发光元件的制作方法
【专利说明】
[0001]【技术领域】
[0002]本实用新型是关于一种电子元件(electronic component)，特别是一种发光元件。
[0003]【【背景技术】】
[0004]发光二极管(Light Emitting D1de，LED)具有驱动电压低、省电、不易破损以及反应速度快等优点，而且现在已有能发出高强度光线的发光二极管。然而，发光二极管在发光时会产生大量的热能，导致发光效能会降低，甚至可能会造成发光二极管烧毁。
[0005]【【实用新型内容】】
[0006]鉴于以上的需求，本实用新型提出一种发光元件，其具有能传递热能，以帮助热能排出的线路层。
[0007]本创作提出一种发光元件，其包括线路层、第一封装胶体、至少一发光源以及介电层。线路层具有底面与连接底面的侧面。第一封装胶体覆盖线路层的侧面，并暴露线路层的底面。至少一发光源配置于线路层上，并包括发光层、一对电极以及介电层。这对电极固定在发光层的表面与线路层之间，其中这些电极的厚度小于线路层的厚度。介电层配置于发光层的表面，其中线路层穿过介电层而分别电连接这些电极。
[0008]基于上述，在本创作的发光元件中，发光源的电极电连接线路层，并且线路层靠近外部基座，所以线路层不仅能传递电流至发光源，而且也能传递发光源所发出的热能，有助于热能的排出，以减少能对发光源所造成的不良影响，促使发光源可以维持在一定的发光效能。
[0009]有关本实用新型的特征、实作与功效，兹配合图式作最佳实施例详细说明如下。
[0010]【【附图说明】
】
[0011]图1为本实用新型一实施方式的发光元件的剖面示意图。
[0012]图2为本实用新型另一实施方式的发光元件的剖面示意图。
[0013]图3为本实用新型另一实施方式的发光元件的剖面示意图。
[0014]图4为本实用新型另一实施方式的发光元件的剖面示意图。
[0015]图5为本实用新型另一实施方式的发光元件的剖面示意图。
[0016]【【具体实施方式】】
[0017]图1是本创作一实施例之发光元件的剖面示意图。请参阅图1，发光元件100可以是一种封装的半导体元件，例如是覆晶形式的晶圆级封装发光二极管(Flip Chip - ChipScale Package- LED，FC-CSP-LED)，且发光元件 100可为单一芯片封装(single diepackage)。发光元件100包括发光源110、线路层120、第一封装胶体131以及介电层140，其中发光源110配置在线路层120上，而第一封装胶体131位在发光源110的下方，并且包覆线路层120。介电层140配置在线路层120与发光源110之间，而线路层120穿过介电层140而电连接发光源110。
[0018]发光源110例如是发光二极管芯片(LED die)，并包括一对电极111以及发光层
112。这些电极111分别为阳极与阴极，并连接发光层112。发光层112具有表面112a与侧面112b，而侧面112b连接表面112a。介电层140配置于表面112a，而线路层120穿过介电层140而电连接这些电极111。这些电极111连接表面112a，并固定在表面112a与线路层120之间。
[0019]从图1来看，发光层112能发出光线，并且可以是多层膜(multilayer)或嘉晶结构(epitaxy structure)。此外，发光层112可含有半导体材料，其例如是砷化镓(GaAs)，而此半导体材料的能隙可介于1.35至6.0eV。
[0020]电极111的材料可以是金属材料，例如铬、镍、钛、铜、铂、金、锡或铝，或是这些材料任意组合。此外，在其它未绘示的实施例中，在不妨碍电流之流通下，电极111与发光层112之间还可以形成反射层(未绘示)，其材料可为高反射率材料，例如钛、钨、铝或银，或是这些金属的合金或多层膜。或者，反射层可以是绝缘材料，其例如是二氧化硅/ 二氧化钛的多层膜。
[0021]发光源110可以更包括基板113，而发光层112固定在基板113与介电层140之间，其中基板113可以是透光(translucent)、透明(transparent)或不透明(opaque)。基板113能承载发光层112，且也可以用来成长发光层112。另外，基板113的构成材料可以是碳化硅(SiC)、蓝宝石(sapphire)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)及/或磷化镓(GaP)。
[0022]线路层120具有底面122b与连接底面122b的侧面122s，而第一封装胶体131覆盖侧面122s，并暴露底面122b，其中底面122b与第一封装胶体131的底面131b共平面(如图1所示)。此外，线路层120可以不凸出于发光源110的边缘(例如侧面112b，如图1所示)，或是与发光源110的边缘切齐。当然，线路层120也可凸出于发光源110的边缘。线路层120的宽度总合可小于发光源110的宽度L3(如图1所示)。或者，线路层120的宽度总合可大于发光源110的宽度L3。
[0023]线路层120的构成材料是金属，例如钛、钨、铜、镍、锡、银或金，或是这些材料所形成的合金或多层膜，而线路层120可采用电镀(electroplating)、无电电镀(electrolessplating)、物理气相沉积(PhysicaI Vapor Deposit1n，PVD)或化学气相沉积(ChemicalVapor Deposit1n，CVD)的方式来形成。由于线路层120的构成材料是金属，且线路层120电连接这些电极111，加上这些电极111的厚度小于线路层120的厚度，所以线路层120能帮助排出发光源110所产生的热能，以减少能对发光源110所造成的不良影响。
[0024]线路层120能外接外部电源，并能电连接电路板，并且线路层可靠近外部电路板，例如印刷电路板(Printed Circuit BoarcUPCB)、金属核心印刷电路板(Metal Core PCB,MCPCB)、金属基板、软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)或柔性扁平扁平电缆(Flexible Flat Cable，FFC)。金属基板例如是表面贴有金属箔片的金属板，其中金属箔片例如是铜箔，而金属板例如是铝金属板。
[0025]此外，线路层120可包括至少一导电柱122。以图1为例，线路层120包括两根导电柱122。在其它实施例中，线路层120可以只包括一根或三根以上的导电柱122，所以图1中的导电柱122的数量不限定本创作。另外，导电柱122的宽度L2会大于电极111的宽度LI。
[0026]第一封装胶体131可以是透光、透明或不透明。或者，第一封装胶体131可为高反射率或是含焚光粉的封装胶体，其可含有娃基(silicone base)及/或环氧树脂基(epoxybase)的树脂材料。此外，为增加第一封装胶体131的散热能力，亦可以添加高散热之材料，例如石墨稀(Graphene)或金属颗粒，于第一封装胶体131中。
[0027]发光元件100可更包括第二封装胶体132，而第二封装胶体132覆盖第一封装胶体132，并密封发光源110，其中介电层140可沿着第一封装胶体131延伸至第二封装胶体132的侧边。第二封装胶体132与第一封装胶体131两者的构成材料可以相同。所以，第二封装胶体132可为树脂，而第二封装胶体132的主要构成材料可包括硅基及/或环氧树脂基的树脂材料。
[0028]第二封装胶体132可以是透明、透光或不透明，并含有焚光材料(fluorescentmaterial)，但不限定一定要含有焚光材料。例如，第二封装胶体132也可以含有抗紫外光(UV)或其它滤光材料。此外，第二封装胶体132的顶面132t可以光滑或粗糙，其中形成粗糙面的方式可以是研磨、蚀刻、铸模或奈米压印等方式，但不局限只能采用以上这些方法。
[0029]介电层140可包覆这些电极111，而第一封装胶体131可包覆介电层140。介电层140具有高导热及/或高反射率的特性，以利于排出发光源110所产生的热能，其中介电层140的材料可以是高分子材料或陶瓷。介电层140可以不超出，或是超出侧面122s与侧面112b(如图1所示)，即介电层140可内缩或是凸出于线路层120的侧面122s。甚至，介电层140可以沿着第一封装胶体131延伸至发光元件100的侧边(例如第二封装胶体132的侧边)。此外，在图1所示的实施例中，介电层140可以凸出于发光层112的边缘(即侧面112b)以及线路层120的侧面122s，并且覆盖侧面112b。
[0030]在其它没有绘示的实施例中，发光元件100可以更包括荧光层，其配置于发光源110与第二封装胶体120之间，而且发光元件100可以不包括第二封装胶体132与基板113，即图1中的第二封装胶体132与基板113可以省略。所以，图1所示的发光元件100仅供举例说明，不限定本创作。
[0031]图2是本创作另一实施例之发光元件的剖面示意图。请参阅图2，图2所示的发光元件200与图1所示的发光元件100两者功能相同，结构相似，而以下主要说明发光元件100与200之间的差异。
[0032]不同于图1所示的发光元件100，在图2所示的发光元件200中，虽然发光源210包括一对电极111与发光层112，但没有包括如图1所示的基板113。具体而言，图2的发光源210实质上可以是图1中移除基板113后的发光源110，其中移除基板113的方法可以是蚀刻、研磨或雷射举离(laser lift-off )。由于发光源210没有包括基板113，所以第二封装胶体132会接触并直接覆盖发光层112，如图2所示。不过，必须说明的是，发光元件200也可以具有图1中的基板113，即发光源110与发光源210可以对调，所以在此不限定发光源210不包括基板
113。
[0033]另外，发光元件100可以更包括反射层250，其形成于第二封装胶体132的侧边，并围绕发光源210。反射层250的材料可为高反射率材料，例如钛、钨、铝或银，或是这些金属的合金或多层膜。或者，反射层可以是绝缘材料，其例如是二氧化硅/二氧化钛的多层膜。另夕卜，在本实施例中，反射层250可以沿着第二封装胶体132的侧边而延伸至第二封装胶体132的顶面132t。不过，在其它实施例中，反射层250也可以不延伸至顶面132t。所以，图2中的反射层250与第二封装胶体132之间的配置仅供举例说明，不限定本创作。此外，图2的反射层250也可应用于图1中的发光元件100，即发光元件100也可以包括反射层250。
[0034]在本实施例中，线路层220可凸出于发光源210的侧边(即侧面112b)，而且是导电柱222凸出于发光源210的侧边。不过，在其它实施例中，线路层120可以不凸出发光源110的边缘(例如侧面112b)，即图1中的线路层120可以与图2中的线路层220对调。此外，有别于图I中的发光元件100，线路层220的宽度总合可以大于发光源210的宽度，而且图2中的介电层240虽然超出线路层220的侧面222s与侧面112b，但没有沿着第一封装胶体131延伸至发光元件200的侧边，即没有延伸至反射层250。不过，在其它实施例中，介电层240也可以沿着第一封装胶体131延伸至反射层250。所以，图2的介电层240也可以与图1中的介电层140对调。
[0035]以上图1与图2所示的发光元件100与200都是单一芯片封装。不过，在其它实施例中，本创作的发光元件也可以是多芯片封装(mult1-die package)，即发光元件所包括的发光源的数量可以是多个(例如两个或两个以上)，如图3至图5所示的发光元件300、400以及500。
[0036]图3是本创作另一实施例之发光元件的剖面示意图。请参阅图3，发光元件300与前述发光元件100、200之间的主要差异在于:发光元件300包括多个发光源110。这些发光源110彼此电连接。例如，这些发光源110彼此串联或并联，或是彼此串联与并联以形成电桥(bridge circuit)。
[0037]具体而言，在发光元件300中，线路层320包括至少一导电柱322与至少一条连接线324，其中导电柱322可以是前述实施例中的导电柱122或222。连接线324具有连接侧324s，而连接侧324s电连接其中两个发光源110的电极I U。如此，这些发光源110能经由连接线324而彼此电性连接。此外，介电层340形成在连接侧324s与这些发光源110之间，并且可以全面性覆盖连接侧324s，如图3所示。
[0038]图4是本创作另一实施例之发光元件的剖面示意图。请参阅图4，图4中的发光元件400与图3中的发光元件两者结构相似，而发光元件300与400之间的差异在于:图4的介电层440具有区块442。区块442位于相邻两发光源110之间以及位于连接侧324a上方，区块442可以被第一封装胶体131填满。
[0039]图5是本创作另一实施例之发光元件的剖面示意图。请参阅图5，图5中的发光元件500与图4中的发光元件400两者结构相似，而发光元件500与400之间的主要差异在于:发光元件500更包括散热层560。具体而言，散热层560形成于第一封装胶体131中，并且位于线路层320下方，如图5所示。此外，图5所示的介电层440可以与图3所示的介电层340对调。
[°04°] 散热层560可以是散热垫(thermal pad)或散热膏(thermal paste)，且可以是导体或绝缘体。散热层560的材料可以是铜、镍、金、锡、银、有机助焊剂(OrganicSolderability Preservative，0SP)或石墨稀(Graphene)等具有高热导率(thermalconductivity)的材料，其中散热层560可以采电镀(electroplating)、用胶黏(sticking)、沉积(deposit 1n)、印刷(printing)或涂布等方法来形成。
[0041]必须说明的是，图3至图5所示的介电层340与440都是沿着第一封装胶体131而延伸至发光元件300、400与500的侧边。然而，在其它实施中，图3至图5所示的介电层340与440可以不延伸至发光元件300、400与500的侧边。所以，图3至图5所示的介电层340与440仅供举例说明，并不限定本创作。此外，图3至图5所示的任一个发光源110都可以替换成图2中的发光源210，即图3至图5所示的基板113可以省略。
[0042]这些发光源110彼此电连接。例如，这些发光源110彼此串联或并联，或是彼此串联与并联以形成电桥(bridge circuit)，可不限于发光源110连接数量，以达到所需光效或符合所需的操作电压。例如，串联发光源组成发光元件、并联发光源组成发光元件、串并联发光源组成发光元件。并且可以组成整流式发光元件，例如，交流驱动电发光二极管(CSP-AC-LED)。组成发光元件应用，并且为发光二极管或硅二极管组成仅供举例说明，并不限定本创作。
[0043]综上所述，本创作的发光元件因具有电连接此电极的线路层，所以线路层不仅能传递电流至发光源，而且还能传递发光源所发出的热能。如此，本创作能有助于热能的排出，避免发光源的温度持续上升，以促使发光源能维持在一定的发光效能。并且当发光元件包含多个发光源，可以电路组成应用于串联、并联、串并联、直流及交流设计，本创作能有助于热能的排出，避免发光源的温度持续上升，以促使发光源能维持在一定的发光效能。
[0044]虽然本实用新型的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本实用新型，任何熟习相关技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，举凡依本实用新型申请范围所述的形状、构造、特征及数量当可做些许的变更，因此本实用新型的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求范围所界定者为准。
【主权项】
1.一种发光元件，其特征在于，所述发光元件包括: 一线路层，具有一底面与一连接所述底面的侧面； 一第一封装胶体，覆盖所述侧面，并暴露所述底面； 至少一发光源，配置于所述线路层上，并包括； 一发光层，具有一表面； 一对电极，固定在所述表面与所述线路层之间，其中所述这些电极的厚度小于所述线路层的厚度；以及 一介电层，配置于所述表面，其中所述线路层穿过所述介电层而电连接所述这些电极。2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，还包括一第二封装胶体，所述第二封装胶体覆盖所述第一封装胶体，并密封所述至少一发光源。3.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，所述第二封装胶体含有荧光材料。4.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，所述介电层沿着所述第一封装胶体延伸至所述第二封装胶体的侧边。5.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述线路层凸出于所述发光源的侧边。6.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述线路层的底面与所述第一封装胶体的底面共平面。7.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述介电层覆盖所述发光层的一侧面，而所述侧面连接所述表面。8.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述介电层凸出所述线路层的侧面。9.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述介电层沿着所述第一封装胶体延伸至所述发光元件的侧边。10.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述线路层包括至少一导电柱。11.根据权利要求10所述的发光元件，其特征在于，所述导电柱凸出于所述发光源的侧边。12.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述至少一发光源的数量为多个，所述线路层包括至少一连接线，而所述至少一连接线具有一连接侧，所述连接侧电连接其中两个发光源的电极。13.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，所述介电层形成在所述连接侧与所述这些发光源之间。14.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于，所述介电层全面性覆盖所述连接侧。15.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于，所述介电层具有一镂空区，所述镂空区位于相邻两发光源之间与所述连接侧上方，并且被所述第一封装胶体填满。16.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，还包括一散热层，所述散热层形成于所述第一封装胶体中，并位于所述线路层下方。
【专利摘要】本实用新型公开一种发光元件，其包括线路层、第一封装胶体、至少一发光源以及介电层。线路层具有底面与连接底面的侧面。第一封装胶体覆盖线路层的侧面，并暴露线路层的底面。至少一发光源配置于线路层上，并包括发光层、一对电极以及介电层。这对电极固定在发光层的表面与线路层之间，其中这些电极的厚度小于线路层的厚度。介电层配置于发光层的表面，其中线路层穿过介电层而分别电连接这些电极。
【IPC分类】H01L33/48, H01L33/62, H01L33/64
【公开号】CN205385043
【申请号】CN201520823246
【发明人】洪文庆
【申请人】群丰科技股份有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2015年10月23日