[发明专利]发光元件结构与制造方法

说明书

【技术领域】

本发明有关于一种发光元件结构，尤其是有关于一种采用延伸基板的发光元件结构及其制造方法。

【背景技术】

III-V或II-VI族元素化合物半导体材料所构成的发光二极管(light emitting diode，LED)是一种具各种能隙(bandgap)的发光元件，它所发出的光线由红外光一直到紫外光，涵盖了所有可见光的波段。近年来随着高亮度氮化镓(GaN)蓝/绿光发光二极管的快速发展，如全彩发光二极管显示器、白先发光二极管、及发光二极管交通号志等，得以实用化，而其它各种发光二极管的应用也更加普及。

发光二极管元件的基本结构包含P型及N型的半导体元素化合物磊晶层(epitaxial layer)，以及其间的主动层(active layer)(或称为发光层)。发光二极管元件的发光效率高低为取决于主动层的内部量子效率(internal quantum efficiency)，以及该元件的光取出效率(light extraction efficiency)。增加内部量子效率的方法，主要是改善主动层的长晶质量及其磊晶层额的结构设计，而增加光取出效率的关键，则在于减少主动层所发出的光在发光二极管内部全反射、吸收等所造成的能量损失。

目前一般氮化镓发光二极管元件的正负电极为成型于元件的同一面。由于正负电极会遮敝光线(因此会降低光取出效率)，所以氮化镓发光二极管目前常采用覆晶式(flip-chip)的结构。第1a图所示为习知覆晶式发光二极管结构的剖面示意圈。如图所示，晶粒100的正负电极(未图示)是向下面对不透明的基板106和电路板110，然后以凸块(bump)102和焊垫104连接，再由焊垫104以金/铝导线108和电路板110连接。一般还会另外在朝向基板106的晶粒100底面镀上反射层(未图示)，以将向下的光线反射朝上射出。采用覆晶式结构的缺点是金/铝导线108脆弱易断，容易在制程及使用过程中断裂，造成发光二极管元件的失效。

发光二极管另一传统的结构方式为表面黏着式的结构，这种结构方式又可分为支架型与电路板型二种。支架型是利用金属支架与耐高温塑料材料射出成型，作为发光二极管晶粒固定的基座，而电路板型则是以复合材料电路板作为发光二极管晶粒固定的基座，随后再进行打线、封胶等动作。第1b图所示为习知电路板型发光二极管结构的剖面示意圈。如图所示，为了将向下的光线反射朝上射出，晶粒100是设置于壁面具有金属电极112与反射层114的凹槽内。支架型与电路板型的共同缺点是：不耐高温，特别是发光二极管元件与其它电路板线路接合时需过高温炉(约250-300℃)，导致元件容易产生异常不良现象；另外，散热性不佳，元件在运作时通常会随着热量的累积(尤其是高功率的发光二极管)，发生发光效率跟质量的下降；同时，元件微小化时其反射凹槽基本上在传统制程中是很难制作的。

【发明内容】

因此，本发明提出一种实用可行的发光元件结构及其制造方法，来制备高效率、散热性佳的发光元件。

本发明适用于半导体的发光元件(例如发光二极管)，其主要特征为将半导体发光元件设置于一延伸基板上，然后将半导体发光元件的电极重新配置于较大之延伸基板上。本发明除了制造过程相当简单，极具工业价值外，本发明所提出的发光元件结构还具有以下优点：

(1)有效的避免大面积电极遮蔽光线，将半导体发光元件的发光面积有效的裸露出来，提高其光取出效率。

(2)将原先较小的散热面积扩大到新的延伸基板上，大幅提升散热效果，有效的延长其使用寿命。

(3)本发明利用电极重新配置，有效的增加发光面积，故可以用较小的半导体发光元件得到与原来较大面积半导体发光元件同样的发光效果，大幅降低生产的成本。

为了使本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

【附图说明】

图1a所示为公知覆晶式发光二极管结构的剖面示意圈。

图1b所示为公知电路板型发光二极管结构的剖面示意圈。

图2a~2c所示为依据本发明第一实施例的发光二极管结构的透视、剖面、与上视示意圈。

图3a~3c所示为依据本发明第二实施例的发光二极管结构的透视、剖面、与上视示意圈。

图4a~4c所示为依据本发明第三实施例的发光二极管结构的透视、剖面、与上视示意圈。

【具体实施方式】