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TW201438188A - 堆疊式發光二極體陣列結構 - Google Patents

堆疊式發光二極體陣列結構 Download PDF

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TW201438188A
TW201438188A TW102110508A TW102110508A TW201438188A TW 201438188 A TW201438188 A TW 201438188A TW 102110508 A TW102110508 A TW 102110508A TW 102110508 A TW102110508 A TW 102110508A TW 201438188 A TW201438188 A TW 201438188A
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TW
Taiwan
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semiconductor layer
stacked
substrate
electrode
light
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TW102110508A
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English (en)
Inventor
蔡文欽
賴力弘
Original Assignee
美祿科技股份有限公司
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Publication date
Application filed by 美祿科技股份有限公司 filed Critical 美祿科技股份有限公司
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Priority to CN201410087516.4A priority patent/CN103956372A/zh
Priority to US14/222,819 priority patent/US20140284633A1/en
Priority to JP2014059921A priority patent/JP2014187366A/ja
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Abstract

本發明提供一種堆疊式發光二極體陣列結構，包括一基板及複數個依序堆疊於基板之上的發光二極體裸晶，每一發光二極體裸晶包括一第一半導體層及一第二半導體層，第一半導體層之上設置有一第一電極及疊設有第二半導體層，而第二半導體層之上設置有一第二電極及疊設有另一發光二極體裸晶之第一半導體層，每一發光二極體裸晶之第二電極透過一金屬層與另一發光二極體裸晶之第一電極連接以串接成一發光二極體陣列，則，利用堆疊方式將多個發光二極體裸晶疊設成一發光二極體陣列，不僅容易進行製作且有效降低整體發光二極體陣列之設置體積。

Description

堆疊式發光二極體陣列結構
　　本發明有關於一種發光二極體陣列結構，尤指一種堆疊式之發光二極體陣列結構。
　　發光二極體(Light Emitting Diode，LED)是一種半導體發光元件，其被施加正向偏壓時，將會致電發光。目前發光二極體已經發展可以操作在高電壓之交流電源(如AC 110V/220V)上。再者，由於發光二極體相較於電燈泡(如白熾燈泡)或日光燈管(如螢光燈管)係具有低功率消耗及使用壽命長之優點，故發光二極體逐漸地取代電燈泡或日光燈管作為照明之用。
　　發光二極體應用於照明用途時，一般都會將多數個發光二極體串接成一陣列形式，以利用多數個發光二極體進行發光而獲得一寬廣的發光區域。
　　請參閱第1圖，為習用發光二極體陣列結構之結構示意圖。如圖所示，在單一基板11上，橫向設置多個發光二極體裸晶13，並且每一發光二極體裸晶13間隔一定的距離。再者，每一發光二極體裸晶13之第一電極131利用一金屬線15連接至另一相鄰發光二極體裸晶13之第二電極132，並且利用金屬線15將最左邊發光二極體裸晶13之第一電極131連接至基板11之一第一電位墊111及利用金屬線15將最右邊發光二極體裸晶13之第二電極132連接至基板11之一第二電位墊113。在此，藉由金屬線15的電性連接，而令這些發光二極體裸晶13可以串接成一發光二極體陣列100。
　　然而，由於習用發光二極體陣列100只能在一有限的橫向空間內排列設置發光二極體裸晶13，導致一預定的區域空間內無法設置較多數量的發光二極體裸晶13，而令發光強度往往無法有效地提升。
　　或者，請參閱第2圖，為習用另一發光二極體陣列結構之結構示意圖。如圖所示，發光二極體陣列200包括一基板21及複數個發光二極體元件23，這些發光二極體元件23分別為一封裝完成之電子元件。各發光二極體元件23將以垂直方向堆疊設置於基板21之上，並且各發光二極體元件23之間將隔離設置一透光板材25。其中，最下層之發光二極體元件23之第一電極231利用金屬線27連接至基板21之第一電位墊211，最上層之發光二極體元件23之第二電極233利用金屬線27連接至基板21之第二電位墊213，以及各發光二極體元件23之第一電極231利用金屬線27連接至另一發光二極體之第二電極233。在此，藉由金屬線27的電性連接，以將這些發光二極體元件23串接成另一種發光二極體陣列200。
　　習用另一種發光二極體陣列200採用堆疊方式進行各發光二極體元件23之佈設，雖然易於調整發光二極體元件23在一預定的區域空間內之設置數量。然而，該發光二極體陣列200必須採用每一封裝完成後的發光二極體元件23作為基本的組成構件相對地也會增加封裝的成本及整體的設置體積。
　　本發明之一目的，在於提供一種堆疊式發光二極體陣列結構，其利用堆疊方式將多個發光二極體裸晶垂直地向上疊設成一發光二極體陣列，如此將可在一區域空間內設置較多數量之發光二極體裸晶。
　　本發明之一目的，在於提供一種堆疊式發光二極體陣列結構，其採用製程方式係將製作多個發光二極體裸晶之半導體材料直接沉積於基板之上，以在基板之上形成發光二極體陣列，在此，不僅容易進行發光二極體陣列之製作，且可以有效降低發光二極體陣列整體的設置體積。
　　本發明之一目的，在於提供一種堆疊式發光二極體陣列結構，其可將多組堆疊式發光二極體陣列橫向設置於基板之上，以進一步獲得更寬廣的發光區域及提升區域的發光強度。
　　本發明之一目的，在於提供一種堆疊式發光二極體陣列結構，其堆疊式發光二極體陣列係以覆晶方式設置於基板之上。
　　為達成上述目的，本發明提供一種堆疊式發光二極體陣列結構，包括：一基板，其表面設置一第一電位墊及一第二電位墊；複數個發光二極體裸晶，依序堆疊於基板之上，每一發光二極體裸晶分別包括：一第一半導體層；及一第二半導體層，其中第一半導體層之上表面設置有一第一電極及疊設有第二半導體層，而第二半導體層之上表面設置有一第二電極及/或疊設另一個發光二極體之第一半導體層；及至少一金屬層，每一發光二極體裸晶之第二電極透過對應的金屬層與另一發光二極體裸晶之第一電極進行連接，以串接成一發光二極體陣列；其中，堆疊在最下方之第一半導體層之第一電極透過一金屬線連接至基板之第一電位墊，堆疊在最上方的第二半導體層之第二電極透過另一金屬線連接至基板之第二電位墊。
　　本發明又提供一種堆疊式發光二極體陣列結構，包括：一基板，其表面設置一第一電位墊及一第二電位墊；複數個發光二極體裸晶，依序堆疊於基底之上，每一發光二極體裸晶分別包括：一第一半導體層；及一第二半導體層，其中第一半導體層之上表面設置有一第一電極及疊設有第二半導體層，而第二半導體層之上表面設置有一第二電極及/或疊設另一個發光二極體之第一半導體層；及至少一金屬層，每一發光二極體裸晶之第二電極透過對應的金屬層與另一發光二極體裸晶之第一電極進行連接，以串接成一發光二極體陣列；其中，發光二極體陣列透過覆晶形式設置於基板之上，堆疊在最下方之第一半導體層之第一電極連接至基板之第一電位墊，堆疊在最上方的第二半導體層之第二電極連接至基板之第二電位墊。
　　本發明一實施例中，其中第一半導體層為一N型半導體層，第二半導體層為一P型半導體層。
　　本發明一實施例中，其中在基板之上橫向設置有多組堆疊式發光二極體陣列。
100．．．發光二極體陣列
11．．．基板
111．．．第一電位墊
113．．．第二電位墊
13．．．發光二極體裸晶
131．．．第一電極
132．．．第二電極
15．．．金屬線
200．．．發光二極體陣列
21．．．基板
211．．．第一電位墊
213．．．第二電位墊
23．．．發光二極體元件
231．．．第一電極
233．．．第二電極
25．．．透光板材
27．．．金屬線
300．．．發光二極體陣列
301．．．發光二極體陣列
31．．．基板
311．．．第一電位墊
313．．．第二電位墊
33．．．發光二極體裸晶
330．．．基底
331．．．第一半導體層
3311．．．第一電極
333．．．第二半導體層
3331．．．第二電極
35．．．金屬層
371．．．金屬線
373．．．金屬線
第1圖：習用發光二極體陣列結構之結構示意圖。
第2圖：習用另一發光二極體陣列結構之結構示意圖。
第3圖：本發明堆疊式發光二極體陣列結構一較佳實施例之結構示意圖。
第4A-4B圖：本發明堆疊式發光二極體陣列結構又一實施例之結構製作流程圖。
第5圖：本發明堆疊式發光二極體陣列結構又一實施例之結構示意圖。
第6圖：本發明堆疊式發光二極體陣列結構又一實施例之結構示意圖。
　　請參閱第3圖，為本發明堆疊式發光二極體陣列結構一較佳實施例之結構示意圖。如圖所示，發光二極體陣列300包括一基板31及複數個發光二極體裸晶33。
　　各發光二極體裸晶33依序堆疊於基板31之上，其分別包括有一第一半導體層331及一第二半導體層333。第一半導體層331為一N型半導體層，而第二半導體層333為一P型半導體層。
　　利用沉積程序，以將每一發光二極體裸晶33之第二半導體層333沉積疊設於第一半導體層331之部分表面上，以及將每一發光二極體裸晶33之第一半導體層331沉積疊設於基板31之部分表面上或另一發光二極體裸晶33之第二半導體層333之部分表面上。再者，第一半導體層331之一側邊外露表面係可設置有一第一電極3311，而第二半導體層333之一側邊外露表面係可設置有一第二電極3331。每一發光二極體裸晶33之第二電極3331分別透過一金屬層35與另一發光二極體裸晶33之第一電極3311進行電性連接，以令這些發光二極體裸晶33可以串接成發光二極體陣列300。此外，金屬層35同樣利用沉積程序以沉積於第二半導體層333之側邊外露表面上。
　　又，基板31的表面尚設置一第一電位墊311及一第二電位墊313。第一電位墊311亦可為一接地的電位墊，而第二電位墊313亦可為一供電的電位墊。於本發明實施例中，堆疊於最下方之第一半導體層331之第一電極3311可以透過一金屬線371連接至基板31之第一電位墊311，而堆疊在最上方之第二半導體層333之第二電極3331透過另一金屬線373連接至基板31之第二電位墊313。則，經由基板31之第一電位墊311及第二電位墊313傳送供電電源，以使發光二極體陣列300可以驅動發光。
　　在此，本發明採用製程的方式係將製作多個發光二極體裸晶33之半導體材料331、333依序垂直地向上沉積疊設於基板31之上，以在基板31之上形成發光二極體陣列300。如此，不僅容易進行發光二極體陣列300之製作，且有效降低發光二極體陣列300整體的設置體積，並可以在一區域空間內設置較多數量之發光二極體裸晶33。
　　請參閱第4A-4B圖，為本發明堆疊式發光二極體陣列結構又一實施例之結構製作流程圖。在上述實施例中，發光二極體陣列300採用打線方式(如金屬線371、373)電性接合至基板31之第一電位墊311及第二電位墊313。而，在本實施例中，發光二極體陣列301採用覆晶方式電性接合至基板31之第一電位墊311及第二電位墊313。
　　如第4A圖所示，首先，多個發光二極體裸晶33將會依序堆疊在一透光之基底330之上，以在基底330之上形成一發光二極體陣列301。接著，如第4B圖所示，發光二極體陣列301形成之後，翻轉發光二極體陣列301，以令堆疊在最下方之第一半導體層331之第一電極3311利用凸塊接合至基板31之第一電位墊311，而堆疊在最上方之第二半導體層333之第二電極3331利用凸塊接合至基板31之第二電位墊313。
　　則，本發明堆疊式之發光二極體陣列301採用覆晶方式設置於基板31之上，將可以增加發光二極體陣列301與基板31之間電性連接上的穩定性。
　　請參閱第5圖，為本發明堆疊式發光二極體陣列結構又一實施例之結構示意圖。如圖所示，多組堆疊式發光二極體陣列300係可以利用打線的方式橫向設置於基板31之上。
　　或者，請參閱第6圖，為本發明堆疊式發光二極體陣列結構又一實施例之結構示意圖。如圖所示，多組堆疊式發光二極體陣列301係可以利用覆晶的方式橫向設置於基板31之上。
　　在此，本發明若應用於照明用途時，於基板31之上設置多組堆疊式之發光二極體陣列300/301，將可以獲得更寬廣的發光區域及提升區域的發光強度。
　　以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
300．．．發光二極體陣列
31．．．基板
311．．．第一電位墊
313．．．第二電位墊
33．．．發光二極體裸晶
331．．．第一半導體層
3311．．．第一電極
333．．．第二半導體層
3331．．．第二電極
35．．．金屬層
371．．．金屬線
373．．．金屬線

Claims (6)

  1. 一種堆疊式發光二極體陣列結構，包括：一基板，其表面設置一第一電位墊及一第二電位墊；複數個發光二極體裸晶，依序堆疊於基板之上，每一發光二極體裸晶分別包括：一第一半導體層；及一第二半導體層，其中第一半導體層之上表面設置有一第一電極及疊設有第二半導體層，而第二半導體層之上表面設置有一第二電極及/或疊設另一個發光二極體之第一半導體層；及至少一金屬層，每一發光二極體裸晶之第二電極透過對應的金屬層與另一發光二極體裸晶之第一電極進行連接，以串接成一發光二極體陣列；其中，堆疊在最下方之第一半導體層之第一電極透過一金屬線連接至基板之第一電位墊，堆疊在最上方的第二半導體層之第二電極透過另一金屬線連接至基板之第二電位墊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之堆疊式發光二極體陣列結構，其中該第一半導體層為一N型半導體層，該第二半導體層為一P型半導體層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之堆疊式發光二極體陣列結構，其中在該基板之上橫向設置有多組該堆疊式發光二極體陣列。
  4. 一種堆疊式發光二極體陣列結構，包括：一基板，其表面設置一第一電位墊及一第二電位墊；複數個發光二極體裸晶，依序堆疊於基底之上，每一發光二極體裸晶分別包括：一第一半導體層；及一第二半導體層，其中第一半導體層之上表面設置有一第一電極及疊設有第二半導體層，而第二半導體層之上表面設置有一第二電極及/或疊設另一個發光二極體之第一半導體層；及至少一金屬層，每一發光二極體裸晶之第二電極透過對應的金屬層與另一發光二極體裸晶之第一電極進行連接，以串接成一發光二極體陣列；其中，發光二極體陣列透過覆晶形式設置於基板之上，堆疊在最下方之第一半導體層之第一電極連接至基板之第一電位墊，堆疊在最上方的第二半導體層之第二電極連接至基板之第二電位墊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之堆疊式發光二極體陣列結構，其中該第一半導體層為一N型半導體層，該第二半導體層為一P型半導體層。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之堆疊式發光二極體陣列結構，其中在該基板之上橫向設置有多組該堆疊式發光二極體陣列。
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