TW201208131A - Light emitting diode package structure - Google Patents
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Description
201208131
EL98072 33515twf.doc/I 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光二極體封裝結構,且特別是 有關於一種可減少雜散光的發光二極體封農結構。 【先前技術】 發光一極體具有反應速度快、體積小、省電、低污毕、 高可靠度、適合量產等優點’所以發光二極體應用的領域
十分廣泛,如車燈、卿燈具、大型看板、交通號諸燈以 及手機等。 然而,發光二極體晶片於運作時會產生熱能,而這些 熱月b右疋累積在發光一極體晶片中而未即時移除則會導致 發光二極體晶片發光效率降低甚至是損壞。因此,在設計 發光-極體燈具時’常會將大部分的空間規劃為放置散熱 元件之用,然而,這會相對地壓縮放置光學元件的空間(。' 由於光學元件_積受到關,因此,光學元件不易集中 發光二極體晶片所發出的光,故發光二極體所發出的光近 似一面光源且雜散光較多。 【發明内容】 本發明提供-種發光二極體封裝結構,其發光面積較 小’且雜散光較少。 本發明提出-種發光二極體封裝結構,包括一基底、 至少一發光二極體晶片、一擋板以及一 ^體曰^配置於基底上並與基底Μ連接。擔板j = _並%繞發光一極體晶片,擔板具有一開口以暴露出發 201208131
tLy»072 33515twf.doc/I 光二極體晶片,擋板的材質包括一不透明的吸光材料◊透 光盖板配置於擋板上並覆蓋擋板的開口。 本發明提出一種發光二極體封裝結構,包括一承載 器、至少一發光二極體晶片以及一蓋板。承載器具有一凹 槽。發光二極體晶片配置於承載器的凹槽中,並與承載器 電性連接。盍板配置於承載器上並覆蓋凹槽,蓋板具有一 透光區與-圍繞透规之不透光區,發光二極體晶片所發 出的光線係經由透光區射出。 本發明提出一種發光二極體封裝結構,包括一承載 裔、至少一發光二極體晶片、一透光蓋板及一吸光層。承 ^器具有—凹槽。發光二極體晶片配置於承_的凹槽 ’並與承載H電性連接。透絲板§£置於轉 蓋凹槽。吸光層配置在透綠板上並具有 極體晶片所發出至少i分光線通過透光蓋板並經吸光層 的開口而射出。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特 舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。 * 【實施方式】 ,1A纟會示本刺—實施狀發光二極體封裝結構的 =意圖緣示圖1A之發光二極體封裝結構的俯視 。圖1C繪不沿圖13之入_八線段的剖面圖。 —請同時參照®1A、圖1B與圖1C,本實施例之發光 -極體封裝結構1〇〇包括一承载器11〇、多個發光二極體 201208131
EL98072 33515twf.doc/I 晶片120以及一透光蓋板13〇。 承載器110包括一基底112與一擋板114,擋板114 配置於基底112上並具有一開口 114a,開口 li4a暴露出 部分之基底112 ’擋板114的材質包括一不透明的吸光材 料(例如黑色或深色的陶瓷材料或吸光層),基底112的 材質例如為陶瓷、玻璃、矽或金屬。此外,基底112及擋 板114可以是一體成型之結構。 φ 發光二極體晶片120覆晶接合於基底112上並位於開 口 114a中’發光二極體晶片12〇與基底112電性連接。擋 板114環繞發光二極體晶片120設置’擋板114相對於發 光一極體晶片12〇之光轴(optical axis)垂直或傾斜設置。開 口 U4a暴露發光二極體晶片120。在本實施例中,請參考 圖ic,以最右邊的發光二極體12〇為例作說明,擋板114 的厚度為H1,發光二極體晶片120的厚度為H2,其中擋 板U4之遠離基底112的一表面與發光二極體晶片12〇之 遠離基底112的一表面之間具有一高度差為τι,而發光二 • 極體晶片120的寬度為W,發光二極體晶片120鄰近擋板 114的一侧至與擋板114鄰近發光二極體晶片120之一側 之間的間隔距離為D1,則T1/(W+D1) $ tan 0 1。詳細而言, 角度01為發光二極體晶片120射出開口 114a的光線L的 角度(例如是發光二極體12之發光上表面最左端發出光線 L相對於發光二極體12之發光上表面的角度,亦是發光二 極體12之發光面最左端發出光線L相對於擋板114之上 表面的角度),在本實施例中’ T1/(W+D1) £ tan 30。,特
201208131 EL98072 33515twf.doc/I 別是,T1/(W+D1) S tan 20° ’ 較佳地,則為 T1/(W+D1) $ tan 18°。透光蓋板130配置於擋板114上並覆蓋開口 114a, 透光蓋板130的材質可為玻璃或是其他適合的透光材料。 在本實施例中,由於發光二極體晶片120是以覆晶接 合的方式配置於基底112上,因此,開口 114a的所有内壁 114b皆可盡可能地接近發光二極體晶片120的側壁122。 值得注意的是,由於本實施例透過界定擋板114與發 光二極體晶片120之間的高度差為T1,發光二極體晶片 120的寬度為W,以及發光二極體晶片120與擋板114之 間的間隔距離為D1,故可得知發光二極體晶片120射出開 口 114a的光線L的角度Θ1,意即由關係式,T1/(W+D1)S tan 30。(或tan 20°或tan 18°),可得知角度0 1例如是3〇 度(或20度或18度)。 換言之,發光二極體晶片120具有相對之一第一侧壁 (例如是右邊側壁)及一第二側壁(例如是左邊側壁), 第二側壁較第一側壁更接近擋板114 (例如是擋板右邊内 壁)。擋板114與發光二極體晶片120之間具有一高度差 (例如是T1) ’擋板114 (例如是擋板右邊内壁)與第一 側壁(例如是左邊側壁)之間具有一間隔距離(例如是 D1),高度差除以間隔距離之值不大於正切函數30度 (tangent function of 30 degrees, tan 30°)。 在一實施例中’擋板114具有一内側(例如是擋板右 邊内側)及一第一上表面,發光二極體晶片120具有一第 二上表面及一離内侧最遠的側邊(例如是左側邊)。内側
201208131 EL98072 33515twf.doc/I 及第一上表面之間具有一第一端點(例如是轉角端點), 側邊及第二上表面之間具有一第二端點(例如是轉角端 點)。第一端點與第二端點之間具有一連線(例如是光線 L) ’連線與第二上表面之間具有一夾角(例如是θι), 夾角不大於30度(30°)。 在另一實施例中,擋板114具有一内側(例如是擋板 右邊内側),發光二極體晶片120具有一離内側最遠之側 邊(例如是左側邊)。内側與側邊之間具有一間隔距離(例 如是D1),擋板114與發光二極體晶片120之間具有一高 度差(例如疋T1)。南度差與間隔距離之比值不大於正切 函數 30 度(tan 30。)。 並且,由於本實施例使開口 114a之内壁114b儘可能 地靠近發光二極體晶片120的側壁122,因此,可利用開 口 114a的内壁114b來遮擋由發光二極體晶片120的側壁 122所發出之大角度的雜散光,甚至擋板U4吸收入射光 線之大部分、減弱入射光線反射後妁強度及減少入射光線 反射的機會,進而縮小發光二極體封裝結構1〇〇的發光面 積並降低面光源的效應。此外,擋板114之高度及開口大 小的彈性搭配設計,可以調整及控制發光二極體晶片120 的光場型(light emitting field or pattern)。 此外,由於本實施例使開口 114a之内壁114b相當靠 近發光二極體晶片12〇的侧壁122,因此,開口 114a之内 壁114b侷限了螢光粉(未繪示)可塗佈的範圍,進而可限 制發光二極體封裝結構的發光面積。 [s] 7
201208131 tLyW72 33515twf.doc/I 圖2A繪示圖1A之發光二極體封裝結構的一種變化的 示意圖β圖2B繪示圖2A之發光二極體封裝結構的俯視 圖。圖2C繪示沿圖2Β之Α·Α線段的剖面圖。 請同時參照圖2Α、圖2Β與圖2C,本實施例之發光 一極體封裝結構200相似於圖ία之發光二極體封裝結構 100,兩者主要的差異之處在於發光二極體封裝結構2〇〇 的發光二極體晶片120是以打線接合的方式配置於基底 112上。詳細而言,發光二極體封裝結構2〇〇更包括多條 導線210,導線210電性連接於發光二極體晶片12〇與基 底112之間。此外,導線210例如是金線。 在本實施例中,由於需保留開口 11¼中的一部分空間 作為打線接合之用,因此,只能使開口 114a的部分内壁 114b盡可能地接近發光二極體晶片12〇的側壁122。本實 施例可藉由適當地排列發光二極體晶片120以及調整導線 210的打線方向來增加内壁114b之可接近側壁122的部 分。 詳細而言,本實施例是將二發光二極體晶片12〇排成 一列(或一行,或一陣列),並且使多條導線21〇分別連 接於一發光二極體晶片120的相對外側與基底112的線路 U2a之間。如此一來,開口 U4a的二相對内壁114b可盡 可能地接近發光二極體晶片120的二相對側壁122。 圖3A繪示本發明一實施例之發光二極體封裝結構的 不意圖。圖3B繪示圖3A之發光二極體封裝結構的俯視 圖。圖3C繪示沿圖3B之A-A線段的剖面圖。 201208131
EL98072 33515twf.doc/I 請同時參照圖3A、圖3B與圖3C,本實施例之發光 二極體封裝結構300包括一承載器310、多個發光二極體 晶片320以及一蓋板330 〇承載器310具有一凹槽312。詳 細而言,在本實施例中,承載器310 &括一基底314與一 擋板316,其中擋板316配置於基底314上並具有一開口 316a,開口 316a暴露出基底314的部分表面314a,且開 口 316a的内壁316b與基底314的部分表面314a構成凹槽 312。基底314與擋板316皆由不透光材料所構成,例如陶 瓷材料、矽或金屬。此外,基底314及擋板316可以是一 體成型之結構。 發光二極體晶片320配置於凹槽312中並與承載器 310電性連接。蓋板33〇配置於承載器310上並覆蓋凹槽 312,蓋板330具有一透光區332與圍繞透光區332的一不 透光區334。透光區332位於發光二極體晶片320上方。 值得注意的是,在本實施例中,透光區332的寬度W1與 發光二極體晶片320的寬度W的比值是代表在同一剖面中 (例如同樣在沿圖3B之A-A線段的剖面圖中)透光區332 的寬度W1與發光二極體晶片320的寬度w的比值。此 外,若是該剖面同時切過多個發光二極體晶片32〇,則該 比值為透光區332的寬度W1與所有被剖面線切過之發光 二極體晶片320的寬度W之總和的比值。 詳細而言,在本實施例中,蓋板330包括一透光板336 與一不透光結構338。透光板336配置於承载器31〇上並 覆蓋凹槽312。不透光結構338配置於透光板336上並位
201208131 EL98072 33515twf.docA 於不透光區334内,不透光結構338具有一開口 338a,開 口 338a暴露出透光板336之位於透光區332中的部分。不 透光結構338例如為一黑色油墨層或一吸光層。不透光結 構338相對於發光二極體晶片320之光轴(optical axis)平行 或傾斜設置。此外,不透光結構亦可設置於透光板及擋板 之間。不透光結構配置於透光板及承載器之間,並位於不 透光區内’不透光結構具有一開口,開口分別對應於凹槽 以及透光板之位於透光區中的部分。 特別是,請參考圖3C ’在本實施例中,不透光結構 338的厚度為H3,發光二極體晶片320的厚度為H2,蓋 板330之透光板336遠離承载器310的一侧表面與發光二 極體晶片320遠離承載器310的一側表面之間具有一高度 差為T3。其中蓋板330之不透光結構338遠離承載器310 的一側表面與發光二極體晶片320遠離承載器310的一侧 表面之間具有一高度差為T2(等於T3及H3之總和), 而發光二極體晶片320的寬度為w,發光二極體晶片320 鄰近不透光區334的一側面與不透光區334相鄰發光二極 體晶片320的一側面之間的水平間隔距離為D2(亦即發光 二極體晶片320鄰近不透光結構338的一側面與不透光結 構338相鄰發光二極體晶片32〇的一側面之間的水平間隔 距離為 D2),則 T2/(W+D2) £ tan 0 2 ST2/W,其中 D2 可 例如為0’而角度0 2為發光二極體晶片320射出開口 316a 的光線L的角度(例如是發光二極體32〇之發光上表面最 左端發出光線L相對於發光二極體32〇之發光上表面的角
201208131 EL98072 33515tw£doc/I 度’亦疋發光-極體32G之發光面最左端發出光線L相對 於不透光結構338之上表面的角度),較佳地02為2〇度。 由於本實施例透過界定蓋板别與發光二極體晶片 320之間的高度差為T2,發光二極體晶片32()的寬度為 W,以及發光二極體晶片33〇與不透光區334之間的水平 間隔距離為D2(亦即發光二極體晶片32〇與不透光結構 338之間的水平間隔距離為D2),故可得知發光二極體晶 片320射出開口 316a的光線L的角度6»2,意即由關係式, T2/(W+D2)$tan 02,可得知例如是2〇度。 換&之,發光二極體晶片32〇具有相對之一第一側壁 (例如右邊側壁)及一第二側壁(例如左邊側壁),第二 側壁較第-側壁更接近不透光區334 (例如不透光區右邊 内壁)。蓋板330與發光二極體晶片32〇之間具有一高度 差(例如是T2),不透光區334 (例如是不透光區右邊= 壁)與第一側壁(例如是左邊側壁)之間具有一水平間隔距 離(例如是D2),高度差除財平間隔距離之值不大二正 切函數 20 度(tangent functi〇n 〇f 2〇 岭奶,恤 2〇。): 在一實施例中,不透光區334具有一内側(例如是右 邊内側)及一第一上表面,發光二極體晶片32〇具有一第 二上表面及-離内側最遠的側邊(例如是左側邊) 與第-上表面之間具有-第一端點(例如是轉角端, 侧邊與第二上表面之間具有一第二端點(例如 點)。第-端點與第二端點之間具有—連線(例如 L重疊)’連線與第二上表面之間異有一夾角(例如是0
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EL98072 33515twf.doc/I 2),夾角不大於20度(20°)。 在另一實施例中’不透光區334具有一内側(例如是 右邊内側),發光二極體晶片320具有一離内側最遠的側 邊(例如是左側邊)。内側與側邊之間具有一水平間隔距 離(例如是D2),蓋板與發光二極體晶片之間具有一高度 差(例如是T2)。高度差與水平間隔距離之比值不大於正 切函數20度(tan 20°)。 此外’值得注意的是’本實施例可藉由調整不透光結 構338的開口 338a大小來調整透光區332的尺寸(寬度或 是面積),進而可調整發光二極體封裝結構3〇〇的發光面 積。因此’本實施例可藉由縮小不透光結構338的開口 338a 尺寸來減少由發光二極體晶片320之側壁322所發出之雜 散光’甚至不透光結構338吸收入射光線之大部分、減弱 入射光線反射後的強度及減少入射光線反射的機會,進而 降低透光板336的導光效應(Light guide effect),甚至降低 面光源效應。此外,非透光區之高度及透光區大小的彈性 搭配設計’可以調整及控制發光二極體晶片320的光場型 (light emitting field or pattern )。 圖4A繪示圖3A之發光二極體封裝結構的一種變化的 示意圖。圖4B繪示圖4A之發光二極體封裝結構的俯視 圖。圖4C繪示沿圖4B之A-A線段的剖面圖。 請同時參照圖4A、圖4B與圖4C,本實施例之發光 二極體封裝結構400相似於圖3A之發光二極體封裝結構 300’兩者主要的差異之處在於發光二極體封裝結構400 12 201208131
EL98072 33515twf.doc/I 的不透光結構338還另外具有一延伸部338b,延伸部338b 可包覆透光板336與承載器310的側壁336a、318。不透 光結構338例如為一金屬殼體。不透光結構338例如是以 喪合或是黏著的方式與透光板336及承載器310接合。 值得注意的是,當不透光結構338的材質為一反射性 質良好的材料(如金屬材料)時,則被不透光結構338擋 住的光線(亦即由發光二極體晶片32〇所發出的光線)玎 在不透光結構338的内表面338c與承載器310之間進行多 • 次反射,之後再射出開口 338a,如此一來,可增加發光二 極體封裝結構400的出光量。此外,無論不透光結構是否 為反射性材料,在不透光結構及透光板之間與不透光結構 及承載器之間亦可形成一反射材料層結構。 綜上所述,由於本發明之發光二極體封裝結構具有不 透明且具有吸光性質的擋板,故可藉由使擋板的開口内壁 恭近發光二極體晶片的側壁來遮擋由發光二極體晶片的側 壁所發出之大角度的雜散光,進而縮小發光二極體封裝結 φ 構的發光面積並降低面光源的效應。 此外,本發明之發光二極體封裝結構可具有一配置於 承載器上的蓋板,蓋板具有一透光區與一圍繞透光區的一 不透光區,本發明可藉由縮小透光區的尺寸來縮小發光二 極體封裝結構的發光面積,並減少由發光二極體晶片之側 壁所發出之雜散光,進而可降低面光源效應。 雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定 本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離 13
201208131 EL98072 33515twf.doc/I 本發明之精神和範圍内,當可作些許之更動與潤飾,故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1A緣示本發明一實施例之發光二極體封裝結構的 示意圖。 圖1B繪示圖ία之發光二極體封裝結構的俯視圖。 圖1C繪示沿圖1B之A-A線段的到面圖。 圖2A繪示圖ία之發光二極體封裝結構的一種變化的 示意圖。 圖2B繪示圖2A之發光二極體封&結構的俯視圖。 圖2C繪示沿圖2B之A_A線段的剖面圖。 圖3A繪示本發明一實施例之發光二極體封裝結構的 示意圖。 圖3B繪示圖3A之發光二極體封裴結構的俯視圖。 圖3C繪示沿圖3B之A-A線段的剖面圖。 圖4A繪示圖3A之發光二極體封裝結構的一種變化 的示意圖。 圖4B繪示圖4A之發光二極體封裴結構的俯視圖。 圖4C繪示沿圖4B之A-A線段的剖面圖。 【主要元件符號說明】 100、200、300、4〇〇 :發光二極體封裝結構 110、310 :承載器 112、314 :基底 112a:線路
201208131 EL98072 33515twf.doc/I 114、316 :擋板 114a、316a :開口 114b、316b :内壁 120、320 :發光二極體晶片 122、322 :侧壁 130 :透光蓋板 210 :導線 312 :凹槽 314a :表面 318、336a :侧壁 330 :蓋板 332 :透光區 334 :不透光區 336 :透光板 338 :不透光結構 338a :開口 338b :延伸部 338c :内表面 D1 :發光二極體晶片與擋板之間的間隔距離 D2 :發光二極體晶片與不透光區之間的水平間隔距離 為D2 H1 :擋板的厚度 H2 :發光二極體晶片的厚度 H3 :不透光結構的厚度 15 201208131
EL98072 33515twf.doc/I L :光線 01、02 :光線的角度 T1 :擋板與發光二極體晶片之間的高度差 Τ2 :蓋板與發光二極體晶片之間的高度差 Τ3 :透光板與發光二極體之間的高度差 W:發光二極體晶片的寬度 W1 :透光區的寬度
Claims (1)
- 201208131 EL98072 33515twf.doc/I 七、申請專利範圍: L 一種發光二極體封裝結構,包括: 一基底; 至少一發光二極體晶片,配置於該基底上並與該基底 電性連接; 一擋板,配置於該基底上並環繞該發光二極體晶片, 該擋板具有一開口以暴露出該發光二極體晶片,該擋板的 Φ 村質包括一不透明的吸光材料;以及 一透光蓋板’配置於該擋板上並覆蓋該擋板的開口。 2·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 構,其中該擋板具有一内側及一第一上表面,該發光二極 體晶片具有一第二上表面及一離該内側最遠的侧邊,該内 侧及該第一上表面之間具有一第一端點,該側邊及該第二 上表面之間具有一第二端點,該第一端點與該第二端點之 間具有一連線,該連線與該第二上表面之間具有一夾角 (9 ’該夾角(9不大於30度(3〇。)。 ® 3.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 構,其中該擋板具有一内側,該發光二極體晶片具有一離 該内側最遠之側邊,該内側與該侧邊之間具有一間隔距離 D,該擋板與該發光二極體晶片之間具有一高度差τ,該 高度差T與該間隔距離〇之比值不大於正切函數如度^⑽ 30。)。 4·一種發光二極體封裝結構,包括: 一承載器,具有一凹槽; 17 201208131 EL98072 33515twf.doc/I 至夕一發光二極體晶片,配置於該承載器的凹槽中, 並與該承載器電性連接;以及 蓋板’配置於該承載器上域蓋該凹槽,該蓋板具 ^透光區與-圍繞該透光區之不透光區,該發光二極體 曰曰所發出的光線係經由該透光區射出。 5.如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結 才一,其中該不透光區具有一内側及一第一上表面,該發光 極體aa>!具有-第二上表面及_離該内側最遠的側邊, 該内側與該第-上表面之間具有一第一端點,該側邊與該 第一上表面之間具有一第二端點,該第一端點與該第二端 點之間具有一連線’該連線與該第二上表面之間具有一失 角0,該夾角0不大於20度(20。)。 6·如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結 構,其中該不透光區具有一内側,該發光二極體晶片具有 一離該内側最遠的側邊,該内側與該側邊之間具有一水平 間隔距離D,該蓋板與該發光二極體晶片之間具有一高度 差τ’該高度差T與該水平間隔距離d之比值不大於正切 函數 20 度(tan 20。)。 7.如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結 構’其中該蓋板包括: 一透光板’配置於該承載器上並覆蓋該承載器的凹 槽;以及 一不透光結構,配置於該透光板上並位於該不透光區 内’該不透光結構具有一開口以暴露出該透光板之位於該 18 201208131 EL98072 33515twf.doc/I 透光區中的部分。 8.如申請專利範圍第4項所述之發光一極體封装結 構,其中該蓋板包括: 一透光板’配置於該承載器上I覆盍該承载器的凹 槽;以及 一不透光結構,配置於該透光板及該承載器之間,並 位於該不透光區内,該不透光結構具有一開口以分別對應 於該承載器的凹槽以及該透光板之位於該透光區中的部 分。 9·如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結 構,其中該不透光區更包覆該承載器的側壁。 10.如申請專利範圍第4項所述之發光二極體封裝結 構,其中該承载器包括: 一基底,該發光二極體晶片設置於該基底上且與該基 底電性連接;以及 一擔板’配置於該基底上,並具有一開口以暴露出該 發光二極體晶片,該擋板的開口與該基底構成該凹槽,該 擋板的材質包括一不透明的吸光材料,該發光二極體晶片 設置於該開口中,該蓋板設置於該擋板上並覆蓋該擋板的 開口。 11. 一種發光二極體封裝結構,包括: 一承載器,具有一凹槽; 至少一發光二極體晶片,配置於該承载器的凹槽中’ 並與該承載器電性連接;19 201208131 tLysu/^ 33515twfdoc/I 一透光蓋板,配置於該承載器上並覆蓋該承載器的凹 槽;以及 吸光層’配置在該透光盖板上並具有一開口,該發 光二極體晶片所發出至少一部分光線通過該透光蓋板並經 該吸光層的開口而射出。 12.如申請專利範圍第11項所述之發光二極體封裝 結構,其中該吸光層具有一内側及一第一上表面,該發光 y極體晶片具有一第二上表面及一離該内側最遠的側邊, 該内側與該第一上表面之間具有一第一端點 ,該側邊與該 一上表面之間具有一第二端點,該第一端點與該第二端 點之間具有一連線,該連線與該第二上表面之間具有一夾 角該失角0不大於30度(30。)。 绛13.如申請專利範圍第u項所述之發光二極體封裝 二Μ =’其中該吸光層具有一内側,該發光二極體晶片具有 =該内側最遠的侧邊,該内側與該側邊之間具有一水平 ^距離D ’該透光蓋板與該發光二極體晶片之間具有- =差T,lt高度差τ與該水平間隔距離^之比值不大於 正切函數30度(tan30。)。 20
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