專利名稱：疊置晶片全彩色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種全彩色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，特別涉及一種疊置晶片而使單色光混波為彩色光源而供應(yīng)全彩色顯示的疊置晶片全彩色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)。
發(fā)光二極管是利用各種化合物半導(dǎo)體材料及器件結(jié)構(gòu)的變化，設(shè)計(jì)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等各種顏色，以及紅外、紫外等不可見光的LED。適合制作1000mcd以上高亮度LED的材料，波長由長至短分別是AlGaAs、InGaAlP和InGaN。
AlGaAs適合制作高亮度紅光及紅外光LED、商業(yè)上以LPE磊晶法進(jìn)行批量生產(chǎn)，以使用雙異質(zhì)接面結(jié)構(gòu)(DH)為主。
InGaAlP適合高亮度紅、橘、黃及黃綠光LED，商業(yè)上以MOVPE磊晶法進(jìn)行批量生產(chǎn)，使用雙異質(zhì)接面及量子井(Quantum Well)結(jié)構(gòu)。公知的黃光LED晶片10的結(jié)構(gòu)如圖l所示，

圖1中的正極接線墊l接正極，其通常為金(Au)，并以金屬蒸鍍法形成?；?3為n型GaAs或GaP，基板13上再利用氣相磊晶或液相磊晶技術(shù)，磊晶上一層P型InGaAlP磊晶層14，再利用金屬蒸鍍法蒸鍍Al或Au形成接負(fù)極的負(fù)極接線墊12。
InGaN適合高亮度深綠、藍(lán)、紫外光LED，以高溫MOVPE磊晶法批量生產(chǎn)，也使用雙異質(zhì)接面及量子井結(jié)構(gòu)，效率比前兩者高。公知的綠光或藍(lán)光LED晶片20的結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2中n型InGaN磊晶層24及p型InGaN磊晶層25是以氣相磊晶或液相磊晶技術(shù)磊晶于可透光的藍(lán)寶石(sapphire)基板23上。正極接線墊21為p型InGaN，接正極，n型InGaN則形成負(fù)極接線墊22，接負(fù)極。但也可先磊晶p型InGaN磊晶層25，再磊晶n型InGaN磊晶層24。與圖1不同之處在于加上藍(lán)寶石基板23后，負(fù)極接線墊22的位置也不同，但藍(lán)寶石基板23并非必要的。
為得到紅、綠、藍(lán)或黃光以外的顏色，如圖3所示的色彩圖(Chromaticity diagram)，調(diào)整紅、綠、藍(lán)三原色LED的亮度，將可得到不同的顏色。如沿圖中AB線調(diào)整藍(lán)、黃LED的亮度，在中間AB與CD線交合處將可得白光；遠(yuǎn)離中點(diǎn)而靠近A點(diǎn)可得帶藍(lán)的顏色。若有紅、藍(lán)、綠三原色，通過整合各色的亮度，即可得全彩色的光源。公知技術(shù)如圖4所示，以紅、綠、藍(lán)三原色的LED晶片401、402、403并排或排成陣列以晶片接合(die bond)安裝在PC板上，由紅光正極R+406供應(yīng)紅光的電源，經(jīng)PC板405的接地404接至負(fù)極，其它綠、藍(lán)光也以同樣的方式連接電源，如圖5所示。一般皆以約20mA的電流源供應(yīng)固定電流，例如紅色LED401為20mA，電壓約為2V；綠色LED402為20mA，電壓約為3.5V；藍(lán)色LED403為20mA，電壓約為3.5V可得白色光，其所耗功率約為180mW(20×2+20×3.5+20×3.5＝180mW)。若需全彩色，則電流仍為20mA，由開關(guān)601、602、603分別控制各色晶片的點(diǎn)亮?xí)r間，視積分時(shí)間而組合各種顏色，其等效電路如圖6所示。以上公知的全彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，完全以20mA電流供應(yīng)，而以點(diǎn)亮?xí)r間長短不同而組合成各種顏色的方法，其控制甚難精確，電源控制IC設(shè)計(jì)亦甚復(fù)雜。且電流固定，發(fā)熱量大而散熱不易，使LED的壽命減短，近場(近距離觀看)仍可見三種顏色，僅能提供遠(yuǎn)場(Farfield)觀看全彩色。但一般顯示裝置多在室內(nèi)近距離觀看，故不符合市場需求。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種具有反射層全彩色的半導(dǎo)體LED疊置封裝結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)光強(qiáng)度。
本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種利用金屬氧化物透明導(dǎo)電層接合多晶片制成疊置結(jié)構(gòu)的光源，其解像度(resolution)好，適合近場或遠(yuǎn)場觀看的半導(dǎo)體LED疊置封裝結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的再一目在于提供一種制造全彩色半導(dǎo)體LED疊置封裝結(jié)構(gòu)，減少封裝體積。
本實(shí)用新型還有一目的在于提供一種全色彩半導(dǎo)體LED疊置封裝結(jié)構(gòu)，以控制各LED電流的大小而控制光強(qiáng)度以合成不同顏色的光源，使功率減少，而增加散熱效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，改進(jìn)一般全色彩LED的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的疊置三原色發(fā)光二極管(LED)的封裝結(jié)構(gòu)，適合近場(近距離)顯示。是利用金屬反射層及透明導(dǎo)電層將紅、藍(lán)、綠三種顏色的LED晶片直接疊置結(jié)合于PC板上，而制成彩色光LED。其至少包括(a)一PC基板，其上鍍一層金屬反射層并形成圖案，包含晶片接合墊、一紅光正極接線墊、一藍(lán)光正極接線墊、一綠光正極接線墊及一公共負(fù)極接線墊；(b)第一紅光LED晶片，具有一透明導(dǎo)電層的紅光正極及一金屬反射層的紅光負(fù)極，該紅光正極的一側(cè)有方形金屬反射層作紅光正極接線墊及反射紅光，該紅光LED晶片直接疊置于PC板的晶片接合墊上；(c)第二藍(lán)光LED晶片，具有一透明導(dǎo)電層的藍(lán)光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層的藍(lán)光正極，該藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊及反射紅光和藍(lán)光，并具有一長條形金屬反射層作負(fù)極接線墊，該藍(lán)光LED晶片直接疊置于前述紅光LED晶片上；(d)第三綠光LED晶片，具有一透明導(dǎo)電層的綠光正極及一透明導(dǎo)電層的綠光負(fù)極，該綠光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作綠光正極接線墊及反射紅光和藍(lán)光，并具有一方形金屬反射層的綠光負(fù)極作接線墊，該綠光LED晶片直接疊置于前述藍(lán)光LED晶片上；(e)復(fù)數(shù)條金屬線將該第一紅光LED晶片、該第二藍(lán)光LED晶片及該第三綠光LED晶片上的正極接線墊及負(fù)極接線墊分別連接至PC板上的正極接線墊及負(fù)極接線墊上。
上述PC板上的金屬反射層及接線墊是銅或金，其厚度為1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃。上述紅光LED晶片是P型InGaP磊晶在n型GaAS基板上的pn結(jié)二極管，其大小是400μm-1000μm的長方形。上述紅光LED晶片的紅光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作紅光正極接線墊及反射紅光。上述藍(lán)光LED晶片是在透明的藍(lán)寶石上磊晶n型InGaN及P型InGaN所得的pn結(jié)二極管，其大小為300μm-900μm的長方形。上述藍(lán)光LED晶片的藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊及反射紅光及藍(lán)光，負(fù)極是蝕刻除去一長條形的P型InGaN后濺鍍一層金屬反射層作負(fù)極接線墊。上述綠光LED晶片是在透明的藍(lán)寶石上磊晶n型InGaN及P型InGaN所得的pn結(jié)二極管，其大小為200μm-800μm的正方形。上述綠光LED晶片的綠光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作綠光正極接線墊及反射紅光及藍(lán)光，負(fù)極是蝕刻除去一方形的P型InGaN后濺鍍一層金屬反射層作負(fù)極接線墊。上述金屬反射層是鋁或金，其厚度為1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃。上述透明導(dǎo)電層是氧化銦(In2O3)或氧化錫(SnO2)及其它透明導(dǎo)電層，厚度為500埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃。該方形正極的金屬反射層是鋁或金，其寬度為50-200μm，較佳為100μm。
本實(shí)用新型的另一適合遠(yuǎn)場(Far field)觀看的疊置發(fā)光二極管(LED)的封裝結(jié)構(gòu)是疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)。是利用金屬反射層及透明導(dǎo)電層將黃光LED晶片及藍(lán)光LED晶片疊置結(jié)合于PC板上，另將紅光LED晶片及綠光LED晶片疊置結(jié)合于PC板上相鄰的位置而成并列封裝的彩色光LED。其至少包括(a)一PC基板，其上鍍一層金屬反射層并形成圖案，包含晶片接合墊、一紅光正極接線墊、一藍(lán)光正極接墊、一黃光正極接線墊、一綠光正極接線墊、及一公共負(fù)極接線墊；(b)一第一黃光LED晶片，具有一金屬反射層的黃光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層的黃光正極，該黃光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作黃光正極接線墊及反射黃光；(c)一第二藍(lán)光LED晶片，具有一透明導(dǎo)層的藍(lán)光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層的藍(lán)光正極，該藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊及反射黃光和藍(lán)光，并具有一長條方形的金屬反射層作負(fù)極接線墊，該藍(lán)光LED晶片直接疊置于前述黃光LED晶片上；(d)一第三紅光LED晶片，具有一金屬反射層的紅光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層紅光正極，該紅光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作紅光正極接線墊及反射紅光；(e)一第四綠光LED晶片，具有一透明導(dǎo)電層的綠光正極及一透明導(dǎo)電層的綠光負(fù)極，該綠光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作綠光正極接線墊及反射紅光及綠光，并具有一長條形金屬反射層的綠光負(fù)極作接線墊，該綠光LED晶片直接疊置于前述紅光LED晶片上；(f)復(fù)數(shù)條金屬線將該第一紅黃光LED晶片、該第二藍(lán)光LED晶片、該第三紅光LED晶片及該第四綠光LED晶片上的正極接線墊及負(fù)極接線墊分別連接至PC板上的正極接線墊及負(fù)極接線墊上。
附圖主要標(biāo)記分別是10黃光晶片11黃光LED正極(Y+)12Al或Au負(fù)極(Y-)13n-GaAs或GaP基板14p-InGaAlP磊晶層20藍(lán)光或綠光晶片21黃光或綠光LED正極(B+或G+)22Al或Au負(fù)極(B-或G-)23藍(lán)寶石(Al2O3)基板24n型InGaN磊晶25p型InGaN磊晶401紅光晶片402綠光晶片403藍(lán)光晶片404金屬層405PC板406紅光正極(R+)接線墊407綠光正極(G+)接線墊408藍(lán)光正極(B+)接線墊
601紅光LED開關(guān)602綠光LED開關(guān)603藍(lán)光LED開關(guān)701公共接地電極接線墊801反射層及紅光負(fù)極(R-)802透明導(dǎo)電層803透明導(dǎo)電層804藍(lán)光正極(B+)接線墊805藍(lán)寶石901藍(lán)光LED負(fù)極(B-)902綠光LED負(fù)極(G-)121Al或Au黃光LED正極(Y+)132黃光LED負(fù)極(Y-)133透明導(dǎo)電層本實(shí)用新型包含一印刷電路板，其上有金屬反射層的圖案以作晶片接合(die bond)之需，第一晶片結(jié)合后，第二晶片即疊置于第一晶片之上作晶片結(jié)合，結(jié)合方法可以用熱熔合、超聲波熔合或以透明粘膠粘合。第三晶片再結(jié)合于第二晶片之上，最后進(jìn)行連線將正極連至電源上，負(fù)極連至公共的接地端。
圖7是本實(shí)用新型適合近距離用的疊置三原色的彩色LED裝結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的平面圖；圖8是圖7沿A-A線的剖面圖。在PC板405上表面濺鍍或蒸鍍或電鍍一層金屬反射層801，以濺鍍一層約為1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃的銅(Cu)或金(Au)形成。然后，準(zhǔn)備第一紅光LED晶片401，可由P型InGaAlP/n型GaAs或其它材料以公知技術(shù)制成?；诪R鍍或蒸鍍有1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃的銅(Cu)或金(Au)。上層蒸鍍或?yàn)R鍍有200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃的透明導(dǎo)電層802，在一側(cè)并有濺鍍一寬度為50μm-200μm，較佳為100μm的帶狀金屬反射層406以將紅光反射并作為紅光LED的正極，一方面免除紅光單獨(dú)向前發(fā)射形成干擾，另一方面則可反射紅光使其經(jīng)由PC板上的反射層801向上反射與其它光混合以充分利用紅光能量。此紅光LED晶片401的大小約為400μm-1000μm，然后以加熱基底至金屬的共熔點(diǎn)(eutectic point)，例如450-550℃，或利用超聲波以熔合或以透明粘膠粘合，結(jié)合紅光晶片401及PC板?；椎姆瓷鋵?01連接至PC板的接地公共電極701，亦即紅光的接地電極。第二藍(lán)光晶片403則將n型InGaN磊晶在可透光的藍(lán)寶石805上，再在其上磊晶P型InGaN，皆以movpe技術(shù)制得，再在基底及上層皆濺鍍或蒸鍍厚200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃的透明導(dǎo)電層802及803，在一側(cè)也濺鍍一寬100μm的金屬反射層804，如銅(Cu)或金(Au)，以將藍(lán)光及紅光反射回來，并作為藍(lán)光的正極，一方面免除藍(lán)光與紅光混合的光向前發(fā)射形成干擾，另一方面則可將藍(lán)光及紅光反射使其經(jīng)由PC板上的金屬反射層向上反射而與綠光混合充分利用藍(lán)光及紅光的能量。另外，蝕刻除去一約100μm×100μm的P型InGaN，在其上鍍一層銅(Cu)或金(Au)的金屬反射層以反射紅光及作為藍(lán)光的負(fù)極901，如圖7及圖9所示。此藍(lán)光晶片的大小約為300μm-900μm，然后以加熱基板至金屬的共熔點(diǎn)(eutectic point)，例如450-550℃，或利用超聲波以熔合或以透明粘膠粘合結(jié)合此藍(lán)光晶片403及紅光晶片401。第三綠光晶片402是在可透光的藍(lán)寶石805上磊晶n型InGaN及P型InGaN而得，也可以用公知技術(shù)制得，再在基底及上層皆濺鍍或蒸鍍厚200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃的透明導(dǎo)電層，上層的透明導(dǎo)電層即作為綠光正極，另以蝕刻去除一約100μm×100μm的P型InGaN，在其上鍍一層銅(Cu)或金(Au)的金屬反射層902以反射紅光及藍(lán)光以免其向前發(fā)射而形成干擾，并可將反射的紅光及藍(lán)光經(jīng)由PC板上的金屬反射層向上反射而與綠光混合，以充分利用紅光及藍(lán)光的能量，此金屬反射層902也作為綠光負(fù)極，如圖7及圖9所示。此綠光晶片的大小約為200μm-800μm，然后以加熱基板至金屬的共熔點(diǎn)(eutectic point)，例如450-550℃，或利用超聲波以熔合或以透明粘膠粘合結(jié)合此綠光晶片402及藍(lán)光晶片403，如圖8、圖9、圖10所示。以金屬連線(wire bond)將晶片上的紅光、綠光、藍(lán)光正極分別連接至PC板上的紅光、綠光、藍(lán)光正極，將藍(lán)光、綠光負(fù)極分別連接至PC板上的接地電極701，如圖7、圖10所示。再以透明塑料材料密封即完成本實(shí)用新型第一實(shí)例的封裝，其等效電路如圖11所示。
本實(shí)用新型是調(diào)變各色晶片的偏壓以改變其電流而得不同的光強(qiáng)度予以混合，而得到不同顏色的光(參考圖3的彩色變化)。不但可以節(jié)省能源、且解像度(resolution)高，增加彩色品質(zhì)，且不需全以大電流發(fā)光而可以減少發(fā)熱量，其散熱較佳，可增加晶片壽命。
圖12是本實(shí)用新型適合遠(yuǎn)距離用的疊置黃藍(lán)及紅綠雙晶并列彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的平面圖。為簡化熔合結(jié)合作業(yè)及節(jié)省電源(不必用三顏色晶片，可僅用兩個(gè)二顏色晶片發(fā)光即可得白光或其它顏色)，在遠(yuǎn)距離的顯示時(shí)以雙晶并列的封裝結(jié)構(gòu)即可滿足需求。參考圖12及圖13，圖13是圖12沿A-A線的剖面圖。在PC板405上表面濺鍍蒸鍍或電鍍一層金屬反射層801，厚約1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃的銅(Cu)或金(Au)。然后準(zhǔn)備第一紅光LED晶片401，可由P型InGaAlP/n型GaAS或其它材料以公知技術(shù)制成。基底濺鍍或蒸鍍有1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃的銅(Cu)或金(Au)801。上層蒸鍍或?yàn)R鍍有200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃的透明導(dǎo)電層803，在一側(cè)并濺鍍一寬100μm的帶狀銅(Cu)或金(Au)金屬反射層406以將紅光反射，并作為紅光LED的正極，一方面免除紅光單獨(dú)向前發(fā)射形成干擾，另一方面可將紅光反射后其經(jīng)由PC板上的反射層801向上將其反射而與綠光混合以充分利用紅光的能量。此紅光LED晶片401的大小約為300μm-700μm，然后以加熱基底至金屬的共熔點(diǎn)，例如450-550℃，或利用超聲波以熔合或以透明粘膠粘合結(jié)合晶片401及PC板，基底的反射層801連接至PC板的接地公共電極701，亦即紅光的負(fù)極。準(zhǔn)備第二綠光LED晶片402，是以公知技術(shù)將n型InGaN/P型InGaN磊晶在藍(lán)寶石805上，再在基底及上層皆濺鍍或蒸鍍厚約200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃的透明導(dǎo)電層，上層的透明導(dǎo)電層即作為綠光正極，另以蝕刻去除一約100μm×100μm的P型InGaN而在其上鍍一層銅(Cu)或金(Au)的金屬反射層902以反射紅光，以免其向前發(fā)射而形成干擾，并可將反射的紅光經(jīng)由PC板上的金屬反射層再向上反射而與綠光混合以充分利用紅光的能量，此金屬反射層902也作為綠光負(fù)極，如圖12及圖13所示。然后以加熱基底至金屬的共熔點(diǎn)，例如450-550℃，或利用超聲波以熔合或以透明粘膠粘合結(jié)合晶片403及晶片131呈疊置的結(jié)合。準(zhǔn)備第三黃光LED晶片131，可由n型GaAs/P型InGaAlP或其它材料以公知技術(shù)制成，基底濺鍍或蒸鍍有1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃的銅(Cu)或金(Au)作反射層及黃光負(fù)極132，上層蒸鍍或?yàn)R鍍有200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃的透明導(dǎo)電層133，在一側(cè)并濺鍍一寬約100μm的帶狀銅(Cu)或金(Au)金屬反射層134以將黃光反射，并作為黃光LED正極。一方面免除黃光單獨(dú)向前發(fā)射形成干擾，另一方面可將黃光反射使其經(jīng)由PC板上的反射層801向上將黃光與藍(lán)光混合以充分利用黃光的能量。此黃光LED晶片131的大小約為300μm-1000μm。然后以加熱基底至金屬的共熔點(diǎn)，例如450-550℃，或利用超聲波以熔合或以透明粘膠粘合結(jié)合晶片131及PC板，基底的反射層801連接至PC板的接地電極701，并即黃光的負(fù)極。再準(zhǔn)備第四藍(lán)光LED晶片403，是以公知技術(shù)將n型InGaN/P型InGaN磊晶在藍(lán)寶石805上，在基底及上層皆濺鍍或蒸鍍厚約200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃的透明導(dǎo)電層，上層透明導(dǎo)電層即作為藍(lán)光正極。以蝕刻去除一約100μm×100μm的P型InGaN而在其上鍍一層銅(Cu)或金(Au)的金屬反射層901以反射黃光，以免其向前發(fā)射而形成干擾，并可將反射的黃光經(jīng)由PC板上的金屬反射層再向上反射而與藍(lán)光混合以充分利用黃光的能量，此金屬反射層901亦作為藍(lán)光負(fù)極。然后以加熱基底至金屬的共熔點(diǎn)，例如450-550℃，或以超聲波或以透明粘膠將置于黃光晶片131上的藍(lán)光晶片403熔合或粘合結(jié)合，如圖12及圖13所示。最后以金屬連線(wire bond)將晶片上的黃光、藍(lán)光、綠光及紅光正極分別連接至PC板上的黃光、藍(lán)光、綠光及紅光正極，藍(lán)光、綠光負(fù)極分別連接至PC板上的接地電極701，如圖12所示。再以透明塑料材料密封即完成本實(shí)用新型第二實(shí)施例的封裝。其等效電路如圖15所示。
本實(shí)用新型第二實(shí)施例的調(diào)變各色晶片的偏壓以改變其電流而得不同的光強(qiáng)度予以混合而得不同顏色的光(參考圖3的AB線及CD線的彩色變化)，不但可以減少發(fā)熱量，其散熱亦較佳，可增加晶片壽命。
本實(shí)用新型的第三實(shí)施例是利用圖7及圖12的左半部黃、藍(lán)晶片疊置或右半部紅、綠晶片疊置的結(jié)構(gòu)通過調(diào)整其偏壓以一固定的電流值使其發(fā)出白光。如圖3的AB線與CD線交會點(diǎn)(White白光)而得白光LED供照明之用。本實(shí)用新型第三實(shí)施例不限于使用疊置黃光LED晶片及藍(lán)光LED晶片或疊置紅光LED晶片及綠光LED晶片，只要兩者發(fā)射波長為互補(bǔ)者(亦即混合后為白光的二種顏色，可如圖3得到)皆可。實(shí)例中的紅色、綠色、藍(lán)色、黃色光LED不限于上述材料，也可是其它材料，且也不限于單純的二極管，可以是量子井結(jié)構(gòu)。
以上所述是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本實(shí)用新型，凡其它不脫離本實(shí)用新型所揭示的精神下完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，是利用金屬反射層及透明導(dǎo)電層將紅、藍(lán)、綠三種顏色的LED晶片直接疊置結(jié)合于PC板上而形成彩色光LED，其特征在于至少包括(a)一PC基板，其上鍍一層金屬反射層并形成圖案，包含晶片接合墊、一紅光正極接線墊、一藍(lán)光正極接線墊、一綠光正極接線墊、及一公共負(fù)極接線墊；(b)第一紅光LED晶片，具有一透明導(dǎo)電層的紅光正極及一金屬反射層的紅光負(fù)極，該紅光正極的一側(cè)有一方形金屬反射層兼作紅光正極接線墊，該紅光LED晶片直接疊置于PC板的晶片接合墊上；(c)第二藍(lán)光LED晶片，具有透明導(dǎo)電層的藍(lán)光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層的藍(lán)光正極，該藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層兼作藍(lán)光正極接線墊，并具有一長條金屬反射層作負(fù)極接線墊，該藍(lán)光LED晶片直接疊置于前述紅光LED晶片上；(d)第三綠光LED晶片，具有一透明導(dǎo)電層的綠光正極及一透明導(dǎo)電層的綠光負(fù)極，該綠光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層兼作綠光正極接線墊，并具有一方形金屬反射層的綠光負(fù)極作接線墊，該綠光LED晶片直接疊置于前述藍(lán)光LED晶片上；(e)復(fù)數(shù)條金屬線將該第一紅光LED晶片，該第二藍(lán)光LED晶片及該第三綠光LED晶片上的正極接線墊及負(fù)極接線墊分別連接至PC板上的正極接線墊及負(fù)極接線墊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該P(yáng)C板上的金屬反射層及接線墊是銅或金，其厚度為1000埃-20000埃，較佳為2000埃-5000埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該紅光LED晶片是P型InGaP磊晶在n型GaAS基板上的pn結(jié)二極管，其大小為400μm-1000μm的長方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該紅光LED晶片的紅光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作紅光正極接線墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該藍(lán)光LED晶片是透明的藍(lán)寶石上磊晶n型InGaN及P型InGaN所得的pn結(jié)二極管，其大小為300μm-900μm的長方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該藍(lán)光LED晶片的藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊，負(fù)極是蝕刻除去一長條形的P型InGaN后濺鍍一層金屬反射層作負(fù)極接線墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該綠光LED晶片是在透明的藍(lán)寶石上磊晶n型InGaN及P型InGaN所得的pn結(jié)二極管，其大小為200μm-800μm的正方形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該綠光LED晶片的綠光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊，負(fù)極是蝕刻除去一方形的P型InGaN后濺鍍一層金屬反射層作負(fù)極接線墊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該金屬反射層是銅或金，其厚度為1000μm-20000μm，較佳2000μm-5000μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該透明導(dǎo)電層氧化銦(In2O3)或氧化錫(SnO2)，厚度為200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊置三原色發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該方形的正極的金屬反射層及負(fù)極接線墊是鋁或金，其寬度為50μm-200μm，較佳為100μm。
12.一種疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，是利用金屬反射層及透明導(dǎo)電層將黃光LED晶片及藍(lán)光LED晶片疊置結(jié)合于PC板上，另將紅光LED晶片及綠光LED晶片疊置結(jié)合于PC板上相鄰的位置而成并列封裝的彩色光LED，其特征在于至少包括(a)一PC基板，其上鍍一層金屬反射層并形成圖案，包含晶片接合墊、一紅光正極接線墊、一藍(lán)光正極接線墊、一黃光正極接線墊、一綠光正極接線墊、及一公共負(fù)極接線墊；(b)一第一黃光LED晶片，具有一金屬反射層的黃光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層的黃光正極，該黃光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作黃光正極接線墊；(c)一第二藍(lán)光LED晶片，具有一透明導(dǎo)層的藍(lán)光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層的藍(lán)光正極，該藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊，并具有一長條方形的金屬反射層作負(fù)極接線墊，該藍(lán)光LED晶片直接疊置于前述黃光LED晶片上；(d)一第三紅光LED晶片，具有一金屬反射層的紅光負(fù)極及一透明導(dǎo)電層的紅光正極，該紅光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作紅光正極接線墊；(e)一第四綠光LED晶片，具有一透明導(dǎo)電層的綠光正極及一透明導(dǎo)電層的綠光負(fù)極，該綠光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作綠光正極接線墊，并具有一長條形金屬反射層的綠光負(fù)極作接線墊，該綠光LED晶片直接疊置于前述紅光LED晶片上；(f)復(fù)數(shù)條金屬線將該第一紅黃光LED晶片，該第二藍(lán)光LED晶片，該第三紅光LED晶片及該第四綠光LED晶片上的正極接線墊及負(fù)極接線墊分別連接至PC板上的正極接線墊及負(fù)極接線墊上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該P(yáng)C板上的金屬反射層及接線墊是銅或金，其厚度為1000埃-20000埃，較佳為3000埃-8000埃。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該黃光LED晶片是P型InGaAlP磊晶在n型GaAS基板上的pn結(jié)二極管，其大小為300μm-1000μm的長方形。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該黃光LED晶片的黃光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作黃光正極接線墊。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該藍(lán)光LED晶片是在透明的藍(lán)寶石上磊晶n型InGaN及P型InGaN所得的pn結(jié)二極管，其大小為300μm-900μm的正方形。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該藍(lán)光LED晶片的藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊，負(fù)極是蝕刻除去一方形的P型InGaN后濺鍍一層金屬反射層作負(fù)極接線墊。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該紅光LED晶片是P型InGaAlP磊晶在n型GaAS基板上的pn結(jié)二極管，其大小為300μm-700μm的長方形。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該紅光LED晶片的紅光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作紅光正極接線墊。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該藍(lán)光LED晶片的藍(lán)光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作藍(lán)光正極接線墊，負(fù)極是蝕刻除去一方形的P型InGaN后濺鍍一層金屬反射層作負(fù)極接線墊。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該紅光LED晶片是P型InGaP磊晶在n型GaAs基板上的pn結(jié)二極管，其大小為400μm-1000μm的長方形，其中該紅光LED晶片的紅光正極的一側(cè)具有一長條形的金屬反射層作紅光正極接線墊。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該綠光LED晶片是在透明的藍(lán)寶石上磊晶n型InGaN及P型InGaN所得的pn結(jié)二極管，其大小為200μm-600μm的正方形。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該綠光LED晶片的綠光正極的一側(cè)具有一方形的金屬反射層作綠光正極接線墊，負(fù)極是蝕刻除去一方形的P型InGaN后濺鍍一層金屬反射層作負(fù)極接線墊。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該金屬反射層是鋁或金，其厚度為1000埃-20000埃，較佳2000埃-5000埃。
25.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該透明導(dǎo)電層是氧化銦(InO)或氧化錫(SnO)，厚度為200埃-10000埃，較佳為500埃-1000埃。
26.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊置黃光LED晶片、藍(lán)光LED晶片與紅光LED晶片、綠光LED晶片并列構(gòu)成彩色LED的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該方形正極的金屬反射層及負(fù)極接線墊是鋁或金，其寬度為50μm-200μm，較佳為100μm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種疊置晶片全彩色發(fā)光二極管(light emitted diode,LED)的封裝結(jié)構(gòu),將不同顏色的LED以金屬氧化物透明導(dǎo)電層及金屬反射層將二種以上的單色LED以熱或超聲波使之疊置而作晶片接合(die bond),使下層的單色光通過透明導(dǎo)電層與其上的另一單色光混波而產(chǎn)生另一種顏色的光源。為使各色光能充分利用,最下一層以金屬反射層接合,以向上反射各色光而增強(qiáng)光強(qiáng)度。在近距離的顯示為得白色光及全彩色光,利用三原色疊置而得一全彩色LED。在遠(yuǎn)距離時(shí)則使用分開的兩顆LED,其一例如為黃、藍(lán);另一紅、綠的光源。
文檔編號H01L33/00GK2508401SQ01275279
公開日2002年8月28日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月7日
發(fā)明者張修恒 申請人:張修恒