CN1492506A - 类似覆晶型的发光二极管组件封装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其包括具有包含一凹部的一第一表面的一透明基板及一置放于此凹部内的一发光二极管，此发光二极管仿一覆晶型晶粒发光方向地向下朝透明基板发光，因此其发光不会被形成于发光二极管上方的一焊接垫挡住，由此，可增加发光面积，进而提高发光强度，再者，此发光二极管置放于透明基板的凹部，故又可降低封盖此发光二极管的一封胶厚度。

Description

类似覆晶型的发光二极管组件封装

技术领域

本发明涉及一种半导体发光二极管组件封装；特别是一种仿覆晶型(flip-chip like)晶粒发光方向的发光二极管组件封装，即类似覆晶型的发光二级管组件封装。

背景技术

半导体发光组件是一种将电能转换成光能的半导体组件。半导体发光组件包括具有不同导电性的半导体材料，例如N型及P型半导体材料。在N型半导体材料中，原子的外壳电子可自由移动，构成电流载子。N型半导体材料包括第五A族元素，例如磷P、砷As、锑Sb及氮N等。N型半导体材料中的载子称做捐出者(donor)。另一方面，在P型半导体材料中，由于缺乏电子，原子具有电洞，其亦可做为载子。P型半导体材料包括第三A族元素，例如铝Al、镓Ga及铟In等。P型半导体材料中的载子称做接受者(acceptor)。

当N型及P型半导体材料连接一起形成一复合材料时，一PN接面形成于N型及P型半导体材料之间，且电子、电洞会重新分布于PN接面处。当一正向偏压施予在此复合材料上的一电极时，半导体材料中具有不同导电性的载子将会穿越此PN接面。换句话说，发光二极管的发光原理是在正向偏压下，P型材料中的电洞与N型材料中的电子在PN接面附近结合，并以发光方式释出能量。

图1A是一传统的蓝光发光二极管组件(SMD)(surface mountingdevice)封装10的截面示意图。图1B是此传统的蓝光发光二极管的顶视图。参阅图1A，在此一传统的蓝光发光二极管组件封装10中，一蓝光发光二极管的蓝宝石基材(sapphire substrate)102置放于一不透明基板100上。一固晶材料101，例如环氧树脂，用以将此蓝宝石发光二极管固着于不透明基板100上。一N型氮化镓化合物(n-GaN)104形成于此蓝宝石基材102上方。一P型氮化镓化合物(p-GaN)106经由典型组件制程做成平台状结构(mesa)，使得P型氮化镓化合物106只覆盖于此N型氮化镓化合物(n-GaN)104的部份表面。再者，N型氮化镓化合物104与P型氮化镓化合物106之间具有一发光层105。P型氮化镓化合物(p-GaN)106的顶面完全被一由氧化镍/金(nickeloxide/gold)组成的透明电极108覆盖。一N型焊接接垫110及P型焊接接垫112供做电性连接接点。此N型焊接接垫110形成于N型氮化镓化合物(n-GaN)104曝露的表面上，并经由一焊线118电性连接至经图案蚀刻形成于不透明基板100的一第一电极114。P型焊接接垫112形成于P型透明电极108上，并经由一焊线120电性连接至经图案蚀刻形成于不透明基板100的一第二电极116。蓝光发光二极管、N型焊接接垫110、P型焊接接垫112及焊线118、120由一封胶122例如环氧树脂封胶所封盖，以免受到外力破坏。

参阅图1B所示的此传统蓝光发光二极管的顶视图，P型氮化镓化合物(p-GaN)106位于方形N型氮化镓化合物(n-GaN)104上方，并且覆盖N型氮化镓化合物(n-GaN)104的部份表面。P型透明电极108完全覆盖P型氮化镓化合物(p-GaN)106表面。N型焊接接垫110及P型焊接接垫112第一B图别位于蓝光发光二极管方形表面的对角线处。

蓝宝石基材102为一电绝缘基材，因此N型焊接垫110及P型焊接接垫112须位于可分别电性连接至N型氮化镓化合物104及P型氮化镓化合物106处。由于N型焊接接垫110及P型焊接接垫112的形成位置，使得蓝光发光二极管所发出的光受到N型及P型焊接接垫110、112的限制。因此，此传统的蓝光发光二极管组件封装10的发光强度因P型焊接接垫112的遮挡而减弱，且由底部反射回来的光也因N型及P型焊接接垫110、112的遮挡而降低。此外，发光二极管凸出于不透明基板100之上，加上焊线118及120的高度，使得封胶122的厚度无法降低。再者，在制造白光发光二极管时，需在封胶122形成前，在整个发光二极管上方再加一层萤光粉，使得制程较复杂。

据此，亟待提供一种改良的发光二极管组件封装，其可克服上述缺失。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有技术的不足与缺陷，提供一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其中一与覆晶型晶粒发光方向相同的发光二极管置放于一透明基板的一凹部内，以使封盖此发光二极管的封胶厚度减少，进而降低此发光二极管组件封装的整体厚度。

本发明的另一目的是提供一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其中一发光二极管置放于一透明基板的一凹部内，且其与覆晶型发光二极管发光方向相同地向下朝透明基板发光。因此，此发光二极管的发光不会被形成于其上方的一焊接接垫挡住。由此，可增加发光二极管组件封装的发光面积，进而提高发光强度。

本发明的又一目的是提供一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其中一透明基板具有位于一发光二极管组件下方包含一粗糙面积的一底部表面。此一粗糙面积造成经过光线的折射率变化，进而可提供发光二极管组件的外部量子效应或具特殊光学特性的发光组件。

本发明的再一目的是提供一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其中使用含有萤光粉的固晶材料，以使此发光二极管封装成发白光或其它长于该发光二极管波长颜色的发光二极管封装组件。

本发明的又再一目的是提供一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其仍可以传统的加工方式达成仿覆晶型晶粒发光方向的一发光二极管封装组件。

根据以上所述的目的，本发明提供一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其包括一不吸收发光二极管所发出光线的透明基板、一发光二极管、一第一发光二极管焊接接垫、一第二发光二极管焊接接垫、一第一基板电极、一第二基板电极、一第一焊线、一第二焊线及一封胶。此透明基板具有包含一凹部的一第一表面及此发光二极管置放于透明基板的此凹部内，以使发光二极管仿覆晶型晶粒发光方向地朝透明基板发光。发光二极管包含具一第一导电性的一第一半导体层及具电性相反于第一导电性的一第二导电性的一第二半导体层，第二半导体层邻接第一半导体层。第一发光二极管焊接接垫形成于发光二极管的一表面上及电性耦合于第一半导体层。第二发光二极管焊接接垫形成于与第一发光二极管焊接接垫相同的发光二极管的表面上及电性耦合于第二半导体层。第一基板电极及第二基板电极分别形成于透明基板的第一表面上。第一焊线电性连接于第一发光二极管焊接接垫与第一基板电极之间，及第二焊线电性连接于第二发光二极管焊接接垫与第二基板电极之间。封胶用以封盖发光二极管、第一发光二极管焊接接垫、第二发光二极管焊接接垫、第一焊线及第二焊线。发光二极管仿覆晶型晶粒发光方向地向下朝透明基板发光，因此其发光不会被位于发光二极管表面上方的第一发光二极管焊接接垫及第二发光二极管焊接接垫挡住。本发明的发光二极管组件封装可增加发光面积，进而提高发光强度。此外，发光二极管置放于透明基板的凹部，可降低封胶的厚度，进而使发光二极管组件封装的整体厚度减少。

附图说明

图1A为一传统蓝光发光二极管组件封装的截面示意图；

图1B为图1A的传统蓝光发光二极管的顶视图；

图2为本发明的第一较佳具体实施例的截面示意图；

图3为本发明的一第二较佳具体实施例的截面示意图；

图4A为本发明的一第三较佳具体实施例的截面示意图；

图4B为本发明的第三较佳具体实施例的顶视图；

图5A为本发明的一第四较佳具体实施例的截面示意图；

图5B为本发明的第四较佳具体实施例的顶视图；

图6A为本发明的一第五较佳具体实施例的截面示意图；

图6B为本发明的第五较佳具体实施例的顶视图。

图中符号说明

10     蓝光发光二极管组件封装

100    不透明基板

101    固晶材料

102    蓝宝石基材

104    N型氮化镓化合物

106    P型氮化镓化合物

108    透明电极

110    N型焊接接垫

112    P型焊接接垫

114    第一电极

116    第二电极

120    焊线

122    封胶

20     类似覆晶型的发光二极管组件封装

200    透明基板

201    第一表面

202    凹部

203    固晶材料

204    发光二极管

205    第一发光二极管焊接接垫

206    第二发光二极管焊接接垫

207    第一基板电极

208    第二基板电极

209    第一焊线

210    第二焊线

211    封胶

30     类似覆晶型的发光二极组件封装

300    透明基板

301    第一表面

302    阶梯状侧壁

303    固晶材料

304    发光二极管

305    第一发光二极管焊接接垫

306    第二发光二极管焊接接垫

307    第一基板电极

308    第二基板电极

309    第一焊线

310    第二焊线

311    封胶

3021   阶梯状侧壁

40     类似覆晶型的发光二极组件封装

400    透明基板

401    第一表面

402    凹部

404    发光二极管

405    第一发光二极管焊接接垫

406    第二发光二极管焊接接垫

407    第一基板电极

408    第二基板电极

409    第一焊线

410    第二焊线

411    封胶

412    第二表面

413    粗糙面积

4021   阶梯状侧壁

50     类似覆晶型的发光二极组件封装

500    透明基板

501    第一表面

502    凹部

504    发光二极管

505    第一发光二极管焊接接垫

506    第二发光二极管焊接接垫

507    第一基板电极

508    第二基板电极

509    第一焊线

510    第二焊线

511    封胶

512    第二表面

513    粗糙面积

5021   阶梯状侧壁

600    透明基板

601    第一表面

602    凹部

604    发光二极管

605    第一发光二极管焊接接垫

606    第二发光二极管焊接接垫

607    第一基板电极

608    第二基板电极

609    第一焊线

610    第二焊线

611    封胶

612    第二表面

613     粗糙表面

6021    阶梯状侧壁

具体实施方式

本发明提供一种类似覆晶型(flip-chip like)的发光二极管组件封装，其可采用于发出不同波长光线的发光二极管。发光二极管置放于一不吸收此发光二极管所发出光线的一透明基板的凹部，以使发光二极管的发光方向仿覆晶型晶粒发光方向地朝向透明基板。由此，发光二极管所发出的光线不会被位于其上方供做发光二极管与透明基板上电极之间电性连接的焊接接垫挡住。因此，可增加此一发光二极管组件封装的发光面积，进而提高其发光强度。再者，由于此发光二极管置放于透明基板的凹部中，故可降低封盖此发光二极管的封胶厚度，而使此发光二极管组件的整体封装尺寸缩小。

本发明由以下较佳具体实施例配合附图予以详细说明如下：

图2为根据本发明一第一较佳具体实施例的一类似覆晶型的发光二极管组件封装20的截面示意图。此类似覆晶型的发光二极管组件封装20包括一不吸收发光二极管所发出光线的透明基板200、一发光二极管204、一第一发光二极管焊接接垫205、一第二发光二极管焊接接垫206、一第一基板电极207、一第二基板电极208、一第一焊线209、一第二焊线210及一封胶211。透明基板200具有设有一凹部202的一第一表面201，且其材质可选自下列各种材料：玻璃、石英、环氧树脂、丙烯碸丁二烯苯乙烯共聚合物(acrylonitrile butadiene styrenecopolymer)树脂(ABS resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、蓝宝石(sapphire)或是热塑性聚合物，如聚碸物(polysulfones)、聚醚碸物(polyethersulfones)、聚醚醯亚胺(polyetherimides)、聚醯亚胺(polyimides)、聚醯胺醯亚胺(polyamidc-imide)、聚二甲苯硫化物(polyphenylene sulfide)及碳硅热固型化合物(silicon-carbon thermosets)。发光二极管204置放于透明基板200的凹部202内。发光二极管204包括具一第一导电性的一第一半导体层(未示出)及具电性相反于第一导电性的一第二导电性的一第二半导体层(未示出)，第二半导体层邻接第一半导体层。根据使用的半导体材料的不同，此发光二极管204可发出不同波长的光线。透明基板200的凹部202较佳具有一平面底部，供置放发光二极管204。此发光二极管204置放于透明基板200的凹部内，使其发光方向如同仿覆晶型晶粒发光方向地朝向透明基板200的第一表面201。一固晶材料203，例如环氧树脂，可被使用以固着发光二极管204于透明基板200。除此之外，固晶材料203可含有萤光粉，例如环氧树脂掺混萤光粉，以将本发明的发光二极管组件封装成发白光或其它波长较此发光二极管所发出光线长的光。

第一发光二极管焊接接垫205形成于发光二极管204的上方，并电性耦合于其第一半导体层。第二发光二极管焊接接垫206亦形成于发光二极管204的上方，并电性耦合于其第二半导体层。第一发光二极管焊接接垫205及第二发光二极管焊接接垫206可为两层或多层材质组合。第一基板电极207形成于透明基板200的第一表面201上，及第一焊线209电性连接于第一发光二极管焊接接垫205与第一基板电极207之间。第二基板电极208形成于透明基板200的第一表面201上，及第二焊线210电性连接于第二发光二极管焊接接垫206与第一基板电极208之间。第一基板电极207与第二基板电极208可由图案蚀刻透明基板200上的一金属层而形成，例如利用微影蚀刻、蒸镀、电镀等方法。第一焊线209及第二焊线210可由金或铝做成。封胶211，例如环氧树脂，形成一封盖以包封发光二极管204、第一发光二极管焊接接垫205、第二发光二极管焊接接垫206、第一焊线209及第二焊线210。

图3为根据本发明一第二较佳具体实施例的一类似覆晶型的发光二极管组件封装30的截面示意图。此类似覆晶型发光二极组件封装30包括一不吸收发光二极管所发出光线的透明基板300、一发光二极管304、一第一发光二极管焊接接垫305、一第二发光二极管焊接接垫306、一第一基板电极307、一第二基板电极308、一第一焊线309、一第二焊线310及一封胶311。透明基板300的第一表面301包含一具有一阶梯状侧壁(step-shaped sidewall)3021的一凹部302。除了此类似覆晶型的发光二极管组件封装30的凹部302构造外，其余组件皆与第一较佳具体实施例的类似覆晶型的发光二极管组件封装20的相应组件相同。参考图3，透明基板300的凹部302具有一阶梯状侧壁3021，例如呈二阶梯状的侧壁，部份的第一基板电极307及部份的第二基板电极308分别形成于阶梯状侧壁3021上。由此，可降低第一焊线309及第二焊线310的高度，进而降低胶体311的厚度，以进一步缩小类似覆晶型的发光二极管组件封装30的整体厚度。再者，一固晶材料303，例如环氧树脂，可被使用以固着发光二极管304于透明基板200。除此之外，固晶材料303可含有萤光粉，例如环氧树脂掺混萤光粉，以将本发明的发光二极管组件封装成发白光或其它波长较此发光二极管所发出光线长的光。此外，在制造透明基板时，基板背面亦可利用射出成型或压铸等方法做出具有光学特性的表面，以增加组件的外部量子效应或特殊光学特性的组件。

例如，图4A为根据本发明一第三较佳具体实施例的一类似覆晶型的发光二极管组件封装40的截面示意图及图4B为此类似覆晶型的发光二极管组件封装40的底视图。此类似覆晶型的发光二极组件封装40包括一透明基板400、一发光二极管404、一第一发光二极管焊接接垫405、一第二发光二极管焊接接垫406、一第一基板电极407、一第二基板电极408、一第一焊线409、一第二焊线410及一封胶411。透明基板400包括一具有包含一阶梯状侧壁4021的一凹部402的第一表面401及具有一粗糙面积413的一第二表面415。此粗糙面积413位于发光二极管404的下方。除了透明基板400的第二表面412具有粗糙面积413之外，其其余组件皆与第二较佳具体实施例的相应组件相同。如图4A及图4B所示，此粗糙面积413可由数个球型凸面形成。在第三较佳具体实施例中，由于透明基板400的第二表面412的粗糙面积413界面光折射率的变化，将减少发光二极管404发出的光线在内部全反射。因此，由此粗糙表面413的设计可提高此类似覆晶型的发光二极管组件封装40的发光强度。

图5A为根据本发明一第四较佳具体实施例的一类似覆晶型的发光二极管组件封装50的截面示意图及图5B为此类似覆晶型的发光二极管组件封装50的底视图。此类似覆晶型的发光二极组件封装50包括一透明基板500、一发光二极管504、一第一发光二极管焊接接垫505、一第二发光二极管焊接接垫506、一第一基板电极507、一第二基板电极508、一第一焊线509、一第二焊线510及一封胶511。透明基板500包括一具有包含一阶梯状侧壁5021的一凹部502的第一表面501及具有一粗糙面积513的一第二表面512。此粗糙面积513位于发光二极管504的下方。除了透明基板500的第二表面512的粗糙面积513由数个三角锥体组成之外，此类似覆晶型的发光二极管组件封装50的其余组件皆与第三较佳具体实施例的类似覆晶型的发光二极管组件封装40的相应组件相同。如同第三较佳具体实施例，此实施例也具有增加外部量子效应的特性。再者，参考图5A及图5B，透明基板500的第二表面512的粗糙面积513的数个三角锥体，从远处观看时具有特殊的方向性效果，此结构亦可因特殊方向性的需求，制成不同的多面锥体，甚至是圆锥体。

图6A为根据本发明一第五较佳具体实施例的一类似覆晶型的发光二极管组件封装60的截面示意图及图6B为此类似覆晶型的发光二极管组件封装60的底视图。此类似覆晶型的发光二极组件封装60包括一透明基板600、一发光二极管604、一第一发光二极管焊接接垫605、一第二发光二极管焊接接垫606、一第一基板电极607、一第二基板电极608、一第一焊线609、一第二焊线610及一封胶611。透明基板600包括一具有包含一阶梯状侧壁6021的一凹部602的第一表面601及具有一粗糙表面613的一第二表面612。此粗糙表面613位于发光二极管604的下方。除了透明基板600的第二表面612的粗糙表面613由数个同心圆形成之外，此类似覆晶型的发光二极管组件封装60的其余组件皆与第三较佳具体实施例的类似覆晶型的发光二极管组件封装40的相应组件相同。

在第五较佳具体实施例中，由于透明基板600的第二表面612的粗糙表面613界面光折射率的变化，将减少发光二极管604发出的光线在内部反射及被透明基板600吸收的机会。同样地，透明基板600的第二表面612的粗糙表面613的数个同心圆，根据透明基板600材质的折射率与粗糙表面613的角度设计，此结构可设计成可具有聚光、散光、平行光或其它光学特性的组件。因此，由此粗糙表面613的设计可提高此类似覆晶型的发光二极管组件封装60的发光强度，并具备特殊的光学特性。

另一方面，本发明的第三至第五具体实施例亦可根据第一具体实施例的类似覆晶型的发光二极管组件封装20的结构加以变化，即其透明基板200与其第一表面201相反的一第二表面部份面积亦可设计成如第三至第五具体实施例的粗糙面积。

根据本发明提供的类似覆晶型的发光二极管组件封装，发光二极管的发光方向仿覆晶型晶粒发光方向地向下朝向透明基板，发光二极管发出的光线将不会被位于其上方的焊接接垫挡住。因此，本发明可增加发光面积，进而提高发光强度。再者，发光二极管置放于透明基板的凹部，可降低封盖此发光二极管的封胶厚度，进一步缩小发光二极管组件封装的整体厚度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，其包括：

一透明基板，该透明基板具有包含一凹部的一第一表面及具有不吸收发光二极管所发出光线的特性；

一发光二极管，置放于该透明基板的该凹部内，以使该发光二极管以仿一覆晶型晶粒发光方向地朝向该透明基板发光，该发光二极管包含具一第一导电性的一第一半导体层及具电性相反于该第一导电性的一第二导电性的一第二半导体层，该第二半导体层邻接该第一半导体层；

一第一发光二极管焊接接垫，形成于该发光二极管的一表面上，及电性耦合于该第一半导体层；

一第二发光二极管焊接接垫，形成于该发光二极管的与该第一发光二极管焊接接垫相同的该表面上，及电性耦合于该第二半导体层；

一第一基板电极，形成于该透明基板的该第一表面上；

一第二基板电极，形成于该透明基板的该第一表面上；

一第一焊线，电性连接于该第一发光二极管焊接接垫与该第一基板电极之间；

一第二焊线，电性连接于该第二发光二极管焊接接垫与该第二基板电极之间；及

一封胶，用以封盖该发光二极管、该第一发光二极管焊接接垫、该第二发光二极管焊接接垫、该第一焊线及该第二焊线。

2.如权利要求1所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，更包含一固晶材料，用以将该发光二极管固着于该透明基板的该凹部内。

3.如权利要求1所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的透明基板的该凹部包含一阶梯状侧壁，且部份该第一电极及部份该第二电极分别形成于该阶梯状侧壁上。

4.如权利要求2所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的透明基板的该凹部包含一阶梯状侧壁，且部份该第一电极及部份该第二电极分别形成于该阶梯状侧壁上。

5.如权利要求1所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的透明基板包含一第二表面，该第二表面包含一粗糙面积位于该发光二极管下方。

6.如权利要求2所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的透明基板包含一第二表面，该第二表面包含一粗糙面积位于该发光二极管下方。

7.如权利要求5所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的透明基板的该第二表面的该粗糙面积由数个同心圆、数个球型凸面及数个多面体中任一者形成。

8.如权利要求6所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的透明基板的该第二表面的该粗糙面积由数个同心圆、数个球型凸面及数个多面体中任一者形成。

9.如权利要求2所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的固晶材料更包含萤光粉。

10.如权利要求9所述的类似覆晶型的发光二极管组件封装，其特征在于，上述的透明基板的该凹部包含一阶梯状侧壁，且部份该第一电极及部份该第二电极分别形成于该阶梯状侧壁上。

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