[发明专利]覆晶式氮化镓发光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造覆晶式氮化镓发光二极管的方法，特别是一种将覆晶发光二极管固设在大散热面积的导热基板上，且提供一种具有高发光效率以及高信赖性的氮化镓系发光二极管晶粒。

背景技术

一般发光装置的型式与种类相当繁多，就次世代绿色节能的趋势下，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有更加省电、以及体积小的优势，特别是白光发光二极管目前已广泛性地被应用于手电筒、指示看板、辅助间接照明以及液晶面板的背光源等用途，然而目前以氮化镓系列材料所制作的发光二极管较受到重视。

目前商用化的白光发光装置主要是利用可发出蓝色光的氮化镓系发光二极管并配合可发出黄、绿色或红色光波段的荧光粉混合而成，但有鉴于蓝宝石基板本身的热传导特性不佳的缺失，故造成使用寿命以及可靠度受到温度的影响甚巨，若以目前一般的发光效率而言，约有50％～60％会转换成热能，另外，再加上荧光粉是与环氧树脂或硅胶的胶体材料以一定比例相混合并覆盖在发光二极管晶粒的周围，如此使得热量易囤积在内部以致使发光装置的发光效率降低、使用寿命缩短，容易因过热而烧毁等缺失发生，所以，如何将发光装置所囤积的热量有效以及快速导引、排散至外部冷却、降温，对发光装置的发光效率以及信赖性具有极决定性的影响，目前许多商品多利用高散热性的金属基板加上热管或鳍片等方式来作为发光装置的散热元件，但此也往往会降低发光二极管的微小化，轻量化等优势。

请参阅图11，可由图中清楚看出，其是包含蓝宝石基板A1、N型氮化镓欧姆接触层A2、发光层A3、P型氮化镓欧姆接触层A4、用来分散电流并提升发光效率的透光导电层A5，以及分别在透光导电层A5和N型氮化镓欧姆接触层A2的上形成P型电极衬垫A6、N型电极衬垫A7，之后利用蓝宝石基板A1无磊晶层的一侧以绝缘胶或导电胶固定在支架A8上，再经由金属线材A9，如金线或铝线电性连结至外部接脚A10，而荧光粉则均匀分布在覆盖胶体中，所述的发光层A3所发出的光线部份必须由P型电极衬垫A6的一侧经由穿过透光导电层A5而射向荧光粉以及覆盖胶体，然而，其P型电极衬垫A6本身会遮蔽部分发光面，进而降低所述的发光二极管的发光效率。

为了解决因电极衬垫遮蔽而导致发光效率降低的缺点，请参阅图12所示，可由图中清楚看出，美国专利的专利号第5557115号，其主要是利用覆晶方式以增加其有效发光面积，其中所述的氮化镓系发光二极管在蓝宝石基板B1上依序形成有缓冲层B2、N型氮化镓欧姆接触层B3，并在中央形成有发光层B4以及P型氮化镓欧姆接触层B5，所述的P型氮化镓欧姆接触层B5为通过P型电极衬垫B6与外部导热基板相连接且所述的发光层B4的两侧边为形成有N型电极B7，其中一N型电极B7并通过N型电极衬垫B8与外部导热基板相连接，虽然主要出光面B11并无遮蔽光线的缺点，然而，所述的结构利用金属结构的P型电极衬垫B6以及N型电极衬垫B8来反射，因为所述的电极衬垫本身的金属特性易使顺向电压升高，进而发光效率不彰的情况。

再请参阅图13所示，可由图中清楚看出，美国专利号第6514782号，其是在发光二极管晶粒C1与电路板C2的焊点C11、C21间通过散热块C3，如金球或金锡凸块制程相互电性连接，凭借金球或金锡凸块制程可有效达到热传的成效，然而所述的制程却具有成本较高的缺失，另一方面，传统覆晶式发光二极管的电极衬垫同时具有电路板电性连接的功能以及使发光层的光线反射至蓝宝石基板方向发光的反射功能，然而因为所述的电极衬垫本身的金属特性容易使顺向电压升高，发光效率不彰的情况，虽所述的专利揭示电路板上可形成有金属反射层，然此种结构却会造成发光层与金属反射层因距离较远而产生较多的光衰。

再请参考图14，可由图中清楚看出，其是中国台湾专利公告第573330号，其是包括有蓝宝石基板D1、N型氮化镓欧姆接触层D2、发光层D3、P型氮化镓欧姆接触层D4、透光导电层D5以及导电金属反射层D6，且N型氮化镓欧姆接触层D2以及透光导电层D5分别通过电极D7以及导电金属反射层D6连接于电路板D8，其中为了避免电极D7以及导电金属反射层D6产生电性导通，并降低导电金属反射层D6可能产生的漏电流情形，并进一步加入聚酰亚胺(Polyimide)绝缘层D9在凹槽中，然而，若在要将聚酰亚胺绝缘层D9精确地加入在凹槽中，且不影响电极D7以及导电金属反射层D6的表面相对高度，实为困难，当此水平高度的误差过大，将造成发光二极管与电路板间的电性连接不良致使合格率降低等情况。