TW201006000A - Light emitting diode and method of making the same - Google Patents

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201006000 九、發明說明： - 【發明所屬之技術領域】 . 本發明涉及一種發光二極體及製造方法，特別涉及一 種覆晶式發光二極體及其製造方法。 【先前技術】 現有之發光二極體（Light Emitting Diode，LED)之晶片 (chip)與基板（substrate)之電性接合方式一般包括打線接合 (Wire Bonding)與覆晶接合(Flip-chip bonding)兩種。參見圖 _ 1，一種晶片與基板覆晶接合之發光二極體50,其包括封裝 殼體51、基板52及晶片53。封裝殼體51具有一容置槽 510 ’基板52設置於容置槽510底部。晶片53具有電極之 一面藉由接合層54與基板52接合。接合層54可為金屬凸 塊（如金凸塊）或焊料凸塊（Solder Bump)等接合物質。晶片 53之電極與基板52藉由接合層54相接合，而晶片53之出 光面530位於基板52之上方，從而可避免晶片53之電極 遮蔽出光面530出光以提高出光率。另外，覆晶式發光二 ®極體50還具有較高之散熱效率及較小之封裝體積。 然而’接合層54與基板52、以及晶片53之電極接合 不夠牢固’晶片53容易相對基板52產生移位，從而造成 晶片53與基板52電連接性能不佳。另外，於覆晶式發光 二極體50之製造過程中，接合層54於基板52與晶片53 之間會產生接點移位，造成接合良率不佳之情形。因此， 有必要提供一種晶片與基板藉由接合層穩固接合之發光二 極體及其製造方法。 201006000 【發明内容】 以下將以實施例說明一種晶片與基板藉由接合層穩固 接合之發光二極體及其製造方法。 一種發光二極體，其包括：一個基板；一個發光二極 體晶片’其覆晶接合於該基板上；一個接合層，其設置於 該基板與S亥發光二極體晶片之間用以接合該基板與該發光 二極體晶片並使二者電性導通。該基板之與該發光二極體 晶片相接合之表面具有至少一個凹槽，該接合層設置於該 霸至少一個凹槽中。 一種發光二極體之製造方法，包括：提供一發光二極 體晶片與一具有至少一凹槽之基板；提供一第一接合層並 使其與該發光二極體晶片相接合；提供一第二接合層並將 其設置於該基板之至少一凹槽中；將該發光二極體晶片壓 向該基板，使該第一接合層與該第二接合層相接觸；加熱 該第一接合層與該第二接合層直至二者結合為一體。 〇 與先刖技術相比，上述發光二極體及其製造方法中基 板之與發光二極體晶片相接合之表面具有至少一個凹槽， 接合層設置於該至少-個凹槽中，發光二極體晶片藉由接 U層覆晶接合於基板上，使得發光：極體晶片與基板藉由 接》層接合之較為穩固，並且接合層不易產生移位，保證 了發光二極體晶片與基板具有較好之電連接性能。 【實施方式】 了面結合附圖對本發明作進一步之詳細說明。 凊參見圖2,本發明第—實施例提供之發光二極體 201006000 其包括封裝殼體（Housing)ll，基板12,發光二極體晶片i3， • 接合層14，封裝層15。 封裝殼體11具有一容置槽110。封裝殼體11所用材料 為絕緣材料，例如液晶聚合物（Liquid Crystal Polymer)、塑 膠等。 基板12設置於容置槽110之底部，其用於承載發光二 極體晶片13。基板12與外部電源（圖未示）相連，使外部電 源藉由基板12傳導驅動電流至發光二極體晶片13。基板 ❹12為一導線架（Lead Frame)，其所用材料為高導電性材料， 例如金、銀、銅等金屬。基板12之暴露於容置槽110底部 之表面121上具有一第一凹槽122及一與第一凹槽122並 列設置之第二凹槽123。第一凹槽122與第二凹槽123均為 一立方體凹槽。可理解的是，第一凹槽122與第二凹槽123 亦可為其他形狀之凹槽’如半球形凹槽等。 發光二極體晶片13為一半導體發光元件，其可為氮化 鎵（GaN)，氮化鋁銦鎵（AlInGaN)，砷化鎵（GaAs)，麟化鎵 ® (GaP)，磷化鋁銦鎵（AlInGaP)等發光二極體晶片。驅動電流 流過發光二極體晶片13時可使其發出特定波長之光。以氮 化鎵發光二極體晶片為例，其包含藍寶石層（SaPPhire)，氮 化鎵過渡層（Buffer)，N型氮化鎵層，多重量子阱（Multiple Quantum Well，MQW)發光層’ P型氮化鎵層，第一電極層 及第二電極層。於本實施例中，發光二極體晶片13為一氮 化鎵發光二極體晶片，其設置於容置槽110中且覆晶接合 於基板12,即發光二極體晶片13之第一電極131與第二電 201006000 極132位於發光二極體晶片13之同一側且藉由接合層14 與基板12相接合。 接合層14設置於基板12與發光二極體晶片13之間， 用以接合基板12與發光二極體晶片13並使二者電性導 通。接合層14為金屬塊（如金塊）或焊料塊（錫塊）。根據基 板12之材料及發光二極體之製程條件，可選擇不同之錫塊 種類，例如高熔點之95%鉛-5%錫合金，或低熔點之51%銦 -32.5%鉍-16.5%錫合金、63%鉛-37%錫合金、50%鉛-50%銦 _合金等。於本實施例中，接合層14包括第一焊料塊141與 第二焊料塊142,其均為51%銦-32.5%鉍-16.5%錫合金。第 一焊料塊141部分嵌入基板12之第一凹槽122内並與發光 二極體晶片13之第一電極131相連，第二焊料塊142部分 嵌入於基板12之第二凹槽123内並與發光二極體晶片13 之第二電極132相連。由於接合層14所包括之第一焊料塊 141與第二焊料塊142分別設置於第一凹槽122與第二凹槽 _ 123内，使得發光二極體晶片13與基板12藉由接合層14 接合之較為穩固，並且接合層14不易產生移位，保證了發 光二極體晶片13與基板12具有較好之電連接性能。於此， 接合層14之平行於基板12之表面121之橫截面積小於第 一凹槽122及第二凹槽123之平行於基板12之表面121之 橫截面積，即第一焊料塊141、第二焊料塊142之平行於基 板12之表面121橫截面積分別小於第一凹槽122及第二凹 槽123之平行於基板12之表面121橫截面積。 封裝層15設置於容置槽110中以覆蓋發光二極體晶片 201006000 13。封裝層15可為矽膠等透明膠體。發光二極體10還可 進一步包括光波長轉換物質16，例如螢光粉。光波長轉換 物質16摻雜於封裝層15中，用以對發光二極體晶片13發 出之特定波長進行光色轉換，使得發光二極體10發出白光 或多色光。 參見圖3，本發明第二實施例提供之發光二極體20， 其與上述第一實施例所提供之發光二極體10基本相同，不 同之處在於：基板22包括一絕緣層221及一設置於絕緣層 瘳221上之導電層222。導電層222位於與發光二極體晶片13 相鄰之一侧。發光二極體晶片13藉由與接合層14與導電 層222電性連接。絕緣層221所用材料可為陶瓷，矽，氮 化鋁，氮化硼或碳化矽。導電層222所用材料可為金、銀、 銅等。可理解的是，基板22還可為金屬芯電路板（Metal core PCB，MCPCB)或 IS 基板(Aluminum Substrate)等。 參見圖4，本發明第三實施例提供之發光二極體30， ©其與上述第一實施例所提供之發光二極體10基本相同，不 同之處在於：發光二極體30進一步包括接著膠層35。 接著膠層35設置於發光二極體晶片13與基板12之間 除了由接合層14接合以外之空隙處，使得發光二極體晶片 13藉由接合層14與基板12電性導通之外之部位不會與基 板12電性導通，以避免造成短路或電極擊穿等現象而損壞 發光二極體晶片13。接著膠層35還可用以提高發光二極體 晶片13與基板12接合過程之穩定性，以提升接合過程之 良率。接著膠層35為一柔性膠質絕緣材料，如高分子絕緣 11 201006000 膠、助焊劑（flux)、非導電性固晶膠等。 參見圖5，本發明第四實施例提供之發光二極體40， 其與上述第二實施例所提供之發光二極體20基本相同，不 同之處在於：發光二極體40進一步包括接著膠層35。接著 膠層35設置於發光二極體晶片13與基板22之導電層222 之間除了藉由接合層14接合以外之空隙處。 參見圖6至圖12,本發明第五實施例提供之發光二極 體30之製造方法，包括以下步驟： 如圖6所示，提供一發光二極體晶片13與一接合層 17。接合層17包括第一焊料塊171與第二焊料塊172。第 一焊料塊171之一端為半球形，第二焊料塊172之一端為 錐形。接合層17之形成方式主要有蒸鍍、沈積、焊料印刷 或電鍍法等。 如圖7所示，將接合層17與發光二極體晶片13接合。 於此，將第一焊料塊171之與其半球形端部相對之一端與 發光二極體晶片13之第一電極131接合，將第二焊料塊172 之與其錐形端部相對之一端與發光二極體晶片13之第二電 極132接合。 如圖8所示，提供一基板12，基板12之一表面具有第 一凹槽122與第二凹槽123。第一凹槽122與第二凹槽123 之平行於基板12之表面121之橫截面積分別大於第一焊料 塊171、第二焊料塊172之橫截面積。 如圖9所示，將接合物質置入基板12之第一凹槽122 與第二凹槽123内以形成接合層18。接合層18與接合層 12 201006000 17為同一物質。第一凹槽122與第二凹槽123之平行於基 ' 板12之表面121之橫截面積分別大於第一焊料塊171、第 ’ 二烊料塊172之橫截面積，有利於接合層17與接合層18 相接合。 如圖10所示，將一接著膠層35設置於基板12之表面 以覆蓋第一凹槽122,第二凹槽123及接合層18。接著膠 層35之形成方法可為印刷、塗佈、點膠等。 如圖11所示，發光二極體晶片13及與其連結之接合 ⑩層17下壓於基板12上之接合層18。於此，第一焊料塊171 之半球形端部壓入第一凹槽122内之接合層18，第二焊料 塊172之錐形端部壓入第二凹槽123内之接合層18。由於 接合層17與接合層18為一硬性材料，其硬度比由柔性膠 質材料構成之接著膠層35大，因此，發光二極體晶片13 及與其連結之接合層17之下壓過程中，會將接著膠層35 往周圍排開使得接合層17與接合層18直接接觸。第一焊 _料塊171與第二焊料塊172分別具有半球形端部與錐形端 部，從而有利於接合層17與接合層18相接合。 如圖12所示，藉由溫度控制以使接合層17與接合層 18形成熔融態，使得接合層17插入接合層18内部以結合 為一體以接合發光二極體晶片13與基板12。此時，接著膠 層35分佈於發光二極體晶片13與基板12間除了由接合層 17與接合層18接合之外之空隙處。接著膠層35還可防止 接合層17與接合層18融合為一體前因外力作用造成二者 間滑動移位，避免接合層17與接合層18對位不精準而造 13 201006000 成良率降低。 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案 技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆 應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係一種現有之覆晶式發光二極體之截面示意圖。 圖2係本發明第一實施例提供之發光二極體之截面示 意圖。 圖3係本發明第二實施例提供之發光二極體之截面示 意圖。 圖4係本發明第三實施例提供之發光二極體之截面示 意圖。 圖5係本發明第四實施例提供之發光二極體之截面示 ❹意圖。 圖ό至圖12係本發明第五實施例提供之發光二極體之 製造方法之流程示意圖。 【主要元件符號說明】 發光二極體 50、10、20、30、40 封裝殼體 51、11 基板容置槽接合層 52、12、22 510 、 110 54、14、17、18 201006000 出光面 530 發光二極體晶片 13 > 53 封裝層 15 表面 121 第一凹槽 122 第二凹槽 123 第一電極 131 第二電極 132 第一焊料塊 141 、 171 第二焊料塊 142、172 光波長轉換物質 16 絕緣層 221 導電層 222 接著膠層 35 參 15

Claims (1)

1. 201006000 十、申請專利範圍： - 1.一種發光二極體，其包括·· '一個基板； -個發光二極體晶片’其覆晶接合於該基板上. 一個接合層’其設置於該基板與該發光二極體晶片 以接合該基板與該發光二極體曰 用 蚀體日日片並使一者電性導通； ο 了:，該基板之與該發光二極體晶片相接合之表面且有至 〉一個凹槽’該接合層設置於該至少一個凹槽中。- 申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中，該發光 -_進-步包括-具有容置槽之封裝 於該容置槽之底部。 通基板。又置 ’其中，該基板 ’其中，該基板 該發光二極體 其中，該接合 3·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體 為導線架，金屬芯電路板或鋁基板。 4·如申請專利範圍第i項所述之發光二極體 包括絕緣層及設置於該絕緣層上之導電層， 參 晶片藉由該接合層與該導電層電性連接。 5爲t申請專利範圍第1項所述之發光二極體該接合 體晶旅：料塊與第二焊料塊，該基板之與該發光二極 栌I列目合之表面具有一個第一凹槽及一個與該第一凹 ^置第二凹槽，該第—㈣塊與該第二焊料塊分 又置於該第一凹槽與該第二凹槽内。 6」如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中，該至少 二η之平行於該基板之與該發光二極體晶片相接合之 之檢截面積大於該接合層之平行於該基板之與該發光 16 201006000 二極體晶片相接合之表面之橫截面積。 7.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中，該發光 二極體進一步包括一封裝層，該封裝層設置於該容置槽中 用以覆蓋該發光二極體晶片。 8.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中，該發光 二極體進一步包括一接著膠層，該接著膠層設置於該發光 二極體晶片與該基板之間除了由該接合層接合以外之空隙 處。

   9. 一種發光二極體之製造方法，包括： 提供一發光二極體晶片與一具有至少一凹槽之基板； 提供一第一接合層並使其與該發光二極體晶片相接合； 提供一第二接合層並將其設置於該基板之至少一凹槽中； 將該發光二極體晶片壓向該基板，使該第一接合層與該第 二接合層相接觸； 加熱該第一接合層與該第二接合層直至二者結合為一體。 10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體之製造方法， 其中，於將該發光二極體晶片壓向該基板之前，提供—接 著膠層，先將該接著膠層設置於該基板上以覆蓋該^小一 凹槽及該第二接合層。 夕 U·如申請專利範圍第9項所述之發光二極體之製造方法， 其中，第一接合層用與該第二接合層相接觸 和半球形中至少一者。 為錐形 17