專利名稱：發(fā)光二極管裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種發(fā)光裝置，特別是關(guān)于一種發(fā)光二極管裝置。
技術(shù)背景發(fā)光二極管(light-emitting diode, LED)裝置是一種由半導(dǎo)體材料制作 而成的發(fā)光元件。由于發(fā)光二極管裝置屬冷發(fā)光，具有耗電量低、元件壽命 長、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，再加上體積小容易制成極小或陣列式的元件，因此 近年來，隨著技術(shù)不斷地進(jìn)步，其應(yīng)用范圍涵蓋了電腦或家電產(chǎn)品的指示燈、 液晶顯示裝置的背光源乃至交通標(biāo)志或是車用指示燈。但由于目前發(fā)光二極管裝置的發(fā)光二極管元件所采用的光電元件材料 為氮化鎵，而其光電轉(zhuǎn)換效率尚無法有效地提高，即其發(fā)光強(qiáng)度不足，因此 尚不足以取代日常照明設(shè)備的光源，故如何提高發(fā)光二極管裝置的發(fā)光強(qiáng)度 為目前待改善的重點(diǎn)之一。承上，增加發(fā)光強(qiáng)度的方法之一是增加發(fā)光二極管元件的發(fā)光面積，使 其外部量子效率提升。然而，在增加發(fā)光二極管元件發(fā)光面積的同時(shí)，必須 同時(shí)增加其驅(qū)動電流，但是發(fā)光二極管裝置在大電流的環(huán)境下操作時(shí)，將造 成電流散布不均勻而導(dǎo)致電流阻塞(current crowding )現(xiàn)象，故會產(chǎn)生過多 的熱能。一般而言，要增加發(fā)光二極管元件的發(fā)光面積采用倒裝片式(Flip-chip ) 發(fā)光二極管裝置來達(dá)成。請參照圖1所示，已知的一種發(fā)光二極管裝置1包 括發(fā)光二極管元件11以及承載基板12。發(fā)光二極管元件11在藍(lán)寶石 (sapphire )基板111上依序形成n型半導(dǎo)體摻雜層112、發(fā)光層(active layer) 113及p型半導(dǎo)體摻雜層114。其中，部分的n型半導(dǎo)體摻雜層112暴露于 發(fā)光層113及p型半導(dǎo)體摻雜層114。于此，由于發(fā)光二極管裝置1為倒裝 片式發(fā)光二極管裝置，即藍(lán)寶石基板lll為朝上的結(jié)構(gòu)。另外，發(fā)光二極管裝置1還包括第一反射電極EOl、第二反射電極E02 及絕緣層115。第一反射電極EOl形成于p型半導(dǎo)體摻雜層114;第二反射電極E02形成于暴露于發(fā)光層113及p型半導(dǎo)體摻雜層114的n型半導(dǎo)體摻 雜層112;絕緣層115則設(shè)置于第一反射電極EOl及第二反射電極E02之間， 以隔離其電性。承栽基板12具有栽體121及導(dǎo)電圖案層122，其中導(dǎo)電圖案層122包覆 部分的載體121。發(fā)光二極管元件11的第一反射電極EOl與第二反射電極 E02分別通過導(dǎo)電凸塊BOl而與不同部分的導(dǎo)電圖案層122電性連接。上述的發(fā)光二極管裝置1為了能夠?qū)l(fā)光二極管元件11所產(chǎn)生的熱能， 經(jīng)由導(dǎo)電凸塊BOl而傳導(dǎo)至具有散熱功能的承載基板12上，因此第一反射 電極EO1 、第二反射電極E02及導(dǎo)電凸塊BO1必須提供較大面積的散熱路徑。 但，當(dāng)發(fā)光二極管元件11與承載基板12接合時(shí)，過大的導(dǎo)電凸塊B01將會 造成第一反射電極EOl及第二反射電極E02產(chǎn)生短路的疑慮。然若導(dǎo)電凸塊 B01過小，又將會導(dǎo)致熱能傳導(dǎo)效果不佳。援因于此，如何提供一種具有較大面積的散熱路徑，同時(shí)可有效地防止 電極間短路的發(fā)光二極管裝置及其制造方法，實(shí)屬當(dāng)前重要課題之一。發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種具有良好散熱路徑的發(fā)光二 極管裝置及其制造方法。緣是，為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種發(fā)光二極管裝置包括導(dǎo)熱基板、 發(fā)光二極管元件、第一電極對、第二電極對、第一絕緣層、第二絕緣層、反 射層、第一絕緣體、第二絕緣體、第一接合層以及第二接合層。導(dǎo)熱基板具 有第一表面；第一電極對形成于導(dǎo)熱基板的第一表面之上；第二電極對形成 于發(fā)光二極管元件上，并與第一電極對相對而設(shè)；第一絕緣層形成于第一電 極對之間；第二絕緣層形成于第二電極對之間；反射層形成于第二絕緣層上， 當(dāng)自第二電極對之間所發(fā)出的光線在穿越第二絕緣層后，能通過此反射層反 射該光線；第一絕緣體覆蓋部分的第一電極對及部分的第一絕緣層；第二絕 緣體與第一絕緣體相對而設(shè)，并相互連接，其中，第二絕緣體覆蓋部分的第 二電極對、部分的第二絕緣層及部分的反射層；第一接合層形成于第一電極 對及第二絕緣層上；第二接合層形成于第二電極對及反射層上，且第二接合 層與第一接合層相對而設(shè)，并相互電性連接。另外，為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種發(fā)光二極管的制造方法包括以下步驟形成第一電極對于導(dǎo)熱基板上；形成第二電極對于發(fā)光二極管元件 上；形成第一絕緣層于第一電極對之間；形成第二絕緣層于第二電極對之間； 形成反射層于第一絕緣層上，當(dāng)自第二電極對之間所發(fā)出的光線在穿越第二 絕緣層后，能通過此反射層反射該光線；形成第一絕緣體覆蓋部分的第一電 極對及部分的第一絕緣層；形成第二絕緣體覆蓋部分的第二電極對、第二絕 緣層及部分的反射層；形成第一接合層于第一電極對及第二絕緣層上；形成 第二接合層于第二電極對及反射層上；以及將第 一 電極對及第二電極對相對 設(shè)置，并接合第一接合層與第二接合層。上述的發(fā)光二極管裝置的導(dǎo)熱基板為絕緣導(dǎo)熱基板，若其為金屬導(dǎo)熱基 板時(shí)，則在導(dǎo)熱基板的第一表面上必須再形成導(dǎo)熱絕緣層，以避免金屬導(dǎo)熱 基板與發(fā)光二極管元件短路。另外，第一絕緣層及第二絕緣層的材料可為氮 化鋁或碳化硅，其導(dǎo)熱率皆大于200W/mk，因此可將發(fā)光二極管元件所產(chǎn)生 的熱能傳導(dǎo)至導(dǎo)熱基板上。承上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種發(fā)光二極管裝置及其制造方法，利用第 一絕緣層、第二絕緣層、第一絕緣體及第二絕緣體以分別隔離第一電極對之 間的電性以及第二電極對之間的電性，使其具有良好的絕緣效果，且使用高 導(dǎo)熱率的絕緣材料，使得發(fā)光二極管元件所產(chǎn)生的熱能，能夠有良好的散熱 路徑以傳導(dǎo)至導(dǎo)熱基板。


圖1為顯示已知的一種發(fā)光二極管裝置的示意圖。圖2為顯示依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的 一種發(fā)光二極管的制造方法的流程圖。圖3A至圖3E為顯示與圖2的流程步驟配合的示意圖。 圖4A及圖4B為顯示依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置選用不 同的導(dǎo)熱基板的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記i兌明1、 2:發(fā)光二極管裝置 11:發(fā)光二極管元件 111:藍(lán)寶石基板112、 222: n型半導(dǎo)體4參雜層113、 223:發(fā)光層114、 224: p型半導(dǎo)體摻雜層 115:絕緣層12:承載基板 121:載體 122:導(dǎo)電圖案層 E01:第一反射電極 E02:第二反射電才及 B01:導(dǎo)電凸塊 21:導(dǎo)熱基板 21':金屬導(dǎo)熱基板 21":復(fù)合材料基板 211:表面22:發(fā)光二極管元件221:外延基板23:第一絕緣層24:第二絕緣層25:反射層26:第一絕緣體27:第二絕緣體28:第一接合層29:第二接合層E21:第一電極對E22:第二電極對E21a、 E21b、 E22a、 E22b:電極M01:絕緣導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)TC1:導(dǎo)熱絕緣層具體實(shí)施方式
以下將參照相關(guān)附圖，說明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置及其制造方法。請參照圖2所示，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置的制造方法 包括步驟S1至步驟SIO。請同時(shí)參照圖3A至圖3E所示，其與圖2的步驟配合的發(fā)光二極管裝 置2的示意圖。如圖3A所示，步驟S1形成第一電極對E21于導(dǎo)熱基板21的表面211 之上，第一電極對E21包括電極E21a與電極E21b。而步驟S2形成第二電 極對E22于發(fā)光二極管元件22上。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管元件為倒裝 片式發(fā)光二極管元件，意即，其于外延基板221上依序形成n型半導(dǎo)體摻雜 層222、發(fā)光層223及p型半導(dǎo)體摻雜層224。其中，部分的n型半導(dǎo)體摻 雜層222暴露于p型半導(dǎo)體摻雜層224及發(fā)光層223。另外，在本實(shí)施例中， 第二電極對E22包括電極E22a與電極E22b，而第二電極對E22的其中的電 極E22a形成于p型半導(dǎo)體摻雜層224上，而另 一電極E22b形成于n型半導(dǎo) 體摻雜層222上。再者，電極E22a與第一電極對E21的其中的一電極E21a 相對而設(shè)，而電極E22b與第一電極對E21的另一電極E21b相對而設(shè)。如圖3B所示，步驟S3形成第一絕緣層23于第一電極對E21之間。其 中，第一絕緣層23形成于電極E21a與E21b之間。步驟S4形成第二絕緣層 24于第二電極對E22之間。其中，第二絕緣層24形成于電極E22a與E22b 之間。如圖3C所示，步驟S5形成反射層25于第二絕緣層24上，當(dāng)自第二電 極對E22的電極E22a與電極E22b之間所發(fā)出的光在穿越第二絕緣層24后， 能通過反射層25將其反射。步驟S6形成第一絕緣體26覆蓋部分的第一電 極對E21及部分的第一絕緣層23。步驟S7形成第二絕緣體27覆蓋部分的 第二電極對E22、第二絕緣層24及部分的反射層25。在此，第一絕緣體26 隔離第一電極對E21的電極E21a與E21b之間的電性，而第二絕緣體27隔 離第二電極對E22的電極E22a與E22b之間的電性。如圖3D所示，步驟S8形成第一接合層28于第一電極對E21及第一絕 緣層23上。步驟S9形成第二接合層29于第二電極對E22及反射層25上。 在本實(shí)施例中，第一接合層28及第二接合層29可以網(wǎng)版印刷或電鍍的方式 形成。如圖3E所示，步驟S10將第一電極對E21及第二電極對E22相對設(shè)置，并接合第一接合層28與第二接合層29,以完成發(fā)光二極管裝置2。在本實(shí) 施例中，當(dāng)?shù)谝唤雍蠈?8及第二接合層29的材料為錫膏時(shí)，其可通過回焊 工藝，使其相互接合。7 義上所述，在步驟Sl及步驟S2中，第一電極對E21及第二電極對E22 可同時(shí)分別形成于導(dǎo)熱基板21及發(fā)光二極管元件22上；在步驟S3及步驟 S4中，第一絕緣層23及第二絕緣層24可同時(shí)分別形成于第一電極對E21 之間及第二電極對E22之間；在步驟S6及步驟S7中，第一絕緣體26及第 二絕緣體27可同時(shí)分別形成而在步驟S8及步驟S9中，第一接合層28及 第二接合層29可同時(shí)分別形成。請?jiān)賲⒄請D3E所示，在本實(shí)施例中，導(dǎo)熱基板21為絕緣基板，其材料 例如但不限于陶瓷；第一絕緣層23及第二絕緣層24可為透光導(dǎo)熱絕緣層， 其材料可為氮化鋁(A1N )或碳化硅(SiC )。其中氮化鋁的導(dǎo)熱率約為200 230 (W/mk),而碳化硅的導(dǎo)熱率約為300-490 (W/mk)，因此將能夠有效地傳 導(dǎo)熱能；第一絕緣體26及第二絕緣體27的材料例如但不限于光致抗蝕劑； 反射層25可為金屬反射層，其材料可選自鉑、釔、金、銀、紹、鉻、鈦及 其組合所構(gòu)成的組，另外，反射層25亦可為薄膜反射層，其可由高折射率 的薄膜及低折射率的薄膜組合而成，且其材料可包括納微米顆粒材料；第一接合層28及第二接合層29的材料選可自錫膏、銀膏、錫銀膏、銅塊及其組 合所構(gòu)成的組。以下，為便于說明，將第一電極對E21、第二電極對E22、第一絕緣層 23、第二絕緣層24、反射層25、第一絕緣體26、第二絕緣體27、第一接合 層28及第二接合層29稱的為絕緣導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)MOl。請參照圖4A所示，當(dāng)導(dǎo)熱基板為一金屬導(dǎo)熱基板21'時(shí)，其材料選自 銅、鋁及其組合所構(gòu)成的組。在此，發(fā)光二極管裝置的制造方法將還包括于 導(dǎo)熱基板上形成導(dǎo)熱絕緣層TC1,以避免金屬導(dǎo)熱基板2，透過絕緣導(dǎo)熱結(jié) 構(gòu)M01而與發(fā)光二極管元件22短路。另外，請?jiān)賲⒄請D4B所示，當(dāng)導(dǎo)熱基板為復(fù)合材料導(dǎo)熱基板21"時(shí)， 其材料可為銅/01八1204/陶瓷(212"/213"/214")所構(gòu)成的導(dǎo)熱基板。而復(fù)合 材料導(dǎo)熱基板21"結(jié)合了金屬導(dǎo)熱基板散熱佳的優(yōu)點(diǎn)，以及絕緣導(dǎo)熱基板熱 傳導(dǎo)佳與膨脹系數(shù)低的優(yōu)點(diǎn)。因此，依據(jù)實(shí)際使用的不同，可選擇適合的導(dǎo) 熱基板來使用。綜上所述，依據(jù)本發(fā)明的一種發(fā)光二極管裝置及其制造方法，利用第一 絕緣層、第二絕緣層、第一絕緣體及第二絕緣體以分別隔離第一電極對之間 的電性以及第二電極對之間的電性，使其具有良好的絕緣效果，且使用高導(dǎo) 熱率的絕緣材料，使得發(fā)光二極管元件所產(chǎn)生的熱能，能夠有良好的散熱路 徑以傳導(dǎo)至導(dǎo)熱基板。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范 疇，而對其進(jìn)行的等同修改或變更，均應(yīng)包含于的權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)光二極管裝置的制造方法，包括形成第一電極對于導(dǎo)熱基板上；形成第二電極對于發(fā)光二極管元件上；形成第一絕緣層于該第一電極對之間；形成第二絕緣層于該第二電極對之間；形成反射層于該第二絕緣層上；形成第一絕緣體覆蓋部分的該第一電極對及部分的該第一絕緣層；形成第二絕緣體覆蓋部分的該第二電極對、該第二絕緣層及部分的該反射層；形成第一接合層于該第一電極對及該第一絕緣層上；形成第二接合層于該第二電極對及該反射層上；以及將該第一電極對及該第二電極對相對設(shè)置，并接合該第一接合層與該第二接合層。
2、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該第一電極對及該第二電極對 同時(shí)分別形成、該第一絕緣層及該第二絕緣層同時(shí)分別形成、該第一絕緣體 及該第二絕緣體同時(shí)分別形成，或者，該第一接合層及該第二接合層同時(shí)分別形成。
3、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該第一接合層以網(wǎng)版印刷或電 鍍形成于該第 一 電極對及該反射層上。
4、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該第二接合層以網(wǎng)版印刷或電 鍍形成于該第二電極對及該第二絕緣層上。
5、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中于形成該第一電極對于該導(dǎo)熱 基板上前，還包括一步驟形成導(dǎo)熱絕緣層于該導(dǎo)熱基板上；其中，該導(dǎo)熱基板為金屬導(dǎo)熱基板，且該金屬導(dǎo)熱基板的材料選自銅、 鋁及其組合所構(gòu)成的組。
6、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該導(dǎo)熱基板為絕緣導(dǎo)熱基板或 復(fù)合材料導(dǎo)熱基板、該絕緣導(dǎo)熱基板的材料為陶瓷，且該復(fù)合材料導(dǎo)熱基板 的材料為銅/0^1204/陶瓷。
7、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該第一絕緣層及該第二絕緣層 的材料為氮化鋁、碳化硅或光致抗蝕劑。
8、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該當(dāng)自該第二電極對之間所發(fā) 出的光線在穿越該第二絕緣層后，通過該反射層反射該光線，該反射層為全 屬反射層或薄膜反射層，且該反射層的材料選自鉑、釔、金、銀、鋁、鉻、 鈦及其組合所構(gòu)成的組。
9、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該反射層包括納微米顆粒材料。
10、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該第一接合層及該第二接合層 的材料選自錫膏、銀膏、錫銀膏、銅塊及其組合所構(gòu)成的組。
11、 一種發(fā)光二極管裝置，包括 導(dǎo)熱基板，具有一表面； 發(fā)光二極管元件；第一電極對，形成于該導(dǎo)熱基板的該表面之上；第二電極對，形成于該發(fā)光二極管元件上，并與該第一電極對相對而設(shè)； 第一絕緣層，形成于該第一電極對之間； 第二絕緣層，形成于該第二電極對之間； 反射層，形成于該第二絕緣層上；第 一絕緣體，覆蓋部分的該第 一 電極對及部分的該第 一絕緣層； 第二絕緣體，與該第一絕緣體相對而設(shè)，并相互連接，該第二絕緣體覆蓋部分的該第二電極對、部分的該第二絕緣層及部分的該反射層； 第一接合層，形成于該第一電極對及該第二絕緣層上；以及 第二接合層，形成于該第二電極對及該反射層上，該第二接合層與該第一接合層相對而設(shè)，并相互電性連接。
12、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，還包括 導(dǎo)熱絕緣層，形成于該導(dǎo)熱基板的該表面上；其中，該導(dǎo)熱基板為金屬導(dǎo)熱基板，且該金屬導(dǎo)熱基板的材料選自銅、 鋁及其組合所構(gòu)成的組。
13、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，其中該導(dǎo)熱基板為絕緣導(dǎo) 熱基板或復(fù)合材料導(dǎo)熱基板、該絕緣導(dǎo)熱基板的材料為陶瓷，且該復(fù)合材料 導(dǎo)熱基板的材料為銅/01八1204/陶瓷。
14、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，其中該第一絕緣層及該第二絕緣層的材料為氮化鋁、碳化硅或光致抗蝕劑。
15、如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，其中該當(dāng)自該第二電極對 之間所發(fā)出的光線在穿越該第二絕緣層后，通過該反射層反射該光線，且該 反射層為金屬反射層或薄膜反射層。
16、如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，其中該反射層的材料選自 鉑、4巴、金、銀、鋁、鉻、鈦及其組合所構(gòu)成的組。
17、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，其中該反射層包括納微米顆粒材料。
18、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，其中該第一接合層及該第 二接合層的材料選自錫膏、銀膏、錫銀膏、銅塊及其組合所構(gòu)成的組。
19、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管裝置，其為倒裝片式發(fā)光二極管裝置。
全文摘要
一種發(fā)光二極管裝置，包括第一電極對，其形成于導(dǎo)熱基板的第一表面之上；第二電極對，其形成于發(fā)光二極管元件上，并與第一電極對相對而設(shè)；第一絕緣層，其形成于第一電極對之間；第二絕緣層，其形成于第二電極對之間；反射層，其形成于第二絕緣層上；第一絕緣體，其覆蓋部分的第一電極對及部分的第一絕緣層；第二絕緣體，其與第一絕緣體相對而設(shè)并相互連接，且覆蓋部分的第二電極對、部分的第二絕緣層及部分的反射層；第一接合層，其形成于第一電極對及第一絕緣層上；第二接合層，其形成于第二電極對及反射層上，且與第一接合層相對而設(shè)并相互電性連接。
文檔編號H01L33/00GK101226972SQ20071000178
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月16日
發(fā)明者廖學(xué)國, 薛清全, 陳煌坤 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司