半导体发光元件组成制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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专利技术，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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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/℃。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，以提高本专利技术的半导体发光元件组成的散热性能。附图说明图1a及1b为本专利技术的半导体发光元件组成的一实施例的结构图；图2为本专利技术的半导体发光元件组成的另一实施例的结构图；图3a～3h为本专利技术的半导体发光元件组成的另一实施例的结构图；图4a及4b为本专利技术的半导体发光元件组成的再一实施例的结构图；图5为本专利技术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专利技术的特点，以下举出实施例，配合附图，详述如下。第一实施例图1a及1b显示本专利技术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，本专利技术的半导体发光元件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×本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢明勋，殷寿志，王健源，王仁水，蔡嘉芬，许嘉良，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]