CN206532797U - 发光元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭露一种发光元件，该发光元件包括基板、接合金属层、导电氧化层、外延层、绝缘层、第一欧姆接触层、第二欧姆接触层、第三欧姆接触层以及导线。接合金属层设置于基板第一部分表面上。导电氧化层设置于接合金属层上。外延层设置于导电氧化层第一部分表面上。绝缘层设置于接合金属层、导电氧化层及外延层第一侧边，以及设置于外延层第一部分表面上。第一欧姆接触层设置于基板第二部分表面上。第二欧姆接触层设置于外延层第二部分表面上。第三欧姆接触层设置于导电氧化层第二部分表面上。导线电性连接第一欧姆接触层及第二欧姆接触层。

Description

发光元件

技术领域

本实用新型是有关一种发光元件，特别是有关一种利用线路的设计与对应的封装工艺，达成芯片尺寸封装(Chip Scale Package)的发光元件。

背景技术

在发光元件的技术领域中，发光二极管是为目前广泛应用的产品，其可应用在各种技术领域上，且薄型化与小尺寸的应用越来越广泛，使得越来越多产品朝向芯片尺寸封装(Chip Scale Package)的技术发展。例如，目前许多应用发光二极管的产品使用覆晶封装(flip chip Package)来缩小尺寸与薄型化达到芯片尺寸封装。

请参阅图1A，其是为已知发光二极管的结构示意图。发光二极管1包含透明基板11、外延层12、13、绝缘层14以及电极15、16。图1A中的电极15、16是为水平式的电极结构，在工艺上，其是以一金属球17设置于电极16上方，以使电极15、16的高度一致。然而，在电极16上方设置金属球17的工艺不仅使得电极15、16高低的差异往往造成产品良率不佳，也增加了制造风险与成本。

请参阅图1B，其是为图1A发光二极管结构的改良示意图。为了克服图1A中设置金属球17造成电极15、16高低落差的问题，在图1B的发光二极管1结构中是以绝缘层14形成一凹槽，并将电极16设置于凹槽中，以使电极15、16的高度一致。然而，此种工艺不仅必须额外增加设置凹槽的程序，在覆晶封装工艺中所使用的基板11与图1A的覆晶工艺亦都必须使用透光基板11，因而提升了电极15、16在封装对准上的困难度。

此外，在发光二极管的工艺上一般是以打线电性连接电极，并将打线以及发光二极管本体封装后，以黏接技术设置于电路板上以形成表面黏着元件(SMD)。一般而言，表面黏着元件的成品厚度有600μm、400μm、300μm等规格厚度。然而，由于打线的工艺需要在发光二极管的表面上使用焊球黏接打线，不仅占用大量面积，后续更必须进行封装的程序，因而使得发光二极管的整体体积变大，无法达到缩小尺寸与薄型化的目的。

再者，使用覆晶封装来缩小尺寸与薄型化的技术若使用共金工艺的方式形成发光二极管的结构，在共金工艺的设备使用上则具有更高的标准，因而也增加制造的成本。

据此，如何提供一种更接近芯片尺寸封装的工艺是为目前急需研究的课题。

实用新型内容

有鉴于上述问题，本实用新型揭露一种发光元件，包括基板、接合金属层、导电氧化层、外延层、绝缘层、第一欧姆接触层、第二欧姆接触层、第三欧姆接触层以及导线。接合金属层设置于基板第一部分表面上。导电氧化层设置于接合金属层上。外延层设置于导电氧化层第一部分表面上。绝缘层设置于接合金属层、导电氧化层及外延层第一侧边，以及设置于外延层第一部分表面上。第一欧姆接触层设置于基板第二部分表面上。第二欧姆接触层设置于外延层第二部分表面上。第三欧姆接触层设置于导电氧化层第二部分表面上。导线电性连接第一欧姆接触层及第二欧姆接触层。

其中该绝缘层包括二氧化硅或氮化硅。

其中该绝缘层还包括设置于该外延层的一第三部分表面上，以及设置于该外延层的一第二侧边以及该第三欧姆接触层之间。

其中该导线的宽度小于一焊球的一直径。

还包括一电路板，电性连接该第二欧姆接触层及该第三欧姆接触层。

其中该电路板是以银胶或锡膏电性连接该导线以及该第三欧姆接触层。

其中该发光元件的一厚度介于80至350微米之间。

其中该基板包括不导电基板。

其中该不导电基板包括陶瓷基板、氮化铝基板或氧化铝基板。

其中该基板包括透光基板或不透光基板。

还包括一不导电氧化层，设置于该外延层与该导电氧化层之间。

其中该不导电氧化层包括至少一接孔，连通该外延层及该导电氧化层。

其中该接孔为一金属材料。

其中该金属材料包括锌化金、铍化金、铬或金。

承上所述，相较于已知技术中，设置金属球在电极上方以及设置凹槽以使电极的高度一致，本实用新型通过设置导线的工艺，可更精准地控制电极高度，以避免产生电极高低落差的问题。再者，本实用新型发光元件通过设置导线的工艺连接欧姆接触层，而非使用打线连接，因而可减少打线工艺所需的封装程序，因而可减小发光元件体积。此外，本实用新型的发光元件在欧姆接触层上形成导线后，则可直接进行黏着至电路板上的步骤，因而可减少封装的体积以及减少封装程序所需使用的设备，进一步降低制造成本，达到简化程序以及快速生产的功效，以便于广泛地应用至芯片尺寸封装的技术领域中。

附图说明

为进一步说明本实用新型的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1A为已知发光二极管的结构示意图；

图1B为图1A发光二极管结构的改良示意图；

图2为本实用新型发光元件制造方法的流程图；

图3A至图3H为本实用新型发光元件工艺结构流程图；

图4为本实用新型发光元件的结构示意图；以及

图5为本实用新型另一发光元件的结构示意图。

具体实施方式

请一并参阅图2及图3A至图3H，其是为本实用新型发光元件制造方法的流程图以及工艺结构流程图。发光元件3的制造方法包括下列步骤：于步骤S2中，设置第一基板31。于步骤S4中，形成外延层32于第一基板31上。于步骤S6中，形成导电氧化层33于外延层32上。于步骤S8中，形成第一接合金属层34于导电氧化层33上。于步骤S10中，设置第二基板35。于步骤S12中，形成第二接合金属层36于第二基板35上。于步骤S14中，键结第一接合金属层34及第二接合金属层36。于步骤S16中，移除第一基板31。于步骤S18中，移除部分外延层32。于步骤S20中，移除部分第一接合金属层34、第二接合金属层36与导电氧化层33。于步骤S22中，形成绝缘层37，以包覆第二基板35、第一接合金属层34、第二接合金属层36、导电氧化层33与外延层32。于步骤S24中，移除于第二基板35、导电氧化层33与外延层32上的部分绝缘层37，以暴露部分第二基板35的表面、导电氧化层33的表面与外延层32的表面。于步骤S26中，形成第一欧姆接触层E1于第二基板35的表面上，形成第二欧姆接触层E2于外延层32的表面上。于步骤S28中，形成第三欧姆接触层E3于导电氧化层33的表面上。于步骤S30中，形成一导线38，以连接第一欧姆接触层E1及第二欧姆接触层E2。

于本实用新型中，第二基板35包括不导电基板，并可使用透光基板或不透光基板。

在上述移除部分外延层32的步骤中，包括移除第一侧边以及第二侧边的外延层32，以暴露部分导电氧化层33的表面，以便于在形成绝缘层37后设置第三欧姆接触层E3。

移除部分第一接合金属层34、第二接合金属层36与导电氧化层33的步骤包括移除第一侧边的第一接合金属层34、第一侧边的第二接合金属层36以及第一侧边的导电氧化层33，以便于在移除之后形成绝缘层37，并于第二基板35的表面上设置第一欧姆接触层E1。

需注意的是如图3F所示，在移除部分绝缘层37后，是形成绝缘层371、372，其是包覆部分第二基板35表面、部分外延层32表面，以及包覆第一侧边的第一接合金属层34、第一侧边的第二接合金属层36以及第一侧边的导电氧化层33。

此外，上述第一欧姆接触层E1、第二欧姆接触层E2及第三欧姆接触层E3并无设置顺序的先后，而是可在形成绝缘层371、372后同时设置。

于上述步骤中，还包括消减第二基板35的厚度，以便于减小发光元件3整体厚度。发光元件3的整体厚度是介于80至350微米之间，其实际的厚度可根据实务上的设计及需求制作，相较之下，其是远小于已知技术中发光元件的厚度。第二基板35消减的厚度只需使银胶或者锡膏可顺利电性连接电路板与欧姆接触层的信号即可，并以黏着技术黏贴发光元件3至电路板上。黏着技术包括表面黏着技术，于本实用新型中并不以此为限。

进一步而言，于本实用新型中导线38包括任何可以导电的材质，用于传输第一欧姆接触层E1及第二欧姆接触层E2的信号。因此，通过导线38传输第一欧姆接触层E1及第二欧姆接触层E2的导电而非以打线的工艺连接第一欧姆接触层E1及第二欧姆接触层E2，可减少封装发光元件的程序，据此，可达到缩小尺寸与薄型化的目的，并进一步应用于芯片尺寸封装的技术领域中。

请参阅图4，其是为本实用新型发光元件的结构示意图。发光元件4包括基板41、接合金属层42、导电氧化层43、外延层44、绝缘层451、452、第一欧姆接触层E1、第二欧姆接触层E2、第三欧姆接触层E3以及导线46。接合金属层42设置于基板41第一部分表面上。导电氧化层43设置于接合金属层42上。外延层44设置于导电氧化层43第一部分表面上。绝缘层451设置于接合金属层42、导电氧化层43及外延层44第一侧边，以及设置于外延层44第一部分表面上。第一欧姆接触层E1设置于基板41第二部分表面上。第二欧姆接触层E2设置于外延层44第二部分表面上。第三欧姆接触层E3设置于导电氧化层43第二部分表面上。导线46电性连接第一欧姆接触层E1及第二欧姆接触层E2。

请参阅图5，其是为本实用新型另一发光元件的结构示意图。承上所述，本实用新型发光元件还包括一不导电氧化层47，设置于外延层44及导电氧化层43之间。不导电氧化层47包括氮化硅(SiN_y)、氮氧化硅(SiON)或者二氧化硅至少一种以上。此外，不导电氧化层47包括至少一接孔471，连通44外延层及导电氧化层43，以便于和外延层44形成欧姆接触。再者，接孔471是为金属材料，包括锌化金(AuZn)、铍化金(AuBe)、铬(Cr)或金(Au)等金属材料。

于本实用新型的一实施例中，基板41包括不导电基板。不导电基板包括陶瓷基板、氮化铝基板或氧化铝基板。此外，于本实用新型中，基板41可使用透光基板或不透光基板。

绝缘层451包括二氧化硅或氮化硅，用于隔绝第一欧姆接触层E1、第二欧姆接触层E2。于本实用新型的另一实施例中，绝缘层452还包括设置于外延层44第三部分表面上，以及设置于外延层44第二侧边以及第三欧姆接触层E3之间，进一步隔绝第三欧姆接触层E3以避免短路。

导线46的宽度小于打线工艺中焊球的直径。一般而言，打线的工艺其使用的焊球直径是大于100μm，但于本实用新型中，由于不需要使用打线的工艺，因此可根据实务上的需求与设计，轻易地制作出各种宽度大小的导线，例如，宽度大于5微米以上的导线。相较之下，其是远小于焊球的直径，因而可达到节省成本的功效。

发光元件4是以黏着技术黏接至一电路板，电路板电性连接第二欧姆接触层E2及第三欧姆接触层E3，并以银胶或锡膏电性连接导线46以及第三欧姆接触层E3。于本实用新型中，发光元件4的整体厚度是介于80至350微米之间，其实际的厚度可根据实务上的设计及需求制作，相较于已知技术，可大幅减小发光元件的厚度。

综上所述，相较于已知技术中，设置金属球在电极上方以及设置凹槽以使电极的高度一致，本实用新型通过设置导线的工艺，可更精准地控制电极高度，以避免产生电极高低落差的问题。再者，本实用新型发光元件通过设置导线的工艺连接欧姆接触层，而非使用打线连接，因而可减少打线工艺所需的封装程序，因而可减小发光元件体积。此外，本实用新型的发光元件在欧姆接触层上形成导线后，则可直接进行黏着至电路板上的步骤，因而可减少封装的体积以及减少封装程序所需使用的设备，进一步降低制造成本，达到简化程序以及快速生产的功效，以便于广泛地应用至芯片尺寸封装的技术领域中。

Claims (14)

1.一种发光元件，其特征在于，包括：

一基板；

一接合金属层，设置于该基板的一第一部分表面上；

一导电氧化层，设置于该接合金属层上；

一外延层，设置于该导电氧化层的一第一部分表面上；

一绝缘层，设置于该接合金属层、该导电氧化层及该外延层的一第一侧边，以及设置于该外延层的一第一部分表面上；

一第一欧姆接触层，设置于该基板的一第二部分表面上；

一第二欧姆接触层，设置于该外延层的一第二部分表面上；

一第三欧姆接触层，设置于该导电氧化层的一第二部分表面上；以及

一导线，电性连接该第一欧姆接触层及该第二欧姆接触层。

2.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，其中该绝缘层包括二氧化硅或氮化硅。

3.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，其中该绝缘层还包括设置于该外延层的一第三部分表面上，以及设置于该外延层的一第二侧边以及该第三欧姆接触层之间。

4.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，其中该导线的宽度小于一焊球的一直径。

5.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，还包括一电路板，电性连接该第二欧姆接触层及该第三欧姆接触层。

6.如权利要求5所述的发光元件，其特征在于，其中该电路板是以银胶或锡膏电性连接该导线以及该第三欧姆接触层。

7.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，其中该发光元件的一厚度介于80至350微米之间。

8.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，其中该基板包括不导电基板。

9.如权利要求8所述的发光元件，其特征在于，其中该不导电基板包括陶瓷基板、氮化铝基板或氧化铝基板。

10.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，其中该基板包括透光基板或不透光基板。

11.权利要求1所述的发光元件，其特征在于，还包括一不导电氧化层，设置于该外延层与该导电氧化层之间。

12.如权利要求11所述的发光元件，其特征在于，其中该不导电氧化层包括至少一接孔，连通该外延层及该导电氧化层。

13.如权利要求12所述的发光元件，其特征在于，其中该接孔为一金属材料。

14.如权利要求13所述的发光元件，其特征在于，其中该金属材料包括锌化金、铍化金、铬或金。