TW595017B - Light-emitting diode with high thermal conductivity and its manufacturing method - Google Patents

Description

595017 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係有關於一種發光二極體（Light Emitting

Diode，LED)及其製造方法，特別係有關於一種具有熱導 透光絕緣膜層的高熱導發光二極體及其製造方法。 先前技術 ^ 發光二極體（Light Emitting Diode，LED)是一種固 態的半導體元件’利用電流通過時二極體内產生的二個載 子（分別為帶負電的電子與帶正電的電洞）之相互結合，將 月b畺以光的形式釋放。由於其具有體積小（多顆、多種組 合）、反應速度快（可在高頻操作）及無污染等優點，，使 得發光二極體應用領域逐漸跨足至高效率照明光源市場， 是未來成為替代傳統照明器具的一大潛力商品。 隨著發光二極體製造技術的不斷進步和新型材料的開 發’尤由是具有寬能隙（wide band gap)之氮化鎵藍光二極 體的出現，為了提升二極體發光效率及使用壽命，在基板 的選擇上，也逐漸使用與磊晶層晶格常數（lattice constant)較為匹配的藍寶石基板（或碳化矽基板）以取代 傳統的導電基板（例如珅化鎵或填化鎵）。然而由於二極體 之能量效率大幅上昇，單位面積通過之電流變大，而所使 用藍寶石基板（或碳化石夕基板）反而熱導效果較傳統的導電 基板來的差，使得發光晶粒產生的作用熱積聚於二極體中 ，導致二極體發光特性不穩定、降低二極體亮度及壽命。 一習知發光二極體’請參考第一圖，係利用一封裝材 料1 3 (例如環氧樹脂等）包覆晶粒11及電極迴路（包括承載

0691-9376TWF(Nl);AOC-02.14-^;PHOELIP.ptd 第5頁 595017

有鑑於此，為了解決上述問題，本 =供-種高熱導發光二極體及 二之的： 係數及密合性佳之優點，可將熱迅速傳導 ，免除上述習知之二極體封梦方弋 一極體日日粒外 件發先特性、晶粒溫度過高及二極體壽命較短等問 為獲致 ，其至少包 一型電極及 散熱承座之 極形成在上 導線，連接 相連導通； 導線架，並 述晶粒露出 分表面上， 晶粒、散熱 腳裸露。 上述之目 括一散熱 一第二型 固晶面上 述晶粒之 上述晶粒 的，本發 承座，其 電極之發 明所述 上有一 光二極 ，而其中上述第 高低不 電極至 上述晶 通；一熱導透光 與第一導線、第 同一側且 之第一型 一第二導線，連接 使相連導 之表面上 承座及導線架 使上述散 之高熱 固晶面 體晶粒 一型電 等之表 上述散 粒之第 絕緣膜 二導線 封裝材 熱承座 導發光二極體 :一具有一第 ，配置 極及第 面上； 熱承座 二型電 層，形 及散熱 料’封 及導線 於上述 二型電 一第一 ，並使 極至'— 成於上 承座部 裝上述 I之接 本發明亦關於一種高熱 散熱承座，其上有一固晶面 二型電極之發光二極體晶粒 為接觸面配置於上述散熱承 且上述第一型電極及第二型 導發光二極體，其至少包括一 ;一具有一第一型電極及一第 ’该晶粒係以上述第一型電極 座之固晶面上並使相連導通， 電極形成於上述晶粒之不同側

595017 五、發明說明（4)

之表面上； 架，並使相 粒露出之表 全包覆上述 承座及導線 本發明 ，其至少包 二極體晶粒 一導線，連接上述 連導通；一熱導透 面上與上述導線及 晶粒’以 架，且使 所述之兩 括一具有 ，而其中 及一封裝 上述散熱 熱導發光 一第一型 上述第一 光絕緣 散熱承 材料， 承座及 二極體 電極及 型電極 膜層，形 座部分表 封裝上述 導線架之 亦可以另 極至一導線 成於上述晶 面上，且完 晶粒、散熱 接腳裸露。 一形式表現 上述晶粒之同一側且 第一型電 述晶粒之第一接觸 晶粒係以覆晶接合 上配置有一 別對應於上 發光二極體 南低不等之表面上；一散 極接觸區及一第 電極和 方式配 一第二型電極之發光 及第二型電極形成在 熱承座，其 接觸區，分 觸電極，該 散熱承座上 一型電極 該第二接 置於上述 ，一熱導透光絕緣膜層，形成於上述晶粒露出之表面上與 上述散熱承座部分表面上，且完全包覆上述晶粒，以及一 封裝材料，封裝上述晶粒及散熱承座，且使上述散熱承座 之接腳裸露。 本發明之特徵在於本發明所述之高熱導發光二極體之 晶粒’在完成蠢晶、黏合（固晶）及打線之製程後，形成一 具有一厚度範圍之熱導透光絕緣膜層於上述晶粒露出之表 面上與第一導線、第二導線及散熱承座部分表面上，使得 上述熱導透光絕緣膜層包覆上述晶粒表面，當二極體晶粒 發光產生作用熱時，藉由上述熱導透光絕緣膜層之高速傳 熱的特性，能將作用熱迅速傳致晶粒外。 為使本發明之上述目的、特徵能更明顯易懂，下文特

595017

:群中。在此較佳實例中’此熱導透光絕 切、碳切、氮化鈦、氧化紹、二氧切，丨氧=氣 暫碳化：、碳化鎢、碳化鈦、碳㈣、氮為 ^述材質之任意組合。此熱導透光絕緣膜層 ^ 質磷光粉（DPP)掺雜其中，當上述介質碟光 部份藉由發光元件所放射的光並放射出—波長不同)=: 吸收光波長的光。形成上述熱導透光絕緣臈層之方 = 括濺鑛法、反應性磁控濺鍍法、化學氣相^ ^ 鍍法或雷射燒蝕法。 、* 具工4 敢後，以 - 珂衣秄科，珂茇上Μ日私0 1 ^ 24及導線架25，使上述散熱承座2 :架之 駐請參考第2c圖。上述之封裝材料可為任何用：：：：： 裝之材質，例如··環氧樹脂、壓克力、 圣 體封 等熱固性樹脂。 Λ 烯或聚苯烯 請參 之結構剖 31置裝在 之第一電 第二型電 述完成固 定厚度範 層3 9係形 熱承座3 4 覆上述晶 丁入丨土丹篮貫施例 面：ΐ主要係將一完成磊晶步驟之二極體曰粒 極與上述散熱承座34電 晶及打線步驟的二極體晶粒31上 j :在

圍的熱導透光絕緣臈層39。此一埶 二有一特 成於上述晶粒31所露出之表第、導2絕緣膜 部分表面上，且此-熱導透光絕 粒31。最後’以一封裝材料.“A

595017 五、發明說明（8) 及壽命減短之現象，且其製成容易，只需在發光二極體打 線（電性連結）步驟及晶粒封裝步驟之間，多加一道形成熱 導透光絕緣膜層的步驟，即可完成本發明所述之高熱導發 光二極體之製程。 β ”“ 本發明雖以較佳實施例 本發明的範圍，任何熟習此 精神和範圍内，當可做各種 保護範圍當視後附之申請專 揭露如上，然其並非用以限定 項技藝者，在不脫離本發明之 的更動與潤飾，因此本發明之 利範圍所界定者為準。

0691-9376ΤΐνΡ(Ν1);Α(Χ：-02-14-Όν；ΡΗΟΕΠΡ.ρΐ(1 第12頁 595017 圖式簡單說明 32〜導線； 4 6 a〜第一型電極接觸區；以及 46b〜第二型電極接觸區。 1IHI1 0691-9376TWF(Nl);AOC-02-14-TW;PHOELIP.ptd 第14頁

Claims (1)

1. 595017 六、申請利細 ' ' ---- 1· 一種高熱導發光二極體，至少包括： 一散熱承座，其上有一固晶面； :有第型電極及一第二型電極之發光二極體晶 粒，配置於上述散熱承座之固晶面上，而其中上述第一型 電極及第三型電極形成在上述晶粒之同一側且高 表面上； 第導線，連接上述晶粒之第一型電極至上述散埶 承座，並使相連導通； ”' 第一導線，連接上述晶粒之第二型電極至一導線 架，並使相連導通； 一熱導透光絕緣膜層，形成於上述晶粒露出之表面上 與第一導線、第二導線及散熱承座部分表面上，且包覆上 述晶粒；以及 一封裝材料，封裝上述晶粒、散熱承座及導線架，且 使上述散熱承座及導線架之接腳裸露。 2.如申請專利範圍第1項所述之高熱導發光二極體， 其中上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為〇.〇〇1 至 1 0 0 // m 〇 3 ·如申請專利範圍第1項所述之高熱導發光二極體， 其中上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為〇 〇〇1 1 00 // m 〇 4 ·如申請專利範圍第1項所述之高熱導發光二極體， 其中構成上述熱導透光絕緣膜層係為熱導係數大於樹脂之 絕緣材料，係擇自陶瓷複合材料、類鑽碳材料、金屬氧化

   0691-9376TWF(Nl)；A〇C-02-14-TW；PH〇ELIP.ptd 第15頁 595017

   六、申請專利範圍 物及其組合物所組成之族群中。 5.如申請專利範圍第1項所述之高熱導發光二極體， 其中上述熱導透光絕緣膜層之材質係為氮化石夕、碳化石夕、 氮化欽、氧化銘、二氧化矽，二氧化鈦、氧化鍅、碳化鈕 、碳化鎢、碳化鈦、碳化硼或是氮化硼。 一 6 ·如申睛專利範圍第1項所述之兩熱導發光二極體， 其中包含一介質磷光粉（DPP)摻雜於上述熱導透Z絕緣膜 層’且該介質磷光粉（DPP)係吸收一部份藉由上述發光元 件所放射的光並放射出一波長不同於上述吸收光波X長的光 7· —種高熱導發光二極體，至少包括： 一散熱承座，其上有一固晶面； 一具有一第一型電極及一第二型電極之發光二極體晶 粒，該晶粒係以上述第一型電極為接觸面配置於上述散熱 承座之固晶面上並使相連導通，且上述第一型電極及第二 型電極形成於上述晶粒之不同側之表面上； 「導線，連接上述晶粒之第二型電極至一導線架，並 ’形成於上述晶粒露出之表面上 分表面上’且完全包覆上述晶粒 一熱導透光絕緣膜層 與上述導線及散熱承座部 ;以及 4衣上迷晶粒.双 使上述散熱承座及導線架之接腳裸露。 8.如申„月專利範圍第7項所述之高熱導發光二極體

   595017 — _ 六、申請專利範圍 π中上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為0 · 0 0 1 # m至 1 u U // in。 复9·如申請專利範圍第7項所述之高熱導發光二極體， ^上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為〇·〇〇ι呈 1 // m 〇 致10·如申請專利範圍第7項所述之高熱導發光二極體， /、構成上述熱導透光絕緣膜層係為熱導係數大於樹脂之 =料，係擇自陶究複合材料、類鑽碳材料、金= 物及其組合物所組成之族群中。 11 ·如申請專利範圍第7項所述之高熱導發光二極體， 二、中上述熱導透光絕緣膜層之材質係為氮化矽、碳化矽、 氮=鈦、氧化銘、三氧化石夕，二氧化鈦、氧化錯、碳化叙 、碳化鎢、碳化鈦、碳化硼或是氮化硼。 12. 如申請專利範圍第7項所述之高熱導發光二極體， :中包含一介質磷光粉（DPP)摻雜於上述熱導透光絕緣膜 曰，且該介質磷光粉（DPP)係吸收一部份藉由上述發光元 件所放射的光並放射出一波長不同於上述吸收光波長的光 13. —種南熱導發光二極體，至少包括· 一具有一第一型電極及一第二型電極之發光二極 粒:而其中域第4電極及第二型電極形成在上述晶: 之同一側且局低不等之表面上； 一散熱承座，其上配置有一第一型電極接觸區及一 二型電極接觸m情應於上述晶粒之第一㈣電極牙第口 Π· 0691-9376TWF(Nl);AOC-02-14-TW;PHOELIP.ptd 第17頁 595017

   該第二接觸電極，該發光二極體晶粒係 置於上述散熱承座上； ^接合方式配 一熱導透光絕緣膜層，形成於上述晶粒露 與上述散熱承座部分表面上，且完全包覆上述晶粒；以及 一封裝材料，封裝上述晶粒及散熱承座，且 熱承座之接腳裸露。 14. ，其中 1 0 0 // m 如申請專利範圍第1 3項所述之高熱導發光二極體 上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為〇· 〇〇 至 1 5·如申請專利範圍第丨3項所述之高熱導發光二極體 ，其中上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為〇〇(n#m至 1 0 0 // m 〇 1 6·如申請專利範圍第1 3項所述之高熱導發光二極體 ’其中構成上述熱導透光絕緣膜層係為熱導係數大於樹脂 之絕緣材料，係擇自陶瓷複合材料、類鑽碳材料、金屬氧 化物及其組合物所組成之族群中。 1 7 ·如申請專利範圍第1 3項所述之高熱導發光二極體 ，其中上述熱導透光絕緣膜層之材質係為氮化矽、碳化石夕 、氮化鈦、氧化鋁、二氧化矽，二氧化鈦、氧化锆、碳化 钽、碳化鎢、碳化鈦、碳化硼或是氮化硼。 1 8 ·如申請專利範圍第1 3項所述之高熱導發光二極體 ，其中包含一介質磷光粉（DPP)摻雜於上述熱導透光絕緣 膜層，且該介質磷光粉（DPP)係吸收一部份藉由上述發光 元件所放射的光並放射出一波長不同於上述吸收光波長的

   595017 六、申請專利範圍 --- 光。 曰1 9 · 一種高熱導發光二極體製造方法，包括將一以磊 晶方式完成之發光二極體晶粒配置於一散熱承座上，完成 固曰曰及打線之製程後，使上述晶粒之一第一型電極及一第 一型電極完成電性導通，其特徵係形成一熱導透光絕緣膜 層於上述晶粒露出之表面上及散熱承座部分表面上，俾使 上述熱導透光絕緣膜層包覆上述晶粒表面。 ,20·如申請專利範圍第19項所述之高熱導發光二極體 製造方法，其中上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為 0.001 //m 至 100 //m 〇 21 ·如申請專利範圍第1 9項所述之高熱導發光二極體 製造方法，其中上述熱導透光絕緣膜層其厚度範圍係為 〇 · 0 0 1 // m 至 1 0 0 # m。 2 2 ·如申请專利範圍第1 g項所述之高熱導發光二極體 製造方法’其中構成上述熱導透光絕緣膜層係為熱導係數 大於樹脂之絕緣材料，係擇自陶瓷複合材料、類鑽碳材料 、金屬氧化物及其組合物所組成之族群中。 厂 23·如申請專利範圍第19項所述之高熱導發光二極體 製造方法，其中上述熱導透光絕緣膜層之材質係為氮化石 、碳化矽、氮化鈦、氧化鋁、二氧化矽，二氧化欽：、&你 锆、碳化钽、碳化鎢、碳化鈦、碳化硼或是氮化硼j虱化 24·如申請專利範圍第丨9項所述之高熱導發光二 _ 製造方法’其中包含一介質磷光粉（DPP)摻雜於上& == 透光絕緣膜層，且該介質磷光粉（DPP)係吸收_ 二導 哔份藉由

   0691 -9376TWF(N1); AOC-02- 14-TW ;PHOELIP. ptd 第19頁 595017 六、申請專利範圍 上述發光元件所放射的光並放射出一波長不同於上述吸收 光波長的光。 2 5.如申請專利範圍第1 9項所述之高熱導發光二極體 製造方法，其中形成上述熱導透光絕緣膜層之方法，係濺 鍍法、反應性磁控濺鍍法、化學氣相沈積法、真空蒸鍍法 或雷射燒蝕法。

   0691-9376TWF(Nl);AOC-02-14-TW;PHOELIP.ptd 第20頁