專利名稱：發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及制造方法，特別涉及一種覆晶式發(fā)光二極管及其制造方法
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode， LED)的晶片(chip)與基板(substrate)的電 性接合方式一般包括打線接合(Wire Bonding)與覆晶接合(Flip-chip bonding)兩種。參見 圖l， 一種晶片與基板覆晶接合的發(fā)光二極管50，其包括封裝殼體51、基板52及晶片53。封 裝殼體51具有一容置槽510，基板52設(shè)置在容置槽510底部。晶片53具有電極的一面通過接合 層54與基板52接合。接合層54可為金屬凸塊(如金凸塊)或焊料凸塊(Solder Bump)等接合物 質(zhì)。晶片53的電極與基板52通過接合層54相接合，而晶片53的出光面530位于基板52的上方 ，從而可以避免晶片53的電極遮蔽出光面530出光以提高出光率。另外，覆晶式發(fā)光二極管 50還具有較高的散熱效率及較小的封裝體積。
然而，接合層54與基板52、以及晶片53的電極接合不夠牢固，晶片53容易相對(duì)基板52產(chǎn) 生移位，從而造成晶片53與基板52電連接性能不佳。另外，在覆晶式發(fā)光二極管50的制造過 程中，接合層54在基板52與晶片53之間會(huì)產(chǎn)生接點(diǎn)移位，造成接合良率不佳的情形。因此， 有必要提供一種晶片與基板通過接合層穩(wěn)固接合的發(fā)光二極管及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
以下將以實(shí)施例說明一種晶片與基板通過接合層穩(wěn)固接合的發(fā)光二極管及其制造方法。
一種發(fā)光二極管，其包括 一個(gè)基板； 一個(gè)發(fā)光二極管晶片，其覆晶接合在該基板上； 一個(gè)接合層，其設(shè)置在該基板與該發(fā)光二極管晶片之間用以接合該基板與該發(fā)光二極管晶片 并使二者電性導(dǎo)通。該基板的與該發(fā)光二極管晶片相接合的表面具有至少一個(gè)凹槽，該接合 層設(shè)置在該至少一個(gè)凹槽上。
一種發(fā)光二極管的制造方法，包括提供一發(fā)光二極管晶片與一具有至少一凹槽的基板 ;提供一第一接合層并使其與該發(fā)光二極管晶片相接合；提供一第二接合層并將其設(shè)置在該 基板的至少一凹槽中；將該發(fā)光二極管晶片壓向該基板，使該第一接合層與該第二接合層相 接觸；加熱該第一接合層與該第二接合層直至二者結(jié)合為一體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述發(fā)光二極管及其制造方法中基板的與發(fā)光二極管晶片相接合的表
4面具有至少一個(gè)凹槽，接合層設(shè)置在該至少一個(gè)凹槽中，發(fā)光二極管晶片通過接合層覆晶接 合在基板上，使得發(fā)光二極管晶片與基板通過接合層接合的較為穩(wěn)固，并且接合層不易產(chǎn)生 移位，保證了發(fā)光二極管晶片與基板具有較好的電連接性能。


圖l為一種現(xiàn)有的覆晶式發(fā)光二極管的截面示意圖。
圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的截面示意圖。
圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的截面示意圖。
圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的截面示意圖。
圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的截面示意圖。
圖6至圖12為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制造方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請(qǐng)參見圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管IO，其包括封裝殼體(Housing) 11，基 板12，發(fā)光二極管晶片13，接合層14，封裝層15。
封裝殼體11具有一容置槽110。封裝殼體ll所用材料為絕緣材料，例如液晶聚合物 (Liquid Crystal Polymer)、塑料等。
基板12設(shè)置在容置槽110的底部，其用于承載發(fā)光二極管晶片13?；?2與外部電源(圖 未示)相連，使外部電源通過基板12傳導(dǎo)驅(qū)動(dòng)電流至發(fā)光二極管晶片13?；?2為一導(dǎo)線架 (Lead Frame),其所用材料為高導(dǎo)電性材料，例如金、銀、銅等金屬。基板12的暴露在容置 槽110底部的表面121上具有一第一凹槽122及一與第一凹槽122并列設(shè)置的第二凹槽123。第 一凹槽122與第二凹槽123均為一立方體凹槽?？梢岳斫獾氖?，第一凹槽122與第二凹槽123也 可為其它形狀的凹槽，如半球形凹槽等。
發(fā)光二極管晶片13為一半導(dǎo)體發(fā)光元件，其可為氮化鎵(GaN)，氮化鋁銦鎵(AlInGaN)， 砷化鎵(GaAs)，磷化鎵(GaP)，磷化鋁銦鎵(AlInGaP)等發(fā)光二極管晶片。驅(qū)動(dòng)電流流過發(fā)光 二極管晶片13時(shí)可使其發(fā)出特定波長(zhǎng)的光。以氮化鎵發(fā)光二極管晶片為例，其包含藍(lán)寶石層 (Sapphire),氮化鎵過渡層(Buf f er) ， N型氮化鎵層，多重量子阱(Multiple Quantum Well, MQW)發(fā)光層，P型氮化鎵層，第一電極層及第二電極層。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管晶片13 為一氮化鎵發(fā)光二極管晶片，其設(shè)置在容置槽110中且覆晶接合于基板12，即發(fā)光二極管晶 片13的第一電極131與第二電極132位于發(fā)光二極管晶片13的同一側(cè)且通過接合層14與基板 12相接合。接合層14設(shè)置在基板12與發(fā)光二極管晶片13之間，用以接合基板12與發(fā)光二極管晶片 13并使二者電性導(dǎo)通。接合層14為金屬塊(如金塊)或焊料塊(錫塊)。根據(jù)基板12的材料及發(fā) 光二極管的制程條件，可選擇不同的錫塊種類，例如高熔點(diǎn)的95%鉛-5%錫合金，或低熔點(diǎn)的 51%銦-32. 5%鉍-16. 5%錫合金、63%鉛-37%錫合金、50%鉛-50%銦合金等。在本實(shí)施例中，接 合層14包括第一焊料塊141與第二焊料塊142，其均為51%銦-32. 5%鉍-16. 5%錫合金。第一焊 料塊141部分嵌入基板12的第一凹槽122內(nèi)并與發(fā)光二極管晶片13的第一電極131相連，第二 焊料塊142部分嵌入在基板12的第二凹槽123內(nèi)并與發(fā)光二極管晶片13的第二電極132相連。 由于接合層14所包括的第一焊料塊141與第二焊料塊142分別設(shè)置在第一凹槽122與第二凹槽 123內(nèi)，使得發(fā)光二極管晶片13與基板12通過接合層14接合的較為穩(wěn)固，并且接合層14不易 產(chǎn)生移位，保證了發(fā)光二極管晶片13與基板12具有較好的電連接性能。在此，接合層14的平 行于基板12的表面121的橫截面積小于第一凹槽122及第二凹槽123的平行于基板12的表面 121的橫截面積，即第一焊料塊141、第二焊料塊142的平行于基板12的表面121橫截面積分別 小于第一凹槽122及第二凹槽123的平行于基板12的表面121橫截面積。
封裝層15設(shè)置在設(shè)置在容置槽110中用以覆蓋發(fā)光二極管晶片13。封裝層15可為硅膠等 透明膠體。發(fā)光二極管10還可進(jìn)一步包括光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì)16，例如熒光粉。光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換物質(zhì) 16摻雜在封裝層15中，用以對(duì)發(fā)光二極管晶片13發(fā)出的特定波長(zhǎng)進(jìn)行光色轉(zhuǎn)換，使得發(fā)光二 極管10發(fā)出白光或多色光。
參見圖3，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管20，其與上述第一實(shí)施例所提供的發(fā)光 二極管10基本相同，不同之處在于基板22包括一絕緣層221及一設(shè)置在絕緣層221上的導(dǎo)電 層222。導(dǎo)電層222位于與發(fā)光二極管晶片13相鄰的一側(cè)。發(fā)光二極管晶片13通過與接合層 14與導(dǎo)電層222電性連接。絕緣層221所用材料可為陶瓷，硅，氮化鋁，氮化硼或碳化硅。導(dǎo) 電層222所用材料可為金、銀、銅等?？梢岳斫獾氖?，基板22還可為金屬芯電路板(Metal core PCB， MCPCB)或鋁基板(Aluminum Substrate)等。
參見圖4，本發(fā)明第三實(shí)施例提供的發(fā)光二極管30，其與上述第一實(shí)施例所提供的發(fā)光 二極管10基本相同，不同之處在于發(fā)光二極管30進(jìn)一步包括接著膠層35。
接著膠層35設(shè)置在發(fā)光二極管晶片13與基板12之間除了由接合層14接合以外的空隙處， 使得發(fā)光二極管晶片13通過接合層14與基板12電性導(dǎo)通之外的部位不會(huì)與基板12電性導(dǎo)通， 以避免造成短路或電極擊穿等現(xiàn)象而損壞發(fā)光二極管晶片13。接著膠層35還可用以提高發(fā)光 二極管晶片13與基板12接合過程的穩(wěn)定性，以提升接合過程的良率。接著膠層35為一柔性膠 質(zhì)絕緣材料，如高分子絕緣膠、助焊劑(flux)、非導(dǎo)電性固晶膠等。參見圖5，本發(fā)明第四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管40，其與上述第二實(shí)施例所提供的發(fā)光 二極管20基本相同，不同之處在于發(fā)光二極管40進(jìn)一步包括接著膠層35。接著膠層35設(shè)置 在設(shè)置在發(fā)光二極管晶片13與基板22的導(dǎo)電層222之間除了由通過接合層14接合以外的空隙 處。
參見圖6至圖12，本發(fā)明第五實(shí)施例提供的發(fā)光二極管30的制造方法，包括以下步驟
如圖6所示，提供一發(fā)光二極管晶片13與一接合層17。接合層17包括第一焊料塊171與第 二焊料塊172。第一焊料塊171的一端為半球形，第二焊料塊172的一端為錐形。接合層17的 形成方式主要有蒸鍍、沉積、焊料印刷或電鍍法等。
如圖7所示，將接合層17與發(fā)光二極管晶片13接合。在此，將第一焊料塊171的與其半球 形端部相對(duì)的一端與發(fā)光二極管晶片13的第一電極l31接合，將第二焊料塊l72的與其錐形端 部相對(duì)的一端與發(fā)光二極管晶片13的第二電極l 32接合。
如圖8所示，提供一基板12，基板12的一表面具有第一凹槽122與第二凹槽123。第一凹 槽122與第二凹槽123的平行于基板12的表面121的橫截面積分別大于第一焊料塊171、第二焊 料塊172的橫截面積。
如圖9所示，將接合物質(zhì)置入基板12的第一凹槽122與第二凹槽123內(nèi)以形成接合層18。 接合層18與接合層17為同一物質(zhì)。第一凹槽122與第二凹槽123的平行于基板12的表面121的 橫截面積分別大于第一焊料塊171、第二焊料塊172的橫截面積，有利于接合層17與接合層 18相接合。
如圖10所示，將一接著膠層35設(shè)置在基板12的表面以覆蓋第一凹槽122，第二凹槽123及 接合層18。接著膠層35的形成方法可為印刷、涂布、點(diǎn)膠等。
如圖11所示，發(fā)光二極管晶片13及與其連結(jié)的接合層17下壓在基板12上的接合層18。在 此，第一焊料塊171的半球形端部壓入第一凹槽122內(nèi)的接合層18，第二焊料塊172的錐形端 部壓入第二凹槽123內(nèi)的接合層18。由于接合層17與接合層18為一硬性材料，其硬度比由柔 性膠質(zhì)材料構(gòu)成的接著膠層35大，因此，發(fā)光二極管晶片13及與其連結(jié)的接合層17的下壓過 程中，會(huì)將接著膠層35往周圍排開使得接合層17與接合層18直接接觸。第一焊料塊171與第 二焊料塊172分別具有半球形端部與錐形端部，從而有利于接合層17與接合層18相接合。
如圖12所示，通過溫度控制以使接合層17與接合層18形成熔融態(tài)，使得接合層17插入接 合層18內(nèi)部以結(jié)合為一體以接合發(fā)光二極管晶片13與基板12。此時(shí)，接著膠層35分布在發(fā)光 二極管晶片13與基板12間除了由接合層17與接合層18接合之外的空隙處。接著膠層35還可防 止接合層17與接合層18融合為一體前因外力作用造成二者間滑動(dòng)移位，避免接合層17與接合
7層18對(duì)位不精準(zhǔn)而造成良率降低。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，例如上述實(shí)施例所提供的發(fā) 光二極管包括多個(gè)發(fā)光二極管晶片，多個(gè)與其對(duì)應(yīng)的基板以及多個(gè)分別設(shè)置在該多個(gè)發(fā)光二 極管晶片與該多個(gè)基板之間的接合層，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，其包括一個(gè)基板；一個(gè)發(fā)光二極管晶片，其覆晶接合在該基板上；一個(gè)接合層，其設(shè)置在該基板與該發(fā)光二極管晶片之間用以接合該基板與該發(fā)光二極管晶片并使二者電性導(dǎo)通；其特征在于，該基板的與該發(fā)光二極管晶片相接合的表面具有至少一個(gè)凹槽，該接合層設(shè)置在該至少一個(gè)凹槽上。
2 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其特征在于該發(fā)光二極管進(jìn)一 步包括一具有容置槽的封裝殼體，該基板設(shè)置在該容置槽的底部。
3 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其特征在于該基板為導(dǎo)線架， 金屬芯電路板或鋁基板。
4 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其特征在于該基板包括絕緣層及設(shè)置在該絕緣層上的導(dǎo)電層，該發(fā)光二極管晶片通過該接合層與該導(dǎo)電層電性連接。
5 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其特征在于該接合層包括第一焊料塊與第二焊料塊，該基板的與該發(fā)光二極管晶片相接合的表面具有一個(gè)第一凹槽及一個(gè) 與該第一凹槽并列設(shè)置的第二凹槽，該第一焊料塊與該第二焊料塊分別設(shè)置在該第一凹槽與 該第二凹槽內(nèi)。
6 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其特征在于該至少一個(gè)凹槽的 平行于該基板的與該發(fā)光二極管晶片相接合的表面的橫截面積大于該接合層的平行于該基板 的與該發(fā)光二極管晶片相接合的表面的橫截面積。
7 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其特征在于該發(fā)光二極管進(jìn)一 步包括一封裝層，該封裝層設(shè)置在該容置槽中用以覆蓋該發(fā)光二極管晶片。
8 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其特征在于該發(fā)光二極管進(jìn)一 步包括一接著膠層，該接著膠層設(shè)置在該發(fā)光二極管晶片與該基板之間除了由該接合層接合以外的空隙處。
9. 一種發(fā)光二極管的制造方法，包括 提供一發(fā)光二極管晶片與一具有至少一凹槽的基板； 提供一第一接合層并使其與該發(fā)光二極管晶片相接合； 提供一第二接合層并將其設(shè)置在該基板的至少一凹槽中； 將該發(fā)光二極管晶片壓向該基板，使該第一接合層與該第二接合層相接觸； 加熱該第一接合層與該第二接合層直至二者結(jié)合為一體。
10. 如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于在將 該發(fā)光二極管晶片壓向該基板之前，提供一接著膠層，先將該接著膠層設(shè)置在該基板上以覆 蓋該至少一凹槽及該第二接合層。
11. 如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于第一 接合層用與該第二接合層相接觸的端部為錐形和半球形中至少一者。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。所述發(fā)光二極管包括一個(gè)基板；一個(gè)發(fā)光二極管晶片，其覆晶接合在該基板上；一個(gè)接合層，其設(shè)置在該基板與該發(fā)光二極管晶片之間用以接合該基板與該發(fā)光二極管晶片并使二者電性導(dǎo)通。該基板的與該發(fā)光二極管晶片相接合的表面具有至少一個(gè)凹槽，該接合層設(shè)置在該至少一個(gè)凹槽上。所述發(fā)光二極管中的接合層設(shè)置在該基板的凹槽中，使得發(fā)光二極管晶片與基板通過的接合層接合的較為穩(wěn)固，并且該接合層不易產(chǎn)生移位，保證了發(fā)光二極管晶片與基板具有較好的電連接性能。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101621101SQ200810302460
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者張忠民, 徐智鵬, 李澤安, 陳東安 申請(qǐng)人:展晶科技(深圳)有限公司;先進(jìn)開發(fā)光電股份有限公司