TWI282632B - Semiconductor light-emitting element assembly - Google Patents

Description

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【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種半導體發 有關於一種使用複合材料基板及^ ^件之封裝。且特別 光元件封裝。 負點性材料所構成之發 先前技術 裝，此封裝包含一發光二極體（1 美國，利第6,5〇1，1〇3號揭露—種發光二極體之封 (2 ) 以及：。基座（3)。其中’發光二極體係具有固定於 一散熱板（10 )上之晶粒，以及一電性連接至一印刷電路 板（13)上之烊塾。發光二極體（12)係固定於電路板 (2)及散熱基座（3)上。

此技術中通常係使用機械方式或焊接方式連接印刷電 路板（1 3 )與散熱板（1 0 )。機械方式，例如嫘絲、扣接 等，需要較大之面積以設置該些機械裝置，這十分不利於 日漸小型化之電子元件。焊接方式則需於較高之溫度融化 焊料以接合二種材質，通常之焊接溫度為450 以上。一 般散熱板（10)之材質多為金屬，如銅等，銅之熱膨脹係 數約為20 X 1 Ο·6/ °C，然而，發光二極體（1 2 )之熱膨脹係 數則通常小於1 0 X 1 0-6/ °C或介於4〜8 X 1 0_6/ °C間。因此，由 於熱膨脹係數的差異，極容易使得發光二極體（12)與散

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五、發明說明（2) 熱板（10)間於使用中或製程中因高溫而產生彎 等種種現象，而大幅降低產品的可靠度 (reliabi 1 ity )。為縮短材料間熱膨脹係數的差異， 知技術中亦使用具有低熱膨脹係數之陶瓷材料，^·知 化鋁（A1N )，然而，氮化鋁等陶瓷材料價格過於〗曰主虱 市場的接受程度並不高。 P胃 請案提出下列之發明， =可以減緩材料間熱膨 響0 有鑑於習知技術之缺點，本申 可以同時保持發光二極體之散熱， 脹係數的差異所可能導致的不良影 ❿【發明内容】 本發明之半導體發光元件組成係含一複合 一電路佈局載體、一黏接結構，用以接合人 ^ = 電，基板、一凹陷空間，係形成自電路佈 並朝複σ材料基板方向延伸、以及一半導 : = : = 且位於凹陷‘=性ί tThermal Ex 此外，複合材料基板之熱膨脹係數 /οϋ /^PJnS1〇n C〇efficient)大體上係不大於12x I 複13材料基板之熱傳導係數係不小於i50W/m。 覆晶結構 此外’本發明之半導體發光元

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部分表面，電性連接 且一電性接點形成於凹陷空間之至少 半導體發光元件與電路佈局載體。 複σ材料基板之材料係包含金屬基複合材料（Metal = atnx g〇mp0slte ;MM(：)、聚合物基複合物（p〇 ” Matnx C〇mposite ;PMC)、陶瓷基複合物（Ceramic Matnx Composite ; CMC)、上述材料之等效物或上述

並且’半導體發光元件與複合材料基板 之差值係不大於1 〇 X 1 0-6/ t。 之熱膨脹係數 本發明之電路佈局載體係為半導體基板、印刷電路 (Printed Circuit Board ;PCB)、軟性印刷電路板 (Flexible Printed Circuit ; FPC )、矽基板（Si substrate )、陶瓷基板、上述材料之等效物、或上 料之組合。 本發明之之半導體發光元件組成，其中黏接結構係包 含一軟質黏性材料層。較佳地，軟質黏性材料層係為ϋ 丁烯（Benzocyclobutene ;BCB)、環氧樹脂（ep〇Xy)衣 +聚亞醯胺（polyimide)、旋塗式玻璃（S0G)、石夕樹脂 (silicone)、焊料（s〇ider)、上述材料之等效物^或 上述材料之組合。 $

第9頁 1282632 五、發明說明（4) 本發明之之半導體發光元件組成，其中黏接結構係包 含複數之金屬層’以共溶結合方式（eutectic bonding) 連接半導體發光元件及複合材料基板。 再者’本發明之半導體發光元件組成，其中黏接結構 更包含一反應層，係形成於軟質黏性材料層之其中一側， 以辅助接合複合材料基板與電路佈局載體。

並且，反應層係為氮化矽（s i Νχ )、鈦（τ丨）、鉻 (Cr)、上述材料之等效物、或上述材料之組合。 本發明之半導體發光元件組成，其中凹陷空間係呈 狀（tapered )，或稱為漏斗狀。並且，凹陷空間内可以 包含一反射層，以提高光的利用效率。 本發明之半導體發光元件組成更包含一透光材 於凹陷空間上方。此外，透光材料係更可以為一 $ 通鏡〇 予

料， 長。 述材 本發明之半導體發 係設置於半導體發 此外，波長轉換材 料之等效物、或上 光元件組成更包 光元件上方，並 料係為一螢光粉 述材料之組合。 含一波長轉換材 用以轉換光線之波 體、濾光膜片、上

1282632 五、發明說明（5)

形 層鎳 化為 坦係 平層。 一化質 含坦材 包平之 更。構 成間結 組之接 件構黏 元結該 光接至 發黏合 體及接 導板以 半基可 之料種 明材他 發合或 本複\)y 於N1 成C 上述之半導體發光元件係為發光二極體、雷射二極 體、上述元件之等效物、或上述元件之組合。 此外，半導體發光元件組成更包含一熱對流器，以提 高本發明之半導體發光元件組成之散熱性能。 【實施方式】 為使 貴審查委員更了解本發明的特點，以下列實施 例，配合圖式，詳述如下： 第一實施例 第1 a及1 b圖係顯示本發明之一實施例之半導體發光元 件組成1之結構圖。各標號之涵義係分別如下所述，1係表 示半導體發光元件組成；1 0係表示複合材料基板；1 1係表 示電路佈局載體；12係表示黏接結構；13係表示凹陷空 間；14係表示半導體發光元件；17表示導線；20表示電 性接點。此外，下述其他圖式中相同之元件將標以相同之

第11頁 1282632 ___ 五、發明說明（6) 標號’且不再贅述，合先述明。 首先’於電路佈局載體Η上形成凹陷空間13後，將電 路$局載體1 1與複合材料基板丨〇利用黏接結構12相結合。 接著’將半導體發光元件14固定於凹陷空間13内，並以導 _線17或其他之電連接方式連接半導體發光元件14與形成於 •電路佈局載體11上之電性接點20。此外，半導體發光元件 .14與複合材料基板1〇間之熱膨脹係數（Thermai

Expans i on Coe f f i c i en t )之差值係不大於1 〇 X 1 〇-6/ 它， 如此可以減緩半導體發光元件14與複合材料基板ι〇間因熱 膨脹所產生之熱應力。其中，複合材料基板1〇除了作為組 成1之基座’亦提供半導體發光元件14 一散熱媒介。 半導體發光元件14係如發光二極體（Light-Emitting Diode ;LED)、雷射二極體（Laser Diode ;LD)等，本 發明之半導體發光元件14係為一半導體晶粒（die)，較 佳地係為一尚未封裝之半導體晶粒，使晶粒所產生之熱可 以在較短之距離下傳遞至複合材料基板1〇。半導體發光元 件14之晶粒之熱膨脹係數通常介於卜1〇 X i〇-v °C之間，例 如：氮化鎵（GaN )係為5· 4 X 1 0~6/ °C、磷化銦（I np )係 為4· 6 X 1 0_6/ °C、磷化鎵（GaP )係為5· 3 X 1 0_6/ °c。為了與 $半導體發光元件14之熱膨脹係數相匹，避免過多熱應力 形成於半導體發光元件1 4與其相接觸之材料間，本發明使 用複合材料基板10作為組成1之承載基板，除支樓電路佈

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五、發明說明（7) ___ 局载體11及半導體發光元件14外，亦 選用適當之複合材料基板10使其盎丰熱媒介，並 熱膨脹係數之差值不大於i 〇 x ! 0-v m 士兀件1 4間之 響。 / C以減緩熱應力之影 複合材料係由二種以上之材料所組 二材料並不會形成他種分子或原子結•一 材料能夠結合個別材料之優點而形成較 複合 二佳物理特性之材料，一般來說，複合“具 J、熱力性質佳等優點。複合材料可大致區分為金屬 二 (Metal Matrix Composite ;MMC)、聚合物 二=(Polymer· Matnx Composite ;PMC)、及陶瓷基複合 ，（Ceramic Matrix Composite ; CMC)，其係將碳纖維 或陶究纖維等分別與金屬、聚合物及陶瓷相混合。在此， 為傳導半導體發光元件14所產生之高熱，較佳地可以使用 e熱。傳導係數不小於150 W/m。K且熱膨脹係數不大於12 χ ιόν C 之金屬基複合材料 ，如： 鋁基複合材料 （目前 ，熱傳 導係數約為100〜64 0 W/m ° Κ ;熱膨脹係數約為5〜15 X ΙΟ-ν °C) ，作為複合材料基板10。但聚合物基複合物及陶瓷 基複合物亦可以視需要而使用。 板Flst 路{ub 電板S 刷路si 印電C 如刷板 係印基 1性碎 體軟、 觀 、} Ji 局 >pc 市B ^ C 路P • f 寫i

F (Printed Circuit exible Printed rate )、或陶資•基板

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五、發明說明（8) 等。使用半導 半導體製程， 並可以與半導 的提升。此外 性質（熱傳導 6/ °c )，與複 板共同使用時 近，因此可以 效能。但是， 要而使用。 f ί作A電路佈局$體11係π以利用各種 體發光元=錢於其上製造所需之電路， 之製程相整合，有利於製程效能 总机石t材之半導體基板更具有優良之敎傳 n κ;熱膨脹係數約為4;10 口材料基板10，特別是金屬基複合材料之基 丄由於其二者之熱傳導係數及熱膨脹係數相 有效降低熱應力之產生，以及提高熱傳導之 印刷電路板或軟性印刷電路板等亦可以視需 點垃i 之電路佈局載體11與複合材料基板10係介由一 係為二如暂f f接:黏接結構12係為一黏性材料，較佳地 ^二—軟質黏性材料層，更佳地，係於室溫或中低溫下呈 ϊ m質之軟質黏性材料層。此軟質黏性材料層之材料 ，、如本環丁烯（Benzocyclobutene ;BCB)、環氧樹脂 (epoxy)、聚亞醯胺（p〇iyimide)、旋塗式玻璃 (S0G)、矽樹脂（silic〇ne)、焊料（s〇lder)等、或 上述材料之組合。由於該些軟質黏性材料可以於一較低之 溫度（一般為3 0 0 °C以下）下加熱固化，如此可以減緩複 合材料基板10與半導體發光元件14，及/或複合材料基板 10與電路佈局載體丨丨間因高溫所產生之熱應力，並且^亦可 以降低半導體發光元件1 4因高溫可能受到的損壞。

第14頁 1282632____ .五、發明說明（9) ^^' 除上述之軟質黏性材料層外，亦可以於複合材料基板 10上形成一層金屬層，或於複合材料基板10與半導體^光 元件14上分別形成一金屬層，並於金屬層與半導體 ^ 件“間，或二金屬層間置入一金屬焊料層，如金： = 70 (AuSn )等’使此焊料與金屬層產生共熔以結合半 光元件與複合材料基板。 此外’為使半導體發光元件14可以將其所產生之熱以 較短之距離傳遞至複合材料基板1〇，於電路佈局載體/丨上 亦可以形成凹陷空間13 ,例如··通孔（thr〇ugh h〇u )、 盲孔（blind hole )等。以容置半導體發光元件14。此凹 陷空間13較佳地係起始自電路佈局載體丨丨上並朝複合材料 基板1 0方向延伸。為使加工容易，凹陷空間丨3較佳地係形 成於電路佈局載體11與複合材料基板10接合之前。當電路 佈局載體1^為電路板時可以使用機械加工方式，如··鑽 為上，成此凹陷空間13;當電路佈局載體 1 1為牛导筱|板時，則可以使用習知之半導體製程，如： 化學蝕刻、電漿蝕刻等，形成此凹陷空間丨3。 由於複0材料基板1〇具有導電性之故，若半導體發光 元件負電極位於同側時且其磊晶基板係為導體時， 如圖f不，使半導體發光元件14與複合材料基板1〇間 絕 ί ί 一步防止漏電流的發生，或/及可能提高ESD得 效月匕 若黏接結構1 2為絕緣體，則凹陷空間1 3可以

第15頁 1282632_____ •五、發明說明（10) 僅延伸至黏接結構12以避免半導體發光元件14與複合材料 基板10直接接觸。或者’如第lb圖所示，半導體發光元件 1 4與複合材料基板1 0之間係以一絕緣材料2 1相分隔。此 時，凹陷空間1 3可以延伸至複合材料基板丨〇以縮短半導體 發光元件14與複合材料基板1〇間之導熱路徑。但是，若因 應製程上之需要，第la圖所示之半導體發光元件14與複合 •材料基板1 〇間亦可以絕緣材料2 1相隔離。反之，若半導體 ，發光元件1 4之磊晶基板係為絕緣體，或與活化層相絕緣 時，半導體發光元件14則可以與複合材料基板10直接接 觸，或透過另一材料，如銀膠、絕緣膠、焊料等，固定於 複合材料基板10上。 第二實施例 第2圖係顯示本發明之另一實施例之半導體發光元件 組成1之結構圖。其中，標號1 2 0 1係表示軟質黏性材料 層’1202與1203係表示反應層；15係表示反射層；16係表 示平坦化層；。 如第一實施例所述本發明之半導體發光元件1 4係介由 黏接結構1 2與電路佈局載體1 1相結合。此外，除使用上述 +之軟質黏接材料外，更可以合併使用它種材料以更進一步 提升黏接結構12之黏接特性。如第2圖所示，黏接結構12 係包含一軟質黏性材料層1201、及反應層1202與/或

第16頁 •1282632 發明說明（11) 1 2 0 3。軟質黏性材料層丨2 〇丨係如第一實施例中所述之材 料。反應層1 2 0 2與1 2 0 3係分別形成於軟質黏性材料層丨2 〇 i 與電路佈局載體11及/或複合材料基板1〇之間，以提s高軟 質黏14材料層1201與電路佈局載體11及/或複合材料基板 1 0間之黏接效果。反應層丨2 〇 2與1 20 3係為氮化矽 (SiNx)、鈦（Ti)、鉻（Cr)、或上述材料之組合。電 路佈局載體11與/或複合材料基板10上可以先利用物理氣 .相沉積、化學氣相沉積等方式形成反應層1201與/或 1203，再將於電路佈局載體η與/或複合材料基板1〇之其 中一側上形成軟質黏性材料層丨2 〇丨，再組合電路佈局載體 11與複合材料基板10，並施以適當之壓力及/或溫度以固 ’結接合電路佈局載體11與複合材料基板10。 再者，由於複合材料基板1〇之表面可能為一粗糙面。 因此’為使黏接結構1 2可以牢固地附著於複合材料基板i 〇 上’於複合材料基板10之表面可以形成一平坦化層丨6以填 充複合材料基板10上之粗輪面。平坦化層16之材料係為鎳 (N i )或他種可以與黏接結構丨2形成結合之材質。此外， 若半導體發光元件14之正負電極位於同側，且磊晶基板為 絕緣體時’則凹陷空間1 3可以延伸至平坦化層丨6、黏接結 構12或複合材料基板10 ’使得半導體發光元件14直接置放 ^於平坦化層1 6、黏接結構1 2或複合材料基板丨〇之上。 並且為提高半導體發光元件14之光摘出效率，於凹陷

第17頁 線之材 以利用 之内表 體發光 形成於 域。此 空間1 3 内壁係 以形成一反射層1 質，如金 各種薄膜 面。此外 件1 4與反 半導體發 外，為使 係為一錐 為一斜面 1282632 五、發明說明（12) 空間1 3内更可 發光元件1 4所 為可以反射光 反射層1 5係可 之部分或全部 時，為使半導 反射層1 5並不 板1 0上方之區 射效果，凹陷 凹陷空間1 3之 笫三實施你[ ’用以反射 朝向同一方向 、銀、銅、紹 沉積方式形成 ’當反射層1 5 射層1 5保持絕 光元件14覆蓋 反射層1 5可以 狀（tapered: ’形成如一漏 及導引 。反射 、錫等 於凹陷 為導電 緣，較 於複合 達到較 1空間 斗狀空 半導體 層1 5係 金屬。 空間1 3 材料 佳地， 材料基 佳之反 ’亦即 間。 第3a〜3d圖係顯示本發明之另一實施例之半 Π J1之結構圖。其中標號18係表示透光 ：先 表不填充材料Μ9係表示波長轉換材料。 针，I8a係 上述實施例中所揭露之半導體發光元件14之疋备雷炼 二一侧，並使用導線17連接此正負電極與電性接點 /η 疋’本發明中之半導體發光元件14亦可以Λ霜％ y = chip)、结構，亦即使得半導體發光元件14為位覆於曰曰同 參 貝 正負電極皆朝向複合材料基板1Q之方向。若使用覆 晶f式配置半導體發光件14，則不需導線17 ,但電性接點 20需延伸至凹陷空間13内以分別與半導體發光元件丨4之正

im^ 第18頁 1282632_ 五、發明說明（13) 負極相連接，如第3a〜3d圖所示。 為保護設置於凹陷空間13内之半導體發光元件14及其 他元件’一透光材料18覆蓋於半導體發光元件14之上方。 此透光材料18除作為保護半導體發光元件14、導線17、反 射層15等之用途，尚可以經過適當之設計以提高半導體發 光元件14之出光效率，或提供使用者所需之特殊光源。透 ，光材料18較佳地係為一光學透鏡，如：凸透鏡、凹透鏡、 散光片等。 透光材料18係為環氧樹脂（Epoxy )、丙烯酸樹脂 (Acrylic Resin)、環烯烴聚合物（c〇c)、聚甲基丙烯 酸甲醋（PMMA)、聚碳酸酯（pc)、聚醚醯亞胺 (Polyetherimide)、氟碳聚合物（Fluorocarbon Polymer)、矽膠（Silicone)、上述材料之組合、或其 他透光材料。 此外，若透光材料18與半導體發光元件14間尚可以填 充一填充材料18a以減緩透光材料18於半導體發光元件14 上所產生之應力集中現象。此填充材料18a係如矽膠 (silicone)等

II 半導體發光元件14所產生之光線可以藉由波長轉換材 料19進行轉換而產生異於半導體發光元件14原始所產生之

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光線。此波長轉換材料1 9係如螢光粉體、濾光膜片等。 當使用螢光粉體19時，螢光粉體19可以先覆蓋於半導 體發光元件14之上方，再於其上方形成透光材料18以固定 並保護勞光粉體19，如第3b圖所示。 • 或者，將螢光粉體19與透光材料18或其他膠合材料相 _ 混合後再覆蓋於半導體發光元件14之上方，如第3c圖所 示。然而，螢光粉體19亦可以在不與透光材料18或其他膠 合材料相混合下，利用沉積法（sedimentation)直接覆 蓋於半導體發光元件14上方（未顯示），並且當使用沉積 ❿法形成螢光粉體19時，亦可以如第3b圖所示，形成透光材 料1 8於螢光粉體1 9之上以保護螢光粉體1 9。 當使用濾光膜片作為波長轉換材料19時，僅需將濾光 膜片19設置於半導體發光元件14之出光路徑上，及可以達 到色彩轉換的功能，如第3d圖所示。此外，濾光膜片下方 亦可以置入填充材料1 8 a，以保護半導體發光元件1 4，並 形成有利於光傳遞之折射率變化。 如第3e〜3g圖所示，透光材料18上更形成一波紋狀陣 ||列18b，波紋狀陣列18b係具有波浪狀的表面，且此波浪狀 的表面具有一固定之波浪的方向，亦即波紋狀陣列1 8 b之 陣列方向或波前方向，波紋狀陣列1 8 b上之波浪係為數個

第20頁 1282632_ 五、發明說明（15) 微小透鏡’光線經過波紋狀陣列丨8 b將因其上之微小透鏡 產生不同角度之折射，如此可以將來自半導體發光元件14 之光線模糊而避免了局部的光點，產生均勻之色光。為使 得波紋狀陣列1 8 b達到較佳之散光效果，微小透鏡之直徑 係約為5 0〜6 0 // m。若波紋狀陣列丨8b為連續波浪狀時，連 續二個波峰或波谷之距離係約為1〇〇〜120 /zm。 . 若複數個半導體發光元件1 4之排列方向平行波紋狀陣 列1 8 b之陣列方向，亦即波紋之波前方向，光線經過波紋 狀陣列1 8b後將產生近似平行於波紋狀陣列1 8b之波前方向 之光形。因此，當複數個半導體發光元件14之排列方向與 __波紋狀陣列1 8 b之波前方向皆為直線時，光線將被分散呈 一直線。當複數個半導體發光元件1 4之排列方向與波紋狀 陣列1 8b之波前方向呈弧狀或放射狀，光線將被分散呈一 弧狀或放射狀。理論上，當複數個半導體發光元件14之排 列方向與波紋狀陣列1 8 b之波前方向平行或大約平行，可 以使得複數個半導體發光元件1 4所產生光線被分散為沿著 波前方向延伸之光形。 如第3h圖所示，本發明之透光材料18可以為一翼狀凸 出形狀，如第3h圖所示。此時，透光材料18具有翼狀凸出 ‘部1801、凹口1802以及入光面1803。凹口1802係位於遠離 入光面1803之位置，較佳地，係位於入光面1803之相對 側。翼狀凸出部1 8 0 1係自凹口 1 8 0 2朝相對之方向伸展，形

第21頁 1282632 ___ 五、發明說明（16) 成如翅膀之形狀，但是其翼尖並不限於尖銳之外形，亦可 以為弧狀、或平面。透光材料18係朝一長度方向延伸，較 佳地，係朝垂直於翼狀凸出部1801之伸展方向延伸。 半導體發光元件14所發出之光線射入入光面1803 ,部 分光線於凹口 1 8 0 2經全内反射（Total Internal Reflection)而射向凹口 1802之兩側，亦即射向翼狀凸出 .部1 8 0 1之方向；另一部份之光線則穿過凹口 1 8 〇 2，並可能 因透光材料18與外界光介質之折射係數差異而折射。由於 部份光線遭全内反射使得直接射出凹口 1802之光量減少， 避免半導體發光元件14於透光材料18上形成局部光點。凹 P 口 1 8 0 2之形狀可以為V型或U型，較佳地，其尖點係朝向入 光面，或半導體發光裝置14之出光方向。 直接或間接射向翼狀凸出部18〇1之光線，於翼狀凸出 部1801中經折射或反射而射出翼狀凸出部丨8 〇 1 ，或者，光 線於翼狀凸出部1 8 0 1中經數次内反射而逐漸混合。

此外，波紋狀陣列1 8b亦可以形成於翼狀凸出部 1801、凹口1802及/或入-光面18〇3上。若複數個半導體發 光元件1 4之排列方向平打於波紋狀陣列丨8b之波前方向以 及透光材料18之長度方向，先線將隨著波前方向/ 向分散，其原理係如上述。

$ 22頁 1282632 五、發明說明（17) 本發明之半導體發光元件14係可以發出可見光之發光 二極體，亦可以為發出非可見光之發光二極體。若半導體 發光元件14係發射出非屬可見光波長範圍之光，且波長轉 換材料1 9係可以為此非可見光激發產生可見光之材料，則 仍然可以產生可見光。 當半導體發光元件14所發出之光之波長範圍係屬紫外 光，亦即10〜420nm，較佳係為200〜420nm之光，搭配不同 種類之波長轉換材料1 9即可以產生紅、藍、綠之色光。例 如，可以為紫外光激發出紅光之波長轉換材料19係如： Y202S:Eu，Bi、Y203 :Eu，Bi、3.5MgO -0.5MgF2 .GeOrMn4.， 激發波長係介於330〜420nm之間。可以為紫外光激發出藍 光之波長轉換材料19係如：BaMg2Al 16027 : Eu、（SrBaCa ) 5 (P04)3C1:Eu、Sr4Al14025 :Eu，激發波長係介於 220 〜330nm 之間。 可以為紫外光激發出綠光之波長轉換材料1 9係如鹼土 金屬矽酸鹽之螢光粉，較佳地係為銪活化之鹼土金屬矽酸 鹽之螢光粉，此類螢光粉之激發波長係為2 0 0〜4 2 0 nm，較 佳係為3 6 0〜4 0 0nm，該螢光粉之組成係如（SrBaMg) 2Si〇4: Eu，此種螢光粉可以形成狹窄之波寬，例如：小於 l35nm 之半高全寬（Full Width Half Maximum ;FWHM)， 此寬度小於I nGaN系發光二極體所產生之綠光之半高全 寬，而形成較佳之彩度。市場上之產品係如Intematix公

IHHI IH 第23頁 1282632_ 五、發明說明（18) 司所生產之Green Lighting G400TM/G380TM/G360TM 系列 之螢光粉。 其他可以為紫外光激發出綠光之螢光粉係如：（Bai_ x-y-zCaxSryEuz ) 2 (Mg1_wZnw ) Si2〇7 J x + y + z = l ； 0 . 0 5 >z > 0 ； 0.05>w、Ca8Mg (Si04)4Cl2:Eu,Mn、Ba2Si04:Eu、

Ba2MgSi 207 :Eu、BaAl 204 :Eu、SrAl 204 :Eu、與 BaMg2Al 16027 :Eu等，激發波長係介於3 3 0〜42 0nm之間。 本實施例之波長轉換材料1 9可以如上所述於半導體發 光元件14之封裝製程中形成於半導體發光元件14之上方而 構成半導體發光元件組成1，亦可以於半導體晶粒製程中 直接形成於晶粒之上，如此，即不需要於透光材料18中或 透光材料18與半導體發光元件14之間設置波長轉換材料 19。將波長轉換材料19直接形成於晶粒上之方法可以使用 本實施例中所述形成波長轉換材料1 9之手段。 本實實例中雖以覆晶式半導體發光件1 4為例，但並不 限制於此，亦可以使用第二實施例中所例示之半導體發光 件14 〇 第四實施例

第24頁 1282632

第4a及4b圖係顯示本發明之再一實施例之半 ^件組成1之結構圖》其中標號22係表示熱對流器；23 表示底部電性接點。 μ 當半導體發光元件14之正負電極位於相異側時，亦即 半導體發光元件14之其中一個電極係遠離複合材料基板 』其：彳1一！極係朝向複合材料基板10時，此朝向複合材 科基板10之電極將難以利用導線丨7與電性接點2〇相連接。

當此’若複合材料基板10係為電導體，半導體發光元件14 之其中一個電極可以與複合材料基板1〇直接接觸，如第“ 及4 b圖所示，利用複合材料基板丨〇作為一電性接點，或者 於複合材料基板10上設置一底部電性接點23作為連接外部 之接點。或者於複合材料基板1〇内形成一導電通孔（未顯 示）電性連接半導體發光元件14與底部電性接點23。 此外，為增加散熱的效能，複合材料基板1〇上可以設 置一熱對流器2 2，此熱對流器2 2係如散熱鰭片、多孔性

上陶竟、多孔性複合材料等，利用與週遭流體的 自…、或強制對流，帶走半導體發光元件丨4傳遞至複合材料 基板10之熱，並且由於複合材料基板10之高導埶係數之 故，使1複合材料基板10具有較為均勻之溫度分布，輔以 熱對流器22可以有效降低半導體發光元件14之本體溫度。 熱對流器22可以直接形成於複合材料基板1〇之上，如第“ 圖所示，亦可以為一獨立元件以附加於複合材料基板上， 1282632 五、發明說明（20) 如第4b圖所示 上述各實施例中雖例示形成凹陷空間1 3於電路佈局載 ，11之上，然而，並不以形成凹陷空間丨3為必要。亦即， 半導體發光元件14可以設置於未形成有凹陷空間13之電路 ，局載體11上，並且亦可以於半導體發光元件14上覆蓋透 光材料18與/或波長轉換材料19，而透光材料ι8與/或波長 ’轉換材料19間之覆蓋順序係如第3a〜3d圖所示，其他之配 置亦如上述各實施例所敘述。 和 再者，本發明之半導體發光元件組成1亦可以為一陣 列^式’如第5圖所示。於電路佈局載體u上形成複數個 凹陷空間13，再於各凹陷空間13内設置一個或多個半導體 發光元件14，並將各半導體發光元件14電性串聯或並聯， 即可以構成一半導體發光陣列；或者亦可以將複數個半導 體發光元件1 4設置於未形成有凹陷空間13之複合材料基板 1 〇之上。而此陣列之各種結構變化係如上述各實施例所 述，在此不再贅述。 雖然本創作已以具體之實施例說明如上，然其並非用 ^限定本創作，任何熟悉此技藝之人士任施匠思而為諸般 〇修飾’皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1282632_ 圖式簡單說明 【圖示簡單說明】 第la及lb圖係為本發明之半導體發光元件組成之一實 施例之結構圖； 第2圖係為本發明之半導體發光元件組成之另一實施 例之結構圖； 第3a〜3h圖係為本發明之半導體發光元件組成之另一 實施 例之 結 構 圖 第4a 及4b 圖 係 為 本 發明之半導體發光元件組成之再一 實施 例之 結 構 圖 y 及 第5圖係為本發明之半導體發光元件組成之再一實施 例之 結構 圖 〇 【主 要元 件 符 號 說 明 ] 1 半 導 體 發 光 元 件組成 10 複 合 材 料 基 板 11 電 路 佈 局 載 體 12 黏 接 結 構 1201 軟 質 黏 性 材 料 層 1202 反 應 層 1203 反 應 層 13 凹 陷 空 間 14 半 導 體 發 光 元 件

第27頁 1282632 圖式簡單說明 15 反射層 16 平坦化層 17 導線 18 透光材料 18a 填充材料 18b 波紋狀陣列 1801 翼狀凸出部 1802 凹口 1803 入光面 19 波長轉換材料 20 電性接點 21 絕緣材料 22 熱對流器 23 底部電性接點 Ο

Claims (1)

1282632 _______________ 六、申請專利範圍 1· 一種半導體發光元件組成，包含： 一複合材料基板； 一電路佈局載體； 一黏接結構，用以接合該複合材料基板與該電路佈局載 體；及 Λ " 一半導體發光元件，係設置於該複合材料基板之一側，並 電性連接至該電路佈局載體，該複合材料基板之熱膨脹係 數（Thermal Expansion Coefficient)太體上係不大於 ^2xl06/C，且該複合材料基板之熱傳導係數係不小於 150W/m 。 K 〇

2 ·如申請專利範圍第1項所述之半 包含： 導體發光元件組成，更 載體上，並朝該複合材 元件係設置於該凹陷空 一凹陷空間，係形成自該電路佈局 料基板方向延伸，且該半導嫂發光 間内。 3.如申請專利範圍第】項所述之半導體發光元件組成，其 中該複合材料基板係包1金屬基複合材料（Metal Matrix Composite ;MMC)、聚合物基複合物（p〇lymer Matrix Composite ;PMC)、陶瓷基複合物（Ceramic Matrix Composite ; CMC)、上述材料之等效物、或上述材料之組 合0

第29頁 1282632 六、申請專利範圍 Ιϊΐϋ範圍第1項所述之半導體發光元件組成，其 = 體發光7〇件與該複合材料基板之膨脹係數之差 值係不大於10 X 10-6/ t。 士如申靖專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，其 中該電路佈局載體係為半導體基板、印刷電路板、 (Pnnted Circuit Board ; PCB )、軟性印刷電路板 (Flexible Printed Circuit ;FPC )、矽基板（Si substrate)、陶究基板、上述材料之等效物、或上述材 料之組合。 6·如申請專利範圍第丨項所述之半導體發光元件組成，其 中該黏接結構係包含一軟質黏性材料層。 7.如申請專利範圍第6項所述之半導體發光元件組成，其 中該軟質黏f生材料層係為苯環丁稀（Benz〇cycl〇butene ; BCB)、環氧樹脂（epoXy)、聚亞醯胺（p〇lyimide)、 旋塗式玻璃（S0G )、矽樹脂（Si lic〇ne )、焊料、上述 材料之等效物、或上述材料之組合。 8·如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，其 f中該黏接結構係包含複數之金屬層，以共熔結合方式 (eutectic bonding)連接該半導體發光元件及該複合材 料基板。

第30頁 1282632 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第6項所述之半導體發光元件組成，其 中該黏接結構更包含： 一反應層，形成於該軟質黏性材料層之其中一侧，以輔助 接合該複合材料基板與該電路佈局載體。 成r 万C 組C 件鉻 元、 光} 發T1。 體C合 導鈦組 半、之 之}料 述NX材 所S1述 項C上 碎或 化、 氮物 為效 係等 層之 應料 反材 該述 中上 ο 第 圍 利 專 請 申 如 其 11.如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，其 中該凹陷空間係呈雜狀（tapered)。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，其 中該凹陷空間内包含一反射層。 1 3.如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，更 包含： 一透光材料，覆蓋於該凹陷空間上方。 1 4 /如申請專利範圍第1 3項所述之半導體發光元件組成， 丨更包含： 一波紋狀陣列，係形成於該透光材料上，並具有一波前方 向。

第31頁 1282632 六、申請專利範圍 15. 如申請專利範圍第14項所述之半導體發光元件組成， 其中該半導體發光元件係大體上遵循該波前方向排列。 16. 如申請專利範圍第13項所述之半導體發光元件組成， 其中該透光材料係為一光學透鏡。 17. 如申請專利範圍第13項所述之半導體發光元件組成， 其中該透光材料包含： 一入光面，係面向該半導體發光元件； 一凹口；及 一翼狀凸出部，係自該凹口向相對側伸展。 18. 如申請專利範圍第17項所述之半導體發光元件組成， 其中該凹口具有一尖點，指向該入光面。 19. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，更 包含： 一波長轉換材料，係設置於該半導體發光元件上方，並用 以轉換光線之波長。 II 20.如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，其 中該波長轉換材料係為一螢光粉體、濾光膜片、上述材料 之等效物、或上述材料之組合。

第32頁 1282632 -1—----— 六、申請專利範圍 21 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件 包含： 一平坦化層’形成於該複合材料基板及該黏接結 申請專利^圍第21項所述之半導體發光元4 椹之坦化層係為鎳（Ni)或他種可以接合至 構之材質。 2 3 .如申請專利範圍第1 中兮车道胁技上-从衫 所述之半導體發光元件 开林之莖从从 々Li 货无一極體、雷射一極 兀件之等效物、或上述元件之組合。 2 4 ·如申請專利範圍第1項 中該半導體發光元件係為—覆體發光兀件 2更5 ·包如含申Λ專:L範點圍第覆2 4蓋項^ 並電性連接該ΐ導體；陷空間之至少部 等|九70件與該電路佈局載體 2包6.含如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件 一熱對流器，係連接至該複合 冷卻該複合材料基板。 料基板，並以熱 組成，更 構之間。 t組成， 該黏接結 組成，其 體、上述 組成，其 十組成， 分表面， 〇 組成，更 對流方式

第33頁 282632 六、申請專利範圍 •如申研專利範圍第26項所述之 其中該熱對流器係為散埶鰭片、發先70件組成， 複合材料、上述材料之^ ^物^孔性陶瓷材料、多孔性 歼科之等效物、或上述材料之組合。 ^ ·如申叫專利範圍第1項所述之半導 中該半導體發光元件係電性連接至該複合成，其 2其9.中如該申Λ專Λ範丄圍第28項所述之半導體發光元件組成， 板之3 2體發光70件係電性連接一設置於該複合材料基 扳之另一侧之底部電性接點。 30.如申請專利範圍第28項所述之半導體發光元件組成， ^中該複合材料基板内係包含一導電通孔用以電性連接該 半導體發光元件。 〜 31·如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件組成，其 中該半導體發光元件包含： 一紫外光發射體；以及 一波長轉換材料，經該紫外光發射體照射而產生可見光。 〇32·如申請專利範圍第31項所述之半導體發光元件組成， 其中該波長轉換材料係包含銪活化之鹼土金屬矽酸鹽。

第34頁 1282632_ 六、申請專利範圍 3 3.如申請專利範圍第3 1項所述之半導體發光元件組成 其中該波長轉換材料係擇自（SrBaMg)2Si04:Eu、（Bai_ ”zCaxSryEuz ) 2 ( Mg1_wZnw ) S i2〇7，x + y + z = l ； 0 . 0 5 >z> 0 ； 0.05>w、Ca8Mg (Si04)4Cl2:Eu，Mn、Ba2Si04:Eu、 Ba2MgSi 207 :Eu、BaAl 204 :Eu、SrAl 204:Eu、與 BaMg2Al 16027:Eu、所構成之一族群。

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