發光二極體陣列結構的製作方法

2023-09-17 18:11:30 2

本發明涉及一種發光二極體陣列結構，尤指一種於晶粒覆晶(flip chip)或晶圓級覆晶貼合過程中無需精密對位的發光二極體陣列結構。

背景技術：

隨著實施需求不斷的提高，遂有廠商提供了發光二極體陣列結構就如美國專利公告第US 6,547,249號專利案所揭，該專利案揭露了一種形成於高電阻性基板上的發光裝置的陣列，該陣列提出了一種實施方案，其包含有一第一發光裝置、一第二發光裝置，區隔該第一發光裝置及該第二發光裝置的一溝渠或一離子植入區域，以及一連接該第一發光裝置與該第二發光裝置的第一內聯機。由此可知，該專利案是利用該第一內聯機來完成該第一發光裝置與該第二發光裝置的連接，然而該第一內聯機是在該陣列研製過程中，將鋁、銅、金或其他合金經沉積工法所製得，而該沉積工法的增加，變相地增加了該陣列的研製程序，亦令良率出現不確定性。

再者，現有發光二極體結構的封裝主要有二，其一為打線(Wire bonding)技術，其二則為覆晶(Flip chip)技術。以打線技術進行做說明，打線技術是將晶片置放基板上，再經打線令晶片與封裝基板上的連結點連接，而覆晶技術則是於晶粒的連接位置生成凸塊(Bump)，再將晶片翻轉，令凸塊面對與基板，作直接連結。換言之，以覆晶技術實施的封裝結構需於封裝過程中，將晶粒上的電極與基板上的電路圖案進行精密對位，才可產生電性連接。

除此之外，現有發光二極體結構的晶片金屬貼合方式主要有二，其一為整面金屬貼合技術，其二為晶圓級的覆晶貼合技術。其中，整面金屬貼合技術是將晶片的金屬層與基板的金屬層相互貼合，而晶圓級的覆晶貼合技術則是在晶片上長凸塊金屬，於後再將晶片翻轉，令凸塊金屬面對一成長基板上的電路圖案，作直接連接，此後再將該成長基板去除後，進行晶粒製作。換言之，以晶圓級的覆晶貼合技術實施，於貼合過程中同樣需令欲覆晶的凸塊金屬與該成長 基板上的圖案金屬進行對位，才可完成電性連接。

由上可知，現有發光二極體陣列結構需增加研製程序才可完成多個發光體之間的連接，且現有封裝技術或覆晶貼合技術，於實施過程中需進行精密對位才可續行，稍有閃失即可能產生短路，且用於精密對位的高端儀器造價昂貴，變相增加了研製成本。除此之外，習用更有令多個發光體根據電路設計依序黏合於基板上的技術方案，但此種實施方式需對每一發光體進行精確地對位，而導致該發光二極體陣列結構的研製時間拉長，不利於大量製造。

技術實現要素：

本發明的主要目的，在於解決現有發光二極體陣列研製技術需繁瑣對位所帶來的問題。

為達上述目的，本發明提供一種發光二極體陣列結構，包含有一基底以及至少二發光體。該基底包含一承載基板以及多個排列設置於該承載基板上的金屬單元，每一該金屬單元外緣的任二點界定出一端點間距。該二發光體被同步設置於該基底之上，每一該發光體包含有互為電性相異並分隔設置的一第一電極及一第二電極，每一該發光體於該第一電極與該第二電極之間界定出一電極間距，該電極間距大於該端點間距，每一該發光體的該第一電極與該第二電極分別與該些金屬單元的至少其中之一電性連接，且其中一該發光體的該第一電極與另一該發光體的該第二電極電性連接於相同的至少一該金屬單元，令二該發光體形成串聯。

於一實施例中，該發光體的該第一電極與另一該發光體的該第二電極之間具有一小於該端點間距的連接間距以連接於相同的至少一該金屬單元。

於一實施例中，該些發光體分別為一三族氮系列(氮化鋁鎵銦)半導體發光疊層或一三族磷系列(磷化鋁鎵銦)半導體發光疊層。

為達到上述目的，本發明亦提供另一實施方案，該發光二極體陣列結構包含一基底以及至少二發光體。該基底包含一承載基板以及多個排列設置於該承載基板上的金屬單元，每一該金屬單元外緣的任二點界定出一端點間距。該二發光體被同步設置於該基底之上，每一該發光體包含有互為電性相異並分隔設置的一第一電極及一第二電極，每一該發光體於該第一電極與該第二電極之間界定出一電極間距，該電極間距大於該端點間距，二該發光體的該第一電極連 接於相同的至少一該金屬單元，二該發光體的該第二電極則連接於其他相同的至少一該金屬單元，令二該發光體形成並聯。

於一實施例中，二該發光體的二該第一電極之間具有一小於該端點間距的連接間距以連接於相同的至少一該金屬單元，二該發光體的二該第二電極之間則具有該連接間距以連接於其他相同的至少一該金屬單元。

於一實施例中，該些發光體分別為一三族氮系列(氮化鋁鎵銦)半導體發光疊層或一三族磷系列(磷化鋁鎵銦)半導體發光疊層。

為達到上述目的，本發明亦提供另一實施方案，該發光二極體陣列結構包含一基座以及多個發光體。該基底包含一承載基板以及多個排列設置於該承載基板上的金屬單元，每一該金屬單元外緣的任二點界定出一端點間距。該些發光體被同步設置於該基底之上並形成矩陣，每一該發光體包含有互為電性相異並分隔設置的一第一電極及一第二電極，每一該發光體於該第一電極與該第二電極之間界定出一電極間距，該電極間距大於該端點間距，該些發光體依序連接形成串行電路，該些發光體被設定為電性連接關係的該第一電極與該第二電極之間具有一小於該端點間距的連接間距，而該些發光體被設定為電性隔離關係的該第一電極或該第二電極之間具有一大於該端點間距的隔離間距。

於一實施例中，該些發光體分別為一三族氮系列(氮化鋁鎵銦)半導體發光疊層或一三族磷系列(磷化鋁鎵銦)半導體發光疊層。

為達到上述目的，本發明亦提供另一實施方案，該發光二極體陣列結構包含一基底及多個發光體。該基底包含一承載基板以及多個排列設置於該承載基板上的金屬單元，每一該金屬單元外緣的任二點界定出一端點間距。該多個發光體被同步設置於該基底之上並形成矩陣，每一該發光體包含有互為電性相異並分隔設置的一第一電極及一第二電極，每一該發光體於該第一電極與該第二電極之間界定出一電極間距，該電極間距大於該端點間距，該些發光體組成並聯電路，該並聯電路包含至少二並聯分支，該二並聯分支中的該些發光體被設定為電性連接關係的該第一電極或該第二電極之間具有一小於該端點間距的連接間距，該二並聯分支被設定為電性隔離關係的該第一電極或該第二電極之間具有一大於該端點間距的隔離間距，每一該並聯分支中被設定為電性連接關係的該第一電極與該第二電極之間具有該連接間距。

於一實施例中，該些發光體分別為一三族氮系列(氮化鋁鎵銦)半導體發光 疊層或一三族磷系列(磷化鋁鎵銦)半導體發光疊層。

透過上述技術方案，相較於習用具有以下特點：本發明相較於習用將多個發光體根據電路設計依序設置於基板上的實施方式，本發明以布設於該基底上的該些金屬單元取代了習用需先於基板上形成出的串行電路或並聯電路。本發明令該些發光體同步設置於該基板之上，並根據欲形成電路中的電性連接關係或電性隔離關係，令該些發光體的該第一電極或該第二電極以該連接間距或該隔離間距設置於該些金屬單元，如此一來，即可以透過一次性的黏合設置達到串聯或並聯電路，簡化作業程序，降低該發光二極體陣列結構的研製成本。

附圖說明

圖1，本發明一實施例的結構剖面示意圖。

圖2，本發明陣列結構第一實施例的仰視示意圖。

圖3，本發明陣列結構第二實施例的仰視示意圖。

圖4，本發明陣列結構第三實施例的仰視示意圖。

圖5，本發明陣列結構第四實施例的仰視示意圖。

具體實施方式

涉及本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

本發明提供一種發光二極體陣列結構，以簡化發光二極體陣列的對位需求，令該發光二極體陣列得在簡易的對位後即完成連接，大幅地改善現有的作業程序，降低發光二極體陣列結構的研製成本。然，本發明該發光二極體陣列結構得以串聯或並聯或串並聯組合的型態實施，於此為能具體說明本案技術，本案以同一技術概念的原則，遂分多個實施方案逐一解釋。

請參閱圖1及圖2，於一實施例中，本發明該發光二極體陣列結構包含有一基底1以及至少二發光體2，其中該基底1包含一承載基板11，多個排列設置於該承載基板11上的金屬單元12，一相對該些金屬單元12布設於該承載基板11另側的第一端子13，以及一設於該承載基板11並與該第一端子13位於同側的第二端子14。進一步地，該承載基板11可由一高阻性且具較佳熱傳導係數的材質製成，所稱材質可選自由電性絕緣的矽、氮化鋁(A1N)、合成鑽石(CVD鑽石)以及高導熱陶瓷基板所組成群組的其中之一。另一方面，布設於該 承載基板11上的該些金屬單元12可分別為一金屬或合金材料製成，例如金、銀、鋁或其合金。又，該些金屬單元12得經物理或化學等處理程序排列設置於該承載基板11上，且被設定為彼此互不接觸，每一該金屬單元12之間的間距得根據實施需求作適度調整，該些金屬單元12的排列方式亦可根據實施需求作適度調整，舉例來說，於一實施例中，該些金屬單元12更可以規則陣列的方式排列設置於該承載基板11上，如圖2。然而，除上述實施方式之外，每一該金屬單元12彼此分開並交錯設置於該承載基板11，如圖2。再者，復請參閱圖2，本發明每一該金屬單元12得為一方形、一三角形、一圓形或一十字形等幾何圖形，而每一該金屬單元12外緣的任二點界定出一端點間距121，再者，本發明任二該金屬單元12之間更具有一小於該端點間距121的分隔間距122。此外，本發明該基底1進一步設有一第一連接通道15及一第二電性連接通道16，該第一連接通道15連接該第一端子13以及位置與該第一端子13相應的至少一該金屬單元12，該第二連接通道16則連接該第二端子14以及位置於該第二端子14相應的至少一該金屬單元12，該第一連接通道15與該第二連接通道16互為隔離。

請參閱圖1，本發明該些發光體2可分別為未經切割的一晶圓中的一基本單位，或者是該晶圓經裁切後所形成的晶粒。該些發光體2結構相同，其可為一三族氮系列(氮化鋁鎵銦)半導體發光疊層或一三族磷系列(磷化鋁鎵銦)半導體發光疊層。舉例來說，每一該發光體2製成後包含依序層疊的一第一電性半導體層21，一活性層22，一第二電性半導體層23，以及互為電性相異並分隔設置的一第一電極24與一第二電極25。進一步說明，每一該發光體2於研製過程中，將部份的該第二電性半導體層23與該活性層22蝕刻移除，裸露相對應部份的該第一電性半導體層21，而該第一電極24設置於該第一電性半導體層21且形成奧姆接觸(Ohmic contact)，該第二電極25則設置於該第二電性半導體層23上並形成奧姆接觸。又，該第一電極24與該第二電極25的材質可分別一金屬或合金材料。再者，本發明每一該發光體2更於該第一電極24與該第二電極25之間界定出一電極間距26，且該電極間距26大於該端點間距121。藉此，以令每一該發光體2於布設的過程中，該第一電極24與該第二電極25分別於該些金屬單元12的至少其中之一電性連接，換言之，該第一電極24與該第二電極25分別設置於不同的至少一該金屬單元12。

承上，為清楚解釋本案用於串聯或並聯的實施方案，於此遂以二該發光體2進行舉例說明，但並不以所舉數量為限制。於此遂先以串聯實施方案進行說明，並請參閱圖2，於串聯實施例中，該些發光體2於作業的過程中，被同步設置於該基底1之上，而其中一該發光體2的該第一電極24與另一該發光體2的該第二電極25連接於相同的至少一該金屬單元12，而令二該發光體2形成串聯。進一步地，本發明令該發光體2的該第一電極24與另一該發光體2的該第二電極25之間具有一小於該端點間距121的連接間距27，藉此以令該發光體2的該第一電極24與另一該發光體2的該第二電極25連接於相同的至少一該金屬單元12。再者，並請參閱圖3，於並聯實施例中，二該發光體2的該第一電極24連接於相同的至少一該金屬單元12，而該發光體2的該第二電極25則連接於其他相同的至少一該金屬單元12，而令二該發光體2形成並聯。進一步地，本發明令二該發光體2的二該第一電極24之間具有小於該端點間距12的連接間距27，二該發光體2的二該第二電極25亦具有該連接間距27以連接與其他相同的至少一該金屬單元12。

除上述實施方案之外，本發明該發光二極體陣列結構更得將該些發光體2以M×N陣列的方式配置，如2×2陣列、3×2陣列等。於此為詳細說明，遂以2×2陣列進行舉例說明，但並不以此為限。請參閱圖4，於此首先說明該發光二極體陣列結構為串聯陣列的實施方式，於此實施例中，該些發光體2被同步設置於該基底1之上並形成矩陣，該些發光體2被依序連接形成一串行電路，該些發光體2中被設定為電性連接關係的該第一電極24與該第二電極25之間具有小於該端點間距121的該連接間距27，而該些發光體2被設定為電性隔離關係的該第一電極24或該第二電極25之間具有一大於該端點間距121的隔離間距28。請參閱圖4，為清楚說明本案技術，遂將該些發光體2定義為一第一發光體2、一第二發光體3、一第三發光體4以及一第四發光體5，其中，該第一發光體2與該第二發光體3位於同一列上，而該第三發光體4與該第二發光體3位於不同列但位於同一行上，該第四發光體5則與該第三發光體4位於同一列上。承上，於封裝的初始，該第一發光體2、該第二發光體3、該第三發光體4以及該第四發光體5被同步設置於該基底1之上，且設定該第一發光體2的該第一電極24設置於該些金屬單元12的至少其中之一，該第一發光體2的該第二電極25則設置於該些金屬單元12的其他至少其中之一，該第二發光體 3的該第一電極34與該第一發光體2的該第二電極25則以該連接間距27設置於相同的至少一該金屬單元12，該第二發光體3的該第二電極35則設置於該些金屬單元12的其他至少其中之一。又，該第三發光體4的該第一電極44以該連接間距27設置於相同的至少一該金屬單元12，而該第三發光體4的該第二電極45設置於該些金屬單元12的其他至少其中之一，且由於該第三發光體4的該第二電極45與該第二發光體3的該第一電極34被設定為電性隔離關係，故令該第三發光體4的該第二電極45與該第二發光體3的該第一電極34之間具有該隔離間距28。再者，該第四發光體5的該第一電極54以該連接間距27與該第三發光體4的該第二電極45設置於相同的至少一該金屬單元12，該第四發光體5的該第二電極55則設置於該些金屬單元12的另外其中之一。然而，由於該第四發光體5與該第一發光體2被設定為電性隔離關係，故該第四發光體5的該第一電極54與該第一發光體2的該第二電極25之間具有該隔離間距28，而該第四發光體5的該第二電極55與該第一發光體2的該第一電極24之間亦具有該隔離間距28。據此，經本發明上述的布局，即可令該第一發光體2、該第二發光體3、該第三發光體4以及該第四發光體5依序連接，而形成該串行電路。再者，本發明為了產生該隔離間距28，進一步令每一該發光體2的該第一電極24或該第二電極25得根據距離需求進行調整，換言之該第一電極24與該第二電極25的電極大小並非一定相等，而可為相異，就如圖4所繪。

請參閱圖5，現就說明本案該發光二極體陣列結構為並聯陣列的實施方式，於此實施例中，該些發光體2被同步設置於該基底1之上並形成矩陣，且該些發光體2連接後組成一併聯電路，該並聯電路包含至少二並聯分支61、62，該二並聯分支61、62中的該些發光體2被設定為電性連接關係的該第一電極24或該第二電極25之間具有小於該端點間距121的該連接間距27，而該二並聯分支61、62中被設定為電性隔離關係的該第一電極24或該第二電極25之間具有大於該端點間距121的隔離間距28，且每一該並聯分支61、62中被設定為電性連接關係的該第一電極24與該第二電極25之間具有該連接間距27。然，為了清楚說明本案技術，於此遂以前揭該第一發光體2、該第二發光體3、該第三發光體4以及該第四發光體5進行說明，該第一發光體2與該第二發光體3位於同一列上，而該第三發光體4與該第一發光體2位於不同列但位於同一行上，該第四發光體5則與該第三發光體4位於同一列上，且定義該第一發光體 2與該第二發光體3屬於同一該並聯分支61，而該第三發光體4與該第四發光體5屬於另一該並聯分支62。於封裝開始，該第一發光體2、該第二發光體3、該第三發光體4及該第四發光體5被同步設置於該基底1之上，該第一發光體2的該第一電極24被設置於該些金屬單元12的至少其中之一，該第一發光體2的該第二電極25則設置於該些金屬單元12的其他至少其中之一，該第二發光體3的該第一電極34與該第一發光體2的該第二電極25則以該連接間距27設置於相同的至少一該金屬單元12，該第二發光體3的該第二電極35則設置於該些金屬單元12的其他至少其中之一。又，該第三發光體4的該第一電極44與該第一發光體2的該第一電極24設定為電性連接關係，故該第三發光體4的該第一電極44與該第一發光體2的該第一電極24以該連接間距27設置於相同的至少一該金屬單元12，而該第三發光體4的該第二電極45與該第一發光體2的該第二電極25被設定為電性隔離關係，故該第三發光體4的該第二電極45與該第一發光體2的該第二電極25即以該隔離間距28分隔。又，該第四發光體5的該第一電極54與該第三發光體4的該第二電極45被設定為電性連接關係，是故令該第四發光體5的該第一電極54與該第三發光體4的該第二電極45以該連接間距27設置於相同的至少一該金屬單元12之上。然而，該第四發光體5的該第一電極54與該第二發光體3的該第一電極34被設定為電性隔離關係，故令該第四發光體5的該第一電極54與該第二發光體3的該第一電極34以該隔離間距28分隔。再者，該第四發光體5的該第二電極55與該第二發光體3的該第二電極35被設定為電性連接關係，而令該第四發光體5的該第二電極55與該第二發光體3的該第二電極35以該連接間距27設置於相同的至少一該金屬單元12。如此，完成黏合後，該第一發光體2、該第二發光體3、該第三發光體4以及該第四發光體5即形成矩陣並聯。

承上所述，本發明令被設定為電性隔離關係的二該發光體2的該第一電極24或該第二電極25以該隔離間距28分隔設置，然為產生該隔離間距28，被設定以該隔離間距28分隔設置的該第一電極24或該第二電極25的根據該隔離間距28的距離需求，調整其大小，以與產生該隔離間距28。

綜上所述，本發明該發光二極體陣列結構包含一基底及至少二發光體，該基底包含一承載基板以及多個排列設置於該承載基板上的金屬單元，每一該金屬單元外緣的任二點界定出一端點間距。每一該發光體包含有互為電性相異並 分隔設置的一第一電極及一第二電極，每一該發光體於該第一電極與該第二電極之間界定出一電極間距，該電極間距大於該端點間距，且該些發光體更依據串聯需求或並聯或串並聯組合需求界定每一該第一電極及每一該第二電極之間具有一小於該端點間距的連接間距，或一大於該端點間距的隔離間距。藉此，令該些發光體得同步設置於該基底之上，且無需精密對位。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。