TW201344987A - 發光二極體封裝結構的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括以下步驟：提供一基板，在該基板上形成若干相互間隔的電極，每兩電極為一組，每一組的兩電極之間的基板形成絕緣區；在每一絕緣區上設置一異方性導電膠，並使該異方性導電膠與絕緣區兩側的電極接觸；在每一絕緣區的異方性導電膠上設置發光二極體晶片，並採用熱壓合的方式將發光二極體晶片藉由異方性導電膠固定並電連接於相應絕緣區兩側的電極上；採用封裝層將發光二極體晶片覆蓋於基板上；以及切割基板形成若干個發光二極體封裝結構。

Description

發光二極體封裝結構的製造方法
本發明涉及一種半導體的製造方法，尤其涉及一種發光二極體封裝結構的製造方法。
相比於傳統的發光源，發光二極體（Light Emitting Diode，LED）具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越多地應用到各領域當中，如路燈、交通燈、信號燈、射燈及裝飾燈等。
現有的發光二極體封裝結構為了提升發光效率，通常採用覆晶技術將發光二極體晶片的焊墊朝向基板放置，並將焊墊與基板的電極藉由焊接固定連接。然而，由於發光二極體晶片尺寸較小，因此對發光二極體晶片底部的焊墊進行焊接操作對精確度和操作技巧等要求甚為嚴格，若有偏差則會造成錯焊、漏焊，從而形成不良品，降低發光二極體封裝結構的製造良率。
有鑒於此，有必要提供一種製造良率較高的發光二極體封裝結構的製造方法。
一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括以下步驟：
提供一基板，在該基板上形成若干相互間隔的電極，每兩電極為一組，每一組的兩電極之間的基板形成絕緣區；
在每一絕緣區上設置一異方性導電膠，並使該異方性導電膠與絕緣區兩側的電極接觸；
在每一絕緣區的異方性導電膠上設置發光二極體晶片，並採用熱壓合的方式將發光二極體晶片藉由異方性導電膠固定並電連接於相應絕緣區兩側的電極上；
採用封裝層將發光二極體晶片覆蓋於基板上；以及
切割基板形成若干個發光二極體封裝結構。
本發明藉由熱壓合方式利用異方性導電膠將發光二極體晶片與電極電性連接，避免了採用覆晶方式連接發光二極體晶片中所需要進行的焊錫等操作。且由於電極墊與電極的結合處位於靠近基板的底面，從而也避免了正裝結構中採用固晶打線連接發光二極體晶片和電極結構時封裝體對導線產生壓力而造成導線斷裂等缺失。
下面參照附圖，結合具體實施方式對本發明作進一步的描述。
如圖1所示，本發明實施方式提供的發光二極體封裝結構100a包括基板10a、形成於基板10a上的電極20a、承載於基板10a上並與電極20a電性連接的發光二極體晶片50，以及封裝該發光二極體晶片50的封裝層80a。
所述發光二極體晶片50包括出光面51和電極墊52，在本實施方式中，發光二極體晶片50為水平式結構且採用倒裝的方式連接固定於基板10a上，即兩發光二極體晶片50的兩電極墊52是位於發光二極體晶片50的同一側面，且電極墊52與發光二極體晶片50的出光面51相背離。該發光二極體晶片50藉由異方性導電膠（ACP，Anisotropic Conductive Paste）40與基板10a的電極20a接觸連接。異方性導電膠40是一種導電粒子41與黏膠42的混合物，該異方性導電膠40在垂直連接發光二極體晶片50和電極20a的方向上（以下稱為豎直方向）具有單一導電性能，由於在此方向上的導電粒子41相互接觸，因此在豎直方向上藉由相互接觸的導電粒子進行導電，而在平行於基板10a的水平方向上（以下簡稱水平方向）導電粒子41之間的接觸不充分從而被絕緣的黏膠42阻隔致使該異方性導電膠40在水平方向上呈現絕緣的電學性能。
該發光二極體封裝結構100a進一步包括反射杯30a，該反射杯30a形成於基板10a上並環繞發光二極體晶片50。該反射杯30a用以將發光二極體晶片50發出的光線進行反射，從而形成會聚的、光強較強的光束。
本發明還提供上述發光二極體封裝結構100a的製造方法，以下，將結合其他附圖對該製造方法進行詳細說明。
請參考圖2，提供一基板10，並在基板10上形成若干相互間隔的電極20。該基板10呈板狀結構，可採用高分子材料、藍寶石、碳化矽或矽材料製作。該電極20包括若干電極組，每一電極組包括兩個相互間隔的電極20a，該兩電極20a之間的基板10形成絕緣區11。該電極20形成於基板10上的步驟為，先在基板10上形成若干通孔，再採用噴鍍或濺鍍的方式將金屬材料填充於通孔中。在本實施方式中，基板10上還形成有若干反射杯30，該反射杯30採用注塑成型或轉移成型的方式形成，每一反射杯30對應一組電極20，即每一反射杯30內包括兩個相互間隔的電極20a。各反射杯30之間相互間隔，形成切割區31，即在切割區31處不形成反射杯30，基板10在切割區31的上表面裸露，從而為後續切割形成若干個相互獨立的發光二極體封裝結構100a預留切割空間。
請參閱圖3，在每一絕緣區11上設置一異方性導電膠40，並使該異方性導電膠40與絕緣區11兩側的電極30接觸。請同時參閱圖3A，在此步驟中，該異方性導電膠40在豎直方向上和在水平方向上的導電粒子41在常態下是被絕緣的黏膠42阻隔而不充分接觸的，因此該異方性導電膠40在水平方向或垂直方向均表現出不導電的特性。
請參閱圖4，在每一絕緣區11的異方性導電膠40上設置發光二極體晶片50，並採用熱壓合的方式將發光二極體晶片50藉由異方性導電膠40固定並電連接於相應絕緣區11兩側的電極20上。
該熱壓合的步驟包括以下幾個具體步驟：
請參閱圖4A，在反射杯30上鋪設一緩衝層60，該緩衝層60為聚四氟乙烯材料製成，其能在250攝氏度以下具有良好的化學穩定性、高潤滑不黏性和電絕緣性。
請同時參閱圖4B，採用一模具70將緩衝層60壓向發光二極體晶片50，並將異方性導電膠40與發光二極體晶片50熱壓合連接。該模具70包括一平坦部71和自平坦部71向下延伸的若干壓塊72，每一壓塊72對應一反射杯30a設置。將模具70向靠近基板10的方向移動時，壓塊72先將緩衝層60壓入反射杯30a內，在模具70進一步下壓的過程中，壓塊72進一步將緩衝層60壓向發光二極體晶片50並進一步將發光二極體晶片50下壓，直至異方性導電膠40變形，同時使發光二極體晶片50與電極20固定連接。
請同時參閱圖4C，移除模具70和緩衝層60。在熱壓合操作的過程中在模具70和發光二極體晶片50之間設置緩衝層60，避免了模具70與發光二極體晶片50的直接接觸，從而避免模具70對發光二極體晶片50表面造成損傷。此外，由於異方性導電膠40受熱擠壓時產生的變形在水平方向上並不均勻，而藉由在熱壓合的過程中將緩衝層60覆蓋於發光二極體晶片50的表面，從而在緩衝層60的緩衝下使異方性導電膠40變形均勻，避免由於異方性導電膠40的不均勻變形造成發光二極體晶片50與電極20的連接失效而產生不良品。
請同時參閱圖5，在熱壓合的步驟中，發光二極體晶片50的出光面51朝向背離基板10的方向，電極墊52與異方性導電膠40接觸，將溫度保持在200℃至250℃之間，再對發光二極體晶片50施以靠近基板10的向下的壓力。在高溫和壓力的共同作用下，異方性導電膠40在豎直方向上發生擠壓形變，導電粒子41在豎直方向上相互鍵合接觸，從而在豎直方向上實現導電性能。而導電粒子41在水平方向上被黏膠42阻隔從而不充分接觸，仍然在水平方向上呈現絕緣的性能。
請參閱圖6，在反射杯30上覆蓋一膠狀封裝層80，該膠狀封裝層80內包含螢光粉。由於該膠狀封裝層80為固態結構且尺寸大於反射杯30的開口，因此其放置於反射杯30的上方時不會從反射杯30的開口處落入反射杯30內。
請參閱圖7，採用膠狀封裝層80將發光二極體晶片50覆蓋於基板10上。在該步驟中，可採用一第二模具90將膠狀封裝層80朝靠近基板10的方向下壓，使膠狀封裝層80逐漸被壓入反射杯30內，直至將膠狀封裝層80完全填充於各反射杯30內。在本實施方式中，該膠狀封裝層80被整體向下壓，使反射杯30和切割區31中均被膠狀封裝層80填充，且膠狀封裝層80的頂面高於反射杯30的頂面。膠狀封裝層80覆蓋於反射杯30的頂面上，可使該膠狀封裝層80和反射杯30的結合處形成於反射杯30的側面，可避免外界的水氣或雜質直接由反射杯30的頂面進入封裝體內部，進而避免發光二極體晶片50受到損壞。
請參閱圖8，最後沿切割區31切割基板10以形成多個發光二極體封裝結構100a，如圖1所示。
本發明藉由熱壓合方式利用異方性導電膠40將發光二極體晶片50與電極20電性連接，避免了採用覆晶方式連接發光二極體晶片中所需要進行的焊錫等操作，從而避免焊錫步驟中精準對位元、對接安裝等操作產生誤差而產生不良品的缺失，提高產品製造良率。且由於電極墊52與電極20的結合處位於靠近基板10的面上，從而也避免了正裝結構中採用固晶打線連接發光二極體晶片和電極結構時封裝體對導線產生壓力而造成導線斷裂等缺失。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明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。
100a．．．發光二極體封裝結構
10、10a．．．基板
11．．．絕緣區
20、20a．．．電極
30、30a．．．反射杯
31．．．切割區
40．．．異方性導電膠
41．．．導電粒子
42．．．黏膠
50．．．發光二極體晶片
51．．．出光面
52．．．電極墊
60．．．緩衝層
70．．．模具
71．．．平坦部
72．．．壓塊
80．．．膠狀封裝層
80a．．．封裝層
90．．．第二模具
圖1為本發明實施方式的發光二極體封裝結構的製造方法製成的發光二極體封裝結構的剖視示意圖。
圖2至圖4、圖6至圖8為本發明實施方式的發光二極體封裝結構的製造過程中各步驟示意圖。
圖3A為圖3中圈IV-IV處的放大圖。
圖4A至圖4C為圖4中熱壓合步驟的分解步驟示意圖。
圖5為圖4中圈IX-IX處的放大圖。
100a．．．發光二極體封裝結構
10a．．．基板
20a．．．電極
30a．．．反射杯
40．．．異方性導電膠
41．．．導電粒子
42．．．黏膠
50．．．發光二極體晶片
51．．．出光面
52．．．電極墊
80a．．．封裝層

Claims (10)

  1. 一種發光二極體封裝結構的製造方法，包括以下步驟：
    提供一基板，在該基板上形成若干相互間隔的電極，每兩電極為一組，每一組的兩電極之間的基板形成絕緣區；
    在每一絕緣區上設置一異方性導電膠，並使該異方性導電膠與絕緣區兩側的電極接觸；
    在每一絕緣區的異方性導電膠上設置發光二極體晶片，並採用熱壓合的方式將發光二極體晶片藉由異方性導電膠固定並電連接於相應絕緣區兩側的電極上；
    採用封裝層將發光二極體晶片覆蓋於基板上；以及
    切割基板形成若干個發光二極體封裝結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述在基板上形成電極的步驟還在基板上形成若干反射杯，每一反射杯內包括一組相互間隔的電極，各反射杯之間相互間隔而在基板上形成切割區。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述熱壓合的步驟包括在反射杯上鋪設一緩衝層；採用模具將緩衝層壓向發光二極體晶片並將異方性導電膠與發光二極體晶片熱壓合連接；以及移除模具和緩衝層的步驟。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述採用模具將緩衝層壓向發光二極體晶片並將異方性導電膠與發光二極體晶片熱壓合連接的步驟採用的模具包括若干壓塊，該步驟將模具的每一壓塊壓入每一反射杯內，以使緩衝層與發光二極體接觸並進一步將發光二極體壓向異方性導電膠。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述緩衝層採用聚四氟乙烯製成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述熱壓合的步驟的操作溫度為200℃至250℃之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述發光二極體晶片包括出光面和電極墊，該電極墊面向基板設置並藉由異方性導電膠和電極連接，該出光面和電極墊相背對設置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述異方性導電膠包括導電粒子和黏膠，該導電粒子在常態下在連接電極和發光二極體晶片的方向上不充分接觸，所述採用熱壓合的方式將發光二極體晶片藉由異方性導電膠固定並電連接於相應絕緣區兩側的電極上步驟是將發光二極體晶片壓向電極以使該導電粒子在連接電極和發光二極體晶片的方向上發生鍵合而將電極和發光二極體晶片電性連接。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，採用封裝層將發光二極體晶片覆蓋於基板上的步驟是採用一第二模具將置於所述反射杯的頂面上的膠狀封裝層壓入反射杯內部以使封裝層覆蓋發光二極體晶片。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中，所述封裝層內包括螢光粉。
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