TWI660525B - 發光元件之封裝結構 - Google Patents

發光元件之封裝結構 Download PDF

Info

Publication number
TWI660525B
TWI660525B TW107114600A TW107114600A TWI660525B TW I660525 B TWI660525 B TW I660525B TW 107114600 A TW107114600 A TW 107114600A TW 107114600 A TW107114600 A TW 107114600A TW I660525 B TWI660525 B TW I660525B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
plane
adhesive material
emitting diode
emitting element
Prior art date
Application number
TW107114600A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201828502A (zh
Inventor
許嘉良
巫漢敏
許晏銘
黃建富
徐子傑
謝明勳
Original Assignee
晶元光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/752,423 external-priority patent/US20130200414A1/en
Application filed by 晶元光電股份有限公司 filed Critical 晶元光電股份有限公司
Publication of TW201828502A publication Critical patent/TW201828502A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI660525B publication Critical patent/TWI660525B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0031—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0025—Diffusing sheet or layer; Prismatic sheet or layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

本發明揭示一發光元件之封裝結構，包含一電路載體；一具有一透明基板之發光元件，透明基板包含一第一平面及一第二平面；一發光二極體晶粒位於透明基板之第一平面；以及一第一透明膠材位於第一平面且包覆發光二極體晶粒，其中第一透明膠材在第一平面之投影為圓形，且發光二極體晶粒位於此圓形投影之幾何中心。

Description

發光元件之封裝結構
本發明係關於一種發光元件之封裝結構。
一般具有透明基板之發光二極體(Light-Emitting Diode；LED)可以區分為直立式(Face-up type)與覆晶式(Flip-chip type)。其中直立式發光二極體以膠材或金屬固著於載體上，覆晶式發光二極體則以金屬或焊錫做接合，其主要固著面為發光二極體之正向發光面或其平行面。由於發光二極體發光層出光為360度，所以往下的出光一般藉由反射面再反射回正向出光面或經由透明基板出光。但透明基板的厚度不可太厚，以避免出光強度減弱。此外，當發光二極體尺寸愈大時，將有愈多反射光經過發光層中的多層量子井結構(Multi Quantum Well,MQW)，因吸光效應而使出光效率降低。
第1圖為傳統發光元件封裝結構。如圖所示，固著面1為發光二極體晶粒100固著於載體3之一平面上，此平面與發光二極體晶粒100之正向出光面4平行。往下的光藉由一反射面2再反射回正向出光面4或一側向出光面5。此封裝方式缺點為當發光二極體晶粒尺寸愈大時，有愈多反射光經過發光層中的多層量子井結構，因吸光效應而使出光效率降低。
本發明提供一種發光元件之封裝結構。此封裝結構包含具有一平台之載體，以及發光元件。發光元件包含一基板，一發光二極體晶粒，一第一 透明膠材以及一第二透明膠材。基板具有與該平台不平行的一第一平面及相對於該第一平面的一第二平面。該發光二極體晶粒具有一底面完全平躺在該第一平面上以及一電極間隔地相對於該底面。該第一透明膠材包覆該發光二極體晶粒及該第一平面，且不與該平台直接接觸。該第二透明膠材位於與該第一透明膠材相對之該第二平面上。其中由該發封裝結構之側視圖觀之，該第一透明膠材包含一第一圓弧線以及相對於第一圓弧線與該平台更遠的一第二圓弧線。
1‧‧‧固著面
2‧‧‧反射面
3‧‧‧載體
4‧‧‧正向出光面
5‧‧‧側向出光面
10、20、30、40、50、60‧‧‧發光元件封裝結構
70、80‧‧‧液晶顯示器背光源之發光元件封裝結構
100、200、300‧‧‧發光二極體晶粒
400、500‧‧‧發光元件
800、900‧‧‧多重發光元件
201、301‧‧‧成長基板
202、302‧‧‧磊晶結構
202a、302a‧‧‧第一電性半導體
202b、302b‧‧‧活性層
202c、302c‧‧‧第二電性半導體
203、303、403、606、607‧‧‧電極
404、504‧‧‧透明基板
404a、504a‧‧‧透明基板第一平面
404b、504b‧‧‧透明基板第二平面
503、603‧‧‧平台
504‧‧‧內含螢光粉體之透光基板
505‧‧‧螢光粉體層
510、511‧‧‧固定膠材
501、601、701、801、902‧‧‧載體
602、703、805、901‧‧‧反射層
604‧‧‧透鏡
605、704、804‧‧‧連接材料
702‧‧‧擴散物質
801‧‧‧中間基板
802、803‧‧‧圓頂封裝體
806、903‧‧‧薄膜材料
901‧‧‧導電連接層
902‧‧‧偏光板
第1圖係顯示發光元件傳統封裝方式；第2圖係顯示本發明使用之發光二極體晶粒之結構側視圖；第3圖係顯示本發明另一使用之發光二極體晶粒之結構側視圖；第4圖係顯示本發明使用之發光元件之結構側視圖；第5圖係顯示本發明另一使用之發光元件之結構側視圖；第6圖係顯示本發明實施例之發光元件之封裝結構側視圖；第7圖係顯示本發明另一實施例之發光元件之封裝結構側視圖；第8圖係顯示本發明另一實施例之發光元件之封裝結構側視圖；第9圖係顯示本發明另一實施例之發光元件之封裝結構側視圖；第10A圖係顯示本發明另一實施例之發光元件之封裝結構側視圖；第10B圖係顯示本發明另一實施例之發光元件之封裝結構上視圖；第11圖係顯示本發明另一實施例之發光元件之封裝結構側視圖；第12圖係顯示本發明實施例應用於液晶顯示器背光源之設計結構側視圖； 第13圖係顯示本發明實施例另一種應用於液晶顯示器背光源之設計結構側視圖。
本發明揭露一種發光元件之封裝結構及其製造方法。為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述並配合第2圖至第13圖之圖式。
第2-3圖為本發明實施例所使用之發光二極體晶粒。如第2圖所示，其結構為：於成長基板201上利用例如有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)成長磊晶結構202，或以接合方法將磊晶結構置於支持基板上。其中磊晶結構至少包含一第一電性半導體層202a，一活性層202b及一第二電性半導體層202c，然後於磊晶結構202上形成第一電極203及第二電極204，以形成一橫向結構之發光二極體晶粒200。
成長基板201可為透明材料，例如藍寶石基板、氧化鋅或氮化鋁。成長基板也可以是高散熱材料，例如類鑽碳薄膜(DLC)、石墨、矽、碳化矽(SiC)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)或鋁酸鋰(LiAlO2)。成長基板也可以是單晶材料，例如矽、氮化鋁(AlN)或氮化鎵(GaN)；或者是包含單晶材料(如矽、氮化鋁或氮化鎵)及非單晶材料(如多晶材料、非晶材料)之複合材料基板，例如陶瓷。
如第3圖所示，其結構為於成長基板301上，利用例如有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)成長磊晶結構302，或以接合方法將磊晶結構置於支持基板上。其中磊晶結構至少包含一第一電性半導體層302a，一活性層302b及一第二電性半導體層302c。第一電極303位於磊晶結構302之第一側，第二電極304位於相對於磊晶結構302第一側之第二側，以形成一垂直結構之發光二極體晶粒300。
支持基板可為高散熱材料或是反射性材料，例如銅(Cu)、鋁(Al)、鉬(Mo)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、類鑽碳薄膜(DLC)、石墨、碳纖維、金屬基複合材料(metal matrix composite,MMC)、陶瓷複合材料(ceramic matrix composite,CMC)、高分子複合材料(polymer matrix composite,PMC)、矽(Si)、磷化碘(IP)、硒化鋅(ZnSe)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化銦(InP)、鎵酸鋰(LiGaO2)或鋁酸鋰(LiAlO2)。
第4圖為本發明實施例之一發光元件400之示意圖。將發光二極體晶粒結構如200或300置於一透明基板404之第一平面404a之上，以形成一發光元件400。以發光二極體晶粒200結構為例，其結構包含一成長基板201；一磊晶結構202形成於成長基板201上，其中磊晶結構至少包含一第一電性半導體層202a，一活性層202b及一第二電性半導體層202c；及一第一電極203及一第二電極204，形成於磊晶結構202上。透明基板的材料可為藍寶石基板、鑽石、玻璃、環氧樹脂(epoxy)、石英、聚丙烯酸酯(acrylate)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)或碳化矽(SiC)。
第5圖所示為為本發明實施例之一發光元件500之示意圖。將發光二極體晶粒例如200或300置於一內含螢光材料之透明基板504上，形成一發光元件500。以發光二極體晶粒200結構為例，其結構包含一成長基板201；一磊晶結構202形成於成長基板201上，其中磊晶結構至少包含一第一電性半導體層202a，一活性層202b及一第二電性半導體層202c；及一第一電極203與一第二電極204形成於磊晶結構202上。接著，於發光二極體晶粒200上方及周圍覆蓋一層螢光粉體層505，以形成一發光元件500。
如第4圖及第5圖所示，發光二極體晶粒200或300可利用一連接層(圖未示)固定於透明基板404或504上，連接層之材料可為絕緣材料，例如：聚亞 醯胺(polyimide)、苯丙環丁烯(BCB)、全氟環丁基芳基醚(PFCB)、氧化鎂(MgO)、(SU8)、環氧樹脂(epoxy)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(polyetherimide)、氟碳聚合物(fluorocarbon polymer)、矽、玻璃、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiOx)、氧化鈦(TiO2)、氮化矽(SiNx)、旋塗玻璃(SOG)或其他有機黏著材料。連接層之材料也可為導電材料，例如：銦錫氧化物(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化錫銻(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化銦鋅(IZO)、(Ta2O5)、類鑽碳薄膜(DLC)、銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鎢(W)、銀-鈦(Ag-Ti)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)或金合金(Au alloy)等。連接層之材料也可為半導體材料，例如：氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)等。
第6圖為本發明封裝結構之一實施例之結構側視圖。前述之發光元件400或500結構皆可使用於本發明封裝結構之各實施例中，為避免重複僅以發光元件400作為代表。如第6圖所示，載體601具有反射面內壁602，且載體601可為印刷電路板(PCB)、陶瓷基板或矽基板。利用一連接材料605將發光元件400之透明基板404連接於載體601之平台603上，其中透明基板第一平面404a及其平行面(第二平面404b)均立於平台上，較佳地，透明基板與載體之平台大致上垂直。另外，發光二極體之p、n電極分別與載體之p電極606、n電極607電性連接，形成一發光二極體之封裝結構10。發光二極體晶粒之活性層所產生的光散出方向為全向性(omnidirectional)，其中射向透明基板第一平面404a之光會穿過透明基板，並由透明基板之第二平面404b射出，經由載體之反射面內壁602反射後，再 離開封裝結構10。另外，可於整個封裝結構10上方加上透鏡(lens)604，以增加整個封裝結構之出光效率。
第7圖為本發明封裝結構之另一實施例之結構側視圖。載體701具有一反射面703，以連接材料704將發光元件400之透明基板404立於載體701上，載體701可為印刷電路板(PCB)、陶瓷基板或矽基板。較佳地，透明基板404與載體701大致上垂直。發光二極體之p/n電極分別與載體之p/n電極電性連接，並將封裝結構內部充填擴散物質(diffuser)702，使發光元件所產生的光線因擴散物質而產生散射(Scattering)。最後，所有光線(如圖中箭號所示)穿透透明基板404並由其第二平面404b射出，成為一側發光式發光元件之封裝結構20。
第8圖為本發明封裝結構另一實施例之結構側視圖。利用連接層(圖未示)將兩個橫向結構發光二極體晶粒200及200’背對背地黏接，以形成多重發光元件800。發光二極體晶粒200可包含發藍光的氮化鎵(GaN)系列材料，而發光二極體晶粒200’可包含發紅光的磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列材料。另外，發光二極體晶粒結構200及200’之間可包含一中間基板801，中間基板801可以是藍光發光二極體晶粒200之透明成長基板。此外，鏡面(圖未示)可置於中間基板801之一側，以增加整體封裝結構30之出光效率。
連接層之材料可為絕緣材料，例如：聚亞醯胺(polyimide)、苯丙環丁烯(BCB)、全氟環丁基芳基醚(PFCB)、氧化鎂、(SU8)、環氧樹脂(epoxy)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(polyetherimide)、氟碳聚合物(fluorocarbon polymer)、矽、玻璃、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiOx)、氧化鈦(TiO2)、氮化矽(SiNx)、旋塗玻璃(SOG)或其他有機黏著材料。連接層之材料也可為導電材料，例如：銦錫氧化物(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化錫銻(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化銦鋅(IZO)、 (Ta2O5)、類鑽碳薄膜(DLC)、銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鎢(W)、銀-鈦(Ag-Ti)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)或金合金(Au alloy)等。連接層之材料也可為半導體材料，例如：氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)等。
多重發光元件800黏著在透明基板404上，且藉由直接接合、焊接或/及銲線的方式與透明基板上的電路(圖未示)電性連接。載體701具有一反射面703，以連接材料704將多重發光元件800之透明基板404立於載體701上，載體701可為印刷電路板(PCB)、陶瓷基板或矽基板。較佳地，透明基板404與載體701大致上垂直。透明基板404之電路(圖未示)與載體701之第一電極701a(例如p電極)及第二電極701b(例如n電極)分別電性連接，並將封裝結構內部充填擴散物質(diffuser)702，使發光元件所產生的光線因擴散物質而產生散射(scattering)。最後，所有光線(如圖中箭號所示)穿透透明基板404並由其第二平面404b射出。在本實施例中，發光二極體晶粒結構200及200’為電性並聯。
第9圖為本發明封裝結構另一實施例之結構側視圖。利用導電連接層901將橫向結構發光二極體晶粒200及垂直結構發光二極體晶粒300背對背地黏接，以形成多重發光元件900。發光二極體晶粒200可包含發藍光的氮化鎵(GaN)系列材料，而發光二極體晶粒300可包含發紅光的磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列材料。另外，發光二極體晶粒結構200及300之間可包含一中間基板(圖未示)，中間基板可以是藍光發光二極體晶粒202之透明成長基板。此外，鏡面(圖未示)可置於中間基板之一側，以增加整個封裝結構40之出光效率。
多重發光元件900黏著在透明基板404上，且藉由直接接合、焊接或/及銲線的方式與透明基板上的電路(圖未示)電性連接。載體701具有一反射面703，以連接材料704將多重發光元件800之透明基板404立於載體701上，載體701可為印刷電路板(PCB)、陶瓷基板或矽基板。較佳地，透明基板404與載體701大致上垂直。透明基板404之電路(圖未示)與載體701之第一電極701a(例如p電極)及第二電極701b(例如n電極)分別電性連接，並將封裝結構內部充填擴散物質(diffuser)702，使發光元件900所產生的光線因擴散物質而產生散射(scattering)。最後，所有光線(如圖中箭號所示)穿透透明基板404並由其第二平面404b射出。在本實施例中，藉由導電連接層901將橫向結構發光二極體晶粒200與垂直結構發光二極體晶粒300電性連接，因此發光二極體晶粒結構200及300為電性串聯。
第10A圖為本發明封裝結構另一實施例之結構側視圖。利用連接層(圖未示)將前述之發光二極體晶粒200或300固定於一透明基板504之第一平面504a。為了使發光二極體封裝結構50有較大的出光量，圓頂封裝體802包覆發光二極體晶粒200並固定在透明基板504之第一平面504a上；由上視來看，圓頂封裝體在第一平面上為圓形，如第10B圖所示。於較佳實施例，為了達到光萃取之目的，圓頂封裝體802可為半球體。圓頂封裝體802之材料可選自透明膠材，例如：聚亞醯胺(polyimide)、苯丙環丁烯(BCB)、全氟環丁基芳基醚(PFCB)、SU8、環氧樹脂(epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(polyetherimide)、氟碳聚合物(fluorocarbon polymer)、旋塗玻璃(SOG)或其他透明有機材料。較佳地，發光二極體晶粒200位於圓頂封裝體802在第一平面504a上的投影面之幾何中心位置。
如第10A圖所示，電路載體501具有電路置於其上，且電路載體501可以是印刷電路板(PCB)、軟性電路板(FCB)、陶瓷基板、複合材料基板或矽基 板。利用一連接材料605將發光二極體封裝結構50之透明基板504連接於載體501之平台503上，其中透明基板第一平面504a及其平行面(第二平面504b)均立於平台上。較佳地，透明基板之第一平面504a係大致上垂直於體之平台503，但第一平面504a及平台503之夾角並不限於90度，亦即夾角α可以大於0度。為了達到光萃取之目的，夾角較佳介於45度到135度。另外，可利用直接接合、焊接或/及銲線的方式，使發光二極體封裝結構50之n電極及p電極與電路載體501上之電路(圖未示)電性連接。
發光二極體晶粒200之活性層所產生的光散出方向為全向性(omnidirectional)，其中射向透明基板第一平面504a之光會穿過透明基板，並由透明基板之第二平面504b射出。再者，由於圓頂封裝體802為圓弧狀，光穿透圓頂封裝體802後，並從圓頂封裝體射出之光散出方向為全向性；如此一來，增加了發光二極體封裝結構50的出光效率。此外，根據第1圖，由於大量的光由發光二極體晶粒之正向出光面射出，在本實施例中，調整光的散佈可藉由調整夾角α來達成，亦即調整正向出光面與載體間的夾角。在本實施例中，正向出光面與載體501之平台503大致上垂直。
參考第10B圖，從透明基板504之上視來看，固定膠材510以環狀方式塗佈於透明基板504之第一平面504a上。接著，在第一平面504a塗佈圓頂封裝體802材料時，利用環狀的固定膠材510作為框膠將圓頂封裝體802固定在第一平面504a上，並使圓頂封裝體大致上形成一半球體，且此半球體在第一平面之投影為圓形。此外，在圓頂封裝體802塗佈前，發光二極體晶粒200位於此環狀固定膠材之幾何中心。
參考第10B圖，從透明基板504之上視來看，固定膠材510以一中空圓型環繞圓頂封裝體802之周圍，且發光二極體晶粒200位於固定膠材510之幾何中心。利用固定膠材510，可將圓頂封裝體802內的封裝膠材在第一平面504a 上定形並防止其溢出，使圓頂封裝體802在第一平面上具有一圓形投影，且發光二極體晶粒200大致上位於此圓形投影之中心。圓頂封裝體之封裝膠材在第一平面504a上形成圓頂結構時，與第一平面504a之接觸角可取決於不同膠材之內聚力。在較佳實施例中，選擇具有適當黏性的膠材，可以其形成近乎為半球體的圓頂封裝體802。較佳地，固定膠材510之材料可選用白色反射性膠材，例如：聚乙烯醇(PVA)、聚亞醯胺(polyimide)、苯丙環丁烯(BCB)、全氟環丁基芳基醚(PFCB)、SU8、環氧樹脂(epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(polyetherimide)、氟碳聚合物(fluorocarbon polymer)、旋塗玻璃(SOG)或其他透明有機材料，來增進出光效果。
第11圖為本發明封裝結構另一實施例之結構側視圖。在本實施例之發光二極體封裝結構60與前述之發光二極體封裝結構50大致上相同，但其差別在於，為了使光強分佈更均勻，將形狀與第一圓頂封裝體802相對稱的第二圓頂封裝體803設置於透明基板504之第二平面504b上。利用類似的製程，將第二固定膠材511設置於第二平面504b上，預先將封裝膠材固定成第二圓頂封裝體。利用結合兩個圓頂封裝體802及803，可將發光二極體晶粒200嵌在球體或類似球體的透明封裝體中。在本實施例中，發光二極體晶粒200實質上位於球體或類似球體的封裝體(802及803)在第一平面504a上之圓型投影的中心，因此，發光二極體封裝結構60近乎是全向性的光源。
此外，為了混光目的，可將螢光粉體層以層狀、片狀或混在圓頂封裝體802和/或803中的形式，直接形成於發光二極體晶粒上。螢光粉體可散佈在圓頂封裝體802和/或803之膠材中，或是均勻地佈在圓頂封裝體802和/或803之外表面，或是此兩種方式之結合。例如將藍色發光二極體所發出的藍光，與覆蓋在藍色發光二極體的黃色螢光粉所激發出的黃光混合，可得到白色的光源。
第12圖為本發明實施例應用於液晶顯示器背光源之設計結構70之側視圖。載體801之底部具有反射層805，將複數個發光元件之封裝結構10利用連接材料804連接於載體801內，且發光二極體之p/n電極分別與載體之p/n電極電性連接，其中每一個發光元件封裝結構及方法與上述第6圖相同，不再贅述。當複數個發光元件封裝結構所發出的光藉由具有不同功能的薄膜材料806(如：稜鏡片，Prism Sheet)設計而均勻發出所需之混合光，即可作為液晶顯示器背光源之結構70。
第13圖為本發明實施例應用於液晶顯示器背光源之設計另一結構80搭配一偏光板之示意圖。一底部具有反射層901之偏光板(Polarizer)902，其最上層覆蓋薄膜材料903。搭配複數個側發光式發光元件之封裝體20所組成的液晶顯示器背光源40後，背光源40所發出的側向光被導入偏光板902內(如圖中箭號所示)，其中往下的光經由其反射層901再反射回偏光板內，最後所有光經混合及偏極化後由薄膜材料903射出，再進入液晶顯示器其他結構內(如：液晶層)。其中光行進方向如箭號所示。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一發光元件之封裝結構，包含： 　一載體，包含一平台；以及 一發光元件，包含： 一基板，係具有與該平台不平行的一第一平面及相對於該第一平面的一第二平面； 一發光二極體晶粒，具有一底面完全平躺在該第一平面上以及一電極間隔地相對於該底面； 一第一透明膠材，包覆該發光二極體晶粒及該第一平面，且不與該平台直接接觸；以及 一第二透明膠材，位於與該第一透明膠材相對之該第二平面上； 其中由該發封裝結構之側視圖觀之，該第一透明膠材包含一第一圓弧線以及相對於第一圓弧線與該平台更遠的一第二圓弧線。
  2. 如利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，其中該第一平面與該平台間之夾角約為45-135度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，更包含一第一固定膠材位於該第一平面且環繞該第一透明膠材之周圍。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光元件之封裝結構，其中該第一固定膠材可為一反射性白色膠材。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，更包含一第二固定膠材位於該第二平面且環繞該第二透明膠材之周圍。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，其中該載體可為一印刷電路板(PCB)、一軟性電路板(FCB)、一陶瓷基板或一複合材料基板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，更包含一螢光粉體層披覆該發光元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，其中該第一透明膠材之內部或上方具有一螢光粉體。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，其中該第二透明膠材之內部或上方具有一螢光粉體。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件之封裝結構，其中該第二透明膠材包含一第三圓弧線以及相對於第三圓弧線與該平台更遠的一第四圓弧線。
TW107114600A 2013-01-29 2014-01-23 發光元件之封裝結構 TWI660525B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/752,423 2013-01-29
US13/752,423 US20130200414A1 (en) 2011-10-26 2013-01-29 Light-emitting diode device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201828502A TW201828502A (zh) 2018-08-01
TWI660525B true TWI660525B (zh) 2019-05-21

Family

ID=51241651

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103102615A TWI626769B (zh) 2013-01-29 2014-01-23 發光元件之封裝結構
TW107114600A TWI660525B (zh) 2013-01-29 2014-01-23 發光元件之封裝結構

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103102615A TWI626769B (zh) 2013-01-29 2014-01-23 發光元件之封裝結構

Country Status (2)

Country Link
CN (2) CN109037417A (zh)
TW (2) TWI626769B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090122521A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-14 Epistar Corporation Light-emiting device package

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003249692A (ja) * 2002-02-25 2003-09-05 Stanley Electric Co Ltd 半導体発光装置
KR100809263B1 (ko) * 2006-07-10 2008-02-29 삼성전기주식회사 직하 방식 백라이트 장치
JP4986735B2 (ja) * 2007-06-25 2012-07-25 京セラ株式会社 照明用光源
US20120037886A1 (en) * 2007-11-13 2012-02-16 Epistar Corporation Light-emitting diode device
US8198109B2 (en) * 2010-08-27 2012-06-12 Quarkstar Llc Manufacturing methods for solid state light sheet or strip with LEDs connected in series for general illumination
CN202268388U (zh) * 2011-10-13 2012-06-06 杭州友旺科技有限公司 辐射式散热陶瓷基板大功率led封装结构

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090122521A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-14 Epistar Corporation Light-emiting device package

Also Published As

Publication number Publication date
CN109037417A (zh) 2018-12-18
TW201431132A (zh) 2014-08-01
TWI626769B (zh) 2018-06-11
TW201828502A (zh) 2018-08-01
CN103972376A (zh) 2014-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11139279B2 (en) Light-emitting diode device
TWI400787B (zh) 發光元件之封裝結構
JP5999929B2 (ja) 発光素子パッケージ及びこれを利用した照明システム
US8049242B2 (en) Optoelectronic device
TWI578567B (zh) 發光元件
JP5906038B2 (ja) 発光素子
JP5762786B2 (ja) 発光素子、発光素子パッケージ
JP2021500735A (ja) 発光素子パッケージ及びこれを含む照明装置
TWI404228B (zh) 半導體發光裝置與其製造方法
US9793451B2 (en) Light-emitting diode device
US9142735B2 (en) Light emitting device
US9437784B2 (en) Light emitting device
US8148196B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP6396023B2 (ja) 発光素子
KR101984785B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR100610278B1 (ko) 고휘도 백색발광다이오드 및 그의 제조방법
TWI241728B (en) Semiconductor light-emitting device and production method thereof
TWI660525B (zh) 發光元件之封裝結構
KR20120111757A (ko) 발광소자 패키지
KR101734549B1 (ko) 발광 소자
KR20160037472A (ko) 발광 소자 패키지
KR20120072739A (ko) 발광소자