白光發光元件的製作方法
2023-04-30 20:18:06 2
專利名稱：白光發光元件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發光元件，尤指一種可由兩相互為互補色光而產生白色光源的白光發光元件，不僅可達到產生白色光源的目的，亦可有效提高元件生產良率。
背景技術：
發光元件(LEDLight-Emitting Diode)由於具備有壽命長、體積小、發熱量低、耗電量小、反應速度快、耐衝撞、不含水銀等汙染物質的特性，所以不管在電腦周邊設備、顯示器、儀器儀表上、或在通訊業、資訊業、及消費性電子產品上皆被大量使用及期待，尤其是可產生白色光源的白光發光元件更被視為是綠色照明色光的明日之星。
按，目前白光發光元件的製作不外乎是利用以下三種方法第一種方式多晶片型發光方式，其主要是在同一封裝體內同時置入紅、藍、綠三種色光晶粒，利用三種晶粒的混波以產生白色光源，此種製作方法的優點在於發光效率較高。然而，其構造不僅將因為電極、金屬引線及打線程序次數過多，而形成製作成本較高及體積較大的缺點，且因為打線程序也容易造成引線脫落、晶粒破損等影響生產良率的憾事發生。
第二種方式多晶片型發光方式，其主要是利用如黃、藍兩相互為互補色光的晶粒設於同一封裝體內，由黃、藍互補光以產生白色光源，此種製作方法的優點在於製作成本較低且體積較小，例如臺灣專利公告第484217號[半導體雙晶白色LED封裝結構]所公開的技術內容。然而，此種製作方法同樣需要具有較多次數的電極、金屬引線及打線程序，因此，對元件的製作良率同樣將造成不良的影響。
第三種方式單晶片型發光方式，其主要是以藍光或紫外光晶粒為基礎，再以藍光或紫外光去激發其它色光的螢光粉、染料或光轉換層，由此以調整產生白色光源，此種製作方法的優點在於製作簡易及成本較低，例如美國專利第5,998,925號[Light Emitting Device Having A NitrideCompound Semiconductor And A Phosphor Containing A Garnet FluorescentMaterial]或美國專利第5,962,971號[Led Structure With Ultraviolet-LightEmission Chip And Multilayered Resins To Generate Various Colored Lights]所公開的技術特徵。然而，此種產品所產生的光源是為二波段不連續光譜，在照射紅色物體時會呈現微弱橙色的偏光現象，光源演色性較差(ColorRendering of Light Source)。另外在產品使用後光度衰減情形嚴重，螢光物體19在惡劣外在環境下容易產生質變狀況，致使元件使用壽命較短、產品產生偏色現象。又，關鍵技術及專利權掌握於少數幾家廠商手中，如日亞化Nichia，所以在產品開發上非常困難。
請參閱圖1，為已公開於臺灣專利公告第484217號[半導體雙晶白色LED封裝結構]的構造截面圖，其主要是在一第一導線架12的上緣處鑿設有一凹室16，該凹室16內可固設有一可發射第一色光(例如黃光)的第一發光晶粒11，而設於第一發光晶粒11底層的第二電極15則可直接觸接且電性連接於第一導線架12。又，設於第一發光晶粒11頂端的第一電極13則由一第一引線17穿過第一導線架12的引線通道14而電性連接於第二導線架22。另外，於凹槽16的頂端橫設有一透明基板28，且於基板28的表面再固設有一可發射第二色光(例如藍光)的第二發光晶粒21，第二發光晶粒21的第三電極23、第四電極25則個別由一第三引線27、第四引線29而與第二導線架22、第一導線架12電性連接。
雖然常用白光發光元件可由第一色光與第二色光的互補特性以調整產生白色光源，但，其電極13、23、25與引線17、27、29至少存在有三組，因此，其需要的打線程序次數還是需要經過三次以上，不僅容易造成引線脫離及發光晶粒的損害，且第一發光晶粒11與第二發光晶粒21之間存在有一間隔空間，相對無法有效縮減元件的體積大小，所以並不利於產品輕薄短小的微型化設計。
實用新型內容如何設計出一種可有效解決上述常用構造弊端的白光發光元件，不僅可降低打線程序次數，以有效提升產品良牢，且又可因此而縮減元件體積大小，此即為本實用新型的創作重點。
本實用新型的主要目的，在於提供一種白光發光元件，利用第一發光晶粒與第二發光晶粒可相互作為對方電源供應線路的特性，以有效降低電極、引線及打線程序的次數，由此以大幅提升產品良率。
本實用新型的次要目的，在於提供一種白光發光元件，第二發光晶粒可固設於第一發光晶粒的表面，兩者間並不存在多餘無用的間隔空間，因此可有效縮減元件的體積大小，而有利於產品輕薄短小的微型化設計。
本實用新型的又一目的，在於提供一種白光發光元件，可利用單一電源供應即完成白色光源的產生，不僅製作流程較為簡單，且可相對降低成本支出。
本實用新型的又一目的，在於提供一種白光發光元件，可將兩組磊晶片首先予以固定後再切割成複數個已形成固定態樣的第一發光晶粒及第二發光晶粒，不僅製程較為簡單，也可相對適合於大量製造。
詳細地說，本實用新型提供的白光發光元件，主要構造包括有一第二發光晶粒，具有一可產生第二色光的PN介面、及一可由一第四引線而電性連接一供電線路的第四電極；一導電黏固層，設於該第二發光晶粒的部分上表面；及一第一發光晶粒，固設於該導電黏固層上表面，具有一可產生第一色光的PN介面，且在其部分上表面位置設有一可由一第一引線而電性連接另一供電線路的第一電極。
其中還包括有一導電層，設於該第二發光晶粒未被該導電黏固層覆蓋的上表面部分區域，該導電層與該導電黏固層是可電性連接。
其中該導電層為一透光材質所製成。
其中該第二發光晶粒的部分上表面還可設有一電流阻隔層，該電流阻隔層的表面再固設該導電黏固層，而部分的導電黏固層可觸接且電性連接於該第一發光晶粒及第二發光晶粒。
其中該第一發光晶粒為一直立型發光二極體，而該第二發光晶粒則為一平面型發光二極體。
其中該第一色光與第二色光相互為一互補光。
其中該第一色光為藍光，而該第二色光為黃光。
其中該第一色光為黃光，而該第二色光為藍光。
本實用新型提供的又一種白光發光元件，主要構造包括有一第一發光晶粒，具有一產生第一色光的PN介面，及一設於底層而可電性連接一供電線路的第二電極；一導電黏固層，固設於該第一發光晶粒的上表面；及一第二發光晶粒，固設於該導電黏固層的上表而，具有一可產生第二色光的PN介面，而且在其上表面的部分位置設有一可由一第一引線而電性連接另一供電線路的第一電極。
其中該導電黏固層是由一透光材質所製成。
其中該第一色光與第二色光相互為一互補光。
其中該第一色光為黃光，而該第二色光為藍光。
其中該導電黏固層存在有至少一個透光凹洞。
其中該透光凹洞內存在有一透光墊。
其中該第一發光晶粒的部分上表面還可設有一電流阻隔層，該電流阻隔層的表面再固設該導電黏固層，而部分導電黏固層可觸接且電性連接於該第一發光晶粒及第二發光晶粒。
本實用新型再提供一種白光發光元件，主要構造包括有一第一發光晶粒，具有一可投射出第一色光的PN介面、及一可電性連接一供電線路的第二電極，而該第一發光晶粒的上表面部分位置凹設有一深度超過PN介面的凹槽，並於凹槽的內表面設有一電流阻隔層；一導電黏固層，設於該電流阻隔層上表面，而有部分導電黏固層可觸接且電性連接於第一發光晶粒的上表面；及一第二發光晶粒，固設於凹槽內的導電黏固層上表面，具有一可投射出第二色光的PN介面，且在其上表面的部分位置設有一可由一第一引線而電性連接另一供電線路的第一電極。
其中該第一色光與第二色光相互為一互補光。
其中該第一色光為黃光，而該第二色光為藍光。
其中該第一色光為藍光，而該第二色光為黃光。
其中該第一發光晶粒為一直立型發光二極體，致使該第二電極位於第一發光晶粒的底層。
其中該第一發光晶粒為一平面型發光二極體，致使該第二電極位於第一發光晶粒的側邊上表面。
為對本實用新型的結構特徵及所達成的功效有更進一步的了解與認識，以較佳的實施例配合附圖說明如後，其中圖1常用白光發光元件的構造截面圖；圖2本實用新型一較佳實施例的構造截面圖；圖3本實用新型又一實施例的構造截面圖；圖4本實用新型又一實施例的構造截面圖；圖5本實用新型又一實施例的構造截面圖；及圖6本實用新型又一實施例的構造截面圖。
具體實施方式
首先，請參閱圖2，為本實用新型一較佳實施例的構造截面圖；如圖所示，本實用新型主要構造包括有一第一發光晶粒41、導電黏固層45及第二發光晶粒31，其中第二發光晶粒31內具有一可投射出第二色光(例如藍光)的PN介面，且在其部分上表面固設有一具導電特性的導電黏固層45，並在導電黏固層45上再固設第一發光晶粒41，第一發光晶粒41內則具有可投射出第一色光(例如黃光)的PN介面。由於，第一發光晶粒41、導電黏固層45、第二發光晶粒31本身均具有導電特性，因此，第一發光晶粒41及第二發光晶粒31皆可相對作為對方的供電線路。
就第二發光晶粒31而言，其位於側邊上表面的第四電極35將可由第四引線39而與一供電線路(未顯示)電性連接，而原本位於上表面的第三電極則將被視為通過導電黏固層45而與設於第一發光晶粒41上表面的第一電極43為同一個，且第一電極43可由一第一引線49而與另一供電線路(未顯示)電性連接。反之，就第一發光晶粒41而言，除了位於上表面的第一電極43外，其原本應設於底層的第二電極也可以通過導電黏固層45而與第二發光晶粒31的第四電極35設為同一個。換言之，第一發光晶粒41與第二發光晶粒31成為串聯態樣，可共用第一電極43及第四電極35。當供電電流作用時，其將依序流經第一電極43、第一發光晶粒41、導電黏固層45、第二發光晶粒31及第四電極35。
又，由於第一發光晶粒41及第二發光晶粒31可個別發射出第一色光(例如黃光)及第二色光(例如藍光)，由第一色光及第二色光的互補特性，以順利產生白色光源。
本實用新型由於電極及引線個數已利用構造的變化而縮減為兩組以下，因此其相對的打線程序亦可設定為兩次以下，所以可有效降低元件因為打線程序所造成的損傷機會，相對亦可大幅提升元件的產出良率。
又，在此實施例中，其第二發光晶粒31為一平面型發光二極體，為了達到可控制供電路徑及電流密度均勻分布的目的，因此，在第二發光晶粒31末被導電黏固層45覆蓋的上表面部分位置，可設有一與第一發光晶粒41電性連接且由透光材質所製成的導電層46。或，於第二發光晶粒31與導電黏固層45之間設有一電流阻隔層44，該電流阻隔層44的表面再覆蓋導電黏固層45，且利用部分的導電黏固層45以分別電性連接於第一發光晶粒41與第二發光晶粒31，如此即可達到有效提高發光亮度的目的。
再者，請參閱圖3，為本實用新型又一實施例的構造截面圖；如圖所示，在此實施例中，其主要是將第一發光晶粒51及第二發光晶粒55皆設計為直立型發光二極體，第一發光晶粒51的底層位置設有可連接一供電線路(未顯示)的第二電極53，且在第一發光晶粒51的上表面由一導電黏固層54以固設第二發光晶粒55，而第二發光晶粒55部分上表面再設有一第一電極57，該第一電極57可由第一引線59以連接又一供電線路(未顯示)。當供電電流作用時，依序將可通過第一電極57、第二發光晶粒55、導電黏固層54、第一發光晶粒51及第二電極53，如此，第一發光晶粒51的PN介面所產生的第一色光與第二發光晶粒55的PN介面所產生的第二色光將因為互補關係而調整出白色光源(例如黃光及藍光)。
由於，第一發光晶粒51的第一電極可直接利用第二發光晶粒55的第一電極57，且第二發光晶粒55的第二電極可直接利用第一發光晶粒51的第二電極53，因此，在此實施例中，其引線59僅需要一組，相對其打線程序次數將可降低為一次，因此可有效減少因為打線程序所引起的諸多弊端。
另外，第一發光晶粒51與第二發光晶粒55在末切割形成晶粒前，首先將面積較大的兩組磊晶片相互固定，接續再予以切割成複數個體積較小的晶粒構造，以自然形成第一發光晶粒51及第二發光晶粒55的固定態樣，因此，不僅製程較為簡單，且叉可適合大量製作以節省成本支出。
又，請參閱圖4，為本實用新型的又一實施例構造截面圖；如圖所示，在此實施例中主要是將上述實施例的導電黏固層54設計為點狀或線狀的黏固墊56，而兩兩黏固墊56之間存在有一透光凹洞或透光墊58，由此可達到供電電流均勻分布及有效提高發光亮度的功效。
又，請參閱圖5，為本實用新型的又一實施例構造截面圖；如圖所示，在此實施例中，其主要是在第一發光晶粒51部分上表面先設有一電流阻隔層66，再於該電流阻隔層66的周圍表面設有導電黏圖層64，且部分導電黏固層64可分別與第一發光晶粒51與第二發光晶粒55電性連接，因此，同樣可達到控制電流均勻分布、提高發光亮度及有效提升產品良率的功效。
最後，請參閱圖6，為本實用新型又一實施例的構造截面圖；如圖所示，其主要是在第一發光晶粒71的上表面適當位置鑿設有一凹槽78，該凹槽78的深度可超越第一發光晶粒71的PN介面所在水平延伸位置，且在凹槽78內設有一電流阻隔層76，於電流阻隔層76上再設有一導電黏固層74，而部分導電黏固層74可觸接且電性連接於第一發光晶粒71的上表面，接續在凹槽78內的導電黏固層74上表面固設第二發光晶粒75。如此，第一發光晶粒71與第二發光晶粒75同樣可共用第一電極77及第二電極73，且，同樣僅需第一引線79及一次打線程序即可完成白光發光元件的製作。
以上所述，僅為本實用新型的一較佳實施例而已，並非用來限定本實用新型實施的範圍，舉凡依本實用新型申請專利範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本實用新型的申請專利範圍內。
權利要求1.一種白光發光元件，其特徵在於，主要構造包括有一第二發光晶粒，具有一產生第二色光的PN介面、及一由一第四引線而電性連接一供電線路的第四電極；一導電黏固層，設於該第二發光晶粒的部分上表面；及一第一發光晶粒，固設於該導電黏固層上表面，具有一產生第一色光的PN介面，且在其部分上表面位置設有一由一第一引線而電性連接另一供電線路的第一電極。
2.如權利要求1所述的白光發光元件，其特徵在於，還包括有一導電層，設於該第二發光晶粒未被該導電黏固層覆蓋的上表面部分區域，該導電層與該導電黏固層電性連接。
3.如權利要求2所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該導電層為一透光材質所製成。
4.如權利要求1所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第二發光晶粒的部分上表面還設有一電流阻隔層，該電流阻隔層的表面再固設該導電黏固層，而部分導電黏固層可觸接且電性連接於該第一發光晶粒及第二發光晶粒。
5.如權利要求1所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一發光晶粒為一直立型發光二極體，而該第二發光晶粒則為一平面型發光二極體。
6.如權利要求1所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光與第二色光相互為一互補光。
7.如權利要求1所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光為藍光，而該第二色光為黃光。
8.如權利要求1所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光為黃光，而該第二色光為藍光。
9.一種白光發光元件，其特徵在於，主要構造包括有一第一發光晶粒，具有一產生第一色光的PN介面，及一設於底層而電性連接一供電線路的第二電極；一導電黏固層，固設於該第一發光晶粒的上表面；及一第二發光晶粒，固設於該導電黏固層的上表面，具有一產生第二色光的PN介面，而且在其上表面的部分位置設有一由一第一引線而電性連接另一供電線路的第一電極。
10.如權利要求9所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該導電黏固層為一透光材質所製成。
11.如權利要求9所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光與第二色光相互為一互補光。
12.如權利要求9所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光為黃光，而該第二色光為藍光。
13.如權利要求9所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該導電黏固層存在有至少一個透光凹洞。
14.如權利要求13所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該透光凹洞內存在有一透光墊。
15.如權利要求9所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一發光晶粒的部分上表面還設有一電流阻隔層，該電流阻隔層的表面再固設該導電黏固層，而部分導電黏固層觸接且電性連接於該第一發光晶粒及第二發光晶粒。
16.一種白光發光元件，其特徵在於，主要構造包括有一第一發光晶粒，具有一投射出第一色光的PN介面、及一電性連接一供電線路的第二電極，而該第一發光晶粒的上表面部分位置凹設有一深度超過PN介面的凹槽，並於凹槽的內表面設有一電流阻隔層；一導電黏固層，設於該電流阻隔層上表面，而有部分導電黏固層觸接且電性連接於第一發光晶粒的上表面；及一第二發光晶粒，固設於凹槽內的導電黏固層上表面，具有一投射出第二色光的PN介面，且在其上表面的部分位置設有一由一第一引線而電性連接另一供電線路的第一電極。
17.如權利要求16所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光與第二色光相互為一互補光。
18.如權利要求16所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光為黃光，而該第二色光為藍光。
19.如權利要求16所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一色光為藍光，而該第二色光為黃光。
20.如權利要求16所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一發光晶粒為一直立型發光二極體，致使該第二電極位於第一發光晶粒的底層。
21.如權利要求16所述的白光發光元件，其特徵在於，其中該第一發光晶粒為一平面型發光二極體，致使該第二電極位於第一發光晶粒的側邊上表面。
專利摘要本實用新型是有關於一種發光元件，尤指一種可由兩相互為互補色光而產生白色光源的白光發光元件，其主要是在一可投射出第一色光的第一發光晶粒表面固設一可投射出第二色光的第二發光晶粒，由第一色光與第二色光的互補特性以產生白色光源，而第一發光晶粒及第二發光晶粒除了可產生相互為互補特性的色光外，其亦可相互作為對方的電源供應線路，由此大幅降低電極、引線及打線程序的次數，因此可相對減少因為打線程序所可能引起的諸多弊端，進而有效提高元件的生產良率。
文檔編號H01L25/075GK2638248SQ0326330
公開日2004年9月1日 申請日期2003年5月23日 優先權日2003年5月23日
發明者林明德, 許榮貴, 馬景時, 林三寶 申請人:光磊科技股份有限公司