專利名稱：發(fā)光二極管的封裝方法與結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種二極管的封裝方法與結構，特別是涉及一種超薄型發(fā)光二 極管的封裝方法與結構。
背景技術：
第一個發(fā)光二極管在60年代由Holonyak以磷化砷鎵制作而成，當時以紅 光顯示，效率相當弱僅有O. 1 lm/W。直到1996年日本發(fā)展出藍光發(fā)光二極管 突破相關技術瓶頸后，發(fā)光二極管就成為照明界所矚目的新興光源。發(fā)光二極 管屬于化合物半導體的一種，利用P型及N型半導體材料中的電子空穴結合時 以發(fā)光形式釋放出的能量。因為發(fā)光二極管具體積小、壽命長、驅動電壓低、 耗電量低、反應速率快、耐震性佳等優(yōu)點。目前，發(fā)光二極管己廣泛的應用于 光學顯示裝置、交通號志、數據儲存裝置、通信裝置、照明裝置與醫(yī)療裝置上， 成為日常生活中不可或缺的光電組件。
近年來，由于消費者對于輕薄短小的可攜式電子產品的熱愛，使得發(fā)光二 極管的封裝也開始朝向輕薄短小的方向發(fā)展。在公知的發(fā)光二極管的封裝制程 中，發(fā)光二極管芯片與電路基板的電性連接是利用打線來完成。但因為線材會 占據一定的體積和高度，使得發(fā)光二極管的封裝尺寸受到限制，無法封裝出體 積更輕薄短小的發(fā)光二極管。
因此，開發(fā)出一種芯片倒裝焊(flip-chip)的技術。在此技術中，將發(fā)光 二極管芯片直接粘合于電路基板上。省去了打線的步驟，也省去了線材所需的 體積。故相比于公知打線技術，芯片倒裝悍技術可以封裝出尺寸更小的發(fā)光二 極管。
但隨著電子產品市場的快速變遷，運用芯片倒裝焊技術封裝的發(fā)光二極管 的體積也逐漸不能滿足市場的需求。市場上需要的是比發(fā)光二極管芯片更小的 封裝尺寸。因此有人開始嘗試研磨掉發(fā)光二極管芯片的部分厚度，以繼續(xù)縮小 發(fā)光二極管的封裝體積。但能研磨掉的厚度有限。因為在研磨發(fā)光二極管芯片
的過程中，會導致發(fā)光二極管芯片的強度下降。故當發(fā)光二極管芯片研磨超過 一定厚度時，研磨發(fā)光二極管芯片所施加的外力，會導致發(fā)光二極管芯片碎裂。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的封裝方法與結構。利用此封裝方 法與結構，可以封裝出厚度更薄、體積更小的發(fā)光二極管。而不受到線材的體 積或二極管芯片本身厚度的限制。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了-種發(fā)光二極管的封裝方法。首先，分 別在電路基板上的正極和負極上形成兩個焊球。之后，以芯片倒裝焊的方式放 置發(fā)光二極管芯片于這些焊球之上，以電性連接發(fā)光二極管芯片與電路基板。
其中發(fā)光二極管芯片的P極與正極電性連接，發(fā)光二極管芯片的N極與負極電 性連接。之后，壓合發(fā)光二極管芯片與電路基板。最后，激光切除發(fā)光二極管 芯片的基材為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的封裝結構。此發(fā)光二 極管的封裝結構包含電路基板、兩個焊墊、兩個焊球與沒有基材的發(fā)光二極管 芯片。其中兩個焊墊位于電路基板之上， 一為正極，-一為負極。兩個焊球位于 焊墊與發(fā)光二極管芯片間，用以電連接發(fā)光二極管芯片與電路基板，其中發(fā)光 二極管芯片的P極與正極電性連接，發(fā)光二極管芯片的N極與負極電性連接。
由上述可知，利用激光加工的方式，能精確的切除發(fā)光二極管芯片的基材。 故相比于公知研磨的方式，激光切除的方式可以得到更薄的發(fā)光二極管芯片。 并且，由于激光加工的方式為非接觸式，故不必擔心加工時的施力，會導致發(fā) 光二極管芯片碎裂。此外，在此發(fā)光二極管的封裝結構中，由于發(fā)光二極管芯 片的基材已被移除，僅留下發(fā)光二極管芯片的發(fā)光層。故在結構上更為精簡， 因此能封裝出厚度更薄，體積更小的發(fā)光二極管。
以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1至圖3為依照本發(fā)明較佳實施例的一種發(fā)光二極管在各封裝階段的結 構剖面示意圖。
其巾，附圖標記
跳電路基板110:焊墊
112:正極114:負極
120:焊球130:發(fā)光
132:發(fā)光層134:基材
136:P極138:N極
140:激光
極管芯片
具體實施例方式
圖1至圖3圖為依照本發(fā)明較佳實施例的一種發(fā)光二極管在各封裝階段的 結構剖面示意圖。在圖1中，首先，在電路基板100上形成焊墊110。焊墊110 包含正極112和負極114。在正極112和負極114上再分別形成兩個焊球120。 形成焊球120的方法較佳為電鍍法或印刷法。
在較佳實施例中，電路基板100的材質為銀、銅、銅合金、銅銀合金、鋁、 鋁合金、陶瓷材料或印刷電路板。在另一較佳實施例中，電路基板100的材質 為陶瓷材料，例如氧化鋁或氮化鋁。在又一較佳實施例中，電路基板100的材 質為表面鍍金或銀的金屬材料。因為金或銀具有高反射率，故在電路基板100 的表面鍍上金或銀，能有效增加發(fā)光二極管的亮度。
在較佳實施例中，焊墊110的材質為金、銀、鋁、鉬、鈀或其它可形成電 極的金屬材料。焊球120的材質為金、銀、錫、金錫合金、銀膠或納米碳管膠。
在圖2中，以芯片倒裝焊的方式將發(fā)光二極管芯片130放置于這些焊球 120之上，以電性連接發(fā)光二極管芯片130與電路基板100。其中發(fā)光二極管 芯片130的P極136與正極112電性連接，發(fā)光二極管芯片130的N極138 與負極114電性連接。
上述的芯片倒裝焊的方式，指的是將發(fā)光二極管芯片130以發(fā)光層132 朝向電路基板IOO，基材134背向電路基板100方式放置于焊球120之上。在 公知的方法中，發(fā)光二極管芯片130是以基材134朝向電路基板100，發(fā)光層 132背向電路基板100的方式，放置于電路基板100上。因此，發(fā)光二極管芯
片130的發(fā)光層132離電路基板100的焊墊110有一段距離，需借助打線，來 完成發(fā)光二極管芯片130與電路基板100間的電連接。在芯片倒裝焊的方式中， 利用焊球120，將發(fā)光二極管芯片130直接粘合于電路基板100上。相比于打 線的線材，焊球120的體積更小，可靠度更高。因此可進一步縮小封裝完的發(fā) 光二極管的體積。
上述的發(fā)光二極管芯片130并不限于一般的發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管 芯片130可為高功率發(fā)光二極管芯片。在其它的實施例中，發(fā)光二極管芯片 130甚至可為為激光發(fā)光二極管芯片。
在放置完發(fā)光二極管芯片130后，壓合發(fā)光二極管芯片130與電路基板 100。壓合發(fā)光二極管芯片130與電路基板100的方式較佳為熱壓合或超音波 壓合。熱壓合主要是利用高溫熔化位于發(fā)光二極管芯片130與焊墊110間的焊 球120之后，再借助高壓使得發(fā)光二極管芯片130與電路基板100能緊密的相 粘。超音波壓合則是用超音波的能量來熔化焊球120，因此不需要高溫即可完 成壓合的動作。
在圖3中，使用激光140以切除發(fā)光二極管芯片130的基材134。基材134 為熱的良導體，能將發(fā)光層132發(fā)光時產生的高熱導出，以避免因為熱的積聚 造成發(fā)光效率降低。在本發(fā)明的發(fā)光二極管的封裝結構中，發(fā)光層132所產生 的熱，可借助焊球120將之導至電路基板100，不需通過基材134散熱。因此 移除基材134并不會對發(fā)光層132的發(fā)光效率產生影響。相反的，移除基材 134可以精簡發(fā)光二極管的封裝結構，縮小發(fā)光二極管的封裝體積。
一般的發(fā)光二極管芯片130的厚度約為100微米。其中基材134的厚度約 為80微米，發(fā)光層132的厚度約為20微米?；?34的厚度占了約80%的發(fā) 光二極管芯片130的厚度。而公知研磨基材134的方法，只能研磨掉約60微 米的基材134厚度，在發(fā)光二極管芯片130中還殘留有相當于發(fā)光層132厚度 的基材134厚度。殘留的基材134增加了發(fā)光二極管封裝的體積。本發(fā)明用激 光的方式切除基材134。因為激光加工的方式為非接觸式，故不必擔心加工時 的施力，會導致發(fā)光二極管芯片130碎裂。因此激光140能精確且完整的將基 材134從發(fā)光二極管芯片130中切除。
在較佳實施例中，激光140為二氧化碳激光、Nd:YAG激光、Nd:YV04激光 或準分子激光，激光140的頻率為約50至500kHz，激光140的功率約為100
至4000瓦。
由上述本發(fā)明較佳實施例可知，應用本發(fā)明具有下列優(yōu)點
(1) 本發(fā)明的封裝方法與結構，封裝出厚度更薄、體積更小的發(fā)光二極管。 而不受到線材的體積或二極管芯片本身厚度的限制。
(2) 由于本發(fā)明中使用的激光切除發(fā)光二極管芯片的基材的加工方式為非
接觸式，故不必擔心加工時的施力，會導致發(fā)光二極管芯片碎裂。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情 況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這 些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1、一種發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，包含形成至少二焊球分別于一電路基板上的一正極和一負極上；以芯片倒裝焊的方式放置一發(fā)光二極管芯片于該些焊球之上，以電性連接該發(fā)光二極管芯片與該電路基板，其中該發(fā)光二極管芯片的一P極與該正極電性連接，該發(fā)光二極管芯片的一N極與該負極電性連接；壓合該發(fā)光二極管芯片與該電路基板；以及激光切除該發(fā)光二極管芯片的一基材。
2、 根據權利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，形成該 焊球的方法為電鍍法或印刷法。
3、 根據權利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，壓合該 發(fā)光二極管與該電路基板的方式為熱壓合或超音波壓合。
4、 根據權利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，該激光 切割所用的功率約為100至4000瓦。
5、 根據權利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，該激光 的頻率約為50至500kHz。
6、 根據權利要求1所述的發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，該激光 為二氧化碳激光、Nd:YAG激光、Nd:YVO^激光或準分子激光。
7、 一種發(fā)光二極管的封裝結構，其特征在于，包含 一電路基板；至少二焊墊，位于該電路基板之上，包含一正極和一負極；至少二焊球；以及沒有基材的一發(fā)光二極管芯片，該發(fā)光二極管芯片具有一 P極和一N極，該些悍球位于該些焊墊與該發(fā)光二極管芯片間，用以電連接該發(fā)光二極管芯片 與該電路基板，其中該發(fā)光二極管芯片的一p極與該正極電性連接，該發(fā)光二極管芯片的一 N極與該負極電性連接。
8、 根據權利要求7所述的發(fā)光二極管的封裝結構，其特征在于，該電路 基板的材質為銀、銅、銅合金、銅銀合金、鋁、鋁合金、陶瓷材料或印刷電路 板。
9、 根據權利要求7所述的發(fā)光二極管的封裝結構，其特征在于，該焊墊 的材質為金、銀、鋁、鉑或鈀，該焊球的材質為金、銀、錫、金錫合金、銀膠 或奈米碳管膠。
10、 根據權利要求7所述的發(fā)光二極管的封裝結構，其特征在于，該發(fā)光 二極管芯片為一激光發(fā)光二極管芯片或一高功率發(fā)光二極管芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管的封裝方法與結構。在此封裝方法中，利用激光將發(fā)光二極管芯片的基材切除，以減少發(fā)光二極管芯片的厚度。因此，能封裝出體積更小、厚度更薄的發(fā)光二極管。
文檔編號H01L23/488GK101114683SQ20061009913
公開日2008年1月30日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權日2006年7月27日
發(fā)明者吳易座, 張嘉顯, 李曉喬 申請人:億光電子工業(yè)股份有限公司