201210096 六、發明說明： 【發明所屬之技術領威】 [0001] 本發明涉及一糗發光二極體，特別是指一種發光二極體 之封裝結構。 【先前技術】 [0002] 發光二極韹（Light Emitting Diode, LED)為一種半 導體光源，其電、光特性及壽命對溫度敏感，在此，一 種在溫度變化過程中還能保持穩定光強之新型發光二極 體可參見Yukio Tanaka等人在文獻IEEE Transac- f) tions On Electron Devices, Vol. 41, No. 7, July 1994 中之A Novel Temperature-Stable Light-Emitting Diode—文。一般而言’較高之溫度 會導致低落之内部量子效應並且壽命也會明顯縮短；另 一方面，半導體之電阻隨著溫度之升高而降低，滑落之 電阻會帶來較大之電流及更多之熱產生，造成熱累積現 象之發生；此一熱破壞迴圈往往會加速破壞高功率led光 Q 源模組。現有技術中之發光二極體之封裝結構之晶粒發 光時所產生之熱能若不能及時導出，將會使晶粒之結面 溫度過高，進而影響其生命週期及發光效率。 【發明内容】 [0003] 有鑒於此，有提供一種散熱效率高之發光二極體之封装 結構。 [0004] 一種發光二極體之封裝結構，包括一基板、一設置於基 板上之晶粒’該基板具有相對之一第一表面及第二表面 ，該基板之第二表面上設置至少一導熱塊及二金屬墊， 0992050452-0 099128727 表單編號A0101 第3頁/共17頁 201210096 «玄基板上设置貫穿該第一表面和第二表面之至少—第— 穿孔及二第二穿孔，該基板上之第一穿孔内填充設置一 導熱柱，每一第二穿孔内填充設置一導電柱，所述導電 柱分別連接晶粒之不同電極與金屬墊，該導熱柱連接晶 粒及導熱塊以將晶粒之熱量傳遞至導熱塊上。 [0005] [0006] [0007] [0008] 本發明發光二極體封裝結構工作時，由於導熱柱直接貫 穿設置基板以熱連接晶粒與導熱塊，晶粒產生之熱量直 接藉由導熱柱迅速傳遞至導熱塊，使得發光二極體之封 裝結構具有良好之散熱性能。 【實施方式】 下面將結合附圖對本發明實典例作進—步的詳細說明。 請參閱圖1，本發明第一實施例發光二極體之封裝結構1〇 包括一基板11、一晶粒12、二金屬電極13、及分別連接 晶粒12與金屬電極13之導線14。 該基板11為一晶圓級基板，即可使用半導體制程製作之 基板，其上可以設置微機電機構。該基板丨丨之材料可由 矽材料製成。基板11具有一第一表面112、一與第一表面 112相對之第二表面114。該基板11在第一表面丨12上設 有一凹槽123。該基板Π藉由E-beam (電子束）或者其 他能量束設有一第一通孔Π 6及至於第一通孔11 6兩側之 一第一通孔Π8。所述第一通孔Π6、第二通孔HR均貫 穿該基板11之第一表面112及第二表面114。在該第一通 孔 116、第二通孔 118 中利用 PVD (Physical Vapor
Deposition，物理氣相沉積）或者其他方式填充金屬之 099128727 技術，形成一容置在第一通孔11 6中之導熱柱1 6及分別容 表單編號A0101 第4頁/共17頁 0992050452-0 201210096 [0009] Ο [0010] ο [0011] 置於二第二通孔118中之導電柱18。 所述晶粒12設置在凹槽123之底部，且置於導熱柱16之頂 部與導熱柱16熱連接。該晶粒12可以為III-V族化合物 半導體晶片或II-VI族化合物半導體晶片，並且該晶粒12 發出之光包含可見光、不可見光或可見光與不可見光之 混光，例如：紫外（UV)光、藍光、綠光或多種波長光之 混光。在本實施例中’該晶粒12為水準電極結構，即晶 粒12之兩電極（圖未示）設置在晶粒12之頂部兩側。該 晶粒12與導熱柱16之間設有一金屬共晶層121，該金屬共 晶層121是由晶粒12底;:部先分別嫂上·-與導熱柱16之材料 相同之金屬層（圖未示），然後將該金屬層與導熱柱16 在特定溫度下烘烤藉由共晶結合（eutectic bonding )而形成。在其他實施例中，該晶粒12可直接藉由固晶 膠固定在導熱柱16上。 所述金屬電極13分別設置在二導丨荑柱184 〇在本實施例 中，導電柱18之頂部均設零在凹槽123中，因此，金屬電 極13設置在凹槽123内。所專導線14分別連接同一側之金 屬電極13與晶粒12上之電極。 该發光一極體之封裝結構10還包括置於基板11之第二表 面114下之一導熱塊17及二金屬墊19。該導熱塊丨7之材 料可以設置成與導熱柱16相同，如均為銅。該導熱塊17 設置於導熱柱16底端處並與基板11及導熱柱16結合在一 起，從而將熱量導出至外部。每一金屬塾19與導電柱18 電性連接，當金屬塾19與電路板（圖未示）上之電源電 性連接時，該晶粒12與外部電源連通。 099128727 表單編號A0101 第5頁/共17頁 0992050452-0 201210096 [0012] 一封裝膠（圖未示）填充於所述凹槽123内以保護晶粒12 。該封裝膠可選用矽膠、環氧樹脂或其混合物等透明膠 材。封裝膠内可添加合適之螢光粉，以增加不同之出光 顏色。 [0013] 本發明之發光二極體封裝結構工作時，由於導熱柱16直 接貫穿設置基板11以熱連接晶粒12與導熱塊17，晶粒12 產生之熱量直接藉由導熱柱16迅速傳遞至導熱塊17，使 得發光二極體之封裝結構10具有良好之散熱性能，有別 於傳統封裝結構只利用導線傳導電熱更能夠增加發光二 極體之使用畢命。 [0014] 請參閱圖2，為本發明第二實施例發光二極體之封裝結構 20。與第一實施例發光二極體之封裝結構10不同之處在 於，本實施例發光二極體之封裝結構20之導電柱28設置 於凹槽223之兩外侧並貫穿基板21之第一表面212、第二 表面214。發光二極體之封裝結構20之金屬電極23呈彎折 狀設置，並自凹槽223底部向頂部延伸至凹槽223之兩侧 以電性連接導電柱28。 [0015] 請參與圖3，為本發明第三實施例發光二極體之封裝結構 30。與第一實施例發光二極體之封裝結構10不同之處在 於，發光二極體之封裝結構30之晶粒32為垂直電極結構 ，即晶粒32之一金屬電極設置在晶粒32下表面。發光二 極體之封裝結構30之二導電柱38均設置在導熱柱36之一 側，其中一金屬墊39藉由一導電柱38、導線34及金屬電 極33與晶粒32頂部之電極連接，另一金屬墊與導熱塊37 連成一體藉由另一導電柱38電性連接晶粒32之底部之電 099128727 表單編號A0101 第6頁/共17頁 0992050452-0 201210096 極。該導熱塊37同時熱連接導熱杈36之底端，以達到導 熱塊之作用。 [0016] 請參與圖4，為本發明第四實施例發光二極體之封裝結構 40。與第三實施例發光二極體之封装結構3〇不同之處在 於，發光一極體之封裝結構4〇之—導電柱a設置於凹槽 423之外侧並貫穿基板41之第一表面412、第二表面414 Ο 。發光一極體之封裝結構4〇之金屬電極43呈彎折狀設置 ，並自凹槽423底部向頂部延伸至凹槽423之外側以電性 連接導電柱48。另-導電挺48設置在導熱柱46之另一侧 且電性連接晶粒42之底部之電極與導熱塊47，其中導熱 塊47與金屬墊連成一體。 [0017] Ο 月參與圖5冑本發明第五實施例發光二極艘之封裝結構 5〇。與第四實施例發光二極體之封裝結獅不同之處在 於’發光一極體之封裝結構5〇之晶粒52為覆晶結構（ Flip Chip)，即晶粒52之電極均朝向基板。其中曰 粒52之-侧電極直接覆蓋在金屬電極^，另—側魏曰 藉由一導電柱58與導熱塊57及金·電性連接。可以理 解地’第五實施例中之金屬電極53及導f柱58之形狀和 位置並不疋固定之，可以採取其他實施例中金屬電極 導雷耘。 099128727 [0018] 由於上述第-至第五實施例中之發光二極體之封裝 之晶粒藉由設置貫穿基板之導電柱連接置於基板底部之 金屬墊，當晶粒採敗‘ ^ 诛取水準電極結構、垂直電極結 覆曰“構時’可以靈活地設置不同位置之導電柱〜 光-極體之封裝結構可以適應不同結構之晶粒。 表單編號麵1 第7頁/共17頁 使發 〇992〇5〇452~〇 201210096 [0019] 請參閱圖6，為本發明第六實施例發光二極體之封裝結構 60。與第一實施例發光二極體之封裝結構10不同之處在 於，本實施例發光二極體之封裝結構60於晶粒62下方貫 穿基板61之導熱柱66之數量為多個，以更好地將晶粒62 之熱量傳出導熱塊67。 [0020] 综上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利 申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡 熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修 飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0021] 圖1為本發明第一實施例之發光二極體之封裝結構之剖面 示意圖。 [0022] 圖2為本發明第二實施例之發光二極體之封裝結構之剖面 示意圖。 [0023] 圖3為本發明第三實施例之發光二極體之封裝結構之剖面 示意圖。 [0024] 圖4為本發明第四實施例之發光二極體之封裝結構之剖面 示意圖。 [0025] 圖5為本發明第五實施例之發光二極體之封裝結構之剖面 示意圖。 [0026] 圖6為本發明第六實施例之發光二極體之封裝結構之剖面 示意圖。 【主要元件符號說明】 099128727 表單編號A0101 第8頁/共17頁 0992050452-0 201210096 [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] [0032] [0033]
[0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] ❹ [0040] [0041] 發光二極體之封裝結構：10、20、30、40、50、60 基板：11、21、31、41、51、61 曰曰日粒：12 ' 32、42、52、62 金屬電極：13、23、33、43、53 導線：14、34 第一表面：112、212、412 第二表面：114、214、414 凹槽：123、223、423 第一通孔：116 第二通孔：118 導熱柱：16、36、66 導電柱：18、28、38、48 ' 58 金屬共晶層：121 導熱塊：17、37、47、57、67 金屬墊：19、39 099128727 表單編號A0101 第9頁/共17頁 0992050452-0