專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)(Light emittingdiode package，LED package)，且特別是關(guān)于一種具有抗老化層(anti-aging layer)之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)明。
背景技術(shù)：
近幾年來(lái)，由于發(fā)光二極管的發(fā)光效率不斷提升，使得發(fā)光二極管在某些領(lǐng)域已漸漸取代日光燈與白熾燈泡，例如需要高速反應(yīng)的掃描儀光源、液晶顯示器的背光源或前光源汽車(chē)的儀表板照明、交通信號(hào)燈，以及一般的照明裝置等。一般常見(jiàn)的發(fā)光二極管是屬于一種半導(dǎo)體元件，其材料通常使用III-V族元素如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等。發(fā)光二極管的發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換為光，也就是對(duì)上述之化合物半導(dǎo)體施加電流，通過(guò)電子、空穴的結(jié)合而將過(guò)剩的能量以光的型態(tài)釋放出來(lái)，進(jìn)而達(dá)到發(fā)光的效果。由于發(fā)光二極管的發(fā)光現(xiàn)象不是通過(guò)加熱發(fā)光或放電發(fā)光，而是屬于冷發(fā)光，因此發(fā)光二極管的壽命長(zhǎng)達(dá)十萬(wàn)小時(shí)以上，且無(wú)須預(yù)熱時(shí)間(idling time)。此外，發(fā)光二極管還具有反應(yīng)速度快(約為10-9秒)、體積小、低用電量、低污染、高可靠性、適合批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)光二極管所能應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛。
圖1為公知的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，公知的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)100由導(dǎo)線架102、黏著層104、發(fā)光二極管芯片106、兩條焊線108a、焊線108b以及封裝膠體110所構(gòu)成。其中，導(dǎo)線架102由兩個(gè)接腳102a、102b以及設(shè)置于接腳102a上之芯片承載體102c所構(gòu)成。黏著層104設(shè)置于接腳102a上之芯片承載體102c中。發(fā)光二極管芯片106通過(guò)黏著層104黏著于芯片承載體102c中，并通過(guò)焊線108a、108b分別與接腳102a、102b電連接。此外，封裝膠體110包覆黏著層104、焊線108a、焊線108b、發(fā)光二極管芯片106以及部分的接腳102a、102b。
圖2為圖1中所使用的發(fā)光二極管芯片之立體示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，公知的發(fā)光二極管芯片106由基材106a、N型半導(dǎo)體層106b、發(fā)光層106c、P型半導(dǎo)體層106d、N型接觸墊106e以及P型接觸墊106f所構(gòu)成。其中，N型半導(dǎo)體層106b位于基材106a上，而發(fā)光層106c位于N型半導(dǎo)體層106b上，且P型半導(dǎo)體層106d位于發(fā)光層106c上。此外，N型半導(dǎo)體層106b之部分區(qū)域上未覆蓋有發(fā)光層106c與P型半導(dǎo)體層106d。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1與圖2，上述之N型接觸墊106e位于未被發(fā)光層106c與P型半導(dǎo)體層106d所覆蓋之N型半導(dǎo)體層106b上，而P型接觸墊106f則位于P型半導(dǎo)體層106d上。一般而言，N型接觸墊106e與N型半導(dǎo)體層106b之間會(huì)形成良好的歐姆接觸(ohmic contact)，而P型接觸墊106f與P型半導(dǎo)體層106d之間亦會(huì)形成良好的歐姆接觸。換言之，焊線108a通過(guò)N型接觸墊106e與N型半導(dǎo)體層106b電連接，而焊線108b通過(guò)P型接觸墊106f與P型半導(dǎo)體層106d電連接。
值得注意的是，公知的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中，黏著層104通常采用銀膠(silver paste)，然而，銀膠在受到發(fā)光層106c所發(fā)出的光線照射之后，容易老化而使得黏著性劣化，進(jìn)而使得發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的壽命大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種具有抗老化層之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，以有效減緩發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的老化速度。
本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片載體、黏著層、發(fā)光二極管芯片以及抗老化層。其中，黏著層設(shè)置于芯片載體上。發(fā)光二極管芯片通過(guò)黏著層黏著于芯片載體上，且與芯片載體電連接。此外，發(fā)光二極管具有發(fā)光層，以發(fā)出光線?？估匣瘜釉O(shè)置于黏著層與發(fā)光層之間。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，芯片載體例如包括導(dǎo)線架或是電路板。承上所述，導(dǎo)線架例如包括多個(gè)接腳以及芯片承載體，其中芯片承載體設(shè)置于其中一個(gè)接腳上，以承載發(fā)光二極管芯片。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，黏著層例如為銀膠或是其它黏著性與導(dǎo)熱性良好之黏著材料。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片例如包括基材、圖案化半導(dǎo)體層以及兩個(gè)接觸墊。其中，基材具有第一表面以及第二表面，而圖案化半導(dǎo)體層設(shè)置于基材之第一表面上，且接觸墊設(shè)置于圖案化半導(dǎo)體層上。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，抗老化層例如設(shè)置于基材的第二表面上。換言之，抗老化層與圖案化半導(dǎo)體層例如分別設(shè)置于基材的兩相對(duì)表面上。然而發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)知，上述之抗老化層亦可設(shè)置于基材與圖案化半導(dǎo)體層之間。此外，抗老化層之材質(zhì)例如為金屬、半導(dǎo)體、氧化物、高分子材料等。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，抗老化層例如為光吸收層、導(dǎo)光結(jié)構(gòu)、濾光層或是這些膜層的結(jié)合，以改善黏著層的老化現(xiàn)象。此外，前述之導(dǎo)光結(jié)構(gòu)例如包括導(dǎo)光層以及反射層，其中，反射層設(shè)置于導(dǎo)光層與黏著層之間。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)例如還包括封裝膠體，此封裝膠體例如包覆上述之黏著層、發(fā)光二極管芯片、抗老化層以及部分的芯片載體。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)例如還包括多條焊線，且這些焊線連接于發(fā)光二極管芯片以及芯片載體之間。
在本發(fā)明之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中，因采用抗老化層之設(shè)計(jì)(光吸收層、導(dǎo)光結(jié)構(gòu)、濾光層等)，所以可有效地減緩發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的老化速度，增加發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的使用壽命。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為公知的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖。
圖2為圖1中所使用的發(fā)光二極管芯片之立體示意圖。
圖3為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖。
圖4為圖3中所使用的發(fā)光二極管芯片之剖面示意圖。
圖5為圖3中所使用的抗老化層之剖面示意圖。
圖6為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖。
圖7為圖6中所使用的發(fā)光二極管芯片之剖面示意圖。
圖8A與圖8B為依照本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之立體示意圖。
主要元件標(biāo)記說(shuō)明100、200、200’、500a、500b發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)102導(dǎo)線架102a、102b、202a、202b接腳102c、202c芯片承載體104、204黏著層106、206、206’發(fā)光二極管芯片106a、206a基材
106b、206bN型半導(dǎo)體層106c、206c發(fā)光層106d、206dP型半導(dǎo)體層106e、206eN型接觸墊106f、206fP型接觸墊108a、108b、208a、208b焊線110、210封裝膠體202芯片載體212、212’抗老化層300導(dǎo)光結(jié)構(gòu)302導(dǎo)光層304反射層400電路板A第一表面B第二表面
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例圖3為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200包括芯片載體202、黏著層204、發(fā)光二極管芯片206以及抗老化層212。其中，黏著層204設(shè)置于芯片載體202上。發(fā)光二極管芯片206通過(guò)黏著層204黏著于芯片載體202上，且與芯片載體202電連接。此外，發(fā)光二極管206具有發(fā)光層206c，以發(fā)出光線?？估匣瘜?12設(shè)置于黏著層204與發(fā)光層206c之間，以避免發(fā)光層206c所發(fā)出的光線照射于黏著層204上。
承上所述，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200例如還包括焊線208a與焊線208b，而焊線208a與焊線208b例如連接于發(fā)光二極管芯片206以及芯片載體202之間。此外，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200還可包括封裝膠體210，此封裝膠體210例如包覆前述之黏著層204、發(fā)光二極管芯片206、抗老化層212以及部分的芯片載體202。
以下將針對(duì)上述構(gòu)件之詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，但以下的描述僅作為舉例說(shuō)明之用，并非用以限定本發(fā)明之范圍，任何發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通專(zhuān)業(yè)人員在參照本發(fā)明之公開(kāi)內(nèi)容后，當(dāng)可作出適當(dāng)?shù)母鼊?dòng)與改進(jìn)，惟其仍應(yīng)屬于本發(fā)明之范圍。
本實(shí)施例所使用的芯片載體202例如為導(dǎo)線架，此導(dǎo)線架例如包括接腳202a、接腳202b以及芯片承載體202c。其中，芯片承載體202c設(shè)置于接腳202a上，用以承載發(fā)光二極管芯片206。
為了讓發(fā)光二極管芯片206能夠順利黏著于芯片承載體202c內(nèi)，前述之黏著層204通常需具備良好的黏著性與導(dǎo)熱性，在本實(shí)施例中，我們所使用的黏著層204例如為銀膠或是其它黏著性與導(dǎo)熱性良好的材料。
圖4為圖3中所使用的發(fā)光二極管芯片之剖面示意圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3與圖4，本實(shí)施例所使用的發(fā)光二極管芯片206由基材206a、N型半導(dǎo)體層206b、發(fā)光層206c、P型半導(dǎo)體層206d、N型接觸墊206e以及P型接觸墊206f所構(gòu)成。其中，基材206a具有第一表面A以及第二表面B，N型半導(dǎo)體層206b位于基材206a之第一表面A上，而發(fā)光層206c位于N型半導(dǎo)體層206b上，且P型半導(dǎo)體層206d位于發(fā)光層206c上。此外，N型半導(dǎo)體層206b之部分區(qū)域上未覆蓋有發(fā)光層206c與P型半導(dǎo)體層206d。承上所述，N型半導(dǎo)體層206b、發(fā)光層206c以及P型半導(dǎo)體層206d可統(tǒng)稱(chēng)為圖案化半導(dǎo)體層。
由圖3與圖4可清楚得知，N型接觸墊206e位于未被發(fā)光層206c與P型半導(dǎo)體層206d所覆蓋之N型半導(dǎo)體層206b上，而P型接觸墊206f則位于P型半導(dǎo)體層206d上。在本實(shí)施例中，N型接觸墊206e與N型半導(dǎo)體層206b之間會(huì)形成良好的歐姆接觸，而P型接觸墊206f與P型半導(dǎo)體層206d之間亦會(huì)形成良好的歐姆接觸。
由圖3與圖4可清楚得知，焊線208a通過(guò)N型接觸墊206e與N型半導(dǎo)體層206b電連接，而焊線208b通過(guò)P型接觸墊206f與P型半導(dǎo)體層206d電連接。在本實(shí)施例中，焊線208a與焊線208b例如采用延展性良好的金線(gold wire)。
由上述說(shuō)明可知，由于黏著層204經(jīng)過(guò)光線照射之后，其黏著性會(huì)逐漸劣化，因此，需將抗老化層212設(shè)置于發(fā)光二極管206之發(fā)光層206c與黏著層204之間，以有效阻擋光線照射至與黏著層204。由圖4可清楚得知，本實(shí)施例將抗老化層212設(shè)置于基材206a的第二表面B上，以避免黏著層204直接受到發(fā)光層206c所發(fā)出的光線照射而劣化。換言之，抗老化層212與圖案化半導(dǎo)體層(包含N型半導(dǎo)體層206b、發(fā)光層206c以及P型半導(dǎo)體層206d)分別設(shè)置于基材206a的兩相對(duì)表面A、B上。
為了防止黏著層204的劣化，本實(shí)施例提出多種抗老化層212之設(shè)計(jì)，如使用光吸收層、導(dǎo)光結(jié)構(gòu)、濾光層或是這些膜層的結(jié)合作為抗老化層212，通過(guò)光線被吸收、傳導(dǎo)或?yàn)V除來(lái)改善黏著層204的老化現(xiàn)象。具體而言，本實(shí)施例所采用的光吸收層材料例如為金屬或高分子材料，發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通專(zhuān)業(yè)人員當(dāng)可針對(duì)不同發(fā)光波長(zhǎng)而變換其材料；本實(shí)施例所采用的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)例如可將發(fā)光層206c所發(fā)出之光線導(dǎo)引至發(fā)光二極管芯片206的側(cè)面，以使得照射到黏著層204上的光線大為減少；而本實(shí)施例所采用的濾光層例如通過(guò)多層具有不同折射系數(shù)之薄膜交互堆棧所形成，可用以將發(fā)光層206c發(fā)光層206c所發(fā)出之光線濾除，有效避免黏著層204劣化。承上所述，本實(shí)施例將以導(dǎo)光結(jié)構(gòu)為例子，并配合圖5進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖5為圖3中所使用的抗老化層之剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，本實(shí)施例之導(dǎo)光結(jié)構(gòu)300例如包括導(dǎo)光層302以及反射層304，其中，反射層304設(shè)置于導(dǎo)光層302與黏著層204之間。當(dāng)發(fā)光二極管芯片206之發(fā)光層206c所發(fā)出的光線照射于導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(抗老化層)300時(shí)，這些光線會(huì)被反射層304反射，其中，被反射層304反射的部分光線可從發(fā)光二極管芯片206之正面出射，而其余的光線則可通過(guò)導(dǎo)光層302導(dǎo)引至發(fā)光二極管芯片206的側(cè)邊。
承上所述，同時(shí)兼具光線反射功能與導(dǎo)引功能之導(dǎo)光結(jié)構(gòu)300，可有效避免黏著層204受到光線的直接照射，進(jìn)而增加封裝體之使用壽命及可靠性(reliabiility)。
第二實(shí)施例圖6為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖，而圖7為圖6中所使用的發(fā)光二極管芯片之剖面示意圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D6與圖7，本實(shí)施例之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200’與第一實(shí)施例所公開(kāi)之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200相似，兩者之主要差異在于在本實(shí)施例之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200’中，抗老化層212’設(shè)置于基材206的第一表面A上，意即基材206a與N型半導(dǎo)體層206b之間。
第三實(shí)施例圖8A與圖8B為依照本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之立體示意圖。首先請(qǐng)參照?qǐng)D8A，在本實(shí)施例之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)500a中，發(fā)光二極管芯片206(表示于圖4中)設(shè)置于電路板400上，且發(fā)光二極管芯片206通過(guò)黏著層204黏著于電路板400上。
接著請(qǐng)參照?qǐng)D8B，本實(shí)施例之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)500b中，發(fā)光二極管芯片206’(表示于圖7中)設(shè)置于電路板400上，且發(fā)光二極管芯片206’通過(guò)黏著層204黏著于電路板400上。在上述之封裝結(jié)構(gòu)中，設(shè)置于黏著層204與發(fā)光層206c之間的抗老化層212與抗老化層212’可有效地避免發(fā)光層206c所發(fā)出的光線直接照射于黏著層204上，進(jìn)而增進(jìn)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)500a、500b之使用壽命與可靠性。
綜上所述，本發(fā)明之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)可有效地減緩發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的老化速度，進(jìn)而增加發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的使用壽命與可靠性。
2.本發(fā)明之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)易于整合于現(xiàn)有的封裝工藝中，不會(huì)造成制造成本上的負(fù)擔(dān)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通專(zhuān)業(yè)人員，在不脫離本發(fā)明之思想和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動(dòng)與改進(jìn)，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)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)，其特征是包括芯片載體；黏著層，設(shè)置于該芯片載體上；發(fā)光二極管芯片，通過(guò)該黏著層黏著于該芯片載體上，且與該芯片載體電連接，其中該發(fā)光二極管具有發(fā)光層，以發(fā)出光線；以及抗老化層，設(shè)置于該黏著層與該發(fā)光層之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該芯片載體包括導(dǎo)線架或電路板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該導(dǎo)線架包括多個(gè)接腳；以及芯片承載體，設(shè)置于上述這些接腳中之一個(gè)上，以承載該發(fā)光二極管芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該黏著層包括銀膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該發(fā)光二極管芯片包括基材，具有第一表面以及第二表面；圖案化半導(dǎo)體層，設(shè)置于該基材之該第一表面上；以及兩個(gè)接觸墊，設(shè)置于該圖案化半導(dǎo)體層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該抗老化層設(shè)置于該基材的該第二表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該抗老化層設(shè)置于該基材與該半導(dǎo)體層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該抗老化層之材質(zhì)包括金屬、半導(dǎo)體、氧化物、高分子材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該抗老化層包括光吸收層，以吸收該發(fā)光層所發(fā)出之該光線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該抗老化層包括導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，以將該發(fā)光層所發(fā)出之該光線導(dǎo)引至該黏著層之外的區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該導(dǎo)光結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)光層；以及反射層，設(shè)置于該導(dǎo)光層與該黏著層之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是該抗老化層包括濾光層，以將該發(fā)光層所發(fā)出之該光線濾除。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是還包括封裝膠體，包覆該黏著層、該發(fā)光二極管芯片、該抗老化層以及部分該芯片載體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征是還包括多條焊線，連接于該發(fā)光二極管芯片以及該芯片載體之間。
全文摘要
一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片載體、黏著層、發(fā)光二極管芯片以及抗老化層。其中，黏著層設(shè)置于芯片載體上。發(fā)光二極管芯片具有發(fā)光層，并通過(guò)黏著層黏著于芯片載體上，以與芯片載體電連接?？估匣瘜觿t設(shè)置于黏著層與發(fā)光層之間。上述之發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中，抗老化層可減少或避免黏著層被發(fā)光層所發(fā)出的光線照射，減緩封裝體的老化現(xiàn)象，進(jìn)而增進(jìn)封裝體的壽命。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1787240SQ200410097110
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者潘錫明, 林宗杰, 簡(jiǎn)奉任 申請(qǐng)人:璨圓光電股份有限公司