TW465123B - High power white light LED - Google Patents

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TW465123B
TW465123B TW089101794A TW89101794A TW465123B TW 465123 B TW465123 B TW 465123B TW 089101794 A TW089101794 A TW 089101794A TW 89101794 A TW89101794 A TW 89101794A TW 465123 B TW465123 B TW 465123B
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white light
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Jian-Jia Chiou
Chiou-Ling Chen
Guang-Guo Shr
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Ind Tech Res Inst
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Description

0? 0? B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 56I7twf, 五、發明說明（/ ) 本發明是一種發光二極體之結構，特別是一種有關高 功率白色發光二極體之結構。 發光二極體（Light Emitting Diode, LED)是一種可將電 能轉換成光能且具有高轉換效率的半導體元件，其發光原 理是將P型與η型半導體接合，再分別接上正、負電極， 然後施加順向偏壓，則ρ型半導體中的電洞會與η型半導 體中的電子在ρη接合介面(PN Junction)附近結合而發光。 諸如紅色發光二極體、黃色發光二極體等可以分別發出不 同色光之發光二極體，已相繼開發成功並進行量產。 目前白色發光二極體也已發表，其係採用藍色發光二 極體作爲光源，利用螢光粉將部分藍光吸收、轉換爲黃光 或黃綠光，並與未被轉換的藍光共同形成白光。請參照第 1圖，其所繪示的是一種習知白色發光二極體之結構示意 圖，此係揭露於日亞化學工業股份有限公司（Nkhia Chemical Industries, LTD.)所提出之歐洲專利第 EP0936682 號中。如第1圖所示，此種架構係將藍色發光二極體晶粒 102，以發光面朝上、基板104朝下的方式黏著於導線架 (Lead Frame)112的反射杯(Reflector)106內，再以打線接合 (Wire Bonding, W/B)方式完成導線108的製作。然後將含 铈（Cerium, Ce)的f乙錦石權石（Yttrium Aluminum Garnet, YAG) 螢光粉覆蓋於藍色發光二極體晶粒102之上，再使用透明 環氧樹脂（Epoxy)llO進行封膠（Molding)步驟，將白色發光 二極體100製作成燈泡形式(Lamp)。 上述白色發光二極體所採用之藍色發光二極體晶粒， 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱绩„背面之生意事項再填寫本頁)
B7 五、發明說明（2) 其發光表面光滑，根據斯涅耳定律（Snell Law)，臨界角 ，其中/7,、/?2分別爲半導體及半導體周圍材 料之折射率，而4=3.4，/?2=1.5，則A=27Q。所以只有在2怂 之圓錐內的光才能射出半導體表面，因而導致光輸出效率 受限。而且採用晶粒正向佈置方式，亦即使基板朝下，P-.電極與n_電極同時存在於出光面上，則部分電極面積會阻 擋晶粒產生之光線射出，進而影響出光效率。 請參照第2圖，其所繪示的是一種.習知覆晶接合(Flip Chlp, F/C)式藍色發光二極體及其製造方法，係由松下電子 工業股份有限公司（Matsushita Electronics Corporation)於國 際專利第WO 98/34285號提出。此種結構如第2圖所示， 其中藍色發光二極體200係以透明基板212朝上、發光二 極體晶粒216之發光面朝下的方式製作，而藍色發光二極 體晶粒216之p電極204a、η電極204b係藉由金質微凸塊 (Au Micro Bump)214a、214b分別與矽基材202之η電極 206a、ρ電極206b連接，而矽基材202則是黏接於導線架 208上，並以打線接合方式(W/B)形成導線210，再進行封 膠步驟以完成藍色發光二極體元件製作。 上述藍色發光二極體元件之製作方式，係將藍色發光 二極體晶粒黏著於矽基材上。當發光二極體之操作電流爲 20毫安培（milH-Ampere, mA)時，矽基材之熱特性(Thermal Property)、電特性(Electrical Property)尙可適用於作爲發光 二極體之散熱承座（Submount)。但是高功率發光二極體之 操作電流較大，對於散熱承座之特性要求較高，因此矽基 4 (請先閲諳t·面之;i'意事項再填寫本頁) -n n n n n ft Kt n It n VK t t— L > 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） A7 B7 465123 56 I 7twf.doc/006 五、發明說明（彡） 材並不適合作爲高功率發光二極體之散熱承座。 因此本發明提供一種白色發光二極體，將發光二極體 晶粒出光表面粗糙化，增加光線進入臨界角之機率，以提 商光輸出效率。此外’本發明之白色發光二極體採用覆晶 接合式結構，可以避免電極遮光效應，有效提高白色發光 .二極體的出光效率。再者，本發明使用高熱導率(111601^1 Conductivity)材料作爲散熱承座，可提高白色發光二極體 之輸入及輸出功率。 根據本發明之上述及其他目的，提出一種高功率白色 發光二極體，其中包括發光二極體晶粒、透明基板、透明 歐姆電極、反射層、接觸電極，以及具有導電跡線（Trace) 之散熱承座等。其中具有粗糙表面的透明基板配置於晶粒 的第一表面’透明歐姆電極位於晶粒的第二表面，反射層 則是設置於透明歐姆電極上，而接觸電極配置於反射層上 與其相連接。用以承載晶粒且具有高熱導率之散熱承座， 其表面之導電跡線經由焊接材料與晶粒上之接觸電極電性 連接。在晶粒表面還覆有螢光膠體，用以吸收發光二極體 產生之部份光線，並發出互補色之光線，使觀察者所見爲 白色光。 .. 爲讓本發明之上述及其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖所繪示爲習知白色發光二極體之結構示意圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀f面之疋意事項再填寫本頁) -I n u n n n n > n _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 4-65123 561 7twf.doc/006 五、發明說明（¥) 第2圖所繪示爲習知覆晶接合式藍色發光二極體之結 構示意圖； ' 第3圖所繪示爲依照本發明之第一實施例’一種具有 金屬反射層之白色發光二極體’其結構示意圖； 第4圖所繪示爲依照本發明之第一實施例’一種具有 :非金屬材料反射層之白色發光二極體’其結構示意圖； 第5圖所繪示爲第4圖中非金屬材料反射層之剖面結 構不意圖， 第6圖所繪示爲依照本發明之第一貫施例’ 一種表面 黏著型白色發光二極體，其結構示意圖；以及 第7圖所繪示爲依照本發明之實施例’ 一種由白色發 光二極體構成之平面照明用兀件’其結構之俯視圖。 圖示之標記說明： 100、702 :白色發光二極體 102、216、300、400、600 :發光二極體晶粒 104 :基板 106、330、430 :反射杯 108、210、318 ' 418 :導線 110 :透明環氧樹脂 320、420、620 :螢光膠體 112、208、316、416 :導線架 200 :藍色發光二極體 202 :矽基材 204a、204b :藍色發光二極體電極 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讀r面之ii·意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -n a— - - n n >^i -*T-«*J n 1 1 n ϋ ϋ I 丨 ' ^^1 ^^1 f 1 ^^1 I - - n I I I i- n n. I I K n n j A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 465123 56【7twf.doc/006 _B7 _ 五、發明說明（义） 206a、206b :砂基材電極 212、302、402、602 :透明基板 214a、214b :金質微凸塊 304、404、604 :透明歐姆電極 306、406、500 ' 606 :反射層 308a、308b、408a、408b、608a、608b :接觸電極 3Γ0、410、610 :散熱承座 312、412、612 :焊接材料 314、414、614 :導電跡線 ’ 322、422、622 :發光二極體晶粒之第一表面 324、424、624 :發光二極體晶粒之第二表面 326、426、626 :抗反射層 328、428、628 :粗糙面 502a、502b :高折射係數材料 504a、504b :低折射係數材料 630、632 :承座表面 700 :大面積照明用光源 第一實施例 請參照第3圖，其所繪示的是依照本發明之第一實施 例，一種高功率白色發光二極體之結構示意圖，其中包括 具有第一表面322與第二表面324之發光二極體晶粒300、 具有粗糙表面328之透明基板302、抗反射層326、透明歐 姆電極304、反射層306、接觸電極308a和308b、用以承 載晶粒300且具有導電跡線314之散熱承座310、焊接材 7 本紙張尺度適用1f1國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (諳先閱II.背面之t意事項再填窝本頁)
A7 B7 ^ 465123 56I7twf.doc/006 五、發明說明（έ) 料312及螢光膠體320等。 如第3圖所示，其中透明基板302配置於晶粒的第一 表面322，並使透明基板302的粗糙表面328位於接合面 之外側，透明歐姆電極304設置於晶粒的第二表面324， 而反射層306則是配置在透明歐姆電極304上，並使透明 歐姆電極304位於反射層306與發光二極體晶粒300之間。 第一接觸電極308a和第二接觸電極308b則是分別配置在 反射層306與發光二極體晶粒300的外側，其中透明歐姆 電極304、反射層306與第一接觸電極308a合稱爲p型電 極，而第二接觸電極308b則爲η型電極。 位於晶粒上之接觸電極308a、308b經由焊接材料312 分別與散熱承座310上的導電跡線314電性連接，用以和 外部之電源（未顯示於圖中）相連接。此外，在透明基板302 之粗糙表面328上，還可配置抗反射層（Anti-Reflection Coating, ARC)326 ’以抑制發光二極體晶粒300產生之光線 被粗糙表面328所反射’使光線能順利由粗糙表面328射 出’以提高發光二極體元件整體的出光效率，而抗反射層 326可與粗糙表面328共形(Conformal)。 上述之發光二極體晶粒300、散熱承座310及其他元 件等，係配置在導線架316的反射杯330內。導線318則 是設置在散熱承座310上的導電跡線gw與導線架3丨6之 間’用以電性連接導電跡線314及導線架316。導線318 的材質包括金（Au)、鋁（A1)等，其形成之方，法例如是打線 接合(W/B)。而在導線架316的反射杯330內，還配置有螢 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱棟背面之#1意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印M > I JM、· If Ifl ffl n I n I amt _ k ϋ i_i ·_1 n n n n n n ^ V · , 言 矣 .. - * B7 465123 56 I 7twf.doc/006 五、發明說明（7) 光膠體320，覆蓋抗反射層326、透明基板302、發光二極 體晶粒300，以及散熱承座310等元件’用以吸收發光二 極體晶粒300產生之部份波段的光線’並產生相對應之光 線，使觀察者所見爲白色光。 習知的白色發光二極體(如第1圖所示）’其發光二極 體晶粒表面光滑，出光率只有10%。爲了提高出光率，本 發明將出光表面粗糙化，由於出光表面粗糙化會改變介面 上入射與出射光之相匹配條件〉因此控制粗糙表面的粗糙 ，度，可以有效增加入射光進入臨界角的機率，尤其是在入 射光經過多次反射的情況下，其效果更爲明顯。 本發明採用覆晶接合(F/C)式晶粒結構，並將透明基板 302配置在發光二極體晶粒300上，使透明基板302與第 一表面322接合，由透明基板302提供所需的粗糙表面 328。其中粗糙表面328的形成方法包括：採用硏磨方式 形成無規則性的粗糖面’或者是以微影（Photolithography) 丨技術（如黃光技術）和飽刻技術形成具規則性或週期性變化 之凹凸表面等。而粗糙表面328之表面粗糙度，其較佳的 範圍約有0.1微米{Micron，μπΟ至U)微米之間。配置於粗 糙表面328外側的抗反射層326，則是用以提高出光效率。 如前所述’透明歐姆電極304係設置於晶粒的第二表 '面324，其目的是與晶粒中之ρ型晶體形成良好的歐姆接 觸’使電流平均分佈於ρ型晶體袠面，而且不會有遮光效 應，並有助於與其密接之反射層306發揮功效。跑透明歐 姆電極304貼合之反射層306，其材料可以選用金屬鍍層 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閲讒背面之注意事項再填寫本頁) • 1^1 n I— ti n n 1 ϋ · , ，言 多 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 465123 1 7twf.d〇c/006
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（δ) ; 或非金屬材料組合等。在本實施例中，"反射層306之材料 包括具有高反射率之金屬鍍層，：由於反射層306無須與Ρ 型晶體形成歐姆接觸，因此由金屬鍍層構成之反射層306， 其材質可以包括純金屬，例如銀(Ag)、鋁（Α1)等。 分別配置於反射層306與發光二極體晶粒300的外側 之第一接觸電極308a和第二接觸電極308b，其功用是提 供發光二極體晶粒300對外電性連接之途徑，可將電流由 晶粒外部導入晶粒之透明歐姆電極304。由於反射層306 之材料爲金屬鍍層，因此第一接觸電極308a可以直接製 作於反射層306上。而且接觸電極308a和308b具有極佳 的焊接性（SolderabiUty) ’可與焊接材料312反應結合，並 防止焊接材料312擴散進入透明歐姆電極304造成元件劣 化；所以接觸電極308a和308b是由兩層或兩層以上金屬 所構成，其中與反射層306接合之內層金屬的材料例如是 鉑(Pt)、鎳(Ni)等’而與焊接材料312接合之外層金屬的材 料則例如包括金（Au)、銅（Cu)等。 在習知的燈泡型發光二極體中，係使用銀膠(Ag Paste) 將發光—*極體晶粒黏者於導線架上。當發光二極體之操作 電流大於20毫安培時，由於銀膠之熱導率及熱膨脹係數 等特性之緣故’會造成元件劣化甚至失效，因此並不適合 用於高功率之發光二極體。本發明係以導熱係數高、且熱 膨脹係數與晶粒材料差異小的材料，作爲發光二極體晶粒 300的j承座310，並以焊接材料312取代銀膠作爲晶粒3〇〇 與承座310之間的黏著材料，採覆晶接合方式將發光二極 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -n IB n n · _1 n I I Id. Λ t) I n tK >f n ϋ 』 iJ、 Γ A7 B7 465123 56 17twf.doc/〇〇6 五、發明說明（） 體晶粒300固定於散熱承座310上，其中焊接材料312例 如是錫金合金(AuSn)、錫鉛合金(PbSn)、錫銀合金(AgSn)、 銦(In)等。 . v 本發明之散熱承座_310係採用具有高熱導率之材料作 爲基板製成’其材質例如是碳化矽(Silicon Carbide, SiC)、 .氮化鋁（Aluminum Nitride，A1N)、氧化鋁(Aluminium Oxide, A10x)’以及使用化學氣相沈積法（Chemical Vapor Deposition, CVD)製成的人工鑽石薄膜等。由於採用散熱承座31〇與焊 接材料312 ’當發光二極體晶粒300發光時，其所產生的 熱量可以經由散熱承座310迅速傳導至元件之外，因此可 適用於高功率之發光二極體，其操作電流則可達約50毫 安培至70毫安培，以達到高功率操作的目的。 1而賽電跡線314可以使用電鍍技術(piating)或薄膜技 術(Thin Film)等方法，製作於散熱承座310上，而且導電 跡線314所使用之材料必須與焊接枝料312具有良好接著 性，而且可以進行打線接合(W/B)，其材質例如金(Au)、銀 (Ag)等。然後利用微影技術（如黃光技術）並配合蒸鍍 (Evaporation)、電||技術、網印技術（Screen Printing)或植球 技術(Planting)等，在導電跡線314上製作焊接材料312, 例如是形成焊接凸塊(Solder Bump)，而且焊接材料312的 位置與發光二極體晶粒300的p、n電極互相對應。焊接 材料312的數目可以是兩個或雨個以上，多數個焊接材料 312有助於晶粒300之散熱，以及晶粒位置的水平穩定度。 焊接材料312的形狀可以是圓柱形或其他形狀，其尺 紙張尺度適用咿國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） - <請先閱填背面之id意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -β— I n ϋ n I k n n n If n I I I m. Φ t I I n n I n n I n I u n I 1· -1 n n n n ϋ — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 465123 A7 56 I 7twf.doc/0〇6 ____B7____ 五、發明說明（/(?) 心 寸則比ρ、η電極的尺寸小，約爲其二分之一或三分之二， 7而焊接材料312的高度約緩上至50微#。焊接材料312 可以製作在散熱承座310上，亦可以製作於晶粒的p、n 電極上。將焊接材料312預先製作於晶粒的ρ、η電極上， 可使晶粒300與承座310進行黏著時所需之對位精準度 (Align.ment)變寬’而且不必藉助^覆晶勢.萎機（Flip chip
Bonder)亦可進行晶粒黏著。 發光二極體晶粒300是以透明基板302朝上的方式進 行晶粒黏著，當焊接材料312是位於承座310上時，可藉 由覆晶黏著機同時觀看晶粒300之ρ、η電極位置以及承 座310和焊接材料312的位置，進行位置對準、加壓、加 熱黏著等動作，一次完成一個晶粒300與承座310之間的 黏著。另一種方式則是不預先將散熱承座310切割分開， 等到所有晶粒完成位置對準及放置後，一次加熱完成黏 著1 ’再將其切割分成數個單一晶粒與承座。後者這種製程 的好處是其所採用的晶粒黏著機不須具備加熱功能，因此 ，晶粒黏著機的設計及結構簡單、價位低廉；另一好處是其 夕製程快速、容易量產。由於焊接材料與晶粒之間在未加熱 / 之前並無黏著性，所以需要;使用助焊劑（Flux)以防止晶粒 放置後因震動而偏移或掉落，而在製程後段則需加上淸洗 助焊劑的步驟。 對於燈泡型白色發光二極體進彳的方法，是以高 導熱膠體將承載晶粒300的散熱承座310固定於導線架316 的反射杯330中，而晶粒300的出光表面必須遠低於反射 本紙張尺度適用中國固家標準（CNSM4規格⑵〇 X挪公爱） (請先閱洗背面之注^^項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 465123 56 I 7twf.doc/006 A7 ___B7_____ 五、發明說明（（/ ) ' 杯330邊緣’使得由晶粒300之邊緣射出的光線能由反射 杯330反射而聚集射出。再以導線318電性連接散熱承座 310上之導電跡線314與導線架316之外引腳，最後將含 有螢光粉之透光樹脂320灌注於反射杯330中，完全覆蓋 晶粒300或往外延伸形成各種形式的聚光鏡(Lens)。 輦光膠體320中的螢光粉可吸收晶粒原光色之光能而 發出光線，由晶粒與螢光粉發出之兩種光色則因混合而產 ·........... 生白光輸出。例如晶粒發出之原光色是藍光，螢光粉則採 用可吸收藍光並產生黃为之有機或無機材料。又如晶粒發 出之原光色是紫外光(Ultraviolet, UV)，則螢光粉採用可吸 收紫外光^並產生紅、藍、綠三種光色之有機或無機材料。 請參照第4圖，其所繪示的是依照本發明之第一實施 例，另一種高功率白色發光二極體之結構示意圖。與第3 圖類似，在第4圖之白色發光二極體中，包括具有第一表 面422和第二表面424之發光二極體晶粒400、具有粗糙 表面428之透明基板402、抗反射層426、透明歐姆電極 404、反射層406、第一接觸電極408a和第二接觸電極408b、 用以承載晶粒400且具有導電跡線414之散熱承座410， 焊接材料412及螢光膠體420等。 在第4圖中之反射層406係由非金屬材料所構成，因 此必須取走部份的反射層406，將部份的透明歐姆電極404 曝露出來，使第一接觸電極408a能與透明歐姆電極404直 接電性連接，以達到電流導通的目的。由具有高折射率之 光學薄膜與具有低折射率之光學薄膜交互堆疊，可以製作 {請先閱蟓背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 465123 56 1 7twf.doc/〇〇6 五、發明說明（/之） 出適用於不同目的之千涉多層膜元件。因此，上述的光學 混合膜可以應用於反射層406之中。 請參照第5圖，其所繪示的是第4圖中非金屬材料反 射層之剖面結構示意圖。反射層500(亦即第4圖中之反射 層406)是在透明歐姆電極(第4圖中之404)上依序以高折 射率光學薄膜502a、502b與低折射率光學薄膜504a、504b 交錯沈積所形成，而高折射率光學薄膜5〇2a、502b及低折 射率光學薄膜504a、504b之層數並未加以限卑。其中高折 射率光學薄膜502a、502b之材質包括折射率大於2之材料， 例如二黑化—祕（Bismuth Trioxide，Bi2〇3)、氧化鍊（Antimony Oxide, Sb203)、二氧化鈽（Cerium Oxide, Ce02)、二氧化鈦 (Titanium Diojade，Ti02)、氧化锆（Zirconium Dioxide，Zr〇2) 等材料。低折射率光學薄膜504a、504b則包括折射率小於 1.5之材料’例如氟化鈣(Calcium Fluoride，CaF2)、氟化鎂 (Magnesium Fluoride，CaF2)、二氧化矽（Silicon Dioxide，
Si〇2)、氧化錦等材料。 如第4圖所示’發光二極體晶粒4〇0、透明基板4〇2、 抗反射層426、透明歐姆電極404、第二接觸電極408b、 用以承載晶粒400且具有導電跡線414之散熱承座41〇、 焊接材料412及螢光膠體420等元件，其配置方式及所使 用之材質與第3圖對應之元件相同。 第二實施例_ · 白色發光一極體亦可以封裝成表面黏著元件（Sm.face Mounting Dev1Ce) ’請參照第6圖，其所繪示的是爲 本 (請先閱洗背面之1意事項再填寫本頁) L_ 經濟郎眘慧讨St」，# η 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 4 65 A7 5617tWfdQC/〇°6__B7__ 五、發明說明（/多） 發明之第二實施例，一種表面黏著（Surface Mounting Technology, SMT)型白色發光二極體，其結構示意圖。與 第一實施例中之第3圖類似’本實施例之表面黏著型白色 發光二極體中，包括具有第一表面622與第二表面624之 發光二極體晶粒600、具有粗糙表面628之透明基板602、 抗反射層626、透明歐姆電極604、反射層6Q6、第一接觸 電極608a和第二接觸電極608b、用以承載晶粒600且具 有導電跡線614之高散熱承座610、焊接材料612及螢光 膠體620等。 如第6圖所示，其中散熱承座610具有第一承座表面 630與第二承座表面632，而第一承座表面630係用以承載 發光二極體晶粒600。在第一承座表面630與第二承座表 面632上皆具有導電跡線614 ’而且導電跡線614相互之 間具有必要的電性導通，亦即配置於散熱承座610上的導 電跡線614 ’由散熱承座610之第一承座表面630延伸至 第二承座表面632。本實施例所提出之白色發光二極體， 可藉由位於第二承座表面632之導電跡線614，以表面黏 著技術與外部之元件(未顯示於圖中）電性連接。 製作第二實施例此種發光二極體元件，亦可採用第一 實施例所述之方式’例如不預先將散熱承座61〇切割分開， 而是在所有的晶粒600完成覆晶、加熱黏著、封膠等步驟 之後’才將其切割成個別的元件。 與第一實施例中之第3圖類似，和透明歐姆電極6〇4 貼合之反射層606,其材料可以選用金屬鍍層或非金屬材 (請先間讀背面之注ί項再填寫本頁) -Γν ί:-----訂---------線！---------Γ. _ -i _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 公釐） B7 56ML1 心 五、發明說明（作） 料組合等。在第6圖中，反射層406之材料例如是金屬鍍 層’而發光二極體晶粒600、透明基板602、抗反射層626、 透明歐姆電極604、接觸電極608a和608b、散熱承座610、 焊接材料612及螢光膠體620等元件，其配置方式及所使 用之材質與桌一實施例中第3圖所對應的元件相同。 當反射層採甩非金屬材料構成時，則透明歐姆電極、 反射層、接觸電極之間的對應與連接關係，則與第一實施 例中的第4圖相同。亦即必須取走部份的反射層，以曝露 出部份的透明歐姆電極，使接觸電極能與透明歐姆電極直 接電性連接，方能達到電流導通的目的。因此，第6圖係 用以舉例說明透明歐姆電極、反射層、接觸電極間的連接 關係，並非用以限制本發明之範圍。而反射層由非金屬材 料所構成時，可由高折射率光學薄膜與低折射率光學薄膜 交互堆疊以形成所需之反射層，其結構則如第5圖所示^ 由於採用表面黏著方式製作S色發光二極體，不需要 進行打線接合，所以其成品之體積較小，符合現今電子元 件輕、薄、短、小之發展趨勢的要求。 此外，本發明之白色發光二極體還可以應用於製作大 面積照明用白色發光二極體裝置，請參照第7圖，其_ 不的是依照本發明之實施例，—種平面照明用元件之結構 俯視圖。如圖所示，此種大面積照明用白色發光二極體裝 置700，是由許多個前述本發明之白色發光二極體7〇2所 組成，而這些白色發光二極體702配置於同—平面上，並 以面積陣列式(Area A⑽)分佈，_構成—個具有大面積 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱） (請先聞讀_背面之'^意事項再填寫本頁} n i-^D'JI nil n ϋ n I n I l i n ft— n _ 經濟部智慧时^ 465123 A7 56 1 7twf.doc/006 ___B7_________ 五、發明說明（/夕） 之照翌ϋ連四0」__墓虫—白-色.發二極器-7撒例-如-是呈-矩-陣分佈。 雖然’第7圖中俯視之白色發光二極體702呈圓形， 而其配置方式則呈矩陣分佈，但是圖中所示構型係用以說 明本發明之較佳實施例，而非用以限制本發明之範圍。因 此，白色發光二極體702可爲其他各種不同之形狀，其配 置亦可以呈不同型態之面積陣列式分佈。 以·第二實施例之表面黏著型白色發光二極體架構而 言，對載有發光二極體晶粒之散熱承座直接塗佈螢光膠體 (含有螢光粉之透明樹脂），而不將其加以切割，即可得到 大面積之照明用光源，例如是液晶顯示器之照明光源等， 其製程亦與前述之較佳實施例類似。其中散熱承座的導電 跡線則須依照發光二極體之分佈及其驅動電路之需求而設 計，然後同樣經過晶粒覆晶、加熱黏著、封膠等步驟，以 完成兀件之製作。 + 本發明與先前技術主要不同在於結合表面粗糙化、特 '殊P型電極、覆晶技術及摻入適當的螢光粉。以粗糙表面、 特殊P型電極及覆晶技術可製作高效率的藍色發光二極 體，再加入適當的螢光粉可製作高功率白色發光二極體。 表面粗糙化的結果，可以使出光率大爲提高，覆晶技術可 以增加表面發光面積至百分之百，加入適當的螢光粉可以 將晶粒發出的光線轉化成白光。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 (請先閱蟓背面之I意事項再填寫本頁) 1·111111* I » \ I I I---1---- mui 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^65123 A7 56 1 7twf.doc/006 _B7_ 五、發明說明（洛） 和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。
S (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^/1/ ^ n ^1-^δ,γ n· n n a n .1· I I * 1^1 t n I 1 I n I a^i n n I . I u - 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規柊（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 465123 I ^ ° C8 5 6 1 7twf.doc/006 D8 六、申請專利範圍 1. 一種高功率白色發光二極體，其中至少包括： 一發光二極體晶粒，具有一第一表面與一第二表面； 一透明基板，配置於該第一表面，具有一粗糖面； . 一透明歐姆電極，配置於該第二表面； 一金屬反射層，配置於該透明歐姆電極上，使該透明 歐姆電極位於該發光二極體晶粒及該金屬反射層之間； 一第一接觸電極，配置於該金屬反射層上，與該金屬 反射層電性連接； 一第二接觸電極，配置於該第二表面； 一散熱承座，其上至少配置有二導電跡線，分別對應 於該第一接觸電極和該第二接觸電極，該發光二極體晶粒 係以覆晶接合方式配置於該散熱承座上； 複數個焊接材料，分別配置於該第一接觸電極與該二 導電跡線其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線其中 另一之間，用以電性連接該第一接觸電極與該二導電跡線 其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線其中另一；以 及 一螢光膠體，配置於該透明基板之上，用以覆蓋該發 光二極體晶粒。 2. 如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中該發光二極體晶粒包括藍色發光二極體晶粒。 3. 如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中該螢光膠體中具有螢光粉，可吸收該發光二極體 晶粒產生的部份光線，並發出互補色之光線，以形成白色 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------丨！輕--- - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 紅· .線· 4 6 5 1 23 B8 ” C8 56 1 7twf,doc/006 D8 六、申請專利範圍 光。 4.如申目靑專利範圍弟I項所述之尚功率白色發光_極 體，其中該粗糙面之表面粗糙度約爲0,1微米至1.0微米。 5.如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中該粗糙面包括規則性凹凸面。 6. 如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中還包括具有一抗反射層，配置於該粗糙面上，用 以提高出光率。 7. 如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中該金屬反射層之材質係選自於由銀、鋁所組成的 族群中之材料。 8. 如申請專利範圍第i項所述之高功率白色發光二極 體，其中該散熱承座之材質包括高導熱材料。 9. 如申請專利範圍第8項所述之高功率白色發光二極 體，其中該散熱承座之材質係選自於由人工鑽石、氮化鋁、 氧化鋁、碳化矽所組成的族群中之材料。 10. 如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中該些焊接材料係選自於由錫金合金、錫鉛合金、 錫銀合金、銦及其等之組合所組成的族群中之材料。 11. 如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中還包括： 一導線架，具有一反射杯，該散熱承座配置於該反射 杯中；以及 二導線，分別配置於該二導電跡線與該導線架之間， 20 ------------,rf.---------訂 i;-------線 * - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ , 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 465123 6s 56 1 7twf.doc/006 D8 六、申請專利範圍 用以電性連接該導電跡線與該導線架。 12. 如申請專利範圍第丨1項所述之高功率白色發光二 極體，其中該二導線之材質係選自於由金、鋁所組成的族 群中之材料。 13. 如申請專利範圍第1項所述之高功率白色發光二極 體，其中該散熱承座具有一第一承座表面與一第二承座表 面，且該二導電跡線位於該第一承座表面並延伸至該第二 承座表面，位於該第二承座表面之部份該二導電跡線可以 表面黏著技術與外部元件電性連接。 14. 一種高功率白色發光二極體，其中至少包括： 一發光二極體晶粒，具有一第一表面與一第二表面； 一透明基板，配置於該第一表面，具有一粗糖面； 一透明歐姆電極，配置於該第二表面； 一非金屬反射層，配置於該透明歐姆電極上，並曝露 出部份該透明歐姆電極，使該透明歐姆電極位於該發光二 極體晶粒及該非金屬反射層之間； 一第一接觸電極，配置於該非金屬反射層中，並與部 份該透明歐姆電極電性連接； —第二接觸電極，配置於該第二表面； 一散熱承座，其上至少配置有二導電跡線，分別對應 於該第一接觸電極和該第二接觸電極，該發光二極體晶粒 係以覆晶接合方式配置於該散熱承座上； 複數個焊接材料，分別配置於該第一接觸電極與該二 導電跡線其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線其中 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •r裂 訂· .線· 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） 300 20C/ Id 5wf 6l7t 4561 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 另一之間，用以電性連接該第一接觸電極與該二導電跡線 其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線其中另一 ·，以 及 • —螢光膠體，配置於該透明基板之上，用以覆蓋該發 光二極體晶粒。 15·如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 極體’其中該發光二極體晶粒包括藍色發光二極體晶粒。 16如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 極體，其中該螢光膠體中具有螢光粉，可吸收該發光二極 體晶粒產生的部份光線，並發出互補色之光線，以形成白 色光。 Π.如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 極體’其中該粗糙面之表面粗糙度約爲0.丨微米至丨.〇微 米。 18. 如申請專利範圍第丨4項所述之高功率白色發光二 極體，其中該粗糙面包括規則性凹凸面。 19. 如申請專利範圍第丨4項所述之高功率白色發光二 極體’其中還包括具有一抗反射層，配置於該粗糙面上， 用以提高出光率。 2〇·如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 極體，其中該反射層包括： 複數層高折射率光學膜；以及 複數層低折射率光學膜，該些高折射率光學膜與該些 低折射率光學膜係以交互堆疊方式形成於該透明歐姆電極 22 < ίΜ讀背面之注意事項再填寫本頁) 、/ 訂： •線 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 21. 如申請專利範圍第20項所述之高功率白色發光二 極體，其中該些高折率光學膜之材質係選自於由三氧化二 .鉍、氧化銻、二氧化鈽、二氧化鈦、氧化锆及其等之組合 所組成的族群中之材料。 22. 如申請專利範圍第20項所述之高功率白色發光二 極體，其中該些低折率光學膜之材質係選自於由氟化鈣、 氟化鎂、二氧化矽、氧化鋁及其等之組合所組成的族群中 之材料。 23. 如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 極體，其中該散熱承座之材質包括高導熱材料。 24. 如申請專利範圍第23項所述之高功率白色發光二 極體，其中該散熱承座之材質係選自於由人工鑽石、氮化 鋁、氧化鋁、碳化矽所組成的族群中之材料。 25. 如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 極體，其中該些焊接材料係選自於由錫金合金、錫鉛合金、 錫銀合金、銦及其等之組合所組成的族群中之材料。 26. 如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 極體，其中還包括： 一導線架，具有一反射杯，該散熱承座配置於該反射 杯中；以及 二導線，分別配置於該二導電跡線與該導線架之間， 用以電性連接該導電跡線與該導線架。 27. 如申請專利範圍第26項所述之高功率白色發光二 23 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） 465123 g _ 56 > 7twf.d〇c/006 D8 六、申請專利範圍 極體，其中該二導線之材質係選自於由金、鋁所組成的族 群中之材料。 (請先閱婧背面之注f項再填寫本頁> 28. 如申請專利範圍第14項所述之高功率白色發光二 •極體，其中該散熱承座具有一第一承座表面與一第二承座 表面，且該二導電跡線位於該第一承座表面並延伸至該第 二承座表面，位於該第二承座表面之部份該二導電跡線可 以表面黏著技術與外部元件電性連接。 29. —種平面照明用元件，其中包括： 複數個白色發光二極體，該些白色發光二極體配置於 同一平面，並以面積陣列式分佈，且每一該些白色發光二 極體分別具有： 一發光二極體晶粒，具有一第一表面與一第二表 面； 一透明基板，配置於該第一表面’具有一粗糖面， 一透明歐姆電極，配置於該第二表面； 一金屬反射層，配置於該透明歐姆電極上，使該 透明歐姆電極位於該發光二極體晶粒及該金屬反射層之 間； 一第一接觸電極，配置於該金屬反射層上，與該 金屬反射層電性連接； 一第二接觸電極，配置於該第二表面； 一散熱承座，其上至少配置有二導電跡線，分別 對應於該第一接觸電極和該第二接觸電極，該發光二極體 晶粒係以覆晶接合方式配置於該散熱承座上； 24 本紙張尺度適財國國家標準（CNS)A4規格⑵Ο X 297公龙) " 465123 56 I 7twf,doc/006 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 複數個焊接材料，分別配置於該第一接觸電極與 該二導電跡線其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線_ 其中另一之間，.用以電性連接該第一接觸電極與該二導電 .跡線其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線其中另 一；以及 一螢光膠體，配置於該透明基板之上，用以覆蓋 該發光二極體晶粒。 30. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該發光二極體晶粒包括藍色發 光二極體晶粒。 31. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該螢光膠體中具有螢光粉，可 吸收該發光二極體晶粒產生的部份光線，並發出互補色之 光線，以形成白色光。 32. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該粗糙面的表面粗糙度約爲 0.1微米至1.0微米。 33. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該粗糙面包括規則性凹凸面。 34. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體中還包括具有一抗反射層，配置 於該粗糙面上’，用以提高出光率。 35. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該金屬反射層的材質係選自於 丨丨1丨丨丨！ * !丨-丨丨丨訂-丨丨丨！線 (諳先S讀背面之注意事項再填寫本頁) - _ 本紙張尺度適用甲國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公爱） 4 65 123 56 1 7twf.doc/006 D8六、申請專利範圍 由銀、鋁所組成的族群中之材料。 36. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該散熱承座的材質包括高導熱 .材料。 37. 如申請專利範圍第36項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該散熱承座的材質係選自於由 人工鑽石、氮化鋁、氧化鋁、碳化矽所組成的族群中之材 料。 38. 如申請專利範圍第29項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該些焊接材料係選自於由錫金 合金、錫鉛合金、錫銀合金、鋼及其％之組合所組成的族 群中之材料。 39. —種平面照明用元件，其中包括： 複數個白色發光二極體，該些白色發光二極體配置於 同一平面，並以面積陣列式分佈，且每一該些白色發光二 極體分別具有： 一發光二極體晶粒，具有一第一表面與一第二表 面； 一透明基板，配置於該第一表面，具有一粗糙面； 一透明歐姆電極，配置於該第二表面； 一非金屬反射層，配置於該透明歐姆電極上，並 曝露出部份該透明歐姆電極，使該透明歐姆電極位於該發 光二極體晶粒及該非金屬反射層之間； 一第一接觸電極，配置於該非金屬反射層中，並 26 -------— — — — — — — ^ i u I--，訂- f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ;線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 65 123 SI 56 1 7twf,doc/006 D8 六、申請專利範圍 與部份該透明歐姆電極電性連接； 一第二接觸電極，配置於該第二表面； 一散熱承座，其上至少配置有二導電跡線，分別 .對應於該第一接觸電極和該第二接觸電極，該發光二極體 晶粒係以覆晶接合方式配置於該散熱承座上； 複數個焊接材料，分別配置於該第一接觸電極與 該二導電跡線其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線 其中另一之間，用以電性連接該第一接觸電極與該二導電 跡線其中之一、該第二接觸電極與該二導電跡線其中另 —;以及 一螢光膠體，配置於該透明基板之上，用以覆蓋 該發光二極體晶粒。 40. 如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該發光二極體晶粒包括藍色發 光二極體晶粒。 41. 如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該螢光膠體中具有螢光粉，可 吸收該發光二極體晶粒產生的部份光線，並發出互補色之 光線，以形成白色光。 42. 如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該粗糙面的表面粗糙度約爲 0.1微米至1.0微米。 43. 如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該粗糙面包括規則性凹凸面。 27 — — — — — — — — — — — — * I I Li I l I ^ · I - ---111 I f .. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 465 1 23 5617twf.doc/〇〇6 Βδ C8 Ό8 六、申請專利範圍 44.如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體還包括具有一抗反射層，配置於 該粗糖面上，用以提高出光率 ' 45.如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該反射層包括： 複數層高折射率光學膜；以及 複數層低折射率光學膜，該些高折射率光學膜與該些 低折射率光學膜係以交互堆疊方式形成於該透明歐姆電極 上。 46. 如申請專利範圍第45項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體中的該些高折率光學膜之材質係 選自於由三氧化二秘、氧化錄、二氧化姉、二氧化欽、氧 化鍩及其等之組合所組成的族群中之材料。 47. 如申請專利範圍第45項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體中的該些低折率光學膜之材質係 選自於由氟化鈣' 氟化鎂、二氧化矽、氧化鋁及其等之組 合所組成的族群中之材料。 48. 如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該散熱承座的材質包括高導熱 材料。 49. 如申請專利範圍第48項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該散熱承座的材質係選自於由 +人工鑽石、氮化鋁、氧化鋁、碳化矽所組成的族群中之材 料。 28 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先間讀背面之注§項再填寫本頁) 465123 56 I 7twf. doc/006 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 50.如申請專利範圍第39項所述之平面照明用元件， 每一該些白色發光二極體之該些焊接材料係選自於由錫金 合金、錫鉛合金、錫銀合金、銦及其等之組合所組成的族 群中之材料。 2 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
    訂： 線.
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