B、112”B 第二部
115 电流扩散层
116 沟槽
171 导电支架
172 反射器
173 绝缘物
191、194、196 暂时胶带
192、195 围坝
193 区域
12 反射绝缘层
13 波长转换层
133 波长转换粒子
14 散射层
141 第一区
142 第二区
1000 发光组件
2000 发光封装体
201 载体
202 走线
203焊锡凸块
50 灯具
501 透明灯壳
502 驱动电路
503 支撑底座
504 散热座
505 电连接件
506 电极件
507、508 金属线
60 背光模块
601 导光板
602 扩散膜
603 反射结构
701 光致抗蚀剂层
7012 矩形空间
7013 表面
具体实施方式
以下实施例将伴随着附图说明本发明的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。
图1A显示根据本发明一实施例的一发光装置100的立体示意图。图1B是图1A的下视示意图。图1C是图1A的剖面示意图。图1D为一发光二极管10的下视示意图。图1C中的发光二极管10是沿着图1DI-I线所绘制。为清楚的表示，图1D仅显示部分层且每一层都以实线绘制而不论其材料为非透明、透明或半透明。
参考图1A、图1B、图1C及图1D，发光装置100包含发光二极管10、第一金属凸块(metal bump)111、第二金属凸块112、反射绝缘层12与波长转换层13。发光二极管10包含基板101、第一型半导体层102、主动层103、第二型半导体层104、第一绝缘层105、电连接层106A、106B(在此合称106)、第二绝缘层107、第一电极垫108与一第二电极垫109。
参考图1C及图1D，发光二极管10还包含多个沟槽116，形成以暴露第一型半导体层102。一电流扩散层115选择性地形成在第二型半导体层104上且电连接第二型半导体层104。第一绝缘层105形成在沟槽116内且覆盖部分第一型半导体层102。电连接层106A形成在第一绝缘层105上以及未被第一绝缘层105所覆盖的第一型半导体层102上。第二绝缘层107形成以覆盖部分电连接层106A。第一电极垫108形成在未被第二绝缘层107所覆盖的电连接层106A，且通过电连接层106A电连接第一型半导体层102。第一电极垫108并未完全覆盖从第二绝缘层107所暴露出的电连接层106A，因而暴露部分的电连接层106A。第一金属凸块111形成以直接接触第一电极垫108，以及直接接触从第一电极垫108所暴露出的电连接层106A。第一电极垫108被第一绝缘层105以和第二型半导体层104形成电隔离。
再者，电连接层106B进一步形成在电流扩散层115上。第二绝缘层107进一步形成以覆盖部分的电连接层106B。第二电极垫109形成在第二绝缘层107以及未被第二绝缘层107所覆盖的电连接层106B上，用以电连接第二型半导体层104。第二金属凸块112形成以直接接触第二电极垫109。操作上，假设第一型半导体层102为一n型半导体层且第二型半导体层104为一p型半导体层，当发光装置100与外部电源电连接时，电流会流经第二金属凸块112、第二电极垫109、电连接层106B、电流扩散层115、第二型半导体层104、主动层103、第一型半导体层102、电连接层106A、第一电极垫108及第一金属凸块111，发光装置100因而发光。
在图1C中，反射绝缘层12形成以环绕发光二极管10与金属凸块111、112。详言之，基板101的侧面1011、第一型半导体层102的侧面1021、第二绝缘层107的侧面1071、与第二电极垫109的侧面1091直接被反射绝缘层12所覆盖，但第一电极垫108的侧面1081不被反射绝缘层12所覆盖。不仅如此，金属凸块111、112各自具有一侧面1111、1121也直接被反射绝缘层12所覆盖，且各自具有一实质上平坦的下表面1112、1122(详述如后)。反射绝缘层12具有一实质上平坦的下表面121。
波长转换层13形成于基板101的上表面1012与反射绝缘层12的上表面122上。波长转换层13设置而没有覆盖基板101的侧面1011、第一型半导体层102的侧面1021、与第二绝缘层107的侧面1071。波长转换层13具有一实质上平坦的上表面131及一相对于上表面131的下表面132。在本实施例中，波长转换层13还包含多个波长转换粒子133，其排列在靠近下表面132的位置(相较于上表面131)。波长转换层13具有一粒子浓度，其自上表面131至下表面132逐渐减少。相关细节详述如后。
基板101可以是蓝宝石，碳化硅，氮化镓或砷化镓以用来依序外延成长第一型半导体层102、主动层103与第二型半导体层104于其上，而基板101的厚度T1介于100～250μm之间以做为一机械承载。
当发光二极管10为一异质结构时，第一型半导体层102及第二型半导体层104例如为包覆层(cladding layer)或限制层(confinement layer)，可分别提供电子、空穴，且每一层具有一大于主动层103的能隙，由此提高电子、空穴于主动层103中结合以发光的机率。第一型半导体层102、主动层103、及第二型半导体层104可包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P，其中0≦x,y≦1；(x+y)≦1。根据主动层103的材料，发光二极管10可以发出峰值波长(peak wavelength)或主波长(dominant wavelength)介于610～650nm的红光、峰值波长或主波长介于530～570nm的绿光、发出峰值波长或主波长介于450～490nm的蓝光，发出峰值波长或主波长介于400～440nm的紫光、或发出峰值波长介于200～400nm的紫外光。
电极垫108及电极垫109由金属材料组成，例如钛、镍、金、铂或铝。在一实施例中，电极垫是钛/铝/镍/铝/镍/铝/镍/金、钛/铝/钛/铝/镍/金，或钛/铂/铝/镍/铝/镍/金所组成的多层结构，其中最底下的一层是金，用于与金属凸块直接接触。第一电极垫108与第二电极垫100之间有一150～300μm的最短距离D1。
金属凸块111及金属凸块112为一无铅焊锡，其包含至少一种选自由锡、铜、银、铋、铟、锌和锑所组成群组中的材料。金属凸块11的高度H1介于20～150μm之间。在一实施例中，金属凸块通过回焊制作工艺(reflow soldering)而形成。焊锡胶放置于电极垫上，然后于一回焊炉中进行加热以熔化焊锡胶且产生接合(joint)。焊锡胶且可包含锡-银-铜、锡-锑或金-锡且具有一熔点大于215℃、或大于220℃，或介于215～240℃之间(例如217℃、220℃、234℃)。此外，在回焊制作工艺中的峰值温度(峰值温度通常发生于回焊区(reflowzone)的阶段)大于250℃、或大于260℃，或介于250～270℃之间(例如255℃、265℃)。
反射绝缘层12包含一第一基质与多个散布在基质中的反射粒子(图未示)，第一基质具有硅基底的基质材料(silicone-based material)或者环氧树脂基底的基质材料(epoxy-based material)，并具有介于1.4～1.6或者1.5～1.6之间的折射率n。反射粒子包括二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌，或二氧化锆。在一实施例中，当发光二极管10发射的光线撞击到反射绝缘层12时，光线会被反射并且此反射被称为漫反射(diffusereflection)。除了反射功能，反射绝缘层12也可以作为机械承载并承受发光装置100在操作期间所产生的应力。反射绝缘层12的厚度T2介于120～400μm之间(约等于T1+H1)。
波长转换层13包含一第二基质与多个散布在第二基质内的波长转换粒子133。波长转换粒子133吸收发光二极管10所发出的第一光线并转换成峰值波长或主波长不同于第一光线的第二光线。第二基质包含有硅基底的基质材料或者环氧树脂基底的基质材料，并且第二基质的折射率n介于1.4～1.6或者1.5～1.6之间。波长转换粒子133包含一种或者多种波长转换材料。波长转换材料包含了黄绿色荧光粉、红色荧光粉或蓝色荧光粉。黄绿色荧光粉包含了YAG、TAG，硅酸盐，钒酸盐，碱土金属硒化物，或金属氮化物。红色荧光粉包括氟化物(例如K2TiF6：Mn4+或K2SiF6：Mn4+)、硅酸盐、钒酸盐、碱土金属硫化物、金属氮氧化物、钨酸盐和钼酸盐的混合物。蓝色荧光粉包括BaMgAl10O17：Eu2+。第一光线可以跟第二光线混合以成为白光或者非白光。在本实施例中，白光在CIE1931色度图中具有一色点坐标(x、y)，其中，0.27≦x≦0.285；0.23≦y≦0.26。在一实施例中，白光具有一色温介于2200～6500K(例如2200K、2400K、2700K、3000K、5700K、6500K)且在CIE1931色度图中具有一色点坐标(x、y)位于7阶亚当椭圆内。非白光可以是紫光或者黄光。假定波长转换层13具有足够厚度时，除了光转换的功能，波长转换层13也可具有机械承载功能。例如，波长转换层13的厚度T3介于100～350μm。若厚度T3低于100μm时，波长转换层13的强度也许不足以作为发光装置100中的支撑件。若厚度T3大于350μm时，发光装置100的整体厚度通常会太厚以无法应用在一密致装置(compact application)，例如手表、皮带、衣服、眼镜、或其他穿戴装置等。
参考图1B，金属凸块111、112具有多个形成于表面上的刮痕151。刮痕151可通过光学显微镜所观察到。刮痕151也可延伸至非金属凸块111、112的区域，例如反射绝缘层12的下表面121。详言之，刮痕151实质为一直线且连续地延伸在反射绝缘层12、金属凸块111、反射绝缘层12、金属凸块112、反射绝缘层12上。相关细节详述如后。
图1E显示根据本发明一实施例的一发光二极管10’的下视示意图。如同图1D，图1E仅显示部分图层且每一图层都以实线绘制而不论其材料为非透明、透明或半透明。
图2A～图2H显示根据本发明一实施例的一发光装置的制造流程立体示意图，图3A～图3H分别显示沿着图2A～图2HII-II线的剖面示意图。为了简洁的缘故图2A～图2H中发光二极管10及发光装置100仅以长方体为例作解释且图3A～图3H中的发光二极管10也以相同方式绘制。金属凸块111、112并未绘制于图2A～图2H中。相关细部结构可以参考图1A～图1D的描述。
参考图2A与图3A，提供多个发光二极管10(以九个发光二极管为例)。一焊锡胶(solder paste)被涂布在电极垫108、109上，并通过一回焊制作工艺以形成与电极垫108、109直接接触的金属凸块111、112。电极垫108、109最底层的金属为金，且焊锡胶部分地涂布在底层上，亦即，焊锡胶有一投影面积小于电极垫且仅覆盖一部分的金层。通过金层与焊锡胶的润湿反应(wetting reaction)，焊锡胶会扩开以完全地覆盖对应的电极垫108、109，亦即焊锡胶具有实质上相等于对应电极垫108、109的投影面积(图未示)。更者，在回焊制作工艺后，焊锡胶会固化且形成金属凸块111、112。在此阶段，金属凸块111、112未经过物理性离移除步骤(描述如后)且具有一无尖角的轮廓。金属凸块111、112于Z轴方向具有一逐渐变小的剖面面积。此外，由于制作工艺变异性，第一金属凸块111可具有一不同于第二金属凸块112的形状。在图1C中，第一金属凸块111具有一不同于第二金属凸块112的剖面。
形成金属凸块111、112之后，具有金属凸块111、112的发光二极管10被放置在一第一暂时胶带191上。其中，基板10的上表面1012与第一暂时胶带191相黏，而金属凸块111、112并未被第一暂时胶带191覆盖。在本实施例中，发光二极管10的数量与排列方式仅为例示，且不能限缩本发明的范围。
参考图2B、图3B，第一围坝(dam)192选择性地设置以限定出一区域193并环绕发光二极管10。多个反射粒子(图未示)混入于第一基质以形成一呈未固化状态的白漆，接着将白漆加入至区域193以覆盖发光二极管10。具体而言，由于设置了第一围坝192，相较于没有设置围坝的情况下可以达到减少白漆使用量的效果。除此之外，发光二极管10被浸入在白漆内，并且金属凸块111、112并未暴露在环境中(例如暴露在周围的空气里)。接着，经由热处理的步骤以完全地固化白漆，进而形成反射绝缘层12。白漆具有0.5～1000Pa·s的黏度(例如0.5、1、2、10、30、100、500、1000)且反射绝缘层12(白漆完全地固化后)具有一介于40～90之间的硬度(shore D)。或者，白漆具有100～1000Pa·s的黏度(例如100、300、500、1000、5000、10000)且反射绝缘层12具有一介于30～60之间的硬度(shore D)。此外，反射绝缘层12对于波长400nm～800nm具有一反射率大于90％。
参考图2C与图3C，移除围坝192且进行一个物理性移除步骤(研磨或抛光)，直到暴露金属凸块111、112。由于白漆是以喷涂(spraying)或点胶(dispensing)的方式加入至区域193中，因此白漆在整个区域的不同位置上会有不同的厚度。硬化之后，白漆被固化成反射绝缘层12，且反射绝缘层12在不同位置上也具有不同厚度。在物理性移除步骤中，部分反射绝缘层12先被移除，之后部分反射绝缘层12与部分金属凸块111、112再同时被移除，因此反射绝缘层12与金属凸块111、112的下表面121、1112、1122实质彼此共平面，且下表面121、1112、1122变得实质上平坦。再者，如同前所述，因为金属凸块111、112于Z轴上，具有一逐渐变小的剖面面积，所以暴露的金属凸块111、112具有一实质上相等于电极垫108、109的形状但具有一面积小于电极垫108、109。”实质上平坦”定义为当发光装置10通过电子式显微镜于60～100倍的放大倍率下所分析时，下表面121、1112、1122为平坦的。然而，当发光装置10通过电子式显微镜于大于400倍的放大倍率下所分析时，或者通过表面轮廓粗度仪(alphastep film thickness measuring instrument)或是原子力显微镜(atomic forcemicroscope；AFM)所量测时，反射绝缘层12与金属凸块111、112具有一粗糙下表面121、1112、1122，且每一下表面的粗糙度Ra为2～3μm/mm2。
在本实施例中，物理性移除步骤是利用机械切割器(例如钻石刀)进行。在移除的过程中，仅加入水(不需要加入研磨液(slurry)或化学溶液)以降低切割器与反射绝缘层12之间因为摩擦而升高的温度，并由此清洗已移除的反射绝缘层12与已移除的金属凸块111、112。不仅如此，因为钻石刀的硬度大于反射绝缘层及金属凸块111、112，多个刮痕151(参照图1B)会形成在反射绝缘层12上与金属凸块111、112上，其可通过光学显微镜所观察到。在其他实施例中，通过调整切割参数(例如切割速度或切割器的材料)，刮痕151可能无法由光学显微镜所观察到。
参考图2D、图3D，第二暂时胶带194被用来粘接反射绝缘层12的下表面121以及金属凸块111、112的下表面1112、1122，而第一暂时胶带191则被移除以暴露基板101与反射绝缘层12的上表面122。
参考图2E、图3E，翻转图2D(或图3D)的结构，且第二围坝195选择性的设置以环绕反射绝缘层12、发光二极管10与金属凸块111、112。具有第二基质与多个散布于基质内的波长转换粒子的波长转换混合物被涂布在反射绝缘层12与基板101上。接着，通过热处理以硬化此混合物以形成波长转换层13。在本实施例中，在热处理的过程中，波长转换粒子133因为重力会自然沉淀且在第二基质尚未完全固化前而达到靠近下表面132的区域，由此波长转换层13中的波长转换层粒子133会靠近下表面132。靠近上表面131的区域中并不具有波长转换层粒子133。
参考图2F、图3F，移除第二围坝195，且进行物理性移除步骤。类似的，波长转换混合物是以喷涂(spraying)或点胶(dispensing)的方式涂布在反射绝缘层12与基板101上，因此波长转换混合物在整个区域的不同位置上会有不同的厚度。硬化之后，波长转换混合物被固化成波长转换层13，且波长转换层13在不同位置上也具有不同厚度。在物理性移除步骤移除掉部分波长转换层13之后，波长转换层13的整个上表面131会变得实质上平坦进而减少后续分离制作工艺产生各个发光装置100时，各个发光装置100之间的差异，由此提高良率。所谓的差异，可指光强度(流明值)、色温、光型或者各个角度上的颜色(color overangle；COA)。因为波长转换层粒子133形成于靠近下表面132的位置，第二基质可被移除但未移除掉波长转换层粒子133，由此发光装置100的色温于进行物理性移除步骤前及步骤后可仍然维持相同。然而，物理性移除步骤后，光型可保持相同或不同。
除此之外，上表面131也会具有多个刮痕151(参考图1B)，并且波长转换层13的平均粗糙度(Ra值介于2～3μm/mm2)比施加物理性移除步骤前更高。因此，上表面131被改质以减少吸取器(例如吸嘴(suction nozzle))与波长转换层13之间的粘性，其中吸取器使用于后续转移步骤中。在另一实施例，上表面131可涂布一抗黏性材料以减少粘性。为使光可穿透，抗黏性材料可为厚度小于
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的铬系(Cr-based)材料(例如Cr或者Cr2N)或是厚度介于1～10μm的氟系(fluoro-based)材料(例如CaF2)。
参考图2G、图3G，提供一切割刀16，且进行一切割步骤，其从波长转换材料13沿着X方向与Y方向的切割线L切割，以产生多个独立的发光装置100。
参考图2H、图3H，进行一转移步骤，其是利用吸取器(图未示)将多个发光装置100转移到一第三暂时胶带196，以接着进行后续的测试及/或分类(binning)的步骤。
图4A所显示的是根据本发明一实施例的发光装置200的立体示意图。图4B是图4A的剖面示意图。图4B的发光装置200跟图1C的结构类似，而且有着相似或者相同标号的装置或者元件代表这些装置或者元件有着相似或者相同的功能。参考图4A及图4B，反射绝缘层12形成以环绕发光二极管10以及金属凸块111、112。具体而言，第二绝缘层107的侧面1071及第一金属凸块111与第二金属凸块112的侧面1111、1112被反射绝缘层12直接覆盖。反射绝缘层12并不直接覆盖基板101与第二型半导体层102的侧面1011、1021。
波长转换层13形成在基板101的上表面1012且直接覆盖反射绝缘层12的侧面123及基板101与第二型半导体层102的侧面1011、1021。然而，波长转换粒子133未覆盖基板101的侧面1011。
图5A～图5G显示根据本发明一实施例的一发光装置的制造流程立体示意图。图6A～图6G分别显示沿着图5A～图5GII-II线的剖面示意图。为了简洁的缘故，图5A～图5G发光二极管10及发光装置200仅以长方体为例作解释，且图6A～图6G中的发光二极管10也以相同方式绘制，相关细部结构可以参考图4A～图4B的描述。
参考图5A与图6A，多个发光二极管10(以九个发光二极管10为例)被放在第一暂时胶带191上。电极垫108、109被粘接到第一暂时胶带191，而基板101没有被第一暂时胶带191覆盖。在一实施例中，发光二极管10的数量与排列方式仅为例示，不能限缩本发明的范围。
参考图5B与图6B，第一围坝192选择性地设置以限定出一区域193并环绕发光二极管10。具有第二基质与多个散布于在第二基质内的波长转换粒子的波长转换混合物，被加入区域193内以覆盖发光二极管10。具体而言，由于第一围坝192的缘故，相较于没有设置第一围坝192的情况下可以达到减少波长转换混合物使用量的效果。此外，发光二极管10被浸入在波长转换混合物内，并不会暴露到环境(例如暴露在周围的空气里)中。随后，进行热处理的以完全固化波长转换混合物以形成波长转换层13。在一实施例中，波长转换粒子133因重力自然沉淀，且使得波长转换粒子133不会覆盖基板101的侧面1011。其他相关描述可参考相对应的段落。
参考图5C、图6C，第一围坝192被移除并进行物理性移除步骤。
因此，波长转换层13具有一实质上平坦的上表面131。图5C及图6C图的制造流程类似于图2F及图3F的制造流程。相关的描述可参考相关段落且为简洁故于此省略。
参考图5D、图6D，提供第二暂时胶带194以粘接波长转换层13，之后，第一暂时胶带191被移除以暴露电极垫108、109。
参考图5E、图6E，翻转图5D(或图6D)的结构。焊锡胶被涂布在电极垫108、109上，并进行一回焊制作工艺以形成与电极垫108、109直接接触的金属凸块111、112。焊锡胶相关的详细描述可参考图2A及图3A的段落且为简洁故于此省略。
参考图5F、图6F，第二围坝195选择性的被设置以环绕波长转换层13与多个发光二极管10。多个反射粒子混入于第一基质以形成一呈未固化状态的白漆，接着加入白漆以覆盖波长转换层13与多个发光二极管10。具体而言，由于设置了第二围坝195，相较于没有设置第二围坝195的情况下可以达到减少白漆使用量的效果。除此之外，发光二极管10与其上的金属凸块111、112，以及波长转换层13都被浸入在白漆内，并且没有暴露到环境中(例如暴露在周围的空气里)。接着，经由热处理的步骤充分固化白漆，以形成反射绝缘层12。
参考图5G、图6G，移除第二围坝195，并进行物理性移除步骤直到暴露金属凸块111、112。同样地，在物理性移除步骤中，反射绝缘层12与金属凸块111、112被同时移除，因此反射绝缘层12与金属凸块111、112的下表面121、1112、1122实质彼此共平面，且下表面121、1112、1122变得实质上平坦。相关的详细描述可参考图2C及图3C的段落且为简洁故于此省略。
参考图5H、图6H，提供一切割刀16，且进行切割步骤，其从金属凸块111、112沿着X方向与Y方向的切割线L切割，以产生多个独立的发光装置200。接着，进行一转移步骤(参考图2H与图3H)，其利用吸取器将多个发光装置200转移到一第三暂时胶带196，以接着进行后续的测试及/或分类的步骤。
图7A所显示的是根据本发明一实施例的发光装置300的立体示意图。图7B显示图7A的剖面示意图。图7A的发光装置300跟图1A的结构类似。有着相似或者相同标号的装置或者元件代表这些装置或者元件有着相似或者相同的功能。参考图7A，波长转换层13是形成来环绕发光二极管10与金属凸块111、112。具体来说，基板101、第一型半导体层102、第二绝缘层107、第一金属凸块111及第二金属凸块112的侧面1011、1021、1071、1111、1121都直接被反射绝缘层12覆盖。第一金属凸块111及第二金属凸块112都具有平坦的底面1112、1122。相关的描述可参考其他相关段落，为简洁故于此省略。
图8A～图8E显示根据本发明一实施例的一发光装置300的制造流程立体示意图。图9A～图9E分别显示沿着图8A～图8EII-II线的剖面示意图。为了简洁的缘故，图8A～图8G发光二极管10及发光装置200仅以长方体为例作解释，且图9A～图9E中的发光二极管10也以相同方式绘制，相关细部结构可以参考图7A～图7B的描述。
参考图8A与图9A，提供多个发光二极管10，且焊锡胶涂布到电极垫108、109上，并进行回焊制作工艺以形成跟电极垫108、109直接接触的金属凸块111、112。焊锡胶相关的详细描述可参考图2A及图3A的段落且为简洁故于此省略。
形成金属凸块111、112之后，具有金属凸块111、112的发光二极管10(以九个发光二极管为例)被设置到一第一暂时胶带191上。金属凸块111、112被粘接到第一暂时胶带191，而基板101未被第一暂时胶带191所覆盖。在本实施例中，发光二极管10的数量与排列方式仅为例示，不能限缩本发明的范围。
图8B～图8D与图9B～图9D中的步骤分别与图5B～图5D与图6B～图6D类似。因此，相关的细节请参考此些段落，而不在此赘述。
参考图8E与图9E，提供一切割刀16，进行一切割步骤是从电极垫108、109沿着X方向与Y方向的切割线L切割，以产生多个独立的发光装置300。接着，进行一转移步骤(参考图2H与图3H)，其是利用吸取器将多个发光装置300转移到一第三暂时胶带196，以接着进行后续的测试及/或分类的步骤。
图10A所显示的是根据本发明一实施例的发光装置400的剖面示意图。图10B是图10A的上视示意图，图10A的发光装置400跟图7A的结构类似，而且有着相似或者相同标号的装置或者元件代表这些装置或者元件有着相似或者相同的功能。在一实施例中，波长转换层13并不覆盖金属凸块111、112的侧面1111、1121。反射绝缘层12环绕发光二极管10、波长转换层13与金属凸块111、112。具体而言，反射绝缘层12直接覆盖波长转换层13的侧面134与金属凸块111、112的侧面1111、1121。进行物理性移除步骤以移除部分反射绝缘层12及波长转换层13，由此，反射绝缘层12具有实质上平坦的上表面122且波长转换层13也具有实质上平坦的上表面132。
图11A显示根据本发明一实施例的一发光装置500的立体示意图。图11B显示图11A的上视示意图。图11A的发光装置500跟图7A的结构类似，而且有着相似或者相同标号的装置或者元件代表这些装置或者元件有着相似或者相同的功能。在一实施例中，更设置散射层14以覆盖并包围波长转换层13。具体而言，上表面131与侧面132都直接被散射层14所覆盖。在图11B中，由于散射层14并非不透明，因此，波长转换层13形成于下方的第一区141对人眼而言呈现黄色。此外，由于散射层14是用来散射光线，波长转换层13未形成于下方的第二区142对人眼而言也呈现黄色。当以光学显微镜观测发光装置500时，第二区142的黄色显得像是黄晕。
散射层14相对于波长为400～800nm之间的光线具有大于50％的穿透率，并具有多个散射粒子(图未示)混在第三基质内。第三基质可以是硅基底的基质材料或者环氧树脂基底的基质材料并具有1.4～1.6或者1.5～1.6之间的折射率n。散射粒子可以是二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌，或二氧化锆。散射粒子于第三基质中的重量浓度(w/w)介于0.01～0.1％。
图12A显示根据本发明一实施例的一发光装置600的剖面示意图。发光装置600包括了发光二极管10、第一与第二金属凸块111、112与反射绝缘层12。发光二极管10的细节结构可参考其他实施例，为简洁故于此省略。反射绝缘层12环绕部分发光二极管10、第二电极垫109与金属凸块111、112。具体而言，反射绝缘层12直接覆盖第一型半导体层102、第二绝缘层107、第二电极垫109、第一金属凸块111与第二属凸块112的侧面1021、1071、1091、1111、1121，但不覆盖基板101的侧面1011。
图12B显示根据本发明一实施例的一发光装置700的剖面示意图。图12B的发光装置700跟图12A显示的结构类似，而且有着相似或者相同标号的装置或者元件代表这些装置或者元件有着相似或者相同的功能。在一实施例中，基板101已被移除以暴露第一型半导体层102。缓冲结构(图未示)可以被设置于基板101与第一型半导体层102之间用以改进外延品质。因此，当基板101被移除时，缓冲结构会被暴露出来。缓冲结构可以包括未被掺杂的半导体层及/或超晶格(superlattice)层，或者在本领域中习知的结构。
图13A～图13C显示根据本发明一实施例的一发光装置600的制造流程剖面示意图。参考图13A，多个彼此分离的发光叠层110(仅显示两个)外延堆叠于基板101上。发光叠层110包含第一型半导体层102、主动层103、第二型半导体层104、第一绝缘层105、电连接层106(106A、106B)、第二绝缘层107、第一电极垫108与一第二电极垫109。为避免附图的复杂性，层102～109并未标示在图13A～图13C。焊锡胶被涂布到电极垫108、109上，并进行回焊制作工艺以形成跟电极垫108、109直接接触的金属凸块111、112。焊锡胶相关的详细描述可参考图2A及图3A的段落且为简洁故于此省略。
参考图13B，混合多个反射粒子和第一基质以形成一呈未固化状态的白漆，接着再将白漆以涂布的方式覆盖发光叠层110与金属凸块111、112。除此之外，发光叠层110与金属凸块111、112浸入在白漆内，且金属凸块111、112不会被暴露在环境(例如暴露在周围的空气里)中。接着，经由热处理的步骤充分固化白漆，以形成反射绝缘层12。
参考图13C，进行物理性移除步骤，直到暴露金属凸块111、112。在物理性移除步骤中，反射绝缘层12与金属凸块111、112同时被移除，因此反射绝缘层12与金属凸块111、112的下表面121、1112、1122实质彼此共平面，且下表面121、1112、1122变得实质上平坦。相关的描述可参考其他实施例。最后，进行一切割步骤以形成多个独立的发光装置600。
图14显示根据本发明一实施例的发光装置800的剖面示意图。图14的发光装置800跟图1C的结构类似，而且有着相似或者相同标号的装置或者元件代表这些装置或者元件有着相似或者相同的功能。在一实施例中，金属凸块111’、112’可向外延伸超出或是形成一凸出部于反射绝缘层12的下表面121。在制造过程中，将另一焊锡胶(第二焊锡胶)涂布在图1C中通过固化第一焊锡胶所形成的金属凸块111、112上，之后，进行回焊制作工艺以固化此另一焊锡胶而成为金属凸块111’、112’。第二焊锡胶可以具有跟第一焊锡胶相同或者相异的材料，若第一焊锡胶跟第二焊锡胶的材料不同的时候，回焊第二焊锡胶的峰值温度可不同于回焊第一焊锡胶的峰值温度。举例来说，在回焊过程中，回焊第一焊锡胶的峰值温度是255℃，回焊第二焊锡胶的峰值温度是265℃。第一焊锡胶是锡-银-铜的焊料合金，而第二焊锡胶是锡-锑焊料合金。本发明中其他实施例的发光装置，也可提供另一焊锡以形成一凸出部于反射绝缘层的下表面。凸出部可利于连接发光装置至预定位置。
图15显示显示根据本发明一实施例的发光装置900的剖面示意图。发光装置900包含一发光二极管10、第一金属凸块111”、及第二金属凸块112”。发光二极管10的详细结构可参考其他实施例。每一金属凸块111”、112”具有一实质上与基板101上表面1012垂直的垂直侧面1111”、1121”及一凸下表面1112”、1122”。金属凸块111”、112”的相关细节详述如后。
图16A～图16E显示根据本发明一实施例制造发光装置900的流程剖面示意图。如图16A所示，多个彼此分开的发光叠层110外延形成于基板101上。
如图16B所示，一光致抗蚀剂层701形成于绝缘层以及电极垫108、109上，且光致抗蚀剂层701的高度比电极垫108、109高。
如图16C所示，进行光刻制作工艺(photolithography)以移除位于电极垫108、109上的光致抗蚀剂层701以暴露出电极垫108、109。在本实施例中，通过干式蚀刻移除电极垫108、109上的光致抗蚀剂层701，光致抗蚀剂层701会具有一垂直的侧面7011，且定义一矩形空间7012于电极垫108、109上。
如图16D所示，焊锡胶提供以填满矩形空间7012且覆盖光致抗蚀剂层701的一表面7013。接着，进行回焊制作工艺以形成金属凸块111”、112”。
如图16E所示，若经由蚀刻移除光致抗蚀剂时，每一金属凸块111”、112”包含一具有垂直的侧面1111”、1121”的矩形第一部111”A、112”A以及具有一似香菇头形状的第二部111”B、112”B。之后，进行切割步骤以形成多个发光装置900。
图17A显示发光组件1000的剖面示意图，发光组件1000包含一个载体201、多个位于载体201上的走线(trace)202、多个通过一焊锡凸块203而设置于(mounted)载体201上的发光装置700、与一个波长转换层13。在一实施例中，波长转换层13有多个部分，并且每一部分仅覆盖一发光装置700。在图17B，波长转换层13覆盖全部的发光装置600。载体201可以是透明板子(例如玻璃、氮化铝或者氧化铝)，而走线202为银胶或者铜。另外，载板也可以选择性的使用印刷电路板。当载体201为透明板子时，波长转换层13可进一步形成于载体201的下表面2011。发光装置600可以是表面接合装置(surface mounted device；SMD)，并利用表面接合技术(surface-mount technology；SMT)接合到走线202上；其中，多个发光装置600之间可以根据走线202的设计相互串联或者并联。在一实施例，若焊锡凸块203与金属凸块111、112具有相同材料时，其之间可能不会产生清楚的介面。再者，焊锡凸块203与金属凸块111、112在电子显微镜的观察下为单一块材(an integrated piece)。
在图17A与图17B中，发光装置700只是用来举例说明，前述的任何一种发光装置都可被使用在发光组件1000。此外，当发光装置包含波长转换层13时，发光组件1000可不包含波长转换层13。
图17C所显示的是灯具50的立体示意图。灯具50包括透明灯壳501、驱动电路502、支撑底座503、多个发光组件1000、散热座504与电连接件505。发光组件1000设置于支撑底座503上，并与支撑底座503电连接。具体而言，电极件506被设置于支撑底座503的上表面上，并与驱动电路502电连接。每一个发光组件1000都有一第一端通过金属线507与电极件506电连接，以及一第二端通过另一金属线508与驱动电路502电连接。
图17D是显示器背光模块60的剖面示意图，背光模块60包含了发光组件1000、导光板601、扩散膜602与反射结构603。发光组件1000被设置于导光板601的一侧，并发出光线R朝向导光板601。进入导光板601的光线R会被改变行进路径而朝向扩散膜602。反射结构603用以帮助光线反射朝向扩散膜602。
图18是发光封装体2000的剖面示意图，发光封装体2000包含一发光装置700、两分开的导电支架171与一个反射器172。两金属凸块111、112通过焊锡凸块203经由表面接合技术(surface-mount technology；SMT)电连接到两个分开的导电支架171。绝缘物173被填入两个导电支架171之间的空隙，并物理性的分隔两导电支架171。波长转换层13覆盖发光装置700。反射器172包含了环氧模压树脂(Epoxy Molding Compound；EMC)或是硅胶模压树脂(Silicone Molding Compound；SMC)。从上视图，发光封装体2000的面积可以是5.6mm×3.0mm、3.0mm×3.0mm、2.8mm×3.5m、1.6mm×1.6mm、1.0mm×1.0mm、1.8mm×0.3mm或其他。同样地，发光封装体2000是一个表面接合装置(surface mounted device；SMD)，且可利用表面接合技术接合至位于载体201上的走线202(参考图17A)以成为一个发光组件。
在应用上，前述的发光装置也可用于一光引擎上且应用于球泡灯、崁灯、豆灯或杯灯(MR16)。或者，前述的发光装置应用于手机或相机的闪光灯模块中。
暂时胶带191(194、196)包含蓝膜、散热片/胶、光解胶膜(UV release tape)或聚苯二甲酸乙二酯(PET)以在制作过程中时可暂时固定发光二极管或发光装置。导电配线结构106的材料可以是金属，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铬(Cr)、铝(Al)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、锡(Sn)或其合金或其叠层组合。
第一绝缘层105可为单层或多层结构。当第一绝缘层105为单层时，材料可包含氧化物、氮化物、或聚合物(polymer)；氧化物可包含氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二钽(Tantalum Pentoxide,Ta2O5)或氧化铝(AlOx)；氮化物可包含氮化铝(AlN)、氮化硅(SiNx)；聚合物可包含聚酰亚胺(polyimide)或苯并环丁烷(benzocyclobutane，BCB)。当第一绝缘层105为多层结构时，材料可包含氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二铌(Nb2O5)及氮化硅(SiNx)的叠层以形成一布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)。第二绝缘层107材料的选用可参考第一绝缘层105。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种发光装置，包含：
发光二极管，具有上表面、第一下表面及第一侧表面，且包含：
活性层；以及
电极垫，位于该第一下表面，电性电连接该活性层；
金属凸块，直接连接该电极垫，不超出该第一侧表面，且具有第二侧表面；
反射绝缘层，环绕该电极垫与该金属凸块；以及
波长转换层，环绕该发光二极管，接触该上表面以及该第一侧表面，
其中，该第二侧表面包含曲面。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中，该第一侧表面与该第二侧表面不共平面。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中，该波长转换层具有上表面及下表面，该波长转换层中的粒子浓度自该上表面至该下表面逐渐减少。
4.如权利要求1所述的发光装置，其中，该反射绝缘层与该金属凸块的下表面实质彼此共平面。
5.如权利要求4所述的发光装置，其中，该第二侧表面不垂直于该波长转换层的该下表面。
6.如权利要求1所述的发光装置，其中，该发光二极管包含半导体层，该半导体层具有侧面被该波长转换层所覆盖。
7.如权利要求1所述的发光装置，其中，该发光二极管包含基板，该基板具有侧面被该波长转换层所覆盖。
8.如权利要求1所述的发光装置，其中，该反射绝缘层具有下表面，该下表面上有多个刮痕。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中，该金属凸块具有一厚度大于该电极垫。
10.如权利要求1所述的发光装置，其中，该波长转换层具有一厚度大于该金属凸块。
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