專利名稱：固態(tài)光源模塊及固態(tài)光源陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源模塊，且特別是涉及一種固態(tài)光源模塊及固態(tài)光源陣列。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode, LED)主要是通過電能轉(zhuǎn)化為光能的方式發(fā)光。發(fā)光二極管的主要的組成材料是半導(dǎo)體，其中含有帶正電的空穴比率較高的稱為P型半導(dǎo)體，含有帶負電的電子比率較高的稱為N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體相接處形成PN接面。在發(fā)光二極管芯片的正極及負極兩端施加電壓時，電子將與空穴結(jié)合。電子與空穴結(jié)合后便以光的形式發(fā)出。 然而，傳統(tǒng)的發(fā)光二極管以平置的方式配置在散熱基板上，部分光線被散熱基板反射或吸收，只能單面出光，因此無法達到預(yù)期的發(fā)光效果。此外，傳統(tǒng)的發(fā)光二極管以金線打線接合至二電極接腳，僅適用于單點光源，若要制作大面積的陣列光源模塊，傳統(tǒng)的做法因基板的面積有限，無法有效地提高出光面積，有待進一步改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固態(tài)光源模塊及固態(tài)光源陣列，通過面陣列排列的固態(tài)發(fā)光元件，以透明基板垂直地插置在散熱底座上，來增加出光面積及出光量，進而提高照明的范圍，以達到雙面出光的效果。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種固態(tài)光源模塊，包括一透明基板、N列固態(tài)發(fā)光兀件串以及一散熱底座。透明基板具有彼此互相平行且相背對的一第一表面與一第二表面。N列固態(tài)發(fā)光元件串設(shè)置于該第一表面，每一列固態(tài)發(fā)光元件串均包括M個串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件，其中N，M為正整數(shù)且NS 1，M> 2，每一固態(tài)發(fā)光元件均包括一第一型電極墊以及一第二型電極墊，且每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第一個固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊均電連接至一位于第一表面邊緣的一第一導(dǎo)線，而每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第M個固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊均電連接至一位于第一表面邊緣的一第二導(dǎo)線，其中第一導(dǎo)線與第二導(dǎo)線是物理性地互相不連接。散熱底座是由互相隔離的一第一散熱底座及一第二散熱底座所構(gòu)成，其中第一散熱底座以及第二散熱底座分別設(shè)置有一內(nèi)部有一第一型電極部的第一插槽與一內(nèi)部有一第二型電極部的第二插槽，使得透明基板可通過插入第一插槽及第二插槽內(nèi)而被固定，并且使透明基板的第一表面邊緣的第一、第二導(dǎo)線分別與第一型、第二型電極部電連接。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種固態(tài)光源陣列，包括一透明基板以及N列固態(tài)發(fā)光兀件串。透明基板具有彼此互相平行且相背對的一第一表面與一第二表面。N列固態(tài)發(fā)光元件串設(shè)置于第一表面，每一列固態(tài)發(fā)光元件串均包括M個串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件，其中N，M為正整數(shù)且N > 1，M > 2，每一固態(tài)發(fā)光元件均包括一第一型電極墊以及一第二型電極墊，且每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第一個固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊均電連接至一位于第一表面邊緣的一第一導(dǎo)線，而每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第M個固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊均電連接至一位于第一表面邊緣的一第二導(dǎo)線，其中第一導(dǎo)線與第二導(dǎo)線是物理性地互相不連接。為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下


圖1A及圖1B分別為本發(fā)明一實施例的固態(tài)光源模塊的正面示意圖及側(cè)面示意圖；圖2A及圖2B分別為本發(fā)明一實施例的固態(tài)光源陣列的示意圖以及沿著1-1線的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明的另一實施例的固態(tài)光源陣列的示意圖。
主要元件符號說明100:固態(tài)光源模塊110、210 :固態(tài)光源陣列120、220 :透明基板121、221 :第一表面122 :第二表面125 127、225 227 :固態(tài)發(fā)光元件串130 :散熱底座131 :第一散熱底座132 :第二散熱底座133 :第一插槽134 :第二插槽135:第一型電極部136:第二型電極部141、241 :第一導(dǎo)線142,242 :第二導(dǎo)線143 :第三導(dǎo)線144、145:介電層150 :發(fā)光二極管151 :第一型半導(dǎo)體層152:有源層153 :第二型半導(dǎo)體層154 :未摻雜的半導(dǎo)體層155 :緩沖層L1:第一側(cè)邊L2 :第二側(cè)邊El :第一型電極墊E2:第二型電極墊
A1、A2、A3、A4 :固態(tài)發(fā)光元件
具體實施例方式本實施例的光源模塊，是以雙面出光的固態(tài)發(fā)光元件所組成的固態(tài)光源陣列為光源，固態(tài)發(fā)光元件例如為發(fā)光二極管，其可由IIIA族元素的氮化物所構(gòu)成的半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，依序包括一第二型半導(dǎo)體層、一有源層以及一第一型半導(dǎo)體層，其中部分第二型半導(dǎo)體層裸露出來。固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊可形成在第一型半導(dǎo)體層上，第二型電極墊可形成于裸露的第二型半導(dǎo)體層上。透明基板可通過直立地插入散熱底座的插槽內(nèi)而被固定，以使固態(tài)發(fā)光元件的正反兩面均能出光。因此，通過面陣列排列的固態(tài)發(fā)光元件來增加出光面積及出光量，進而提高照明的范 圍，以達到雙面出光的效果。以下提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為范例說明，并非用以限縮本發(fā)明欲保護的范圍。第一實施例請參照圖1A及圖1B，其分別繪示依照本發(fā)明一實施例的固態(tài)光源模塊的正面示意圖及側(cè)面不意圖。固態(tài)光源模塊100包括一固態(tài)光源陣列110以及一散熱底座130。散熱底座130由互相隔離的一第一散熱底座131及一第二散熱底座132所構(gòu)成。第一散熱底座131設(shè)置有第一插槽133，第二散熱底座132設(shè)置有第二插槽134。第一插槽133內(nèi)部有一第一型電極部135，第二插槽134內(nèi)部有一第二型電極部136。第一型電極部135與第二型電極部136為電性相異的電極部，用以連接外部電源，并提供固態(tài)光源陣列110所需的驅(qū)動電壓而使其發(fā)光。固態(tài)光源陣列110包括一透明基板120以及N列固態(tài)發(fā)光元件串125 127。透明基板120具有彼此互相平行且相背對的一第一表面121與一第二表面122。第一表面121配置N列固態(tài)發(fā)光元件串，每一列固態(tài)發(fā)光元件串均包括M個串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件，其中N，M為正整數(shù)且NS 1，M> 2，而第二表面122可為具有凹凸結(jié)構(gòu)的粗糙面。粗糙面可減少出射光線在透明基板120的第二表面122發(fā)生全反射，進而增加出光效率。如圖1A所示，本發(fā)明的一實施例是在第一表面121上配置3列固態(tài)發(fā)光元件串125 127，每一列固態(tài)發(fā)光元件串125 127包括2個串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件。固態(tài)發(fā)光元件串可為一列或多列，每一列固態(tài)發(fā)光元件串包括2個或2個以上串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件，本發(fā)明不加以限制。請參照圖2A及圖2B，其分別繪示依照本發(fā)明一實施例的固態(tài)光源陣列的示意圖以及沿著1-1線的剖面示意圖。在圖2B中，固態(tài)發(fā)光元件例如為發(fā)光二極管150，其包括有一第二型半導(dǎo)體層
153、一有源層152以及一第一型半導(dǎo)體層151依序形成于透明基板120上。固態(tài)發(fā)光元件以陣列方式配置在透明基板120的第一表面121，且每一個固態(tài)發(fā)光元件均包括一第一型電極墊El以及一第二型電極墊E2。在圖2B中，每一個固態(tài)發(fā)光元件被圖案化后，部分第二型半導(dǎo)體層153裸露出來，而形成一平臺狀結(jié)構(gòu)。固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊El是形成于第一型半導(dǎo)體層151上，第二型電極墊E2則是形成于裸露的第二型半導(dǎo)體層153上。有源層152位于第一型半導(dǎo)體層151與第二型半導(dǎo)體層153之間，可包括多量子井層。
第一型半導(dǎo)體層151可為添加P型雜質(zhì)的氮化物半導(dǎo)體層，第二型半導(dǎo)體層153可為添加N型雜質(zhì)的氮化物半導(dǎo)體層。第一型半導(dǎo)體層151與第二型半導(dǎo)體層153可為電性相異的P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層，可由周期表IIIA族元素的氮化物所構(gòu)成，例如為氮化鎵、氮化鎵鋁、氮化銦鎵或氮化鋁銦鎵等。且，第一型電極墊El為P極，第二型電極墊E2為N極。 此外，發(fā)光二極管150還可包括一未摻雜的半導(dǎo)體層154位于第二型半導(dǎo)體層153與透明基板120之間，例如是由周期表IIIA族元素的氮化物所構(gòu)成的未摻雜的半導(dǎo)體層
.154。另外，發(fā)光二極管150還可包括一緩沖層155位于未摻雜的半導(dǎo)體層154與透明基板120之間。緩沖層155的材質(zhì)選自氮化鋁或氮化鎵鋁所構(gòu)成的族群。透明基板120例如是藍寶石基板，于透明基板120上形成緩沖層155，再依序形成所需的外延層，可獲得品質(zhì)較佳的氮化鎵晶體。在圖2A及圖2B中，每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第一個固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊El均電連接至一位于第一表面121邊緣(鄰近第一側(cè)邊LI)的一第一導(dǎo)線141，而每一列固態(tài)發(fā)光元件串的最后一個(第M個，M為大于等于2的正整數(shù))固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊E2均電連接至一位于第一表面121邊緣(鄰近第二側(cè)邊L2)的一第二導(dǎo)線142。此外，每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第1-Ι個(2 < i < M，i為正整數(shù))固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊E2以及第i個固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊El之間，均分別以一第三導(dǎo)線143連接。也就是說，第三導(dǎo)線143可分別使每一列的M個固態(tài)發(fā)光元件彼此串聯(lián)。如圖2A所示，固態(tài)發(fā)光元件串125具有兩個固態(tài)發(fā)光元件Al和A2串聯(lián)，固態(tài)發(fā)光兀件Al與A2都具有第一型電極墊El (P極)與第二型電極墊E2 (N極)。固態(tài)發(fā)光兀件Al的第一型電極墊El (P極)電連接第一導(dǎo)線141，固態(tài)發(fā)光元件Al的第二型電極墊E2 (N極)與固態(tài)發(fā)光兀件A2的第一型電極墊El (P極)電連接，固態(tài)發(fā)光兀件A2的第二型電極墊E2(N極)電連接第二導(dǎo)線142。同理，固態(tài)發(fā)光元件串126與127與固態(tài)發(fā)光元件串125相同，遂不再贅述。在圖2B中，第三導(dǎo)線143行經(jīng)于第一個固態(tài)發(fā)光元件Al與第二個固態(tài)發(fā)光元件A2之間時，為了避免短路，除了第一型電極墊El及第二型電極墊E2位置外，還可形成一介電層144于第三導(dǎo)線143下。此外，第一導(dǎo)線141與第二導(dǎo)線142分別行經(jīng)第一個固態(tài)發(fā)光兀件Al與最后一個固態(tài)發(fā)光兀件A2時,為了避免短路,也可分別形成一介電層145于第一導(dǎo)線141與第二導(dǎo)線142下。在結(jié)構(gòu)上，第一導(dǎo)線141與第二導(dǎo)線142互相不連接，且分別對應(yīng)于第一插槽133內(nèi)部的第一型電極部135以及第二插槽134內(nèi)部的第二型電極部136，其中第一型電極部135為P極，第二型電極部136為N極。如圖1A所示，當透明基板120直立地插入散熱底座130的二插槽133、134內(nèi)而被固定時，位于透明基板120的第一表面121邊緣的第一導(dǎo)線141與第一型電極部135電連接，而第二導(dǎo)線142與第二型電極部136電連接，以使固態(tài)發(fā)光元件發(fā)光時會經(jīng)由透明基板.120的第一表面121與第二表面122出光，達到雙面出光的效果。因此，本實施例的固態(tài)光源模塊100通過面陣列排列的固態(tài)發(fā)光元件，以透明基板120垂直地插置在散熱底座130上，來增加出光面積及出光量，進而提高照明的范圍，以達到雙面出光的效果。請參照圖3，其繪示依照本發(fā)明的另一實施例的固態(tài)光源陣列210的示意圖。三串固態(tài)發(fā)光元件串225、226、227位于透明基板220第一表面221上，每一固態(tài)發(fā)光元件串225 227具有四個固態(tài)發(fā)光元件Al A4串聯(lián)，固態(tài)發(fā)光元件Al A4都具有第一型電極墊El (P極)與第二型電極墊E2 (N極)。固態(tài)發(fā)光兀件Al的第一型電極墊El (P極)電連接第一導(dǎo)線241，固態(tài)發(fā)光元件Al的第二型電極墊E2 (N極)與固態(tài)發(fā)光元件A2的第一型電極墊El (P極)電連接，固態(tài)發(fā)光元件A2的第二型電極墊E2 (N極)與固態(tài)發(fā)光元件A3的第一型電極墊El (P極)電連接，固態(tài)發(fā)光兀件A3的第二型電極墊E2 (N極)與固態(tài)發(fā)光兀件A4的第一型電極墊El (P極)電連接，固態(tài)發(fā)光兀件A4的第二型電極墊E2 (N極)電連接第二導(dǎo)線242。同理，固態(tài)發(fā)光元件串226與227與固態(tài)發(fā)光元件串225相同，遂不再贅述。當透明基板220直立地插入如圖1A中的散熱底座130的二插槽133、134內(nèi)而被固定時，位于透明基板220的第一表面221邊緣的第一導(dǎo)線241與第一型電極部135電連接，而第二導(dǎo)線242與第二型電極部136電連接，以使固態(tài)發(fā)光元件發(fā)光時會經(jīng)由透明基板220的正反兩面出光。綜上所述，雖然結(jié)合以上較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明。 本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)光源模塊，包括透明基板，具有彼此互相平行且相背對的一第一表面與一第二表面；N列固態(tài)發(fā)光兀件串，設(shè)置于該第一表面，每一列該多個固態(tài)發(fā)光兀件串均包括M個串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件，其中N，M為正整數(shù)且NS 1，2，每一該多個固態(tài)發(fā)光元件均包括第一型電極墊以及第二型電極墊，且每一列該多個固態(tài)發(fā)光元件串的第一個該固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊均電連接至一位于該第一表面邊緣的一第一導(dǎo)線，而每一列該多個固態(tài)發(fā)光元件串的第M個該固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊均電連接至一位于該第一表面邊緣的一第二導(dǎo)線，其中該第一導(dǎo)線與該第二導(dǎo)線是物理性地互相不連接(physically disconnected);以及散熱底座，其是由互相隔離的一第一散熱底座及一第二散熱底座所構(gòu)成，其中該第一散熱底座以及該第二散熱底座分別設(shè)置有一內(nèi)部有一第一型電極部的第一插槽與一內(nèi)部有一第二型電極部的第二插槽，使得該透明基板可通過插入該第一插槽及該第二插槽內(nèi)而被固定，并且使該透明基板的第一表面邊緣的第一、第二導(dǎo)線分別與該第一型、第二型電極部電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)光源模塊，其中該第二表面具有凹凸結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1 2其中任一項所述的固態(tài)光源模塊，其中該多個固態(tài)發(fā)光元件是發(fā)光二極管。
4.如權(quán)利要求3所述的固態(tài)光源模塊，其中該發(fā)光二極管包括有第二型半導(dǎo)體層、有源層以及第一型半導(dǎo)體層，其依序形成于該透明基板上。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)光源模塊,其中該發(fā)光二極管被圖案化成為一裸露出部分該第二型半導(dǎo)體層的平臺狀(mesa)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)光源模塊,其中每一該多個發(fā)光二極管的該第一型電極墊是形成于該第一型半導(dǎo)體層上，而該第二型電極墊則是形成于裸露的該第二型半導(dǎo)體層上。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)光源模塊,其中每一列該多個固態(tài)發(fā)光兀件串的第1-Ι個固態(tài)發(fā)光兀件的第二型電極墊以及第i個固態(tài)發(fā)光兀件的第一型電極墊之間，均分別以一第三導(dǎo)線連接，其中i為正整數(shù)且2 < i < M。
8.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)光源模塊，其中該第三導(dǎo)線所經(jīng)之處，除該第一型電極墊及該第二型電極墊位置外，還形成有一介電層于該第三導(dǎo)線下。
9.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)光源模塊,其中該發(fā)光二極管還包括未摻雜的半導(dǎo)體層, 位于該第二型半導(dǎo)體層與該透明基板之間。
10.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)光源模塊,其中該發(fā)光二極管還包括緩沖層,位于該未摻雜的半導(dǎo)體層與該透明基板之間。
11.一種固態(tài)光源陣列，包括透明基板，具有彼此互相平行且相背對的第一表面與第二表面；以及N列固態(tài)發(fā)光兀件串，設(shè)置于該第一表面，每一列該多個固態(tài)發(fā)光兀件串均包括M個串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件，其中N，M為正整數(shù)且N > 1，2，每一該多個固態(tài)發(fā)光元件均包括一第一型電極墊以及一第二型電極墊，且每一列該多個固態(tài)發(fā)光元件串的第一個該固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊均電連接至一位于該第一表面邊緣的一第一導(dǎo)線，而每一列該多個固態(tài)發(fā)光元件串的第M個該固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊均電連接至一位于該第一表面邊緣的一第二導(dǎo)線，其中該第一導(dǎo)線與該第二導(dǎo)線是物理性地互相不連接(physically disconnected)。
12.如權(quán)利要求11所述的固態(tài)光源模塊，其中該第二表面具有凹凸結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求11 12其中的任一項所述的固態(tài)光源模塊,其中該多個固態(tài)發(fā)光兀件是發(fā)光二極管。
14.如權(quán)利要求13所述的固態(tài)光源模塊，其中該發(fā)光二極管包括有第二型半導(dǎo)體層、 有源層以及第一型半導(dǎo)體層，其依序形成于該透明基板上。
15.如權(quán)利要求14所述的固態(tài)光源模塊，其中該發(fā)光二極管被圖案化成為一裸露出部分該第二型半導(dǎo)體層的平臺狀(mesa)結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的固態(tài)光源模塊,其中每一該多個發(fā)光二極管的該第一型電極墊是形成于該第一型半導(dǎo)體層上，而該第二型電極墊則是形成于裸露的該第二型半導(dǎo)體層上。
17.如權(quán)利要求16所述的固態(tài)光源模塊,其中每一列該多個固態(tài)發(fā)光兀件串的第i_l 個固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊以及第i個固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊之間，均分別以一第三導(dǎo)線連接，其中i為正整數(shù)且2 < i < M。
18.如權(quán)利要求17所述的固態(tài)光源模塊，其中該第三導(dǎo)線所經(jīng)之處，除該第一型電極墊及該第二型電極墊位置外，還形成有一介電層于該第三導(dǎo)線下。
19.如權(quán)利要求18所述的固態(tài)光源模塊,其中該發(fā)光二極管還包括未摻雜的半導(dǎo)體層，位于該第二型半導(dǎo)體層與該透明基板之間。
20.如權(quán)利要求19所述的固態(tài)光源模塊，其中該發(fā)光二極管還包括緩沖層，位于該未摻雜的半導(dǎo)體層與該透明基板之間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種固態(tài)光源模塊及固態(tài)光源陣列，該固態(tài)光源陣列包括一透明基板以及N列固態(tài)發(fā)光元件串。每一列固態(tài)發(fā)光元件串均包括M個串聯(lián)的固態(tài)發(fā)光元件，其中N，M為正整數(shù)且N≥1，M≥2。每一固態(tài)發(fā)光元件均包括一第一型電極墊以及一第二型電極墊，且每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第一個固態(tài)發(fā)光元件的第一型電極墊均電連接至一位于第一表面邊緣的一第一導(dǎo)線，而每一列固態(tài)發(fā)光元件串的第M個固態(tài)發(fā)光元件的第二型電極墊均電連接至一位于第一表面邊緣的一第二導(dǎo)線，其中第一導(dǎo)線與第二導(dǎo)線是物理性地互相不連接。
文檔編號H01L33/36GK103000652SQ20111030452
公開日2013年3月27日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者余長治, 林孟毅 申請人:隆達電子股份有限公司