本发明专利技术披露一种半导体发光装置和封装结构。该半导体发光装置具有发光结构以及光学元件。光学元件环绕连接发光结构，且光学元件的折射系数大于或接近于该发光结构的透明基板，或介于透明基板的折射系数与封装材料的折射系数之间。本发明专利技术可以减少被半导体叠层吸收的光线。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体发光装置和封装结构，尤其关于一种具有外接光 学元件的半导体发光装置，此光学元件的折射系数大于或接近于发光结构的 透明基板的折射系数，或介于透明基板的折射系数与封装材料的折射系数之间。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode; LED )是一种固态物理半导体元件， 其至少包含p-n结(p-n junction ),此p-n结形成于p型与n型半导体层之间。 当于p-n结上施加一定程度的偏压时，p型半导体层中的空穴与n型半导体 层中的电子将会结合而释放出光。此光产生的区域一般又称为发光区 (light-emitting region )。发光区所产生的光朝各个方向前进。然而，使用者通常仅需要特定方向 的光，而需要利用反射层或镜面反射部分的光线。此外，LED材料与环境介 质间的折射系数差异会造成照射在LED边界的光线在特定入射角下产生全 反射。一^l殳来说，上述各种形式的被反射光难以避免地会再行经LED内部。如图1A所示，已知发光二极管100包括基板110与外延层130。外延 层130中包括发光层131。发光层131在承受一偏压下会朝各个方向发射光 线。外延层130与基板110间形成反射层150以反射来自发光层131的光线。射线Rl射向发光二极管100上方，当环境介质的折射系数小于发光二 极管100的折射系数，且入射角大于临界角，射线R,会在外延层130的边 界全反射而返回外延层130内部。当射线R,穿过发光层131时，部分的射 线&会被发光层131吸收。另 一部分未被吸收的射线R,会照射到反射层150 且净皮反射向上而再次穿过发光层131。如此，射线R，在外延层130内振荡并 反复行经发光层131而逐渐被吸收。在相同机制下，射向发光二极管100下 方的射线R2亦在外延层130内振荡并反复行经发光层131而逐渐被吸收。—如图IB所示，发光二极管100的基板110与外延层130间不形成反射4层，且基板110相对于发光层131所发的光为透明。基板110下方可以设置 镜面(未显示)或仅为空气。自基板110底面被反射的射线R3，若以大于临 界角9c的入射角e^照射基板110的侧壁，射线R3将被反射回外延层130内 部。部分返回外延层130的射线Rg被发光层131吸收。如上所述，射线R3 在外延层130的边界可能会被全反射而返回外延层130内部，并在外延层130 内振荡并反复行经发光层131而逐渐被吸收。被发光层131所吸收的光线在 某些程度上势将降低发光二极管100的光摘出效率(light extraction e伍ciency)。特别在小型管芯，如8mil和lOmil,其焊垫所占面积相对于芯 片的出光面积比率升高，光会被焊垫反射而在芯片内行进，导致许多光因为 经过外延层130而被吸收；或是焊垫本身将光吸收，光摘出效率明显降低。如图1C所示的发光二极管具有外延层130,其上方设有漫射罩120，位 于下方的GaAs基板140下接透明基板110;而该外延层130所发出的射线 R4则经由侧方的透明树脂160向侧边出光。由于透明基板110通常热阻系数 较高，导致发光二极管散热不易。在发光二极管应用方面，以液晶显示器(LCD)的主要元件的背光模块 (BLU)为例，其光源以高亮度、低耗电、薄型化与轻量化的点光源为主。除 传统的电致发光EL (Electro Luminescence),冷阴才及焚光灯CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp)与热阴极荧光灯HCFL，发光二极管亦为背光模块 最常使用的点光源。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体发光装置以及一种封装结构，可以减少被半导体 叠层吸收的光线。本专利技术的半导体发光装置包含发光结构与外接的光学元件。发光结构包 含半导体叠层与透明基板。光学元件与发光结构的周边相连接，且光学元件 的折射系数大于或接近于透明基板的折射系数，或介于透明基板的折射系数 与封装材料的折射系数之间。发光结构承受偏压时会发出光线，部分光线会 经由透明基板射入光学元件，光学元件可以增加发光结构的光摘出效率。该 发光结构下方与环境介质或散热材料相接触，通过热对流及热传导等方式提 升散热效率。此外，本专利技术的半导体发光装置特别适用于p型与n型焊垫占 据表面积50%以上的半导体发光结构。本专利技术的封装结构，特别适用于发光结构，至少包含光学元件、基座。 光学元件连接于基座上，光学元件与基座间可以选择性地设置一反射结构。附图说明图1A 1C显示已知发光二极管内的光迹图。图2A显示依据本专利技术 一实施例的半导体发光装置的俯视图。图2B显示图2A的半导体发光装置的剖面图。图2C显示图2A的半导体发光装置的光迹图。图2D显示依据本专利技术另 一 实施例的半导体发光装置的剖面图。图2E显示依据本专利技术另 一实施例的半导体发光装置的剖面图。图3A 3F显示依据本专利技术另 一 实施例的半导体发光装置的剖面图。图4A显示依据本专利技术另 一实施例的半导体发光装置的俯视图。图4B显示图4A的半导体发光装置的剖面图。图5A显示采用本专利技术的封装结构的俯视图。图5B显示图5A的封装结构的剖面图。图6A显示采用本专利技术另 一实施例的封装结构的俯视图。图6B显示图6A的封装结构的剖面图。图6C显示采用本专利技术另 一 实施例的封装结构的俯视图。图6D显示图6C的封装结构的剖面图。附图标记说明100发光二极管 110基板 130外延层 140 GaAs基板 150反射层 160透明树脂 200半导体发光装置 210光学元件 211第一表面 212第二表面6213第三表面 220发光结构 221半导体叠层 222透明基板 223发光层 230p型焊垫 240n型焊垫 250第一反射层 260第二反射层 270胶 300封装结构 310第三反射层 311第一表面 312第二表面 320导线 330反射结构 331内壁 340基座 T-T，割面线具体实施例方式如图2A-2B所示，本专利技术的半导体发光装置200包含光学元件210与发 光结构220。发光结构220，例如发光二极管管芯，包含半导体叠层221与 透明基板222,其中半导体叠层221还包括发光层223。当发光结构220承 受偏压时，发光层223会产生光线。光学元件210环绕发光结构220,以其 内壁与发光结构220相连接，并曝露发光结构220至少部分的上或下表面。 发光结构下方与环境介质或散热材料相接触，通过热对流及热传导等方式达 到散热效果。光学元件210可在结构工艺中一并形成，或独立于发光结构形 成，例如独立形成光学元件210后，再将光学元件210与发光结构22;0接合。本专利技术中，发光层223的材料包含但不限于III-V族、II-VI族、IV族的 元素或其组合。光学元件210的折射系数n。大于或近于透明基板222的折射7系数"，或介于透明基板222的折射系数ns与封装材料的折射系数ne之间。 因此，光线有较大的机率可以经由透明基板222自光学元件210射出，而相 对地减少反射回半导体叠层221的光线，亦即，降低了被半导体叠层221吸收的光量。如图2C所示，射线115自发光层223射向透明基板222的底面并朝光学 元件210反射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体发光装置，包含： 发光结构，包含： 半导体叠层，包含发光层；及 透明基板，位于该半导体叠层的下方；及 光学元件，位于该发光结构周边，并曝露该发光结构至少部分的上或下表面，其中该光学元件具有相对的第一表面与第 二表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢明勋，
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]
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