专利名称：具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其尤指一种发光二极管，其是利用一电压保护装置(electrostatic protection device)，以使覆晶式封装的表面黏着型发光二极管具有防静电以及无须打线的功能。
背景技术：
按，发光二极管(Light Emitting Diode；LED)是半导体材料制成的元件，也是一种微细的固态光源，可将电能转换为光，不但体积小，且寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，能够配合各种应用设备的轻、薄及小型化的需求，早已成为日常生活中十分普及的产品。
LED的种类繁多，依发光波长大致分为可见光与不可见光两类。可见光LED主要以显示用途为主，又以亮度1烛光(cd)作为一般LED和高亮度LED的分界点，前者广泛应用于各种室内显示用途，后者则适合于户外显示，如汽车第三刹车灯、户外信息看板和交通号志等；不可见光如红外线LED则应用在影印纸张尺寸检知、家电用品遥控器、工厂自动检测、自动门、自动冲水装置控制等等。
LED元件在量产过程中，通常依上、中、下游分工。上游主要产品为单晶片及磊晶片，单晶片是原材料的基板，大多为二元的III-V族化合物半导体材料，如砷化镓(GaAs)或磷化镓(GaP)等；磊晶片则已在单晶基板上成长多层不同厚度的多元材料的单晶薄膜，如AlxGa1-xAs/GaAs、AlxGayIn1-x-yP/GaAs、InxGa1-xN/GaN等结构，常用的技术有液相磊晶成长法(Liquid Phase Epitaxy，LPE)及有机金属气相磊晶法(MetalOrganic Vapor Phase Epitaxy，MOVPE)等。中游业者依元件结构的需求，先在磊晶片上蚀刻及制作电极，再切割为微细的LED晶粒，其中使用的制程技术有光罩、干或湿式蚀刻、真空蒸镀及晶粒切割等；下游则属封装业，将晶粒黏着在导线架，再封装成灯泡型(Lamp)、数字显示型(digitdisplay)、点矩阵型(dot matrix)或表面黏着型(surface mount)等成品。
请参阅图1，其是为习知技术的表面黏着型发光二极管的结构示意图；如图所示，该发光二极管1’是包含一发光二极管芯片10’，其中该发光二极管芯片10’是依序位于该电路板20’与一电极16’之上，该发光二极管芯片10’并透过一导线12’与该电极16’作一电性连接。
覆晶封装技术(Flip chip)对于使用蓝宝石基板(sapphire substrate)的GaN系列的材料而言，因为其P极及N极的电极必须做在元件的同一侧，因此若使用传统的封装方法，占元件大部分发光角度的上方发光面将会因为电极的挡光而损失相当程度的光量。所谓的Flip Chip结构即是将传统的元件反置，并在P型电极上方制作反射率较高的反射层，借以将原先从元件上方发出的光线从元件其它的发光角度导出，而由蓝宝石基板端缘取光。这样的方法因为降低了在电极侧的光损耗，可有高于传统封装方式的光量输出。另一方面，因为覆晶结构可直接借由电极或是凸块与封装结构中的散热结构直接接触，而大幅提升元件的散热效果，进一步降低了元件因热所导致的破坏性。
请参阅图2，其是为习知技术的覆晶式封装发光二极管的结构示意图；如图所示，一发光二极管芯片10’以覆晶式安装于一基座30’上，该发光二极管芯片10’具有一基板110’、一第一导电型半导体层120’、一第二导电型半导体层130’，于该第一导电型半导体层120’的预定区域形成一第一电极122’，而在该第二导电半导体层130’的预定区域形成一第二电极132’，使用二金属焊球40’形成于该发光二极管芯片10’的第一电极122’与第二电极132’上，并与该基座30’上的第一支架32’与第二支架34’作一连接。
又，于2002年7月5日，于中国台湾的申请案号091103964的揭示具有保护元件的发光二极管的封装结构，请参阅图3，其是为习知技术的炮弹型发光二极管的覆晶式结构示意图；如图所示，其是揭示包含一发光二极管芯片10’利用一焊球40’与一导热及导电衬垫(electrical andheat conductive pad)50’相连接，而该导热及导电元件50’是与一导热及导电基板60’(electrical and heat conductive base substrate)相连接，该发光二极管芯片10’的N型电极是透过一焊球50’而与一电压保护装置70’相连接，而该发光二极管芯片10’具有一导电基板110’，再利用一导线80’使该发光二极管芯片10’与一第二支架92’作一连接，该导热及导电基板60’再与一第一支架94’作一连接。
习知技术的具有电压保护装置的表面黏着型发光二极管，请参阅图3A，其是为习知技术的具有电压保护装置的表面黏着型发光二极管的示意图；如图所示，该发光二极管芯片10’是透过该焊球50’与该电压保护装置70’相连接，该电压保护装置是与该第二支架92’相连接，该电压保护装置更透过一导线80’与该第一支架94’相连接。该技术具有如下所述的缺点1.该项技术需要进行打线，于该制程中会使得该发光二极管具有一应力，此应力易造成元件特性变异而造成生产良率降低。
2.该项技术于进行打线后需要封装制程，于封装制程后，常会发生导线脱落的问题，该问题亦会造成生产良率的下降。
3.习知技术由于需要进行打线，造成无法有效地减少发光二极管装置的厚度。
因此，如何针对上述问题而提出一种新颖具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，不仅可改善传统需要打线的缺点，又可使封装面积缩小，长久以来一直是使用者殷切盼望及本实用新型人念兹在兹者，而本实用新型发明人基于多年从事于相关产品的研究、开发、及销售实务经验，乃思及改良的意念，穷其个人的专业知识，经多方研究设计、专题探讨，终于研究出一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管改良，可解决上述的问题。
发明内容
本实用新型的主要目的，在于提供一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其是利用覆晶式的封装方式提供将一发光二极管的P电极以及N电极作在同一侧，并使用一电压保护装置以与该发光二极管作一连接，并使用一高导电及导热的元件与该发光二极管作一连接，以提供该发光二极管不需打线，且具有良好的静电保护的结构。
为达上述所指称的各功效以及特点，本实用新型是为一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其是利用一覆晶式封装以将一发光二极管芯片进行封装，并利用一电压保护装置，例如瞬变抑制二极管(Transient Voltage Suppressor；TVS)或齐纳二极管(Zenerdiode)与其结合。而该电压保护装置再与一基板黏合，而成为一覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，由于本实用新型的结构是透过一高导电及导热的元件与该基板的支架相连接，而无须进行打线，并利用该电压保护装置而具有一防静电的功效。
本实用新型是这样实现的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于所述表面黏着型发光二极管主要结构是包括一高导电及导热的基板(electrical and heat conductive basesubstrate)，其具有一第一支架与一第二支架；
一电压保护装置(electrostatic protection device)，其是包含一第一P型电极与一第一N型电极，该第一N型电极其是与该第一支架相连接；一发光二极管，其是包含一第二P型电极、一第二N型电极与一第三N型电极，该第二P型电极是与该电压保护装置的第一N型电极相连接，该第二N型电极是与该第一P型电极相连接；以及一高导电及导热的元件，其是与该第二支架与该发光二极管的第三N型电极相连接。
一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于所述表面黏着型发光二极管主要结构是包括一高导电及导热的基板(electrical and heat conductive basesubstrate)，其具有一第一支架与一第二支架；一电压保护装置(electrostatic protection device)，其是包含一第一P型电极、一第二P型电极与一第一N型电极，该第一N型电极其是与该第一支架相连接；一发光二极管，其是包含一第三P型电极、一第二N型电极与一第三N型电极，该第三P型电极是与该电压保护装置的第二P型电极相连接，该第二N型电极是与该第一P型电极相连接；一高导电及导热的元件，其是与该第二支架与该发光二极管的第三N型电极相连接。
一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于其主要结构是包括一导电及导热的基板(electrical and heat conductive basesubstrate)，其具有一第一支架与一第二支架；一电压保护装置(electrostatic protection device)，其是与该第一支架相连接；一发光二极管，其是与该电压保护装置连接；以及一高导电及导热的元件，其是与该第二支架与该发光二极管相连接。
图1其是为习知技术的表面黏着型发光二极管的结构示意图；图2其是为习知技术的覆晶式封装发光二极管的结构示意图；图3其是为习知技术的炮弹型覆晶式的发光二极管的结构示意图；图3A其是为习知技术的具有电压保护装置的表面黏着型发光二极管的示意图；图4其是为本实用新型的一较佳实施例的使用齐纳二极管的发光二极管的结构示意图；图5其是为本实用新型的另一较佳实施例的使用齐纳二极管的发光二极管的结构示意图；图6其是为本实用新型的一较佳实施例的使用瞬变抑制二极管的发光二极管的结构示意图；图7其是为本实用新型的另一较佳实施例的使用瞬变抑制二极管的发光二极管的结构示意图。
符号说明1’～发光二极管10’～发光二极管芯片12’～导线16’～电极20’～电路板30’～基座110’～基板120’～第一导电型半导体层
130’～第二导电型半导体层122’～第一电极132’～第二电极40’～金属焊球122’～第一电极132’～第二电极32’～第一支架34’～第二支架50’～导热及导电元件60’～导热及导电基板70’～电压保护装置80’～导线92’～第二支架94’～第一支架100～氮化镓系发光二极管晶粒200～电压保护装置300～高导电及导热的元件400～高导电及导热的基板410～第一支架420～第二支架101～第二P型电极102～第二N型电极103～第三P型电极104～第三N型电极106～第二N型电极108～第三N型电极
201～第一P型电极202～第一N型电极203～第二P型电极500～导电焊球(solder)或凸块(bump)601～胶体具体实施方式
兹为使贵审查委员对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后本实用新型是为利用一电压保护装置使本实用新型的结构具有防静电的功效且可解决习知技术的黏着型发光二极管，皆必须进行打线的缺点。
请参阅图4，其是为本实用新型的一较佳实施例的结构示意图；如图所示，本实用新型的黏着型发光二极管，于此封装结构中包含一氮化镓系发光二极管晶粒100，一电压保护装置200，例如齐纳二极管(Zenerdiode)，一高导电及导热的元件300及高导电及导热的基板400(electrical and heat conductive base substrate)，其具有一第一支架410与一第二支架420。根据本实施例，其中，氮化镓系发光二极管晶粒100是包含一第二P型电极101及两个相离的第二N型电极102及第三N型电极104且是位于同一侧，该电压保护装置200亦具有位于同一侧的一第一P型电极201及一第一N型电极202。氮化镓系发光二极管晶粒100是经由一导电焊球(solder)或凸块(bump)500将该第二P型电极101连接至该电压保护装置200的第一N型电极202及将该氮化镓系发光二极管晶粒100的第二N型电极102连接至该电压保护装置200的第一P型电极201而形成反向并联的连接方式，而且该电压保护装置200亦借由一高导电性的胶体601与该第一支架410相连接，该氮化镓系发光二极管晶粒100的第三N型电极104是经由一导电焊球(solder)或凸块(bump)500连接至该高导电及导热的元件300且此高导电及导热的元件则借由一高导电性的胶体601与该第二支架420相连接，如此而构成无须导线的覆晶式封装结构且具有良好的静电保护(ESD)功能。
再者，请参阅图5，其是为本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的结构示意图；如图所示，本实用新型的于封装结构中包含一氮化镓系发光二极管晶粒100，一电压保护装置200，例如齐纳二极管(Zenerdiode)，一高导电及导热的元件300及一高导电及导热的基板400，其是包含一第一支架410与一第二支架420。根据本实施例，其中，该氮化镓系发光二极管晶粒100是包含一第二P型电极101及两个相临的第二N型电极102及第三N电极104且是位于同一侧，该电压保护装置200亦具有位于同一侧的一第一P型电极201及第一N型电极202。该氮化镓系发光二极管晶粒100是经由一导电焊球(solder)或凸块(bump)500将第二P型电极101连接至该电压保护装置200的第一N型电极202及将该氮化镓系发光二极管晶粒100的第二N型电极102连接至电压保护装置200的第一P型电极201而形成反向并联的连接方式，而且该电压保护装置200亦借由一高导电性的胶体601与该第一支架410相连接，该氮化镓系发光二极管晶粒100的第三N型电极104是经由一导电焊球(solder)或凸块(bump)500连接至一高导电及导热的元件300且此高导电及导热的元件则借由一高导电性的胶体601与该第二支架420相连接，如此而构成无须导线的覆晶式封装结构且具有良好的静电保护(ESD)功能。
再者，请参阅图6及图7，其是为本实用新型的电压保护装置200可为一瞬变抑制二极管(Transient Voltage Suppressor；TVS)的发光二极管的结构示意图；该电压保护装置200是包含一第一型N电极202、一第一P型电极201以及一第二P型电极203，该发光二极管100是包含一第二N型电极106、一第三N型电极108与一第三P型电极103；该电压保护装置200的第一N型电极202与该第一支架410作一连接，该第一P型电极201与该第二N型电极106作一连接，该第三P型电极103与该第二P型电极203作一连接，该第三N型电极108是与该高导电及导热的元件300作一连接；其中该电压保护装置200的第一N型电极202、第一P型电极210与第二P型电极203是位于同一侧，且该发光二极管100的第三P型电极103、第二型电极106与第三N型电极108是位于同一侧，该第二N型电极106与第三N型电极108是为分散设置如图6与图7所示。
权利要求1.一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于所述表面黏着型发光二极管主要结构是包括一高导电及导热的基板，其具有一第一支架与一第二支架；一电压保护装置，其是包含一第一P型电极与一第一N型电极，该第一N型电极其是与该第一支架相连接；一发光二极管，其是包含一第二P型电极、一第二N型电极与一第三N型电极，该第二P型电极是与该电压保护装置的第一N型电极相连接，该第二N型电极是与该第一P型电极相连接；以及一高导电及导热的元件，其是与该第二支架与该发光二极管的第三N型电极相连接。
2.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该电压保护装置是为一齐纳二极管。
3.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一P型电极与第一N型电极是位于同一侧。
4.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第二P型电极、第二N型电极与第三N型电极是位于同一侧，且该第二N型电极与第三N型电极是相离配置。
5.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管是为一氮化镓系发光二极管。
6.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管与该电压保护装置是透过一导电焊球或凸块予以连接。
7.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一支架与该电压保护装置是透过一高导电性的胶体予以连接。
8.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第三N型电极与该高导电及导热的元件是透过一导电焊球或凸块予以连接。
9.根据权利要求1所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该高导电及导热的元件与该第二支架是透过一高导电性的胶体予以连接。
10.一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于所述表面黏着型发光二极管主要结构是包括一高导电及导热的基板，其具有一第一支架与一第二支架；一电压保护装置，其是包含一第一P型电极、一第二P型电极与一第一N型电极，该第一N型电极其是与该第一支架相连接；一发光二极管，其是包含一第三P型电极、一第二N型电极与一第三N型电极，该第三P型电极是与该电压保护装置的第二P型电极相连接，该第二N型电极是与该第一P型电极相连接；一高导电及导热的元件，其是与该第二支架与该发光二极管的第三N型电极相连接。
11.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该电压保护装置是为一瞬变抑制二极管。
12.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一P型电极、第二P型电极与第一N型电极是位于同一侧。
13.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第三P型电极、第二N型电极与第三N型电极是位于同一侧，且该第二N型电极与第三N型电极是相离配置。
14.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管是为一氮化镓系发光二极管。
15.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管与该电压保护装置是透过一导电焊球或凸块予以连接。
16.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一支架与该电压保护装置是透过一高导电性的胶体予以连接。
17.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第三N型电极与该高导电及导热的元件是透过一导电焊球或凸块予以连接。
18.根据权利要求10所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该高导电及导热的元件与该第二支架是透过一高导电性的胶体予以连接。
19.一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于其主要结构是包括一导电及导热的基板，其具有一第一支架与一第二支架；一电压保护装置，其是与该第一支架相连接；一发光二极管，其是与该电压保护装置连接；以及一高导电及导热的元件，其是与该第二支架与该发光二极管相连接。
20.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该电压保护装置是为一瞬变抑制二极管。
21.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该电压保护装置是为一齐纳二极管。
22.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该电压保护装置，其是包含一第一P型电极与一第一N型电极。
23.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该电压保护装置，其是包含一第一P型电极、一第二P型电极与一第一N型电极。
24.根据权利要求23所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一N型电极其是与该第一支架相连接。
25.根据权利要求22所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一N型电极其是与该第一支架相连接。
26.根据权利要求22所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一P型电极与第一N型电极是位于同一侧。
27.根据权利要求23所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一P型电极、该第二P型电极与第一N型电极是位于同一侧。
28.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管其是包含一第二P型电极、一第二N型电极与一第三N型电极。
29.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管其是包含一第三P型电极、一第二N型电极与一第三N型电极。
30.根据权利要求28所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第二P型电极、第二N型电极与第三N型电极是位于同一侧，且该第二N型电极与第三N型电极是相离配置。
31.根据权利要求29所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第三P型电极、第二N型电极与第三N型电极是位于同一侧，且该第二N型电极与第三N型电极是相离配置。
32.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管是为一氮化镓系发光二极管。
33.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该发光二极管与该电压保护装置是透过一导电焊球或凸块予以连接。
34.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该第一支架与该电压保护装置是透过一高导电性的胶体予以连接。
35.根据权利要求19所述的一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其特征在于该高导电及导热的元件与该第二支架是透过一高导电性的胶体予以连接。
专利摘要本实用新型是有关于一种具防静电的无导线覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，其是利用一覆晶式封装以将一发光二极管芯片进行封装，并利用一电压保护装置，例如瞬变抑制二极管(Transient Voltage Suppressor；TVS)或齐纳二极管(Zener diode)。与其结合，而该电压保护装置再与一基板黏合，而成为一覆晶式封装的表面黏着型发光二极管，由于本实用新型的结构是透过一高导电及导热的元件与该基板的支架相连接，而无须进行打线，并利用该电压保护装置而具有一防静电的功效。
文档编号H01L23/60GK2718788SQ20042007751
公开日2005年8月17日 申请日期2004年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者赖穆人 申请人:炬鑫科技股份有限公司