TW201517320A - 發光結構 - Google Patents

Abstract

一種發光結構，包括有一封裝基底，以及一設置於該封裝基底上的發光體，該封裝基底包含一承載基板，以及複數個排列設置於該承載基板上的金屬單元，該金屬單元外緣上任兩點之距離定義出一外圍端點距離。該發光體包含有極性相異且分開設置的一第一電性金屬與一第二電性金屬，該第一電性金屬與該第二電性金屬之間的最短距離定義出一電性金屬間距，其中該第一電性金屬與第二電性金屬間的該電性金屬間距大於該金屬單元最長的該外圍端點距離。

Description

發光結構

本發明係有關一種發光結構，尤指一種晶粒的覆晶(flip chip)組裝及一種晶圓級的覆晶貼合時，不需對位的發光結構。

發光二極體(Lighting Emitting Diodes；LED)是一種由半導體材料構成，利用半導體中的電子與電洞結合而發出光子，產生不同頻率之光譜的發光元件，由於發光二極體光源具有良好的色純度、無汞、壽命長及省電等特色，因此在照明及顯示器背光源等應用上逐漸受到重視。

發光二極體的封裝接合方式主要有兩種，一為打線(wire bonding)方式，另一為覆晶(flip chip)方式；打線封裝技術是將晶片置放於基板上，再用打線技術（wire bonding）與封裝基板上之連結點連接。覆晶封裝技術是將晶粒連接點長凸塊（bump），然後將晶片翻轉過來使凸塊與基板（substrate）直接連結。具體來說，覆晶方式的封裝結構在進行封裝時必須要將覆晶的電極與基板上的電路圖案進行對位，以產生電性連接。

另外，發光二極體的晶片金屬貼合方式主要有兩種，一為整面金屬貼合方式，另一為晶圓級的覆晶貼合方式；整面金屬貼合技術是將晶片之金屬層與基板之金屬層相貼合。晶圓級的覆晶貼合方式是在晶片上長凸塊金屬，然後將晶片翻轉過來使凸塊金屬與基板（substrate）上之金屬直接連結，將成長基板去除後，進行晶粒製作。具體來說，晶圓級的覆晶貼合方式的結構，在貼合進行時必須要將覆晶的凸塊金屬與基板上的電路圖案金屬進行對位，進行電性連接。

不論晶粒的覆晶封裝或晶圓級的覆晶貼合技術，在對位的過程中，若稍有閃失則可能會導致短路，且精準的對位儀器又十分昂貴，造成製作成本的增加。

本發明之主要目的，在於解決習用發光二極體覆晶結構中必須要將覆晶的電性金屬 與承載基板的電路圖案對位後才能進行後續製程，而增加製作的成本的問題。

為達上述目的，本發明提供一種發光結構，包括有一封裝基底，以及一設置於該封裝基底上的發光體，該封裝基底包含一承載基板，以及複數排列設置於該承載基板上的金屬單元，每一金屬單元具有一接觸面，該接觸面外緣上任兩點之距離定義出一外圍端點距離。該發光體包含有電性相異且分開設置於同一側的一第一電性金屬與一第二電性金屬，該第一電性金屬與該第二電性金屬之間的最短的距離定義出一電性金屬間距，該第一電性金屬具有一與複數該接觸面接觸形成電性連接的第一表面，該第二電性金屬具有一與複數個該接觸面接觸形成電性連接的一第二表面，其中該第一電性金屬與第二電性金屬間的該電性金屬間距大於該接觸面最長的該外圍端點距離 。

於一實施例中，該些接觸面的形狀選自由方形、三角形、十字形及圓形所組成的群組。

於一實施例中，該些金屬單元以陣列方式排列設置於該承載基板上。

於一實施例中，該些金屬單元彼此分開且交錯設置於該承載基板上。

於一實施例中，該第一電性金屬為一p極，該第二電性金屬為一n極。

於一實施例中，該發光體為一三族氮系列（氮化鋁鎵銦）半導體發光疊層。

於一實施例中，該承載基板為電性絕緣的矽基板或AIN、BN等高導熱陶瓷基板。

於一實施例中，該發光體更具有一粗糙表面，位於該第一電性金屬與第二電性金屬的另一側。

於一實施例中，該承載基板包含相對於該些金屬單元設置於該承載基板另一側的一第一電極與一第二電極，以及貫穿該承載基板的第一電性連接通道與一第二電性連接通道，該第一電性連接通道兩端分別連接複數該金屬單元與該第一電極，該第二電性連接通道兩端分別連接複數該金屬單元與該第二電極 。

於一實施例中，該發光結構更包含一形成於該發光體相對於該第一電性金屬與該第二電性金屬一側的透明成長基板。

本創作的有益效果在於：由於該承載基板上具有複數得以與該第一電性金屬及該第二電性金屬接觸形成電性連接的該金屬單元，且該第一電性金屬與該第二電性金屬之間的該電性金屬間距大於該金屬單元最長的該外圍端點距離，因此，當該第一電性金屬與複數個該 金屬單元接觸，和第二電性金屬與複數個該金屬單元接觸時，該第一電性金屬與該第二電性金屬不會有短路現象，進而令該封裝基底與該發光體在進行結合時，不需對位，得以隨意以任何方向放置，不僅省去購買對位儀器的成本，同時可簡化晶粒覆晶封裝流程及省略晶圓級覆晶的封裝流程，提升製作效率。

1‧‧‧封裝基底

11‧‧‧承載基板

12‧‧‧金屬單元

121‧‧‧接觸面

13‧‧‧第一電極

14‧‧‧第二電極

15‧‧‧第一電性連接通道

16‧‧‧第二電性連接通道

2‧‧‧發光體

21‧‧‧第一電性金屬

211‧‧‧第一表面

22‧‧‧第二電性金屬

221‧‧‧第二表面

23‧‧‧第一電性半導體層

231‧‧‧粗糙面

24‧‧‧活性層

25‧‧‧第二電性半導體層

3‧‧‧透明成長基板

A1‧‧‧外圍端點距離

A2‧‧‧電性金屬間距

圖1，係本發明一較佳實施例之結構示意圖。
圖2-1，係本發明一較佳實施例之封裝基底俯視圖。
圖2-2，係本發明一較佳實施例之金屬單元放大示意圖(一)。
圖3，係本發明一較佳實施例之發光體仰視圖。
圖4，係本發明一較佳實施例之組合示意圖。
圖5-1，係本發明另一較佳實施例封裝基底俯視圖。
圖5-2，係本發明另一較佳實施例金屬單元放大示意圖(二)。
圖6，係本發明再一較佳實施例之結構示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱圖1，為本發明一較佳實施例之結構示意圖，如圖所示：本發明係一種發光結構，包括有一封裝基底1，以及一設置於該封裝基底1上的發光體2，該封裝基底1包含一承載基板11，複數排列設置於該承載基板11上的金屬單元12，相對於該些金屬單元12設置於該承載基板11另一側的一第一電極13與一第二電極14，以及貫穿該承載基板11的第一電性連接通道15與一第二電性連接通道16，該第一電極13可為p型電極或n型電極，該第二電極14可為與該第一電極13極性相異的n型電極或p型電極，該第一電性連接通道15兩端分別連接複數該金屬單元12與該第一電極13，該第二電性連接通道16兩端分別連接複數該金屬單元12與該第二電極14 。 每一金屬單元12具有一接觸面121，其中該承載基板11可為一絕緣且導熱良好之材質，包含至少一種材料選自由電性絕緣的矽、氮化鋁(AlN)及CVD鑽石所構成之群組，舉例來說，該承載基板11可為電性絕緣的矽基板或AIN、BN等高導熱陶瓷基板，而該金屬單元12為一金屬或合金材質，例如金、銀、鋁、或其合金。

該發光體2受電壓驅動時會發出光線，而該光線的顏色取決於該發光體2的材質，其中該發光體2可為未經切割的晶圓中的一基本單位，也就是說該晶圓上具有複數個該發光體2，並與該封裝基底1結合，或該發光體2可為一預先切割完成的晶粒，並直接與該封裝基底1結合。於一實施例中，該發光體2為一三族氮系列（氮化鋁鎵銦）半導體發光疊層，具體來說，該發光體2包含有極性相異且分開設置的一第一電性金屬21與一第二電性金屬22、一第一電性半導體層23、一活性層24、第二電性半導體層25。該活性層24形成於該第一電性半導體23上，該第二電性半導體層25形成於該活性層24上，其中部份之第二電性半導體層25及活性層24被蝕刻移除以裸露部份的該第一電性半導體層23，且該第一電性金屬21設置於該第一電性半導體層23上形成一歐姆接觸(Ohmic contact)，該第二電性半導體層25設置有該第二電性金屬22並與該第二電性金屬22形成一歐姆接觸(Ohmic contact)。該第一電性金屬21與該第二電性金屬22的材質為一金屬或合金材質，例如金、銀、鋁、或其合金，該第一電性金屬21與該第二電性金屬22分別具有一第一表面211與一第二表面221。

於一實施例中，如圖2-1與圖2-2所示，該些金屬單元12以陣列方式排列設置於該承載基板11上，且該些金屬單元12彼此不相互接觸(如圖2-1所示)，該接觸面121外緣上任兩點之距離定義出一外圍端點距離A1(如圖2-2所示)，該接觸面121的形狀不限，可為方形、三角形、十字形或圓形等幾何圖形，本實施例以方形接觸面121舉例，但並不以為限，於本實施例中， 最長的該外圍端點距離A1即為該方形的對角線的長度。如圖3所示，該第一電性金屬21與該第二電性金屬22為長條狀分開排列而成之圖案，該第一電性金屬21與該第二電性金屬22之間的最短距離定義出一電性金屬間距A2，其中該第一電性金屬21為一p極，該第二電性金屬22為一n極，或反之該第一電性金屬21為一n極，該第二電性金屬22為一p極，而該電性金屬間距A2大於該接觸面121的最長的該外圍端點距離A1。如圖4所示，在封裝製程中，將該發光體2放置於該封裝基底1上，令該第一電性金屬21的該第一表面211與複數該金屬單元12的該些接觸面121接觸形成電性連接，且該第二電性金屬22的該第二表面221與另外的複數該金屬單元12的該些接觸面121接觸形成電性連接。由於該第一電性金屬21與該第二電性金屬22之間的該電性金屬間距A2大於該金屬單元12的該接觸面121上最長的該外圍端點距離A1，因此，該第一電性金屬21與該第二電性金屬22在任何角度下，皆不會接觸到同一該金屬單元12的該接觸面121。 進而令該封裝基底1與該發光體2在進行結合時，不需對位，得以隨意以任何方向放置，可簡化封裝流程，提升製作效率。 其中，該第一電性半導體23更具有透過一表面粗化製程產生一粗糙面231，使光之摘出效率提高，同時也使得發光體2的發光效率，獲得整體提昇。

於另一實施例中，如圖5-1與圖5-2所示，該些金屬單元12為十字形，彼此分開並交錯設置於該承載基板11上，於本實施例中，最長的該外圍端點距離A1為該十字形最長的對角線的長度，該電性金屬間距A2仍大於最長的該外圍端點距離A1，因此同樣可以以任意角度放置該發光體2於該封裝基底1上，不需對位 。

於再一實施例中，如圖6所示，該發光結構更包含一形成於該發光體2相對於該第一電性金屬21與該第二電性金屬22一側的透明成長基板3，該透明成長基板3的材料選自於由藍寶石( Al 2 O 3) 、氮化鎵(GaN)以及碳化矽(SiC) 所組成的群組。該透明成長基板3得以擴散自該發光體2產生的光線，令該發光結構發光角度擴大。

由於該承載基板11上具有複數得以與該第一電 性金屬 21及該第二電性金屬22接觸形成電性連接的該金屬單元12，且該第一電性金屬21與該第二電性金屬22之間的電性金屬間距A2大於該接觸面121的最長的該外圍端點距離A1，因此，當該第一電性金屬21與複數該金屬單元 12的該接觸面121接觸時，該第二電性金屬22並不會與已與該第一電 性金屬21接觸的該些 金屬單元12接觸，進而令該封裝基底1與該發光體2在進行封裝時，不需對位，得以隨意以任何方向放置，不僅省去購買對位儀器的成本，同時可簡化封裝流程，提升製作效率。

 

1‧‧‧封裝基底

11‧‧‧承載基板

12‧‧‧金屬單元

121‧‧‧接觸面

13‧‧‧第一電極

14‧‧‧第二電極

15‧‧‧第一電性連接通道

16‧‧‧第二電性連接通道

2‧‧‧發光體

21‧‧‧第一電性金屬

211‧‧‧第一表面

22‧‧‧第二電性金屬

221‧‧‧第二表面

23‧‧‧第一電性半導體層

231‧‧‧粗糙面

24‧‧‧活性層

25‧‧‧第二電性半導體層

Claims (10)

1. 一種發光結構，包括有：
   　　一封裝基底，包含一承載基板，以及複數排列設置於該承載基板上的金屬單元，每一金屬單元具有一接觸面，該接觸面外緣上任兩點的距離定義出一外圍端點距離；
   　　一發光體，設置於該封裝基底上，該發光體包含有電性相異且分開設置的一第一電性金屬與一第二電性金屬，該第一電性金屬與該第二電性金屬之間的最短距離定義出一電性金屬間距，該第一電性金屬具有一與複數該接觸面形成電性連接的第一表面，該第二電性金屬具有一與複數該接觸面形成電性連接的一第二表面；
   　　其中該第一電性金屬與第二電性金屬間的該電性金屬間距大於該金屬單元的該接觸面的最長的外圍端點距離。
2. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該些接觸面的形狀選自由方形、三角形、十字形及圓形所組成的群組。
3. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該些金屬單元彼此分開且交錯設置於該承載基板上。
4. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該些金屬單元以陣列方式排列設置於該承載基板上。
5. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該第一電性金屬為一p極，該第二電性金屬為一n極。
6. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該發光體為一三族氮系列（氮化鋁鎵銦）半導體發光疊層。
7. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該發光體更具有一粗糙表面，位於該第一電性金屬與第二電性金屬的另一側。
8. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該承載基板為矽基板或AIN、BN等高導熱陶瓷基板。
9. 如請求項第1項所述發光結構，其中，該承載基板包含相對於該些金屬單元設置於該承載基板另一側的一第一電極與一第二電極，以及貫穿該承載基板的第一電性連接通道與一第二電性連接通道，該第一電性連接通道兩端分別連接複數該金屬單元與該第一電極，該第二電性連接通道兩端分別連接複數該金屬單元與該第二電極。
10. 如請求項第1項所述發光結構，更包含一透明成長基板，形成於該發光體相對於該第一電性金屬與第二電性金屬的另一側。