TWI394301B - 發光裝置封裝件及製造其之方法 - Google Patents

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Masami Nei
Seok Min Hwang
Chung Bae Jeon
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Description

發光裝置封裝件及製造其之方法
本發明係關於發光裝置封裝件，而尤係關於能夠改善發光效率之發光裝置封裝件，及該發光裝置封裝件之製造方法。
近來，具經驗式AlxInyGa(1-x-y)N(此處，0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)之半導體材料係用來製造獲得藍色或綠色波長範圍之光的發光二極體之氮化物發光裝置。雖然相較於基於燈絲之發光裝置，此種LED具有各種的優點，譬如長使用壽命、低功率消耗、良好的起始驅動特性、高振動抗性等，但是對於LED之需求持續增加，以及近來高輸出LED之積極發展亦提升LED至不同的應用領域，譬如汽車的光源、電子板、照明、用於顯示器之背光單元的光源等之使用。
為了滿足消費者需求，LED封裝件必需具有高亮度發光特性。一般而言，LED封裝件之形式係依於LED結構而改變。首先，當LED具有p側電極和n側電極形成在相同表面上之結構時，LED能夠透過覆晶接合(flip chip bonding)而安裝在子安裝基板(sub-mount substrate)上。其後，施行底部填充(underfill)將樹脂構件填滿於LED與子安裝基板之間。如此一來，連接LED與子安裝基板之連接部分係由樹脂構件所保護。然後該LED用矽樹脂密封以便完全地被覆蓋。於具有覆晶結構之LED封裝件中，自LED產生之 光發射於電極表面之相反方向。一直到自LED產生之光釋放至外側為止，該光可以被反射和擴散許多次，以便成為該子安裝基板表面上之入射光。於此情況，若子安裝基板具有低的反射性，則其吸收該光，導致光之損失。於是，較佳的情況是，使用具有高反射性之子安裝基板。然而於此方面，就LED封裝件之特性而論，於高輸出LED施加高電流之情況，選擇具有高熱釋放特性之材料和具有相似於LED晶片之熱擴散係數的熱擴散係數之材料為重要的因素，因此也許不容易選擇具有高反射性之基板材料。而且，自LED產生之大量之光子被吸收，且於底部填充樹脂構件之內側消滅。也就是說，因為自LED發射之光受到環繞LED晶片之底部填充樹脂構件之吸收而變成滅絕，因此光無法容易出現於LED封裝件，而劣化了光輸出。
同時，對於不同類型之LED封裝件，於LED具有p側電極與n側電極形成在相同表面上之結構之情況，成長基板被以晶粒接合(die-bond)至模鑄於封裝件主體之引線框(lead frame)以便被安裝，以及於LED具有p側電極與n側電極形成在彼此垂直之相對表面上之結構之情況，導電基板被以晶粒接合至模鑄於封裝件主體之引線框以便被安裝。其後，LED被用矽樹脂密封以便完全地被覆蓋。於此種類型之LED封裝件，一直到自LED產生之光通過矽樹脂後釋放至外側為止，該光可被反射和擴散許多次，並且成為至不透明導電基板、晶粒接合黏著劑(adhesive)、封裝件主體等之入射光，以致被吸收而導致了光之損失。
於是，需要一種能夠防止當由於LED封裝件之封裝材料之低反射性之光吸收而導致光損失之封裝件結構和方法。
本發明之一態樣提供一種發光裝置封裝件，能夠防止自發光裝置發射之光損失，藉此改善光萃取效率並且因此增強發光效率。
本發明之另一態樣提供一種用於製造該發光裝置封裝件之方法。
依照本發明之一個態樣，提供一種發光裝置封裝件，包含：基板，具有安裝表面；發光裝置，接合於該基板之該安裝表面；光反射樹脂部，包含高反射的樹脂，形成於該發光裝置與該基板之間的空間中，並且從形成在該空間之區域延伸以便形成在環繞該發光裝置之該基板上；以及，包裝樹脂部，密封覆蓋該發光裝置和該光反射樹脂部。
當相較於基板之排除該發光裝置接合區域之外的整個面積時，可以形成光反射樹脂部在50%或更多之面積上。可以形成光反射樹脂部在基板之前表面上。可以形成光反射樹脂部以亦覆蓋發光裝置之側表面。基板可以是子安裝基板。
發光裝置可以包含：光發射結構，該光發射結構包含依序形成在成長基板上並且具有平台結構之第一導電半導體層、主動層、和第二導電半導體層，其中，暴露該第一導電半導體層之部分；第一導電電極形成在該第一導電半 導體層之該暴露之部分上；以及，第二導電電極形成在該第二導電半導體層上。該發光裝置可以進一步包含：高反射的歐姆接觸層，形成在該第二導電半導體層上。該發光裝置可以進一步包含：接合墊，形成在該基板上；以及，金屬凸塊，形成在該接合墊上，並且與該第一和第二導電電極電性連接，其中，該基板可以進一步包含導電通孔，該導電通孔與該接合墊電性連接。
依照本發明之另一個態樣，提供一種發光裝置封裝件，包含：封裝件主體，具有凹穴；第一和第二引線框，與該封裝件主體耦接而使得該第一和第二引線框從該凹穴之下表面暴露並且彼此面對；至少一個發光裝置，安裝在該第一和第二引線框之一個表面上；導線，電性連接於該第一和第二引線框中未安裝該發光裝置之引線框與該發光裝置；光反射樹脂部，用小於該發光裝置之側表面與該凹穴之側壁之間之發光裝置之厚度的厚度塗覆，並且包含高反射的材料；以及，包裝樹脂部，密封於該凹穴之內側以覆蓋該發光裝置。
該凹穴可以具有台階部，而該台階部具有小於該發光裝置之厚度的高度。該發光裝置可以包含：光發射結構，該光發射結構包含依序堆疊之第一導電半導體層、主動層、和第二導電半導體層；導電基板，形成在該第二導電半導體層上；以及，第一導電電極，形成在該第一導電半導體層之下表面上。而且，該發光裝置可以包含：光發射結構，該光發射結構包含依序形成在成長基板上並且具有 平台結構之第一導電半導體層、主動層、和第二導電半導體層，其中，暴露該第一導電半導體層之部分；第一導電電極，形成在該第一導電半導體層之該暴露之部分上；以及，第二導電電極，形成在該第二導電半導體層上。
於該發光裝置封裝件中，該光反射樹脂部可包含高反射的材料，以便具有70%或更高之擴散反射率。該高反射的材料可以具有電性絕緣特性，並且可以是TiO2或Al2O3。該高反射的材料可以是粉粒。該粉粒可以塗覆以抑制光觸媒反應。該包裝樹脂部可以包含磷光體材料或量子點。
依照本發明之另一個態樣，提供一種用於製造發光裝置封裝件之方法，包含下列步驟：依序形成接合墊與金屬凸塊於基板上；覆晶接合發光裝置於該金屬凸塊上；形成包含高反射材料之光反射樹脂部，填滿該發光裝置與該基板之間的空間，並且延伸至於該基板上該發光裝置之附近；以及，切割該基板以便分離成個別的發光裝置封裝件。
用來製造發光裝置封裝件之該方法可以進一步包含下列步驟：於分離該基板成為個別發光裝置封裝件之前，形成包裝樹脂部以覆蓋該發光裝置和該光反射樹脂部。於形成該光反射樹脂部中，當相較於該基板排除發光裝置被接合之區域外之整個面積時，可以形成該光反射樹脂部在50%或更多之面積上。於形成該光反射樹脂部中，可以形成該光反射樹脂部在該基板之前表面上。於形成該光反射樹脂部中，可以形成該光反射樹脂部以亦覆蓋該發光裝置之側表面。
依照本發明之另一個態樣，提供一種用於製造發光裝置封裝件之方法，包含下列步驟：製備具有凹穴之封裝件主體，而使得該凹穴於其上表面上具有台階部；耦接第一和第二引線框至該封裝件主體而使得該第一和第二引線框從該凹穴之下表面暴露並且彼此面對；透過晶粒接合安裝發光裝置於該第一和第二引線框之其中一個之上表面上；形成導線以電性連接該發光裝置與該第一和第二引線框中未安裝該發光裝置於其上之引線框；形成包含高反射的材料之光反射樹脂部，該高反射的材料具有小於該發光裝置之厚度的厚度，而使得該光反射樹脂部塗覆於該發光裝置之側表面上和於該凹穴之側壁上；以及，形成包裝樹脂部於該凹穴之內側以覆蓋該發光裝置。於製備該封裝件主體中，可以形成該凹穴以具有台階部。可以形成該台階部以具有從該凹穴之下表面不大於發光裝置之厚度的高度。
該高反射的材料可以是TiO2或Al2O3。該高反射的材料可以是粉粒。可塗覆該粉粒以抑制光觸媒反應。該包裝樹脂部可以包含磷光體材料或量子點。
用來製造發光裝置封裝件之該方法法可以進一步包含下列步驟：於形成該光反射樹脂部和形成該包裝樹脂部後，施加熱以硬化該光反射樹脂部和該包裝樹脂部。
現將參照所附圖式詳細說明本發明之示範實施例。然而，本發明可以許多不同的形式具體實施，並且應不解釋為對此處提出之實施例的限制。確切地說，提供這些實施 例以使得此揭示內容將徹底和完整，並對熟悉此項技術者而言將完全表達了本發明之範圍。於圖式中，為了清楚顯示的目的，形狀和尺寸可予誇大，而相同的元件符號於圖式中用來表示相同或相似之組件。
第1圖係示意地顯示依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件之側面剖面圖。此處，本發明之第一示範實施例係具有其中發光裝置為覆晶接合結構之發光裝置封裝件。於此情況，發光裝置具有其中第一和第二導電電極形成在相同表面上之結構。
如第1圖所示，依照本示範實施例之發光裝置封裝件200包含發光裝置100覆晶接合於基板210上，並且亦包含光反射樹脂部260，填滿於該發光裝置100與該基板210之間的空間，和填滿於該基板210之前表面上，以及，包裝樹脂部270密封該發光裝置100和基板210的全體。
發光裝置100可以是電性安裝於該基板210上之半導體裝置，並且可以藉由從外部電源施加電力以輸出某種波長之光，以及可以是發光二極體(LED)。發光裝置100包含光發射結構120，於此光發射結構120中依序堆疊著第一導電半導體層121、主動層122、和第二導電半導體層123。光發射結構120具有結構使得主動層122和第二導電半導體層123被平台蝕刻(mesa-etch)以暴露第一導電半導體層121之區域。第一導電電極150和第二導電電極140分別形成在光發射結構120之暴露的第一導電半導體層121上和第二導電半導體層123上。此處，為了傳布(spread)電流， 可以形成複數個第二導電電極140。關於一般晶圓之成長基板110係用來製造發光裝置。作為成長基板110，可以使用透明的基板，譬如Al2O3、ZnO、Li Al2O3，以及於本示範實施例中，可以使用藍寶石基板。
雖然未顯示，但是為了減少與藍寶石基板之晶格不匹配，發光裝置100可以包含含有AlN或GaN作為形成在成長基板110上緩衝層之低溫核成長層(nuclear growth layer)。
而且，於發光裝置100中，為了反射光，高反射歐姆接觸層130可以形成在第二導電半導體層123上，該反射光向上發射朝向第二導電電極140。高反射歐姆接觸層130由具有相當大能帶隙之第二導電半導體層123而降低接觸電阻、並且在考慮具有覆晶結構之發光裝置封裝件之結構態樣而具有高反射性之材料製成。也就是說，高反射歐姆接觸層130可以選擇自由Ag、Ni、Al、Ph、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、或其組合所組成之群組中之材料形成。較佳之情況是，高反射歐姆接觸層130具有70%或更高之反射性。
基板210包含接合墊220和230將分別與該發光裝置100之第一和第二導電電極150和140接合。金屬凸塊240和250接合發光裝置100和基板210之接合墊220和230，於是電性連接該發光裝置100與接合墊220和230。此處，基板210可以是子安裝基板。
光反射樹脂部260為底部填充樹脂層，用來保護發光 裝置100之附著和接合面積，並且由用來擴散反射自內部(亦即，從發光裝置100之主動層122和絕緣樹脂)產生之光之高反射的材料261之混合物所製成。絕緣樹脂可為熱固性樹脂，而較佳為矽酮(silicone)。光反射樹脂部260可以較佳填滿發光裝置100與基板210(亦即，發光裝置100之下側)之間的空間，並且延伸至發光裝置100之側邊，以便形成於基板210之前表面上。也就是說，光反射樹脂部260被填滿於製備了發光裝置100之第一和第二導電電極150和140、接合墊220和230、以及金屬凸塊240和250之區域，並且用來強化發光裝置100與基板210之黏著強度。
第1圖例示光反射樹脂部260形成於發光裝置100之下側和於基板210之前表面上的情況，但是本發明並不打算限制於此，而光反射樹脂部260可以僅形成在環繞發光裝置100之基板210之至少部分，係從發光裝置100之下部延伸。也就是說，光反射樹脂部260可以包含發光裝置100之下部，且可形成與基板210排除發光裝置100之下部之整個面積相較時，大至其50%或更多之面積。
高反射的材料261具有粉粒(powder particle)之形式，且於此情況，粉粒可具有從10 nm至10μm之直徑範圍。為了具有高反射的材料261之一致或均勻之分布或散布於絕緣樹脂中，較佳的情況是，高反射的材料261具有次微米(1μm)或較小之直徑。而且，高反射的材料261使用於自內部(亦即，來自發光裝置100之主動層122)產生之擴散反 射光，允許光釋放至外側而不會由底部填充樹脂構件或基板210進行光吸收。欲達此目的，較佳的情況是，高反射的材料261具有相關於光之70%或更高之擴散反射率，且可為TiO2或Al2O3。
為了改善散布性並且抑制光觸媒反應，高反射的材料261具有電性絕緣特性，並且包含表面處理粒子，也就是說，塗覆粒子。換句話說，如果自發光裝置100之內部產生之UV或藍色短波長光作成入射至光反射樹脂部260，則TiO2將透過觸媒分解近處的有機分子，導致樹脂之發黃光現象，由此劣化了發光效率。而且，高反射的材料261將聚集在一起，而不會均勻地分布或散布於該樹脂內，並且沉陷至基板之表面，使得於樹脂中之光被吸收而不會反射，如此劣化了發光效率。於是，如高反射的材料261，塗覆之粉粒被用來防止散布性的劣化和由於光觸媒反應所導致樹脂發黃(yellowing)現象之發生。
於此種方式，在依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件中，為了防止由於基板210和底部填充樹脂構件之低反射性之光吸收，包含高反射的材料261之光反射樹脂部260被塗覆在發光裝置100之下部和在基板210之表面上，而使得自發光裝置100之主動層122產生之光能夠被高反射的材料261擴散反射，以便釋放到外側。也就是說，因為朝向光反射樹脂部260之大多數的光被反射和誘導朝向發光裝置之光萃取表面，因此能夠改善發光效率。
第2a至2d圖係例示依照本發明之第一示範實施例之 用來製造第1圖之發光裝置封裝件之方法之連續製程之側面剖面圖。此處，於用來製造發光裝置封裝件之方法中，藉由使用某晶圓而製造複數個發光裝置封裝件，但是為了簡明之目的，於第2圖中僅例示了製造數個發光裝置封裝件，以及該等發光裝置封裝件具有相同的結構，因此於下列說明中，元件符號僅用於單一的發光裝置封裝件。
如於第2(a)圖所示，第一導電半導體層121、主動層122、和第二導電半導體層123依序疊置在成長基板110上以形成光發射結構120。
此處，光發射結構120可用具經驗式AlxInyGa(1-x-y)N(此處，0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)之半導體材料製造，並且可以透過各種沉積和成長方法(包含化學氣相沉積(CVD)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PCVD)、分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相磊晶(Hydride Vapor Phase Epitaxy；HVPE)等)形成。
接著，如第2(b)圖所示，透過網蝕刻(mesh etch)部分地去除光發射結構120之主動層122和第二導電半導體層123，以暴露第一導電半導體層121之部分。該第一導電電極150形成在透過該網蝕刻而暴露之第一導電半導體層121上。
然後高反射歐姆接觸層130形成在第二導電半導體層123上。該高反射歐姆接觸層130具有70%或更高之反射性，並且與第二導電半導體層123形成歐姆接觸。使用該高反射歐姆接觸層130以藉由反射光改善發光效率，該反 射光作成朝向發光表面入射至第二導電電極140。可以省略高反射歐姆接觸層130。
其後，第二導電電極140形成於高反射歐姆接觸層130上。當省略高反射歐姆接觸層130時，第二導電電極140可以立即形成在第二導電半導體層123上。為了分離各發光裝置100，於如此形成之結構上執行切割製程(dicing process)。
製造發光裝置之製程不限於上述方法，並且可以添加各種修飾和各種薄膜。舉例而言，複數個高反射歐姆接觸層可以形成在第二導電半導體層123上，以及可以額外地形成反射層。而且，為了平穩地供應電流，歐姆金屬層可以額外地形成在第一和第二導電半導體層121和123上。
其後，如第2(c)圖所示，分離之發光裝置100安裝在基板210上。於此情況，首先，發光裝置100之該第一和第二導電電極140和150將接合於其上之該接合墊220和230形成在基板210上。此處，基板210可以由具有良好熱傳導性之SiC、Si、Ge、SiGe、AlN、金屬等製成。尤其是，當基板210是由具有良好熱傳導性和絕緣品質之AlN製成時，與該接合墊連接之導電通孔(via)形成在該基板210中，以及當該基板210由具有高熱傳導率之金屬材料製成時，絕緣層必須形成在基板210上。於此情況，基板210可以是子安裝基板。
接合墊220和230由具有良好導電性之金屬製成，和透過網板印刷(screen printing)方法或者透過使用某種遮罩 圖案之沉積製程形成。
其後，金屬凸塊240和250形成在形成於基板210上之接合墊220、230上。此處，金屬凸塊可以由Pb、Sn、Au、Ge、Cu、Bi、Cd、Zn、Ag、Ni、和Ti、或者他們的合金之至少其中一種製成。金屬凸塊240和250可以亦形成在LED晶片100之電極上，而不形成在基板210之接合墊220和230上。
然後，分離之發光裝置之該第一和第二導電電極140和150分別接合至該金屬凸塊240和250以覆晶接合該發光裝置100至基板210。此處，經由各種接合方法，可接合發光裝置100的電極與金屬凸塊。舉例而言，可以藉由使用熱或超音波接合發光裝置100之電極和金屬凸塊，或者可以藉由使用熱和超音波二者壓迫將被接合之發光裝置100之電極和金屬凸塊。
在發光裝置100與基板210透過金屬凸塊240和250以及接合墊220和230電性連接後，為了防止金屬凸塊240和250之氧化作用並且穩定地保持發光裝置100與基板210之電性連接狀態，而實施底部填充製程。
於底部填充製程中，光反射樹脂構件較佳被注入於發光裝置100與基板210之間的空間，並且延伸將被塗覆至環繞該發光裝置100之基板210之部分，然後被硬化以形成光反射樹脂部260。
光反射樹脂部260(藉由混合樹脂與高反射的材料261所獲得的樹脂構件)可以填滿於發光裝置100與基板210之 間(亦即，於發光裝置100之下部)，並且可以亦塗覆於發光裝置100之側表面部分上。而且，光反射樹脂部260可以塗覆於環繞該發光裝置100、在該發光裝置100之下部旁邊之基板210之整個表面上，然後被硬化。
現在將更詳細說明光反射樹脂部260。以高反射的材料均勻分散於絕緣樹脂內之狀態形成光反射樹脂部260。於此情況，絕緣樹脂為熱固的樹脂，而較佳情況，該絕緣樹脂可為矽樹脂。
高反射的材料261擴散反射自發光裝置100發射之光將其釋放至外側，並且具有粉粒之形式。粉粒的大小範圍從10 nm至10μm。為了執行粉粒之均勻或一致分布或分散於絕緣樹脂中，粉粒較佳具有次微米(1μm)或較小之大小。
當高反射的材料261(表面處理的粒子，亦即，塗覆的粒子)被用來抑制光觸媒反應而因此改善散布性，允許高反射的材料261被均勻地散布於絕緣樹脂中，並且防止絕緣樹脂之發黃光現象。高反射的材料261可以由TiO2或Al2O3製成。
接著，如第2(d)圖所示，發光裝置100覆晶接合於基板210並且該光反射樹脂部260被透明的樹脂所覆蓋和密封，形成包裝樹脂部270，且基板210被分離成個別的封裝件。
詳言之，透明的樹脂構件被塗覆於具有發光裝置100和光反射樹脂部260之基板210上，如第2(c)圖所示形成產生的產品中，並且藉由施熱於其上而硬化以形成包裝樹 脂部270。於此情況，包裝樹脂部270可以包含磷光體材料或量子點。關於磷光體材料，可以從(Ba、Sr、Ca)5(PO4)3Cl：(Eu2+、Mn2+)和Y2O3：(Bi3+、Eu2+)中選擇和使用藍色磷光體，可以使用基於氮化物或基於硫化物之紅色磷光體，可以使用基於矽酸鹽、基於硫化物、和基於氮化物之綠色磷光體之其中一種，以及可以使用基於YAG或TAG之深紅色磷光體為黃色磷光體。量子點表示藉由調整奈米粒子之大小從藍色至紅色之顏色，並且可以是譬如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、和HgTe之II-VI族化合物之半導體奈米結晶。如此一來，包裝樹脂部270能夠藉由使用磷光體材料或量子點而將自發光裝置100發射之光的波長轉變成白光。然後，切割基板210以便分離成具有覆晶結構之個別的發光裝置封裝件200。
於此種方式，因為發光裝置100被覆晶接合於基板210上，和包含高反射的材料261之光反射樹脂部260形成於發光裝置100與基板210之間的空間中和於環繞發光裝置100之基板210之表面上，因此自發光裝置100之主動層122發射之光不被底部填充樹脂構件和基板所吸收，而是與高反射的材料261碰撞以便被擴散反射，於是增加光之數量(或者輻射之強度)輸出至外側並且改善發光效率。
第3圖係顯示依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件之亮度增強效果之圖示。此處，於依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件中，基板係由具有高熱釋放特性、高可靠性、和低熱擴散率之AlN製成，透過金 電鍍形成接合墊，以及光反射樹脂部形成於基板之前表面上。
參照第3圖，應該注意的是，相較於具有未包含高反射的材料之光反射樹脂部之先前技術之發光裝置封裝件(A)，具有包含本發明中所提出之高反射的材料之光反射樹脂部之發光裝置封裝件(B)達成改善25%之發光效果。
第4a和4b圖係顯示依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件之實際驅動狀態和一般發光裝置封裝件之驅動狀態之照片，其中(a)圖是一般發光裝置封裝件和(b)圖是依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件。
參照第4(a)和4(b)圖，應該注意的是，相較於先前技術之發光裝置封裝件(a)，具有包含本發明中所提出之高反射的材料之光反射樹脂部之發光裝置封裝件(b)達成改善亮度之效果。
第5圖係示意地顯示依照本發明之第二示範實施例之發光裝置封裝件之側面剖面圖。
如第5圖所示，發光裝置封裝件400包含封裝件主體410與耦接至該封裝件主體410之第一和第二引線框420和430。封裝件主體410具有凹穴，其中，發光裝置300安裝於該凹穴中。該第一和第二引線框420和430從該凹穴之下表面暴露，並且彼此面對配置。發光裝置300透過晶粒接合而安裝在第一引線框420上。於此情況，二個引線框420和430藉由封裝件主體410而電性絕緣。光反射樹脂部460和包裝樹脂部470形成在該凹穴之內側。
發光裝置300透過導電黏著劑440而被晶粒接合至第一引線框420，並且藉由導線450而電性連接至第二引線框430。於此情況，第一和第二引線框420和430二者可依照發光裝置300之電極配置而被導線連接。此處，只要該裝置能夠使用為光源，則任何的裝置能夠作為發光裝置300，且較佳情況是，由於小的尺寸和高的光源效率，係使用發光二極體(LED)。該發光裝置300可具有與上述參照第1圖說明之發光裝置100之結構相同的結構。而且，發光裝置300可具有其中第一和第二導電電極形成在垂直方向相對側上之結構。此將稍後參照第8圖說明。
封裝件主體410具有凹穴，其中，發光裝置300安裝於該凹穴中，且台階部480形成在凹穴的內側。台階部480使用為顯示線，用來填滿光反射樹脂部460並且具有小於發光裝置300之厚度的高度。也就是說，光反射樹脂部460可被填滿如發光裝置300之側邊於其最大水平之高度，而不會覆蓋發光裝置300之上表面(亦即，光發射表面)。
光反射樹脂部460係藉由混合用來擴散反射自發光裝置300產生之光之高反射材料461與絕緣樹脂而獲得之混合物製成。絕緣樹脂為熱固的樹脂，且較佳為矽樹脂。光反射樹脂部460被填滿以低於發光裝置300之厚度，使得其塗覆於發光裝置300之側邊與台階部480之側壁之間，於此情況，光反射樹脂部460可被填滿如台階部480之高度。
此處，高反射的材料461具有粉粒之形式，而於此情 況，粉粒可具有從10 nm至10μm之直徑範圍。為了具有高反射的材料461之一致之分布或散布於絕緣樹脂中，較佳的情況是，高反射的材料461具有次微米(1μm)或較小之直徑。而且，高反射的材料461使用於自發光裝置300之內部產生之擴散反射光，允許光被釋放至外側而不會由樹脂或由封裝件主體410之導電黏著劑進行光吸收。欲達此目的，高反射的材料461較佳地具有相關於光之70%或更高之擴散反射率，且可為TiO2或Al2O3。
高反射的材料461具有電性絕緣特性，並且包含表面處理粒子，也就是說，塗覆粒子，以便改善散布性並且抑制光觸媒反應。換句話說，如果自發光裝置300之內部產生之UV或藍色短波長光作成入射至光反射樹脂部460，則TiO2將透過觸媒分解近處的有機分子，導致樹脂之發黃現象，由此潛在地劣化了發光效率。而且，高反射的材料261將聚集在一起，而不會均勻地分布於該樹脂內，並且沉陷至凹穴之底部，使得樹脂吸收光以劣化發光效率。於是，如高反射的材料261，塗覆之粉粒被用來防止散布性的劣化和由於光觸媒反應所導致樹脂之發黃現象之發生。
第6圖係示意地顯示依照本發明之第三示範實施例之發光裝置封裝件之側面剖面圖。此處，發光裝置封裝件400'和其例示於第6圖中之組構除了封裝件主體410'之側壁具有斜的反射面之外，其餘實質上與第5圖中所例示之第二示範實施例者相同。於是，將省略第5圖中所例示第二示範實施例之相同部分之說明，而僅將說明與第5圖之第二 示範實施例者不相同之組構。
如第6圖所示，發光裝置封裝件400'之封裝件主體410'包含凹穴，其中，發光裝置300安裝於此凹穴中，而凹穴之側壁具有台階部480使用為顯示線，用來填滿光反射樹脂部460。而且，凹穴形成具有反射面沿著內周圍表面從最上表面至台階部480朝向發光裝置300向下傾斜。反射面能夠反射向上入射至其表面之光。
現在將參照第7和8圖說明依照例示於第5圖中之本發明之第二示範例實施例之發光裝置封裝件之製造方法。此處，實際上，製造了複數個發光裝置封裝件，但是為了簡潔之目的，將僅將說明形成單一發光裝置封裝件之製程。
第7a至7g圖係例示依照本發明之第二示範實施例之用來製造第5圖之發光裝置封裝件之方法之連續製程之側面剖面圖。
如第7(a)圖所示，第一導電半導體層321、主動層322、和第二導電半導體層323依序堆疊在成長基板310上以形成光發射結構320。
此處，光發射結構320可以用具經驗式AlxInyGa(1-x-y)N(此處，0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)之半導體材料製造，並且可以透過各種沉積和成長方法(包含化學氣相沉積(CVD)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PCVD)、分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相磊晶(HVPE)等)形成。
接著，如第7(b)圖所示，導電基板360形成於光發射 結構320之上表面上。此處，導電基板360作為最後發光裝置之第二導電電極，並且作為用來支持光發射結構320之支撐。導電基板360可透過電鍍或晶圓接合方法與光發射結構320結合形成，並且可為Si基板、SiAl基板、SiC基板、ZnO基板、GaAs基板、和GaN基板之其中一種。
雖然於本發明中並非是必要的，但是高反射歐姆接觸層(未顯示)可以形成在第二導電半導體層323上。該高反射歐姆接觸層與第二導電半導體層323歐姆接觸，並且具有高的反射性。較佳的情況是，該高反射歐姆接觸層具有70%或更高之反射性。舉例而言，該高反射歐姆接觸層可以形成為包含選擇自由Ag、Ni、Al、Ph、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、或他們的任何組合所組成之群組中至少一種之金屬層或合金層的單一層或複數層。
接著，如第7(c)圖所示，成長基板310從光發射結構320卸除。於此情況，可以藉由使用一般的雷射剝離(lift-off)製程或化學濕剝離製程施行卸除成長基板310之製程。
然後，如第7(d)圖所示，施行切割製程以分離導電基板360與光發射結構320成為個別的發光裝置300，並且第一導電電極350形成在各光發射結構320之上表面上。
其後，如第7(e)圖所示，形成凹穴而使得其具有台階部於其上表面上，以及製備封裝件主體410，第一和第二引線框420和430耦接至該封裝件主體410彼此面對著，並且從該凹穴之下表面暴露，以及如第7(d)圖所示製造之發光裝置300安裝於從封裝件主體410之凹穴之下表面暴 露之第一引線框420上。於此情況，發光裝置300之導電基板之下表面被晶粒接合至第一引線框420之上表面，並且形成導線以電性連接該第一導電電極350與該第二引線框430。台階部480使用為顯示線，用來形成光反射樹脂部460並且形成在該凹穴之下表面上，而使得其具有小於該發光裝置300之厚度的高度。
此處，封裝件主體410可以形成為封裝件主體410'，其中，凹穴之側壁具有反射面，像第6圖中所示之發光裝置封裝件400'。於此情況，能夠藉由反射面的效能而進一步增加光釋放至外側的量。
然後，如第7(f)圖所示，形成光反射樹脂部460於封裝件主體410之凹穴的內側。於此情況，光反射樹脂部460被塗覆填滿於發光裝置300之側邊與台階部480之側壁之間，並且形成低於發光裝置300之厚度。也就是說，光反射樹脂部460被填滿以從發光裝置300之側邊延伸如台階部480之高度達到台階部480之側壁。
光反射樹脂部460係藉由混合高反射的材料461與絕緣樹脂所獲得的樹脂構件，其中，高反射的材料461被均勻地分布或散布。絕緣樹脂係熱固的樹脂，而較佳其為矽樹脂。
高反射的材料461擴散反射自發光裝置100發射之光以防止光吸收以及釋放該光至外側，並且具有粉粒之形式。粉粒的大小範圍從10 nm至10μm。為了執行粉粒之均勻或一致分布或分散於絕緣樹脂中，較佳的情形是，粉粒 具有次微米(1μm)或較小之尺寸。
作為高反射的材料261，表面處理粒子(即塗覆粒子)被用來抑制光觸媒反應，因此改善分散性並允許高反射的材料461均勻地分散於絕緣樹脂中，且防止絕緣樹脂之發黃現象。高反射的材料261可由TiO2或Al2O3製成。
接著，如第7(g)圖所示，藉由密封和覆蓋在封裝件主體410之凹穴內之發光裝置300而形成包裝樹脂部470，該封裝件主體410具有在其中塗覆有透明樹脂之光反射樹脂部460。於此種情況，包裝樹脂部470可包含磷光體材料或量子點。關於磷光體材料，可從(Ba、Sr、Ca)5(PO4)3Cl：(Eu2+、Mn2+)和Y2O3：(Bi3+、Eu2+)中選擇和使用藍色磷光體，可使用基於氮化物或基於硫化物之紅色磷光體，可以使用基於矽酸鹽、基於硫化物、和基於氮化物之綠色磷光體之其中一種，以及可以使用基於YAG或TAG之深紅色磷光體為黃色磷光體。量子點表示藉由調整奈米粒子之大小從藍色至紅色之顏色，並且可以是譬如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、和HgTe之II-VI族化合物之半導體奈米結晶。如此一來，包裝樹脂部270能夠藉由使用磷光體材料或量子點而將自發光裝置100發射之光的波長轉變成白光。
於此種方式，光反射樹脂部460塗覆於封裝件主體410之凹穴之下表面上和於發光裝置300之側邊上，因此能夠防止自發光裝置300之主動層322釋放之光被導電接著劑、樹脂構件、封裝件主體等所吸收，以及因為釋放之光 與高反射的材料461碰撞以便被擴散反射，於是增加釋放至外側之光的量以改善發光效率。
第8a至8e圖係例示依照本發明之第二示範實施例之用來製造第5圖之發光裝置封裝件之方法之連續製程之側面剖面圖。此處，依照本發明之第二示範實施例之發光裝置封裝件使用發光裝置500，該發光裝置500具有第一和第二導電電極540和550形成在相同表面上之結構。製造例示於第8圖中發光裝置封裝件400之製程實質上相同於第7圖中者，因此將省略說明相同的組構，而僅將說明不同的組構。
首先，如第8(a)圖所示，第一導電半導體層521、主動層522、和第二導電半導體層523依序堆疊在成長基板510上以形成光發射結構520。
其次，如第8(b)圖所示，透過平台蝕刻以暴露第一導電半導體層521之部分而部分去除光發射結構520之主動層522和光發射結構520之第二導電半導體層。第一導電電極550透過平台蝕刻暴露而形成在第一導電半導體層521上，和第二導電電極540形成在第二導電半導體層523上。施行切割製程於如此形成之結構以便分離個別的發光裝置500。
接著，如第8(c)圖所示，形成凹穴而使得其具有台階部480於其上表面上，以及製備封裝件主體410，第一和第二引線框420和430耦接至該封裝件主體410彼此面對著，並且從該凹穴之下表面暴露，以及如第8圖(b)所示製 造之發光裝置500安裝於從封裝件主體410之凹穴之下表面暴露之第一引線框420上。於此情況，發光裝置300之成長基板之下表面被晶粒接合至第一引線框420之上表面，並且形成導線450以分別電性連接該第一導電電極530與該第二引線框430，以及該第二導電電極540與第一引線框520。台階部480使用為顯示線，用來形成光反射樹脂部460並且形成在該凹穴之下表面上，而使得其具有小於該發光裝置300之厚度的高度，俾使光反射樹脂部460可不覆蓋該上表面，即發光裝置500之光發射表面。
此處，封裝件主體410可以形成為封裝件主體410'，其中，凹穴之側壁具有反射面，像第6圖中所示之發光裝置封裝件400'。於此情況，能夠藉由反射面的效能而進一步增加光釋放至外側的量。
其後，如第8(d)圖所示，形成光反射樹脂部460於封裝件主體410之凹穴的內側。於此情況，光反射樹脂部460被塗覆填滿於發光裝置500之側邊與台階部480之側壁之間，並且形成低於發光裝置500之厚度。光反射樹脂部460係藉由混合高反射的材料461與絕緣樹脂而形成之樹脂構件。高反射的材料461被均勻地分布或散布於光反射樹脂部460中。
接著，如第8(e)圖所示，藉由密封和覆蓋在封裝件主體410之凹穴內之發光裝置300而形成包裝樹脂部470，該封裝件主體410具有在其中塗覆有透明樹脂之光反射樹脂部460。於此種情況，包裝樹脂部470可以包含磷光體 材料或量子點。包裝樹脂部270能夠藉由使用磷光體材料或量子點而將自發光裝置100發射之光的波長轉變成白光。
第9圖係顯示依照本發明之第二示範實施例之發光裝置封裝件之光萃取效率的改善效果之圖示。此處，先前技術之一般發光裝置封裝件僅包含包裝樹脂部。如第9圖所示，先前技術之一般發光裝置封裝件於350 mA驅動電流具有70.1 lm之光量，而依照本發明之示範實施例之發光裝置封裝件於350 mA驅動電流具有78.1 lm之光量。於是，應該注意到，相較於先前技術，本發明之光反射樹脂部能夠獲得改善10.8%光萃取效率之效果。
如上述提出說明者，依照本發明之示範實施例，包含高反射的材料之光反射樹脂部被塗覆以覆蓋發光裝置之下部或者發光裝置之側表面和發光裝置之附近，由此減少由樹脂構件和封裝材料之光吸收，且增加表面反射性而因此改善發光效率。
雖然本發明已經顯示和說明了相關之示範實施例，但是很顯然的，對於熟悉此項技術者而言，可以作修飾和改變而仍不偏離由所附申請專利範圍所定義之本發明之精神與範疇。
100、300、500‧‧‧發光裝置(LED晶片)
110、310、510‧‧‧成長基板
120、320、520‧‧‧光發射結構
121、321、521‧‧‧第一導電半導體層
122、322、522‧‧‧主動層
123、323、523‧‧‧第二導電半導體層
130‧‧‧高反射歐姆接觸層
140、540‧‧‧第二導電電極
150、350、550‧‧‧第一導電電極
200、400、400'‧‧‧發光裝置封裝件
210‧‧‧基板
220、230‧‧‧接合墊
240、250‧‧‧金屬凸塊
260、460‧‧‧光反射樹脂部
261、461‧‧‧高反射的材料
270、470‧‧‧包裝樹脂部
360‧‧‧導電基板
410、410'‧‧‧封裝件主體
420‧‧‧第一引線框
430‧‧‧第二引線框
440、440'‧‧‧導電黏著劑
450‧‧‧導線
480‧‧‧台階部
490‧‧‧傾斜的反射面
由以上之詳細說明，配合所附圖式，將更清楚地了解本發明之上述和其他態樣、特徵和其他優點，其中：第1圖係示意地顯示依照本發明之第一示範實施例之 發光裝置封裝件之側面剖面圖；第2a至2d圖係例示依照本發明之第一示範實施例之用來製造第1圖之發光裝置封裝件之方法之連續製程之側面剖面圖；第3圖係顯示依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件之亮度增強效果之圖示；第4a和4b圖係顯示依照本發明之第一示範實施例之發光裝置封裝件之實際驅動狀態和一般發光裝置封裝件之驅動狀態之照片；第5圖係示意地顯示依照本發明之第二示範實施例之發光裝置封裝件之側面剖面圖；第6圖係示意地顯示依照本發明之第三示範實施例之發光裝置封裝件之側面剖面圖；第7a至7g圖係例示依照本發明之第二示範例施例之用來製造第5圖之發光裝置封裝件之方法之連續製程之側面剖面圖；第8a至8e圖係例示依照本發明之第二示範實施例之用來製造第5圖之發光裝置封裝件之方法之連續製程之側面剖面圖；第9圖係顯示依照本發明之第二示範實施例之發光裝置封裝件之光萃取效率之改善效果之圖示。
100‧‧‧發光裝置(LED晶片)
110‧‧‧成長基板
120‧‧‧光發射結構
121‧‧‧第一導電半導體層
122‧‧‧主動層
123‧‧‧第二導電半導體層
130‧‧‧高反射歐姆接觸層
140‧‧‧第二導電電極
200‧‧‧發光裝置封裝件
210‧‧‧基板
220、230‧‧‧接合墊
240、250‧‧‧金屬凸塊
260‧‧‧光反射樹脂部
261‧‧‧高反射的材料
270‧‧‧包裝樹脂部

Claims (33)

  1. 一種發光裝置封裝件，包括：基板，該基板具有安裝表面；發光裝置，該發光裝置接合於該基板之該安裝表面；光反射樹脂部，該光反射樹脂部包含高反射的樹脂，形成於該發光裝置與該基板之間的空間中，並且從形成在該空間之區域延伸以便形成在環繞該發光裝置之該基板上；以及包裝樹脂部，該包裝樹脂部密封覆蓋該發光裝置和該光反射樹脂部。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光裝置封裝件，其中，當相較於該基板排除該發光裝置接合之區域外的整個面積時，形成該光反射樹脂部在50%或更多之面積上。
  3. 如申請專利範圍第2項之發光裝置封裝件，其中，形成該光反射樹脂部在該基板之前表面上。
  4. 如申請專利範圍第1項之發光裝置封裝件，其中，形成該光反射樹脂部以亦覆蓋該發光裝置之側表面。
  5. 如申請專利範圍第1項之發光裝置封裝件，其中，該基板是子安裝基板。
  6. 如申請專利範圍第1項之發光裝置封裝件，其中，該發光裝置包括：光發射結構，該光發射結構包含依序形成在成長基板上並且具有平台結構之第一導電半導體層、主動層、 和第二導電半導體層，其中，暴露該第一導電半導體層之部分；第一導電電極，該第一導電電極形成在該第一導電半導體層之該暴露之部分上；以及第二導電電極，該第二導電電極形成在該第二導電半導體層上。
  7. 如申請專利範圍第6項之發光裝置封裝件，進一步包括：高反射的歐姆接觸層，該高反射的歐姆接觸層形成在該第二導電半導體層上。
  8. 如申請專利範圍第6項之發光裝置封裝件，進一步包括：接合墊，該接合墊形成在該基板上；以及金屬凸塊，該金屬凸塊形成在該接合墊上，並且與該第一與第二導電電極電性連接。
  9. 如申請專利範圍第8項之發光裝置封裝件，其中，該基板進一步包括導電通孔，該導電通孔與該接合墊電性連接。
  10. 一種發光裝置封裝件，包括：封裝件主體，該封裝件主體具有凹穴；第一和第二引線框，該第一和第二引線框與該封裝件主體耦接而使得該第一和第二引線框從該凹穴之下表面暴露並且彼此面對；至少一個發光裝置，該發光裝置安裝在該第一和第 二引線框之一個表面上；導線，該導線電性連接於該第一和第二引線框中未安裝該發光裝置之引線框與該發光裝置；光反射樹脂部，該光反射樹脂部用小於該發光裝置之側表面與該凹穴之側壁之間之該發光裝置之厚度的厚度塗覆，並且包含高反射的材料；以及包裝樹脂部，該包裝樹脂部密封於該凹穴之內側，以覆蓋該發光裝置。
  11. 如申請專利範圍第10項之發光裝置封裝件，其中，該凹穴具有台階部。
  12. 如申請專利範圍第11項之發光裝置封裝件，其中，該台階部具有小於該發光裝置之厚度的高度。
  13. 如申請專利範圍第10項之發光裝置封裝件，其中，該發光裝置包括：光發射結構，該光發射結構包含依序堆疊之第一導電半導體層、主動層、和第二導電半導體層；導電基板，該導電基板形成在該第二導電半導體層上；以及第一導電電極，該第一導電電極形成在該第一導電半導體層之下表面上。
  14. 如申請專利範圍第10項之發光裝置封裝件，其中，該發光裝置包括：光發射結構，該光發射結構包含依序形成在成長基板上並且具有平台結構之第一導電半導體層、主動層、 和第二導電半導體層，其中，暴露該第一導電半導體層之部分；第一導電電極，該第一導電電極形成在該第一導電半導體層之該暴露之部分上；以及第二導電電極，該第二導電電極形成在該第二導電半導體層上。
  15. 如申請專利範圍第1或10項之發光裝置封裝件，其中，該光反射樹脂部包括該高反射的材料，以具有70%或更高之擴散反射率。
  16. 如申請專利範圍第1或10項之發光裝置封裝件，其中，該高反射的材料具有電性絕緣特性。
  17. 如申請專利範圍第1或10項之發光裝置封裝件，其中，該高反射的材料是TiO2或Al2O3。
  18. 如申請專利範圍第1或10項之發光裝置封裝件，其中，該高反射的材料是粉粒。
  19. 如申請專利範圍第18項之發光裝置封裝件，其中，塗覆該粉粒以抑制光觸媒反應。
  20. 如申請專利範圍第1或10項之發光裝置封裝件，其中，該包裝樹脂部包括磷光體材料或量子點。
  21. 一種用於製造發光裝置封裝件之方法，該方法包括下列步驟：依序形成接合墊與金屬凸塊於基板上；覆晶接合發光裝置於該金屬凸塊上；形成包含高反射的材料之光反射樹脂部，填滿該發 光裝置與該基板之間的空間，並且延伸至於該基板上之該發光裝置之附近；以及切割該基板以分離成個別的發光裝置封裝件。
  22. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包括下列步驟：於分離該基板成為該個別的發光裝置封裝件之前，形成包裝樹脂部以覆蓋該發光裝置和該光反射樹脂部。
  23. 如申請專利範圍第21項之方法，其中，於形成該光反射樹脂部時，該光反射樹脂部形成相較於該基板排除該發光裝置被接合之區域外之整個面積的50%或更多之面積上。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中，於形成該光反射樹脂部中，形成該光反射樹脂部在該基板之前表面上。
  25. 如申請專利範圍第21項之方法，其中，於形成該光反射樹脂部中，形成該光反射樹脂部以亦覆蓋該發光裝置之側表面。
  26. 一種用於製造發光裝置封裝件之方法，該方法包括下列步驟：製備具有凹穴之封裝件主體；耦接第一和第二引線框至該封裝件主體而使得該第一和第二引線框從該凹穴之下表面暴露並且彼此面對；透過晶粒接合安裝發光裝置於該第一和第二引線 框之其中一個之上表面上；形成導線以電性連接該發光裝置與該第一和第二引線框中未安裝該發光裝置於其上之引線框；形成包含高反射的材料之光反射樹脂部，該高反射的材料具有小於該發光裝置之厚度的厚度，而使得該光反射樹脂部塗覆於該發光裝置之側表面上和於該凹穴之側壁上；以及形成包裝樹脂部於該凹穴之內側以覆蓋該發光裝置。
  27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中，於製備該封裝件主體中，形成該凹穴以具有台階部。
  28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中，形成該台階部以具有從該凹穴之該下表面不大於該發光裝置之厚度的高度。
  29. 如申請專利範圍第21或26項之方法，其中，該高反射的材料是TiO2或Al2O3。
  30. 如申請專利範圍第21或26項之方法，其中，該高反射的材料是粉粒。
  31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中，塗覆該粉粒以抑制光觸媒反應。
  32. 如申請專利範圍第22或26項之方法，其中，該包裝樹脂部包括磷光體材料或量子點。
  33. 如申請專利範圍第22或26項之方法，進一步包括：於形成該光反射樹脂部和形成該包裝樹脂部後，加熱以硬化該光反射樹脂部和該包裝樹脂部。
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