TWI578571B - 發光晶片組合及其製造方法 - Google Patents

Description

發光晶片組合及其製造方法

本發明涉及一種晶片組合，特別是指一種發光晶片組合。

發光二極體作為新興的光源，已被廣泛地應用於各種用途當中。發光二極體通常包括基座、安裝於基座上的晶片及覆蓋晶片的封裝體。晶片由基板及依次生長於基板上的N型半導體層、發光層及P型半導體層組成。晶片還分別在其N型半導體層及P型半導體層上形成P電極及N電極，以與基座電連接，從而將電流引入晶片內以驅動發光層發光。

為提升出光效率，當前有部分晶片是採用倒裝的形式固定於基座上。倒裝的晶片的二電極分別通過二錫球焊接至基座上的二導電層，從而實現與基座的電連接。有業者採用軟性材料來製造基座，以得到具有可撓性的發光二極體。然而，由於晶片的二電極是通過剛性的錫球焊接在軟性基座的導電層上，在軟性基座發生彎曲的過程中，電極、錫球及導電層之間極易由於內部的應力作用發生分離，導致發光二極體出現斷路。

因此，有必要提供一種不易發生斷路的發光晶片組合及其製造方法。

一種發光晶片組合，包括晶片及承載晶片的軟性基座，晶片包括基板及依次堆疊於基板上的第一半導體層、發光層、第二半導體層及電極，電極通過摻雜有導電粒子的軟性絕緣層接合在基座上而實現晶片與基座之間的電連接。

一種發光晶片組合的製造方法，包括：提供軟性基座及發光晶片，發光晶片包括依次堆疊的第一半導體層、發光層、第二半導體層及電極；在基座上塗覆包含導電粒子的軟性絕緣層；將發光晶片置於軟性絕緣層上，使電極於軟性絕緣層接觸；施加壓力，使發光晶片相對基板逐漸靠近，直至電極通過導電粒子與基座導通。

由於採用軟性絕緣層來接合晶片的電極及基座，其可抵消由於基座的彎曲而給晶片的電極所造成的應力，使電極與基座之間不易發生脫落。並且，軟性絕緣層中所摻雜的導電粒子可確保電極與基座之間的電連接，從而使電流能夠從基座進入晶片內，驅動晶片正常發光。

10‧‧‧發光晶片組合

20‧‧‧基座

22‧‧‧基底

24‧‧‧第一導電層

26‧‧‧第二導電層

30‧‧‧發光晶片

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧基板

33‧‧‧第二電極

34‧‧‧第一半導體層

340‧‧‧區域

36‧‧‧發光層

38‧‧‧第二半導體層

40‧‧‧接合層

42‧‧‧軟性絕緣層

44‧‧‧導電粒子

圖1示出本發明一實施例的發光晶片組合。

圖2為圖1中的發光晶片組合的製造過程。

請參閱圖1，示出本發明一實施例的發光晶片組合10。發光晶片組合10包括一基座20及一固定於基座20上的發光晶片30。

基座20包括基底22及覆蓋於基底22頂面的第一導電層24及第二導電層26。基座20可以為一集成於發光二極體內部的基座，也可以 為一軟性電路板。本實施例中，基底22由軟性的材料製造，如聚醯亞胺或聚酯薄膜等。基底22可在外力的作用下發生一定程度的彎曲。第一導電層24及第二導電層26通過印刷等方式形成於基底22頂面。第一導電層24及第二導電層26優選採用金屬薄膜製造，以提供優良的導電能力。第一導電層24與第二導電層26之間通過間隙隔開，以避免二者直接導通。

發光晶片30包括基板32及依次形成於基板32上的第一半導體層34、發光層36及第二半導體層38。本實施例中，基板32由藍寶石等透光性材料製成，以供發光層36發出的光線透射出發光晶片30外。當然，基板32也可通過研磨、鐳射剝離等方式去除，以直接暴露出第一半導體層34頂面，使發光層36發出的光線能夠直接從第一半導體層34出射。第一半導體層34、第二半導體層38及發光層36採用氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵等材料製成。本實施例中，第一半導體層34為N型層，第二半導體層38為P型層，發光層36為多重量子阱層。發光層36及第二半導體層38的面積小於第一半導體層34的面積，從而在第一半導體層34的底面形成一外露的區域340。一第一電極31通過蒸鍍等方式形成於第一半導體層34的外露區域340上，一第二電極33通過蒸鍍等方式形成於第二半導體層38底面。第一電極31及第二電極33均優選採用金屬材料製成，以將電流從外界引入發光晶片30內。第一電極31高於第二電極33，且二者之間相互隔開。

發光晶片30通過一接合層40固定於基座20上。本實施例中，接合層40為一異方性導電膠。接合層40包括軟性絕緣層42及摻雜於軟性絕緣層42內的大量的導電粒子44。軟性絕緣層42優選採用環氧 樹脂、矽膠等絕緣材料製成，其厚度介於20~85μm。導電粒子44為鍍鎳的樹脂球，其具有一定的彈性，可在受到外力的作用下發生形變。導電粒子44的粒徑介於1~15μm之間。導電粒子44均勻地摻雜於軟性絕緣層42內。軟性絕緣層42內的導電粒子44僅會沿接合層40的厚度方向(即豎向)導通，沿接合層40的長度或寬度方向(即橫向)不導通，因此接合層40僅在豎嚮導電，從而防止由於橫嚮導通而發生的短路現象。

請一併參閱圖2，接合層40在未固化之前呈可流動的黏膠狀，其預先塗覆在基座20的頂面而覆蓋第一導電層24、第二導電層26及二者之間的間隙。然後，將發光晶片30的第一電極31及第二電極33朝向接合層40移動直至嵌入接合層40內。之後，加熱接合層40至200攝氏度左右，並同時對發光晶片30施加向下的壓力，使其第一電極31及第二電極33朝向基座20的第一導電層24及第二導電層26移動。此時，接合層40內的導電粒子44被壓縮而發生彈性形變，形成橢球狀結構。在200攝氏度左右維持上述壓力一段時間，直至接合層40的軟性絕緣層42固化成凝膠狀，此時第二半導體層38、發光層36及部分第一半導體層34沒入軟性絕緣層42內。待軟性絕緣層42固化後，將壓力釋放，此時導電粒子44產生恢復形變的趨勢。由於接合層40的厚度被縮減，導致導電粒子44的回彈的空間被壓縮而無法完全恢復原有形狀，因此導電粒子44在恢復形變的過程中將相互擠壓，從而緊密地連接在一起而在沿著接合層40的厚度方向上保持連續。優選地，導電粒子44的最終形變量最好大於40%，從而使接合層40具有較佳的豎嚮導電能力。發光晶片30的第一電極31通過位於其正下方的導電粒子44與基座20的第一導電層24導通，第二電極33通過位於其正下方的導電粒子44 與基座20的第二導電層26導通，從而實現發光晶片30與基座20之間的電連接。

由於採用軟性絕緣層42來接合發光晶片30及基座20，因此可抵消由於基座20彎曲而帶來的內部應力，從而防止發光晶片30從基座20上脫落的現象發生。並且，由於軟性絕緣層42內還摻雜有導電粒子44，因此可確保發光晶片30與基座20之間的電連接，從而使電流能從第一導電層24及第二導電層26進入發光晶片30內而驅動發光層36發光。

可以理解地，當發光晶片30具備豎直導通型的結構時(即第一電極31及第二電極33分別位於發光晶片30的底部及頂部，此時第一電極通常使用導電基板替代)時，其僅有一個電極需要採用接合層40與基座20的導電層連接，其另一電極可通過導線(圖未示)與基座20的另一導電層連接。

還可以理解地，在移除發光晶片30的基板32的情況下，第一半導體層34的頂面將暴露在外。此時第一半導體層34的頂面還可通過蝕刻等手段進行粗化，形成粗糙表面。由此，從發光層36所發出的光線可以更大的幾率從第一半導體層34的粗糙表面出射，從而提升發光晶片30的出光效率。

綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作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內。

10‧‧‧發光晶片組合

20‧‧‧基座

22‧‧‧基底

24‧‧‧第一導電層

26‧‧‧第二導電層

30‧‧‧發光晶片

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧基板

：33‧‧‧第二電極

34‧‧‧第一半導體層

340‧‧‧區域

36‧‧‧發光層

38‧‧‧第二半導體層

40‧‧‧接合層

42‧‧‧軟性絕緣層

44‧‧‧導電粒子

Claims (10)

1. 一種發光晶片組合，包括軟性基座及安裝於基座上的發光晶片，其改良在於：發光晶片包括依次堆疊的第一半導體層、發光層、第二半導體層及電極，電極通過摻雜有導電粒子的軟性絕緣層接合至基座，導電粒子將電極與基座導通。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光晶片組合，其中第二半導體層及發光層嵌入軟性絕緣層內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光晶片組合，其中導電粒子為彈性的鍍鎳樹脂球。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光晶片組合，其中導電粒子沿著軟性絕緣層的厚度方向相互擠壓。
5. 一種發光晶片組合的製造方法，包括：提供軟性基座及發光晶片，發光晶片包括依次堆疊的第一半導體層、發光層、第二半導體層及電極；在基座上塗覆包含導電粒子的軟性絕緣層；將發光晶片置於軟性絕緣層上，使電極與軟性絕緣層接觸；施加壓力，使發光晶片相對基板逐漸靠近，直至電極通過導電粒子與基座導通。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中在施加壓力的過程中還對軟性絕緣層進行加熱，直至軟性絕緣層固化成凝膠狀再釋放壓力。
7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中導電粒子在施加壓力的過程中發生形變，並在釋放壓力之後恢復部分形變而沿著軟性絕緣層的厚度方向相互擠壓。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中導電粒子在恢復部分形變之後的的形變量仍大於40%。
9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中在軟性絕緣層固化之後第二半導體層及發光層均嵌入軟性絕緣層內。
10. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中導電粒子為鍍鎳的樹脂球。