TW202114252A - 結合負載及電源之複合結構 - Google Patents

Abstract

本發明係一種結合負載及電源之複合結構，其係於驅動晶片上分別設置至少一發光二極體以及一電源電壓墊，且該電源電壓墊分別電性連接該驅動晶片及該至少一發光二極體，進而使該驅動晶片能夠驅動及控制該至少一發光二極體的明亮以及顏色，並提高該至少一發光二極體的出光效率及混光效果。

Description

結合負載及電源之複合結構

本發明係一種結合負載及電源之複合結構，特別指一種將發光二極體設置於驅動晶片上的複合結構。

發光二極體(Light-emitting diode，簡稱LED)是將電子多的N型半導體與電洞多的P型半導體為之接合的元件，其中，N型半導體內具備負電性質，P型半導體內具備正電性質，接著加入順向電壓於半導體後，電子與電洞將移動，於接合部再結合，此一再結合能量變成光並釋放出來，相較於先將電能轉換成熱能後，再轉換為光能的傳統光源，由於是直接將電能轉換成光能，其能夠大幅減少電能的浪費及更有效率獲取光源。

驅動晶片(Integrated Circuit，簡稱IC)，或稱為積體電路晶片、微晶片或微電路等，在電子學中是一種將電路小型化的方式，時常製造在半導體晶圓表面上，更進一步說明，驅動晶片係將一系列的電路控制元件如電阻、電容、電晶體以及二極體等元件，經過嚴謹的製程將其聚集在矽晶片內，如此單片驅動晶片便能以完整的邏輯電路系統來控制周邊元件或是完全記憶的功能等，驅動晶片的製作過程相當複雜，不管是精確度或良率都要求非常嚴格，其主要使用材料是二氧化矽，有就是常耳聞的半導體，半導體經過電弧爐提煉等步驟後，製成棒狀或粒狀的"多晶矽"，即所謂的晶圓(Wafer)，接著再經過切割、研磨、拋光後變成"晶圓片"，驅動晶片就是以此為基板製成的。

傳統的發光二極體與驅動晶片的封裝，係利用打線或挑線的方式，將驅動晶片控制發光二極體的焊墊連接到發光二極體電極，此種屬於水平式封裝方式，水平式封裝方式的封裝體積大，及打線或跳線製程繁雜、耗費許多工時，且會干擾發光二極體混光光學效果，再者，紅色發光二極體、綠色發光二極體以及藍色發光二極體分開距離較大，當發光二極體同時進行發光時，因為距離較大，將造成混光效果不佳的影響。

綜上所述，本發明人針對習知發光二極體與驅動晶片的封裝中，其封裝體積大、打線製程繁雜、耗費工時以及發光二極體混光效果不佳等缺點進行研究及研發，終於發明出一種結合負載及電源之複合結構，其係將至少一發光二極體以及一電源電路連接墊分別設置於一驅動晶片上，且該電源電路連接墊分別電性連接該至少一發光二極體以及該驅動晶片，經由上述之結構，能夠大幅縮小封裝體積，提高封裝效率，減少工時，並提高發光二極體出光效率。

本發明之主要目的，係提供一種結合負載及電源之複合結構，其係將至少一發光二極體設置於一驅動晶片上，且該驅動晶片上設置一電源電壓墊，該電源電壓墊分別電性連接該驅動晶片以及該至少一發光二極體，經由上述結構，利用該驅動晶片控制該至少一發光二極體發出之光線以及光顏色，並提高該發光二極體出光效率以及混光效果。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種結合負載及電源之複合結構，其包含一驅動晶片，至少一發光二極體，其係設置於該驅動晶片上，以及一電源電壓墊，其係設置於該驅動晶片上，並分別電性連接該驅動晶片及該至少一發光二極體。

本發明之一實施例中，其亦揭露更進一步設置一金屬導線，該金屬導線係設置於該驅動晶片上，且該金屬導線係分別電性連接該電源電壓墊及該至少一發光二極體。

本發明之一實施例中，其亦揭露更進一步設置至少一驅動連接墊，其係設置於該驅動晶片上。

本發明之一實施例中，其亦揭露更進一步設置至少一外部電路連接墊，該至少一外部電路連接墊係分別相對於該電源電壓墊及該至少一驅動連接墊設置於該驅動晶片之另一側。

本發明之一實施例中，其亦揭露該至少一驅動連接墊、該電源電壓墊上以及該外部電路連接墊上更進一步分別設置一矽通孔。

本發明之一實施例中，其亦揭露更進一步設置至少一側邊金屬導線，該至少一側邊金屬導線係分別電性連接該電源電壓墊及該至少一驅動連接墊至該至少一外部電路連接墊上。

本發明之一實施例中，其亦揭露該發光二極體係以垂直式封裝方式封裝於該驅動晶片上。

本發明之一實施例中，其亦揭露更進一步設置一第一基板，該第一基板係設置於該電源電壓墊上，且該第一基板為透明基板，透光率介於0%至98%，其中該透光率介於0%至50%，則更進一步設置一開口，該開口係設置於該第一基板上，並相對於該至少一發光二極體。

本發明之一實施例中，其亦揭露該第一基板包含氧化銦錫或摻錫氧化銦導線。

本發明之一實施例中，其亦揭露更進一步設置一第二基板以及至少一外部接合墊，該第二基板係設置於該驅動晶片下，該至少一外部接合墊係設置於該第二基板上，且該至少一外部接合墊係分別電性連接該至少一驅動連接墊及該電源電壓墊。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

本發明為了解決習知發光二極體與驅動晶片的封裝，係利用打線或挑線的方式，將驅動晶片控制發光二極體的焊墊連接到發光二極體電極，此種屬於水平式封裝方式，水平式封裝方式的封裝體積大，及打線或跳線製程繁雜、耗費許多工時，且會干擾發光二極體混光光學效果，再者，紅色發光二極體、綠色發光二極體以及藍色發光二極體分開距離較大，當發光二極體同時進行發光時，因為距離較大，將造成混光效果不佳的影響，故，本發明人經過長期的研究及發展，發明出一種結合負載及電源之複合結構，其係將至少一發光二極體以及一電源電路連接墊分別設置於一驅動晶片上，且該電源電路連接墊分別電性連接該至少一發光二極體以及該驅動晶片，經由上述之結構，能夠大幅縮小封裝體積，提高封裝效率，減少工時，並提高發光二極體出光效率。

首先， 請參閱第一A圖，其係為本發明之第一實施例之俯視示意圖，第一B圖，其係為本發明之第一實施例之前視示意圖，如圖所示，本發明係為一種結合負載及電源之複合結構1，其包含一驅動晶片2、至少一發光二極體3以及一電源電壓墊4。

該至少一發光二極體3以及該電源電壓墊4係分別設置於該驅動晶片2上，且該電源電壓墊4分別電性連接該驅動晶片2以及該至少一發光二極體3，其中該驅動晶片2係為積體電路晶片，該至少一發光二極體3可發出至少一種之顏色，且該至少一發光二極體3係以垂直式封裝方式封裝於該驅動晶片2上，，再者，該電源電壓墊4係經由一金屬導線6電性連接該至少一發光二極體3，且該金屬導線6係設置於該驅動晶片2上。

請繼續參閱第一A圖及第一B圖，於本實施例中，更進一步設置一第一基板5，該第一基板5係設置於該驅動晶片2上方，更進一步說明，該第一基板5係設置於該電源電壓墊4上，且該第一基板5係為透明基板，其透光率介於50%至99%，再者，該第一基板5之透光率介於0%至50%，則該至少一發光二極體3發出光線不容易經由該第一基板5穿透至外部，為了維持該至少一發光二極體3相對於該第一基板5的透光效率，該第一基板5上更進一步設置一開口52，該開口52係相對於該至少一發光二極體3，也就是說，當該第一基板5之透光率介於0%至50%時，則該第一基板5上需更進一步設置該開口52，更進一步說明該第一基板5與該電源電壓墊4之間更進一步設置一錫膏G，其能夠使該第一基板5更穩固地設置於該電源電壓墊4上，且該錫膏G之高度加該電源電壓墊4之高度係高於該至少一發光二極體3之高度。

請繼續參閱第二A圖，其係為本發明之第二實施例之俯視示意圖，第一B圖，其係為本發明之第二實施例之前視示意圖，如圖所示，本發明係為一種結合負載及電源之複合結構1，其包含一驅動晶片2、至少一發光二極體3以及一電源電壓墊4，其中該驅動晶片2、該至少一發光二極體3以及該電源電壓墊4之相對位置與第一實施例中已進行說明，本實施例不再贅述，本實施例相較於第一實施例更進一步設置一金屬導線6，該金屬導線6係設置於該驅動晶片2，且該金屬導線6係分別電性連接該電源電壓墊4以及該至少一發光二極體3，且該驅動晶片2上更進一步設置至少一發光二極體控制墊42，該至少一發光二極體控制墊42係電性連接該驅動晶片2，且該至少一發光二極體控制墊42係分別電性連接該至少一發光二極體3，使得該至少一發光二極體3一端係電性連接該電源電壓墊4，另一端係電性連接該至少一發光二極體控制墊42，再者，該電源電壓墊4供應正電壓至該至少一發光二極體3，則該驅動晶片2供應負電壓至該至少一發光二極體控制墊42，接著再由該至少一發光二極體控制墊42傳遞至該至少一發光二極體3，並藉由該至少一發光二極體控制墊42控制該至少一發光二極體3之明亮以及發出的顏色。

接續上述，更進一步設置至少一驅動連接墊44以及至少一外部電路連接墊46，該至少一驅動連接墊44係設置於該驅動晶片2上，該至少一外部電路連接墊46係分別相對於該電源電壓墊4及該至少一驅動連接墊44設置於該驅動晶片2之另一側，且該外部電路連接墊46係分別電性連接該至少一驅動連接墊44以及該電源電壓墊4，其中該至少一驅動連接墊44可以為接地、訊號輸出、訊號輸入或備用訊號等，更進一步說明，本實施例係分別設置一矽通孔62於該驅動晶片2上，且該矽通孔62係以通孔穿透該驅動晶片2之表面及背面，使得該至少一驅動連接墊44與該電源電壓墊4經由該矽通孔62電性連接該外部電路連接墊46，其中，該矽通孔62內之側壁係包含矽，其係在該驅動晶片2上鑽出小洞（製程又可分為先鑽孔及後鑽孔兩種, Via First, Via Last），接著從底部填充金屬，矽晶圓上以蝕刻或雷射方式鑽孔（via），再以導電材料如銅、多晶矽或多晶矽摻雜導電材、鎢等物質填滿，經由上述之結構，將該金屬導線6設置於該驅動晶片2上，並分別電性連接該電源電壓墊4以及該至少一發光二極體3，並將該至少一發光二極體3以垂直封裝的方式設置於該驅動晶片3上，其能夠縮小封裝體積，且不須再打線或跳線的方式進行連接，其能夠提高封裝效率、減少工作時間並提高發光二極體的出光效率以及混光效果，再者，本發明更經由該矽通孔62穿設在該驅動晶片2上，使的該驅動晶片2上之該電源電壓墊4及該至少一驅動連接墊44能夠與該驅動晶片2另一面上之該至少一外部電路連接墊46電性連接，進而達到製程簡單、不需打線或跳線、無封裝化等優點。

請繼續參閱第三A圖，其係為本發明之第三實施例之俯視示意圖，第三B圖，其係為本發明之第三實施例之前視示意圖，如圖所示，本實施例相較於第二實施例之差異在於本實施例並未設置矽通孔，本案係使用側邊金屬線對驅動晶片上之連接墊進行連接，其於結構與第二實施例已揭露，本實施例不再贅述。

接續上述，更詳細說明，一驅動晶片2上係分別設置一電源電壓墊4及至少一驅動連接墊44，一驅動晶片2之另一面係分別設置至少一外部電路連接墊46，且該至少一外部電路連接墊46係分別對應該電源電壓墊4及該至少一驅動連接墊44，至少一側邊金屬導線64係分別電性連接該電源電壓墊4及該至少一驅動連接墊44至該至少一外部電路連接墊上，更進一步說明，該至少一側邊金屬導線64之一端電性連接該電源電壓墊4或該至少一驅動連接墊44後，沿著該驅動晶片2之側邊向下延伸至該驅動晶片2之另一面，接著該側邊金屬導線64之另一端係電性連接該至少一外部電路連接墊46，此外，本實施例與第一實施例相同，均可於該驅動晶片2上設置一第一基板5，且該第一基板5與該電源電壓墊4之間以及該第一基板5與該至少一驅動連接墊44之間更進一步設置一錫膏G，其能夠使該第一基板5更穩固地設置於該電源電壓墊4以及該至少一驅動連接墊44上，此外，該錫膏G之高度加該電源電壓墊4之高度以及該錫膏G之高度加該至少一驅動連接墊44之高度係高於該至少一發光二極體3之高度。本實施例經由該側邊金屬導線設置在該驅動晶片2上，使的該驅動晶片2上之該電源電壓墊4及該至少一驅動連接墊44能夠與該驅動晶片2另一面上之該至少一外部電路連接墊46電性連接，進而達到製程簡單、不需打線或跳線、無封裝化等優點。

請繼續參閱第四A圖，其係為本發明之第四實施例之俯視示意圖，第四B圖，其係為本發明之第四實施例之前視示意圖，如圖所示，本實施例相較於第一實施例係更進一步設置一第二基板7，該第二基板7係為印刷電路板(PCB)，該第二基板7係設置於一驅動晶片2下，且該第二基板7之面積係大於該驅動晶片2之面積，該驅動晶片2上係分別設置至少一發光二極體3及一電源電壓墊4，該電源電壓墊4係分別電性連接該驅動晶片2及該至少一發光二極體3，該第二基板7上設置至少一外部接合墊48，其中該至少一外部接合墊48係設置於該驅動晶片2之一側，該至少一外部接合墊48係電性連接該電源電壓墊4，更進一步說明，該至少一外部接合墊48係電性連接一金屬導線6一端，該金屬導線6另一端係電性連接該電源電壓墊4，再者，該驅動晶片2上更設置至少一發光二極體控制墊42，該至少一發光二極體控制墊42係分別電性連接該至少一發光二極體3，其中該至少一發光二極體控制墊42係電性連接該驅動晶片2，以及至少一驅動連接墊44設置於該驅動晶片2上，該至少一外部接合墊48更分別電性連接該至少一驅動連接墊44，且該至少一外部接合墊48更能夠經由該金屬導線6電性連接該至少一驅動連接墊44，其中該至少一驅動連接墊44係為接地、訊號輸出、訊號輸入或備用訊號等，而該至少一外部接合墊48係為外部接地、外部訊號輸出、外部訊號輸入或外部備用訊號，當該至少一驅動連接墊44分別與該至少一外部接合墊48電性連接時，該至少一驅動連接墊44之接地係對應該至少一外部接合墊48之外部接地，其他之連接方式以此類推，在此不再贅述。

綜上所述，本發明之一種結合負載及電源之複合結構，其經由一金屬導線設置於一驅動晶片上，並分別連接發光二極體、發光二極體控制墊以及一電源電壓墊來控制該發光二極體的明亮極光色，且該發光二極體係以垂直式封裝，再者，於該驅動晶片上更能夠設置一第一基板，如果該第一基板之透光率低於50%，則需更進一步設置一開口，且該開口係相對該至少一發光二極體，經由上述之結構能夠達到免打線、提高封裝效率、減少工時、提高發光二極體出光效率及混光效果，且該驅動晶片更能夠設置至少一矽通孔或至少一側邊金屬導線來電性連接該驅動晶片上之連接墊與該驅動晶片外部之連接墊，以達到提供驅動晶片以及發光二極體所需的電源及控制訊號。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1:結合負載及電源之複合結構 2:驅動晶片 3:發光二極體 4:電源電壓墊 42:發光二極體控制墊 44:驅動連接墊 46:外部電路連接墊 48:外部接合墊 5:第一基板 52:開口 6:金屬導線 62:矽通孔 64:側邊金屬導線 7:第二基板 G:錫膏

第一A圖:其係為本發明之第一實施例之俯視示意圖； 第一B圖:其係為本發明之第一實施例之前視示意圖； 第二A圖:其係為本發明之第二實施例之俯視示意圖； 第二B圖:其係為本發明之第二實施例之前視示意圖； 第三A圖:其係為本發明之第三實施例之俯視示意圖； 第三B圖:其係為本發明之第三實施例之前視示意圖； 第四A圖:其係為本發明之第四實施例之俯視示意圖；以及 第四B圖:其係為本發明之第四實施例之前視示意圖。

1:結合負載及電源之複合結構

2:驅動晶片

3:發光二極體

4:電源電壓墊

42:發光二極體控制墊

5:第一基板

52:開口

6:金屬導線

Claims (10)

1. 一種結合負載及電源之複合結構，其包含: 一驅動晶片； 至少一發光二極體，其係設置於該驅動晶片上；以及 一電源電壓墊，其係設置於該驅動晶片上，並分別電性連接該驅動晶片及該至少一發光二極體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之結合負載及電源之複合結構，更進一 步設置一金屬導線，該金屬導線係設置於該驅動晶片上，且該金屬導線係分別電性連接該電源電壓墊及該至少一發光二極體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之結合負載及電源之複合結構，更進一 步設置至少一驅動連接墊，其係設置於該驅動晶片上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之結合負載及電源之複合結構，更進一 步設置至少一外部電路連接墊，該至少一外部電路連接墊係分別相對於該電源電壓墊及該至少一驅動連接墊設置於該驅動晶片之另一側。
5. 如申請專利範圍第4項所述之結合負載及電源之複合結構，其中該 至少一驅動連接墊、該電源電壓墊上以及該外部電路連接墊上更進一步分別設置一矽通孔。
6. 如申請專利範圍第4項所述之結合負載及電源之複合結構，更進一 步設置至少一側邊金屬導線，該至少一側邊金屬導線係分別電性連接該電源電壓墊及該至少一驅動連接墊至該至少一外部電路連接墊上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之結合負載及電源之複合結構，其中該 發光二極體係以垂直式封裝方式封裝於該驅動晶片上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之結合負載及電源之複合結構，更進一 步設置一第一基板，該第一基板係設置於該電源電壓墊上，且該第一基板為透明基板，透光率介於0%至98%，其中該透光率介於0%至50%，則更進一步設置一開口，該開口係設置於該第一基板上，並相對於該至少一發光二極體。
9. 如申請專利範圍第8項所述之結合負載及電源之複合結構，其中該 第一基板包含氧化銦錫或摻錫氧化銦導線。
10. 如申請專利範圍第3項所述之結合負載及電源之複合結構，更進 一步設置一第二基板以及至少一外部接合墊，該第二基板係設置於該驅動晶片下，該至少一外部接合墊係設置於該第二基板上，且該至少一外部接合墊係分別電性連接該至少一驅動連接墊及該電源電壓墊。

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