TW201508953A - 發光二極體與其製作方法以及應用其之發光二極體模組與其封裝方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體包含發光二極體晶片、第一導電膠與第二導電膠。發光二極體晶片包含第一電極與第二電極。第一導電膠位於第一電極上。第二導電膠位於第二電極上，且第一、第二導電膠彼此分離。一種應用其之製作方法、一種應用其之發光二極體模組與其封裝方法亦在此揭露。

Description

發光二極體與其製作方法以及應用其之發光二極體模組與其封裝方法

本發明是有關於一種發光二極體。

一般發光二極體模組的封裝製程係先將發光二極體晶片固晶於支架上，接著再以打線方式將發光二極體晶片與支架之間進行電性連接。然而因打線製程繁複，且形成之金線因結構細長的緣故，因此可能會在後續的製程中受到損壞，而降低發光二極體模組的良率。因此如何在增強發光二極體本身結構的同時，一併改善發光二極體模組的封裝製程，為業界共同努力的目標。

本發明之一態樣提供一種發光二極體，包含發光二極體晶片、第一導電膠與第二導電膠。發光二極體晶片包含第一電極與第二電極。第一導電膠位於第一電極上。第 二導電膠位於第二電極上，且第一、第二導電膠彼此分離。

在一或多個實施方式中，第一導電膠與第二導電膠皆為異方性導電膠(ACF)。

在一或多個實施方式中，發光二極體晶片更包含基板、第一半導體層、發光層與第二半導體層。第一半導體層置於基板上。發光層置於部份之第一半導體層上，且暴露出另一部份之第一半導體層。第二半導體層置於發光層上。第一電極置於被暴露之第一半導體層上，且第二電極置於第二半導體層上方。

在一或多個實施方式中，發光二極體晶片更包含電流擴散層、電流阻障部與保護層。電流擴散層置於第二半導體層與第二電極之間。電流阻障部位於電流擴散層與第二半導體層之間，且位於第二電極下方。保護層覆蓋裸露的第一半導體層與第二半導體層。

本發明之另一態樣提供一種發光二極體模組，包含支架與上述之發光二極體。支架包含物理性彼此分離之第一導電部與第二導電部。發光二極體以覆晶接合方式接合於支架上，使得第一、第二導電膠分別接合於第一導電部與第二導電部。

本發明之再一態樣提供一種發光二極體模組之封裝方法，包含下列步驟：提供支架，包含彼此分離之第一導電部與第二導電部。提供上述之發光二極體，並以覆晶接合方式使得發光二極體之第一、第二導電膠分別接合於支架之間的第一導電部與第二導電部上。施一熱壓處理， 使得第一、第二導電膠受到擠壓而使得發光二極體之第一、第二電極分別與支架之第一、第二導電部電性連接，固化第一導電膠與第二導電膠，且使得發光二極體固定於支架上。

在一或多個實施方式中，熱壓處理之溫度介於120℃至150℃。

本發明之又一態樣提供一種發光二極體的製作方法，包含下列步驟：提供包含第一、第二電極之發光二極體晶片。形成光阻層於發光二極體晶片上。圖案化光阻層，分別形成露出第一、第二電極上表面之第一、第二貫穿孔。形成導電層於光阻層上，且至少填滿第一貫穿孔與第二貫穿孔。去除部份之導電層，以分別於第一貫穿孔中形成第一導電膠，且於第二貫穿孔中形成第二導電膠，且第一、第二導電膠彼此分離。去除光阻層。

在一或多個實施方式中，導電層為異方性導電膠(ACF)。

在一或多個實施方式中，於去除部份之導電層的步驟中，包含進行乾蝕刻製程以去除第一貫穿孔與第二貫穿孔外的部份之導電層。

上述之發光二極體包含第一導電膠與第二導電膠，因此可分別替代金線以連接發光二極體晶片之第一電極與第二電極，以使得發光二極體具有較佳的結構強度。另外上述之發光二極體模組分別利用第一導電膠與第二導電膠，而使得第一電極與第二電極分別和第一導電部與第 二導電部電性連接，因此可節省製程步驟與成本。

10‧‧‧發光二極體

100‧‧‧發光二極體晶片

110‧‧‧第一電極

120‧‧‧第二電極

130‧‧‧基板

140‧‧‧第一半導體層

150‧‧‧發光層

160‧‧‧第二半導體層

170‧‧‧電流擴散層

180‧‧‧電流阻障部

190‧‧‧保護層

200‧‧‧導電層

210‧‧‧第一導電膠

212‧‧‧膠層

214‧‧‧導電粒子

215‧‧‧核心

216‧‧‧第一導電膜

217‧‧‧第二導電膜

220‧‧‧第二導電膠

300‧‧‧光阻層

310‧‧‧第一貫穿孔

320‧‧‧第二貫穿孔

400‧‧‧支架

410‧‧‧第一導電部

420‧‧‧第二導電部

430‧‧‧間隔部

第1圖繪示本發明一實施方式之發光二極體的剖面圖。

第2A圖繪示第1圖之第一導電膠的結構示意圖。

第2B圖繪示第2A圖之導電粒子的示意圖。

第3A~3E圖繪示第1圖之發光二極體的製程剖面流程圖。

第4A~4C圖繪示包含第1圖之發光二極體之發光二極體模組的封裝側視流程圖。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示本發明一實施方式之發光二極體10的剖面圖。發光二極體10包含發光二極體晶片100、第一導電膠210與第二導電膠220。發光二極體晶片100包含第一電極110與第二電極120。第一導電膠210位於第一電極110上。第二導電膠220位於第二電極120上，且第一導電 膠210與第二導電膠220彼此分離。

在本實施方式中，發光二極體晶片100可藉由將第一電極110與第二電極120之間通以電流以發光，其中第一導電膠210可替代金線而連接第一電極110，使得外部電極可透過第一導電膠210而電性連接第一電極110。同樣的，第二導電膠220亦可替代金線而連接第二電極120，使得外部電極可透過第二導電膠220而電性連接第二電極120。因此比起連接金線，本實施方式之發光二極體10能夠具有較佳的結構強度。

接著請參照第2A圖，其繪示第1圖之第一導電膠210的結構示意圖，其中此結構亦可套用於第二導電膠220(如第1圖所繪示)上，因此便不再另外對第二導電膠220的結構作說明。在本實施方式中，第一導電膠210與第二導電膠220皆可為異方性導電膠(ACF)。第一導電膠210包含膠層212與複數個導電粒子214。膠層212為熱塑性膠材。導電粒子214分佈於膠層212中，用以作為第二導電膠220之導體。

接著請參照第2B圖，其繪示第2A圖之導電粒子214的示意圖。在本實施方式中，導電粒子214可包含核心215、第一導電膜216與第二導電膜217。核心215的材質例如為樹脂，第一導電膜216的材質例如為鎳，而第二導電膜217的材質例如為金。核心215具可壓縮性，因此可藉由壓縮核心215而增加導電粒子214與週遭電極之間的接觸面積。

接著請回到第1圖。在本實施方式中，發光二極體晶片100更包含基板130、第一半導體層140、發光層150與第二半導體層160。第一半導體層140置於基板130上。 發光層150置於部份之第一半導體層140上，且暴露出另一部份之第一半導體層140。第二半導體層160置於發光層150上。第一電極110置於被暴露之第一半導體層140上，且第二電極120置於第二半導體層160上方。因此本實施方式之發光二極體晶片100可分別於第一電極110與第二電極120之間通以電流，使得發光層150發光。在本實施方式中，第一半導體層140可為N型半導體層，而第二半導體層160可為P型半導體層，然而在其他的實施方式中，第一半導體層140可為P型半導體層，而第二半導體層160可為N型半導體層。

在一或多個實施方式中，發光二極體晶片100更包含電流擴散層170、電流阻障部180與保護層190。電流擴散層170置於第二半導體層160與第二電極120之間，用以增加電流的擴散面積，以提升電流於電流擴散層170中分佈之均勻性。電流阻障部180位於電流擴散層170與第二半導體層160之間，且位於第二電極120下方。電流阻障部180用以將第二電極120下方之電流擴散至電流阻障部180四周，以進一步促進電流擴散。保護層190覆蓋裸露的第一半導體層140與第二半導體層160，用以保護其下方的結構，避免於後續製程中受到破壞。

以上僅介紹發光二極體10之結構，尚未對於其製 程加以說明。因此以下將以第3A~3E圖作為製程步驟的舉例說明，其中第3A~3E圖繪示第1圖之發光二極體10的製程剖面流程圖。請先參照第3A圖。首先製造者可先提供包含第一電極110與第二電極120之發光二極體晶片100，因發光二極體晶片100之結構已於上述段落中說明，因此便不再贅述。之後製造者可形成光阻層300於發光二極體晶片100上，其中形成光阻層300的方法例如為旋轉塗佈法。

接著請參照第3B圖。製造者可圖案化光阻層300，分別形成露出第一電極110與第二電極120上表面之第一貫穿孔310與第二貫穿孔320。而圖案化光阻層300的方法例如為微影蝕刻法。

接著請參照第3C圖。製造者可形成導電層200於光阻層300上，且至少填滿第一貫穿孔310與第二貫穿孔320。在本實施方式中，導電層200的材質例如為異方性導電膠(ACF)，而其結構與材料因與第2A圖以及第2B圖之內容相同，因此便不再贅述。

接著請參照第3D圖。製造者可去除部份之導電層200(如第3C圖所繪示)，以分別於第一貫穿孔310中形成第一導電膠210，且於第二貫穿孔320中形成第二導電膠220，其中第一導電膠210與第二導電膠220彼此分離。製造者例如可進行乾蝕刻製程以去除第一貫穿孔310與第二貫穿孔320外的部份之導電層200，使得第一導電膠210與第二導電膠220彼此分離。詳細而言，因乾蝕刻技術係 利用氣體分子(即電漿)與待去除材料(如在本實施方式中為導電層200)之間產生化學反應，使材料中不需要的部份因化學反應而去除。而氣體分子與待去除材料的反應方向為實質向下反應，因此藉由控制蝕刻速率(例如控制氣體分子的流量)，製造者可較精確地將導電層200蝕刻至光阻層300的上表面。

接著請參照第3E圖。接下來，製造者可去除光阻層300(如第3D圖所繪示)，例如同樣以乾蝕刻製程以去除光阻層300。而在去除光阻層300後，製造者可選擇以離子水(ion-water)清洗發光二極體10，以避免有機物質附著於發光二極體10的表面上。如此一來，發光二極體10的製程即完成。

接著將說明如何利用上述之發光二極體10進行發光二極體模組的封裝製程。接著請參照第4A~4C圖，其繪示包含第1圖之發光二極體10之發光二極體模組的封裝側視流程圖。請先參照第4A圖。製造者可先提供支架400。 其中支架400包含彼此分離之第一導電部410與第二導電部420，例如在第4A圖中，第一導電部410與第二導電部420之間可以不導電的間隔部430以分離。

接著請參照第4B圖。製造者可提供發光二極體10，並以覆晶接合(Flip Chip)方式使得發光二極體10之第一導電膠210與第二導電膠220分別接合於支架400之間的第一導電部410與第二導電部420上。其中覆晶接合方式係將發光二極體10反轉以接合於支架400上。換言之， 第一電極110位於發光二極體10之基板130(如第1圖所繪示)與第一導電部410之間，且第二電極120位於基板130與第二導電部420之間。

接著請參照第4C圖。製造者可施一熱壓處理，使得第一導電膠210與第二導電膠220受到擠壓，而使得發光二極體10之第一電極110與第二電極120分別與支架400之第一導電部410與第二導電部420電性連接。詳細而言，製造者可加熱支架400，例如在第4C圖中為自支架400下方加熱，因此第一導電膠210與第二導電膠220可受熱而呈可塑性。接著製造者可將發光二極體10朝支架400方向壓，因此第一導電膠210之導電粒子214(如第2A圖所繪示)受到擠壓，藉以增加導電粒子214與第一電極110以及第一導電部410之間的接觸面積，以使得第一電極110與第一導電部410電性連接。而第二導電膠220之導電粒子的作用亦相同，因此便不再贅述。

在本實施方式中，熱壓處理之溫度介於120℃至150℃，此溫度不但能夠使第一導電膠210與第二導電膠220呈可塑性，亦可減低支架400中的部份材質於加熱時產生黃化的機率。

接下來製造者可固化第一導電膠210與第二導電膠220，且使得發光二極體10固定於支架400上。其中固化的方法可依第一導電膠210與第二導電膠220之材質不同而異，例如烘乾固化、加熱加壓固化、加熱低溫固化或紫外線光固化，本發明不以此為限。自此便完成發光二極 體模組的封裝製程。

因此從結構上來看，發光二極體模組包含支架400 與發光二極體10。支架400包含物理性彼此分離之第一導電部410與第二導電部420。發光二極體10以覆晶接合方式接合於支架400上，使得第一導電膠210與第二導電膠220分別接合於第一導電部410與第二導電部420。

因本實施方式之發光二極體模組分別利用第一導 電膠210與第二導電膠220，而使得第一電極110與第二電極120分別和第一導電部410與第二導電部420電性連接，即製造者不需先將發光二極體晶片100固晶於支架400上再進行打線，因此可節省製程步驟與成本。再加上因可不需打線，因此也就不會有金線防礙發光二極體10之出光的問題。另一方面，因本實施方式之熱壓溫度介於120℃至150℃之間，亦可減少支架400中的部份材質於加熱時產生黃化的機率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧發光二極體

100‧‧‧發光二極體晶片

110‧‧‧第一電極

120‧‧‧第二電極

210‧‧‧第一導電膠

220‧‧‧第二導電膠

400‧‧‧支架

410‧‧‧第一導電部

420‧‧‧第二導電部

Claims (10)

1. 一種發光二極體，包含：一發光二極體晶片，包含一第一電極與一第二電極；一第一導電膠，位於該第一電極上；以及一第二導電膠，位於該第二電極上，且該第一、第二導電膠彼此分離。
2. 如請求項1所述的發光二極體，其中該第一導電膠與該第二導電膠皆為異方性導電膠(ACF)。
3. 如請求項1所述的發光二極體，其中該發光二極體晶片更包含：一基板；一第一半導體層，置於該基板上；一發光層，置於部份之該第一半導體層上，且暴露出另一部份之該第一半導體層；以及一第二半導體層，置於該發光層上，其中該第一電極置於被暴露之該第一半導體層上，且該第二電極置於該第二半導體層上方。
4. 如請求項3所述的發光二極體，更包含：一電流擴散層，置於該第二半導體層與該第二電極之間；一電流阻障部，位於該電流擴散層與該第二半導體層 之間，且位於該第二電極下方；以及一保護層，覆蓋裸露的該第一半導體層與該第二半導體層。
5. 一種發光二極體模組，包含：一支架，包含物理性彼此分離之一第一導電部與一第二導電部；以及一如請求項1至4中任一項所述之發光二極體，以覆晶接合方式接合於該支架上，使得該第一、第二導電膠分別接合於該第一導電部與該第二導電部。
6. 一種發光二極體模組之封裝方法，包含：提供一支架，包含彼此分離之一第一導電部與一第二導電部；提供一如請求項1至4中任一項所述之發光二極體，並以覆晶接合方式使得該發光二極體之該第一、第二導電膠分別接合於該支架之間的該第一導電部與該第二導電部上；以及施一熱壓處理，使得該第一、第二導電膠受到擠壓而使得該發光二極體之該第一、第二電極分別與該支架之該第一、第二導電部電性連接，固化該第一導電膠與該第二導電膠，且使得該發光二極體固定於該支架上。
7. 如請求項6所述的封裝方法，其中該熱壓處理之溫 度介於120℃至150℃。
8. 一種發光二極體的製作方法，包含：提供一包含一第一、第二電極之發光二極體晶片；形成一光阻層於一發光二極體晶片上；圖案化該光阻層，分別形成一露出該第一、第二電極上表面之第一、第二貫穿孔；形成一導電層於該光阻層上，且至少填滿該第一貫穿孔與該第二貫穿孔；去除部份之該導電層，以分別於該第一貫穿孔中形成一第一導電膠，且於該第二貫穿孔中形成一第二導電膠，且該第一、第二導電膠彼此分離；以及去除該光阻層。
9. 如請求項8所述之製作方法，其中該導電層為異方性導電膠(ACF)。
10. 如請求項8所述之製作方法，其中於去除部份之該導電層的步驟中，包含進行一乾蝕刻製程以去除該第一貫穿孔與該第二貫穿孔外的部份之該導電層。