CN103811631A - 芯片倒装式发光二极管封装模块及其制法 - Google Patents

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Abstract

一种芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，包括：提供一电路载板，包括至少一电性连接垫；将一焊料合金层设置于该电性连接垫上，其中，该焊料合金层是至少一选自由锡、银、铜、铋、铟或其合金所组成；提供一芯片倒装式发光二极管，其包括一第一金属焊接层以及一第二金属焊接层，且该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是由金、锡、银、铜、或铟所组成；以及将该芯片倒装式发光二极管经由该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层焊接于该焊料合金层及该电性连接垫，进而封装于该电路载板。本发明亦关于上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法所制造的芯片倒装式发光二极管封装模块。

Description

芯片倒装式发光二极管封装模块及其制法
技术领域
本发明是关于一种芯片倒装式发光二极管封装模块及其制法，尤其指一种结合特定焊料合金层及金属焊接层的芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法。
背景技术
公元1962年，通用电气公司的尼克·何伦亚克(Nick Holonyak Jr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，而随着科技日益更新，各种色彩发光二极管开发也应蕴而生。而对于现今人类所追求永续发展为前提的情形下，发光二极管的低耗电量以及长效性的发光等优势下，已逐渐取代日常生活中用来照明或各种电器设备的指示灯或光源等用途。更有甚者，发光二极管朝向多色彩及高亮度的发展，已应用在大型户外显示广告牌或交通号志。
21世纪起，电子产业的蓬勃发展，电子产品在生活上已经成为不可或缺的一部分，因此企业对于电子产品开发方向以多功能及高效能发展等为主，也开始将发光二极管芯片应用于各种电子产品。其中尤其是可携式电子产品种类日渐众多，电子产品的体积与重量越来越小，所需的电路载板体积亦随的变小，因此，电路载板的散热效果成为值得重视的问题之一。
以现今经常使用的发光二极管芯片而言，由于发光亮度够高，因此可广泛应用于显示器背光源、小型投影机以及照明等各种电子装置中。然而，目前LED的输入功率中，将近80％的能量会转换成热能，倘若承载LED组件的载板无法有效地散热时，便会使得发光二极管芯片界面温度升高，除了影响发光强度之外，亦可能因热度在发光二极管芯片中累积而造成各层材料受热膨胀，促使结构中受到损伤而对产品寿命产生不良影响此外，由于发光二极管内所激发的光线是以一放射方式扩散，并非所有光线都会经由发光二极管表面而散射出，故造成出光率不佳，且无法达到最有效的出光率。
据此，若能进一步改善发光二极管的散热效率以及缓和或去除发光二极管受热膨胀的不良影响，且寻求一结构整体上的设计来提升出光率，将更可促使整体电子产业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯片倒装式发光二极管封装模块及其制法，以改进公知技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供的芯片倒装式发光二极管封装模块的
制造方法，包括：
提供一电路载板，包括至少一电性连接垫；
将一焊料合金层设置于该电性连接垫上，其中，该焊料合金层是至少一选自由锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、铋(Bi)、铟(In)或其合金所组成；
提供一芯片倒装式发光二极管，其包括一第一金属焊接层以及一第二金属焊接层；以及
将该芯片倒装式发光二极管经由该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层焊接于该电性连接垫，进而封装于该电路载板；
其中，该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是由金(Au)、锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、或铟(In)所组成。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该电路载板包含一绝缘层、以及一电路基板，该绝缘层的材质是至少一选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、以及含金刚石的环氧树脂所组群组。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该电路基板是一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该焊料合金是至少一选自锡银合金(Sn-Ag)、锡铜合金(Sn-Cu)、锡铋合金(Sn-Bi)、锡铟合金(Sn-In)、银铜合金(Ag-Cu)、银铋合金(Ag-Bi)、银铟合金(Ag-In)、铜铋合金(Cu-Bi)、铜铟合金(Cu-In)、铋铟合金(Bi-In)、锡银铜合金(Sn-Ag-Cu)、锡银铋合金(Sn-Ag-Bi)、锡银铟合金(Sn-Ag-In)、锡铜铋合金(Sn-Cu-Bi)、锡铜铟合金(Sn-Cu-In)、锡铋铟合金(Sn-Bi-In)、银铜铋合金(Ag-Cu-Bi)、银铜铟合金(Ag-Cu-In)、铜铋铟合金(Ag-Bi-In)、锡银铜铋合金(Sn-Ag-Cu-Bi)、锡银铜铟合金(Sn-Ag-Cu-In)、锡铜铋铟合金(Sn-Cu-Bi-In)、锡银铋铟合金(Sn-Ag-Bi-In)、银铜铋铟合金(Ag-Cu-Bi-In)、或锡银铜铋铟合金(Sn-Ag-Cu-Bi-In)。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该芯片倒装式发光二极管，包括：一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；一半导体外延多层复合结构，其位于该基板的该第二表面上方且包含一第一半导体外延层、一第二半导体外延层以及一盲孔，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置，且该盲孔贯穿该第二半导体外延层；一第一电极，位于该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，填充于该半导体外延多层复合结构的该盲孔中，并覆盖于该第一电极上方，且电性连接该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层；一第二电极，位于该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层上方；以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第二电极上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该芯片倒装式发光二极管包括一绝缘保护层，覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层的侧壁以及该第二半导体外延层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体外延层之间的接触。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该绝缘保护层是由两种或以上的不同折射率材料堆叠设置。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该不同折射率材料是至少一选自由绝缘类金刚石(Isolated DLC)、氧化钛(TixOy)、二氧化硅(SiO2)、砷化镓(GaAs)、以及砷化铝(AlAs)所组成的群组。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该芯片倒装式发光二极管包括在该绝缘保护层的外侧设置一金属保护层。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该金属保护层是至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第二表面为一图形化表面。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一表面为一图形化表面或一粗糙化表面。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该半导体外延多层复合结构包括一无掺杂半导体外延层，该无掺杂半导体外延层夹置于该第一半导体外延层与该基板的该第二表面之间。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该半导体外延多层复合结构包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体外延层与该第二半导体外延层之间。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是选自由导电材料层与导电类碳钻层堆叠结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一种。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该导电材料层或该导电材料的材质是选自由铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一种。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面形成一共平面。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一金属焊接层设置于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构上；以及该第二金属焊接层设置于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，且该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，包含一反射层，夹置于该半导体外延多层复合结构与该第二电极之间。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一半导体外延层、该第一电极以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构为N型，该第二半导体外延层、该第二电极以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构为P型。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，于提供一芯片倒装式发光二极管之前包括：设置一助焊剂于该焊料合金层上。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该助焊剂为一有机化合物助焊剂或一树脂助焊剂。
所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是各自独立与该焊料合金层经一回焊处理而融熔形成一连接合金层。
本发明根据上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法所制造的芯片倒装式发光二极管封装模块，包括：
一电路载板，其包括至少一电性连接垫；
一芯片倒装式发光二极管，其包括一第一金属焊接层及一第二金属焊接层，且该芯片倒装式发光二极管是由一焊料合金层及一助焊剂电性连接于该电性连接垫上，而封装于该电路载板，其中，该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是各自独立与该焊料合金层融熔形成一连接合金层。
本发明提供的芯片倒装式发光二极管封装模块(Flip chip on boardLED，FCOB LED，或称覆晶式发光二极管)的制造方法，其使用成本较低的金属作为焊接材料以达到降低制造成本的目的，而所使用的芯片倒装式发光二极管封装模块具有缓冲热膨胀系数差异及提升输出光率的结构设计，可在发光二极管运作产生热量的过程中持续使热量散失。即使有部分热量没有自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀，其中设置的类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而保护不受损伤，并且能由绝缘保护层汇聚光束而提升输出光率。
附图说明
图1A至图1H是本发明实施例一的芯片倒装式发光二极管的制备方法的流程结构示意图。
图2A及图2B是本发明实施例一的芯片倒装式发光二极管的侧面结构示意图。
图3是本发明实施例二的芯片倒装式发光二极管的结构示意图。
图4是本发明实施例三的芯片倒装式发光二极管封装模块的结构示意图。
图5是本发明实施例四的芯片倒装式发光二极管封装模块的结构示意图。
附图中主要组件符号说明：
芯片倒装式发光二极管2、4；基板20、40；第一表面201、401；第二表面202、402；半导体外延多层复合结构21、41；无掺杂半导体外延层211、411；第一半导体外延层212、412；活性中间层213、413；第二半导体外延层214、414；反射层22、42；盲孔23、43；第二电极241、441；第二类金刚石/导电材料多层复合结构242、442；第一电极251、451；第一类金刚石/导电材料多层复合结构252、452；绝缘保护层26、46；第一绝缘层261；第二绝缘层262；金属保护层27；第二金属焊接层28、48；第一金属焊接层29、49；电路载板6；电路基板60；绝缘层61；焊料合金层62；电性连接垫63。
具体实施方式
本发明的一态样提供一种芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，包括：提供一电路载板，包括至少一电性连接垫；将一焊料合金层设置于该电性连接垫上，其中，该焊料合金层可至少一选自由锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、铋(Bi)、铟(In)或其合金所组成；提供一芯片倒装式发光二极管，其可包括一第一金属焊接层以及一第二金属焊接层，且该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是由金(Au)、锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、或铟(In)所组成；以及将该芯片倒装式发光二极管经由该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层焊接于该焊料合金层及该电性连接垫，进而封装于该电路载板。具体来说，于本发明的一态样中，该焊料合金层可为至少一选自锡银合金(Sn-Ag)、锡铜合金(Sn-Cu)、锡铋合金(Sn-Bi)、锡铟合金(Sn-In)、银铜合金(Ag-Cu)、银铋合金(Ag-Bi)、银铟合金(Ag-In)、铜铋合金(Cu-Bi)、铜铟合金(Cu-In)、铋铟合金(Bi-In)、锡银铜合金(Sn-Ag-Cu)、锡银铋合金(Sn-Ag-Bi)、锡银铟合金(Sn-Ag-In)、锡铜铋合金(Sn-Cu-Bi)、锡铜铟合金(Sn-Cu-In)、锡铋铟合金(Sn-Bi-In)、银铜铋合金(Ag-Cu-Bi)、银铜铟合金(Ag-Cu-In)、铜铋铟合金(Ag-Bi-In)、锡银铜铋合金(Sn-Ag-Cu-Bi)、锡银铜铟合金(Sn-Ag-Cu-In)、锡铜铋铟合金(Sn-Cu-Bi-In)、锡银铋铟合金(Sn-Ag-Bi-In)、银铜铋铟合金(Ag-Cu-Bi-In)、或锡银铜铋铟合金(Sn-Ag-Cu-Bi-In)。
本发明上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，该电路载板可以包含一绝缘层、以及一电路基板，其中，该绝缘层的材质可为绝缘性类金刚石、氧化铝、陶瓷、含金刚石的环氧树脂、或其组成物，或者为表面覆有上述绝缘层的金属材料，而该电路基板可为一金属板、一陶瓷板或一硅基板。此外，该电路载板表面也可以选择性还包含一类金刚石层，以增加散热效果。
于本发明芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，所提供的芯片倒装式发光二极管，包括：一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；一半导体外延多层复合结构，其位于该基板的该第二表面上方且包含一第一半导体外延层、一第二半导体外延层以及一盲孔，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置，且该盲孔贯穿该第二半导体外延层；一第一电极，位于该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，填充于该半导体外延多层复合结构的该盲孔中，并覆盖于该第一电极上方，且电性连接该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层；一第二电极，位于该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层上方；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第二电极上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层；以及一绝缘保护层，覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层的侧壁以及该第二半导体外延层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体外延层之间的接触。
本发明上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，将电性连接至半导体外延多层复合结构中N型半导体外延层与P型半导体外延层的对应电极，并且在其对应电极上皆设计成溅镀成类金刚石/导电材料多层复合结构。换言之，设置于N型半导体外延层表面的对应N型电极，可先行沉积一般作为N型电极的金属，再沉积类金刚石，并且可以选择性重复沉积适用的导电材料层与类金刚石层，据此形成类金刚石/导电材料多层复合结构，以做为对应N型电极的N型的复合结构。同样，对于P型半导体外延层，亦可先行沉积一般作为P型电极的金属，再沉积类金刚石，并且可以选择性重复沉积适用的导电材料层与类金刚石层，据此形成类金刚石/导电材料多层复合结构，以做为对应P型电极的P型的复合结构。
上述绝缘保护层为一具有不同折射率材料的堆叠结构，当发光二极管通入电流后，可使电子激发形成光线，并使光线向发光二极管的表面及侧面进行扩散，此时，即可由绝缘保护层将扩散至侧面光线反射至芯片倒装式发光二极管的出光面，进而提升出光率。
上述类金刚石/导电材料多层复合结构可以让本发明的芯片倒装式发光二极管，对于热膨胀系数差异所造成应力，具有缓冲能力。换言之，上述类金刚石/导电材料多层复合结构，可在发光二极管运作产生热量的过程中加速热量散失，即使部分热量没有自发光二极管中散失而累积造成整体结构发生热膨胀，类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而可保护芯片倒装式发光二极管中其余构件不受损伤。
综上所述，本发明所使用的芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法可提升芯片倒装式发光二极管整体输出光率，并避免组件光电特性变差，进而提高其可靠度与寿命。
本发明上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，该绝缘保护层是由两种或以上的不同折射率材料堆叠设置；其中，上述该不同折射率材料可至少一选自由类金刚石(DLC)、氧化钛(TixOy)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、砷化镓(GaAs)、砷化铝(AlAs)所组成的群组，其中，氧化钛(TixOy)可使用如氧化钛(TiO)、二氧化钛(TiO2)或三氧化二钛(Ti2O3)等；在本发明中，绝缘保护层内的不同折射率材料可以依序周期性堆叠设置而具有布拉格反射镜(Distribute Bragg Reflector，DBR)的特性，且使得发光二极管中发射至侧面的光线可由绝缘保护层反射至芯片倒装式发光二极管的出光面，进而提升输出光率；此外，在本发明中，还可以在绝缘保护层的外侧设置一金属保护层，该金属保护层可至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组，因此，由该金属保护层，更能增加发光二极管发射至侧面的光线反射至芯片倒装式发光二极管的出光面的反射率，进而更加提升输出光率。
较佳而言，在第二表面可由蚀刻或显影处理，使第二表面形成一图形化表面，并可有效提升发光二极管的出光率，且可以控制其偏极以及光场分布。
此外，在第一表面可由蚀刻或显影处理，使第一表面形成一图形化表面或一粗糙化表面，并可有效提升发光二极管的出光率。
本发明上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，该半导体外延多层复合结构还可以包括一无掺杂半导体外延层，该无掺杂半导体外延层夹置于该第一半导体外延层与该基板的该第二表面之间；因此，该无掺杂半导体外延层当作该第一半导体外延层与该基板之间的一缓冲层，避免该第一半导体外延层与该基板之间晶格不匹配程度过大，并防止成长该第一半导体外延层时，其外延缺陷密度过高的情形出现，并且可避免上述芯片倒装式发光二极管有静电放电及电流漏电的情形。
本发明上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，该半导体外延多层复合结构可以选择性还包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体外延层与该第二半导体外延层之间。除此之外，本发明上述芯片倒装式发光二极管结构中设有该盲孔，而该盲孔贯穿该活性中间层。于本发明中，该活性中间层可为多量子井层(multiple quantum well layer)，用以提升发光二极管中电能转换成光能的效率。
较佳而言，该第一半导体外延层、该第一电极以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构是N型，该第二半导体外延层、该第二电极以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是P型。其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构可选自由导电材料层与导电类碳钻层堆叠结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一种。
上述该导电材料层或该导电材料的材质可以选自由铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一种。换言之，该导电材料层或该金属可使用上述材质的合金或金属混合物构成。由于类金刚石具有较佳的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)，因此做为电极的类金刚石/导电材料多层复合结构便可以在整体发光二极管受热膨胀时，缓冲热膨胀所产生的应力，因此发光二极管整体结构则不易受影响，同时亦可以加速发光二极管运作时热量散失，降低发光二极管整体结构因热受损的可能性。举例而言，可以使用铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、以及金(Au)做为导电材料层，并与导电性类金刚石层相互层迭，即可构成本发明所述的类金刚石/导电材料多层复合结构。
本发明芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面可形成一共平面；或者，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面可形成一共平面；亦或，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面可形成一共平面。
本发明芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，还可选择性包括：一第一金属焊接层，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构上；以及一第二金属焊接层，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，其中，该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。上述本发明芯片倒装式发光二极管，顾名思义即以芯片倒装方式与另一电路载板接合(bonding)，因此最后发光二极管的P型电极与N型电极表面上用于接合金属焊接层通常会相互形成共平面。
本发明上述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中可以选择性还包含一反射层，夹置于该半导体外延多层复合结构与该第二电极之间，该反射层的材质可为铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、铝、银、镍(Ni)、钴(Co)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、锌(Zn)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)、铜(Cu)、铜银(CuAg)、镍银(NiAg)、其合金、或其金属混合物。上述铜银(CuAg)与镍银(NiAg)等是指共晶金属(eutectic metal)。换言之其亦可为多层金属结构，除了用于达到反射效果之外，也可以达到形成奥姆接触(ohmic contact)的效用。
再者，于制造该芯片倒装式发光二极管封装模块时，为了避免于焊接该芯片倒装式发光二极管时，因该芯片倒装式发光二极管偏移而发生封装缺陷的结果，本发明上述的芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，于提供芯片倒装式发光二极管之前，还包括：设置一助焊剂于该焊料合金层上。于本发明的一态样中，该助焊剂可为一有机化合物助焊剂，促进所使用的焊料合金对该第一金属焊接层及第二金属焊接层的润湿效果；而于另一态样中，该助焊剂可为黏着性较高的树脂助焊剂，以暂时性的将芯片倒装式发光二极管固着在焊料合金层上。
于本发明芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法中，电性连接的方法并无特别限制，只要其可稳固地将芯片倒装式发光二极管电性连接至电路载板即可。于本发明的一具体态样中，芯片倒装式发光二极管可由使该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层各自独立与该焊料合金层经一回焊处理而融熔形成一连接合金层，从而使芯片倒装式发光二极管稳固地电性连接至电路载板。
此外，本发明的另一态样还提供一种芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法所制造的芯片倒装式发光二极管封装模块，包括：一电路载板，其包括至少一电性连接垫；一芯片倒装式发光二极管，其包括一第一金属焊接层及一第二金属焊接层，且该芯片倒装式发光二极管是由一焊料合金层及一助焊剂电性连接于该电性连接垫上，而封装于该电路载板，其中，该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层可各自独立与该焊料合金层融熔形成一连接合金层。
据此，以本发明所述的芯片倒装式发光二极管封装模块及其制造方法，其使用成本较低的金属制造金属焊接层以达到降低制造成本的目的，且所使用的芯片倒装式发光二极管具有缓冲热膨胀系数差异及提升输出光率的结构设计，可在发光二极管运作产生热量的过程中持续使热量散失。即使有部分热量没有自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀，其中设置的类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而保护不受损伤，并且能由绝缘保护层汇聚光束而提升输出光率。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可由其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明的实施例中附图式均为简化的示意图。惟该些附图中仅显示与本发明有关的组件，其所显示的组件非为实际实施时的态样，其实际实施时的组件数目、形状等比例为一选择性的设计，且其组件布局型态可能更复杂。
实施例一
首先，请参考图1A至图1H，是本发明实施例一的芯片倒装式发光二极管的制备方法的流程结构示意图。首先，如图1A所示，提供一基板20，具有一第一表面201以及一相对于该第一表面201的第二表面202。接着，如图1B所示，于该基板20的该第二表面202上方形成一半导体外延多层复合结构21，其中，该半导体外延多层复合结构21包含一无掺杂半导体外延层211、一第一半导体外延层212、一活性中间层213、以及一第二半导体外延层214，其中，该无掺杂半导体外延层211、该第一半导体外延层212、该活性中间层213与该第二半导体外延层214是层迭设置，该无掺杂半导体外延层211夹置于该第一半导体外延层212与该基板20之间，而该活性中间层213夹置于该第一半导体外延层212与该第二半导体外延层214之间。于本实施例中，该半导体外延多层复合结构21的材质为氮化镓(GaN)，且该第一半导体外延层212是N型，该第二半导体外延层214是P型，而该无掺杂半导体外延层211则当作该第一半导体外延层212与该基板20之间的一缓冲层，避免该第一半导体外延层212与该基板20之间晶格不匹配程度过大，并防止成长该第一半导体外延层212时，其外延缺陷密度过高的情形出现，并且可避免本实施例的芯片倒装式发光二极管有静电放电及电流漏电的情形。不过，本发明半导体外延多层复合结构适用的材质不限于此，亦可以使用选用其他本领域中常用材质。此外，可以依需求选择是否设置该活性中间层，而于本实施例中，该活性中间层213为多量子井层，用以提升发光二极管中电能转换成光能的效率。
请继续参阅图1B，于该半导体外延多层复合结构21的该第二半导体外延层214表面上，形成一反射层22。于本实施例中，该反射层22可以选用铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、铝、银、镍(Ni)、钴(Co)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、锌(Zn)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)、铜(Cu)、铜银(CuAg)、及镍银(NiAg)所组群组的至少一种，换言之其亦可为多层金属结构，除了用于达到反射效果之外，也可以达到形成奥姆接触(ohmic contact)的效用。此形成反射层的步骤，本发明所属技术领域的通常知识者可依需要选择性执行，换言之若不打算设置反射层，则可跳过形成反射层22的步骤而无需进行。
然后，请参阅图1C，于该半导体外延多层复合结构21开设一盲孔23，其中，该盲孔23贯穿该第二半导体外延层214，且该盲孔23抵止于该第一半导体外延层212上。接着，请参阅1D，于该第二半导体外延层214上方形成一第二电极241。再来，请参阅图1E，该盲孔23中形成一第一电极251，且该一第一电极251位于该半导体外延多层复合结构21的该第一半导体外延层212上。于本实施例中，该第二电极241及该第一电极251的材料为铬/金/铂合金，而该第二电极241为P型，以及该第一电极251为N型。
接着，请参阅图1F，形成一绝缘保护层26，其覆盖该反射层22的侧壁，该第二电极241的侧壁并暴露部分该第二电极241表面，以及覆盖该半导体外延多层复合结构21的该第一半导体外延层212的侧壁、该活性中间层213的侧壁、该第二半导体外延层214的侧壁，以及该盲孔23的内壁表面并显露由该盲孔23暴露的该第一电极251表面。该绝缘保护层26为具有不同反射性材料的堆叠结构(于图2A说明)，用于保护其所覆盖的该第一半导体外延层212、该第二半导体外延层214、以及该活性中间层213的侧壁，并隔绝该第一电极251、该第二半导体外延层214、以及该活性中间层213直接与另一后续形成的构件接触。
再者，如图1G所示，于该第一电极251以及该第二电极241上，分别形成一第一类金刚石/导电材料多层复合结构252以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构242，且该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252填充于内壁表面覆盖有该绝缘保护层26的该盲孔23中，并接触该第一电极251，使得该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242形成一共平面。该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242可选自由导电材料层与导电类碳钻层堆叠结构、导电材料与类金刚石混合物、以及导电材料与导电性类金刚石混合物所组群组的至少一种，其中，该导电材料层或该导电材料的材质选自由铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一种。于本实施例中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252是钛导电材料层、铝导电材料层与类金刚石层重复层迭结构，该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242是钛导电材料层与类金刚石层重复层迭结构。
最后，如图1H所示，于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242表面上，分别形成一第一金属焊接层29以及第二金属焊接层28，其中，该第一金属焊接层29的表面与该第二金属焊接层28的表面形成一共平面。于本实施例中，该第一金属焊接层29与该第二金属焊接层28由金(Au)所构成。
据此，如图1A至图1H所示，上述制得芯片倒装式发光二极管，其包括：一基板20，具有一第一表面201以及一相对于该第一表面201的第二表面202；一半导体外延多层复合结构21，其位于该基板20的第二表面202上且该半导体外延多层复合结构21包含一无掺杂半导体外延层211、一第一半导体外延层212、一活性中间层213、以及一第二半导体外延层214，其中，该无掺杂半导体外延层211、该第一半导体外延层212、该活性中间层213、以及该第二半导体外延层214系为层迭设置，而该无掺杂半导体外延层211夹置于该第一半导体外延层212与该基板20之间，且该活性中间层213夹置于该第一半导体外延层212与该第二半导体外延层214之间；一反射层22，位于该半导体外延多层复合结构21的该第二半导体外延层214表面；一盲孔23，设于该半导体外延多层复合结构21中，并贯穿该反射层22、该第二半导体外延层214以及该活性中间层213，而该盲孔23抵止于该第一半导体外延层212上；一第一电极251，该第一电极251设置于该半导体外延多层复合结构21的该盲孔23上，且其位于该半导体外延多层复合结构21的该第一半导体外延层212上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构252，填充于该半导体外延多层复合结构21的该盲孔23中，并覆盖于该第一电极251上方，且电性连接该半导体外延多层复合结构21的该第一半导体外延层212；一第一金属焊接层29，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252上；一第二电极241，位于该半导体外延多层复合结构21的该第二半导体外延层214上方，并经由该反射层22电性连接该半导体外延多层复合结构21的该第二半导体外延层214；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构242，位于该半导体外延多层复合结构21的该第二电极241上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构21的该第二半导体外延层214；一第二金属焊接层28，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242上；其中，该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242的表面与第一类金刚石/导电材料多层复合结构252的表面系形成一共平面，且该第二金属焊接层28的表面与该第一金属焊接层29的表面亦形成一共平面；以及一绝缘保护层26，其隔绝所覆盖的该第一电极251、该第二电极241、该反射层22、该第一半导体外延层212以及该第二半导体外延层214的侧壁，以及该盲孔23的内壁表面，并隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252与该第二半导体外延层214之间的直接接触。
图2A及图2B是本发明实施例一的芯片倒装式发光二极管的侧面结构示意图。请参阅图2A，是本实施例的侧面结构示意图，其撷取于图1H虚线所圈取的A部分，该绝缘保护层26设置于该半导体外延多层复合结构21的外侧，其包含一第一绝缘层261及一第二绝缘层262，该第一绝缘层261与该第二绝缘层262是堆叠设置；其中，上述该第一绝缘层261及该第二绝缘层262的材质分别为具有不同的折射率的材料所制成，而不同折射率材料可至少一选自由类金刚石(DLC)、氧化钛(TixOy)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、砷化镓(GaAs)、砷化铝(AlAs)所组成的群组；该第一绝缘层261与该第二绝缘层262依序周期性堆叠设置而具有布拉格反射镜(Distribute Bragg reflector)的特性，且使得本实施例的芯片倒装发光二极管中发射至侧面的光线可由绝缘保护层26反射至芯片倒装式发光二极管的出光面，进而提升输出光率。在本实施例中，该第一绝缘层261的材料为二氧化硅(SiO2，折射率：1.55)、该第二绝缘层262的材料为二氧化钛(TiO2，折射率：2.51)，且该第一绝缘层261及该第二绝缘层262为交替形成14层堆叠结构。
再者，请参阅图2B是本实施例另一侧面结构示意图，除了该绝缘保护层26设置于该半导体外延多层复合结构21的外侧，且包含一第一绝缘层261及一第二绝缘层262之外，于该绝缘保护层26的最外侧设置一金属保护层27，该金属保护层27可至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组，因此，由该金属保护层27，更能增加本实施例的芯片倒装式发光二极管发射至侧面的光线反射至芯片倒装式发光二极管的出光面的反射率，进而更加提升输出光率。在本实施例中，该金属保护层27由银(Ag，折射率：0.329)所构成。
实施例二
请参考图3，其本发明实施例二的芯片倒装式发光二极管的结构示意图。如图3所示，本实施例与前述实施例一的芯片倒装式发光二极管的结构大致相同，其包括：一基板40，具有一第一表面401以及一相对于该第一表面401的第二表面402；一半导体外延多层复合结构41，其位于该基板40的第二表面402上且该半导体外延多层复合结构41包含一无掺杂半导体外延层411、一第一半导体外延层412、一活性中间层413、以及一第二半导体外延层414，其中，该无掺杂半导体外延层411、该第一半导体外延层412、该活性中间层413、以及该第二半导体外延层414为层迭设置，而该无掺杂半导体外延层411夹置于该第一半导体外延层412与该基板40之间，且该活性中间层413夹置于该第一半导体外延层412与该第二半导体外延层414之间；一反射层42，位于该半导体外延多层复合结构41的该第二半导体外延层414表面；一盲孔43，设于该半导体外延多层复合结构41中，并贯穿该反射层42、该第二半导体外延层414以及该活性中间层413，而该盲孔43抵止于该第一半导体外延层412上；一第一电极451，该第一电极451设置于该半导体外延多层复合结构41的该盲孔43上，且其位于该半导体外延多层复合结构41的该第一半导体外延层412上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构452，填充于该半导体外延多层复合结构41的该盲孔43中，并覆盖于该第一电极451上方，且电性连接该半导体外延多层复合结构41的该第一半导体外延层412；一第一金属焊接层49，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构452上；一第二电极441，位于该半导体外延多层复合结构41的该第二半导体外延层414上方，并经由该反射层42电性连接该半导体外延多层复合结构41的该第二半导体外延层414；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构442，位于该半导体外延多层复合结构41的该第二电极441上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构41的该第二半导体外延层414；一第二金属焊接层48，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构442上；其中，该第二类金刚石/导电材料多层复合结构442的表面与第一类金刚石/导电材料多层复合结构452的表面系形成一共平面，且该第二金属焊接层48的表面与该第一金属焊接层49的表面亦形成一共平面；以及一绝缘保护层46，其隔绝所覆盖的该第一电极451、该第二电极441、该反射层42、该第一半导体外延层412以及该第二半导体外延层414的侧壁，以及该盲孔43的内壁表面，并隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构452与该第二半导体外延层414之间的直接接触；然而，不同于前述实施例一的结构，在本实施例中，该基板40的第一表面401可由一蚀刻处理而形成一粗糙化表面，另一方面，该基板40的第二表面402可由一微影处里而形成一图形化表面，进而有效提升本发明芯片倒装式发光二极管的出光率，并且可以控制本实施例的芯片倒装式发光二极管偏极以及光场分布。
实施例三
参考图4，是本发明实施例三的芯片倒装式发光二极管封装模块的结构示意图。如图4所示，芯片倒装式发光二极管封装模块包括：一电路载板6；以及上述实施例一所制得的芯片倒装式发光二极管2，其经由该第一金属焊接层29以及该第二金属焊接层28电性连接该电路载板6，其中，电路载板6包含一绝缘层61、一电路基板60、以及电性连接垫63，该绝缘层61的材质可选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、含金刚石的环氧树脂、或者上述材质的混合物，该电路基板60是一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
于该芯片倒装式发光二极管封装模块中，可利用设置于电性连接垫63表面作为焊料合金层62的锡银合金(Sn-Ag)，通过芯片倒装方式，经由回焊炉处理，使该第一金属焊接层29以及该第二金属焊接层28各自独立与焊料合金层62的锡银合金(Sn-Ag)融熔形成一形成一连接合金层(图未显示)，以提高其熔点，进而使该芯片倒装式发光二极管稳固地电性连接至该电路载板6的电性连接垫63。于本实施例中，该芯片倒装式发光二极管2于芯片倒装方式处理前，还包括于该焊料合金层62上设置一作为树脂助焊剂(图未显示)的松香助焊剂，以使该芯片倒装式发光二极管2可固着于电性连接垫63上而不致于滑动脱落。
实施例四
参考图5，是本发明实施例四的芯片倒装式发光二极管封装模块的结构示意图。如图5所示，芯片倒装式发光二极管封装模块包括：一电路载板6；以及上述实施例二所制得的芯片倒装式发光二极管4，其经由该第一金属焊接层49以及该第二金属焊接层48电性连接该电路载板6，其中，电路载板6包含一绝缘层61、一电路基板60、以及电性连接垫63，该绝缘层61的材质可选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、含金刚石的环氧树脂、或者上述材质的混合物，该电路基板60为一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
于该芯片倒装式发光二极管封装模块中，可利用设置于电性连接垫63表面作为焊料合金层62的锡银铜合金(Sn-Ag-Cu)，通过芯片倒装方式，经由回焊炉处理，使该第一金属焊接层49以及该第二金属焊接层48各自独立与焊料合金层62的锡银铜合金(Sn-Ag-Cu)融熔形成一形成一连接合金层(图未显示)，以提高其熔点，进而使该芯片倒装式发光二极管稳固地电性连接至与该电路载板6的电性连接垫63。于本实施例中，该芯片倒装式发光二极管4于芯片倒装方式处理前，还包括于该焊料和金层62上设置一作为有机化合物助焊剂(图未显示)的K-103(选购自中国台湾固品公司)，促进所使用的锡银铜合金对该第一金属焊接层及第二金属焊阶层的润湿效果。
综上所述，本发明的芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其通过成本较低于金锡合金的金作为金属焊接层，搭配由锡、银、铜中的至少二者所组成的合金，使本发明的芯片倒装式发光二极管可稳固地与电性连接垫电性连接，并封装于电路载板。此外，本发明的芯片倒装式发光二极管，其具有缓冲热膨胀系数差异(coefficient thermal expansion mismatch)及集中出光的结构设计，可在发光二极管运作产生热量的过程中持续使热量散失。即使有部分热量没有自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀，其中设置的类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而保护不受损伤，并且能汇聚光束于出光面而提升出光率。
据此，以本发明的芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法所制造的芯片倒装式发光二极管封装模块，不仅成本低廉，且具有上述散热效果极佳的芯片倒装式发光二极管。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (24)

1.一种芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，包括：
提供一电路载板，包括至少一电性连接垫；
将一焊料合金层设置于该电性连接垫上，其中，该焊料合金层是至少一选自由锡、银、铜、铋、铟或其合金所组成；
提供一芯片倒装式发光二极管，其包括一第一金属焊接层以及一第二金属焊接层；以及
将该芯片倒装式发光二极管经由该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层焊接于该电性连接垫，进而封装于该电路载板；
其中，该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是由金、锡、银、铜、或铟所组成。
2.根据权利要求1所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该电路载板包含一绝缘层、以及一电路基板，该绝缘层的材质是至少一选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、以及含金刚石的环氧树脂所组群组。
3.根据权利要求1所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该电路基板是一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
4.根据权利要求1所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该焊料合金是至少一选自锡银合金、锡铜合金、锡铋合金、锡铟合金、银铜合金、银铋合金、银铟合金、铜铋合金、铜铟合金、铋铟合金、锡银铜合金、锡银铋合金、锡银铟合金、锡铜铋合金、锡铜铟合金、锡铋铟合金、银铜铋合金、银铜铟合金、铜铋铟合金、锡银铜铋合金、锡银铜铟合金、锡铜铋铟合金、锡银铋铟合金、银铜铋铟合金、或锡银铜铋铟合金。
5.根据权利要求1所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该芯片倒装式发光二极管，包括：一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；一半导体外延多层复合结构，其位于该基板的该第二表面上方且包含一第一半导体外延层、一第二半导体外延层以及一盲孔，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置，且该盲孔贯穿该第二半导体外延层；一第一电极，位于该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，填充于该半导体外延多层复合结构的该盲孔中，并覆盖于该第一电极上方，且电性连接该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层；一第二电极，位于该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层上方；以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第二电极上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层。
6.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该芯片倒装式发光二极管包括一绝缘保护层，覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层的侧壁以及该第二半导体外延层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体外延层之间的接触。
7.根据权利要求6所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该绝缘保护层是由两种或以上的不同折射率材料堆叠设置。
8.根据权利要求7所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该不同折射率材料是至少一选自由绝缘类金刚石、氧化钛、二氧化硅、砷化镓、以及砷化铝所组成的群组。
9.根据权利要求6所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该芯片倒装式发光二极管包括在该绝缘保护层的外侧设置一金属保护层。
10.根据权利要求9所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该金属保护层是至少一选自由铝、钛、钼、镍、银、金、铂或其合金所组成的群组。
11.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第二表面为一图形化表面。
12.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一表面为一图形化表面或一粗糙化表面。
13.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该半导体外延多层复合结构包括一无掺杂半导体外延层，该无掺杂半导体外延层夹置于该第一半导体外延层与该基板的该第二表面之间。
14.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该半导体外延多层复合结构包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体外延层与该第二半导体外延层之间。
15.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是选自由导电材料层与导电类碳钻层堆叠结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一种。
16.根据权利要求15所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该导电材料层或该导电材料的材质是选自由铟锡氧化物、氧化铝锌、氧化锌、石墨烯、钛、铝、铬、镍、铂、钼、钨、银、铂以及金所组群组的至少一种。
17.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面形成一共平面。
18.根据权利要求1所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一金属焊接层设置于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构上；以及该第二金属焊接层设置于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，且该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。
19.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，包含一反射层，夹置于该半导体外延多层复合结构与该第二电极之间。
20.根据权利要求5所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一半导体外延层、该第一电极以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构为N型，该第二半导体外延层、该第二电极以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构为P型。
21.根据权利要求1所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，于提供一芯片倒装式发光二极管之前包括：设置一助焊剂于该焊料合金层上。
22.根据权利要求21所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该助焊剂为一有机化合物助焊剂或一树脂助焊剂。
23.根据权利要求1所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法，其中，该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是各自独立与该焊料合金层经一回焊处理而融熔形成一连接合金层。
24.一种根据权利要求1至23任一项所述芯片倒装式发光二极管封装模块的制造方法所制造的芯片倒装式发光二极管封装模块，包括：
一电路载板，其包括至少一电性连接垫；
一芯片倒装式发光二极管，其包括一第一金属焊接层及一第二金属焊接层，且该芯片倒装式发光二极管是由一焊料合金层及一助焊剂电性连接于该电性连接垫上，而封装于该电路载板，其中，该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层是各自独立与该焊料合金层融熔形成一连接合金层。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105047788A (zh) * 2015-07-23 2015-11-11 北京大学 一种基于银基金属键合的薄膜结构led芯片及其制备方法
CN105428510A (zh) * 2014-09-03 2016-03-23 展晶科技(深圳)有限公司 覆晶式发光二极管封装结构
JP2016086159A (ja) * 2014-10-27 2016-05-19 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 発光素子パッケージ及びそれを含む発光装置
CN106663732A (zh) * 2014-08-26 2017-05-10 德州仪器公司 倒装芯片led封装
CN109638124A (zh) * 2018-12-11 2019-04-16 合肥彩虹蓝光科技有限公司 倒装式发光二极管芯片及其制备方法
WO2020047913A1 (zh) * 2018-09-06 2020-03-12 武汉华星光电技术有限公司 发光二极管及使用所述发光二极管的背光模组
CN110998879A (zh) * 2017-08-10 2020-04-10 夏普株式会社 半导体模块、显示装置以及半导体模块的制造方法
CN110993756A (zh) * 2019-12-18 2020-04-10 东莞市中晶半导体科技有限公司 Led芯片及其制作方法
CN111916550A (zh) * 2019-05-09 2020-11-10 群创光电股份有限公司 电子装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI678003B (zh) * 2018-01-25 2019-11-21 致伸科技股份有限公司 光源模組
DE102018120491A1 (de) * 2018-08-22 2020-02-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils
TWI782840B (zh) * 2021-12-30 2022-11-01 友達光電股份有限公司 發光元件、包含其之發光組件及顯示裝置、及顯示裝置之製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050072835A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-07 Samsung Electronics Co., Ltd. SnAgAu solder bumps, method of manufacturing the same, and method of bonding light emitting device using the same
US20050247949A1 (en) * 2002-05-27 2005-11-10 Toyota Gosei Co., Ltd. Semiconductor light-emitting device
CN101286487A (zh) * 2007-04-13 2008-10-15 日本冲信息株式会社 半导体装置、led头以及图像形成装置
US20120074441A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7348212B2 (en) * 2005-09-13 2008-03-25 Philips Lumileds Lighting Company Llc Interconnects for semiconductor light emitting devices
TWI373153B (en) * 2008-09-22 2012-09-21 Ind Tech Res Inst Light emitting diode, and package structure and manufacturing method therefor
US8592847B2 (en) * 2011-04-15 2013-11-26 Epistar Corporation Light-emitting device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050247949A1 (en) * 2002-05-27 2005-11-10 Toyota Gosei Co., Ltd. Semiconductor light-emitting device
US20050072835A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-07 Samsung Electronics Co., Ltd. SnAgAu solder bumps, method of manufacturing the same, and method of bonding light emitting device using the same
CN101286487A (zh) * 2007-04-13 2008-10-15 日本冲信息株式会社 半导体装置、led头以及图像形成装置
US20120074441A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106663732A (zh) * 2014-08-26 2017-05-10 德州仪器公司 倒装芯片led封装
CN105428510A (zh) * 2014-09-03 2016-03-23 展晶科技(深圳)有限公司 覆晶式发光二极管封装结构
CN105428510B (zh) * 2014-09-03 2018-01-30 展晶科技(深圳)有限公司 覆晶式发光二极管封装结构
JP2016086159A (ja) * 2014-10-27 2016-05-19 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 発光素子パッケージ及びそれを含む発光装置
CN105047788A (zh) * 2015-07-23 2015-11-11 北京大学 一种基于银基金属键合的薄膜结构led芯片及其制备方法
CN105047788B (zh) * 2015-07-23 2017-12-01 北京大学 一种基于银基金属键合的薄膜结构led芯片及其制备方法
CN110998879A (zh) * 2017-08-10 2020-04-10 夏普株式会社 半导体模块、显示装置以及半导体模块的制造方法
WO2020047913A1 (zh) * 2018-09-06 2020-03-12 武汉华星光电技术有限公司 发光二极管及使用所述发光二极管的背光模组
CN109638124A (zh) * 2018-12-11 2019-04-16 合肥彩虹蓝光科技有限公司 倒装式发光二极管芯片及其制备方法
CN111916550A (zh) * 2019-05-09 2020-11-10 群创光电股份有限公司 电子装置
CN110993756A (zh) * 2019-12-18 2020-04-10 东莞市中晶半导体科技有限公司 Led芯片及其制作方法

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