TWI285442B - Package structure of light emitting diode - Google Patents

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TWI285442B TW094129557A TW94129557A TWI285442B TW I285442 B TWI285442 B TW I285442B TW 094129557 A TW094129557 A TW 094129557A TW 94129557 A TW94129557 A TW 94129557A TW I285442 B TWI285442 B TW I285442B
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Description

1285442 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種二極體之封裝結構,特別是關於一 種發光二極體之封裝結構。 【先前技術】 • 發光二極體是由半導體材料所製成之發光元件,元件 _具有兩個電極端子,在端子間施加電壓,通入極小的電 壓,經由電子電洞之結合,可將剩餘能量以光的形式激發 釋出。 不同於一般白熾燈泡,發光二極體係屬冷發光,具有 耗電量低、元件壽命長、無須暖燈時間、反應速度快等優 點。再加上其體積小、耐震動、適合量產,容易配合應用 上的需求製成極小或陣列式的元件。目前發光二極體已普 遍使用於資訊、通訊、消費性電子產品的指示器及顯示裝 • 置上,成為曰常生活中不可或缺的重要元件。近來,利用 發光二極體更被應用作為液晶顯示器(Liquid crystal Display,LCD)之背光源,並有逐漸取代傳統冷陰極螢光 . 燈管的趨勢。 v 習知技術中,發光二極體封裝結構中之晶粒(Die)通 常是利用半導體製程的磊晶(Epitaxy )製程來製造,其中, 晶粒發光之波長係由蠢晶層之材料來決定’因此遙晶製程 是發光二極體製程中,成本最高的一部份。 如圖1所示,半導體晶圓1上可具有複數個發光二極 1285442 體晶粒D,而晶圓]紐 _ &過切割後即可挑選適當之晶粒D進 行封裝,以將發光-枚胤 、, —極體封裝結構應用於各種產品之中。 I在衣1^過程中’晶圓係經過相同的製程控制以使 全部的晶粒發出一目擗± * 9 ;^顏色的光。但是,通常同一批次所 製造出來的複數晶粒, 甚至是同一晶圓上的複數晶粒,都 可能具有相當大沾a p 的波長變化(wavelength length variation )。例如同—如 批次的晶粒之目標顏色為綠色,但是
可能其中-個日日日粒發出的光波峰波長為漏腿,另一個晶 粒卻可能發㈣錢峰縣為驗m。 然而,在某些應用領域中,例如是液晶顯示器之背光 模組、或是汽車的高級車燈中,常需要複數波長幾乎一致 的發光二極體封裝結構。因此,晶粒之波峰波長是會被嚴 格要求的。也就是說,不論是同一批次生產出的複數晶 粒、或是同一晶圓上之複數晶粒,唯有落入一狹小之波峰 波長範圍者,才符合業者的品質控管標準,可被挑選成為 良品而應用於產品^其他在波長範圍之外的晶粒,往往 成為不良品,無法❹。如此-來,晶圓上所有的晶粒則 無法完全使n㈣用料高’使得發光二極體封裝結 構之生產成本居高不下,並且造成原物料之浪費。 有鑑於上述課題,本案發明人亟思〜種可 <以解決晶 上之晶粒利用率不高,錢成生產成本居高不下之問題的 「發光二極體封裝結構」。 【發明内容】 6 1285442 有鑑於上述課題,本發明之目的為提供一種能藉由兩 個以上的發光二極體發出目標波峰波長,以提高晶粒之利 用率,並降低生產成本之發光二極體封裝結構。 緣是,,為達上述目的,依本發明之發光二極體封裂結 構’係用以發出-目標波峰波長,發光二極體封裝 含一承載體、一第一晶粒以及一第二晶粒。其中,^二 ,粒係設置於承載體,第-晶粒係具有一第一波峰波長,= •-波峰波長係大於目標波峰波長。第二晶粒係設置於承 體,第二晶粒係具有-第二波峰波長,第二波峰波長係小 於目標波峰波長,第-波峰波長與第二波峰波長係屬於同 一色系。 承上所述,因依本發明之—種發光二極體封裝結構, 係具有複數晶粒且第-波峰波長與第二波峰波長係屬於 同-色系。與習知技術相比,本發明之發光二極體封裝結 構可藉由挑選具有適當匹配波長之複數晶粒,也就是可缸 合出目標波峰波長之複數晶粒,將兩個以上之複數晶㈣ 裝在-起。如此-來:發光二極體之封裝結構可使人眼在 目標波峰波長處’感受到宛如二顆具有目標波峰波長之發 ,光二極體之發光強度。另外,藉由挑選匹配晶粒的過程, .封裝業者即可放寬良品晶粒的波峰波長的範圍,進而能提 昇同-晶圓或同-批次晶圓之晶粒利用率,以降低生產成 本,並減少原物料的浪費。 【實施方式】 7 1285442 卩下將參照相關圖式,說明依本發明之發光二極體封 裝結構之複數實施例。 首先’請參考圖2至圖3以說明本發明第一實施例之 發光二極體封裝結構。 如圖2所示,發光二極體封裝結構2係包含一承载體 21、-第-晶粒22以及一第二晶粒23。其卞,發光二極 ,體封裝結構2係用以發出—目標波峰波長μ⑽ 參丽dength),目標波峰波長可例如是介於仍麵至65〇腿 之間的紅光、介於515mn至555nm之間的綠光、或波峰 波長約介於455nm至485nm之間的藍光。也就是說,目 心波,波長可由業者自行訂定規格,為發光二極體封裝結 構2取後讓人眼接受到之波峰波長。而發光二極體封裝結 ,、2可利用人眼之視覺暫留現象,使第一晶粒22及第二 曰曰粒23不論是同時發光或不同時發光,均能得到目標波 峰波長。 •— 當然,發光二極體封裝結構2目標波峰波長也可分別 定義為介於620.5nm至645.0nm之間的第一紅光(R1 )、 波峰波長約介於612.5nm至620.5nm之間的第二紅光 ^ (R2)、波峰波長約介於520nm至550nm之間的第一綠光 - ;皮峰波長約介於490nm至520nm之間的第二綠光 );皮峰波長約介於460nm至490nm之間的第一藍光 (Bl)、或波峰波長約介於440nm至460nm之間的第二藍 光(B2)。 清參照圖2,第一晶粒22及第二晶粒23係分別設置 8 1285442 ,於承载體21。其中,承載體21可以為一基板或一導線架。 本實施例中,發光二極體之封裝形態及基板之材質並不加 以限制。舉例而言,當承載體21為基板時,可為透明義 板,也可為不透明的基板。而封裝的型式可以如圖2中^ 日日粒22及第二晶粒23可藉由複數引線(wi 承载體21電性連接’再利用封膠材料%保 而與 癱與第二晶粒23。 更弟一日日粒22 如圖3所示,當然,第一晶粒22及第-曰, 藉由:基板上之内導線(int_ne^ !·生進们fl#u之溝通,而不需要引線。其中,第」、r 及第二晶粒23也可利用覆晶(flip chip)的形式:安立22 承載體21。 〜武而女裴於 如圖4所示,當承載體21’為導線架 •式則成為導線架封裝(1議,ckage)之开二型 •圖I,第-晶粒22及第二晶粒23也可以:二另:’ 設置=基板及導線架來作為承載趙21上的方式來 再5“照圖2及圖6所示 .-波峰波長λιι —波峰波長/ :日,22係具有-第 t。第二晶粒23係i有 1 於目標波峰波長λ 、係小於目標波峰:長波第長X第二波峰波長 粒23係屬於同一多备mi /、甲弟一日日粒22及第二晶 23都發綠色系的光,例如為 1如第、:晶粒22及第二晶粒 以及第二晶粒可&二二、青綠色,且第-晶粒 為同一日日圓上所產出之晶粒。當然, 9 1285442 二產及:二晶粒23也可以是由不同晶圓但是為同 -曰位2 3 # 之晶粒’本實_巾’第-絲2 2及第 一曰曰拉係以同-晶圓所產出之晶粒為例。 選出,需先量測各個晶粒之波導波長,以挑 立中二Λγ起,波峰波長可互相匹配的複數晶粒。 =;波峰^ 2之第—波峰波長λ 1與第二晶粒23 =丁 = 2之差值(Δλ)小於5。-,即可互相 匹配,放置於同一封裝結構中。 ,本實施例中,係以發出目標波峰波長^為別伽之 發光一極體封裴結構2為例。者 a 油县之葚佶鲨认铪 田第一晶粒22與目標波峰 晶粒23與目標波峰波仏之差值, 孫的么;皮峰波長^係約為535nm,第二波峰波長入2 係、,、勺為奶咖’並假設第-晶粒22與第二晶粒23之發光 樣 效率相同時,提供相同之電流給第—晶粒22及第二晶粒 3不响是第曰曰粒22及第二晶粒23同時發光或快速輪 流發光時,人眼感受到目標波峰波長值53Gnm所呈現之發 光強度’係為第-晶粒22及第二晶粒23於目標波峰波長 值53〇nm處之光強度之加總(如虛線之波長頻譜所示)。 也就是說’藉由波長的匹配’將第一晶粒22及第二晶粒 I3封農在—起後’第一晶粒22與第二晶粒23可組合出目 ,波峰波長At’使得人眼無法分辨複數晶粒之間有波長差 宛如拿二顆可發出目標波峰光波長h之晶粒封裝一起 請參照圖2及圖7,本實施例中,係以發出目標波峰 W5442
χ A 晶板22 : nm之發光二極體封裝結構 2為例。當第一 波長之差、峰波長之差值為第二晶粒23與目標波峰 535nm,^ 士半時,例如:第一波峰波長λι係約為 22與第-曰一峰波長入2係約為520nm,假設第-晶粒 〜晶教^日t 23之發光效率也相同之情形下,可提昇第 光強度為第日流或電壓值至二倍,以使第一晶粒22之發 22及第二曰"7曰粒23之二倍。如W 7所示,當第一晶粒 到目標波:二2二時f光或快速輪流發光時’人眼感受 22及第二日1、值^處所呈現之光強度,係為第一晶粒 (如虛線二^3於目標波峰波長值At處之光強度之加總 風線之波長頻譜所示)。 之差況下’第—波峰波長λι與第二波♦波長又2 強度較強trnm之内’組合出之目標波峰波長之發光 算是第一曰+可形成一一主要波峰(main Peak)。另外,就 單—主 ^ 22與第—日日粒23之波長加總後,無法形成 依舊益法辨❹Γ由於發光二極體之發光純度較高,人眼 ^辨識出色彩飽和度(CG1Gr Sa她tiGn)上的損失。 極體參考圖8以說明本發明第二實施例之發光二 晶粒t構/更包含一第三晶粒2 4,而第三 粒2 2及/、弟—波峰波長λ 3,第三晶粒2 4與第-晶 第-曰晶粒23係發出同—色系的光。舉例來說,當 Λ及第二晶粒23均發出粉紅色的光,第三晶粒 X出冰紅色的光,均屬於紅色系的光。 1285442 大波體封裝結構2’具有三個晶粒時’晶粒之最 是說,當差第值^ 波峰你具〕t皮長λ3大於第一波峰波長,第三 备第/二*處3 ”第二波峰波長12之差值係小於5Gnm。而 ;A—^長^小於第二波峰波長λ2時,第三波峰波 二弟一波峰波長入!之差值係小於50腿。
中,咖構2,之複數晶粒 d長及取小波峰波長之差值係應小於3〇峨。 封f姓槿φ纟3之^光—極體之封裝結構巾,亦不限定 封裳t構中之晶粒數量,只要為複數晶粒即可。 矣不上所述,本發明之— _ 有複數晶粒且第-波峰波長/^二極想封裝結構,係具 色系。與習知技術相比,本發明同- 藉由挑選具有適當匹配波 體封裝4可 目標波峰波長之複數晶粒也就是可, (如此—來,發光二極體之在 波峰波長處,感受到宛如二顆具有眼在目標 ;體之發光強度。另外,藉由挑選匹發光二 業者即可放寬良品晶粒的波峰波長二=, :晶圓或同-批次晶圓之晶粒利用率,以降同 並減少原物料的浪費。 -生產成本, 以上所述僅為舉例性,而非為限制性 本發明之精神與範疇,而對复 任何未脫離 應包含於後附之中請專利範圍中^ f效修改或變更,均 12 1285442 【圖式簡單說明】 圖1係為習知晶圓經切割形成複數晶粒之一示意圖; 圖2係為本發明之發光二極體之封裝結構之一示意 圖; 圖3係為本發明之發光二極體之封裝結構之另一示意 圖, • 圖4係為本發明之發光二極體之封裝結構之另一示意 . 圖; # 圖5係為本發明之發光二極體之封裝結構之另一示意 圖 圖6係為本發明之發光二極體之封裝結構中,第一晶 粒及第二晶粒所發出波長頻譜之一示意圖其中,第一晶粒 與目標波長之差值等於第二晶粒與目標波長之差值; 圖7係為本發明之發光二極體之封裝結構中,第一晶 粒及第二晶粒所發出波長頻譜之另一示意圖,其中,第一 • 晶粒與目標波長之差值不等於第二晶粒與自標波長之差 值;以及 圖8係為本發明之發光二極體之封裝結構之另一示意 • 圖。 元件符號說明: 1 晶圓 2, 2’ 發光二極體封裝結構 21,21’ 承載體 13 1285442 22 第一晶粒 23 第二晶粒 24 第三晶粒 25 引線 26 封膠材料 27 内導線 D 晶粒 At 目標波峰波長 λι 第一波峰波長 λ 2 第二波峰波長 λ 3 第三波峰波長

Claims (1)

1285442 十、申請專利範圍: 1、 一種發光二極體封裝結構,用以發出一目標波峰波 長,該發光二極體封裝結構包含: 一承載體; 一第一晶粒,係設置於該承載體,該第一晶粒之發光 係具有一第一波峰波長,該第一波峰波長係大於該 , 目標波峰波長;以及 ^ 一第二晶粒,係設置於該承載體,該第二晶粒之發光 係具有一第二波峰波長,該第二波峰波長係小於該 目標波峰波長,該第一波峰波長與該第二波峰波長 係屬於同一色系。 2、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該承載體係為一基板或一導線架。 • 3、如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該第一晶粒與該第二晶粒係同時或不同時發光。 4、如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該第一波峰波長與該第二波峰波長之差值係小 於 50nm 〇 5、如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該第一波峰波長與該第二波峰波長之差值係小 15 1285442 於 30nm。 6、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該目標波長與該第一波峰波長之差值,係不等於 該目標波長與該第二波峰波長之差值。 7、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該目標波長與該第一波峰波長之差值,係等於該 目標波長與該第二波峰波長之差值。 8、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該第一晶粒與該第二晶粒之發光強度不同。 9、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該目標波峰波長約介於615nm至650nm之間。 10、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該目標波峰波長約介於515nm至555nm之間。 11、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 其中該目標波峰波長約介於455nm至485nm之間。 12、 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構, 更包含: 16 1285442 一第三晶粒,其係具有一第三波峰波長,該第一波峰 波長、該第二波峰波長以及該第三波峰波長係屬於 該色系。 13、 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體封裝結構, 其中該第三波峰波長係大於該第一波峰波長,該第三 波峰波長與該第二波峰波長之差值係小於50nm。 14、 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體封裝結構, 其中該第三波峰波長係小於該第二波峰波長,該第一 波峰波長與該第三波峰波長之差值係小於50nm。
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