CN102299234A - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管与其制造方法，其中所述发光二极管包含一个芯片，能够发出光线，其具有一个第一半导体材料层及一个第二半导体材料层，且一侧为出光侧，另一侧为底侧；一个框架形成在芯片的出光侧，且其内部与芯片的表面形成容置空间；荧光粉材料是用以填置于框架内部的容置空间内，且受芯片所发出的光线激发而发出色光，进而与芯片所发出的光线产生混合。如此可获致精简的结构，且达到混合光色更均匀，及可藉此减少产生光斑或色圈。

Description

发光二极管及其制造方法
技术领域
本发明涉及氮化镓发光二极管芯片领域，特别是指一种发光二极管及其制造方法。
背景技术
现今的发光二极管有利用二种光色或三种光色(即二波长或三波长)进行混色，以使发光二极管最终发出白光。例如以GaN基蓝光LED(Light EmittingDiode，发光二极管)搭配荧光粉材料，其中LED辐射出峰值为460nm左右的蓝光，而部分蓝光激发荧光粉材料发出峰值为570nm左右的黄绿光，与另一部分透射出来的蓝光再通过微透镜聚焦以混合光色，进而形成白光。然而，当荧光粉材料涂布不均时，容易产生光斑或色圈，例如黄圈或蓝圈。
现有技术中，荧光粉材料配置形式之一是在制作芯片阶段便将荧光粉材料加入外延层内，或是另外填入于外延层与衬底的适当位置；藉此芯片受电力激发所发出的光线可以再激发荧光粉材料。
例如中国专利CN101241962揭示一种白光LED芯片的制备方法，其提供荧光粉与黏附性溶剂调配混和，经搅拌均匀后装进一个喷淋***的容器中。在LED芯片常规工艺后的外延片先不进行划片，先使LED芯片的焊盘上覆盖光刻胶；将划片前的LED外延片置放于样品台面上并用一个罩子罩住，喷头处于罩子腔中，喷涂***加压将混和溶剂通过管道上的喷头喷射出，则混和溶剂被均匀地涂附在LED外延片表面；黏附在芯片上的荧光粉干燥后，对LED外延片进行去光刻胶工艺，焊盘上的光刻胶及荧光粉同时脱落，露出焊盘；对LED外延片进行划片工艺使得芯片颗粒分开，得到每一颗独立芯片。此种方式虽然把荧光粉的涂布工艺加入到LED上游生产中，但其需要再增加去光刻胶工艺，藉此使焊盘上的光刻胶及荧光粉同时脱落以露出焊盘，因此增加制程，而且不能确保荧光粉均匀分布。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管及其制造方法，本发明的发光二极管结构精简，且能够使荧光粉材料达到均匀分布及有效达到使光线混色均匀的效果。本发明的发光二极管的制作方法制作简便且与现有的制程兼容，所以可满足制造生产的实用需求。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种发光二极管，包括：
一个能够发出光线的芯片，其具有一个第一半导体材料层及一个第二半导体材料层，且一侧为出光侧，另一侧为底侧；
一个框架，形成在所述芯片的出光侧，且其内部与所述芯片的表面形成容置空间；
用以填置于所述框架内部的所述容置空间内的荧光粉材料，受所述芯片所发出的光线激发而发出色光，进而与所述芯片所发出的光线产生混合。
其中：所述第一半导体材料层为P型GaN半导体材料层，所述第二半导体材料层为N型GaN半导体材料层。
其中：所述发光二极管还包含一个第一电极与一个第二电极，其中所述第一电极形成在所述第一半导体材料层上，且电性相连所述第一半导体材料层，以及位于所述容置空间内；所述第二电极，其形成在所述第二半导体材料层上，且电性相连所述第二半导体材料层，以及位于所述容置空间内。
其中：所述发光二极管还包含二条导线，是分别电性连接所述第一电极及所述第二电极。
其中：所述框架的材料选自二氧化硅、二氧化钛或环氧树脂。
本发明还提供了一种发光二极管的制造方法，包括：
步骤a，在一衬底上藉外延方式生长外延层；
步骤b，藉半导体制程在外延层上作出多个芯片结构体，且每一个芯片结构体包含二个电极；
步骤c，利用涂镀手段于每一个芯片结构体上形成一框架，且相邻的框架互相结合；
步骤d，以切割制程对每一个芯片结构体进行切割以获取独立的芯片；
步骤e，对每一个芯片上的二个电极进行打线以分别连接导线；
步骤f，将荧光粉材填置于已连接有导线的芯片的容置空间内。
其中：步骤e中的所述荧光粉材料覆盖二个电极及固定二条导线。
其中：所述涂镀手段包含蒸镀、溅镀或化学沉积。
其中：所述对每一个芯片结构体进行切割，是自相邻框架互相结合的位置进行对分切割，以使相邻的芯片结构体分离成为独立的芯片，且每一个独立的芯片上皆具有一个框架。
本发明的优点在于：
1.由于是在芯片表面上直接形成一个框架供填置荧光粉材料，所以结构精简。
2.由于荧光粉材料覆盖在芯片上，且位于光线的行进方向，因此光线可以更有效率且更均匀的与荧光粉材料相互作用，进而达到混合光色更均匀，以及可藉此减少产生光斑或色圈。
3.由于本发明形在生长形成外延层及形成芯片结构体后，再利用蒸镀、溅镀或化学沉积等方式制作出框架，接着再进行固晶、打线及填置荧光粉材料，最后进行封装形成预设的LED器件；因此整个外延生长、形成芯片结构、形成框架、切割、固晶、打线、填置荧光粉材料及封装，皆与现今制程兼容，因此生产简便有助于在现有的生产设备运作下，完成产品的生产。
附图说明
图1为本发明的外观示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的制造方法步骤a与步骤b示意图；
图4为本发明的制造方法步骤c示意图；
图5为本发明的制造方法步骤d示意图；
图6为本发明的制造方法步骤e示意图；
图7为本发明的制造方法步骤f示意图。
具体实施方式
以下即依本发明的目的、功效及结构组态，举出较佳实施例并配合附图详细说明。
请参阅图1，其为本发明的实施例图，其显示一个芯片10，具有一个第一半导体材料层12及一个第二半导体材料层14；在第一半导体材料层12与第二半导体材料层14之间具有一发光层16；其中第一半导体材料层12为为P型GaN半导体材料层，第二半导体材料层14为N型GaN半导体材料层；发光层16为量子井或多重量子井。
再者芯片10上方表面为出光侧18，下方表面紧贴衬底20为底侧19；当芯片10受电力激发使发光层16发出光线，则光线由芯片10上的出光侧18透出。
又一个框架30形成在芯片10上。更具体而言，该框架30是自该出光侧18延伸朝向外界。此外该框架30内部与芯片10表面形成容置空间32。因此芯片10的第一半导体材料层12的表面与第二半导体材料层14的表面均对应在容置空间32内。
又第一电极42是形成在第一半导体材料层12上，且第一电极42与第一半导体材料层12形成电性相连；又第二电极44形成在第二半导体材料层14上，且第二电极44与第二半导体材料层14形成电性相连。进而第一电极42和第二电极44也对应在容置空间32内部。
请参阅图2，荧光粉材料50填置于框架30的容置空间32内部；上述的荧光粉材料50由荧光粉及胶体混合而成，且荧光粉材料50可受芯片10所发出的光线激发产生色光，进而与芯片10所发出的光线产生混合。
此外，二条导线46和48是以一端分别电性连接二个电极42和44，二条导线46和48与二个电极42和44的电导通情形不受荧光粉材料50的阻挡。也就是说，荧光粉材料50虽然覆盖二个电极42和44，但不会造成二条导线46和48与二个电极42和44产生断路情形。此外荧光粉材料50具有固定二条导线46和48的功效。
关于本发明的制作方法的各步骤，如下说明：
请参阅图3，其揭示本发明制作方法的步骤a与步骤b的示意图。具体而言，步骤a是在一衬底20上藉外延方式生长外延层60。上述的外延层包含中第一半导体材料层12(为P型GaN半导体材料层)、第二半导体材料层14(为N型GaN半导体材料层)，以及一个发光层16，其为量子井或多重量子井，且位于第一半导体材料层12与第二半导体材料层14之间。
而骤b是以半导体制程在外延层60上作出多个芯片结构体62。其中每一个芯片结构体62包含二个电极42和44。
请参阅图4，其揭示本发明步骤c形成框架30的示意图。具体而言，是利用涂镀手段于每一个芯片结构体62上形成一框架30，且相邻的芯片结构体62上的框架30可以互相结合。而框架30的其制作材料选自二氧化硅、二氧化钛或环氧树脂；涂镀手段包含蒸镀、溅镀或化学沉积。等到框架30完成后，此时的框架30的内部与芯片结构体62的表面构成一个容置空间32。
请参阅图5，其为本发明步骤d的示意图。具体而言，是以切割制程对每一个芯片结构体62进行切割以获取独立的芯片10。特别是，对每一个芯片结构体62进行切割，是可自相邻框架30互相结合的位置进行对分切割，藉此使得相邻的芯片结构体62可分离成为独立的芯片10，且每一个独立的芯片10上皆具有一个框架30。
请参阅图6，其揭示本发明的步骤e示意图。具体而言，是对每一个芯片10上的二个电极42和44进行打线(bounding line)以分别连接导线46和48。该打线制程可以在将芯片10以固晶方式固定于底座64之后再执行。
请参阅图7，其揭示本发明步骤f的示意图。具体而言，是取前一步骤所获致的已固晶后的制品，并将荧光粉材50填置于已连接有导线46和48的芯片10的容置空间32内。值得注意的是，虽然该荧光粉材料50会覆盖电极42和44，然而由前述内容已知导线46和48已与电极42和44完成电性相连，所以荧光粉材料50并不致造成导线46和48与电极42和44形成断路状态。此外，导线46和48有一部份位于容置空间32内，且受荧光粉材料50的包覆，故可以使导线46和48获致牢固的定位效果，进而使得导线46和48在随后的封装制程中，不易因受到拉动而脱离电极42和44。
另外，图6或图7中所揭示的衬底20可通过适当的制程将其薄形化或移除，例如通过机械研磨、热剥处理或激光剥离等方式使衬底20薄形化或移除。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
一个能够发出光线的芯片，其具有一个第一半导体材料层及一个第二半导体材料层，且一侧为出光侧，另一侧为底侧；
一个框架，形成在所述芯片的出光侧，且其内部与所述芯片的表面形成容置空间；
用以填置于所述框架内部的所述容置空间内的荧光粉材料，受所述芯片所发出的光线激发而发出色光，进而与所述芯片所发出的光线产生混合。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一半导体材料层为P型GaN半导体材料层，所述第二半导体材料层为N型GaN半导体材料层。
3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：还包含一个第一电极与一个第二电极，其中所述第一电极形成在所述第一半导体材料层上，且电性相连所述第一半导体材料层，以及位于所述容置空间内；所述第二电极，其形成在所述第二半导体材料层上，且电性相连所述第二半导体材料层，以及位于所述容置空间内。
4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于：还包含二条导线，是分别电性连接所述第一电极及所述第二电极。
5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述框架的材料选自二氧化硅、二氧化钛或环氧树脂。
6.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，包括：
步骤a，在一衬底上藉外延方式生长外延层；
步骤b，藉半导体制程在外延层上作出多个芯片结构体，且每一个芯片结构体包含二个电极；
步骤c，利用涂镀手段于每一个芯片结构体上形成一框架，且相邻的框架互相结合；
步骤d，以切割制程对每一个芯片结构体进行切割以获取独立的芯片；
步骤e，对每一个芯片上的二个电极进行打线以分别连接导线；
步骤f，将荧光粉材填置于已连接有导线的芯片的容置空间内。
7.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：步骤e中的所述荧光粉材料覆盖二个电极及固定二条导线。
8.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述涂镀手段包含蒸镀、溅镀或化学沉积。
9.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述对每一个芯片结构体进行切割，是自相邻框架互相结合的位置进行对分切割，以使相邻的芯片结构体分离成为独立的芯片，且每一个独立的芯片上皆具有一个框架。
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