[发明专利]倒装芯片式发光二极管模块的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及倒装芯片式发光二极管模块的制造方法，尤指可利用UV光照射于发光晶粒粘贴于胶膜上的UV胶，并通过UV胶光固化来降低粘度，使顶针推顶于胶膜可轻易将发光晶粒与胶膜分离，可有效防止较薄的外延层承受过大冲击导致结构上的破坏，以提高产品良率。

背景技术

一般市面上所使用的发光装置形式与种类相当多，然就以次世代绿色环保、节能的趋势来说，由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有更加省电、体积小，以及良好稳定性与可靠度的优势，特别是白光发光二极管，因而使发光二极管被广泛地应用在路灯、隧道灯、手电筒、指示广告牌、家居照明及液晶面板的背光源等用途。

除此之外，为了达到更亮更省电的目标，发光二极管封装还需要有良好的散热性及光萃取效率，尤其是在散热方面更是受到重视，若未能实时将热量排出，使囤积在发光二极管中的热对其特性、使用寿命及可靠度都会产生不良影响，而光学设计也是封装程序中重要的一环，要如何有效地将光导出，发光角度及方向都是设计的重点所在。

若以传统导线架封装结构为例，主要可经过固晶、打线键合及模造等程序，而发光晶粒为包括有蓝宝石基板、N型氮化镓奥姆接触层、发光层、P型氮化镓奥姆接触层及透光导电层，并于透光导电层与N型氮化镓奥姆接触层上分别成长有P型电极衬垫、N型电极衬垫，其中固晶先将蓝宝石基板无外延层的一侧表面使用银胶或导热系数较高的锡膏、金锡焊料等接合材料固定在导线架上后，利用热压合方式将金线或铝线的两端分别连接到发光晶粒及导线架或基板上，并以荧光粉均匀涂布于发光晶粒上，再透过模造填充环氧树酯保护芯片、加热进行交联反应来增加硬度并降低吸湿性，惟此种封装方式使发光晶粒散热往往被低散热系数的蓝宝石基板所局限，其厚度较厚、更加提高整体热传困难度，且因发光层所发出的部分光线必须由P型电极衬垫的一侧穿过透光导电层而射向荧光粉及环氧树酯，造成P型电极衬垫本身会遮蔽部分发光面、降低发光二极管发光效率。

因此，为了解决因电极衬垫遮蔽所导致发光效率降低的缺点，便有业者改采用倒装芯片式(Flip-Chip)封装增加有效发光面积，其于氮化镓是发光二极管所具的蓝宝石基板上依序成长有缓冲层、N型氮化镓奥姆接触层，并于中央成长有发光层及P型氮化镓奥姆接触层，且该P型氮化镓奥姆接触层为透过P型电极衬垫与外部散热基板相连接，而发光层二侧边成长有N型电极，其中一N型电极透过N型电极衬垫与外部散热基板相连接，由于主要出光面并无遮蔽光线，则可增加发光二极管发光效率；再者，亦有业者将多个发光晶粒结合于氮化镓(GaN)基板或硅基板上，即可将氮化镓基板或硅基板使用银胶、软焊金属等接合材料固定在镀银的铜材上后，而使发光二极管所产生的热量可由倒装芯片结构中的电极衬垫透过氮化镓基板或硅基板快速传导至良好散热系数的铜材对外排散，通过此可取代蓝宝石基板、改善热传效果较差等问题，而提高整体封装散热效果，惟此种方式材料成本往往较蓝宝石基板贵上许多，厂商碍于成本考虑，一般仍以使用蓝宝石基板为主。

又发光二极管制作流程可分为外延成型、切割、选晶、贴膜、脱离、晶粒粘着以及倒装芯片式封装工艺，其中外延成型后即可切割成数万个发光晶粒，再进行分类、选晶贴至胶膜(蓝胶)上，而可将成批发光晶粒库存，或是进行后续脱离胶膜，同时通过真空吸盘输送以进行后续发光晶粒的固晶、粘着，以及倒装芯片式封装等工艺，惟该脱离过程是利用分离装置所具的顶针推顶于胶膜使发光晶粒与胶膜逐一分离，由于发光晶粒贴至胶膜上具有一定粘着度，金属材质制成的顶针则必须施以较大推顶力量，才能够将发光晶粒与胶膜分离，且因发光晶粒上的外延层(如缓冲层、N型氮化镓奥姆接触层、发光层及P型氮化镓奥姆接触层等)相较于蓝宝石基板厚度相当的薄，然若是顶针位置不佳、推顶力量过大或其它参数设定不良，便会造成外延层无法承受过大的冲击能量(Impact Energy)，进而导致发光晶粒的破裂或损伤等情况发生，使产品不良率大幅也将提高，同时增加整体制造上的成本。

发明内容

发明人有鉴于上述现有发光二极管于发光晶粒与胶膜利用顶针脱离过程中容易造成破裂或损伤的问题与缺失，乃搜集相关资料经由多方评估及考虑，方以从事此行业的多年经验不断的试作与修改，始设计出此种倒装芯片式发光二极管模块的制造方法发明专利诞生。