专利名称：半导体发光组件封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光组件的结构，特别是关于具反射结构之半导体发光组件封装结构。
背景技术：
随着半导体发光组件(semiconductor light emitting device)之技术日益进步，越来越多产品的发光源均采用发光二极管(light emitting diode，LED)、有机发光二极管(organic light emitting diode, 0LED)或雷射二极管(laser diode, LD)。半导体发光组件相较于传统灯泡其特点包含较长的寿命、较低的能量消耗、较低的热能产生、较少的红外光光谱产生、以及组件尺寸较小(compact)。然而，现今半导体发光组件常需藉由封装结构形成表面黏着组件(surface mounted device, SMD)，但封装结构中的基板往往是具有吸光的特性，例如印刷电路板(printedcircuit board, PCB)、陶瓷基板(ceramic substrate)或塑料(plastic)材质的基板等等，且上述结构之反射效果不佳，会吸收光线进而影响半导体发光组件的出光效益。因此，如何有效的增加半导体发光组件封装结构的出光效益，是目前尚需一项新的技术来解决上述的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可有效提升发光效率的半导体发光组件封装结构。本发明提供一半导体发光组件封装结构，包含一基板、一导线架、至少一半导体发光组件以及复数个纳米反射结构。上述基板具有一第一面以及一第二面，并且上述导线架系设置于前述之第一面上，其中导线架具有一承载部以及至少一连结部。另外，上述至少一半导体发光组件系设置于导线架之承载部，且电性连结于导线架之至少一连结部，其中半导体发光组件系用来发出至少一第一波长之光线。其特征在于上述复数个纳米反射结构系设置于前述基板及导线架上，并且其彼此之间具有一距离相同之间距以及该纳米反射结构间之间隙有一深度，其中该深度以及该间距的比值大于或等于2。上述复数个纳米反射结构彼此之间的间距的范围约为90至130 纳米(nm)，或者小于可见光波长的1/2。因此，藉由本发明提供之半导体发光组件封装结构，能有效的提高半导体发光组件之发光效率，使得本发明所提供之半导体发光组件封装结构更适合运用于背光模块或照明的模块。下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
图IA显示本发明第一实施例的剖面示意图；图IB显示本发明第一实施例的俯视示意图；图2A至图2C显示本发明之复数个纳米反射结构13a 13c的剖面示意图3A至图3F显示本发明之复数个纳米反射结构13d
图4A显示本发明第二二实施例的剖面示意图4B显示本发明第二二实施例的俯视示意图5显示本发明第三实施例的俯视示意图；以及
图6显示本发明第四实施例的俯视示意图。
主要元件符号说明
半导体发光组件封装结构 1、2、3、4
基板10
导线架11
半导体发光组件12、12a 12c
复数个奈米反射结构13、13a 13m
覆盖层14
波长转换单元15
金属导线16a、16b
第一面101
第二面102
承载部IllUllaUllb
连结部112、112a 112c
间隙深度H0 > H” H2
间距ppp Γ0、r1、r2
13i的剖面示意具体实施例方式本发明在此所探讨的方向为一种半导体发光组件封装结构。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成。显然地，本发明的施行并未限定于半导体发光组件封装结构之技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的组成或步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要之限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。下文将配合图标与范例，详细说明本发明提供之各个较佳实施例及技术内容。请参照图IA以及图1B，本发明第一实施例提供一半导体发光组件封装结构1，包含一基板10、一导线架11、一半导体发光组件12以及复数个纳米反射结构 (nanometer-reflective structures) 13。上述基板 10 具有一第一面 101 以及一第二面 102，分别形成于基板10的相对两侧，而基板10的材质可以为下列至少一材质所构成塑料 (plastic)、聚合物(polymer)、陶瓷(ceramic)、硅(silicon)、金属(metal)或其组合。导线架11系形成于基板10之第一面101上，且导线架11具有一承载部111以及一连结部112，其中承载部111与连结部112彼此电性绝缘，而导线架11的材质包含金属铜 (Cu)或其它导电金属。导线架11的形状并不局限于图IB之俯视示意图，亦可以为其它任意之形状所构成。半导体发光组件12系设置于导线架11之承载部111，并且藉由金属导线16a及16b分别地电性连结于导线架11之连结部112及承载部111。然而，半导体发光组件12亦可以藉由覆晶(flip-chip)的方式电性连结于导线架11之连结部112及承载部111(未显示于图形)。再者，本发明之半导体发光组件12系用以发出至少一第一波长之光线，于本发明的较佳实施例中，半导体发光组件12可以为III-V族化合物半导体芯片或II-VI族化合物半导体芯片，并且可发出可见或不可见的光束，例如紫外(UV)光、蓝光、绿光或同时可发出多波长的半导体发光组件。本发明所提供之半导体发光组件12并不只局限于发光二极管晶粒，亦可以为雷射二极管或有机发光二极管。复数个纳米反射结构13分别形成于基板10之第一面101以及导线架11上，其材质可以为铝(Al)或钛(Ti)，系利用电子束微影(E-beam)蚀刻技术或光微影蚀刻技术形成， 其中复数个纳米反射结构13具有复数个纳米反射结构13a形成于基板10之第一面101、复数个纳米反射结构Hb形成于导线架11之承载部111以及复数个纳米反射结构13c形成于导线架11之连结部112。请参照图2A至图2C之剖面示意图，复数个纳米反射结构13a系形成于基板10上，其中相邻两个纳米反射结构13a彼此之间的间距为Ptl，而相邻两个纳米反射结构13a具有一相对深度氏。另外，复数个纳米反射结构1 系形成于承载部111上， 其中相邻两个纳米反射结构Hb彼此之间的间距为P1，而相邻两个纳米反射结构1 具有一相对深度氏。再者，复数个纳米反射结构13c系形成于连结部112上，其中相邻两个纳米反射结构13b彼此之间的间距为P2，而相邻两个纳米反射结构13b具有一相对深度H2。于本发明一较佳的实施例中，上述复数个纳米反射结构13a、13b以及13c，其彼此之间之间距 PpP1以及P2系小于可见光波长的1/2，尤其范围大约为90 130纳米(nm)为本发明较佳的实施例范围。此外，于本发明较佳的实施例中，上述相邻两个纳米反射结构13a的相对深度Htl与间距Ptl之比值、上述相邻两个纳米反射结构1 的相对深度H1与间距P1之比值以及相邻两个纳米反射结构13c的相对深度H2与间距P2之比值皆大于或等于2，即HcZPtl ^ 2、 H1ZiP1彡2以及H2/P2彡2。纳米反射结构包含了次波长光栅(subwave length grating)，系基于晶圆的纳米级加工技术之应用。由于次波长光栅的实体结构远小于光波长，其高精密度表面结构与光相互间的实体作用能够促成光处理功能的重新排列。与现有技术相较，这种排列方式能够产生更高的密度、更佳的性能和更高的整合度，因而根本上改变光学系统设计方法。藉由上述纳米反射结构，使本发明半导体发光组件封装结构1具有较佳的发光效率以及光萃取效益。请参照图3A至图3F之剖面示意图，本发明同时提供不同结构之纳米反射结构 13d 13i，前述纳米反射结构13a 13c之剖面结构，除矩形结构之外(请参照图2A至图 2C之剖面示意图)，依序亦可以为下列至少一种形状或其组合梯形、倒梯形、椭圆形、半圆形、金字塔形或倒金字塔型。纳米反射结构13的形状并不局限于图3A至图3F之剖面示意图，亦可以为其它任意之规则或不规则之剖面形状所构成。请参照图4A之剖面示意图以及图4A之俯视示意图，本发明第二实施例提供一半导体发光组件封装结构2，包含一基板10、一导线架11、一半导体发光组件12以及复数个纳米反射结构13。基板10具有一第一面101以及一第二面102，分别形成于基板10的相对两侧，而基板10的材质如前述说明，故在此不再赘述。而上述一导线架11系形成于上述基板10之第一面101上，且导线架11具有一承载部111、一第一连结部11 以及一第二连结部112b，其中承载部111、第一及第二连结部112a、112b彼此之间电性绝缘，而导线架11的材质如前述说明，故在此不再赘述。导线架11的形状并不局限于图4A之俯视示意图，亦可以为其它任意之形状所构成。半导体发光组件12系设置于导线架11之承载部111，并且藉由金属导线16a及 16b分别地电性连结于导线架11之第二连结部112b及第一连结部112a。然而，于半导体发光组件12亦可以藉由覆晶的方式电性连结于第二连结部112b及第一连结部112a(未显示于图形)。半导体发光组件封装结构1与半导体发光组件封装结构2彼此之间的差异，在于半导体发光组件封装结构2之导线架11系热电分离的结构，其半导体发光组件封装结构 2之半导体发光组件12的热能系藉由承载部111作为主要的热传导路径，藉此以增加半导体发光组件封装结构2之散热效率。复数个纳米反射结构13系分别形成于基板10之第一面101以及导线架11上，系利用电子束微影蚀刻技术或光微影蚀刻技术形成，其中复数个纳米反射结构13具有复数个纳米反射结构13a形成于基板10之第一面101、复数个纳米反射结构1 形成于导线架 11之承载部111、复数个纳米反射结构13c形成于导线架11之第一连结部11 以及复数个纳米反射结构13j形成于导线架11之第二连结部112b上。然而，于本发明较佳实施例中，上述复数个纳米反射结构13a 13c、13j之结构与前述相同，故在此不再赘述。请参照图5之俯视示意图，本发明第三实施例提供一高功率半导体发光组件封装结构3，包含一基板10、一导线架11、一第一半导体发光组件12a、一第二半导体发光组件 12b以及复数个纳米反射结构13。基板10具有一第一面101以及一第二面102(未显示于图中)，分别形成于基板10的相对两侧，而基板10的材质如前述说明，故在此不再赘述。而导线架11系形成于上述基板10之第一面101上，且导线架11具有一承载部111、一第一连结部11 以及一第二连结部112b，其中承载部111、第一及第二连结部112a、112b彼此之间电性绝缘，并且导线架11的材质如前述说明，故在此不再赘述。上述导线架11的形状并不局限于图5之俯视示意图，亦可以为其它任意之形状所构成。第一半导体发光组件1 及第二半导体发光组件12b系设置于导线架11之承载部111，并且藉由金属导线分别地电性连结于导线架11之承载部111以及第二连结部112b 与第一连结部11加。然而，半导体发光组件1 及12b亦可以藉由覆晶的方式(未显示于图形)分别电性连结承载部111与第二连结部112b，以及承载部111与第一连结部112a。 半导体发光组件封装结构3为多晶粒的封装结构，其中第一半导体发光组件1 及第二半导体发光组件12b分别可发出彼此之间波长相同或不相同之光束，系用来增加半导体发光组件封装结构3之光强度或混光之功效。复数个纳米反射结构13系分别形成于基板10之第一面101以及导线架11上，系利用电子束微影蚀刻技术或光微影蚀刻技术形成，其中复数个纳米反射结构13具有复数个纳米反射结构13a形成于基板10之第一面101、复数个纳米反射结构1 形成于导线架 11之承载部111、复数个纳米反射结构13c形成于导线架11之第一连结部11 以及复数个纳米反射结构13j形成于导线架11之第二连结部112b上。然而，于本发明较佳实施例中，上述复数个纳米反射结构13a 13c、13 j之结构与前述相同，故在此不再赘述。请参照图6之俯视示意图，本发明第四实施例提供一高功率半导体发光组件封装结构4，其部份组件与上述高功率半导体发光组件封装结构3相同，故不再赘述。然而，高功率半导体发光组件封装结构4更包含一第三半导体发光组件12c设置于导线架11之一第
6二承载部Illb上，可藉由金属导线或覆晶(未显示于图中)的方式电性连结于导线架11 之第三连结部112c。另外，高功率半导体发光组件封装结构4更包含复数个纳米反射结构 13k、1 !分别形成于第三连结部112c及第二承载部Illb上，其结构及功效与前述相同，故在此不再赘述。高功率半导体发光组件封装结构4系具有三个半导体发光组件12a、12b及 12c，其分别可发出彼此之间波长相同或不相同之光束，系用来增加半导体发光组件封装结构4之光强度或混光之功效。再者，于本发明不同的实施例中，亦可以为三个以上之复数个半导体发光组件，其分别可发出彼此之间波长相同或不相同之光束，其结构则不再赘述。上述各实施例中，可另包含一覆盖层14，包覆半导体发光组件12及部分前述导线架11，其中覆盖层14的材质包含二氧化硅(SiO2)、环氧树脂(印oxy)或其它任一可透光之材料。于本发明较佳实施例中，上述之覆盖层14另包含扩散颗粒(未显示于图中)掺杂于其中，藉此可增加光线于覆盖层14之中的散射。然而，覆盖层14系藉由转注成型(transfer molding)或射出成型(injection molding)形成基板10之第一面101上。再者，为了使半导体发光组件封装结构1能可同时产生多波段的，覆盖层14可另包含至少一波长转换单元15，其中波长转换单元15受到前述第一波长之光线激发后，会发出不同于第一波长的第二波长之光线，并且与第一波长的光线混光后形成多波段的混光。并且，前述波长转换单元 15可以为钇铝石榴石(YAG)、铽铝石榴石(TAG)、硅酸盐、氮化物、氮氧化物、磷化物、硫化物或其组合。于本发明的一较佳实施例中，半导体发光组件12可发出蓝色光，而波长转换单元15受到一部份的半导体发光组件12之光线照射并激发形成黄光发出，藉由上述蓝色与黄色波段的光线混合之后，使得本发明提供之半导体发光组件封装结构1可发出白光波段之光束。从本发明之手段与具有的功效中，可以得到本发明具有诸多的优点。首先，本发明利用复数个纳米反射结构形成于半导体发光组件封装结构之基板以及导线架上，可以达到增加光反射效率及光萃取，同时使半导体发光组件封装结构能更有效地均勻混光。另外，将复数个纳米反射结构形成于导线架及基板上，不但可增加半导体发光组件之光反射效率、 光萃取以及有效地均勻混光之外，亦可以增加封装结构之散热效率，原因是复数个纳米反射结构形成于导线架上亦可以增加导线架与外部接触的表面积，进而增加导线架的导热效^ ο显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在其附加的权利要求项之范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行。上述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明之申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述申请专利范围内。
权利要求
1.一半导体发光组件封装结构，包含一基板、一导线架及至少一用于发出至少一种波长光线的半导体发光组件，该基板具有一第一面及一第二面；该导线架设置于该基板的第一面上；其特征在于该基板之第一面以及该导线架上形成有复数个纳米反射结构。
2.根据权利要求1所述的半导体发光组件封装结构，其特征在于所述导线架具有一承载部以及至少一连结部，所述半导体发光组件设置于该承载部并且电性连结于该至少一连结部，并且所述纳米反射结构形成于所述承载部以及所述连接部。
3.根据权利要求1所述的半导体发光组件封装结构，其特征在于所述基板对应所述半导体发光组件设有一贯通第一面及一第二面的通孔，该通孔容置一导热体，该半导体发光组件位于该导热体第一面上，并且所述导热体的第一面上形成有复数个纳米反射结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的半导体发光组件封装结构，其特征在于所述复数个纳米反射结构彼此之间具有一距离相同之间距，并且该间距系小于可见光波长的1/2。
5.根据权利要求4所述的半导体发光组件封装结构，其特征在于所述间距为90至 130纳米。
6.根据权利要求4所述的半导体发光组件封装结构，其特征在于所述相邻两个纳米反射结构间之间隙具有一相对深度，并且该相对深度与该间距的比值大于或等于2。
7.根据权利要求1至3任一项所述的半导体发光组件封装结构，其特征在于所述复数个纳米反射结构为下列至少一种形状或其组合梯形、倒梯形、椭圆形、半圆形、矩形、金字塔形、倒金字塔型或其它不规则等形状。
8.根据权利要求1所述的半导体发光组件封装结构，其特征在于所述复数个纳米反射结构的折射率大于该基板以及该导线架的折射率。
9.根据权利要求1所述的半导体发光组件封装结构，更包含一覆盖层，形成于该基板之第一面上，其特征在于所述覆盖层覆盖该半导体发光组件以及一部份的该导线架。
10.根据权利要求9所述的半导体发光组件封装结构，更包含至少一波长转换单元掺杂于该覆盖层中。
全文摘要
本发明提供一种半导体发光组件封装结构，其特征在于半导体发光组件封装结构之基板及导线架设置复数个纳米反射结构，以增加反射效果。此外，上述复数个纳米反射结构彼此间的间距(P)系小于可见光波长的1/2，并且相邻两个纳米反射结构间具有一相对深度(H)，于本发明较佳的实施例中，上述相对深度与间距的比值系大于或等于2。
文档编号H01L33/60GK102194961SQ20101011790
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月4日 优先权日2010年3月4日
发明者简克伟 申请人:展晶科技(深圳)有限公司, 荣创能源科技股份有限公司