專利名稱：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，且特別是涉及一種 將熱電致冷元件與發(fā)光二極管模塊整合的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管屬于一種半導(dǎo)體元件，其發(fā)光芯片的材料主要使用III-V族 化學(xué)元素，如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等化合 物半導(dǎo)體，其發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換為光，也就是對化合物半導(dǎo)體施加電流， 透過電子與空穴的結(jié)合，將過剩的能量以光的形式釋出，而達(dá)成發(fā)光的效果。 由于發(fā)光二極管的發(fā)光現(xiàn)象不是通過加熱發(fā)光或放電發(fā)光，而是屬于冷性發(fā) 光，因此發(fā)光二極管的壽命長達(dá)十萬小時以上，且無須暖燈時間(idling time)。此外，發(fā)光二極管具有反應(yīng)速度快(約為10-9秒)、體積小、用電 省、污染低(不含水銀)、高可靠度、適合量產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此其所能應(yīng)用的 領(lǐng)域十分廣泛，例如需要高速反應(yīng)的掃描器燈源、液晶顯示器的背光源或前 光源汽車的儀表板照明、交通信號燈以及一般的照明裝置等。
現(xiàn)有的發(fā)光二極管以氮化鎵(GaN)為主要材料，而通過外延 (epitaxy)的方式制作而成。其中，發(fā)光二極管主要包括一基板(substrate )、 一半導(dǎo)體層(semi-conductive layer) 、 二外接電極，且半導(dǎo)體層內(nèi)還包括分 別具有N型及P型摻雜的兩束縛層(confinement layer)以及位于兩束縛層 間的發(fā)光層(active layer)。當(dāng)對外接電極施加一順向偏壓時，電流會流經(jīng) 半導(dǎo)體層，而在發(fā)光層內(nèi)產(chǎn)生電子與空穴的結(jié)合，進(jìn)而使得發(fā)光層發(fā)光。
發(fā)光二極管是屬于一種高功率元件，其80%的功率是以熱能的型式輸 出，而剩下20%的功率才是以光能的型式輸出。因此，若發(fā)光二極管封裝結(jié) 構(gòu)中沒有搭配適當(dāng)?shù)纳嵫b置時，其產(chǎn)生的熱能將會導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，進(jìn) 而影響發(fā)光二極管元件的發(fā)光效率，并縮短其使用壽命。所以，高功率發(fā)光 二極管的散熱實(shí)為 一亟待解決的課題。200710085667.6
說明書第2/17頁
在美國專利第6902291號專利中，揭露一種"跑道方向性發(fā)光二極管燈 具，，(In-pavement directional LED luminaire)。此燈具結(jié)構(gòu)是在發(fā)光二才及管支架 (LED holder)下方配置一熱電致冷器(Thermoelectric Cooler, TE Cooler)。此 熱電致冷器具有一冷端及與其相對應(yīng)的一熱端，熱電致冷器的冷端鄰近發(fā)光 二極管支架，而其熱端貼覆于一散熱器。如此一來，即可通過熱電致冷器及 散熱器的搭配而將發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱能帶走。然而，上述發(fā)光二極管支 架與熱電致冷器之間，及熱電致冷器與散熱器之間利用黏著劑將三者組裝在 一起，因此，其組裝過程較為繁復(fù)，且當(dāng)黏著劑受熱而膨脹變形時，會影響 到發(fā)光二極管支架與熱電致冷器之間，及熱電致冷器與散熱器之間的接合關(guān) 系，而無法達(dá)到所需的散熱效果，進(jìn)而影響發(fā)光二極管的運(yùn)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，適于解決現(xiàn)有的發(fā)光二 極管元件所遭遇到的散熱問題，并可提高其發(fā)光效率與光通量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，利用微 機(jī)電工藝將發(fā)光二極管模塊與熱電致冷元件的制作整合在一起，以提高此封 裝結(jié)構(gòu)的散熱能力，并可降低封裝整合上的復(fù)雜度。
為達(dá)上述或是其他目的，本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包括 一第一基板、 一或多個發(fā)光二極管芯片、 一第二基板以及一熱電致冷元件。 第一基板具有一第一表面及與其相對應(yīng)的一第二表面。發(fā)光二極管芯片可發(fā) 射出一光線，配置于第一基板的第一表面上，且與第一基板電連接。第二基 板是位于第 一基板的下方，第二基板具有 一 第三表面及與其相對應(yīng)的 一 第四 表面，且第三表面面對第二表面。熱電致冷元件是配置于第一基板的第二表 面與第二基板的第三表面之間，以傳導(dǎo)發(fā)光二極管芯片運(yùn)作時產(chǎn)生的熱能。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一基板為一硅基板。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一基板的第一表面上具有一凹槽，而發(fā)光二 極管芯片配置于此凹槽中。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一反射膜， 此反射膜配置于凹槽的側(cè)壁與底部。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一擴(kuò)散板， 此擴(kuò)散板配置于第一基板的第一表面上，且位于發(fā)光二極管芯片的上方。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，擴(kuò)散板的材料為聚曱基丙烯酸曱酯
(poly(methyl)methacrylate， PMMA)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一第一絕緣 層，此第一絕緣層位于第一基板的第一表面上，且暴露出發(fā)光二極管芯片。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片透過打線接合技術(shù)或倒裝芯片 接合技術(shù)與第 一基板電連接。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一封裝膠 體，此封裝膠體位于第一基板的第一表面上，且覆蓋發(fā)光二極管芯片。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，封裝膠體的材料為環(huán)氧樹脂或硅膠。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二基板為一硅基板。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，熱電致冷元件包括一第一圖案化電極層、 一第 二圖案化電極層、多個N型半導(dǎo)體材料N型半導(dǎo)體材料材料以及多個P型 半導(dǎo)體材料P型半導(dǎo)體材料材料。第一圖案化電極層包括多個第一電極，這 些第一電極配置于第一基板的第二表面上。第二圖案化電極層包括多個第二 電極，這些第二電極配置于第二基板的第三表面上。而N型半導(dǎo)體材料材料
置于第一電極與第二電極之間，且與這些第一電極與第二電極電連接，以形 成一電力t回路。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，熱電致冷元件還包括多個焊料，這些焊料配置 于N型半導(dǎo)體材料與第一電極之間、N型半導(dǎo)體材料與第二電極之間、P型 半導(dǎo)體材料與第一電極之間，以及P型半導(dǎo)體材料與第二電極之間。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一第二絕緣 層，此第二絕緣層位于第一基板的第二表面上，且暴露出上述的第一電極。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一第三絕緣 層，此第三絕緣層位于第二基板的第三表面上，且暴露出上述的第二電極。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各N型半導(dǎo)體材料與各P型半導(dǎo)體材料的一端 埋入第一基板內(nèi)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各N型半導(dǎo)體材料與各P型半導(dǎo)體材料的一端 埋入第二基板內(nèi)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一多個定位 部，這些定位部位于第一基板與第二基板之間，且位于各N型半導(dǎo)體材料與
各P型半導(dǎo)體材料的外圍。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)還包括一散熱器， 配置于第二基板的第四表面上。
為達(dá)上述或是其他目的，本發(fā)明另提出一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作
方法，其包括下列步驟首先，提供一第一線路基板以及一第二線路基板， 第一線路基板具有一第一表面及與其相對應(yīng)的一第二表面，而第二線路基板 具有一第三表面及與其相對應(yīng)的一第四表面，且第二表面及第三表面上分別 具有多個電極。之后，形成多個N型半導(dǎo)體材料與多個P型半導(dǎo)體材料，這 些N型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料以交錯排列的方式配置于上述的電極 上。接下來，組裝第一線路基板與第二線路基板，其中，上述的N型半導(dǎo)體 材料與P型半導(dǎo)體材料位于第一線路基板與第二線路基板的電極之間，且N 型半導(dǎo)體材料與p型半導(dǎo)體材料透過這些電極而與第一線路基板以及第二 線路基板電連接。最后，將一或多個發(fā)光二極管芯片配置于第一線路基板的 第一表面上，并使其與第一線路基板電連接。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，N型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料分別形成于 第 一線路基板的第二表面的電極之上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，N型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料分別形成于 第二線路基板的第三表面的電極之上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，部分的N型半導(dǎo)體材料與部分的P型半導(dǎo)體材 料形成于第一線路基板的第二表面的電極上，而部分的N型半導(dǎo)體材料與部 分的P型半導(dǎo)體材料形成于第二線路基板的第三表面的電極上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第 一線路基板的第二表面上還包括多個第 一定 位部，而第二線路基板的第三表面上還包括多個對應(yīng)于上述第 一定位部的第 二定位部，且這些第 一定位部與第二定位部分別位于各電極的外圍。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，N型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料分別形成于 第一線路基板的第一定位部中，且位于電極之上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，N型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料分別形成于 第二線路基板的第二定位部中，且位于電極之上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，部分的N型半導(dǎo)體材料與部分的P型半導(dǎo)體材 料形成于第一線路基板的第一定位部中，而部分的N型半導(dǎo)體材料與部分的 P型半導(dǎo)體材料形成于第二線路基板的第二定位部中。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在組裝第一線路基板與第二線路基板時，將第
一定位部與第二定位部對齊，使N型半導(dǎo)體材料以及P型半導(dǎo)體材料與第一 線路基板以及第二線路基板上的電極電連接。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一定位部與第二定位部的材料為厚膜光致抗 蝕劑。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一線路基板的第一表面及第二表面上分別具 有一絕緣層，而這些電極位于第二表面的絕緣層上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一線路基板的第一表面上具有一凹槽，以容 置發(fā)光二極管芯片。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在提供第一線路基板與第二線路基板之后，還 包括于上述凹槽內(nèi)形成一反射膜。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在發(fā)光二極管芯片與第一線路基板電連接之 后，此發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法還包括于第一線路基板的第一表面上 形成一封裝膠體，此封裝膠體覆蓋住發(fā)光二極管芯片。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二線路基板的第三表面上具有一絕緣層，而 這些電極位于第三表面的絕緣層上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在提供第一線路基板與第二線路基板之后，還 包括于第一線路基板與第二線路基板的電極上分別形成一焊料。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在提供第一線路基板與第二線路基板之后，還 包括于第一線路基板的第二表面上分別形成多個凹槽，而上述電極分別形成 于這些凹槽中。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在提供第一線路基板與第二線路基板之后，還 包括于第二線路基板的第三表面上分別形成多個凹槽，而上述電極分別形成
于凹槽中。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在提供第一線路基板與第二線路基板之后，還 包括于第 一線路基板的第二表面以及第二線路基板的第三表面上分別形成 多個凹槽，而上述電極分別形成于這些凹槽中。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，使發(fā)光二極管芯片與第一線路基板電連接的方 式包括打線接合技術(shù)或倒裝芯片接合技術(shù)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法還包括 將一散熱器配置于第二線路基板的第四表面上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中提供第 一線路基板與第二線路基板的步驟
還包括提供一第一次基板以及一第二次基板，此第一次基板上具有一凹槽 以及位于凹槽中的一承載部，而第二次基板的一表面上具有上述電極。之后， 利用芯片接合技術(shù)使第一次基板與第二次基板結(jié)合，以形成第一線路基板， 承栽部與電極分別位于第 一線路基板的兩側(cè)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一次基板與該第二次基板分別為一硅基板。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一次基板上的凹槽通過蝕刻上述硅基板而形成。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述凹槽貫穿部分的第一次基板。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片配置于承載部上。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，于發(fā)光二極管芯片與第 一線路基板電連接之 后，還包括于第一次基板上形成一封裝膠體，此封裝膠體覆蓋住發(fā)光二極管
芯片O
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法還包括 將一擴(kuò)散板配置于第一線路基板的第一表面上，且擴(kuò)散板位于發(fā)光二極管芯 片的上方。
綜上所述，本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)利用微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝 直接將熱電致冷元件與發(fā)光二極管模塊整合在一起，以縮短熱電致冷元件與 發(fā)光二極管芯片之間的距離，如此一來，即可提升整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 的散熱效率、延長發(fā)光二極管元件的使用壽命。
此外，由于本發(fā)明將熱電致冷元件與發(fā)光二極管模塊分別制作于一硅基 板上，再將兩基板整合在一起以形成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。如此，將可縮小 整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的體積，并可簡化發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作過 程。再者，本發(fā)明可于兩基板的相對應(yīng)的表面上分別制作定位部，以通過定 位部的對位而提高兩片基板組裝時的可靠度。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)
選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)^L明如下。


圖1繪示為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖2繪示為本發(fā)明的一或多個發(fā)光二極管芯片通過倒裝芯片接合技術(shù)與 基板構(gòu)成電連接的剖面示意圖。
圖3繪示為根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面 示意圖。
圖4繪示為根據(jù)本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面 示意圖。
圖5繪示為4艮據(jù)本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面 示意圖。
圖6A繪示為根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖 面示意圖。
圖6B繪示為圖6A中所示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖7A 7D繪示為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的 制作流程剖面圖。
圖8A 8C繪示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的部 分制作流程剖面圖。
圖9A 9E繪示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制 作流程剖面圖。
圖10A-10B繪示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的 部分制作流程剖面圖。
圖11A 11E繪示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的 制作流程剖面圖。
簡單符號說明
100、 100，、 100"、 100，":發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)
110:第一基板
112:電極
114:第一絕緣層
116:第二絕緣層
118a:凹槽
118b:凹槽
119:反射膜
120:發(fā)先二極管芯片
122: N型接觸墊 124: P型接觸墊 130:第二基板 132:第三絕緣層 134:凹槽 140:熱電致冷元件 142:第一圖案化電極層 142a:第一電極 143:焊料
144:第二圖案化電極層 144a:第二電極 146: N型半導(dǎo)體材料 148: P型半導(dǎo)體材料 150:打線導(dǎo)線 160:散熱器 170:封裝膠體 180:擴(kuò)散板 190:焊球
200、 200，、 200"、 200，，，、 200"，，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 210:第一線路基板 210a:第一次基板 210b:第二次基板
211電極
212電極
213凹槽
214反射膜
215第一定位部
216承栽部
217凹槽
220第二線路基板
222電極
224第二定位部
226凹槽
230熱電致冷元件
232N型半導(dǎo)體材料
234P型半導(dǎo)體材料
240發(fā)光二極管芯片
250打線導(dǎo)線
260散熱器
270封裝膠體
280擴(kuò)散板
290電流源
300電子元件
300a:有源元件300b:無源元件SI:第一表面
S2:第二表面
S3:第三表面
S4:第四表面
具體實(shí)施例方式
圖1繪示為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面示
意圖。請參考圖1,本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)100主要包括 一第一基 板110、多個發(fā)光二極管芯片120、一第二基板130以及一熱電致冷元件140。 在此實(shí)施例中，以第一基板IIO上配置兩個發(fā)光二極管芯片120為例以作說 明，然而，使用者可依據(jù)不同的使用需求，于第一基板110上配置一個或是 兩個以上的發(fā)光二極管芯片120,本發(fā)明對于發(fā)光二極管芯片120的數(shù)目不 作任何限制。
第一基4反IIO具有一第一表面Sl以及與其相對應(yīng)的一第二表面S2。在 此實(shí)施例中，第一基板110可為一硅基板，而驅(qū)動發(fā)光二極管芯片120所需 的電路或是其他元件可通過微機(jī)電工藝制作于硅基板上，以達(dá)到工藝整合以 及縮小封裝結(jié)構(gòu)的體積的目的。發(fā)光二極管芯片120是配置于第一基板110
的第一表面S1上，以發(fā)射出一光線，且發(fā)光二極管芯片120與第一基板110 電連接。在此實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片120透過一打線導(dǎo)線(bonding wire)150而與形成于第一基板IIO上的電極112電連接。而除了利用打線接 合技術(shù)使發(fā)光二極管芯片120與第一基板IIO形成電連接之外，請參考圖2
120的N型接觸墊122與P型接觸墊124透過多個焊球190與第一基板110 構(gòu)成電連接，本發(fā)明對于發(fā)光二極管芯片120與第一基板IIO之間的電連接 方式不作任何限制。此外，在第一基板110的第一表面Sl上可選擇性地配 置一封裝膠體170，此封裝膠體170覆蓋住發(fā)光二極管芯片120、電極112 與打線導(dǎo)線150，以保護(hù)上述元件免于受損及受潮；封裝膠體170的材料可 為環(huán)氧樹脂(epoxy)或是硅膠(silicone)等。
第二基板130是位于第一基板110的下方，且第二基板130具有一第三 表面S3以及與其相對應(yīng)的一第四表面S4,其第三表面S3是面對第一基板 110的第二表面S2;同樣地，第二基板130可為一硅基板或是由其他材料所 組成的基板。
熱電致冷元件140配置于第一基板110的第二表面S2與第二基板130 的第三表面S3之間。當(dāng)通入電流于熱電致冷元件140時，熱電致冷元件140 的一端會形成冷端，而另一端會形成熱端。本發(fā)明即是通過將熱電致冷元件 140的冷端貼覆于承載有發(fā)光二極管芯片120的第一基板110的第二表面S2 上，并將其熱端貼覆于第二基板130的第三表面S3上，以通過熱電致冷元 件140而將發(fā)光二極管芯片120運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱能傳導(dǎo)至第二基板130上。 如此，即可迅速地將發(fā)光二極管芯片120運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱能帶走，以避免 不必要的熱能累積，進(jìn)而提升發(fā)光二極管芯片120的性能。
更進(jìn)一步而言，熱電致冷元件140包括 一第一圖案化電極層142、 一 第二圖案化電極層144、多個N型半導(dǎo)體材料146以及多個P型半導(dǎo)體材料 148。第一圖案化電極層142包括多個第一電極142a,這些第一電極142a是 配置于第一基板110的第二表面S2上。同樣地，第二圖案化電極層144包 括多個第二電極144a,這些第二電極144a是配置于第二基板110的第三表 面S3上。在此實(shí)施例中，這些第一電極142a與第二電極144a可通過電鍍 或是其他方式分別形成于第一基板IIO與第二基板130上，且第一電極142a 與第二電極144a的材料可為Au/Ti或Cu/Ti。多個N型半導(dǎo)體材料146與多
個P型半導(dǎo)體材料148是以交錯排列的方式配置于第一電極142a與第二電 極144a之間，并與第一電極142a與第二電極144a構(gòu)成電連接，以形成一 電流回路，此電流回路可為一串聯(lián)回路或是一并聯(lián)回路。如此，即可通過控 制施加于熱電致冷元件140的電流的流動方向，〗吏熱電致冷元件140的上端 形成冷端，而其下端形成熱端，以進(jìn)行熱能的傳導(dǎo)。而常用的熱電材料為具 有N型及P型特性的半導(dǎo)體材料，例如Bi2Te3、 Bi2SbTe3、硅鍺合金...等。 此外，在第二基板130的第四表面S4上可選擇性地配置一散熱器160,以 加速熱能的傳導(dǎo)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，可先于第一電極142a以及第二 電極144a的部分區(qū)域上形成多個焊料143,使N型半導(dǎo)體材料146及P型 半導(dǎo)體材料148透過焊料143與第一電極142a及第二電極144a構(gòu)成電連接。
圖3繪示為根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面 示意圖。請參考圖3，此發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)100，大致上是與圖1中所示的 發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)100相同，不過，在此實(shí)施例中，于第一基板110的第 一表面Sl及第二表面S2上分別形成一第一絕緣層114與一第二絕緣層116, 并于第二基板130的第三表面S3形成一第三絕緣層132，而原本直接形成 于第一基板110與第二基板130上的元件則是形成于第一絕緣層114、第二 絕緣層116與第三絕緣層132上，如此，即可通過絕緣層的設(shè)置而避免元件 之間產(chǎn)生漏電流的情形。當(dāng)然，使用者可依據(jù)不同的使用需求，于第一表面 Sl、第二表面S2或是第三表面S3中的任一或是任兩個表面上選擇性地形成 絕緣層，本發(fā)明對于第一絕緣層114、第二絕緣層116與第三絕緣層132的 配置與否不作任何限制。
圖4繪示為根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面 示意圖。請參考圖4，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)IOO"大致上是與圖1中所示的發(fā) 光二極管封裝結(jié)構(gòu)IOO相似，不過，在此實(shí)施例中，第一基板110的第一表 面Sl上形成有一凹槽118a,而上述的發(fā)光二極管芯片120即是配置于凹槽 118a內(nèi)，如此一來，發(fā)光二極管芯片120所發(fā)出的光線即可通過凹槽118a 的側(cè)壁與底部的反射，達(dá)到更好的聚光效果，進(jìn)而增加其出光效率。此外， 在凹槽118a的側(cè)壁與底部上可選擇性地形成一反射膜119，以增加光線反射 的機(jī)會。
請繼續(xù)參考圖4,本發(fā)明可于第一基板110的第一表面Sl上配置一擴(kuò) 散板180,此擴(kuò)散板180位于發(fā)光二極管芯片120的上方，如此，由發(fā)光二
極管芯片120所發(fā)出的光線即可經(jīng)由擴(kuò)散板180的擴(kuò)散，使其所發(fā)出的光線 更為均勻。此擴(kuò)散板180可為一透鏡、 一個由聚曱基丙烯酸曱酯 (polymethylmethacrylate， PMMA)所形成的板材，或是其他適于進(jìn)行光擴(kuò)散 的元件。
此外，在圖4所示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)IOO，，中，第一基板110的第 二表面S2上形成有多個凹槽118b,而電極142a是位于凹槽118b內(nèi)，且在 第二基板130的第三表面S3上形成有多個凹槽134,同樣地，電極144a是 位于凹槽134內(nèi)。如此一來，各個N型半導(dǎo)體材料146與P型半導(dǎo)體材料 148的兩端可分別埋入第一基板110與第二基板130中，以縮短熱電致冷元 件140與發(fā)光二極管芯片120的距離，以及熱電致冷元件140與散熱器160 之間的距離，使發(fā)光二極管芯片120運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱能可更快速地被排除。 請參考圖5，使用者可依據(jù)不同的使用需求，使各個N型半導(dǎo)體材料146與 P型半導(dǎo)體材料148的一端埋入第一基板110中。此外，亦可將各個N型半 導(dǎo)體材料146與P型半導(dǎo)體材料148的一端埋入第二基板130中，本發(fā)明對 此不作任何限制。
圖6A繪示為根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖 面示意圖。圖6B繪示為圖6A中所示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的電路圖。請 同時參考圖6A及6B，此發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)IOO"，與圖4中所示的發(fā)光二 極管封裝結(jié)構(gòu)IOO"相似，不過，此封裝結(jié)構(gòu)IOO"，是將圖4中所示的發(fā)光二 極管芯片120與熱電致冷元件140串聯(lián)，并由一電流源(或一電壓源)供應(yīng)其 所需的電流(或電壓)，以簡化電路上的設(shè)計(jì)。由于發(fā)光二極管芯片120會受 到所累積的熱能的影響，而使其亮度降低。然而，在本發(fā)明中是采用熱電致 冷元件140將其運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱能帶走。而在相同電流的操作下，此發(fā)光 二極管封裝結(jié)構(gòu)IOO"，比圖4中所示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)IOO"具有優(yōu)選的 發(fā)光效率。
在此實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片120是透過打線方式(WireBond)與熱電 致冷元件140電連接。然而，發(fā)光二極管芯片120亦可透過倒裝芯片接合或 是導(dǎo)電通孔(Plating Through Hole)等方式與熱電致冷元件140做電連接，本 發(fā)明對此不作任何限制。此外，當(dāng)熱電致冷元件140的吸熱端于第一基板110 時，此時熱電致冷元件140的負(fù)極可與發(fā)光二極管芯片120的正極連接，最 后拉出熱電致冷元件140的正極與發(fā)光二極管芯片120的負(fù)極，以形成串聯(lián)
形式。反之，若熱電致冷元件140的負(fù)極連接于發(fā)光二極管芯片120的負(fù)極， 且二者的正極也相連接，則形成并聯(lián)形式。
此外，請參考圖6A，在第一基板110的第一表面Sl上可選擇性地設(shè)置 一電子元件300,此電子元件300與上述串聯(lián)或并聯(lián)電路電連接，以達(dá)到所 需的電性要求。請參考圖6B，此電子元件300包含一有源元件300a^或一 無源元件300b,在此實(shí)施例中，有源元件300a為一齊納二極管，以作為穩(wěn) 壓之用，而無源元件300b為一用以限流的電阻。然而，有源元件300a亦可 為晶體管、互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體元件等元件，以達(dá)到靜電放電保護(hù)(ESD) 的功能。而無源元件300b亦可為電容、電感等元件或其組合。本發(fā)明對于 有源元件300a及/或無源元件300b的形式不作任何限制。
以下，將4荅配圖示說明本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法。本發(fā) 明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作是利用微機(jī)電工藝或是半導(dǎo)體封裝工藝，將 發(fā)光二極管模塊與熱電致冷元件制作于硅基板上，由于硅具有良好的熱傳導(dǎo) 特性，因此，將有助于發(fā)光二極管芯片的散熱，且可簡化整個發(fā)光二極管 封裝結(jié)構(gòu)的制作流程。
圖7A 7D繪示為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的 制作流程剖面圖。首先，請參考圖7A，提供一第一線路基板210以及一第 二線路基板220，第一線路基板210具有第一表面Sl及與其相對應(yīng)的第二 表面S2。在第一線路基板210的第一表面Sl及第二表面S2上分別具有多 個電極211、 212。第一線路基板210的第一表面Sl用以承載發(fā)光二極管芯 片，且位于其上方的電極211用以與發(fā)光二極管芯片進(jìn)行電連接。第二線路 基板220具有一第三表面S3及與其相對應(yīng)的一第四表面S4,且第三表面S3 上具有多個對應(yīng)于電極212的電極222。
同樣地，第一線路基板210的第一表面Sl、第二表面S2以及第二線路 基板220的第三表面S3上可選擇性地形成一絕緣層(圖中未示)，之后，再將 電極211、 212、 222形成于絕緣層之上，以防止各元件之間產(chǎn)生漏電流的情 形。
接下來，請參考圖7B，形成多個N型半導(dǎo)體材料232與多個P型半導(dǎo) 體材料234(在圖7B中僅繪示一組N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料234 以作說明)。在此實(shí)施例中，這些N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料234 以交錯的方式全部形成于第二線路基板220的電極222上。然而，這些N型
半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料234亦可以交錯的方式全部形成于第 一線 路基板210的電極212上；或是將部分的N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體 材料234形成于第一線路基板210的電極212上，而其余的N型半導(dǎo)體材料 232與P型半導(dǎo)體材料234則是形成于第二線路基板220的電極222上。
此外，在于電極222上形成N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料234 之前，可先于電極222上形成一焊料(圖中未示)，使N型半導(dǎo)體材料232與 P型半導(dǎo)體材料234易于與電極222構(gòu)成電連接。
之后，請參考圖7C所示，將第一線路基板210與第二線路基板220組 裝在一起。上述的N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料234位于第一線路 基板210的電極212與第二線路基板220的電極222之間，且N型半導(dǎo)體材 料232與P型半導(dǎo)體材料234透過電極212、 222而與第一線路基板210以 及第二線路基板220電連接，以形成一熱電致冷元件230。
最后，請參考圖7D,將一或多個發(fā)光二極管芯片240配置于第一線路 基板210的第一表面Sl上，并利用打線接合技術(shù)形成一打線導(dǎo)線250，使 發(fā)光二極管芯片240透過打線導(dǎo)線250與第一線路基板210電連接。至此， 即完成基本的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200的制作流程。然而，在圖7D所示的 步驟中，發(fā)光二極管芯片240亦可通過倒裝芯片接合技術(shù)或是其他方式與第 一線路基板210構(gòu)成電連接，本發(fā)明對此不作任何限制。
凹槽、反射膜及封裝膠體
為有效地提升發(fā)光二極管芯片240的出光效率，請參考圖8A所示，提 供第一線路基板210時，可預(yù)先在第一線路基板210的第一表面Sl上先形 成一凹槽216,此凹槽216用以容置發(fā)光二極管芯片240。此外，在凹槽216 的側(cè)壁與底部上亦可選擇性地形成一反射膜217。如此一來，當(dāng)利用圖7A 7D 所示的制作流程完成整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200，的制作后，請參考圖8B 所示，發(fā)光二極管芯片240發(fā)出的光線即可通過反射膜217的反射，而產(chǎn)生 優(yōu)選的出光效果。此外，為防止發(fā)光二極管芯片240及打線導(dǎo)線250免于受 損及受潮，請參考圖8C,可于第一線路基板210的第一表面Sl上形成一封 裝膠體270，此封裝膠體270覆蓋住發(fā)光二極管芯片240及打線導(dǎo)線250, 以防止發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200，中的發(fā)光二極管芯片240及打線導(dǎo)線250受 到外界濕度影響及雜塵污染。封裝膠體270的材料可為環(huán)氧樹脂或是硅膠等。
定位部及其組裝流程
為使第一線路基板210與第二線路基板220的組裝對位更加的精準(zhǔn)，以 提高熱電致冷元件組裝時的可靠度，在提供第一線路基板210與第二線路基 板220時，請參考圖9A所示，可先于第一線路基板210的第二表面S2上形 成多個第一定位部215,每個第一定位部215是分別位于其中一電極212的 外圍；同樣地，在第二線路基板220的第三表面S3上形成多個第二定位部 224,每個第二定位部224是分別位于其中一電極222的外圍，且第一定位 部215的位置對應(yīng)于第二定位部224的位置。更進(jìn)一步而言，第一定位部215 與第二定位部224的形成方式，可先于線路基板的表面旋涂上一層厚膜光組， 例如SU-8,之后，再利用光刻技術(shù)于電極的外圍形成所需的定位部。
之后，請參考圖9B所示，形成多個N型半導(dǎo)體材料232與多個P型半 導(dǎo)體材料234。在此實(shí)施例中，這些N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料 234以交錯的方式全部形成于第一線路基板210的電極212上。然而，這些 N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料234亦可以交錯的方式全部形成于第 二線路基板220的電極222上；或是將部分的N型半導(dǎo)體材料232與P型半 導(dǎo)體材料234形成于第一線路基板210的電極212上，而其余的N型半導(dǎo)體 材料232與P型半導(dǎo)體材料234則是形成于第二線路基板220的電極222上。
接下來，請參考圖9C所示，將第一線路基板210的第一定位部215與 第二線路基板220的第二定位部224相對齊，并將二者組合在一起，使各N 型半導(dǎo)體材料232及各P型半導(dǎo)體材料234的下端位于相對應(yīng)的第二定位部 224中，并使N型半導(dǎo)體材料232及P型半導(dǎo)體材料234的一端與電極222 構(gòu)成電連接，即可形成圖9D中所示的結(jié)構(gòu)。最后，請參考圖9E，將發(fā)光二 極管芯片240配置于第一線路基板210的第一表面Sl上，并使發(fā)光二極管 芯片240與第一線路基板210進(jìn)行電連接，即可完成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 200"的制作。
散熱器
為提高圖7D、圖8C及圖9E中所示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200、 200， 及200"的散熱效率，可于完成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200、 200，及200"的制 作后，在第二線路基板220的第四表面S4上配置一散熱器,以通過散熱器 傳導(dǎo)掉累積于第二線路基板上的熱能。
凹槽
為增加整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的散熱效率，并使第一線路基板210與
第二線路基板220的組裝對位更加的精準(zhǔn)，在提供第一線路基板210與第二 線路基板220時，請參考圖IOA所示，可先于第一線路基板210的第二表面 S2上形成多個凹槽217，并于各凹槽217中形成一電極212,同樣地，在第 二線路基板220的第三表面S3上形成多個凹槽226,并于各凹槽226中形 成一電極222。之后，同樣依據(jù)圖8B 圖8D所示的步驟以形成圖10B中所 示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200"，。由于發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200"，中其熱電 致冷元件更為接近發(fā)光二極管芯片240,因此，可加速熱能的傳導(dǎo)，以利于 發(fā)光二極管芯片240的散熱。此外，由于N型半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體 材料234是形成于第一線路基板210的凹槽217中或是第二線路基板220的 凹槽226中，因此，當(dāng)?shù)谝痪€路基板210與第二線路基板220組裝時，N型 半導(dǎo)體材料232與P型半導(dǎo)體材料234的另 一端會位于相對應(yīng)的凹槽217或 凹槽226中，如此，即可有效地提升第一線路基板210與第二線路基板220 組裝對位時的精準(zhǔn)度。
此外，為提升發(fā)光二極管芯片240的發(fā)光強(qiáng)度，本發(fā)明可先于兩片硅基 板上分別形成承栽發(fā)光二極管芯片240所需的凹槽結(jié)構(gòu)以及熱電致冷元件的 電極，之后，再利用芯片接合技術(shù)將兩個硅基板接合，以形成一類似于圖8A 中所示的第一線路基板210的線路基板。
圖11A 11E繪示為一種圖8A中所示的第一線路基板的制作方法流程 圖。首先，請參考圖11A,提供一第一次基板210a以及一第二次基板210b。 第一次基板210a上具有一凹槽213以及位于凹槽213中的承載部216,此島 狀的承載部216用以承載發(fā)光二極管芯片240。第二次基板210b的兩相對表 面上分別具有上述電極211、 212。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一次基板210a與第二次基板210b可皆為硅 基板，且第一次基板210a上的凹槽213可通過蝕刻穿部分的硅基板而形成。
接著，請參考圖IIB，利用芯片接合技術(shù)使第一次基板210a與第二次 基板210b結(jié)合，以形成第一線路基板210。上述的承栽部216與電極212 分別位于第一線路基板210的兩側(cè)。之后，同樣進(jìn)行圖8B至圖8D中所示 的步驟，以形成圖11C中所示的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200，，"。此外，為防止 發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200""受潮或是受損，請參考圖IID，可于第一次基板 210a上形成一封裝膠體270，此封裝膠體270覆蓋住發(fā)光二極管芯片240及 打線導(dǎo)線250，以防止發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200，中的發(fā)光二極管芯片240及
打線導(dǎo)線250受到外界濕度影響及雜塵污染。再者，為使發(fā)光二極管芯片240 所發(fā)出的光線更為均勻，請參考圖IIE所示，可于第一次基板210a上配置 一擴(kuò)散板280，此擴(kuò)散板280位于發(fā)光二極管芯片240的上方，且其可為一 透鏡、 一個由聚曱基丙烯酸甲酯所形成的板材，或是其他適于進(jìn)行光擴(kuò)散的 元件，以增加光線的擴(kuò)散。
此外，在上述發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200、 200，、 200"、 200，，，、 200，，" 的制作流程中，可如圖6A所示將其發(fā)光二極管芯片240與熱電致冷元件230 進(jìn)行串聯(lián)(或是并聯(lián))，以簡化電路設(shè)計(jì)，并可提升發(fā)光二極管芯片240的發(fā) 光效率。此外，亦可如圖6A所示，使用者亦可依據(jù)不同的電路設(shè)計(jì)而于第 一線路基板210的表面配置所需的有源元件或是無源元件，以達(dá)到所需的電 性表現(xiàn)。本發(fā)明對于有源元件或無源元件的形式不作任何限制。
綜上所述，本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)是利用微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工 藝直接將熱電致冷元件與發(fā)光二極管模塊整合在一起，以提升其散熱能力， 并可降低元件熱阻及減少接觸熱阻。如此，將有助于提升發(fā)光二極管的性能， 并達(dá)到延長發(fā)光二極管元件的使用壽命的目的。
此外，由于本發(fā)明將熱電致冷元件與發(fā)光二極管模塊分別制作于一硅基 板上，再將兩基^1整合在一起以形成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。如此，將可縮小 整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的體積、簡化發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作過程，并 可避免現(xiàn)有技術(shù)中因使用黏著劑進(jìn)行不同元件之間的接合，而產(chǎn)生可靠度降 低的問題。再者，本發(fā)明可于兩基板的相對應(yīng)的表面上分別制作定位部，以 通過定位部的對位而提高兩片基板組裝時的可靠度。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng) 域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括第一基板，具有第一表面及與其相對應(yīng)的第二表面；一或多個發(fā)光二極管芯片，適于發(fā)射出光線，配置于該第一基板的該第一表面，且與該第一基板電連接；第二基板，位于該第一基板的下方，該第二基板具有第三表面及與其相對應(yīng)的第四表面，該第三表面面對該第二表面；以及熱電致冷元件，配置于該第一基板的該第二表面與該第二基板的該第三表面之間，以傳導(dǎo)該發(fā)光二極管芯片運(yùn)作時產(chǎn)生的熱能。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該第一基板為硅基板。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該第一基板的該第 一表面上具有凹槽，該發(fā)光二極管芯片配置于該凹槽中。
4、 如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括反射膜，該反射 膜配置于該凹槽的側(cè)壁與底部。
5、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括擴(kuò)散板，其中該 擴(kuò)散板配置于該第一基板的該第一表面上，且位于該發(fā)光二極管芯片的上 方。
6、 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該擴(kuò)散板的材料為 聚曱基丙烯酸曱酯。
7、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括第一絕緣層，該 第一絕緣層位于該第一基板的該第一表面上，且暴露出該發(fā)光二極管芯片。
8、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該發(fā)光二極管芯片 透過打線接合技術(shù)或倒裝芯片接合技術(shù)與該第 一基板電連接。
9、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括封裝膠體，該封 裝膠體位于該第一基板的該第一表面上，且覆蓋該發(fā)光二極管芯片。
10、 如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該封裝膠體的材料 為環(huán)氧樹脂或硅膠。
11、 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該第二基板為硅基板。
12、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該發(fā)光二極管芯片 與該熱電致冷元件電連接，以構(gòu)成串聯(lián)電路或是并聯(lián)電路。
13、 如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括至少有源元件， 其中該有源元件與該串聯(lián)電路或該并聯(lián)電路電連接。
14、 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該有源元件包括 齊納二極管、晶體管、互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體元件其中之一或其組合。
15、 如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括至少無源元件， 其中該無源元件與該串聯(lián)電路或該并聯(lián)電路電連接。
16、 如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該無源元件包括 電阻、電感、電容其中之一或其組合。
17、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該熱電致冷元件包括第一圖案化電極層，包括多個第一電極，該些第一電極配置于該第一基 板的該第二表面上；第二圖案化電極層，包括多個第二電極，該些第二電極配置于該第二基 板的該第三表面上；多個N型半導(dǎo)體材料；以及多個P型半導(dǎo)體材料，其中該些N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材 料以交錯排列的方式配置于該些第一電極與該些第二電極之間，且與該些第 一電極與該些第二電極電連接，以形成電流回路。
18、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該熱電致冷元件 還包括多個焊料，各該焊料配置于該N型半導(dǎo)體材料與該第一電極之間、該 N型半導(dǎo)體材料與該第二電極之間、該P(yáng)型半導(dǎo)體材料與該第一電極之間， 以及該P(yáng)型半導(dǎo)體材料與該第二電極之間。
19、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括第二絕緣層， 該第二絕緣層位于該第一基板的該第二表面上，且暴露出該些第一電極。
20、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括第三絕緣層， 該第三絕緣層位于該第二基板的該第三表面上，且暴露出該些第二電極。
21、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中各該N型半導(dǎo)體 材料與各該P(yáng)型半導(dǎo)體材料的一端埋入該第一基板內(nèi)。
22、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中各該N型半導(dǎo)體材料與各該p型半導(dǎo)體材料的一端埋入該第二基板內(nèi)。
23、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括多個定位部， 該些定位部位于該第一基板與該第二基板之間，且位于各該N型半導(dǎo)體材料 與各該P(yáng)型半導(dǎo)體材料的外圍。
24、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，還包括散熱器，該散熱 器配置于該第二基板的該第四表面上。
25、 一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括下列步驟提供第 一線路基板以及第二線路基板，其中該第 一線路基板具有第 一表 面及與其相對應(yīng)的第二表面，而該第二線路基板具有第三表面及與其相對應(yīng) 的第四表面，且該第二表面及該第三表面上分別具有多個電極；形成多個N型半導(dǎo)體材料與多個P型半導(dǎo)體材料，其中該些N型半導(dǎo) 體材料與該些P型半導(dǎo)體材料以交錯排列的方式配置于該些電極上；組裝該第一線路基板與該第二線路基板，其中，該些N型半導(dǎo)體材料與 該些P型半導(dǎo)體材料位于該第一線路基板與該第二線路基板的該些電極之 間，并與該些電極電連接，以形成熱電致冷元件，且該些N型半導(dǎo)體材料與 該些P型半導(dǎo)體材料透過該些電極而與該第一線路基板以及該第二線路基 板電連接；以及將一或多個發(fā)光二極管芯片配置于該第 一線路基板的該第 一表面上，并 使其與該第 一線路基板電連接。
26、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該些 N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料分別形成于該第一線路基板的該第二 表面的該些電極之上。
27、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該些 N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料分別形成于該第二線路基板的該第三 表面的該些電極之上。
28、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中部分 的該些N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料形成于該第一線路基板的該第 二表面的該些電極上，而部分的該些N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料 形成于該第二線路基板的該第三表面的該些電極上。
29、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該第 一線路基板的該第二表面上還包括多個第一定位部，該第二線路基板的該第 三表面上還包括多個對應(yīng)于該些第 一定位部的第二定位部，且該些第 一定位 部與該些第二定位部分別位于該些電極的外圍。
30、 如權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該些 N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料分別形成于該第一線路基板的該些第一定位部中，且位于該些電極之上。
31、 如權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該些 N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料分別形成于該第二線路基板的該些第 二定位部中，且位于該些電極之上。
32、 如權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中部分 的該些N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料形成于該第一線路基板的該些 第一定位部中，而部分的該些N型半導(dǎo)體材料與該些P型半導(dǎo)體材料形成于 該第二線路基板的該些第二定位部中。
33、 如權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中組裝 該第 一線路基板與該第二線路基板時，將該些第 一定位部對齊該些第二定位 部，使該些N型半導(dǎo)體材料以及該些P型半導(dǎo)體材料與第一線路基板以及該 第二線路基板上的該些電極電連接。
34、 如權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該些 第 一定位部與該些第二定位部的材料為厚膜光致抗蝕劑。
35、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該第 一線路基板的該第一表面及該第二表面上分別具有絕緣層，而該些電極位于 該第二表面的該絕緣層上。
36、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該第 一線路基板的該第一表面上具有凹槽，以容置該發(fā)光二極管芯片。
37、 如權(quán)利要求36所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中在提 供該第 一線路基板與該第二線路基板之后，還包括于該凹槽內(nèi)形成反射膜。
38、 如權(quán)利要求36所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該發(fā) 光二極管芯片與該第 一線路基板電連接之后，還包括于該第 一線路基板的該 第一表面上形成封裝膠體，該封裝膠體覆蓋該發(fā)光二極管芯片。
39、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該第 二線路基板的該第三表面上具有絕緣層，而該些電極位于該第三表面的該絕 緣層上。
40、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中在提 供該第 一線路基板與該第二線路基板之后，還包括于該第 一線路基板與該第 二線路基板的該些電極上分別形成焊料。
41、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中在提 供該第一線路基板與該第二線路基板之后，還包括于該第一線路基板的該第 二表面上分別形成多個凹槽，而該些電極分別形成于該些凹槽中。
42、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中在提 供該第 一線路基板與該第二線路基板之后，還包括于該第二線路基板的該第 三表面上分別形成多個凹槽，而該些電極分別形成于該些凹槽中。
43、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中在提 供該第 一線路基板與該第二線路基板之后，還包括于該第 一線路基板的該第 二表面以及該第二線路基板的該第三表面上分別形成多個凹槽，而該些電極 分別形成于該些凹槽中。
44、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中使該 發(fā)光二極管芯片與該第一線路基板電連接的方式包括打線接合技術(shù)或倒裝 芯片接合技術(shù)。
45、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，還包括將 散熱器配置于該第二線路基板的該第四表面上。
46、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中提供 該第一線路基板與該第二線路基板的步驟，還包括提供第一次基板以及第二次基板，其中，該第一次基板上具有凹槽以及 位于該凹槽中的承載部，該第二次基板的表面上具有該些電極；以及利用芯片接合技術(shù)使該第一次基板與該第二次基板結(jié)合，以形成該第一 線路基板，該承載部與該些電極分別位于該第一線路基板的兩側(cè)。
47、 如權(quán)利要求46所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該第 一次基板與該第二次基板分別為硅基板。
48、 如權(quán)利要求47所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該第 一次基板上的該凹槽，通過蝕刻該硅基板而形成。
49、 如權(quán)利要求47所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該凹 槽貫穿部分的該第一次基板。
50、 如權(quán)利要求46所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該發(fā) 光二極管芯片配置于該承載部上。
51、 如權(quán)利要求46所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中于該 發(fā)光二極管芯片與該第 一線路基板電連接之后，還包括于該第 一次基板上形 成封裝膠體，該封裝膠體覆蓋該發(fā)光二極管芯片。
52、 如權(quán)利要求46所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，還包括將 擴(kuò)散板配置于該第一線路基板上，且該擴(kuò)散板位于該發(fā)光二極管芯片的上 方。
53、 如權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，還包括電 連接該發(fā)光二極管芯片與該熱電致冷元件，以構(gòu)成串聯(lián)電路或是并聯(lián)電路。
54、 如權(quán)利要求53所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該發(fā) 光二極管芯片透過打線、倒裝芯片接合或是導(dǎo)電通孔方式與熱電致冷元件做 電連接。
55、 如權(quán)利要求53所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，還包括將 有源元件與該串聯(lián)電路或該并聯(lián)電路電連接。
56、 如權(quán)利要求55所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該有 源元件包括齊納二極管、晶體管、互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體元件其中之一或其 組合。
57、 如權(quán)利要求53所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，還包括將 無源元件與該串聯(lián)電路或該并聯(lián)電路電連接。
58、 如權(quán)利要求57所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該無 源元件包括電阻、電感、電容其中之一或其組合。
全文摘要
一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其包括第一基板、一或多個發(fā)光二極管芯片、第二基板以及熱電致冷元件。第一基板具有第一表面及與其相對應(yīng)的第二表面。發(fā)光二極管芯片可發(fā)射出光線，配置于第一基板的第一表面上，且與第一基板電連接。第二基板位于第一基板的下方，第二基板具有第三表面及與其相對應(yīng)的第四表面，且第三表面面對第二表面。熱電致冷元件是配置于第一基板的第二表面與第二基板的第三表面之間，以傳導(dǎo)發(fā)光二極管芯片運(yùn)作時產(chǎn)生的熱能。
文檔編號H01L23/38GK101106169SQ20071008566
公開日2008年1月16日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者余致廣, 劉君愷, 戴明吉 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院