TWI458142B

TWI458142B - 打線接合結構

Info

Publication number: TWI458142B
Application number: TW100117112A
Authority: TW
Inventors: Chia Ming Sung; Wen Wan Tai; Yi Jyun Chen
Original assignee: Lextar Electronics Corp
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2014-10-21
Also published as: TW201248943A; CN102790160B; CN102790160A

Description

打線接合結構

本發明是有關於一種打線接合結構，且特別是有關於一種具有導電性及透光性之透明導線的打線接合結構。

發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)具有壽命長、體積小、發熱度小以及耗電量低等優點，以往發光二極體被應用於指示燈或小型發光源上。近年來，由於發光二極體朝向多色彩以及高亮度化發展，發光二極體的應用範圍已拓展至大型戶外顯示看板及交通號誌燈等，傳統光源已逐漸被發光二極體所取代，成為兼具省電和環保功能的照明燈源。

請參照第1圖，其繪示傳統一種表面黏著型發光二極體封裝結構的示意圖。發光二極體封裝結構100包括一發光元件101、一承載器102、一封裝膠體130、一透明膠體140以及二金線110、120。發光元件101配置於封裝膠體130的一凹槽132中，並位於承載器102上。承載器102包括一晶片座103以及二引腳104、105。發光元件101配置於晶片座103上並透過二金線110、120與二引腳104、105電性連接。此外，二引腳104、105分別穿過封裝膠體130並延伸出凹槽132之外，並透過焊料152與基板150電性連接，以接收一電流。因此，發光元件101可透過二引腳104、105所接收之電流而電致發光。此外，透明膠體140填入於凹槽132中並覆蓋顯露於凹槽132中的發光元件101、二金線110、120、晶片座103以及二引腳104、105。

然而，利用金線來傳導輸入之電流，因成本及吸光性的考量，使用的金線的線徑不會太大，常造成許多應用上的困擾及限制。例如：若使用二元透明膠體(固態及液態)時，其界面之間熱膨脹係數(CTE)的差異，導致金線受拉扯而斷裂。若使用防水性效果較好的透明膠體，通常也伴隨較高的熱膨脹係數，因此在進行冷熱循環測試時常導致產品失效。

本發明係有關於一種打線接合結構，係利用具導電特性及透光性之透明導線取代傳統所使用的金線。

根據本發明之一方面，提出一種打線接合結構，用以電性連接一電子元件以及一承載器。電子元件具有一第一電極，承載器具有一第一導電支架。其特徵在於，打線接合結構包括第一透明導線。第一透明導線電性連接於第一電極與第一導電支架之間。

根據本發明之一實施例，電子元件還具有一第二電極，承載器還具有一第二導電支架。其特徵在於，打線接合結構更包括一第二透明導線，電性連接於第二電極與第二導電支架之間。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本實施例之打線接合結構，係利用具導電特性之透明導線取代傳統所使用的金線，可提高線材的抗張強度(Tensile strength)。抗張強度增加可減少製程過程中斷線的機率，避免因線材受拉扯而斷裂。此外，由於透明導線本身材質具有透光性，可以改善金線吸光而導致出光量降低的現象。

以下係提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。

第一實施例

請參照第2圖，其繪示依照本發明一實施例之打線接合結構的示意圖。以表面黏著型之晶片封裝結構200為例，打線接合結構包括第一透明導線210以及第二透明導線220，用以電性連接一電子元件201以及一承載器203。電子元件201例如為發光二極體或其他積體電路晶片，其具有第一電極202以及第二電極208。承載器203例如為金屬基板，其具有第一導電支架204以及第二導電支架205。電子元件201之第一電極202透過第一透明導線210與第一導電支架204電性連接。第二電極208透過第二透明導線220與第二導電支架205電性連接。

在一實施例中，電子元件201配置於封裝膠體230的凹槽232中，並位於承載器203上。此外，透明膠體240填入於凹槽232中並覆蓋顯露於凹槽232中的電子元件201、第一及第二透明導線210、220以及第一及第二導電支架204、205。

請參照第3圖，其繪示依照本發明一實施例之透明導線的局部放大示意圖。以位於第2圖之區域A中的透明導線為例，透明導線210為表面形成一透明導電層212之導線芯材214。導線芯材214可為有機導線芯材、無機導線芯材或有機無機混合導線芯材。透明導電層212例如以磁控濺鍍法(Magnetron sputtering)、脈衝雷射鍍法(Pulsed laser deposition)、電弧放電離子鍍法(Arc discharge ion plating)或反應性蒸鍍法(Reactive Evaporation)形成。利用上述的真空鍍膜技術，以及製程參數的調整，可得到電阻率極低且高透光率之透明導電層212，例如銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、鋅銦氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)、奈米碳管(CNT)或導電性高分子等。

導電性高分子可包括Polyaniline(聚苯胺，PANI)、Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(聚3,4-乙烯二氧噻吩，PEDOT)、Polypyrrole(聚吡咯，PPY)或其衍生物等。

此外，有機導線芯材214可包括環氧樹酯、矽膠、壓克力(PMMA)樹酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)等材質。無機導線芯材214可包括氮化矽或氮氧化矽等材質。由於這些導線芯材214具有透光性，因此導線芯材214的線徑可加大，且不影響透光率。再者，線徑越粗，抗拉強度越強，因此可藉由加大導線芯材214的線徑，來提高其抗拉強度。

無論是有機導線芯材、無機導線芯材或有機無機混合導線芯材之表面，均可藉由上述之真空鍍膜技術形成透明導電層212，以使透明導線210具有導電性。此外，透明導線210亦可加入奈米導電材料來提高其導電性，例如在高分子材料中加入奈米碳管之類的導電材料，以降低表面電阻並增加導電性。

第二實施例

請參照第4圖，其繪示依照本發明一實施例之打線接合結構的示意圖。以砷化鎵發光二極體301為例，其包括一上電極302、半導體材料層306、一發光磊晶層307以及一下電極308。上電極302配置於發光磊晶層307上方的半導體材料層306上，以形成歐姆接觸。此外，上電極302透過一透明導線310與第一導電支架304電性連接，以接收一電流。下電極308與第二導電支架305電性連接。因此，由上電極302注入之電流可藉由均勻的電流擴散而流經發光磊晶層307，以使發光磊晶層307產生光電效應而發光。

在本實施例中，上電極302及下電極308可為透明導電電極，其材質包括銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、鋅銦氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)或鎳金合金。此外，如第3圖所示，透明導線310可為表面形成一透明導電層212之導線芯材214。由於上電極302、下電極308以及透明導線310具有高透光性，因此可改善出光量降低的現象。

有關透明導電層212的製作方法以及材質的選用，已具體描述於第一實施例中，在此不再贅述。值得說明的是，本實施例雖未繪示封裝膠體以及透明膠體，但是將本實施例之發光二極體301配置於第2圖之封裝膠體230的凹槽232中，並位於承載器203上，再以透明膠體240填入於凹槽232中並覆蓋顯露於凹槽232中的發光二極體301及透明導線310，是可想而知的。

第三實施例

請參照第5圖，其繪示依照本發明一實施例之打線接合結構的示意圖。以氮化鎵發光二極體401為例，其包括一第一電極402、一第一半導體材料層406、一發光磊晶層407、一第二半導體材料層409以及一第二電極408。第一電極402配置於發光磊晶層407上方之第一半導體材料層406上，以形成歐姆接觸。第一電極402可透過第一透明導線410與第一導電支架404電性連接，以接收一電流。此外，第二電極408配置於發光磊晶層407下方之第二半導體材料層409上，以形成歐姆接觸。第二電極408可透過第二透明導線420與第二導電支架405電性連接。因此，由第一電極402注入之電流可藉由均勻的電流擴散而流經發光磊晶層407，以使發光磊晶層407產生光電效應而發光。

在本實施例中，第一電極402及第二電極408可為透明導電電極，其材質包括銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、鋅銦氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)或鎳金合金。此外，如第3圖所示，第一及第二透明導線410、420可為表面形成一透明導電層212之導線芯材214。由於第一電極402、第二電極408以及第一及第二透明導線410、420具有高透光性，因此可改善出光量降低的現象。

有關透明導電層212的製作方法以及材質的選用，已具體描述於第一實施例中，在此不再贅述。值得說明的是，本實施例雖未繪示封裝膠體以及透明膠體，但是將本實施例之發光二極體401配置於第2圖之封裝膠體230的凹槽232中，並位於承載器203上，再以透明膠體240填入於凹槽232中並覆蓋顯露於凹槽232中的發光二極體401及第一、第二透明導線410、420，是可想而知的。

本發明上述實施例所揭露之打線接合結構，係利用具導電特性之透明導線取代傳統所使用的金線，可提高線材的抗張強度(Tensile strength)。抗張強度增加可減少製程過程中斷線的機率，避免因線材受拉扯而斷裂。此外，由於透明導線本身材質具有透光性，可以改善金線吸光而導致出光量降低的現象。也由於透明導線的芯材可為有機或無機材料，其熱膨脹係數較低，與透明膠體的熱膨脹係數能相匹配，因此可自由選擇不同的透明膠體，進而提高透明膠體的使用自由性。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．發光二極體封裝結構

101．．．發光元件

102．．．承載器

103．．．晶片座

104、105．．．引腳

110、120．．．金線

130．．．封裝膠體

132．．．凹槽

140．．．透明膠體

150．．．基板

152．．．焊料

200．．．晶片封裝結構

201．．．電子元件

202、402．．．第一電極

203．．．承載器

204、304、404．．．第一導電支架

205、305、405．．．第二導電支架

208、408．．．第二電極

210、410．．．第一透明導線

212．．．透明導電層

214．．．導線芯材

220、420．．．第二透明導線

230．．．封裝膠體

232．．．凹槽

240．．．透明膠體

301．．．砷化鎵發光二極體

302．．．上電極

306．．．半導體材料層

307．．．發光磊晶層

308．．．下電極

310．．．透明導線

401．．．氮化鎵發光二極體

406．．．第一半導體材料層

407．．．發光磊晶層

409．．．第二半導體材料層

A．．．區域

第1圖繪示傳統一種表面黏著型發光二極體封裝結構的示意圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之打線接合結構的示意圖。

第3圖繪示依照本發明一實施例之透明導線的局部放大示意圖。

第4圖繪示依照本發明一實施例之打線接合結構的示意圖。

第5圖繪示依照本發明一實施例之打線接合結構的示意圖。

200．．．晶片封裝結構

201．．．電子元件

202．．．第一電極

203．．．承載器

204．．．第一導電支架

205．．．第二導電支架

208．．．第二電極

210．．．第一透明導線

220．．．第二透明導線

230．．．封裝膠體

232．．．凹槽

240．．．透明膠體

A．．．區域

Claims

一種打線接合結構，用以電性連接一電子元件以及一承載器，該電子元件具有一第一電極，該承載器具有一第一導電支架，其特徵在於，該打線接合結構包括：第一透明導線，電性連接於該第一電極與該第一導電支架之間，其中該第一透明導線為表面形成一透明導電層之有機導線芯材、無機導線芯材或有機無機混合導線芯材。
如申請專利範圍第1項所述之打線接合結構，其中該電子元件為鉮化鎵發光二極體。
如申請專利範圍第1項所述之打線接合結構，其中該電子元件還具有一第二電極，該承載器還具有一第二導電支架，其特徵在於，該打線接合結構更包括：第二透明導線，電性連接於該第二電極與該第二導電支架之間。
如申請專利範圍第3項所述之打線接合結構，其中該電子元件為氮化鎵發光二極體。
如申請專利範圍第1或3項所述之打線接合結構，其中該第一電極及該第二電極為透明導電電極，其材質包括銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、鋅銦氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)或鎳金合金。
如申請專利範圍第3項所述之打線接合結構，其中該第二透明導線為表面形成一透明導電層之有機導線芯材、無機導線芯材或有機無機混合導線芯材。
如申請專利範圍第6項所述之打線接合結構，其中該有機導線芯材之材質包括環氧樹酯、矽膠、壓克力(PMMA)樹酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
如申請專利範圍第6項所述之打線接合結構，其中該無機導線芯材之材質包括氮化矽或氮氧化矽。
如申請專利範圍第6項所述之打線接合結構，其中該透明導電層之材質包括銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、鋅銦氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)、奈米碳管或導電性高分子。
如申請專利範圍第9項所述之打線接合結構，其中該導電性高分子包括Polyaniline、Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)或Polypyrrole。