TWI469314B - 發光二極體的製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體的製造方法

本發明涉及一種發光二極體的製造方法。

發光二極體光源作為一種新興的第三代光源，因其具有工作壽命長、節能、環保等優點，而普遍被市場看好。而且，目前由發光二極體組成的發光模組能產生大功率、高亮度的光源。因此將廣泛地、革命性地取代傳統的白熾燈等現有的光源，成為符合節能環保主題的主要光源。然而，在製造發光二極體時，大多係先將發光二極體晶圓切割為複數發光二極體晶片單體，然後將該複數發光二極體晶片單體逐一放置於一底板上，再採用單個封裝的方式將發光二極體晶片單體封裝成發光二極體，但這種封裝方法生產效率低，很難實現大規模的自動化生產，不利於降低成本，很大程度上阻礙了發光二極體的普及。

隨著技術的發展，目前逐漸開始出現採用一次性將所有發光二極體晶片連接於底板上的陣列封裝方式，即將複數陣列排佈的發光二極體晶片同時壓入塗佈有導電膠的一底板上，從而使所有發光二極體晶片同時完成與底板的電連接。然而，由於發光二極體晶片為採用較為密集的陣列排佈方式，當將所述發光二極體晶片壓入至導電膠時，所述導電膠中的導電粒子會因受擠壓而跑至相鄰的發光二極體晶片之間的間隙中，使得該相鄰的發光二極體晶片 之間會因為導電粒子相互接觸而導通，存在短路的風險。隨著發光二極體封裝朝向體積縮小的趨勢發展，陣列封裝中的相鄰的發光二極體晶片靠的越來越近，相鄰的發光二極體晶片之間的間隙也越來越小，使得發光二極體晶片之間出現短路的風險提高。

鑒於此，有必要提供一種在陣列封裝方式中可防止發光二極體晶片之間相互導通的發光二極體的製造方法。

一種發光二極體的製造方法，包括以下步驟：提供一發光二極體晶圓，該發光二極體晶圓包括一基板及自該基板生長的一外延層；將所述發光二極體晶圓的外延層切割成複數相互分離的發光二極體晶片，相鄰的發光二極體晶片之間形成一間隙；於相鄰的發光二極體晶片之間的間隙內設置一絕緣層；提供一底板，該底板上塗佈有導電膠，將所述基板與發光二極體晶片倒置，使每一發光二極體晶片與所述底板的導電膠連接，所述絕緣層隔斷相鄰的發光二極體晶片之間的導電膠；及利用透光材料包覆所述發光二極體晶片從而得到發光二極體；其中，該絕緣層的高度高於所述發光二極體晶片的頂面，該絕緣層穿入導電膠中。

與傳統的製造方法相比，上述發光二極體的製造方法中，在相鄰的發光二極體晶片間設置有絕緣層，該絕緣層隔斷相鄰的發光二極體晶片之間的導電膠，從而避免了相鄰的發光二極體晶片在與底板連接時藉由導電膠導通而造成短路的危險。

10‧‧‧發光二極體晶圓

11‧‧‧基板

12‧‧‧外延層

13‧‧‧發光二極體晶片

14‧‧‧間隙

15‧‧‧絕緣層

16‧‧‧錫球

21‧‧‧底板

22‧‧‧導電膠

30、40‧‧‧透光材料

111‧‧‧上表面

132‧‧‧頂面

134‧‧‧底面

212‧‧‧正面

224‧‧‧導電粒子

圖1為本發明發光二極體的製造方法較佳實施方式的流程圖。

圖2為圖1所示步驟一中所提供的發光二極體晶圓。

圖3為將圖2所示發光二極體晶圓的外延層切割成複數發光二極體晶片的示意圖。

圖4為將圖3所示發光二極體晶片陣列的間隙中填充一絕緣層的示意圖。

圖5為在圖4所示的發光二極體晶片上設置錫球的示意圖。

圖6為將圖5所示的發光二極體晶片陣列倒置並黏接至底板上的示意圖。

圖7為將圖6所示的發光二極體晶片陣列固定於底板後的示意圖。

圖8a為利用透光材料將圖7所示的發光二極體晶片進行單個封裝的示意圖。

圖8b為利用透光材料將圖7所示的發光二極體晶片進行一體封裝的示意圖。

圖8c為將圖7所示的發光二極體晶片上的基板去除後再利用透光材料進行封裝的示意圖。

請參閱圖1，本發明的發光二極體的製造方法包括以下步驟：首先，如圖2所示，提供一塊發光二極體晶圓10。該發光二極體晶圓10包括一基板11及自該基板11上生長的一外延層12。該基板11的材料可為藍寶石、矽或碳化矽等，本實施例中，該基板11為藍寶石，該外延層12自該藍寶石基板11的上表面111向上生長而成。該外延層12為構成p-n結的半導體，外延層12的材料可為砷化鎵、磷砷化鎵、砷化鋁鎵等。

其次，如圖3所示，將該發光二極體晶圓10的外延層12切割成複數發光二極體晶片13。每一發光二極體晶片13包括一頂面132及一底面134，該發光二極體晶片13的底面134緊密連接於藍寶石基板11的上表面111上。該複數發光二極體晶片13相互間隔並排成一陣列。相鄰的兩發光二極體晶片13之間形成一間隙14。

其次，如圖4所示，於該發光二極體晶片13之間的間隙14內填充一絕緣層15，該絕緣層15可由透光的光致抗蝕劑在光照的作用下固化而成。該絕緣層15將相鄰的兩發光二極體晶片13間隔開來。該絕緣層15垂直於所述藍寶石基板11的上表面111，該絕緣層15的高度略高於所述發光二極體晶片13的頂面132。

再次，如圖5所示，於每一發光二極體晶片13的頂面132的正負兩電極上分別設置一錫球16，以便每一發光二極體晶片13可藉由錫球16與外界電連接。

再次，如圖6及圖7所示，提供一設有電路的底板21，且該底板21的正面212塗佈有一層導電膠22，該導電膠22可以為異方性導電膠。該導電膠22包括樹脂黏著劑及離散地分佈於樹脂黏著劑內的導電粒子224。該導電膠22藉由其內的導電粒子224起到導電的作用。

將所述藍寶石基板11與發光二極體晶片13倒置，使發光二極體晶片13的頂面132朝下，並將發光二極體晶片13及絕緣層15的頂部壓入至該導電膠22內，並擠壓該導電膠22，使導電膠22在受力方向(即豎直方向)產生導電性，從而使得發光二極體晶片13上的錫球16藉由導電膠22與底板21上的電路連接。

壓入時，底板21上的導電膠22受到發光二極體晶片13的擠壓時，該導電膠22的橫向(即水平方向)上也會產生應力，並產生從發光二極體晶片13的週邊溢出的趨勢，但由於相鄰的兩發光二極體晶片13之間的間隙14中設置有絕緣層15，且絕緣層15的高度高出發光二極體晶片13的頂面132，該絕緣層15可穿入導電膠22中並將相鄰的發光二極體晶片13之間的導電膠22隔斷，從而可阻止溢出的導電膠22流至相鄰的發光二極體晶片13所在側，從而避免了導電粒子224填充到發光二極體晶片13陣列的間隙14中，避免導通相鄰的兩發光二極體晶片13而造成短路的危險。

再次，加熱該導電膠22，使之於高溫下固化，從而將發光二極體晶片13與底板21連接於一體。然後，如圖8a所示，利用透光材料30將各發光二極體晶片13分別包覆起來，使發光二極體晶片13與外界隔離。該透光材料30可採用環氧樹脂、壓克力、矽膠等高透光、高機械強度、強耐濕性材料。最後切割底板21，使得底板21上的每一發光二極體晶片13相互分離，每一發光二極體晶片13形成一發光二極體。此外，位於相鄰發光二極體晶片13之間的絕緣層15也具備封裝的功效，如此可確保切割完成後每一發光二極體封裝完好。

請參閱圖8b，封裝時也可用透光材料40將所有發光二極體晶片13一體封裝，使所有發光二極體晶片13集成封裝在一起。

在圖8a與圖8b中，該透光材料30、40將基板11與發光二極體晶片13一起包覆。另外，如圖8c所示，封裝前也可先將發光二極體晶片13的底面134的藍寶石基板11去除，然後再分別對每一發光二極體晶片13進行封裝或將所有發光二極體晶片13集成封裝於一體 。

上述發光二極體製造方法中，在相鄰的發光二極體晶片13之間設置有絕緣層15，該絕緣層15隔斷相鄰的發光二極體晶片13之間的導電膠22，阻隔了導電粒子224填充到相鄰的發光二極體晶片13之間的間隙14中，從而避免了相鄰的發光二極體晶片13在與底板21連接時藉由導電膠22導通而造成短路的危險。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

Claims (9)

1. 一種發光二極體的製造方法，包括以下步驟：提供一發光二極體晶圓，該發光二極體晶圓包括一基板及自該基板生長的一外延層；將所述發光二極體晶圓的外延層切割成複數相互分離的發光二極體晶片，相鄰的發光二極體晶片之間形成一間隙；於相鄰的發光二極體晶片之間的間隙內設置一絕緣層；提供一底板，該底板上塗佈有導電膠，將所述基板與發光二極體晶片倒置，使每一發光二極體晶片與所述底板的導電膠連接，所述絕緣層隔斷相鄰的發光二極體晶片之間的導電膠；及利用透光材料包覆所述發光二極體晶片從而得到發光二極體；其中，該絕緣層的高度高於所述發光二極體晶片的頂面，該絕緣層穿入導電膠中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中該絕緣層由光致抗蝕劑在光照的作用下固化而成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中所述底板上設有電路，所述發光二極體晶片的頂面上設有錫球，該發光二極體晶片通過錫球與該底板的導電膠電連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中所述導電膠為異方性導電膠。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中所述導電膠受熱後固化將所述發光二極體晶片與底板連接於一體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中所述透光材料 一體包覆所有發光二極體晶片，使所有發光二極體晶片一體封裝在一起。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中所述透光材料分別包覆每一發光二極體晶片，使各發光二極體晶片成為獨立的封裝體。
8. 如申請專利範圍第1至7項任意一項所述之發光二極體的製造方法，其中該透光材料將所述基板與發光二極體晶片一起包覆。
9. 如申請專利範圍第1至7項任意一項所述之發光二極體的製造方法，其中於利用透光材料包覆所述發光二極體晶片之前先去除基板。