专利名称：半导体发光元件组成的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光元件的封装。且特别有关于一种使用复合材料基板及软质黏性材料所构成的发光元件封装。
背景技术：
美国专利第6,501,103号揭露一种发光二极管的封装，此封装包含一发光二极管(12)、一电路板(2)、以及一散热基座(3)。其中，发光二极管具有固定于一散热板(10)上的芯片，以及一电连接至一印刷电路板(13)上的焊垫。发光二极管(12)固定于电路板(2)及散热基座(3)上。
此技术中通常使用机械方式或焊接方式连接印刷电路板(13)与散热板(10)。机械方式，例如螺丝、扣接等，需要较大的面积以设置该些机械装置，这十分不利于日渐小型化的电子元件。焊接方式则需于较高的温度融化焊料以接合两种材质，通常的焊接温度为450℃以上。一般散热板(10)的材质多为金属，如铜等，铜的热膨胀系数约为20×10-6/℃，然而，发光二极管(12)的热膨胀系数则通常小于10×10-6/℃或介于4～8×10-6/℃间。因此，由于热膨胀系数的差异，极容易使得发光二极管(12)与散热板(10)间于使用中或工艺中因高温而产生弯曲、疲乏等种种现象，而大幅降低产品的可靠度(reliability)。为缩短材料间热膨胀系数的差异，现有技术中亦使用具有低热膨胀系数的陶瓷材料，例如氮化铝(AlN)，然而，氮化铝等陶瓷材料价格过于昂贵，市场的接受程度并不高。
有鉴于现有技术的缺点，本申请案提出下列的发明，可以同时保持发光二极管的散热，亦可以减缓材料间热膨胀系数的差异所可能导致的不良影响。
发明内容
本发明的半导体发光元件组成包含一复合材料基板、一电路布局载体、一黏接结构，用以接合复合材料基板与电路布局基板、一凹陷空间，形成自电路布局载体上，并朝复合材料基板方向延伸、以及一半导体发光元件，设置于复合材料基板的一侧且位于凹陷空间内，并电连接至电路布局载体，此外，复合材料基板的热膨胀系数(Thermal Expansion Coeffcient)大体上不大于12×10-6/℃，复合材料基板的热传导系数不小于150W/m°K。
此外，本发明的半导体发光元件亦可为一倒装芯片结构，且一电接点形成于凹陷空间的至少部分表面，电连接半导体发光元件与电路布局载体。
复合材料基板的材料包含金属基复合材料(Metal Matrix Composite；MMC)、聚合物基复合物(Polymer Matrix Composite；PMC)、陶瓷基复合物(Ceramic Matrix Composite；CMC)、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
并且，半导体发光元件与复合材料基板的热膨胀系数的差值不大于10×10-6/℃。
本发明的电路布局载体为半导体基板、印刷电路板(Printed CircuitBoard；PCB)、软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit；FPC)、硅基板(Sisubstrate)、陶瓷基板、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
本发明的的半导体发光元件组成，其中黏接结构包含一软质黏性材料层。优选地，软质黏性材料层为苯环丁烯(Benzocyclobutene；BCB)、环氧树脂(epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、旋涂玻璃(SOG)、硅树脂(silicone)、焊料(solder)、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
本发明的的半导体发光元件组成，其中黏接结构包含多个金属层，以共熔结合方式(eutectic bonding)连接半导体发光元件及复合材料基板。
再者，本发明的半导体发光元件组成，其中黏接结构更包含一反应层，形成于软质黏性材料层的其中一侧，以辅助接合复合材料基板与电路布局载体。
并且，反应层为氮化硅(SiNx)、钛(Ti)、铬(Cr)、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
本发明的半导体发光元件组成，其中凹陷空间呈锥状(tapered)，或称为漏斗状。并且，凹陷空间内可以包含一反射层，以提高光的利用效率。
本发明的半导体发光元件组成更包含一透光材料，覆盖于凹陷空间上方。此外，透光材料更可以为一光学透镜。
本发明的半导体发光元件组成更包含一波长转换材料，设置于半导体发光元件上方，并用以转换光线的波长。此外，波长转换材料为一荧光粉体、滤光膜片、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
本发明的半导体发光元件组成更包含一平坦化层，形成于复合材料基板及黏接结构之间。平坦化层为镍(Ni)或其它种可以接合至该黏接结构的材质。
上述的半导体发光元件为发光二极管、激光二极管、上述元件的等效物、或上述元件的组合。
此外，半导体发光元件组成更包含一热对流器，以提高本发明的半导体发光元件组成的散热性能。
图1a及1b为本发明的半导体发光元件组成的一实施例的结构图；图2为本发明的半导体发光元件组成的另一实施例的结构图；图3a～3h为本发明的半导体发光元件组成的另一实施例的结构图；图4a及4b为本发明的半导体发光元件组成的再一实施例的结构图；图5为本发明的半导体发光元件组成的再一实施例的结构图。
附图标记说明1～半导体发光元件组成；10～复合材料基板；11～电路布局载体；12～黏接结构；1201～软质黏性材料层；1202～反应层；1203～反应层；13～凹陷空间；14～半导体发光元件；15～反射层；16～平坦化层；17～导线；18～透光材料；18a～填充材料；18b～波纹状阵列；1801～翼状凸出部；1802～凹口；1803～入光面；19～波长转换材料；20～电性接点；21～绝缘材料；22～热对流器；23～底部电性接点。
具体实施例方式
为使本领域技术人员更容易了解本发明的特点，以下举出实施例，配合附图，详述如下。
第一实施例图1a及1b显示本发明的一实施例的半导体发光元件组成1的结构图。各标记的涵义分别如下所述，1表示半导体发光元件组成；10表示复合材料基板；11表示电路布局载体；12表示黏接结构；13表示凹陷空间；14表示半导体发光元件；17表示导线；20表示电性接点。此外，下述其它附图中相同的元件将标以相同的标记，且不再赘述，合先述明。
首先，于电路布局载体11上形成凹陷空间13后，将电路布局载体11与复合材料基板10利用黏接结构12相结合。接着，将半导体发光元件14固定于凹陷空间13内，并以导线17或其它的电连接方式连接半导体发光元件14与形成于电路布局载体11上的电性接点20。此外，半导体发光元件14与复合材料基板10间的热膨胀系数(Thermal Expansion Coefficient)的差值不大于10×10-6/℃，如此可以减缓半导体发光元件14与复合材料基板10间因热膨胀所产生的热应力。其中，复合材料基板10除了作为组成1的基座，亦提供半导体发光元件14一散热媒介。
半导体发光元件14如发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)、激光二极管(Laser Diode；LD)等，本发明的半导体发光元件14为一半导体芯片(die)，优选地系为一尚未封装的半导体芯片，使芯片所产生的热可以在较短的距离下传递至复合材料基板10。半导体发光元件14的芯片的热膨胀系数通常介于1～10×10-6/℃之间，例如氮化镓(GaN)为5.4×10-6/℃、磷化铟(InP)为4.6×10-6/℃、磷化镓(GaP)为5.3×10-6/℃。为了与半导体发光元件14的热膨胀系数相匹配，避免过多热应力形成于半导体发光元件14与其相接触的材料间，本发明使用复合材料基板10作为组成1的承载基板，除支撑电路布局载体11及半导体发光元件14外，亦作为一散热媒介，并选用适当的复合材料基板10使其与半导体发光元件14间的热膨胀系数的差值不大于10×10-6/℃以减缓热应力的影响。
复合材料由二种以上的材料所组成，且此二种以上的材料并不会形成他种分子或原子结构。一般来说，复合材料能够结合个别材料的优点而形成较原始组成材料具有更佳物理特性的材料，一般来说，复合材料具轻量、高强度、热力性质佳等优点。复合材料可大致区分为金属基复合材料(MetalMatrix Composite；MMC)、聚合物基复合物(Polymer Matrix Composite；PMC)、及陶瓷基复合物(Ceramic Matrix Composite；CMC)，其将碳纤维或陶瓷纤维等分别与金属、聚合物及陶瓷相混合。在此，为传导半导体发光元件14所产生的高热，优选地可以使用热传导系数不小于150W/m°K且热膨胀系数不大于12×10-6/℃的金属基复合材料，如铝基复合材料(目前，热传导系数约为100～640W/m°K；热膨胀系数约为5～15×10-6/℃)，作为复合材料基板10。但聚合物基复合物及陶瓷基复合物亦可以视需要而使用。
电路布局载体11如印刷电路板(Printed Circuit Board；PCB)、软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit；FPC)、硅基板(Si substrate)、或为陶瓷基板等。使用半导体基板作为电路布局载体11可以利用各种半导体工艺，如蚀刻、溅镀等，于其上制造所需的电路，并可以与半导体发光元件的工艺相整合，有利于工艺效能的提升。此外，如硅基材的半导体基板更具有优良的热传导性质(热传导系数约为150W/m°K；热膨胀系数约为4×10-6/℃)，与复合材料基板10，特别是金属基复合材料的基板共同使用时，由于其二者的热传导系数及热膨胀系数相近，因此可以有效降低热应力的产生，以及提高热传导的效能。但是，印刷电路板或软性印刷电路板等亦可以视需要而使用。
本发明的电路布局载体11与复合材料基板10经由一黏接结构12相连接。黏接结构12为一黏性材料，优选地为一软质黏性材料层，更佳地，是在室温或中低温下呈现黏着性质的软质黏性材料层。此软质黏性材料层的材料如苯环丁烯(Benzocyclobutene；BCB)、环氧树脂(epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、旋涂玻璃(SOG)、硅树脂(silicone)、焊料(solder)等、或上述材料的组合。由于该些软质黏性材料可以于一较低的温度(一般为300℃以下)下加热固化，如此可以减缓复合材料基板10与半导体发光元件14，及/或复合材料基板10与电路布局载体11间因高温所产生的热应力，并且亦可以降低半导体发光元件14因高温可能受到的损坏。
除上述的软质黏性材料层外，亦可以于复合材料基板10上形成一层金属层，或于复合材料基板10与半导体发光元件14上分别形成一金属层，并于金属层与半导体发光元件14间，或二金属层间置入一金属焊料层，如金锡合金(AuSn)等，使此焊料与金属层产生共熔以结合半导体发光元件与复合材料基板。
此外，为使半导体发光元件14可以将其所产生的热以较短的距离传递至复合材料基板10，于电路布局载体11上亦可以形成凹陷空间13，例如通孔(through hole)、盲孔(blind hole)等。以容置半导体发光元件14。此凹陷空间13优选地起始自电路布局载体11上并朝复合材料基板10方向延伸。为使加工容易，凹陷空间13优选地形成于电路布局载体11与复合材料基板10接合之前。当电路布局载体11为电路板时可以使用机械加工方式，如钻孔、冲孔等，于其上形成此凹陷空间13；当电路布局载体11为半导体基板时，则可以使用现有的半导体工艺，如化学蚀刻、等离子体蚀刻等，形成此凹陷空间13。
由于复合材料基板10具有导电性之故，若半导体发光元件14的正负电极位于同侧时且其磊晶基板为导体时，如图1a所示，使半导体发光元件14与复合材料基板10间绝缘可以进一步防止漏电流的发生，或/及可能提高ESD的效能，此时，若黏接结构12为绝缘体，则凹陷空间13可以仅延伸至黏接结构12以避免半导体发光元件14与复合材料基板10直接接触。或者，如图1b所示，半导体发光元件14与复合材料基板10之间以一绝缘材料21相分隔。此时，凹陷空间13可以延伸至复合材料基板10以缩短半导体发光元件14与复合材料基板10间的导热路径。但是，若因应工艺上的需要，图1a所示的半导体发光元件14与复合材料基板10间亦可以绝缘材料21相隔离。反之，若半导体发光元件14的磊晶基板为绝缘体，或与有源层相绝缘时，半导体发光元件14则可以与复合材料基板10直接接触，或透过另一材料，如银胶、绝缘胶、焊料等，固定于复合材料基板10上。
第二实施例图2显示本发明的另一实施例的半导体发光元件组成1的结构图。其中，标记1201表示软质黏性材料层；1202与1203表示反应层；15表示反射层；16表示平坦化层；。
如第一实施例所述本发明的半导体发光元件14经由黏接结构12与电路布局载体11相结合。此外，除使用上述的软质黏接材料外，更可以合并使用它种材料以更进一步提升黏接结构12的黏接特性。如图2所示，黏接结构12包含一软质黏性材料层1201、及反应层1202与/或1203。软质黏性材料层1201是如第一实施例中所述的材料。反应层1202与1203分别形成于软质黏性材料层1201与电路布局载体11及/或复合材料基板10之间，以提高软质黏性材料层1201与电路布局载体11及/或复合材料基板10间的黏接效果。反应层1202与1203为氮化硅(SiNx)、钛(Ti)、铬(Cr)、或上述材料的组合。电路布局载体11与/或复合材料基板10上可以先利用物理气相沉积、化学气相沉积等方式形成反应层1201与/或1203，再将于电路布局载体11与/或复合材料基板10的其中一侧上形成软质黏性材料层1201，再组合电路布局载体11与复合材料基板10，并施以适当的压力及/或温度以固结接合电路布局载体11与复合材料基板10。
再者，由于复合材料基板10的表面可能为一粗糙面。因此，为使黏接结构12可以牢固地附着于复合材料基板10上，于复合材料基板10的表面可以形成一平坦化层16以填充复合材料基板10上的粗糙面。平坦化层16的材料为镍(Ni)或他种可以与黏接结构12形成结合的材质。此外，若半导体发光元件14的正负电极位于同侧，且磊晶基板为绝缘体时，则凹陷空间13可以延伸至平坦化层16、黏接结构12或复合材料基板10，使得半导体发光元件14直接置放于平坦化层16、黏接结构12或复合材料基板10之上。
并且为提高半导体发光元件14的光提取效率，于凹陷空间13内更可以形成一反射层15，用以反射及导引半导体发光元件14所发射的光线大多朝向同一方向。反射层15为可以反射光线的材质，如金、银、铜、铝、锡等金属。反射层15可以利用各种薄膜沉积方式形成于凹陷空间13的部分或全部的内表面。此外，当反射层15为导电材料时，为使半导体发光件14与反射层15保持绝缘，优选地，反射层15并不形成于半导体发光元件14覆盖于复合材料基板10上方的区域。此外，为使反射层15可以达到优选的反射效果，凹陷空间13为一锥状(tapered)空间，亦即凹陷空间13的内壁为一斜面，形成如一漏斗状空间。
第三实施例图3a～3d显示本发明的另一实施例的半导体发光元件组成1的结构图。其中标记18表示透光材料；18a表示填充材料；19表示波长转换材料。
上述实施例中所揭露的半导体发光元件14的正负电极位于同一侧，并使用导线17连接此正负电极与电性接点20。但是，本发明中的半导体发光元件14亦可以为倒装芯片(Flip Chip)结构，亦即使得半导体发光元件14位于同一侧的正负电极皆朝向复合材料基板10的方向。若使用倒装芯片方式配置半导体发光件14，则不需导线17，但电性接点20需延伸至凹陷空间13内以分别与半导体发光元件14的正负极相连接，如图3a～3d所示。
为保护设置于凹陷空间13内的半导体发光元件14及其它元件，一透光材料18覆盖于半导体发光元件14的上方。此透光材料18除作为保护半导体发光元件14、导线17、反射层15等的用途，尚可以经过适当的设计以提高半导体发光元件14的出光效率，或提供使用者所需的特殊光源。透光材料18优选地为一光学透镜，如凸透镜、凹透镜、散光片等。
透光材料18为环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、环烯烃聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、硅胶(Silicone)、上述材料的组合、或其它透光材料。
此外，若透光材料18与半导体发光元件14间尚可以填充一填充材料18a以减缓透光材料18于半导体发光元件14上所产生的应力集中现象。此填充材料18a如硅胶(silicone)等半导体发光元件14所产生的光线可以藉由波长转换材料19进行转换而产生异于半导体发光元件14原始所产生的光线。此波长转换材料19如荧光粉体、滤光膜片等。
当使用荧光粉体19时，荧光粉体19可以先覆盖于半导体发光元件14的上方，再于其上方形成透光材料18以固定并保护荧光粉体19，如图3b所示。
或者，将荧光粉体19与透光材料18或其它胶合材料相混合后再覆盖于半导体发光元件14的上方，如图3c所示。然而，荧光粉体19亦可以在不与透光材料18或其它胶合材料相混合下，利用沉积法(sedimentation)直接覆盖于半导体发光元件14上方(未显示)，并且当使用沉积法形成荧光粉体19时，亦可以如图3b所示，形成透光材料18于荧光粉体19之上以保护荧光粉体19。
当使用滤光膜片作为波长转换材料19时，仅需将滤光膜片19设置于半导体发光元件14的出光路径上，及可以达到色彩转换的功能，如图3d所示。此外，滤光膜片下方亦可以置入填充材料18a，以保护半导体发光元件14，并形成有利于光传递的折射率变化。
如图3e～3g所示，透光材料18上更形成一波纹状阵列18b，波纹状阵列18b具有波浪状的表面，且此波浪状的表面具有一固定的波浪的方向，亦即波纹状阵列18b的阵列方向或波前方向，波纹状阵列18b上的波浪为数个微小透镜，光线经过波纹状阵列18b将因其上的微小透镜产生不同角度的折射，如此可以将来自半导体发光元件14的光线模糊而避免了局部的光点，产生均匀的色光。为使得波纹状阵列18b达到优选的散光效果，微小透镜的直径约为50～60μm。若波纹状阵列18b为连续波浪状时，连续二个波峰或波谷的距离约为100～120μm。
若多个半导体发光元件14的排列方向平行波纹状阵列18b的阵列方向，亦即波纹的波前方向，光线经过波纹状阵列18b后将产生近似平行于波纹状阵列18b的波前方向的光形。因此，当多个半导体发光元件14的排列方向与波纹状阵列18b的波前方向皆为直线时，光线将被分散呈一直线。当多个半导体发光元件14的排列方向与波纹状阵列18b的波前方向呈弧状或放射状，光线将被分散呈一弧状或放射状。理论上，当多个半导体发光元件14的排列方向与波纹状阵列18b的波前方向平行或大约平行，可以使得多个半导体发光元件14所产生光线被分散为沿着波前方向延伸的光形。
如图3h所示，本发明的透光材料18可以为一翼状凸出形状，如图3h所示。此时，透光材料18具有翼状凸出部1801、凹口1802以及入光面1803。凹口1802位于远离入光面1803的位置，优选地，位于入光面1803的相对侧。翼状凸出部1801自凹口1802朝相对的方向伸展，形成如翅膀的形状，但是其翼尖并不限于尖锐的外形，亦可以为弧状、或平面。透光材料18朝一长度方向延伸，优选地，朝垂直于翼状凸出部1801的伸展方向延伸。
半导体发光元件14所发出的光线射入入光面1803，部分光线于凹口1802经全内反射(Total Internal Reflection)而射向凹口1802的两侧，亦即射向翼状凸出部1801的方向；另一部份的光线则穿过凹口1802，并可能因透光材料18与外界光介质的折射系数差异而折射。由于部份光线遭全内反射使得直接射出凹口1802的光量减少，避免半导体发光元件14于透光材料18上形成局部光点。凹口1802的形状可以为V型或U型，优选地，其尖点朝向入光面，或半导体发光装置14的出光方向。
直接或间接射向翼状凸出部1801的光线，于翼状凸出部1801中经折射或反射而射出翼状凸出部1801，或者，光线于翼状凸出部1801中经数次内反射而逐渐混合。
此外，波纹状阵列18b亦可以形成于翼状凸出部1801、凹口1802及/或入光面1803上。若多个半导体发光元件14的排列方向平行于波纹状阵列18b的波前方向以及透光材料18的长度方向，光线将随着波前方向/长度方向分散，其原理如上述。
本发明的半导体发光元件14是可以发出可见光的发光二极管，亦可以为发出非可见光的发光二极管。若半导体发光元件14发射出非属可见光波长范围的光，且波长转换材料19可以为此非可见光激发产生可见光的材料，则仍然可以产生可见光。
当半导体发光元件14所发出的光的波长范围属紫外光，亦即10～420nm，优选为200～420nm的光，搭配不同种类的波长转换材料19即可以产生红、蓝、绿的色光。例如，可以为紫外光激发出红光的波长转换材料19如Y2O2S:Eu，Bi、Y2O3:Eu，Bi、3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+，激发波长介于330～420nm之间。可以为紫外光激发出蓝光的波长转换材料19如BaMg2Al16O27:Eu、(SrBaCa)5(PO4)3Cl:Eu、Sr4Al14O25:Eu，激发波长介于220～330nm之间。
可以为紫外光激发出绿光的波长转换材料19如碱土金属硅酸盐的荧光粉，优选地为铕活化的碱土金属硅酸盐的荧光粉，此类荧光粉的激发波长为200～420nm，优选为360～400nm，该荧光粉的组成如(SrBaMg)2SiO4:Eu，此种荧光粉可以形成狭窄的波宽，例如小于35nm的半高全宽(Full WidthHalf Maximum；FWHM)，此宽度小于InGaN系发光二极管所产生的绿光的半高全宽，而形成优选的彩度。市场上的产品如Intematix公司所生产的GreenLighting G400TM/G380TM/G360TM系列的荧光粉。
其它可以为紫外光激发出绿光的荧光粉如(Ba1-x-y-zCaxSryEuz)2(Mg1-wZnw)Si2O7，x+y+z＝1；0.05＞z＞0；0.05＞w、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu，Mn、Ba2SiO4:Eu、Ba2MgSi2O7:Eu、BaAl2O4:Eu、SrAl2O4:Eu、与BaMg2Al16O27:Eu等，激发波长介于330～420nm之间。
本实施例的波长转换材料19可以如上所述于半导体发光元件14的封装工艺中形成于半导体发光元件14的上方而构成半导体发光元件组成1，亦可以于半导体芯片工艺中直接形成于芯片之上，如此，即不需要于透光材料18中或透光材料18与半导体发光元件14之间设置波长转换材料19。将波长转换材料19直接形成于芯片上的方法可以使用本实施例中所述形成波长转换材料19的手段。
本实例中虽以倒装芯片式半导体发光件14为例，但并不限制于此，亦可以使用第二实施例中所例示的半导体发光件14。
第四实施例图4a及4b显示本发明的再一实施例的半导体发光元件组成1的结构图。其中标记22表示热对流器；23表示底部电性接点。
当半导体发光元件14的正负电极位于相异侧时，亦即半导体发光元件14的其中一个电极远离复合材料基板10，而另一电极朝向复合材料基板10时，此朝向复合材料基板10的电极将难以利用导线17与电性接点20相连接。当此，若复合材料基板10为电导体，半导体发光元件14的其中一个电极可以与复合材料基板10直接接触，如图4a及4b所示，利用复合材料基板10作为一电性接点，或者于复合材料基板10上设置一底部电性接点23作为连接外部的接点。或者于复合材料基板10内形成一导电通孔(未显示)电连接半导体发光元件14与底部电性接点23。
此外，为增加散热的效能，复合材料基板10上可以设置一热对流器22，此热对流器22如散热鳍片、多孔性(porous)陶瓷、多孔性复合材料等，利用与周遭流体的自然或强制对流，带走半导体发光元件14传递至复合材料基板10的热，并且由于复合材料基板10的高导热系数之故，使得复合材料基板10具有较为均匀的温度分布，辅以热对流器22可以有效降低半导体发光元件14的本体温度。热对流器22可以直接形成于复合材料基板10之上，如图4a所示，亦可以为一独立元件以附加于复合材料基板上，如图4b所示。
上述各实施例中虽例示形成凹陷空间13于电路布局载体11之上，然而，并不以形成凹陷空间13为必要。亦即，半导体发光元件14可以设置于未形成有凹陷空间13的电路布局载体11上，并且亦可以于半导体发光元件14上覆盖透光材料18与/或波长转换材料19，而透光材料18与/或波长转换材料19间的覆盖顺序如图3a～3d所示，其它的配置亦如上述各实施例所叙述。
再者，本发明的半导体发光元件组成1亦可以为一阵列型式，如图5所示。于电路布局载体11上形成多个凹陷空间13，再于各凹陷空间13内设置一个或多个半导体发光元件14，并将各半导体发光元件14电性串联或并联，即可以构成一半导体发光阵列；或者亦可以将多个半导体发光元件14设置于未形成有凹陷空间13的复合材料基板10之上。而此阵列的各种结构变化如上述各实施例所述，在此不再赘述。
虽然本发明已以具体的实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，皆不脱如附权利要求所欲保护者。
权利要求
1.一种半导体发光元件组成，包含一复合材料基板；一电路布局载体；一黏接结构，用以接合该复合材料基板与该电路布局载体；及一半导体发光元件，设置于该复合材料基板的一侧，并电连接至该电路布局载体，该复合材料基板的热膨胀系数大体上不大于12×10-6/℃，且该复合材料基板的热传导系数不小于150W/m°K。
2.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，更包含一凹陷空间，形成自该电路布局载体上，并朝该复合材料基板方向延伸，且该半导体发光元件设置于该凹陷空间内。
3.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该复合材料基板包含金属基复合材料、聚合物基复合物、陶瓷基复合物、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
4.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该半导体发光元件与该复合材料基板的热膨胀系数的差值不大于10×10-6/℃。
5.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该电路布局载体为半导体基板、印刷电路板、软性印刷电路板、硅基板、陶瓷基板、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
6.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该黏接结构包含一软质黏性材料层。
7.如权利要求6所述的半导体发光元件组成，其中该软质黏性材料层为苯环丁烯、环氧树脂、聚酰亚胺、旋涂玻璃、硅树脂、焊料、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
8.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该黏接结构包含多个金属层，以共熔结合方式连接该半导体发光元件及该复合材料基板。
9.如权利要求6所述的半导体发光元件组成，其中该黏接结构更包含一反应层，形成于该软质黏性材料层的其中一侧，以辅助接合该复合材料基板与该电路布局载体。
10.如权利要求9所述的半导体发光元件组成，其中该反应层为氮化硅、钛、铬、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
11.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该凹陷空间呈锥状。
12.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该凹陷空间内包含一反射层。
13.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，更包含一透光材料，覆盖于该凹陷空间上方。
14.如权利要求13所述的半导体发光元件组成，更包含一波纹状阵列，形成于该透光材料上，并具有一波前方向。
15.如权利要求14所述的半导体发光元件组成，其中该半导体发光元件大体上遵循该波前方向排列。
16.如权利要求13所述的半导体发光元件组成，其中该透光材料为一光学透镜。
17.如权利要求13所述的半导体发光元件组成，其中该透光材料包含一入光面，面向该半导体发光元件；一凹口；及一翼状凸出部，自该凹口向相对侧伸展。
18.如权利要求17所述的半导体发光元件组成，其中该凹口具有一尖点，指向该入光面。
19.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，更包含一波长转换材料，设置于该半导体发光元件上方，并用以转换光线的波长。
20.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该波长转换材料为一荧光粉体、滤光膜片、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
21.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，更包含一平坦化层，形成于该复合材料基板及该黏接结构之间。
22.如权利要求21所述的半导体发光元件组成，其中该平坦化层为镍或他种可以接合至该黏接结构的材质。
23.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该半导体发光元件为发光二极管、激光二极管、上述元件的等效物、或上述元件的组合。
24.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该半导体发光元件为一倒装芯片结构。
25.如权利要求24所述的半导体发光元件组成，更包含一电性接点，覆盖于该凹陷空间的至少部分表面，并电连接该半导体发光元件与该电路布局载体。
26.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，更包含一热对流器，连接至该复合材料基板，并以热对流方式冷却该复合材料基板。
27.如权利要求26所述的半导体发光元件组成，其中该热对流器为散热鳍片、多孔性陶瓷材料、多孔性复合材料、上述材料的等效物、或上述材料的组合。
28.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该半导体发光元件电连接至该复合材料基板。
29.如权利要求28所述的半导体发光元件组成，其中该半导体发光元件电连接一设置于该复合材料基板的另一侧的底部电性接点。
30.如权利要求28所述的半导体发光元件组成，其中该复合材料基板内包含一导电通孔用以电连接该半导体发光元件。
31.如权利要求1所述的半导体发光元件组成，其中该半导体发光元件包含一紫外光发射体；以及一波长转换材料，经该紫外光发射体照射而产生可见光。
32.如权利要求31所述的半导体发光元件组成，其中该波长转换材料包含铕活化的碱土金属硅酸盐。
33.如权利要求31所述的半导体发光元件组成，其中该波长转换材料择自(SrBaMg)2SiO4:Eu、(Ba1-x-y-zCaxSryEuz)2(Mg1-wZnw)Si2O7，x+y+z＝1；0.05＞z＞0；0.05＞w、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu，Mn、Ba2SiO4Eu、Ba2MgSi2O7:Eu、BaAl2O4:Eu、SrAl2O4:Eu、与BaMg2Al16O27:Eu、所构成的一族群。
全文摘要
本发明揭露一种半导体发光元件组成，此半导体发光元件组成包含一复合材料基板、一电路布局载体、一黏接结构、一凹陷空间、以及一半导体发光元件。黏接结构用以接合复合材料基板与电路布局载体。凹陷空间形成自电路布局载体上，并朝复合材料基板方向延伸。半导体发光元件设置于凹陷空间内，并电连接至电路布局载体。
文档编号H05K1/02GK1825640SQ20051009961
公开日2006年8月30日 申请日期2005年8月30日 优先权日2004年9月30日
发明者谢明勋, 殷寿志, 王健源, 王仁水, 蔡嘉芬, 许嘉良 申请人:晶元光电股份有限公司