CN1389933A - 高生产率的发光元件覆晶接合方法 - Google Patents

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罗永辉
陈秋伶
陈俊文
罗俊仁
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Abstract

一种高生产率的发光元件覆晶接合方法,借助一挠性隔膜对置放于一承载板上的复数个发光元件提供均匀且适当的压合力量,将该复数个发光元件、该承载板以及介于该发光元件与该承载板间的一异向性导电胶层紧密压合,该挠性隔膜中并可嵌埋一加热元件,借助该加热元件而在对该发光元件加压的同时,对该异向性导电胶层加热使其固化而实现该发光元件与该承载板间永久性的机械及电性连接。

Description

高生产率的发光元件覆晶接合方法
本发明涉及一种发光元件覆晶构装的制作过程，特别是涉及一种高生产率的发光元件覆晶接合方法。
一种发光元件(LED Device)覆晶构装(Flip-chip packaging)的方式，是将发光元件的p极以及n极构成于发光元件的同一面。然后，将该p极以及n极朝向一承载板，以覆晶方式将发光元件接合于该承载板(carrier substrate)上。如图1所示，为一种发光元件的覆晶构装结构。一发光元件20以覆晶方式借助异向性导电胶(Anisotropic ConductiveAdhesive；ACA)30与一预先形成有适当导线41图案以及接合垫(bonding pad)42的承崴板40相结合。其中，该发先元件20包括：一透明蓝宝石(sapphire)基板21；成长于该蓝宝石基板21的半导体桔构22，例如，氮化镓(GaN)系列的发光二极管结构；以及，形成于该半导体结构22，且朝向该承载板40的一p极23以及一n极24。较为理想的是，该p极23以及该n极24上并可分别形成有金属凸块25。而该异向性导电胶30介于该发光元件20与该承载板40之间，其是由导电粒子(conductive particles)31，以及绝缘的基材32，如树脂(epoxy)或硅胶(silicone)所组成。该异向性导电胶30在固化(cure)前可以是液态、高粘度液态(paste)或为固体状的胶带(tape)。借助该异向性导电胶30而使得该发先元件20与该承载板40实现机械与电性连结。而该承载板可为一印刷电路板、陶瓷基板或半导体基板，其材质可为硬性(AIN、A1203、BT、FR4、FR5、Si等)或软性(polyimide等)。
一般来说，为了实现上述的覆晶构装结构，在制作过程上需要将发光元件挑选出来(pick up)，对准并置放于该承载板上的指定位置，然后对该发光元件同时加压与加热。加压的目的在于使该发光元件与该承载板能经由介于其间的该异向性导电胶达到电性连结。而加热的目的则是使该异向性导电胶的绝缘基材固化，如此而使该覆晶构装结构固定下来。然而以此制作过程进行发光元件的构装，所需的制作过程循环时间(cycletime)过长并不适合大量生产。为了提高生产率，其中一种解决方法如图2所示，将复数个发光元件50以覆晶方式置放于一工作平台(platform)60上的一承载板51上，其中该发光元片50与该承载板51之间预先形成有一异向性导电胶层52。然后以一加压板61同时对该复数个发光元件50加压，使该发光元件能经由该导电胶层52而与该承载板51实现电性连结。在加压的同时并对该异向性导电胶层52加热，使该导电胶层52固化而完成该发光元件50与该承载板51间的永久接合。上述方法虽然可用以提高发光元件覆晶接合制作过程的生产率，但仍存在着许多问题。由于该承载板51的表面并非完美的平面，以及其它在制作过程上固有的差异，使得被置放于该承载板51上的该复数个发光元件50的顶面并非完全在同一高度。于是，当该加压板61下压该发光元件50时，会造成该发光元件50受力不均匀，甚至只有少部分的该发先元件50接受到该加压板61的压力，而有部分该发光元件50则完全未被压到。这样，在该异向性导电胶层52固化后，将有部分的该发光元件50无法与该承载板60实现适当的接合，而降低了制作过程的整体合格率。
因此，仍有需要发展出一种新的发光元件覆晶接合的方法及其装置以解决上述问题。
本发明的目的在于提供一种高生产率的发先元件覆晶接合的方法，可避免加压不均匀所造成的问题。
根据上述目的，本发明借助一挠性隔膜(flexible membrane)取代硬性的加压板，对置放于一承载板上的复数个发光元件提供较均匀且适当的压合力量，将该复数个发光元件、该承载被以及介于该发光元件与该承载板间的一异向性导电胶层紧密压合。
根据本发明的一种高生产率的发光元件覆晶接合方法，是将一承载板置于一工作平台(platform)，其中该承载板上以覆晶方式放置有复数个发光元件，该发先元件与该承载板之间并形成有一异向性导电胶层；然后将一压着器置于该工作平台上，利用该压着器提供一压力，将该复数个发光元件同时压紧于该承载板上，其中该压着器，包括一本体，其下侧具有一压力室，一挠性隔膜，与该本体相结合，将该压力室包封于该本体与该挠性隔膜之间，以及一流体通道，用以将加压的流体通入该压力室，借助在该压力室内通入加压的流体，而使该挠性隔膜产生该压力压向该复数个发光元件；然后再利用一加热元件，在加压的同时加热该异向性导电胶使其固化而实现该发光元件与该承载板间的机械及电性连接。
借助该挠性隔膜的柔软性，可在加压的过程中与该发光元件上表面密切贴合，因而提供该发光元件均匀的压合力量，避免因为压力不均造成部分发光元件被压坏的风险，以及部分发光元件可能未接受到足够压力的问题。
上述的加热元件，较为理想的是，可嵌埋于该挠性隔膜中，加热时热量经由该发光元件传播至该异向性导电胶层，但也可将该加热元件设于该工作平台，而使热量经由该承载板传播至该异向性导电胶层。
下面结合实施例及其附图，对本发明的上述持征，以及本发明的其它特征与优点作进一步详细说明。但必须先说明的是，本发明除了下述的实施例外，仍然可以有其它的实施例，且以下的附图并不一定完全依实际比例绘制。
图1为公知的一种发光元件覆晶构装结构，借助异向性导电胶实现一发光元件与一承载板间的电性与机械连结；
图2为公知的一种发光元件覆晶接合制作过程的生产结构图，借助一加压板将复数个发光元件压紧于一承载板上；
图3为根据本发明的一种高生产率的发光元件覆晶接合方法的结构图，借助一挠性隔膜将复数个发光元件压紧于一承载被上。
参照图3所示，其为根据本发明所公开的一种高生产率的发光元件覆晶接合方法的结构图。
将一承载板51置放于一工作平台65上，其中该承载板51可为一印刷电路板、陶瓷基板或半导体基板，其材质可为硬性(AIN、A1203、BT、FR4、FR5、Si等)或软性(polyimide等)。该承载板51上并以覆晶方式放置有复数个发光元件50，该发光元件50例如为氮化镓(GaN)系列发光元件。该发光元件50与该承载板51间则形成有一异向性导电胶层52。该异向性导电胶层52是在放置该发光元件50前，预先以印刷、点胶或是贴合等方式形成于该承载板51上。该异向性导电胶层51在固化前可以是液态或高粘度胶状(paste)的材料，也可为固体状的胶带。而该工作平台65上可形成有一凹槽74用以容置该承载板51，并使得置于该承载板51上的该发光元件50大致与该工作平台65的顶面等高。
然后，得一压着器70置于该构装平台65上，利用该压着器70提供一适当的压力，将该复数个发光元件50同时压合于该承载板51上。其中该压着器70，包括一本体71，一挠性隔膜80以及一流体通道73。其中，该本体71下侧形成有一压力室72，该挠性隔馍80则与该本体71相结合，而将该压力室72包封于该本体71与该挠性隔膜80之间。该流体通道73，较为理想的是，可贯穿该本体71并与该压力室72相通，是用以供加压的流体通入该压力室72内。借助在该压力室72内通入加压的流体，而使该挠性隔膜80被压向该该复数个发先元件50，而对该发光元件50施加该压力。由于该挠性隔膜80具有柔软性，可在加压的过程中与该发光元件50上表面密切贴合，因而可提供该发光元件50均匀的压合力量。另外，被通入该力室72内的该加压的流体可为气体，如空气，或是液体，如液压油等，借助控制通入该压力室72的该流体的压力，而可决定该挠性隔膜80对该发光元件50所施加的压力大小。较为理想的是，该挠性隔膜80中并可嵌埋加热元件，例如，埋入式的热电阻丝，借助该加热元件而在对该发光元件50加压的同时，对该异向性导电胶52加热使其固化而实现该发光元件50与该承载板51间永久性的机械及电性连接。由于该挠性隔膜80与该发光元件50上表面的密切贴合，也有利使嵌埋于该挠性隔膜80内的该加热元件对该异向性导电胶层52的加热更加均匀。当然该加热元件并不限定嵌埋于该挠性隔膜80内，也可将该加热元件设于该工作平台65内，同样可对该异向性导电胶层52进行加热，而使热量经由该承载板51传播至该异向性导电胶层52。
以上所述仅为本发明其中的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，任何熟悉该项技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做适当的修改与润饰；所以凡按照本发明权利要求所作的等同变化与修饰，均为本发明专利权利要求所确定的保护范围所涵盖。

Claims (14)

1、一种高生产率的发光元件覆晶接合方法，至少包含下列步骤：
将一承载板置于一工作平台，其中该承载板上以覆晶方式放置有复数个发光元件，该发光元件与该承载板之间并形成有一异向性导电胶层；
提供一压着器，该压着器至少包含：
一本体，其下侧具有一压力室；
一挠性隔膜，与该本体相结合，而将该压力室包封于该本体与该挠性隔膜之间；以及
一流体通道，用以供加压的流体通入该压力室，将该压着器置于该构装平台上，借助在该压力室内通入加压的流体而使该挠性隔膜产生一压力压向该复数个发光元件，而将该该复数个发光元件同时压紧于该承载板上；以及
利用一加热元件，加热该异向性导电胶层使其固化而实现该发光元件与该承载板间的机械及电性连接。
2、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的加热元件是嵌埋于该挠性隔膜中。
3、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的加热元件是设于该工作平台下。
4、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的流体为气体。
5、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的流体为液体。
6、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的发光元件为氮化镓系列发光元件。
7、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的承载板为一印刷电路板。
8、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的承载板为一陶瓷基板。
9、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的承载板为一半导体基板。
10、如权利要求1所述的高生产率的发光元件覆晶接合方法，其特征在于，所述的构装平台具有一凹槽用以容置该承载板，并使得置于该承载板上的该发光元件大致与该工作平台顶面等高。
11、一种在发光元件覆晶构装的制作过程中，用以将发光元件压合于一承载板上的装置，其中该发光元件是以覆晶方式放置于该承载板上，该发光元件与该承载板之间并形成有一异向性导电胶层，该装置至少包含：
一工作平台，用以置放该承载板；
一压着器，置于该工作平台上用以提供一压力，将该发光元件压紧于该承载板上，包括：
一本体，其下侧具有一压力室；
一挠性隔膜，与该本体相结合，而将该压力室包封于该本体与该挠性隔膜之间；以及
一流体通道，用以供加压的流体通入该压力室，借助在该压力室内通入加压的流体，而使该挠性隔膜产生该压力压向该复数个发光元件。
12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包含：
一加热元件，是嵌埋于该挠性隔膜中，用以加热该异向性导电胶层使其固化而实现该发光元件与该承载板间的机械及电性连接。
13、如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包含：
一加热元件，设于该工作平台，用以加热该异向性导电胶层使其固化而实现该发光元件与该承载板间的机械及电性连接。
14、如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的构装平台具有一凹槽用以容置该承载板，并使得置于该承载板上的该发光元件大致与该工作平台顶面等高。
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CN103633228A (zh) * 2004-04-26 2014-03-12 吉尔科有限公司 发光封装和用于制造发光封装的方法

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