TWI416773B - 發光二極體製造方法 - Google Patents

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Description

發光二極體製造方法
本發明涉及一種二極體製造方法，特別是指一種發光二極體製造方法。
發光二極體作為一種新興的光源，目前已廣泛應用於多種場合之中，並大有取代傳統光源的趨勢。
習知的發光二極體的製造方法通常是先在一塊型材上固定多個發光晶片，然後通過封裝體同時封裝所有的發光晶片，最後再經由切割形成多個獨立的發光二極體。
為使發光晶片能與外界保持電氣連接，型材的正反兩面會分別設置二金屬層，發光晶片置於其中一面的金屬層上並通過金線或其他方式與該面的金屬層連接，另外一面的金屬層則通過貫穿型材的導通層與相對的金屬層連接。發光二極體發出的熱量經由同一面的金屬層及型材傳輸至另一面的金屬層上。然而，習知的型材通常是由玻璃環氧化物、BT樹脂(Bismaleimide Triazine Resin)等絕緣的材料製成，其導熱效率低下。因此，發光晶片發出的熱量難以得到及時、快速的散發，給發光二極體的正常發光帶來不良影響。
因此，有必要提供一種散熱性能較佳的發光二極體的製造方法。
一種發光二極體製造方法，包括步驟：
提供基板，該基板相對兩側分別具有第一金屬層及第二金屬層；
形成貫穿第一金屬層及基板並暴露出第二金屬層的凹槽；
形成在基板的相對兩側之間延伸的導通層，該導通層與暴露在凹槽內的第二金屬層電絕緣；
在凹槽內固定發光晶片，使發光晶片與第二金屬層熱導性連接；
將發光晶片電連接至暴露在凹槽內的第二金屬層及導通層；及
形成覆蓋發光晶片的封裝層。
本方法製造的發光二極體由於其發光晶片與第二金屬層熱導性連接，二者之間省略了熱阻係數相對較高的基板，因此發光晶片工作時產生的熱量可經由第二金屬層傳遞至外界，從而快速地進行散熱。
請參閱圖1-12，示出了製造本發明發光二極體的方法，其主要包括如下步驟：
首先，如圖1所示提供一基板10。該基板10呈一平坦的矩形，其可由環氧樹脂、玻璃環氧化物、BT樹脂(Bismaleimide Triazine Resin)、陶瓷等絕緣材料製成。
然後，如圖2所示在基板10的上下表面分別形成一第一金屬層20及一第二金屬層30。該第一金屬層20及第二金屬層30分別完全覆蓋基板10的上表面及下表面。該第一金屬層20及第二金屬層30可通過黏結、蒸鍍、濺鍍等方式結合至基板10上，本實施中優選為黏結。該第一金屬層20與第二金屬層30可由導熱性較佳的金屬材料製成，如銅、銀、鋁、金等。
隨後，如圖3-5所示蝕刻第一金屬層20及第二金屬層30。第一金屬層20被蝕刻而形成複數第一區域22及第二區域24，其中每一第二區域24與二相鄰的第一區域22之間通過一第一槽道200及一第二槽道202隔開。同時，每一第一區域22經由蝕刻還形成有一第三槽道204，每一第二區域24經由蝕刻還形成有多個間隔設置的開孔206。每一第一區域22被第三槽道204分割為一第一導電部220及一第二導電部222。第一槽道200、第二槽道202及第三槽道204均呈矩形的縱長結構，且均從基板10的一側面延伸至基板10的相對另一側面。這些第一槽道200、第二槽道202、第三槽道204及開孔206均貫穿第一金屬層20以暴露出基板10的上表面。第二金屬層30被蝕刻而形成複數第三區域32及第四區域34，其中每一第四區域34與相鄰的二第三區域32通過一第四槽道300及一第五槽道302隔開。每一第三區域32對應一第一區域22，每一第四區域34對應一第二區域24。每一第四區域34還同時形成有多個間隔設置的開孔306，其中這些第二金屬層30的開孔306與第一金屬層20的開孔206一一對應。這些第四槽道300及第五槽道302也均呈矩形，並從基板10的一側面延伸至基板10的相對另一側面。每一第四槽道300與相應的第一槽道200正對，每一第五槽道302與相應的第二槽道202正對。這些第四槽道300、第五槽道302及開孔306均貫穿第二金屬層30以暴露出基板10的底面。
之後，如圖6所示在暴露於各第三槽道204內的基板10頂面上形成複數凹陷(圖未標)。每一凹陷與相應的第三槽道204連通而共同形成一凹槽100。每一凹槽100呈上寬下窄的截錐形，其貫穿基板10並暴露出第二金屬層30的第三區域32的頂面。同時，基板10內還形成有貫穿各第二區域24及與第二區域24正對的第四區域34的多個穿孔102。每一穿孔102均與第一金屬層20及第二金屬層30正對的二開孔206、306連通，並與各槽道200、202、204、300、302隔開。這些凹陷及穿孔102可通過機械鑽孔、蝕刻以及鐳射照射等方式形成。
然後，在如圖7所示在各穿孔102內填充導電材料而形成導通層40。每一導通層40均連接相鄰的第二區域24及第四區域34，從而導通第二區域24及第四區域34。導通層40的頂面與第二區域24的頂面齊平，導通層40的底面與第四區域34的底面齊平。該導通層40可由金屬通過電鍍的方式鍍設填充在穿孔102內，或者由導電膠通過噴注的方式填充在穿孔102內。
然後，如圖8所示在除暴露在第一槽道200及第二槽道202內的基板10頂面及暴露在第四槽道300及第五槽道302內的基板10底面之外的位置處形成一金屬覆蓋層50。該金屬覆蓋層50覆蓋住第一區域32、第二區域34及導通層40的頂部並覆蓋住凹槽100的內側壁面及底面，同時還覆蓋住第三區域32及第四區域34及導通層40的底部。金屬覆蓋層50連通第一金屬層20的第一區域22及第二金屬層30的第三區域32而共同形成一第一引腳，金屬覆蓋層50還連通第一金屬層20的第二區域24及第二金屬層30的第四區域34而共同形成一第二引腳。由於金屬覆蓋層50在第一槽道200及第四槽道300處斷開，因此第一引腳與第二引腳可保持電絕緣，從而防止相互短接的情況出現。該金屬覆蓋層50可為鋁、銅、銀等材料製成，其可通過電鍍或化學鍍的方式形成在相應的位置處。優選地，為提升凹槽100內的光利用率，金屬覆蓋層50可採用反射率較高的銀作為其材料。此外，為進一步提升金屬覆蓋層50與第一金屬層20及第二金屬層30的接合力，金屬覆蓋層50與相應的第一金屬層20及第二金屬層30之間還可設置一接合層(圖未示)。該接合層的材質優選為鎳，以達到與第一金屬層20及第二金屬層30緊密接合的效果。
隨後，如圖9所示在各凹槽100底部固定一發光晶片60並對發光晶片60進行打線。該發光晶片60可以為氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵、磷化砷等半導體發光材料製成，其可在電流的激發下輻射出特定的光譜。發光晶片60可通過銀膠或其他類型的導熱膠(圖未示)固定在凹槽100底部的金屬覆蓋層50上，或者通過共晶的方式與金屬覆蓋層50結合。發光晶片60的高度優選大於凹槽100的深度，以避免被凹槽100的內側壁面所阻擋，從而輸出照射範圍較大的光場。本實施例中發光晶片60為一橫向結構，其電極(圖未示)位於同側位置，因此發光晶片60的二電極分別通過二金線70連接至第一導電部220及第二區域24。可以理解地，發光晶片30還可以為二電極位於相反兩側的垂直結構，其位於底部的電極可直接與凹槽100底部的金屬覆蓋層50接合，頂部的電極則通過一金線70連接至第二區域24。相比橫向結構的發光晶片60，垂直結構的發光晶片60可減少一根金線70，從而降低在後續封裝過程中損壞金線70的幾率，從而提升產品良率。另外，由於導通層40的結構強度相對較低，為防止導通層40承受過大壓力而出現凹陷，打線的位置應當避開導通層40，優選在第二區域24靠近第一槽道200的位置處。
之後，如圖10所示形成覆蓋住各發光晶片60的封裝層80。該封裝層80填滿凹槽100並完全覆蓋住發光晶片60及金線70。封裝層80還填充第一槽道200及第二槽道202，以加強與基板10之間的接合力。該封裝層80的材料包括但不限於環氧樹脂、矽膠、聚碳酸酯等透光性優良的材料。封裝層80內還可進一步摻雜螢光粉(圖未示)，以改變發光晶片60的顏色。螢光粉的材料可選自矽酸鹽、氮化物、氮氧化物、石榴石等螢光材料，具體取決於實際的顏色要求。
最後，如圖11所示，沿各第五槽道302切割基板10，使之分割為如圖12所示的多個獨立的發光二極體。
由於發光晶片60是直接通過金屬覆蓋層50固定於第二金屬層30上，因此其工作時所發出的熱量可快速地經由金屬覆蓋層50及第二金屬層30傳輸至外界環境當中，從而確保發光二極體的正常運作。並且，由於並未在基板10上形成尺寸較大的開縫，因此本方法對於基板10的板材利用率較高，不會造成浪費。另外，本發明的製造方法制程相對簡單，可減少製造工序，節省製造成本。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧基板
100‧‧‧凹槽
102‧‧‧穿孔
20‧‧‧第一金屬層
200‧‧‧第一槽道
202‧‧‧第二槽道
204‧‧‧第三槽道
206‧‧‧開孔
22‧‧‧第一區域
220‧‧‧第一導電層
222‧‧‧第二導電層
24‧‧‧第二區域
30‧‧‧第二金屬層
300‧‧‧第四槽道
302‧‧‧第五槽道
306‧‧‧開孔
32‧‧‧第三區域
34‧‧‧第四區域
40‧‧‧導通層
50‧‧‧金屬覆蓋層
60‧‧‧發光晶片
70‧‧‧金線
80‧‧‧封裝層
圖1為本發明發光二極體製造方法的第一個步驟。
圖2為本發明發光二極體製造方法的第二個步驟。
圖3為本發明發光二極體製造方法的第三個步驟。
圖4以俯視的角度示出了圖3中的製造步驟。
圖5以仰視的角度示出了圖3中的製造步驟。
圖6示出了本發明發光二極體製造方法的第四個步驟。
圖7示出了本發明發光二極體製造方法的第五個步驟。
圖8示出了本發明發光二極體製造方法的第六個步驟。
圖9示出了本發明發光二極體製造方法的第七個步驟。
圖10示出了本發明發光二極體製造方法的第八個步驟。
圖11示出了本發明發光二極體製造方法的第九個步驟。
圖12示出了製造完成的發光二極體。
10‧‧‧基板
20‧‧‧第一金屬層
30‧‧‧第二金屬層
300‧‧‧第四槽道
302‧‧‧第五槽道
80‧‧‧封裝層

Claims (14)

  1. 一種發光二極體製造方法，包括步驟：
    提供基板，該基板相對兩側分別具有第一金屬層及第二金屬層；
    開設貫穿第一金屬層及基板並暴露出第二金屬層的凹槽；
    形成在基板相對兩側之間延伸的導通層，導通層與暴露在凹槽內的第二金屬層電絕緣；
    在凹槽內固定發光晶片，使發光晶片與第二金屬層熱導性連接；
    將發光晶片電連接至暴露在凹槽內的第二金屬層及導通層；及
    形成覆蓋發光晶片的封裝層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體製造方法，其中在開設凹槽之前還包括蝕刻第一金屬層及第二金屬層的步驟，其中第一金屬層被蝕刻形成間隔斷開的第一區域及第二區域，第二金屬層被蝕刻形成間隔斷開的第三區域及第四區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體製造方法，其中第一區域與第三區域相對，第二區域與第四區域相對。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體製造方法，其中凹槽開設於第一區域內，第三區域暴露在凹槽內。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體製造方法，其中導通層連接第二區域及第四區域。
  6. 如申請專利範圍第2至5任一項所述之發光二極體製造方法，其中在固定發光晶片之前還包括形成金屬覆蓋層的步驟，該金屬覆蓋層連接第一區域及第三區域。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體製造方法，其中金屬覆蓋層覆蓋第一區域及第二區域並覆蓋凹槽的各內表面，發光晶片固定於金屬覆蓋層上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體製造方法，其中金屬覆蓋層還覆蓋第二區域及第四區域並覆蓋導通層。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體製造方法，其中金屬覆蓋層在第一區域及第二區域間隔的位置處斷開，在第三區域及第四區域間隔的位置處也斷開。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體製造方法，其中發光晶片通過金線連接至金屬覆蓋層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體製造方法，其中金線固定於第二區域上的金屬覆蓋層並避開導通層。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體製造方法，其中金屬覆蓋層與第一金屬層以及金屬覆蓋層與第二金屬層之間設有金屬接合層。
  13. 如申請專利範圍第1至5任一項所述之發光二極體製造方法，其中發光晶片的高度大於凹槽的深度。
  14. 如申請專利範圍第1至5任一項所述之發光二極體製造方法，其中導通層是通過在基板上形成穿孔並在穿孔內填充導電材料所形成的。
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