發(fā)光裝置及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件及其制作方法以及一種發(fā)光元件陣列及其制作方法，特別是涉及一種發(fā)光裝置及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有發(fā)光二極管(LED)封裝技術(shù)是先在芯片座(sub-mount)上點(diǎn)膠，再將發(fā)光二極管芯片固定于芯片座上，進(jìn)而形成一發(fā)光二極管元件，此步驟稱為固晶(Die Bonding)。固晶膠材主要為具導(dǎo)電性的銀膠或其他非導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂。之后將發(fā)光二極管元件組合于電路板上。倒裝(flip chip)式的發(fā)光二極管使二極管結(jié)構(gòu)中的p型半導(dǎo)體導(dǎo)電層與η型半導(dǎo)體導(dǎo)電層，暴露于同一側(cè)，以能將陰、陽極電極制作于二極管結(jié)構(gòu)的同一側(cè)上，因而可直接將設(shè)置有陰、陽極電極的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)覆置于一錫料(solder)上。如此，能免除采用傳統(tǒng)金屬拉線(wire bonding)的需求。然而現(xiàn)有的倒裝式發(fā)光二極管仍需通過切割、固晶等封裝步驟，才能與電路板連結(jié)。因此，若倒裝式發(fā)光二極管的電極具有足夠大的接觸面積，便能夠省略現(xiàn)有的封裝步驟。
[0003]一般傳統(tǒng)LED的操作電流約為數(shù)十至數(shù)百個毫安培(mA)，但亮度往往不足以應(yīng)付一般照明所需。若組合大量的LED以提高亮度，則LED照明元件的體積將增加而導(dǎo)致市場上的競爭性降低。因此，提升單顆LED的管芯亮度，成為必然的趨勢。然而，當(dāng)LED朝向高亮度發(fā)展時，單一 LED的操作電流及功率增加為傳統(tǒng)LED的數(shù)倍至數(shù)百倍，例如，一個高亮度的LED的操作電流約為數(shù)百毫安培至數(shù)個安培，使得LED所產(chǎn)生的熱問題不容忽視。LED的性能會因為“熱”而降低，例如熱效應(yīng)會影響LED的發(fā)光波長，半導(dǎo)體特性也因熱而產(chǎn)生亮度衰減，更嚴(yán)重時甚至造成元件損壞。因此，高功率LED如何散熱成為LED的重要議題。
[0004]美國專利申請?zhí)?004/0188696 以及 2004/023189 (為 2004/0188696 的分割案)中分別揭示了一種使用表面黏著技術(shù)(Surface Mount Technology, SMT)的LED封裝結(jié)構(gòu)與方法，其中每一封裝結(jié)構(gòu)含有一 LED芯片。每一 LED芯片先以倒裝的形式，通過凸塊(bonding bump)黏著于在一芯片座(sub-mount)的前側(cè)(front side)上。在芯片座中具有預(yù)先鑿出的開孔陣列，并填以金屬以形成通道陣列(via array)。此芯片的電極可通過此通道陣列連接至芯片座的具有錫料的后側(cè)(back side) ο此通道陣列亦可作為LED芯片的散熱路徑。在每一 LED芯片與次基板黏著之后，再將次基板切割，以進(jìn)行后續(xù)的LED封裝。
[0005]然而，在美國專利申請?zhí)?004/0188696以及2004/023189中的芯片座，需鑿出填以金屬的通道陣列(via array)，增加制作工藝成本。此外，每一 LED芯片黏著于芯片座的步驟，也會增加制作的復(fù)雜度。因此，若能具有一種發(fā)光二極管，不需芯片座，亦具有良好的散熱路徑，可在市場上具有優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明揭示一種發(fā)光裝置的制造方法，其包含步驟:提供一第一載板，其具有多個第一金屬接觸；提供一基材；形成多個發(fā)光疊層以及多個溝槽于基材上，其中多個發(fā)光疊層通過多個溝槽與彼此分離；連接多個發(fā)光疊層與第一載板；形成一封裝材料共同地位于多個發(fā)光疊層上；以及切割第一載板以及封裝材料以形成多個管芯級的發(fā)光元件單元。
[0007]于本發(fā)明的一實施例中，發(fā)光裝置的制造方法還包含形成一第一波長轉(zhuǎn)換層于一第一發(fā)光疊層上，第一波長轉(zhuǎn)換層將第一發(fā)光疊層發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為一第一光；形成一第二波長轉(zhuǎn)換層于一第二發(fā)光疊層上，第二波長轉(zhuǎn)換層將第二發(fā)光疊層發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為一第二光；以及提供一個第三發(fā)光疊層，第三發(fā)光疊層的上方并未有任何波長轉(zhuǎn)換材料，其中第一發(fā)光疊層、第二發(fā)光疊層以及第三發(fā)光疊層發(fā)出的光為藍(lán)光，第一光為綠光且第二光為紅光。
【附圖說明】
[0008]圖1A至圖1D為本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管制作方法的示意圖；
[0009]圖1E及圖1F分別為本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管的應(yīng)用示意圖；
[0010]圖2A至圖2D為本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管陣列制作方法的示意圖；
[0011]圖2E為本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管陣列與電路板連結(jié)的示意圖；
[0012]圖2F及圖2G為本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管陣列的封裝示意圖；
[0013]圖3A至圖3G為本發(fā)明實施例的發(fā)光裝置的制造方法流程各階段所對應(yīng)的剖視圖；
[0014]圖4A為如圖3F所示的發(fā)光元件陣列以倒裝的形式與電路載板連接的俯視圖；
[0015]圖4B為本發(fā)明實施例的管芯級的紅綠藍(lán)發(fā)光元件單元包含如圖3G所示的紅綠藍(lán)發(fā)光元件群組的俯視圖；
[0016]圖5A為本發(fā)明實施例的發(fā)光元件陣列以倒裝的形式與電路載板連接的俯視圖；
[0017]圖5B為本發(fā)明實施例的單一發(fā)光元件的管芯級的發(fā)光元件單元的俯視圖；
[0018]圖5C為本發(fā)明實施例的單一發(fā)光元件的管芯級的發(fā)光元件單元的剖視圖；
[0019]圖為本發(fā)明實施例的單一發(fā)光元件的管芯級的發(fā)光元件單元的俯視圖；
[0020]圖5E為本發(fā)明實施例的單一發(fā)光元件的管芯級的發(fā)光元件單元的剖視圖；
[0021]圖6A為本發(fā)明實施例的管芯級的紅綠藍(lán)發(fā)光元件單元的剖視圖
[0022]圖6B為圖6A所示的發(fā)光元件陣列中的單顆發(fā)光元件的示意圖；
[0023]圖6C為本發(fā)明實施例的發(fā)光元件陣列中的單顆發(fā)光元件的示意圖；
[0024]圖7A至圖7G為本發(fā)明實施例的一種發(fā)光裝置的制造方法流程各階段所對應(yīng)的剖視圖；
[0025]圖7H為本發(fā)明實施例的管芯級的紅綠藍(lán)發(fā)光元件單元包含如圖7G所示的紅綠藍(lán)發(fā)光元件群組的俯視圖；
[0026]圖71為本發(fā)明實施例的單一發(fā)光元件的管芯級的發(fā)光元件單元的剖視圖；
[0027]圖7J為本發(fā)明實施例的單一發(fā)光元件的管芯級的發(fā)光元件單元的俯視圖；
[0028]圖8A為本發(fā)明實施例的顯示模塊的示意圖；
[0029]圖8B為本發(fā)明實施例的顯示模塊的示意圖；以及
[0030]圖9為本發(fā)明實施例的燈泡元件分解圖。
[0031]符號說明
[0032]發(fā)光結(jié)構(gòu)...100、200a、200b、與 200c
[0033]基材…11、21
[0034]第一導(dǎo)電層...102
[0035]活性層...104
[0036]第二導(dǎo)電層...106
[0037]電極或接合墊...107a、107b
[0038]保護(hù)層...120
[0039]第一介電層...122
[0040]第二介電層….140、240
[0041]介電層...222a、222b、222c、240a、240b、240c、280
[0042]金屬層...160、260a、260b、260c、162、262a、262b、262c
[0043]發(fā)光元件陣列...20、30、32、32’
[0044]基材...21
[0045]錫料...22
[0046]電路載板...13、23
[0047]透明封裝材料...24
[0048]發(fā)光元件封裝...25
[0049]發(fā)光元件...10、10a、10b、10c、20a、20b、20c、300、300a、300b、300c、300d、300a’、300b，、300c，、300d，
[0050]表面...102a
[0051]發(fā)光疊層...101
[0052]反射層...221
[0053]第一金屬層...260、260’
[0054]第二金屬層...262、262’
[0055]不透光層….290
[0056]金屬接觸….22
[0057]導(dǎo)電通道...22a
[0058]第一波長轉(zhuǎn)換層...294
[0059]第二波長轉(zhuǎn)換層...296
[0060]紅綠藍(lán)發(fā)光元件單元...35、36、36’、65、66、37
[0061]第一寬度...51、56’
[0062]第一長度...S2
[0063]第二寬度...(11、(11’
[0064]第二長度...d2
[0065]第一距離...S3、S3’
[0066]第二距離...S4
[0067]第三距離….S5
[0068]波長轉(zhuǎn)換層...298
[0069]第一長度...SI
[0070]第一寬度...S6
[0071]填充材料...680
[0072]顯示模塊...76
[0073]第二電路載板...73
[0074]電路...72
[0075]照明模塊...78
[0076]燈泡...80
[0077]光學(xué)透鏡….82
[0078]散熱槽….85
[0079]連結(jié)部...87
[0080]電連接器….88
【具體實施方式】
[0081]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附的附圖作詳細(xì)說明如下。在附圖中，元件的形狀或厚度可擴(kuò)大或縮小。需特別注意的是，圖中未繪示或描述的元件，可以是熟悉此技術(shù)的人士所知的形式。本發(fā)明所列舉的各實施例僅用以說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的范圍。任何人對本發(fā)明所作的任何顯而易知的修飾或變更皆不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
[0082]參照圖1A至圖1E，為依照本發(fā)明實施例的一種發(fā)光元件的制作方法流程各階段所對應(yīng)的剖視圖。在圖1A中，首先形成一發(fā)光結(jié)構(gòu)100，其包含一基材11、一第一導(dǎo)電層102以做為一包覆層、一活性層104位于第一導(dǎo)電層102上以作為一發(fā)光層、一第二導(dǎo)電層106于此活性層104上以作為另一包覆層。優(yōu)選地，如圖1A所示，一電極或接合墊(bondingpad) 107a位于第一導(dǎo)電層102的暴露的部分