CN101188268A - 发光二极管芯片和发光二极管光源模块的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于板上芯片的发光二极管(LED)芯片的制造方法,以及使用板上芯片方式的LED光源模块的制造方法。本发明的方法包括在晶片上形成多个LED芯片、铸模成型每个LED芯片的区域、把晶片切割成每个LED芯片、以及测试每个LED芯片的操作特性。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)芯片和LED光源模块的制造方法,更具体而言,涉及用于板上芯片(COB)的LED芯片制造方法以及使用COB的LED光源模块的制造方法。
背景技术
随着液晶显示器(LCD)技术的发展,对具有好的颜色再现性和友好界面特性的产品的需求增加。对使用LED背光的产品的研究已积极地进行。LED具有长寿命和低功耗。LED不需要附加的转换器,并且LED能够均匀地发射光。另外,LED是轻量型和薄型。因此,LED经常被用作LCD的背光光源。
背光光源模块依照预期的使用目的,通过封装各个LED芯片并把该LED封装装配在印刷电路板上而被制作成各种形状,包括条形或圆形。然而,当各个LED封装被装配在印刷电路板上时,背光源模块的总高度增加,制造成本也增加。由于具有不同热学和电学特性的多个界面彼此重叠,热辐射或电阻特性降低。
“板上芯片”(COB)技术已被研究。LED芯片被单独封装,然后该LED封装被装配到印刷电路板上。在COB技术中,LED芯片被直接装配到印刷电路板上以减少界面间的电和热损耗。因此,可以构造更有效的LED光源模块结构。
当使用COB技术时,即使是少量的LED也能降低材料的成本并增加效率。
根据COB技术,只有在LED芯片被装配到印刷电路板上后,各个LED芯片的特性才能被评估。具有多个LED芯片的LED光源模块为获得颜色一致性和电学一致性,LED芯片被装配到印刷电路板上然后测试它们的光学和电学特性。
当任何LED芯片具有预期特性时,不符合要求的芯片通过再加工过程被移除。然而,当再加工过程完成时,很难保持印刷电路板的正常形状并且LED光源模块难以获得一致的光学和电学特性。而且,由于制造时间和材料成本增加,生产效率降低。
发明内容
本发明的实施方式提供了这样一种LED芯片的制造方法,在芯片被装配到印刷电路板上之前先进行重新分级工艺(binning process)(相当于测试芯片的光学和电学特性以根据特性对芯片进行分类的工艺),以及使用通过该LED芯片制造方法制造的LED芯片的LED光源模块的制造方法。
根据本发明的典型实施方式,提供了一种LED芯片的制造方法,包括在晶片上形成多个LED芯片、铸模成型每个LED芯片的区域、把晶片切割成每个LED芯片、以及测试每个LED芯片的操作特性。
铸模成型每个LED芯片的区域可包括把晶片键合到释放膜上、把晶片切割成每个LED芯片、配置多个LED芯片的位置使它们彼此分开、用树脂填充多个LED芯片之间的间隙、以及固化树脂。
配置多个LED芯片的位置使它们彼此分开可包括拉伸该释放膜。
用树脂填充多个LED芯片之间的间隙可包括在释放膜上安装树脂引导器以阻止树脂流动,以及用树脂填充树脂引导器所限定的空间。
在释放膜上安装树脂引导器以阻止树脂流动可包括沿晶片的外围安装树脂引导器。
铸模成型每个LED芯片的区域可包括铸模成型每个LED芯片除了至少p型和n型电极以外的区域,每个LED芯片包括n型半导体层、有源层、p型半导体层、形成在p型半导体层上的p型电极、以及形成在n型半导体层上的n型电极。
根据本发明的典型实施方式,提供了一种LED光源模块的制造方法,包括在晶片上形成多个LED芯片、初次铸模成型每个LED芯片的区域、把初次铸模成型的晶片切割成每个LED芯片、测试每个LED芯片的操作特性、把至少一个测试过的LED芯片装配到形成有电路图案的印刷电路板上、以及二次铸模成型该LED芯片。
初次铸模成型每个LED芯片的区域可包括把晶片键合到释放膜上、把晶片切割成每个LED芯片、配置多个LED芯片的位置使它们彼此分开、用树脂填充LED芯片之间的间隙、以及固化树脂。
配置多个LED芯片的位置可包括拉伸该释放膜。
用树脂填充LED芯片之间的间隙可包括在释放膜上安装树脂引导器以阻止树脂流动,以及用树脂填充树脂引导器所限定的空间。
在释放膜上安装树脂引导器以阻止树脂流动可包括沿晶片的外围安装树脂引导器。
初次铸模成型每个LED芯片的区域可包括初次铸模成型每个LED芯片除了至少p型和n型电极以外的区域,该LED芯片包括n型半导体层、有源层、p型半导体层、形成在p型半导体层上的p型电极、以及形成在n型半导体层上的n型电极。
把至少一个测试过的LED芯片装配到形成有电路图案的印刷电路板上可包括把该LED芯片键合到印刷电路板上,以及把该LED芯片引线键合至电路图案以使得该芯片和该电路图案电连接。
二次铸模成型该LED芯片可包括使用混合有荧光物质的树脂铸模成型该LED芯片。
附图说明
本发明的典型实施方式通过参照附图和下面的描述能够更详细地理解,其中:
图1A、2A、3A、4A、5A和6A以及图1B、2B、3B、4B、5B、6B和7分别为示出了根据本发明典型实施方式的发光二极管(LED)芯片的制造过程的平面图和截面图;
图8是示出了具有根据本发明典型实施方式的LED芯片的LED光源模块的示意性透视图;
图9是示出了图8中的LED光源模块的局部扩展图;以及
图10A至10C是示出了使用根据本发明典型实施方式制造的LED芯片的LED光源模块的制造过程的截面图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的典型实施方式。然而,本发明可以实施为许多不同的形式,并不限于在这里所描述的实施方式。
图1A、2A、3A、4A、5A和6A以及图1B、2B、3B、4B、5B、6B和7分别为示出了根据本发明典型实施方式的发光二极管(LED)芯片的制造过程的平面图和截面图;
参照图1A和1B,多个LED芯片形成在晶片100上。晶片100包括多个LED芯片,其中的每个都包括形成在基板110上的n型半导体层120、n型覆层130、有源层140、p型覆层150、p型半导体层160、p型电极170和n型电极180。
在实施方式中,发光二极管可以是半导体PN结二极管。当P型和N型半导体结合在一起并施加电压时,P型半导体中的空穴朝向N型半导体移动并聚集在中间层中,同时N型半导体中的电子朝向P型半导体移动并聚集在中间层中,中间层为导带的最低层。电子在价带中自然地落入空穴。相当于导带和价带之间的高度差,即能隙的能量以光的形式发射出来。
在实施方式中,LED芯片通过在基板110上依次层叠n型半导体层120、n型覆层130、有源层140、p型覆层150和p型半导体层160而形成。n型半导体层120的部分区域通过刻蚀过程被暴露,n型电极180形成在n型半导体层120的暴露区域上。此外,p型电极170形成在p型半导体层160上。n型覆层130和p型覆层150有效地把电子和空穴限制在有源层140内,这样电子和空穴的复合效率能够增加。n型覆层130和p型覆层150在有些情况下可以省略。缓冲层可以进一步形成在基板110上以降低晶格失配。
在实施方式中,基板可包括蓝宝石或碳化硅并且LED芯片以这样的方式设置,使得其p型和n型电极设置于同一表面。然而,本发明并不限于此。即,基板可以是GaN等并且p型和n型电极设置于相对的表面。
参照图2A和2B,形成有多个LED芯片的晶片100键合在释放膜200上。释放膜200比晶片100大,并且其形状不必与晶片100的形状一致。此外,释放膜200例如可包括能够通过热量或压力拉伸的塑料。
参照图3A和3B,键合到释放膜200的晶片100被切割成单个LED芯片。
使用金刚石砂轮或激光束把形成有多个LED芯片的晶片100切割成每个LED芯片100u1、100u2、……、100un。当晶片100被切割成单个LED芯片时,不必切割释放膜200。可选择地,释放膜200也可以被切割。
参照图4A和4B,当晶片100被切割成每个LED芯片并且释放膜200没被切割时,沿径向拉长并伸展释放膜200,这样位于释放膜200上的LED芯片被设置得彼此分开。
释放膜200可在预定温度下被加热从而被拉伸,但是也可以不通过任何额外的加热过程而被拉伸。由于晶片已经被切割成单个LED芯片,在沿径向拉伸支持晶片的释放膜时,这些芯片能够设置得彼此分开。根据LED芯片间必要的间隔,释放膜200的拉伸程度可以不同。
参照图5A和5B,每个LED芯片的部分区域被铸模成型。树脂引导器300安装在释放膜200上,且由树脂引导器300限定的空间被树脂填充,然后树脂固化以使得每个LED芯片的预定区域被铸模成型。
树脂引导器300沿着释放膜200上的晶片100的外围距离晶片100预定间隔安装,以阻止树脂流出晶片。
填充在由树脂引导器300限定的空间中的树脂可包括光透过树脂例如硅树脂和/或环氧树脂。此外,每个LED芯片的除了至少p型和n型电极以外的区域都被树脂铸模成型。原因是为了进行后续的测试和引线键合工艺。
参照图6A和6B,使用金刚石砂轮或激光束将形成有具有预定铸模成型区域的LED芯片的晶片切割成单个的LED芯片。从而,单个LED芯片100un包括在基板110上依次层叠的n型半导体层120、n型覆层130、有源层140、p型覆层150、p型半导体层160、形成在p型半导体层160上的p型电极170、形成在暴露的n型半导体层120上的n型电极180、以及围绕除了p型和n型电极170和180的区域的第一铸模成型构件400。
参照图7,形成有第一铸模成型构件400的每个单独的LED芯片100un临时装配在测试基板900上然后进行光学和电学特性的测试。具有彼此相似的光学一致性和电学特性的LED芯片被分组,并且有缺陷的LED芯片被另外挑拣出来。在这种情况下,测试基板900由绝缘基板910、形成在绝缘基板910上的电路图案920以及形成在电路图案920上的测试焊盘930和940形成。
图8是示出了使用根据本发明典型实施方式制造的LED芯片的LED光源模块的示意性透视图,以及图9显示的是图8中的LED光源模块的虚线部分的扩展图。
参照图8和9,LED光源模块1000包括其上形成有电路图案的印刷电路板500、装配在印刷电路板500上的多个LED芯片100un、以及封装LED芯片100un的第二铸模成型构件700。
根据本发明典型实施方式的LED光源模块1000的制造如下:通过板上芯片(COB)方式把在图1A至7中所示的LED芯片制造过程中制造的LED芯片100un直接装配在印刷电路板500的电路图案520上,通过导线600把LED芯片电连接到电路图案520,并形成第二铸模成型构件700。将参照图10更详细描述LED光源模块的制造工艺。
在实施方式中,LED芯片100un以条形形式在印刷电路板500上装配成两行,从而LED光源模块1000以条形形成。然而,LED光源模块1000的形状和LED芯片的数量并不限于此,可以按照多种方式变化。
图10A至10C是示出了使用根据本发明典型实施方式制造的LED芯片制造LED光源模块的工艺的截面图。
参照图10A,通过图1至7中所示的LED芯片制造工艺制造的LED芯片100un管芯键合(die-bonded)到印刷电路板500上。LED芯片100un是形成具有第一铸模成型构件400的单独的LED芯片。如上所述的,LED芯片100un临时装配在测试基板900上(图7所示)并测试其光学和电学特性。在本发明典型实施方式中,具有相似的光学一致性和电学特性的LED芯片可被分组,然后使用。
印刷电路板500包括绝缘基板510、形成在绝缘基板510上的电路图案520、形成在电路图案520的至少一个表面上的反射层530以及保护电路图案520的保护膜540。在本发明典型实施方式中,电路图案520形成在绝缘基板510的顶面上,由具有良好反射性的金属例如银形成的反射层530形成在电路图案520上。然后,LED芯片100un管芯键合到反射层530上。除了在本实施方式中所示的印刷电路板之外,多种电路板可被用作COB型装配的板。
参照图10B,引线键合过程是通过导线600把LED芯片100un的电极电连接至印刷电路板500的电路图案520而进行的。
参照图10C,第二铸模成型构件700形成用来保护LED芯片100un。第二铸模成型构件700可包括光透过树脂例如硅树脂和/或环氧树脂。此外,光透过树脂可与荧光物质混合以改变从LED芯片所发射的光的波长。
根据本发明典型实施方式,每个LED芯片的至少一部分被铸模成型以获得半封装的发光二极管。从而,LED芯片可以在芯片被装配到印刷电路板上之前测试其光学和电学特性。因此,只有具有期望的特性的LED芯片可以被装配到印刷电路板上,这样,不需要进行后续的再加工过程。由于能够获得具有一致的光学和电学特性的LED光源模块并且也可以省略再加工过程,可缩短制造时间并降低成本。因此,可提高生产效率。
虽然已参照附图描述了本发明的典型实施方式,但是可以理解的,本发明并不限于这些精确的实施方式,在不脱离本发明范围和精神的情况下本领域技术人员可以进行各种其它的变化和修正。所有这些变化和修正都包括在权利要求所限定的本发明的范围内。
Claims (16)
1.一种发光二极管芯片的制造方法,包括:
在晶片上形成多个发光二极管芯片;
铸模成型每个发光二极管芯片的区域;
把所述晶片切割成每个发光二极管芯片;以及
测试每个发光二极管芯片。
2.如权利要求1所述的制造方法,其中铸模成型每个发光二极管芯片的区域包括:
把所述晶片键合到释放膜上;
把所述晶片切割成每个发光二极管芯片;
配置多个发光二极管芯片的位置使它们彼此分开;
用树脂填充所述多个发光二极管芯片之间的间隙;以及
固化所述树脂。
3.如权利要求2所述的制造方法,其中配置所述多个发光二极管芯片的位置使它们彼此分开包括拉伸所述释放膜。
4.如权利要求2所述的制造方法,其中用树脂填充所述多个发光二极管芯片之间的间隙包括:
在所述释放膜上安装树脂引导器;以及
用所述树脂填充所述树脂引导器所限定的空间。
5.如权利要求4所述的制造方法,其中在所述释放膜上安装所述树脂引导器包括沿所述晶片的外围安装所述树脂引导器。
6.如权利要求1所述的制造方法,其中每个发光二极管芯片包括n型半导体层、有源层、p型半导体层、形成在所述p型半导体层上的p型电极、以及形成在所述n型半导体层上的n型电极。
7.如权利要求6所述的制造方法,其中铸模成型每个发光二极管芯片的区域包括铸模成型每个发光二极管芯片除了至少p型和n型电极以外的区域。
8.一种发光二极管光源模块的制造方法,包括:
在晶片上形成多个发光二极管芯片;
初次铸模成型每个发光二极管芯片的区域;
把初次铸模成型的晶片切割成每个发光二极管芯片;
测试每个发光二极管芯片;
把至少一个测试过的发光二极管芯片装配到形成有电路图案的印刷电路板上;以及
二次铸模成型所述发光二极管芯片。
9.如权利要求8所述的制造方法,其中初次铸模成型每个发光二极管芯片的区域包括:
把所述晶片键合到释放膜上;
把所述晶片切割成每个发光二极管芯片;
配置多个发光二极管芯片的位置使它们彼此分开;
用树脂填充发光二极管芯片之间的间隙;以及
固化所述树脂。
10.如权利要求9所述的制造方法,其中配置所述多个发光二极管芯片的位置使它们彼此分开包括拉伸所述释放膜。
11.如权利要求9所述的制造方法,其中用所述树脂填充所述发光二极管芯片之间的间隙包括:
在释放膜上安装树脂引导器;以及
用所述树脂填充所述树脂引导器所限定的空间。
12.如权利要求11所述的制造方法,其中在所述释放膜上安装树脂引导器包括沿所述晶片的外围安装所述树脂引导器。
13.如权利要求8所述的制造方法,其中所述发光二极管芯片包括n型半导体层、有源层、p型半导体层、形成在所述p型半导体层上的p型电极、以及形成在所述n型半导体层上的n型电极。
14.如权利要求13所述的制造方法,其中初次铸模成型每个发光二极管芯片的区域包括初次铸模成型每个发光二极管芯片除了至少p型和n型电极以外的区域。
15.如权利要求8所述的制造方法,其中把至少一个测试过的发光二极管芯片装配到形成有电路图案的印刷电路板上包括:
把所述发光二极管芯片键合到所述印刷电路板上;以及
把所述发光二极管芯片引线键合至所述电路图案。
16.如权利要求8所述的制造方法,其中二次铸模成型所述发光二极管芯片包括使用混合有荧光物质的树脂铸模成型所述发光二极管芯片。
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PB01 | Publication | ||
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080528 |