TWI646705B - 一種發光結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種發光結構，包含一半導體發光元件、一第一電極以及一第二電極。半導體發光元件包含第一接點及第二接點。第一電極電性連接第一接點，第二電極電性連接第二接點。第一電極具有最上表面以及最下表面，最上表面具有彼此分離之第一端以及第二端。最上表面為曲面、斜面或其組合。第一電極於最上表面與最下表面之間為實心的導電結構。

Description

一種發光結構及其製造方法

本發明主要是關於一發光結構與其製造方法，此發光結構包含一半導體發光元件與電極。其電極形成一凹面，可將半導體發光元件所發出的光加以反射，進而提升半導體發光元件的出光效率。而透過本發明的製造方法，可以更有效率的完成封裝與波長轉換材料塗佈的製程。

目前常見的發光結構製程是將一如發光二極體的發光元件在完成磊晶製程後，透過切割的方式形成單一的晶粒，接著再將晶粒個別安置在一次載體上，此次載體可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以進行打線、焊接、螢光粉覆蓋與後續封裝製程。由於上述的製程需要多道步驟完成，不僅耗時，且大幅增加生產成本。

本發明係提供一發光結構，包含一半導體發光元件、一第一接點以及一反射元件。半導體發光元件包含一頂面、一底面及一位於頂面與底面之間的側面，底面連接第一接點。反射元件包含位於底面下方的一第一部份以及不與底面重疊的一第二部分。第二部分從低於底面的一第一高度沿著一彎曲的路徑向上延伸至一大致與頂面等高的一第二高度。

本發明係提供一發光結構，包含一半導體發光元件以及一反射元件。半導體發光元件包含一頂面、一底面及一位於頂面與底面之間的側面。反射元件包含位於底面下方的一第一部份以及不與底面重疊的一第二部分，第二部分從低於底面的一第一高度向上延伸至一大致與頂面等高的一第二高度。半導體發光元件與第二部分之間存在一垂直距離，垂直距離沿著一垂直側面的方向逐漸增加。

本發明揭示一種發光結構及其製作方法。第1A圖至第1G圖為根據本發明一實施例製造流程之結構示意圖。如第1A圖所示，提供一載板10，在載板10上有複數個半導體發光元件20。半導體發光元件20之間有一走道區204。上述複數個半導體發光元件20可發出具有相同或不同波長之光，其發光範圍可從紫外光至紅外線。半導體發光元件20可為一發光二極體，包含一第一表面200，其中第一表面200至少包含一第一接點201與一第二接點202可將電流傳至半導體發光元件20中使其發光。載板10可為半導體發光元件20的成長基板，例如藍寶石（Sapphire）、碳化矽（SiC）、氧化鋅（ZnO）、氮化鎵（GaN）、氮化鋁(AlN)或砷化鎵(GaAs)等，複數個半導體發光元件20可透過習知的半導體成長技術形成在載板10上。

接著，如第1B圖所示，形成一膠層30於之走道區204。此膠層30主要形成於半導體發光元件20的側壁並形成一表面301。其中上述膠層30可以利用旋轉塗佈、印刷或鑄模灌膠等方式形成，且膠層30之材料可為一彈性材料，例如為矽橡膠(silicone rubber)、矽樹脂(silicone resin)、矽膠、彈性PU、多孔PU、丙烯酸橡膠(acrylic rubber)或晶粒切割膠，如藍膜或UV膠。膠層30形成的過程中可能會有部分覆蓋半導體發光元件20的第一接點201與第二接點202，此時，可如第1C圖所示以一拋光製程(polish process)，將覆蓋半導體發光元件20的部分膠層30移除，露出半導體發光元件20的第一接點201與第二接點202。

隨後，如第1D圖所示，形成一金屬層40於膠層30與半導體發光元件20上。此金屬層40可以利用電鍍、蒸鍍或濺鍍等方式形成，且金屬層40的材料可選自銅（Cu）、鋁（Al）、金（Au）、銀（Ag）或其合金等具導電性並高反射率的材料。由於金屬層40形成時乃是依循其下方組成物的形狀，因此，在膠層30上的金屬層40會沿著膠層30的表面301形成一相應面401，並與半導體發光元件20的第一接點201與第二接點202接觸。其中該相應面401可為一曲面、斜面、或部分曲面與部分斜面的組合。

接著，如第1E圖所示，可以黃光 (photolithography)與蝕刻技術圖案化金屬層40形成複數個溝槽402，其中位於半導體發光元件20上方的溝槽402可將半導體發光元件20上方的金屬層40分隔成一第一電極400a與一第二電極400b。第一電極400a電連接第一接點201，第二電極400b電連接第二接點202。位於走道區204上方的溝槽402可將兩相鄰半導體發光元件20間電性隔離。

隨後，如第1F圖所示，可以雷射剝離、蝕刻等方式將載板10移除，最後再如第1G圖所示將膠層30移除，使得第一電極400a與第二電極400b的相應面401露出並完成複數個發光結構50。在此要特別提出的是，此發光結構50所包含的第一電極400a與第二電極400b由於具有導電功能，因此可經由與第一電極400a電連接的第一接點201以及與第二電極400b電連接的第二接點202將外部電流導入半導體發光元件20中並使其發光。因此不需再以如黃光導線接合、打線接合之方式將導線接到發光元件的第一接點201與第二接點202。又由於第一電極400a與第二電極400b的相應面401形成一凹面405，而此凹面405為一具有反射功能的金屬表面，因此當位於此凹面405內的半導體發光元件20自半導體發光元件20的一側出光面206發出一光線15(以虛線表示)時，相應面401會將光線15反射以增加半導體發光元件20的整體出光效率。

接著，可進一步以一波長轉換層60包覆半導體發光元件20，如第2圖所示。其中上述波長轉換層60可以旋轉塗佈、沉積、點膠、刮刀或鑄膜灌膠等方式製成。波長轉換層60包含至少一種材料選自於藍色螢光粉、黃色螢光粉、綠色螢光粉、紅色螢光粉、硒化鋅、硒化鎘鋅、III族磷化物、III族砷化物、以及III族氮化物所組成之材料群組。所述之藍色螢光粉係指能將入射至螢光粉之光線轉換為藍光之螢光粉；其他諸如黃色螢光粉、綠色螢光粉、及紅色螢光粉亦具有類似之意義。各螢光粉材料及其組成係屬該領域之習知技藝，不在此贅述。波長轉換層60可以將半導體發光元件20所發出一第一波長全部或部分轉換為一第二波長。在完成波長轉換層60包覆後，也可以如點膠的方式在發光結構50上形成一封裝層70。封裝層70可設計成一具有透鏡效果的結構，以增加出光效率。

第3圖顯示本發明的另一實施例，主要是將上述第2圖所示完成封裝的發光結構50置於一次載體80上，此次載體80可為一印刷電路板或具有內連栓塞(via plug)的載板。藉由此具有設計電路的次載體80將控制訊號導入發光結構50。發光結構50可以如高週波焊接製程將其焊於載體80上。

第4A圖至第4G圖為本發明另一實施例製造流程之示意圖。如第4A圖所示，提供一載板10，並可以旋轉塗佈、蒸鍍或印刷等方式形成一上下表面具黏性的一連接層12以將複數個半導體發光元件20固定在載板10上。複數個半導體發光元件20之間具有複數個走道區204。上述複數個半導體光電元件20可發出具有相同或不同波長之光，其發光範圍可從紫外光至紅外線。半導體發光元件20可為一發光二極體，至少包含一第一接點201與一第二接點202將電流傳至半導體發光元件20中使其發光。載板10可為一臨時基板，複數個半導體發光元件20可先在他處製作完成後，再轉移至載板10上。上述載板10之材料可選自矽橡膠(silicone)、玻璃、石英、陶瓷或合金。

接著，如第4B圖所示，形成一膠層30於走道區204。此膠層30主要形成於半導體發光元件20的側壁並形成一表面301。其中上述膠層30可以利用旋轉塗佈、印刷或鑄模灌膠等方式形成，且膠層30之材料可為一彈性材料，例如為矽橡膠(silicone rubber)、矽樹脂(silicone resin)、矽膠、彈性PU、多孔PU、丙烯酸橡膠(acrylic rubber)或晶粒切割膠，如藍膜或UV膠。膠層30形成的過程中可能會有部分覆蓋半導體發光元件20的第一接點201與第二接點202，此時，可如第4C圖所示以一拋光製程(polish process)，將覆蓋半導體發光元件20的部分膠層30移除，使半導體發光元件20的第一接點201與第二接點202露出。

隨後，如第4D圖所示，形成一金屬層40於膠層30與半導體發光元件20上。此金屬層40可以利用電鍍、蒸鍍或濺鍍等方式形成，且金屬層40的材料可選自銅（Cu）、鋁（Al）、金（Au）、銀（Ag）或其合金等具導電性並高反射率的材料。由於金屬層40形成時乃是依循其下方組成物的形狀，因此，在膠層30上的金屬層40會沿著膠層30的表面301形成一相應面401。金屬層40與半導體發光元件20的第一接點201與第二接點202接觸。其中相應面401可為一曲面、斜面、或部分曲面與部分斜面的組合。

接著，如第4E圖所示，可以黃光 (photolithography)與蝕刻技術圖案化金屬層40形成複數個溝槽402，其中位於半導體發光元件20上方的溝槽402可將半導體發光元件20上方的金屬層40分隔成一第一電極400a與一第二電極400b。第一電極400a電連接第一接點201，同樣地，第二電極400b電連接第二接點202。位於走道區204上方的溝槽402可將兩相鄰半導體發光元件20間電性隔離。

隨後，如第4F圖所示，可以雷射剝離、蝕刻等方式將載板10與連接層12移除，最後再如第4G圖所示將膠層30移除，使得第一電極400a與第二電極400b的相應面401露出並完成複數個發光結構50。在此要特別提出的是，此發光結構50所包含的第一電極400a與第二電極400b由於具有導電功能，因此可經由與第一電極400a電連接的第一接點201以及與第二電極400b電連接的第二接點202將外部電流導入半導體發光元件20使其發光。因此不需再以如黃光導線接合、打線接合之方式將導線接到發光元件的第一接點201與第二接點202。又由於第一電極400a與第二電極400b的相應面401形成一凹面405，而此凹面405為一具有反射功能的金屬表面。因此當位於此凹面405內的半導體發光元件20自半導體發光元件20的一側出光面206發出一光線15(以虛線表示)時，相應面401會將光線15反射以增加半導體發光元件20的整體出光效率。

本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。

10‧‧‧載板

20‧‧‧半導體發光元件

30‧‧‧膠層

50‧‧‧發光結構

60‧‧‧波長轉換層

70‧‧‧封裝層

200‧‧‧第一表面

201‧‧‧第一接點

202‧‧‧第二接點

204‧‧‧走道區

400a‧‧‧第一電極

400b‧‧‧第二電極

402‧‧‧溝槽

405‧‧‧凹面

第1A-1G圖顯示為本發明一實施例的製造流程。

第2圖為本發明一實施例。

第3圖為本發明的又一實施例。

第4A-4G圖顯示為本發明又一實施例的製造流程。

Claims (10)

1. 一種發光結構，包含：一半導體發光元件，包含一頂面、一底面及一位於該頂面與該底面之間的側面；一第一接點，連接該底面；以及一反射元件，包含位於該底面下方的一第一部份以及不與該底面重疊的一第二部分，該第二部分包含一朝向該半導體發光元件突出的突起部，且該突起部具有一弧狀輪廓，其中，該第二部分從低於該底面的一第一高度沿著一彎曲的路徑向上延伸至一大致與該頂面等高的一第二高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光結構，其中該反射元件更包含一外表面大致與該側面平行，該外表面連接該第二部分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光結構，更包含一波長轉換層覆蓋該半導體發光元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光結構，更包含一第二接點連接該底面。
5. 如申請專利範圍第4項所述的發光結構，其中該反射元件包含一部分位於該第一接點與該第二接點之間。
6. 一種發光結構，包含：一半導體發光元件，包含一頂面、一底面及一位於該頂面與該底面之間的一側面；以及 一反射元件，包含位於該底面下方的一第一部份以及不與該底面重疊的一第二部分，該第二部分包含一朝向該半導體發光元件突出的突起部，且該突起部具有一弧狀輪廓，其中，該第二部分從低於該底面的一第一高度向上延伸至一大致與該頂面等高的一第二高度，其中，該半導體發光元件與該第二部分之間存在一垂直距離，該垂直距離沿著一垂直該側面的方向逐漸增加。
7. 如申請專利範圍第6項所述的發光結構，更包含一第一接點與一第二接點分別連接該底面。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光結構，其中該反射元件包含一部分位於該第一接點與該第二接點之間。
9. 如申請專利範圍第6項所述之發光結構，更包含一波長轉換層形成於該頂面之上。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發光結構，其中該波長轉換層包含一最上表面高於該第二部分。