CN106058026A - 发光装置及应用其的发光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种发光装置及应用其的发光模块。发光装置包括基板模块及发光元件。基板模块包括基板、第一导电层、绝缘层及第二导电层。基板具有上表面。绝缘层形成于基板的上表面且隔离基板与第一导电层并具有一开孔。第二导电层通过开孔连接基板的上表面且与第一导电层隔离。发光元件设于基板模块上且电性连接于第一导电层及第二导电层。

Description

发光装置及应用其的发光模块

技术领域

本发明是有关于一种发光装置及应用其的发光模块，且特别是有关于一种可接受焊线的发光装置及应用其的发光模块。

背景技术

传统的垂直型(Vertical)发光二极管通常采用焊线连接半导体层与一外部元件，如电路板。然而，焊线与发光二极管的半导体层之间较难形成欧姆接触，反而负面影响元件的操作。

因此，如何提出一形成良好欧姆接触的方案，是本技术领域业界努力目标之一。

发明内容

因此，本发明提出一种发光装置及应用其的发光模块，可改善上述已知问题。

根据本发明的一实施例，提出一种发光装置。发光装置包括一基板模块及一第一发光元件。基板模块包括一基板、一第一导电层、一第一绝缘层及一第二导电层。基板具有一上表面。第一绝缘层形成于基板的上表面且隔离基板与第一导电层并具有一开孔。第二导电层与第一导电层隔离且通过开孔连接基板的上表面。第一发光元件设于基板模块上且电性连接于第一导电层及第二导电层。

根据本发明的另一实施例，提出一种发光装置。发光装置包括一基板模块及一第一发光元件。基板模块包括一基板、一第一导电层、一第一绝缘层及一第二导电层。基板具有一上表面。基板具有一上表面。第一绝缘层形成于基板的上表面且隔离基板与第一导电层。第二导电层与第一导电层隔离。第一发光元件设于基板模块上且电性连接于第一导电层及第二导电层并具有一第一元件侧面。其中，第一导电层、第一基板侧面与第一元件侧面之间形成一第一焊线容置部部。

根据本发明的另一实施例，提出一种发光模块。发光模块包括一电路板、一第一焊线及一如上所述的发光装置。发光装置设于电路板上。第一焊线连接发光装置的第一导电层与电路板。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示依照本发明一实施例的发光装置的剖视图。

图2绘示依照本发明另一实施例的发光装置的剖视图。

图3A绘示依照本发明另一实施例的发光装置的剖视图。

图3B绘示图3A的发光装置的俯视图。

图4绘示依照本发明一实施例的发光模块的剖视图。

图5A绘示依照本发明另一实施例的发光装置的剖视图。

图5B绘示依照本发明另一实施例的发光模块的剖视图。

图6绘示依照本发明另一实施例的发光装置的剖视图。

图7绘示依照本发明一实施例的发光模块的剖视图。

图8绘示依照本发明另一实施例的发光模块的剖视图。

图9绘示依照本发明另一实施例的发光装置的剖视图。

图10绘示依照本发明另一实施例的发光模块的剖视图。

图中元件标号说明：

10、20、30、40：发光模块

11：电路板

12：第一焊线

13：第二焊线

14：第三焊线

11a：第一电性接垫

11b：第二电性接垫

11c：第三电性接垫

100、200、300、400、500、600：发光装置

110：基板模块

111：基板

111u：上表面

111b：下表面

110s1：第一基板侧面

110s2：第二基板侧面

112：绝缘层

112a：第一开孔

113、113’：第一导电层

113u、114u：顶面

114、114’：第二导电层

115：第三导电层

120、220、320：第一发光元件

120s1：第一元件侧面

120s2、420s2：第二元件侧面

121：第一型半导体层

1221：图案化结构

122、222：第二型半导体层

123：发光层

124：第二绝缘层

124a1：第二开孔

124a2：第三开孔

125、125’：第一电极

126、126’：第二电极

127：绝缘接垫

320s3：第三元件侧面

320s4：第四元件侧面

330：绝缘填充层

420：第二发光元件

C1：第一焊线容置部

C2：第二焊线容置部

D1、D2：距离

G1：第一间隔

G2：第二间隔

I：电流

具体实施方式

图1绘示依照本发明一实施例的发光装置100的剖视图。发光装置100包括基板模块110及第一发光元件120。

基板模块110包括基板111、绝缘层112、第一导电层113、第二导电层114及第三导电层115。

本实施例中，基板111例如是导电基板。例如，基板111的材料可选自于铝、银、金、铂或其组合。或者，基板111例如是半导体基板，基板111的材料例如可选自于硅(Si)、p-Si、n-Si、锗、碳化硅、氧化锌或其组合。

基板111具有上表面111u及下表面111b。绝缘层112可形成于基板111的上表面111u且隔离基板111与第一导电层113，避免第一导电层113通过基板111与第二导电层114电性短路。在一实施例中，绝缘层112的材质例如是氧化硅、氮化物或其它合适材料。

第一导电层113及第二导电层114形成于绝缘层112上。绝缘层112具有第一开孔112a，第二导电层114可通过第一开孔112a连接基板111的上表面111u，以与基板111电性连接，其中第一导电层113的顶面113u到基板111的距离D1与第二导电层114的顶面114u到基板111的距离D2相同，且第一导电层113的顶面113u与第二导电层114的顶面114u实质上共平面。如图1所示，本实施例的第二导电层114是通过第一开孔112a沿基板厚度的方向传输电流。此外，第三导电层115可形成于基板111的下表面111b，基板111可通过第三导电层115对外电性连接，例如与一电路板(未绘示)电性连接。

第一发光元件120设于基板模块110上且电性连接第一导电层113与第二导电层114。举例来说，第一发光元件120包括第一型半导体层121、第二型半导体层122、发光层123、第二绝缘层124、第一电极125、第二电极126及绝缘接垫127。

第一型半导体层121例如是N型半导体层，而第二型半导体层122则为P型半导体层；或是，第一型半导体层121是P型半导体层，而第二型半导体层122则为N型半导体层。以材料来说，P型半导体层例如是掺杂镁(Mg)的氮化镓基半导体层，但不以此为限，而N型半导体层例如是掺杂硅(Si)的氮化镓基半导体层，但不以此为限。

本实施例中，第二型半导体层122可具有图案化结构1221，如PSS(PatternSapphire Substrate)结构，其包括但不限于是圆锥状结构、三角锥状结构、六方晶状结构或不规则的粗糙结构。图案化结构1221可提升发光装置100的取光效率。

发光层123设于第一型半导体层121与第二型半导体层122之间。发光层123可以是InxAlyGa1-x-yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)结构；或者，发光层123亦可混杂硅(Si)。在一实施例中，发光层123可为单一层或多层构造。

第二绝缘层124形成于第一型半导体层121及第二型半导体层122且具有第二开孔124a1及第三开孔124a2。

第一电极125通过第二开孔124a1连接于第一型半导体层121，以电性连接于第一型半导体层121。第二电极126可通过第三开孔124a2连接第二型半导体层122，以电性连接于第二型半导体层122。第一电极125与第二电极126分别连接第一导电层113与第二导电层114，使电流通过第一导电层113与第二导电层114传输至第一电极125与第二电极126，而致使发光层123发光。第二电极126可延伸设置于第二型半导体层122上且以第二绝缘层124与第二型半导体层122隔离。

第一电极125可由金、铝、银、铜、铑(Rh)、钌(Ru)、钯(Pd)、铱(Ir)、铂(Pt)、铬、锡、镍、钛、钨(W)、铬合金、钛钨合金、镍合金、铜硅合金、铝铜硅合金、铝硅合金、金锡合金及其组合的至少一者所构成的单层或多层结构，但不以此为限。第二电极126的材料可类似第一电极125，容此不再赘述。第二绝缘层124例如是单一的氧化物绝缘层(包括氧化硅层或氮化硅)或由多层不同折射率的氧化物堆叠所形成的绝缘结构(包括但不限于布拉格反射镜)，或其组合所构成。

绝缘接垫127可形成于第二绝缘层124上，并位于第一电极125与第二电极126之间的第一间隔G1。绝缘接垫127可抵接在第一导电层113与第二导电层114的至少一者上，如此可避免或降低第一发光元件120的第一电极125与第二电极126之间产生裂缝的几率。由于第一导电层113的顶面113u与第二导电层114的顶面114u实质上共平面，因此当绝缘接垫127同时接触到第一导电层113的顶面113u及与第二导电层114的顶面114u时，可均匀地接触第一导电层113及第二导电层114。

如图1所示，基板模块110具有第一基板侧面110s1。第一发光元件120具有第一元件侧面120s1。第一导电层113、第一基板侧面110s1与第一元件侧面120s1之间形成一第一焊线容置部部C1，以容置一焊线(容后描述)。由于第一焊线容置部部C1的设计，使第一导电层113从第一焊线容置部部C1露出，因此可让打线(wire bonding)工具头进入第一焊线容置部部C1，以方便将焊线形成在露出的第一导电层113上。如此，电流可通过第一导电层113与焊线传输于第一发光元件120与外部元件之间。

此外，由于发光装置100可通过焊线对外电性连接，因此发光装置100的基板111可省略对外电性连接的导通孔(via)。

图2绘示依照本发明另一实施例的发光装置200的剖视图。发光装置200包括基板模块110及第一发光元件220。第一发光元件220包括第一型半导体层121、第二型半导体层222、发光层123、第二绝缘层124、第一电极125、第二电极126及绝缘接垫127。与前述发光装置100不同的是，本实施例的第一发光元件220的第二型半导体层222不具有图案化结构1221。

图3A绘示依照本发明另一实施例的发光装置300的剖视图，而图3B绘示图3A的发光装置300的俯视图。图3A是图3B的发光装置300沿方向3A-3A’的剖视图。

发光装置300包括基板模块110、第一发光元件320及绝缘填充层330。

第一发光元件320包括第一型半导体层121、第二型半导体层122、发光层123、第二绝缘层124、第一电极125及第二电极126。与前述第一发光元件120不同的是，本实施例的第一发光元件320以绝缘填充层330取代绝缘接垫127。绝缘填充层330的材质例如是硅胶、环氧树脂或其他有机材料。

第一电极125与第二电极126之间形成第一间隔G1，第一导电层113与第二导电层114之间形成第二间隔G2。绝缘填充层330填满第一间隔G1及第二间隔G2，其中第一间隔G1的宽度大于或等于第二间隔G2的宽度，且第二间隔G2内可包含形成于基板111上的一部部。由于绝缘填充层330填满第一间隔G1及第二间隔G2，可避免或降低第一发光元件320的第一电极125与第二电极126之间产生裂缝的几率。

如图3B所示，第一发光元件320还包括相对的第三元件侧面320s3与第四元件侧面320s4。第一间隔G1及第二间隔G2从第三元件侧面320s3延伸至第四元件侧面320s4。如此一来，在形成绝缘填充层330制程中，绝缘填充层330可通过毛细现象填满第一间隔G1及第二间隔G2。

另一实施例中，第一发光元件320可更包含绝缘接垫127。在此设计下，绝缘接垫127可设于第一间隔G1内，而绝缘填充层330可填满第二间隔G2；或者，绝缘接垫127设于第一间隔G1的部分空间，而绝缘填充层330填满第一间隔G1的其余空间及整个第二间隔G2。

图4绘示依照本发明一实施例的发光模块10的剖视图。发光模块10例如是灯泡、灯管、台灯或其它应用发光装置的产品。发光模块10包括发光装置100、电路板11及第一焊线12。另一实施例中，发光装置100可以发光装置200或300取代。

发光装置100可设于电路板11上。电路板11包括第一电性接垫11a及第二电性接垫11b，发光装置100的基板111通过第三导电层115电性连接于第一电性接垫11a，而发光装置100的第一导电层113通过第一焊线12电性连接于第二电性接垫11b。

由于第一导电层113从第一焊线容置部部C1露出，因此可让打线工具头进入第一焊线容置部部C1内，以将第一焊线12焊合在第一导电层113上。如图4所示，电路板11的电流I是通过第一焊线12往下传输至第一导电层113。由于第一导电层113从发光装置100露出，因此可便于第一焊线12连接第一导电层113，以于第一焊线12与第一导电层113之间的连接介面形成优良的欧姆接触。在其它实施例中，图4的绝缘接垫127可由图3A的绝缘填充层330取代。在另一实施例中，发光模块10更包括一萤光胶层(未绘示)，其可覆盖发光装置100及第一焊线12，以形成白光元件。

图5A绘示依照本发明另一实施例的发光装置400的剖视图。发光装置400包括基板模块110及第一发光元件120。

基板模块110及第一发光元件120分别具有第二基板侧面110s2及第二元件侧面120s2。相较于前述的发光装置100、200及300，本实施例的发光装置400的第二导电层114、第二基板侧面110s2及第二元件侧面120s2之间形成一第二焊线容置部部C2，以容置一焊线(容后描述)。由于第二焊线容置部部C2的设计，使第二导电层114从第二焊线容置部部C2露出，因此可让打线工具头进入第二焊线容置部部C2，以方便将焊线形成在露出的第二导电层114上。

由于本实施例的发光装置400包括第一焊线容置部部C1及第二焊线容置部部C2，因此一焊线可连接于从第一焊线容置部C1露出的第一导电层113，而另一焊线可连接于从第二焊线容置部C2露出的第二导电层114，使第一发光元件120通过二焊线对外电性连接。如此一来，本实施例的基板模块110的基板111可以是绝缘基板。

此外，在其它实施例中，图5A的绝缘接垫127可由图3A的绝缘填充层330取代。

图5B绘示依照本发明另一实施例的发光模块20的剖视图。发光模块20包括发光装置400、电路板11、第一焊线12及第二焊线13。由于第二导电层114、第二基板侧面110s2与第二元件侧面120s2之间形成第二焊线容置部C2，因此可容置一焊线。由于第二焊线容置部C2的设计，使第二导电层114从第二焊线容置部C2露出，因此可让打线工具头进入第二焊线容置部C2，以方便将焊线形成在露出的第二导电层114上。如此，电流可通过第二导电层114与第二焊线13传输于第一发光元件120与外部元件之间。在其它实施例中，图5A的绝缘接垫127可由图3A的绝缘填充层330取代。

如图5B所示，发光装置400可设于电路板11上。电路板11包括第一接垫11a、第二接垫11b及第三接垫11c。发光装置100的第一导电层113通过第一焊线12电性连接于第二接垫11b，而发光装置100的第二导电层114通过第二焊线13电性连接于第三接垫11c。在此设计下，即使基板111是绝缘基板，发光装置400仍可通过第一焊线12及第二焊线13电性连接于电路板11。此外，第三导电层115与第一接垫11a之间可以是导电连接或不导电连接。发光装置400更可通过第三导电层115与第一接垫11a连接，使发光装置400在导通时产生的热量，由第二电极126、设置于第一开孔112a内的第二导电层114、基板111、第三导电层115及第一接垫11a传导到电路板11，以达到散热的功效。在另一实施例中，发光装置400在导通时产生的热，由第一电极125、设置于第一开孔112a(未绘示)内的第一导电层113、基板111、第三导电层115及第一接垫11a传导到电路板11，以达到散热的功效。

图6绘示依照本发明另一实施例的发光装置500的剖视图。发光装置500包括基板模块110、第一发光元件120及第二发光元件420。第一发光元件120及第二发光元件420设于基板模块110上。第二发光元件420的结构可与第一发光元件120相同或相似，容此不再赘述。

基板模块110包括基板111、绝缘层112、第一导电层113、另一第一导电层113’、第二导电层114及另一第二导电层114’。

本实施例中，第一发光元件120的第一电极125连接第一导电层113，第一发光元件120的第二电极126连接第二导电层114，第二发光元件420的第一电极125’连接第一导电层113’，而第二发光元件420的第二电极126’连接第二导电层114’。本实施例中，第二导电层114设置于绝缘层112上且电性连接于绝缘层112上的第一导电层113’，如此可连接第一发光元件120的第二电极126与第二发光元件420的第一电极125’，其中第二导电层114与第一导电层113’可为同一导电层且设置于基板111上，例如，第二导电层114与第一导电层113’可以在同一制程中一并形成，以形成同一层的导电层。

绝缘层112具有第一开孔112a，第二导电层114’可通过第一开孔112a电性连接基板111与第三导电层115，可使基板111通过第三导电层115对外电性连接，其中第二导电层114’是通过第一开孔112a沿基板的厚度方向传输电流。

在另一实施例中，发光装置500的第一发光元件120及/或第二发光元件420的数量可以超过一个。在其它实施例中，图6的绝缘接垫127可由图3A的绝缘填充层330取代。

图7绘示依照本发明一实施例的发光模块30的剖视图。发光模块30例如是灯泡、灯管、台灯或其它应用发光装置的产品。发光模块30包括发光装置500、电路板11及第一焊线12。

发光装置500可设于电路板11上。电路板11包括第一电性接垫11a及第二电性接垫11b，发光装置500的基板111通过第三导电层115电性连接于第一电性接垫11a，而发光装置500的第一导电层113通过第一焊线12电性连接于第二电性接垫11b。

由于第一导电层113从第一焊线容置部C1露出，因此可让打线工具头进入第一焊线容置部C1内，以将第一焊线12焊合在第一导电层113上，如此，如图7所示，电路板11的电流I是通过第一焊线12往下传输至第一导电层113。由于第一导电层113从发光装置500露出，因此可便于第一焊线12连接第一导电层113，以于第一焊线12与第一导电层113之间的连接介面形成优良的欧姆接触。在其它实施例中，图7的绝缘接垫127可由图3A的绝缘填充层330取代。在另一实施例中，发光模块30可更包括一萤光胶层(未绘示)，其可覆盖发光装置500及第一焊线12，以形成白光元件。

图8绘示依照本发明另一实施例的发光模块30的剖视图。发光模块30包括发光装置500、电路板11、第一焊线12及第二焊线13。

本实施例中基板模块110更具有第二基板侧面110s2。第二发光元件420具有第二元件侧面420s2。第二导电层114’、第二基板侧面110s2与第二元件侧面420s2之间形成第二焊线容置部C2，以容置一焊线。详细而言，由于第二焊线容置部C2的设计，使第二导电层114’从第二焊线容置部C2露出，因此可让打线工具头进入第二焊线容置部C2，以方便将焊线形成在露出的第二导电层114’上。

在其它实施例中，图8的绝缘接垫127可由图3A的绝缘填充层330取代。

发光装置500可设于电路板11上。电路板11包括第一接垫11a、第二接垫11b及第三接垫11c。发光装置500的第一导电层113通过第一焊线12电性连接于第二接垫11b，而发光装置500的第二导电层114通过第二焊线13电性连接于第三接垫11c。在此设计下，即使基板111是绝缘基板，发光装置500仍可通过第一焊线12及第二焊线13电性连接于电路板11。此外，第三导电层115与第一接垫11a连接可具有导电连接或不导电连接。发光装置500更可通过第三导电层115与第一接垫11a连接，使发光装置500在导通时所产生的量可由第二电极126’、设置于第一开孔112a的第二导电层114’、基板111、第三导电层115及第一接垫11a传导到电路板11，以达到散热的功效。在另一实施例中，发光装置500在导通时，其产生的热量可由第一电极125、设置于第一开孔112a(未绘示)的第一导电层113、基板111、第三导电层115及第一接垫11a到电路板11，以达到散热的功效，容此不再赘述。

图9绘示依照本发明另一实施例的发光装置600的剖视图。发光装置600包括基板模块110、第一发光元件120及第二发光元件420。

基板模块110包括基板111、绝缘层112、第一导电层113、另一第一导电层113’、第二导电层114及另一第二导电层114’。

第一发光元件120的第一电极125连接第一导电层113，第一发光元件120的第二电极126连接第二导电层114，第二发光元件420的第一电极125’连接第一导电层113’，而第二发光元件420的第二电极126’连接第二导电层114’。虽然本实施例的第二导电层114与第一导电层113’隔离，然第二导电层114与第一导电层113’可通过焊线(未绘示)电性连接，以连接第一发光元件120的第二电极126与第二发光元件420的第一电极125。

由于第一焊线容置部C1与第二焊线容置部C2的设计，使一焊线可连接于从第一焊线容置部C1露出的第一导电层113，而另一焊线可连接于从第二焊线容置部C2露出的第二导电层114’，使发光装置600通过二焊线对外电性连接。

此外，在其它实施例中，图9的绝缘接垫127可由图3A的绝缘填充层330取代。

图10绘示依照本发明另一实施例的发光模块40的剖视图。发光模块40包括发光装置600、电路板11、第一焊线12、第二焊线13及第三焊线14。

第三焊线14可连接彼此隔离的第二导电层114与第一导电层113’，以电性连接第二导电层114与第一导电层113’。如此一来，第一发光元件120与第二发光元件420可通过第三焊线14电性连接。

发光装置600可设于电路板11上。电路板11包括第一接垫11a、第二接垫11b及第三接垫11c。发光装置600的第一导电层113通过第一焊线12电性连接于第二接垫11b，而发光装置600的第二导电层114’通过第二焊线13电性连接于第三接垫11c。在此设计下，即使基板111是绝缘基板，发光装置600仍可通过第一焊线12及第二焊线13电性连接于电路板11。此外，发光装置600更可通过第三导电层115与第一接垫11a连接，使发光装置600在导通时产生的热，由发光装置600、第三导电层115及第一接垫11a传导到电路板11，以达到散热的功效。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种发光装置，包括：

一基板模块，包括：

一基板，具有一上表面；

一第一导电层；

一第一绝缘层，形成于该基板的该上表面且隔离该基板与该第一导电层并具有一开孔；及

一第二导电层，与该第一导电层隔离且通过该开孔连接该基板的该上表面；以及

一第一发光元件，设于该基板模块上且电性连接于该第一导电层及该第二导电层。

2.一种发光装置，包括：

一基板模块，具有一第一基板侧面，包括：

一基板，具有一上表面；

一第一导电层；

一第一绝缘层，形成于该基板的该上表面且隔离该基板与该第一导电层；及

一第二导电层，与该第一导电层隔离；以及

一第一发光元件，设于该基板模块上且电性连接于该第一导电层及该第二导电层并具有一第一元件侧面；

其中，该第一导电层、该第一基板侧面与该第一元件侧面之间形成一第一焊线容置部。

3.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，该基板是导电基板。

4.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，该基板是绝缘基板，该基板更具有一第二基板侧面，该第一发光元件更具有一第二元件侧面，该第二导电层、该第二基板侧面与该第二元件侧面之间形成一第二焊线容置部。

5.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，该第一发光元件包括一第一电极及一第二电极，该第一电极与该第二电极之间形成一第一间隔，该第一导电层与该第二导电层之间形成一第二间隔，该发光装置更包括一绝缘填充层，该绝缘填充层填入该第一间隔及该第二间隔。

6.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，该第一发光元件包括一第一电极、一第二电极及一绝缘接垫，该绝缘接垫位于该第一电极与该第二电极之间的一第一间隔并抵接在该第一导电层与该第二导电层的至少一者上。

7.一种发光模块，包括：

一电路板；

一如权利要求1或2所述的发光装置，设于该电路板上；以及

一第一焊线，连接该发光装置的该第一导电层与该电路板。

8.如权利要求7所述的发光模块，其特征在于，该基板是导电基板，该导电基板电性连接该电路板。

9.如权利要求7所述的发光模块，其特征在于，该第一发光元件包括一第一电极及一第二电极，其中，该第一电极与该第二电极之间形成一第一间隔，该第一导电层与该第二导电层之间形成一第二间隔，该发光装置更包括一绝缘填充层，该绝缘填充层填入该第一间隔及该第二间隔。

10.如权利要求7所述的发光模块，其特征在于，该第一发光元件包括一第一电极、一第二电极及一绝缘接垫，该绝缘接垫位于该第一电极与该第二电极之间的一第一间隔并抵接在该第一导电层与该第二导电层的至少一者上。