[实用新型]半导体双晶白色LED封装结构

说明书

本实用新型涉及半导体双晶白色LED封装结构，特别是利用二种具有互补波长的LED串级制成，混波成为白光的半导体双晶LED封装结构。

发光二极管(Light Emitting Diode；LED)是半导体材料制成的元件，也是一种极细微的固态光源，可将电能转化为光，不但体积小，且寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，能够配合各种应用设备的轻、薄及小型化的需求，早已成为日常生活中十分普及的产品。

发光二极管是利用各种化合物半导体材料及元件结构的变化，设计出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，以及红外、紫外等不可见光LED。适合制作1000mcd以上高亮度LED的材料，其波长由长至短分别为AlGaAS、InGaAlP和InGaN。

AlGaAs适合于制作高亮度红光及红外光LED，商业上以LPE磊晶法进行生产，元件使用双异质接面构造(DH)为主。

InGaAlP适合于高亮度红、橘、黄及黄绿光LED，商业上以MOVPE磊晶法进行生产，元件使用双异质接面及量子井(Quantum Well)。公知黄光LED晶粒10的结构如图1A所示，图中正极接线垫11是接正极，其通常为金(Au)，并以金属蒸镀法形成。基板13为n型GaAs或GaP，基板13上再利用气相磊晶或液相磊晶技术，磊晶上一层InGaAlP磊晶层14，再利用金属蒸镀法蒸镀Al或Au形成接负极的负极接线垫12。

InGaN适合于高亮度深绿、蓝、紫外光LED，以高温MOVPE磊晶法批量生产，元件也使用双异质接面及量子井构造，可达效率比前两者高。公知蓝光LED晶粒20的结构如图1B所示，图中n型InGaN磊晶层24及p型InGaN磊晶层25是以气相磊晶或液相磊晶技术磊晶于可透光的蓝宝石(sapphire)基板23上。正极接线垫21为p型InGaN接正极，n型InGaN则形成负极接线垫22接负极。但也可先磊晶p型InGaN磊晶层25，再磊晶n型InGaN磊晶层24。与图1A不同之处在于加上蓝宝石基板23后，负极接线垫22的位置也不同，但蓝宝石基板23并非必要。

白光LED与一般照明设备比较，除了省电外还有寿命长、不发热等优点，对于废弃物的回收问题，也比现行日光灯少，可说是既安全又环保。虽然目前白光LED的价格仍很高，但白光LED是LED产业中最被看好的新兴产品，在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，白光LED在照明市场的前景备受全球瞩目。因此，欧、美及日本等先进国家已投注许多人力，并成立专门的机构推动白光LED研发工作。

目前白光LED制作过程是以混合二波长光如蓝光及黄光，或三波长光如蓝光、绿光及红光的技术为主。为了要得到高亮度白光光源，通常运用下列二种方法。

第一种为在同一个封装体中同时平置入红、蓝、绿三晶粒，利用三晶粒的混波来产生出白光源，此方法为封装时较为常用的方法。然而，若在同一个封装体中同时放入红、蓝、绿三晶粒，利用三晶粒的混波来产生出白光源，此种方式引脚相当多，至少四支引脚以上，而且封装过后体积很大，甚至近场(near rield)仍为三色，远场(far field)始见白光。

第二种为蓝光晶粒配合萤光物质产生白光，例如日亚化学(Nichia)于U.S.Patent No.5,998,936中公开一种白光LED制品，是以InGaN蓝光晶粒涂上一层萤光物质yttrium-aluminum-garnet(YAG)，利用蓝光LED照射此一萤光物质以产生与蓝光互补的黄光，再利用透镜原理将互补的黄光及蓝光予以混合，便可得出白光。然而，此种方法所产生的白光源会有光度减弱的缺点，且使用1,000小时后光度约衰减20％，其寿命很短，只能用在小型光源，对于一般或紧急照明则无法适用。

本实用新型的目的是提供一种白光的半导体双晶LED封装结构，其制作过程简单，且封装后引脚数少，体积小。

本实用新型的另一目的是提供一种白光的半导体双晶LED封装结构，其产生的白光光度不会减弱，且近场及远场皆为白光。