专利名称：发光二极管装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种发光二极管装置，尤其是涉及ー种具有高出光效率的倒装发光二极管阵列装置结构。
背景技术：
发光二极管(LED)的发光原理和结构与传统光源并不相同，具有耗电量低、兀件寿命长、无须暧灯时间、反应速度快等优点，再加上其体积小、耐震动、适合量产，容易配合应用需求制成极小或阵列式的元件，在市场上的应用颇为广泛。例如，光学显示装置、激光ニ极管、交通标志、数据储存装置、通信装置、照明装置、以及医疗装置等。
传统的阵列式发光二极管1，如图I所示，包括绝缘基板10、多个发光二极管单元12形成于绝缘基板10上，包括P型半导体层121、发光层122、以及η型半导体层123。由于基板10不导电，因此于多个发光二极管单元12之间由蚀刻形成沟槽14后可使各发光二极管单元12彼此绝缘，另外再通过部分蚀刻多个发光二极管单元12至η型半导体层123，分别于η型半导体层123暴露区域以及P型半导体层121上形成第一电极18以及第ニ电极16。再通过金属导线19选择性连接多个发光二极管单元12的第一电极18及第ニ电极16，使得多个发光二极管单元12之间形成串联或并联的电路。然而，通过金属导线19进行发光二极管单元12间的电路连结吋，由于发光二极管単元12与之间的沟槽14高低差距颇大，在形成金属导线19时容易产生导线连结不良或断线的问题，进而影响元件的良率。为解决上述问题，发光二极管单元可进ー步结合承载基板(次载体，sub-mount),以倒装的方式形成发光装置。所述发光装置包括具有至少ー导电连结结构(电路)的承载基板；至少ー焊料(solder)位于上述承载基板上，通过此焊料将上述发光二极管固定于承载基板上，再以导电连结结构(电路)电性连接发光二极管的电极垫；其中，上述的承载基板可以是导线架(lead frame)或大尺寸镶嵌基板(mounting substrate),以方便发光装置的电路规划并提高其散热效果。
发明内容
本发明提供ー种发光二极管装置，尤其是关于ー种具有高出光效率的倒装发光二极管阵列装置结构。本发明的实施例提供ー种发光二极管装置，包括承载基板，具有第一表面与相对于第一表面的第二表面；第一发光二极管阵列，具有多个第一发光二极管单元，以倒装方式设置于第一表面上；第二发光二极管阵列，具有多个第二发光二极管单元，以倒装方式设置于第二表面上；其中，至少ー第一导电连结结构，设置于第一表面上；以及，至少ー第二导电连结结构，设置于第二表面上；其中，至少两个第一发光二极管单元与第一导电连结结构接合形成电性连结，至少两个第二发光二极管单元与第二导电连结结构接合形成电性连结。
本发明的另ー实施例提供ー种发光二极管装置，包括承载基板，具有第一表面；第ー发光二极管阵列，具有多个第一发光二极管单元，以倒装方式设置于第一表面上；第一生长基板，具有第二表面，第一发光二极管阵列形成于第二表面上；以及第ー导电连结结构，设置于第一表面上，至少两个第一发光二极管单元透过与第一导电连结结构接合形成电性连结；其中，第一表面与第二表面为粗化的表面。
图I为结构图，显示传统阵列式发光二极管装置结构图；图2为结构图，显示依据本发明实施例 的发光二极管装置结构图；图3为结构图，显示依据本发明另ー实施例的发光二极管装置结构图。附图标记说明I :传统阵列式发光二极管装置；2、3 :发光二极管装置；10 :基板；12、23、23’、35 :发光二极管单元；14 :沟槽；16:第二电极；18:第一电极；19 :金属导线；21、22、31 :生长基板；25、38、251、252 :反射结构；28、28 ’、36 :电极结构；27、37 :承载基板；32、33 :表面；34,271 :第一表面；39、291、292、293 :导电连结结构；272 :第二表面；121、231、231’、351 :p 型半导体层;122、232、232，、352 :发光层；123、233、233’、353 :n 型半导体层。
具体实施例方式以下配合
本发明的各实施例。首先，如图2所示，本发明的第一实施例提供ー种具有双面倒装结构的发光二极管装置2。发光二极管装置2具有承载基板27，承载基板27具有第一表面271与第二表面272，其中第一表面271与第二表面272相対。承载基板并不限定为单一基板，亦可以是由多个基板或多种不同材料组合而成的复合式承载基板。例如承载基板27可以包括两个相互接合的第一承载基板与第二承载基板(图未示)，分别承载第一发光二极管单元23与第二发光二极管单元23’。为了增加发光装置整体的发光效率，第一表面271与第二表面272上可以分别选择性地形成反射结构251或252，例如可以为金属反射层或分布式布拉格反射层(DBR, distributed Bragg reflector)等；或者，第一表面271与第二表面272也可以分别选择性地形成粗化的表面。形成粗化结构的方式例如可以为湿式蚀刻、电化学蚀刻、离子束轰击等方式，但不限于此。而形成于第一表面271与第二表面272上的粗化结构，其粗化程度(表面粗糙度，RMS)也可根据出光的需求，透过调整蚀刻液的种类、电化学蚀刻时间、离子束轰击强度与时间等參数而相同或不同。此夕卜，为了装置整体的电性连结设计，第一表面271与第二表面272上分別设置图案化的导电层，亦即导电连结结构291与292,而第一表面271与第二表面272之间也可选择性设置导电连结结构293，用以电性连结两表面上的电性元件。在第一表面271上，设置有形成于单一生长基板21上的多个第一发光二极管单元23，本实施例中第一发光二极管单元23有两个，但并不以此数目为限。其中，每ー个第一发光二极管单元23包括P型半导体层231、发光层232、以及η型半导体层233，通过倒装的方式，将这些第一发光二极管单元23上的电极结构28与第一表面271上的导电连结结构291相对接合，电极结构28与导电连结结构291之间还可选择性地包括有连结的焊料(图未示)。相同地，在第二表面上，设置有形成于单一生长基板22上的多个第二发光二极管单元23’，本实施例中第二发光二极管单元23’有两个，但并不以此数目为限，而第一表面271与第二表面272上第一发光二极管单元23与第二发光二极管单元23’的种类也可选择性更换，不需相同。其中，每ー个第二发光二极管单元23’包括P型半导体层231’、发光层232’、以及η型半导体层233’，通过倒装的方式，将这些第二发光二极管单元23’上的电极结构26与第二表面272上的导电连结结构292相对接合，电极结构28’与导电连结结构292之间还可选择性地包括有连结的焊料(未图示)。除此之外，为了增加倒装式发光二极管单元23与23’的发光效率，也可选择性地在P型半导体层231及/或231’邻近承载基板的ー侧制作反射结构25，相同地，例如可以为金属反射层或分布式布拉格反射层(DBR, distributed Bragg reflector)等。本实施例中，其中，生长基板的材料可包括但不限于锗(germanium,Ge)、砷化镓(gallium arsenide, GaAs)、憐化铟(indiumphosphide, InP)、蓝宝石(sapphire)、碳化娃(silicon carbide)、娃(silicon)、氧化锂招(lithium aluminum oxide,LiAlO2)、氧化锋(zinc oxide，ZnO)、氮化镓(gallium nitride, GaN)、氮化招(aluminum nitride)等等。此外,透过导电连结结构291，第一表面271上的两个第一发光二极管单元23彼此形成电性连结，透过导电连结结构292，第二表面272上的两个第二发光二极管单元23’彼此形成电性连结，透过导电连结结构293，更使得第一表面271上的两个第一发光二极管单元23与第二表面272上的两个第二发光二极管23’形成电性连结。然而，实际上的实施方式并不以此为限，第一表面271及/或第二表面272上的导电连结结构291、292可以为阵列式的排列，而第一发光ニ极管単元23及/或第一发光二极管单元23’也可以相对应为阵列式的排列。此外，形成发光二极管装置2之后，视装置整体结构需求不同，生长基板21及/或生长基板22可以选择性地移除；而设置在第一表面271及/或第二表面272发光二极管单元管芯也不需相同，可以是来自于不同生长基板的各种发光二极管单元管芯。接着，请參照图3，图3为本发明的第二实施例，所提供为ー种单面倒装结构的发光二极管装置3。发光二极管装置3具有承载基板37，承载基板37具有第一表面34，在第一表面34上还包括有导电连结结构39，用以使导电连结结构39上方的电性元件彼此间进行电性连结。在第一表面34上，设置有形成于单一生长基板31上的多个第一发光二极管单元35。其中，生长基板的材料可包括但不限于锗(germanium,Ge)、神化镓(gallium arsenide,GaAs)、憐化铟(indium phosphide, InP)、蓝宝石(sapphire)、碳化娃(siliconcarbide)、娃(silicon)、氧化锂招(lithium aluminum oxide, LiAlO2)、氧化锋(zincoxide，ZnO)、氮化镓(gallium nitride,GaN)、氮化招(aluminum nitride)等等。本实施例中，第一发光二极管单元35有两个，但并不以此数目为限。其中，每ー个第一发光二极管单元35包括P型半导体层351、发光层352、以及η型半导体层353，通过倒装的方式，将这些第一发光二极管单元35上的电极结构36与第一表面34上的导电连结结构39相对接合，电极结构36与导电连结结构39之间还可选择性地包括有连结的焊料(未图示)。相同地，为了增加装置整体的发光效率，P型半导体层351邻近承载基板37的一侧可以选择性地形成反射结构38，而第一表面34上也可以选择性地形成反射结构(未图示)，例如可以为金属反射层或分布式布拉格反射层(DBR, distributed Braggreflector)等。此外，除了在承载基板37的第一表面34上形成粗化结构外，生长基板31的表面32及/或33也都可以进行相当的粗化，再增加光摘出的效率。形成粗化结构的方式例如可以为湿式蚀刻、电化学蚀刻、离子束轰击等方式，但不限于此。而形成于第一表面34与生长基板表面32及/或33上的粗化结构， 其粗化程度(表面粗糙度，RMS)也可根据出光的需求，透过调整蚀刻液的种类、电化学蚀刻时间、离子束轰击强度与时间等參数而相同或不同。此外，第一表面37上的导电连结结构39可以为阵列式的排列，而发光二极管单元35也可以相对应为阵列式的排列。此外，形成发光二极管装置2之后，视装置整体结构需求不同，生长基板31可以选择性地移除；而设置在第一表面34上的发光二极管单元管芯也不需相同，可以是来自于不同生长基板的各种发光二极管单元管芯。综上所述，本发明提出ー种倒装发光二极管装置，通过反射层与不同粗化程度的粗化表面设置，使发光装置具有高的出光效率。此外，通过设置于基板表面的导电连结结构进行发光元件的电性连结，可解决传统阵列式发光二极管导线连结不良的根本问题。更进一歩，发光装置可延伸至双面倒装的半导体发光装置，使装置发光的角度放大，増加装置可使用于不同领域的弾性。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。
权利要求
1.ー种发光二极管装置，包括 承载基板，具有第一表面与相对于该第一表面的第二表面； 第一发光二极管阵列，具有多个第一发光二极管单元，以倒装方式设置于该第一表面上；以及 第二发光二极管阵列，具有多个第二发光二极管单元，以倒装方式设置于该第二表面上； 其中，该第一表面上设置有至少ー第一导电连结结构，该第二表面上设置有至少ー第ニ导电连结结构； 其中，至少两个该第一发光二极管单元与该第一导电连结结构接合形成电性连结，至少两个该第二发光二极管单元与该第二导电连结结构接合形成电性连结。
2.如权利要求I所述的发光二极管装置，其中，该承载基板为复合基板，包括第一承载基板与第二承载基板。
3.如权利要求I所述的发光二极管装置，还包括 第一生长基板，该第一发光二极管阵列形成于该第一生长基板上和/或第二生长基板，该第二发光二极管阵列形成于该第二生长基板上。
4.如权利要求I所述的发光二极管装置，其中该第一表面上和/或该第二表面上还包括粗化结构。
5.如权利要求4所述的发光二极管装置，其中 设置于该第一表面上与该第二表面上的该粗化结构粗化程度不相同。
6.如权利要求I所述的发光二极管装置，还包括 第三导电连结结构，设置于该承载基板上，电性连结至少ー个该第一发光二极管单元与至少ー个该第二发光二极管单元。
7.如权利要求I所述的发光二极管装置，还包括 反射结构，设置于该第一表面及/或该第二表面上。
8.如权利要求7所述的发光二极管装置，其中，该反射结构为金属反射层和/或分布式布拉格反射层。
9.如权利要求I所述的发光二极管装置，其中， 该多个发光二极管单元中至少其中之一包括 P型半导体层； η型半导体层；以及 发光层，形成于该P型半导体层与该η型半导体层间。
10.如权利要求9所述的发光二极管装置，还包括 反射结构，设置于该P型半导体层的表面上。
11.如权利要求10所述的发光二极管装置，其中， 该反射结构为金属反射层及/或分布式布拉格反射层。
12.ー种发光二极管装置，包括 承载基板，具有第一表面； 第一发光二极管阵列，具有多个第一发光二极管单元，以倒装方式设置于该第一表面上；第一生长基板，具有第二表面，该第一发光二极管阵列形成于该第二表面上；以及第一导电连结结构，设置于该第一表面，至少两个该第一发光二极管单元透过与该第一导电连结结构接合形成电性连结； 其中，该第一表面与该第二表面为粗化的表面。
13.如权利要求12所述的发光二极管装置，其中，该生长基板还包括第三表面相对于该第二表面，且该第三表面为粗化的表面。
14.如权利要求13所述的发光二极管装置，其中，该第一表面与该第二表面粗化程度不相同。
15.如权利要求13所述的发光二极管装置，其中，该第二表面与该第三表面粗化程度不相同。
全文摘要
本发明公开一种发光二极管装置，包括承载基板，具有第一表面与相对于第一表面的第二表面；第一发光二极管阵列，具有多个第一发光二极管单元，以倒装方式设置于第一表面上；第二发光二极管阵列，具有多个第二发光二极管单元，以倒装方式设置于第二表面上；至少一第一导电连结结构，设置于第一表面上；以及，至少一第二导电连结结构，设置于第二表面上；其中，至少两个第一发光二极管单元与第一导电连结结构接合形成电性连结，至少两个第二发光二极管单元与第二导电连结结构接合形成电性连结。
文档编号H01L33/64GK102693970SQ201110069130
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者柯淙凯, 沈建赋, 陈昭兴 申请人:晶元光电股份有限公司