发光二极管的固晶方法

摘要

一种发光二极管(以下称LED)的固晶方法，在LED芯片上形成一光阻层，并填入锡膏以进行固定芯片的固晶方法，可由光阻层的图案与厚度控制填入锡膏的位置与剂量。固晶方法包含以下数个步骤。在LED芯片的外延层的一表面上形成一光阻层并图案化，在光阻层图案化后的凹陷部份填入锡膏，接着再移除光阻层，切割LED芯片，以及最后将芯片固定于支架，完成固晶工艺。其中光阻层的图案对齐于外延层表面上的切割道的图案。

权利要求

1.一种发光二极管LED的固晶方法，其特征在于，至少包含：形成一LED芯片，至少包含一蓝宝石层和一外延层覆盖于该蓝宝石层的一表面上；

移除该蓝宝石层；

形成数个LED于该外延层的一表面上，且该些相邻LED之间为数个切割道；

在该外延层的另一相对表面上形成一第一光阻层并图案化；

在该第一光阻层图案化后的凹陷部分填入一金属层；

在该第一层光阻层和该金属层的表面上形成一第二光阻层并图案化；

在该第二光阻层图案化后的凹陷部分填入锡膏材料；以及移除该第一与该第二光阻层；

其中图案化的该第二光阻层的图案对齐于该些切割道的图案。

2.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，图案化该第一和该第二光阻层的工艺包含进行一曝光显影步骤。

3.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，该第一和该第二光阻层为正型光阻或负型光阻材料构成。

4.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，填入该锡膏材料的工艺包含旋转涂盖、化学气相沉积法、物理气相沉积法、蒸镀法、溅镀法、无电极电镀法、化学电镀法、电铸方法或以上的任意组合。

5.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，该锡膏材料主要包含锡、银、或铜。

6.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，还包含在移除该第一和该第二光阻层之后，沿着该些切割道切割该LED芯片成为数个LED晶粒。

7.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，还包含在形成该LED芯片的工艺中，在该些LED上形成数个接触垫。

8.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，还包含在填入该锡膏材料后，随即进行回焊工艺。

9.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，移除该第一和该第二光阻层的工艺包含研磨法、化学蚀刻法、激光剥除法或以上的任意组合。

说明书

发光二极管的固晶方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发光二极管(以下称LED)的固晶方法，且特别涉及一种利用光阻层控制锡膏位置和量的固晶方法。

背景技术

[0002] LED封装的主要目的是在于确保LED芯片和支架之间正确地连接和电性接触，以及保护芯片不受到机械、热、潮湿及其它种种的外来冲击。因此，为了使LED能有效地散热，LED的支架多采用具有高导热、导电性的材料，例如铜、铝等金属。同时，用来将芯片固定于支架上的胶材也多采用具有高导热性和高导电性的物质，例如银胶。

[0003] 银胶固晶是目前LED产业界最广泛使用的一种固晶方式。银胶在环氧树脂中加入一定比例的银粉，使其具有导电性和导热性。银胶的热传系数约为20W/m.℃到25W/m.℃范围之间，适用于一般低功率LED的固晶工艺，然而在高功率LED中，则略嫌不足。由于当芯片通过高电流时，LED组件会产生高热，热必须快速传导到散热结构，不然将损坏LED组件，故需要较高热导系数的胶材。虽然在银胶中掺入较高比例的银粉可以提高银胶的导电与导热性，但却也同时下降环氧树脂的比例，造成固晶强度不足。

[0004] 现行固晶工艺包含一点胶工艺，是将胶材点在支架或基板上，以便将芯片固定于支架上。基于胶材的聚合特性的不同，不易维持一定量的取胶量。再者，由于固晶的精准度约为±50微米，因此容易发生胶材外漏的现象，进而产生LED发出的光被外漏胶材吸收的疑虑。

[0005] 基于上述理由，因此需要一种新的LED固晶方法，得以使用较高热导性的胶材，且具有较高精准度的固晶方法。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是在提供一种发光二极管(以下称LED)的固晶方法，在LED芯片上形成一光阻层，并填入锡膏的固晶方法，用以控制填入的锡膏的胶量和厚度。依照本发明一较佳实施例，其固晶方法首先为在一LED芯片的外延层一表面上形成一光阻层，称为第一光阻层。在第一光阻层中填入一金属层后，接着再形成另一层光阻层，称为第二光阻层。第二光阻层覆盖在第一光阻层和金属层上，且图案对齐于LED芯片切割道的图案。随后将锡膏填入第二光阻层的图案中，进行回焊步骤和移除第一与第二光阻层。由固定光阻层凹陷部分的大小可控制填入的锡膏的厚度，也可掌握锡膏的均匀度。同时因为锡膏先形成在芯片上，因此进行固晶工艺时，不用受限于机台的精准度，导致漏胶的问题。

[0007] 本发明所揭露的实施例具有下列优点：一、只要掌握第二光阻层的图案与厚度，即可控制填入的锡膏的位置与剂量，避免因为胶材的物理和化学特性所导致取胶剂量不易控制的问题。二、现行LED的工艺中的点胶步骤可被删除，因此具有节省成本与简化工艺的优点。三、因为第二光阻层的图案对齐LED芯片切割道的图案，所以第二光阻层的凹陷部分即对齐LED晶粒，故填入的锡膏的位置和LED晶粒的位置相同，进而去除现行的固晶过程中胶材外漏的问题。

[0008] 由上述可知，应用本发明进行LED固晶工艺具有控制锡膏用量与位置的优点，且因为锡膏与芯片一体成形，可免除在将晶粒固定于支架的过程中因精准度而造成的胶材外漏问题，进而消弭光被吸收的疑虑。

[0009] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

[0010] 图1至图7A为本发明一较佳实施例的LED装置的工艺剖面图；

[0011] 图7B为本发明的LED装置组装完成的示意图；

[0012] 其中，附图标记

[0013] 102：外延层 104：蓝宝石层

[0014] 106：LED 108：切割道

[0015] 202：第一光阻层 302：金属层

[0016] 402：锡膏 404：第二光阻层

[0017] 602：接触垫 700：晶粒

[0018] 704：散热结构

具体实施方式

[0019] 本发明较佳实施例的制造与使用方式详细描述如下所示。本发明提供创新概念并且能够广泛地应用在各种专业领域。本发明较佳实施例仅用于描述本发明的制造和使用过程中每一特定方法，然其并非用于限制本发明。而且，在后述内容中提及一第一特征形成于一第二特征之上，其中实施例可包含有：第一特征与第二特征是直接接触而形成的实施例，或者是在实施例的第一特征和第二特征之间插入额外特征，使得第一特征不直接接触于第二特征。

[0020] 在此描述本发明实施例的制造过程各个中间阶段，每张图标里各个组件皆标示上参照组件标号，须知说明书中每个图示皆各相关说明更为清晰明了，且图标中每个组成组件没有依照正确尺寸和比例绘示。

[0021] 图1至图7A为本发明一较佳实施例的LED装置的工艺剖面图。图7B为本发明的LED装置组装完成的示意图。

[0022] 请参照图1，其绘示一外延层102、一蓝宝石层104和形成于外延层102的一表面上的多个LED 106，其中蓝宝石层104位在外延层102的另一表面上。根据本发明的一实施例，在外延层102的一表面上具有多条纵横交错的切割道108位于相邻的LED 106之间。接着移除蓝宝石层104。移除蓝宝石层104的方法可采用激光剥离(laser lift off)或研磨技术。请参照图2和图3，移除蓝宝石层104后，在外延层102的表面上涂上感光材料，进行一连串的工艺，例如微影工艺，形成一第一光阻层202。接着在第一光阻层202图案化后的凹陷部分填入一金属层302。

[0023] 一般LED工艺中，在外延层上形成一光阻层，并填入一金属层后，随即将光阻层去除，且切割芯片成为晶粒。切割后的晶粒经由一点胶步骤以进行固晶工艺，由点胶机台沾取胶材，例如银胶，点在支架或芯片的基板上，再使芯片固定于支架上。基于接着剂的聚合特性的不同，不易维持一定量的取胶量。

[0024] 本发明的实施例在完成金属层302后，再形成一第二光阻层404对齐于外延层102表面上的切割道108，请参照图4，因此第二光阻层404图案化后的凹陷部分对应于切割后的晶粒700，在依实施例中，第二光阻层404图案化后的凹陷部分对齐于外延层102表面上的LED106。

[0025] 下一个步骤为填入锡膏于图案化的第二光阻层404的凹陷部分中。锡膏为一种具有高热导性的接着剂，由大量具有高热导性的金属材料所组成，像是锡、银和铜等热导性佳的金属，其热传导系数约为57W/m.℃，非常适合作为导热的媒介。填入锡膏的方法包含旋转涂盖、化学气相沉积法、物理气相沉积法、蒸镀法、溅镀法、无电极电镀法、化学电镀法、电铸方法或以上的任意组合。

[0026] 填入锡膏后，进行一回焊(reflow)步骤，形成如图5绘示的锡膏402。根据预设形状的不同，锡膏402也可经由蚀刻、研磨等工艺改变形状。

[0027] 下一个步骤为去除第一光阻层202和第二光阻层404。移除光阻层的方法包含研磨法、化学蚀刻法、激光剥除法或以上的任意组合。请参照图6，LED上可以形成各种结构，例如在本发明的实施例中，LED表面上可形成多个接触垫602。再者，锡膏402的形状可以根据预设形状的不同，加以蚀刻、研磨等工艺改变形状。

[0028] 去除第一和第二光阻层后，沿着切割道108切割芯片，将芯片切割成为多个晶粒700。请参照图7A所示。每个完成的晶粒700至少包含一外延层102、位于外延层102的一表面上的LED106、位于外延层102的另一表面上的金属层302和其上的一锡膏402。将晶粒700固定在支架上后，便完成LED固晶工艺。在本发明的一实施例中，晶粒700是固定在一散热结构702上。

[0029] 现行的LED工艺需经由一点胶工艺，然而在点胶工艺中，受限于胶材的均匀度和聚合力大小，因此每次取胶的胶量不尽相同。同时，因为固晶的精准度约为±50微米，容易发生胶材外漏的现象，进而产生LED发出的光被外漏胶材吸收的疑虑。本发明的实施例中，由于锡膏402与晶粒700一体成形，不受精准度限制，因此可避免漏胶的问题。同时，由控制第二光阻层404的图案和厚度，便可掌握填入的锡膏402的位置和剂量，不受锡膏402的物理或化学特性影响，因此也可应用于其它具有高热导性的胶材。而且，第一光阻层202和第二光阻层404的工艺可以由相同的仪器进行制作，固晶过程中可删除点胶的步骤，因此可降低经费支出，也可简化固晶工艺。

[0030] 由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有确实掌握填入的锡膏的位置和剂量的优点，可避免因固晶精准度而造成的漏胶问题，并且可减少制作成本。

[0031] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。