TWI302038B - Light emitting diode having an adhesive layer and heat paths - Google Patents
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Description
1302038 _ _案號 93120423_年 月 日_修正 _ 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具有黏結層之發光二極體，尤其關於一 種具有熱通道之黏結發光二極體。 【先前技術】 發光二極體之應用頗為廣泛，例如，可應用於光學顯示裝 置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝置、以 及醫療裝置。如何提高發光二極體之亮度，是在發光二極 體之製造上之重要課題。 在中華民國專利公告第550834號發明中揭露一發光二 極體構造及其製法，將一發光二極體磊晶結構成長於一吸 •光第一基板上，再利用一高分子材料之軟質介電黏結層將 該發光二極體磊晶表面與一高熱導係數第二基板做接合， 以增加晶片散熱效果，增加發光二極體發光效率。在上述 發明專利案中將磊晶層成長於該吸光第i基板上，再採用 黏結層將磊晶層與高熱導係數第二基板連結後去除吸光第 一基板以降低熱阻、增加散熱功能、及增加發光效率；然 而’因該發光二極體結構熱阻相當於該磊晶層熱阻、該軟 質介電黏結層熱阻及該高熱導係數第二基板熱阻之總合， 其中，高分子材料之軟質介電黏結層之熱導係數約介在 0·1 w/mk到0.3 W/mk之間，熱導係數很小，導致該發光二 極體70件仍無法充分發揮高熱導基板的散熱特性，具有散 熱不佳的缺點。 【發明内容】
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散：不佳的缺點，本創作的主要目的是 要解決具有黏、層之發光二極體的散熱問冑，本創作另一 目的是提供高功率發光二極體—解決散熱問題之方法。 為解決上述發明的缺點，本案發明人提出一個發明概念， 認為若於LED疊層及基板之間，以金屬凸塊或半導體凸塊 形成之熱通道穿透或部分穿透結合LED疊層及基板的黏結 層，可將LED疊層產生的熱透過凸塊形成之熱通道傳導到 基板，以有效解決具有黏結層發光二極體的散熱問題及高 功率發光二極體的散熱問題。 為達到上述目的’本創作係揭示一具有熱通道黏結層之發 -光二極體’包含一高散熱基板、形成於該高散熱基板上之 複數個凸塊、形成於該些複數個凸塊及高散熱基板上之一 黏結層’其中’藉由凸塊穿透或部分穿透該黏結層以形成 熱通道、形成於該黏結層上之一反射層、形成於該反射層 上之一絕緣層、形成於該絕緣層上之一透明導電層，其 中，該透明導電層之上表面包含一第一表面區域與一第二 表面區域、形成於該第一表面區域上之一第^一接觸層、形 成於該第一接觸層上之一第一束缚層、形成於該第一束缚 層上之一發光層、形成於該發光層上之一第二束缚層、形 成於該第二束缚層上之一第二接觸層、形成於該第二接觸 層上之一第一接線電極、以及形成於該第二表面區域上之 一第二接線電極。
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以ίϊΐ板，係包含選自驗、Si、Sic及金屬所構 金屬凸婊赤去，至少一種材料；前述之凸塊熱通道可以是 或者疋半導體凸塊；前述之金屬凸塊係包含選自 f n、Sn、A1、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、 e ' AuGe、Ni、PbSn ' AuZn所構成材料組群中之至少一 f材料或其匕可代替之材料；前述之半導體凸塊係包含選 —於GaP S i及S i C所構成材料組群中之至少一種材料或其 它可代=之材料；前述黏結層係包含選自於聚醯亞胺、 (pi)、苯并環丁烯（BCB)及過氟環丁烷（PFCB)所構成材料 、、且群中之至少一種材料或其它可代替之材料；前述反射 層，係包含選自於In、Sn、A1、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、
Pb、Pd、Ge、Cu、AuBe、AuGe、Ni、PbSn 及 AuZn所構成材 料組群中之至少一種材料；前述絕緣層係選自S i Nx、
Si02、A1203及Ti02所構成材料組群中之至少一種材料或 其匕可代替之材料；前述透明導電層包含選自於氧化銦 錫、氧化録錫、氧化銻錫、氧化鋅及氧化辞錫所構成材料 組群中之至少一種材料；前述第一接觸層係包含選自於 GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGalnP、AlGaAs、GaN、 InGaN及AlGaN所構成材料組群中之至少一種材料；前述第 一束缚層係包含AlGalnP、A1 InP、AIN、GaN、AlGaN、 InGaN及AlGalnN所構成材料組群中之至少一種材料；前述
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發光層係包含AlGalnP、InGaP、GaN、AlGaN、InGaN 及 A IGa I nN所構成材料組群中之至少一種材料；前述第二束 缚層係包含係包含AlGalnP、AlInP、A1N、GaN、
InGaN及AlGalnN所構成材料組群中之至少一種材料；前述 第二接觸層係包含選自於GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、 AlGalnP、AlGaAs、GaN、InGaN 及AlGaN 所構成材料組群中 之至少一種材料。 【實施方式】 -詳細說明 請參閱圖一，依本發明一較佳實施例具有熱通道之黏 結層之發光二極體，包含一高散熱基板11、複數個凸塊 12，形成於該高散熱基板11上、一黏結層13，形成於該高 散熱基板及凸塊上、一反射層14，形成於該黏結層13上， 其中，該凸塊穿透或部分穿透黏結層以與反射層1 4接觸， 使形成熱通道於該散熱基板11及該反射層1 4之間、形成於 該反射層1 4上之一第一絕緣層1 5、形成於該第一絕緣層1 5 上之一透明導電層16，其中，該透明導電層16之上表面包 含一第一表面區域與一第二表面區域、形成於該第一表面 區域上之一第一接觸層17、形成於該第一接觸層上之一第 一束缚層18、形成於該第一束缚層18上之一發光層19、形 成於該發光層19上之一第二束缚層20、形成於該第二束缚 層20上之一第二接觸層21、形成於該第二接觸層上之一第
1302038 1號 93T2f)423 曰 修正 五、發明說明（5) 一接線電極9、以及形成於該透明導電層第二表面區域上 之一第一接線電極8。 本發明之另一實施例中與前一實施例相似，不同處在於第 一絕緣層1 5形成於該高散熱基板丨丨與該黏結層丨3及複數個 凸塊1 2之間。 凊參閱圖二，依本發明另一較佳實施例具有熱通道之 黏結發光二極體，包含一具有凸塊熱通道之高散熱基板 10 ’其中高散熱基板10之上表面預先處理形成複數凸塊 1〇1、形成幹該具有凸塊熱通道之高散熱基板上之第一絕 緣層111、形成於該第一絕緣層丨丨i上之黏結層i 3，藉由凸 塊1 01使得第一絕緣層1丨i穿透或部分穿透黏結層丨3以暴露 .出第一絕緣層111、形成於該第一絕緣層U1以及黏結層13 一透明導電層16，其中，該透明導電層16之上表面包 ^二第一表面區域與一第二表面區域、形成於該第一表面 區域上之一第一接觸層17、形成於該第一接觸層17上之一 第一束缚層18、形成於該第一束缚層18上之一發光層19、 形成於該發光層19上之一第二束缚層20、形成於該第二束 f層=上之一第二接觸層21、形成於該第二接觸層以上之 一第一接線電極9、以及形成於該透明導電層第二表面區 域上之一第二接線電極8。
研參閱圖三，依本發明又一較佳實施例具有熱通道黏結層 光二極體陣列，其與圖一之第一較佳實施例類似，不 二地在其於第一絕緣層15之上表面包含複數個第一表面區 :與複數個第二表面區域、形成於該絕緣層丨5上表面之複 一個第一表面區域上之複數個透明導電層lfi，該複數個透 1302038 _案號93120423 车月日 倐正_ 五、發明說明（6) 明導電層16之上具有複數個第三表面區域及複數個第四表 面區域、形成於該複數個透明導電層之複數個第三表面區 域上之複數個LED疊層，該LED疊層依序包含第一接觸層 17、第一束缚層18、發光層19、第二束缚層2〇、第二接"觸 層21、形成於該第一絕緣層15上表面之第二表面區域上、 部分LED疊層上表面及部分LED疊層侧壁上之第二絕緣層 112、形成於該透明導電層16之第四表面區域及第二絕"緣 層112上，且與相鄰LED疊層之第二接觸層相接之電極7、 形成於特定LED疊層之第二接觸層上之一第一接線電極9、 =及形成於另一特定LED疊層之透明導電層16之第四表面 區域上之一第二接線電極8，上述複數個LED疊層依需求而 •電性相連，得到一發光二極體陣列。 —刖述局散熱基板或具有凸塊熱通道之高散熱基板，係 f b選自於GaP、Si、Sic及金屬所構成材料組群中之至少 7;前述之凸塊熱通道可以是金屬凸塊熱通道或者 疋導體凸塊熱通道，係包含選自於In、Sn、A1、Au、 :、'、Ge、Ag、Ti、Pb、pd、Cu、AuB“^ # = ^\uZ!、GaP、Si&Sie所構成材料組群中之至少一種 亞脸二二匕Z，替之材料；前述黏結層係包含選自於聚醯 材本并環丁烯（BCB)及過氟環丁烧（pfcb)所構成 pb、Pd :G:TC選自 、〜、A1、虹、Pt、Zn、Ag、Ti、 料組群中夕$ 、AUBe、AuGe、Ni、PbSn及AuZn所構成材 — ----〉'一種材料；前述第一或第二絕緣層係選自 ill _·· · 1 ——---r
射層、，将勺=至少一種材料或其它可代替之材料；前述反 1302038 案號 93120423 五、發明說明（7)
SiNx、Si02、A1 203及Ti〇2所構成材料組群中之至少一種 材料或其它可代替之材料；前述透明導電層包含選自於氧 :銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化辞及氧化辞錫所構成 料組群中之至少-種材料；前述第_接觸層係包含選自 於GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、A1GaInP、A1GaAs、⑽、
InGaN及AlGaN所構成材料組群中之至少一種材料；前述第 一束缚層係包含AlGalnP、AlInP、A1N、GaN、AlhN、
InGaN及A1 GalnN所構成材料組群中之至少一種材料；前述 發光層係包含A1 GalnP、InGaP、GaN、AlGaN、InGaN 及 AlGa I nN所構成材料組群中之至少一種材料；前述第二束 缚層係包含係包含AlGalnP、A1 InP、AIN、GaN、AlGaN、 InGaN及AlGalnN所構成材料組群中之至少一種材料；前述 第二接觸層係包含選自於Gap、GaAs、GaAsP、InGaP、 AlGalnP、AlGaAs、GaN、InGaN 及AlGaN 所構成材料組群中 之至少一種材料。 上述僅為用以說明本發明概念之較佳實施例，本發明 之範圍不限於該等較佳實施例，凡依本發明概念所做之變 更’皆屬本發明申請專利之範圍。
第11頁 1302038 圖式簡單說明 案號 93120423
圖式簡單說明】 圖一為一示意圖，顯千分士 顯不依本發明一較祛眚 二搞艘接：生。 1主貫 發光二極體構造 施例之 圖二為一示意圖，顯示本 光二極體構造。 依本《明另-較佳實施例之 :三f:示意圖，顯示依本發明又一較佳實施例之 光二極體陣列構造。 权住貫 一種 種發 種發 【元件代表符號簡單說明】 7 連接發光二極體陣列之電極 8 第二接線電極 9 第一接線電極 10 -1 磚 具有凸塊熱通道之高散熱基板 11 高散熱基板 101 凸塊 12 凸塊 13 黏結層 14 反射層 15 第一絕緣層 16 透明導電層 17 第一接觸層 18 第一束缚層 19 發光層 20 第二束缚層
1302038 案號 93120423 曰 修正 圖式簡單說明 21 第二接觸層 111 第一絕緣層 112 第二絕緣層
第13頁
Claims (1)
- J302038 六、申請專利範園 一種具有熱通道黏結層之發光二極體，至少包含 高散熱基板； 複數個凸塊，該複數個凸塊形成於該高散熱基板之上； ，黏結層，形成於該些複數個凸塊之上，其中，部分凸塊 f透該黏結層； 〆第一絕緣層’形成於該黏結層之上；以及 ^LED疊層’形成於該第一絕緣層之上。 2· —種具有熱通道黏結層之發光二極體，至少包含： 一高散熱基板； 複數個凸塊，該複數個凸塊形成於該高散熱基板之上； 一第一絕緣層，形成於該複數個凸塊之上； _ 一黏結層，形成於該第一絕緣層之上，其中，藉由部分凸 塊使得絕緣層穿透該黏結層；以及 一LED疊層，形成於該黏結層之上。 3 · —種具有熱通道黏結層之發光二極體陣列，至少包含： 一高散熱基板；複數個凸塊，該複數個凸塊形成於該高散熱基板之上； 一黏結層，形成於該些複數個凸塊之上，其中，部分凸塊 穿透該黏結層； 一第一絕緣層，形成於該黏結層及該凸塊之上；以及 一發光二極體陣列，形成於該第一絕緣層之上，包含複數 個LED疊層。1302038 ---案號骱1州4刈 _星— --鞋-- 六、申請專利範圍 4 ·如申請專利範圍第i項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體，其中，包含於該高散熱基板及該黏結層和該些複 數個凸塊之間形成一第二絕緣層。 5 ·如申請專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體陣列，其中，包含於該高散熱基板及該黏結層和該 些複數個凸塊之間形成一第二絕緣層。 6.如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有熱通道黏結層 之發光二極體，其中，該第一絕緣層係選自SiNx、Si02、 A1 203及Ti02所構成材料組群中之至少一種材料或其它可 -代替之材料。 7·如申請專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體陣列，其中，該第一絕緣層係選自SiNx、Si02、 A1203及Ti02所構成材料組群中之至少一種材料或其它可 代替之材料。 . 、 8·如申請專利範圍第4項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體，其中，該第二絕緣層係選自SiNx、Si〇2、Al2⑽ 及Ti02所構成材料組群中之至少一種材料或 材料。 ^ ^1302038 ___案號93120423___年一月 日 條巴___ 六、申請專利範圍 9·如申請專利範圍第5項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體陣列，其中，該第二絕緣層係選自siΝχ、s丨〇2、 A 1 20 3及Ti 02所構成材料組群中之至少一種材料或其它可 代替之材料。 八 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有熱通道黏結 :之發光二極體，其中，包含於該第一絕緣層及該LED疊 q之間形成一透明導電層。 U ·如申請專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 -間極體陣列，其中，包含於該第一絕緣層及該LED疊層之 曰1形成一透明導電層。 ;·如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有熱通道黏結 之發光二極體，其中，更包含於該led疊層上方形成一 逯明導電層。 13 〜如申明專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 極體陣列，其中，更包含於該LED疊層上方形成一 導電層。 1 4·如由上 先 申凊專利範圍第1 0項所述之具有熱通道黏結層之發 錦〜極體’其中，該透明導電層包含選自氧化銦錫、氧化 、、氧化銻錫、氧化辞及氧化辞錫所構成材料組群中之第16頁 1302038 __案號93120423 年 月 日 倐正 __ 六、申請專利範圍 至少一種材料。 1 5 ·如申請專利範圍第11項所述之具有熱通道黏結層之發 光二極體陣列，其中，該透明導電層包含選自氧化銦錫、 氡化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅及氧化鋅錫所構成材料組群 中之至少一種材料。 1 6 ·如申請專利範圍第1項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體，其中，更包含於該黏結層之上與該第一絕緣層之 間形成一反射層。 17·如申請專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 -二極體陣列，其中，更包含於該黏結層之上與該第一絕緣 層之間形成一反射層。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項所述之具有熱通道黏結層之發 光二極體，其中，該反射層係包含選自於In、Srl、A1、 Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Pb、Pd、Ge、Cu、AuBe、AuGe、 Ni、PbSn及AuZn所構成材料組群中之至少一種材料。 1 9·如申請專利範圍第1 7項所述之具有熱通道黏結層之發 光二極體陣列，其中，該反射層係包含選自於In、Sn、 A1、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Pb、Pd、Ge、Cu、Au.Be、 AuGe、Ni、PbSn及AuZn所構成材料組群中之至少一種材1302038MM 931204^ 六、申請專利範圍 料。 20·如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有熱通道黏結 層之發光二極體，其中，該凸塊係包含選自於金屬、半導 體所構成材料組群中之至少一種材料。 21·如申請專利範圍第2〇項所述之具有熱通道黏結層之發 光二極體，其中，該金屬係包含選自於In、Sn、A1、Au、 Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、Ni、 PbSn、及AuZn所構成材料組群中之至少一種材料或其它可 代替之材料。 _22·如申請專利範圍第2〇項所述之具有熱通道黏結層之發 光二極體，其中，該半導體係包含選自於Gap、si、及SiC 所構成材料組群中之至少一種材料或其它可代替之材料。 23·如申請專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體陣列，其中，該凸塊係包含選自於金屬、半導體所 構成材料組群中之至少一種材料。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項所述之具有熱通道黏結層之發 光二極體陣列，其中，該金屬係包含選自於丨n、Sn、a 1、 Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、 Ni、PbSn、及AuZn所構成材料組群中之至少一種材料或其第18頁 1302038它可代替之材料。 25·如申請專利範圍第23項所述之具有熱通道黏結層之 光二極體陣列，其中，該半導體係包含選自於Gap、W、 及SiC所構成材料組群中之至少一種材料或其它可代替之 26·如申請專利範圍第丨項或第2項所述之具有熱通道黏結 層之發光一極體，其中，該黏結層係包含選自於聚醢亞 (PO、苯并環丁烯（BCB)及過氟環丁烷（PFCB)所構成材料 組群中之至少一種材料或其它可代替之材料。 •2J ·如申％專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體=列，其中，該黏結層係包含選自於聚醯亞胺 (pi)、苯并環丁烯（BCB)及過氟環丁烷（PFCB)所構成材料 組群中之至少一種材料或其它可代替之材料。 28·如申請專利範圍第丨項或第2項所述之具有熱通道黏結 層之發光二極體，其中，該高散熱基板係包含選自於 GaP、S i、S i C及金屬所構成材料組群中之至少一種材料或 其它可代替乏材料。 29·如申請專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體陣列，其中，該高散熱基板係包含選自SGap、1302038 案號 93120423 月 SiE 六、申請專利範圍 Si、SiC及金屬所構成材料組群中之至少一種材料或其它 可代替之材料。 30·如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有熱通道黏結 層之發光二極體，其中，該LED疊層係包含選自於GaP、 GaAs、GaAsP、InGaP、AlGalnP、AlGaAs、AlGalnN、 GaN、InGaN及AlGaN所構成材料組群中之至少一種材料。 31 ·如申請專利範圍第3項所述之具有熱通道黏結層之發光 二極體陣列，其中，該LED疊層係包含選自於GaP、GaAs、 GaAsP、InGaP、AlGalnP、AlGaAs、AlGalnN、GaN、InGaN •及AlGaN所構成材料組群中之至少一種材料。第20頁 1302038 _案號93120423 _年月日 修正 六、指定代表圖 (一） 、本案代表圖為：第____一____圖 (二） 、本案代表圖之元件代表符號簡單說明·· 8 第二接線電極 9 第一接線電極 10 具有凸塊熱通道之高散熱基板 11 高散熱基板 · 101 凸塊 12 凸塊 13 黏結層14 反射層 15 第一絕緣層 •16 透明導電層 17 第一接觸層 18 第一束缚層 19 發光層 20 第二束缚層 21 第二接觸層第3頁
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