专利名称：高发光效率的发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管领域，特别是指一种高发光效率的发光二极。
背景技术：
现有发光二极管的组成是一个发光芯片组设在一个金属或非金属的底座上，或是组设在底座上的载体上。然后通过金属导线连接发光芯片上的电极及底座上的电极接脚。 此外再搭配适当的封装材料包覆发光芯片与底座。一般而言，发光芯片可以配合导电胶，例如银胶，与底座或载体结合。换言之，导电胶提供黏着固定的功能。又发光芯片受电力激发不但会发出光线，还会伴随着高热；此时大部份的热量会通过导电胶传导到底座或载体。换言之，导电胶提供热传导的功能。然而一般银胶的热稳定性不佳，也就是当银胶受高温作用，其所能提供的黏着力便会降低，因此发光二极管直接通过银胶来固定发光芯片，并非理想结构。其次为了提高发光二极管的发光效率，现有技术是搭配适当的反射层，例如布拉格反射层(DBR)或类似的技术手段。例如中国专利CN201332107揭示一种发光二极管的结构改良，该发光二极管结构组成由上而下至少包含有一个P型半导体层、一个发光层、一个N型半导体层、一个透明基板、至少一个光学膜以及一个散热装置。其中，该光学膜为金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜或其组合。通过该光学膜可提高反射率，使整体发光二极管的发光效率提升，且不会将热源反射至上方的结构层，而可将热源传送至下方的散热装置，以顺利将热源散去，有效达到散热的效果。然而由该专利前案的说明推知，以外延生长方式于衬底上生长发光芯片(P型半导体层、发光层及N型半导体层的组合)的晶层后，必须移除衬底，然后再将发光芯片结合透明基板、至少一个光学膜以及散热装置的组合。所以制作不便，且结构复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种高发光效率的发光二极管，其具有能够提供更多的取光面积，且能够将部份光线反射后再透出，藉此达到高发效率的效果。并且具有精简的结构， 使制造更为简便，并藉此使制造成本降低。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种高发光效率的发光二极管，其包含发光芯片，其具有N型半导体材料层及P型半导体材料层；多个透光柱，形成在所述发光芯片的P型半导体材料层上；多个金属层，分别形成在每一个透光柱的端部；金属底板，结合所述多个透光柱，且与各金属层形成共晶结合；填充材料，其具有反射性及导热性，且填充于各透光柱之间的间距内。在本发明的实施措施中
所述的各透光柱与金属底板形成P型欧姆接触。所述的金属层为选自镍、银、钛、金及合金，或其组合。所述的填充材料为金属或合金材料。所述的填充材料为具反射性及导热性的光学膜。所述的填充材料为导热胶。所述的多个透光柱是与发光芯片的P型半导体材料层形成一体。所述的多个透光柱可由半导体材料、介电材料或ITO构成。本发明的优点在于1.传统银胶因兼具黏着及热传导功能，因而容易造成黏着力降低的缺点；本发明利用金属层与金属底板形成共晶结合，以及利用填充材料来反射光线及传导热量，将黏着与热传导分别由不同的部件组合完成，因此提供稳固的结合效果。2.由于本发明且有多个透光柱可提高透光面积，以及填充材料可以反射光线，因此可提高整体发光二极管的发光效率。3.由于本发明仅由发光芯片、与发光芯片一体的透光柱、金属层、金属底板及填充材料所组成，因此结构精简，具有容易制造及成本低的功效。
图1为本发明所揭示的发光二极管的结构示意图；图2为本发明的发光芯片模块的示意图；图3为本发明的制作步骤的示意图之一；图4为本发明的制作步骤的示意图之二 ；图5为本发明的制作步骤的示意图之三；图6为本发明的制作步骤的示意图之四。
具体实施例方式以下即依本发明的目的、功效及结构组态，举出较佳实施例并配合附图详细说明。请参阅图1，其为本发明所揭示的发光二极管的结构示意图，其包含一个底座10， 一个发光芯片模块20配置在底座10上，且一个封装胶体30包覆发光芯片模块20。请参阅图2，本发明的发光芯片模块20是包含一个发光芯片21、多个透光柱22、多个金属层23、一个金属底板M及填充材料25。更具体而言，发光芯片21是包含N型半导体材料层212及P型半导材料层214。 各透光柱22是位于发光芯片21上，特别是与P型半导体材料层214形成一体。多个金属层23是分别形成在每一个透光柱22的端部；其可以选自镍(Ni)、银 (Ag)、钛(Ti)或金(Au)及合金，或其组合。金属底板M具有导热及导电的材料特性，其结合多透光柱22 ；特别是，金属底板 24与各金属层23形成共晶结合。其次该金属底板M可以是独立的板片，或是图1所示的底座10的一部份。填充材料25是为具有反射性及导热性的材料，且填充于各透光柱22之间的间距内。该填充材料25可以是金属或合金材料；也可以是具有反射性及导热性的光学膜；也可以是导热胶。根据以上的揭示的结构，发光芯片21与金属底板M的结合，是藉金属层23与金属底板M的共晶结合，因此结合稳固性高，不易受高温作用而产生结合不牢固的情形；换言之，固晶的稳固性高。其次，透光柱22与P型半导体材料层214为一体，所以透光柱22的构成成分也是半导体材料，而透由金属层23可以使各透光柱22与金属底板M形成良好的P型欧姆接触， 以形成好的导电效果。另外透光柱22的构成成分也可以是介电材料或ΙΤ0。又各透光柱22可以提供更多的透光面积，而各填充材料25具备良好的反射性及导热性，所以发光芯片21所发出的光线除了部份直接由自上方表面透出外，行进至填充材料25的光线或由透光柱22所透出的光线，可被反射后再透出。因此可提高整体的发光效率。至于发光芯片21所产生的热量，可以通过填充材料25传导到金属底板对，再由金属底板M配合适当的散热技术手段，将热量排除。由于热量的传导主要是由填充材料25来执行，且填充材料25并不作为固晶的黏着材料，因此即使填充材料25呈现高温状态，也不会造成发光芯片21不牢固的情形。根据以上所说明的结构，本发明的制作可以如下请参阅图3，可以在一衬底40，例如蓝宝石衬底，外延生长一个发光芯片21结构。 接着利用适当的的半导体制程，例如蚀刻方底，于发光芯片21上形成多个透光柱22。请参阅图4，对于已制作有透光柱22的发光芯片21，可以再对应各透光柱22制作金属层23，以及对应各透光柱22之间的间距填入填充材料25。上述的金属层23与填充材料25可以通过蒸镀、溅镀、化学沉积或其他类似的技术手段，分别形成在相应的位置。请参阅图5，完成发光芯片21、金属层23与填充材料25的制作后，可以进一步与金属底板M结合；值得注意的是，金属底板M与金属层23是藉共晶结合，此时衬底40位在金属底板M的相对面。请参阅图6，因为光线要由发光芯片21透出，故可利用适当的移除技术手段，将衬底40移除；如此可以提高光线的透光率或发光效率。可以理解的是，也可以先移除衬底40，然后再使发光芯片21、金属层23与填充材料25的组合与金属底板M结合。是以本发明仅由发光芯片21、与发光芯片一体的透光柱22、金属层23、金属底板 24及填充材料25所组成，其结构精简，具有容易制造及成本低的功效。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种高发光效率的发光二极管，其特征在于，包含 发光芯片，其具有N型半导体材料层及P型半导体材料层； 多个透光柱，形成在所述发光芯片的P型半导体材料层上； 多个金属层，分别形成在每一个透光柱的端部；金属底板，结合所述多个透光柱，且与各金属层形成共晶结合； 填充材料，其具有反射性及导热性，且填充于各透光柱之间的间距内。
2.如权利要求1所述的高发光效率的发光二极管，其特征在于各透光柱与金属底板形成P型欧姆接触。
3.如权利要求1所述的高发光效率的发光二极管，其特征在于所述金属层为选自镍、 银、钛、金及合金，或其组合。
4.如权利要求1所述的高发光效率的发光二极管，其特征在于所述填充材料为金属或合金材料。
5.如权利要求1所述的高发光效率的发光二极管，其特征在于所述填充材料为光学膜。
6.如权利要求1所述的高发光效率的发光二极管，其特征在于所述填充材料为导热胶。
7.如权利要求1所述的高发光效率的发光二极管，其特征在于多个透光柱是与发光芯片的P型半导体材料层形成一体。
8.如权利要求7所述的高发光效率的发光二极管，其特征在于多个透光柱是由半导体材料、介电材料或ITO所构成。
全文摘要
本发明公开了一种高发光效率的发光二极管，其包含发光芯片，其具有N型半导体材料层及P型半导体材料层；多个透光柱，形成在发光芯片的P型半导体材料层上；多个金属层，分别形成在每一个透光柱的端部；金属底板，结合所述多个透光柱，且与各金属层形成共晶结合；填充材料，其具有反射性及导热性，且填充于各透光柱之间的间距内。本发明利用金属层与金属底板形成共晶结合，以及利用填充材料来反射光线及传导热量，将黏着与热传导分别由不同的部件组合完成，且提供稳固的结合效果，有效地解决传统银胶因兼具黏着及热传导功能，而容易造成黏着力降低的缺点；此外本发明可提高整体发光二极管的发光效率。
文档编号H01L33/64GK102299235SQ201110157628
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者成诗恕 申请人:协鑫光电科技(张家港)有限公司