[发明专利]覆晶式发光二极管及其应用

说明书

技术领域

本发明关于一种覆晶式发光二极管及其制造方法与使用其的芯片板上封装结构，尤指一种结构中可以达到缓和热膨胀系数差异(coefficientthermal expansion mismatch)及提升输出光率的覆晶式发光二极管及其制造方法与使用其的芯片板上封装结构。

背景技术

公元1962年，通用电气公司的尼克·何伦亚克(Nick Holonyak Jr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，而随着科技日益更新，各种色彩发光二极管开发也应蕴而生。而对于现今人类所追求永续发展为前提的情形下，发光二极管的低耗电量以及长效性的发光等优势下，已逐渐取代日常生活中用来照明或各种电器设备的指示灯或光源等用途。更有甚者，发光二极管朝向多色彩及高亮度的发展，已应用在大型户外显示广告牌或交通号志。

21世纪起，电子产业的蓬勃发展，电子产品在生活上已经成为不可或缺的一部分，因此企业对于电子产品开发方向以多功能及高效能发展等为主，也开始将发光二极管芯片应用于各种电子产品。其中尤其是可携式电子产品种类日渐众多，电子产品的体积与重量越来越小，所需的电路载板体积亦随之变小，因此，电路载板的散热效果成为值得重视的问题之一。

以现今经常使用的发光二极管芯片而言，由于发光亮度够高，因此可广泛应用于显示器背光源、小型投影机以及照明等各种电子装置中。然而，目前LED的输入功率中，将近80％的能量会转换成热能，倘若承载LED元件的载板无法有效地散热时，便会使得发光二极管芯片界面温度升高，除了影响发光强度之外，亦可能因热度在发光二极管芯片中累积而造成各层材料受热膨胀，促使结构中受到损伤而对产品寿命产生不良影响此外，由于发光二极管内所激发的光线是以一放射方式扩散，并非所有光线都会经由发光二极管表面而散射出，故造成出光率不佳，且无法达到最有效的出光率。

据此，申请人于所提出的中国台湾专利申请号第100146548、100146551以及101120872号中均已揭露以类金刚石与导电材料所组成的堆栈结构或多层结构可有效地改善发光二极管的散热效率以及缓和或去除发光二极管受热膨胀的不良影响，惟相关前案并未揭露其优化的堆栈结构散热效率。是以，为优化散热效率，申请人经详加研究后，还具体提出特定导电材料及类金刚石经适当堆栈后，即可优化发光二极管的散热效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种覆晶式发光二极管，其具有缓和热膨胀系数差异及提升输出光率的结构设计，可在发光二极管运作产生热量的过程中持续使热量散失。即使有部分热量并未自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀或变形，其中设置的类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓和对应的热应力，而保护不受损伤，并且能通过绝缘保护层汇聚光束而提升输出光率。

为达成上述目的，本发明的一态样提供一种覆晶式发光二极管，包括：一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；一半导体磊晶多层复合结构，其位于该基板的该第二表面上方且包含一第一半导体磊晶层、一第二半导体磊晶层以及一盲孔，其中，该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层层叠设置，且该盲孔贯穿该第二半导体磊晶层；一第一电极，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，填充于该半导体磊晶多层复合结构的该盲孔中，并覆盖于该第一电极上方，且电性连接该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层；一第二电极，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第二半导体磊晶层上方；以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第二电极上方，并电性连接该半导体磊晶多层复合结构的该第二半导体磊晶层。此外，于本发明的另一态样中，该覆晶式发光二极管还包括一绝缘保护层，其是覆盖该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层的侧壁以及该第二半导体磊晶层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体磊晶层之间的接触。