专利名称：发光二极管的封装方法与结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二极管的封装方法与结构，特别是涉及一种超薄型发光二 极管的封装方法与结构。
背景技术：
第一个发光二极管在60年代由Holonyak以磷化砷镓制作而成，当时以红 光显示，效率相当弱仅有O. 1 lm/W。直到1996年日本发展出蓝光发光二极管 突破相关技术瓶颈后，发光二极管就成为照明界所瞩目的新兴光源。发光二极 管属于化合物半导体的一种，利用P型及N型半导体材料中的电子空穴结合时 以发光形式释放出的能量。因为发光二极管具体积小、寿命长、驱动电压低、 耗电量低、反应速率快、耐震性佳等优点。目前，发光二极管己广泛的应用于 光学显示装置、交通号志、数据储存装置、通信装置、照明装置与医疗装置上， 成为日常生活中不可或缺的光电组件。
近年来，由于消费者对于轻薄短小的可携式电子产品的热爱，使得发光二 极管的封装也开始朝向轻薄短小的方向发展。在公知的发光二极管的封装制程 中，发光二极管芯片与电路基板的电性连接是利用打线来完成。但因为线材会 占据一定的体积和高度，使得发光二极管的封装尺寸受到限制，无法封装出体 积更轻薄短小的发光二极管。
因此，开发出一种芯片倒装焊(flip-chip)的技术。在此技术中，将发光 二极管芯片直接粘合于电路基板上。省去了打线的步骤，也省去了线材所需的 体积。故相比于公知打线技术，芯片倒装悍技术可以封装出尺寸更小的发光二 极管。
但随着电子产品市场的快速变迁，运用芯片倒装焊技术封装的发光二极管 的体积也逐渐不能满足市场的需求。市场上需要的是比发光二极管芯片更小的 封装尺寸。因此有人开始尝试研磨掉发光二极管芯片的部分厚度，以继续縮小 发光二极管的封装体积。但能研磨掉的厚度有限。因为在研磨发光二极管芯片
的过程中，会导致发光二极管芯片的强度下降。故当发光二极管芯片研磨超过 一定厚度时，研磨发光二极管芯片所施加的外力，会导致发光二极管芯片碎裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光二极管的封装方法与结构。利用此封装方 法与结构，可以封装出厚度更薄、体积更小的发光二极管。而不受到线材的体 积或二极管芯片本身厚度的限制。
为了实现上述目的，本发明提供了-种发光二极管的封装方法。首先，分 别在电路基板上的正极和负极上形成两个焊球。之后，以芯片倒装焊的方式放 置发光二极管芯片于这些焊球之上，以电性连接发光二极管芯片与电路基板。
其中发光二极管芯片的P极与正极电性连接，发光二极管芯片的N极与负极电 性连接。之后，压合发光二极管芯片与电路基板。最后，激光切除发光二极管 芯片的基材为了实现上述目的，本发明提供了一种发光二极管的封装结构。此发光二 极管的封装结构包含电路基板、两个焊垫、两个焊球与没有基材的发光二极管 芯片。其中两个焊垫位于电路基板之上， 一为正极，-一为负极。两个焊球位于 焊垫与发光二极管芯片间，用以电连接发光二极管芯片与电路基板，其中发光 二极管芯片的P极与正极电性连接，发光二极管芯片的N极与负极电性连接。
由上述可知，利用激光加工的方式，能精确的切除发光二极管芯片的基材。 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发光二极管芯片。 并且，由于激光加工的方式为非接触式，故不必担心加工时的施力，会导致发 光二极管芯片碎裂。此外，在此发光二极管的封装结构中，由于发光二极管芯 片的基材已被移除，仅留下发光二极管芯片的发光层。故在结构上更为精简， 因此能封装出厚度更薄，体积更小的发光二极管。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
图1至图3为依照本发明较佳实施例的一种发光二极管在各封装阶段的结 构剖面示意图。
其巾，附图标记
跳电路基板110:焊垫
112:正极114:负极
120:焊球130:发光
132:发光层134:基材
136:P极138:N极
140:激光
极管芯片
具体实施例方式
图1至图3图为依照本发明较佳实施例的一种发光二极管在各封装阶段的 结构剖面示意图。在图1中，首先，在电路基板100上形成焊垫110。焊垫110 包含正极112和负极114。在正极112和负极114上再分别形成两个焊球120。 形成焊球120的方法较佳为电镀法或印刷法。
在较佳实施例中，电路基板100的材质为银、铜、铜合金、铜银合金、铝、 铝合金、陶瓷材料或印刷电路板。在另一较佳实施例中，电路基板100的材质 为陶瓷材料，例如氧化铝或氮化铝。在又一较佳实施例中，电路基板100的材 质为表面镀金或银的金属材料。因为金或银具有高反射率，故在电路基板100 的表面镀上金或银，能有效增加发光二极管的亮度。
在较佳实施例中，焊垫110的材质为金、银、铝、钼、钯或其它可形成电 极的金属材料。焊球120的材质为金、银、锡、金锡合金、银胶或纳米碳管胶。
在图2中，以芯片倒装焊的方式将发光二极管芯片130放置于这些焊球 120之上，以电性连接发光二极管芯片130与电路基板100。其中发光二极管 芯片130的P极136与正极112电性连接，发光二极管芯片130的N极138 与负极114电性连接。
上述的芯片倒装焊的方式，指的是将发光二极管芯片130以发光层132 朝向电路基板IOO，基材134背向电路基板100方式放置于焊球120之上。在 公知的方法中，发光二极管芯片130是以基材134朝向电路基板100，发光层 132背向电路基板100的方式，放置于电路基板100上。因此，发光二极管芯
片130的发光层132离电路基板100的焊垫110有一段距离，需借助打线，来 完成发光二极管芯片130与电路基板100间的电连接。在芯片倒装焊的方式中， 利用焊球120，将发光二极管芯片130直接粘合于电路基板100上。相比于打 线的线材，焊球120的体积更小，可靠度更高。因此可进一步縮小封装完的发 光二极管的体积。
上述的发光二极管芯片130并不限于一般的发光二极管芯片，发光二极管 芯片130可为高功率发光二极管芯片。在其它的实施例中，发光二极管芯片 130甚至可为为激光发光二极管芯片。
在放置完发光二极管芯片130后，压合发光二极管芯片130与电路基板 100。压合发光二极管芯片130与电路基板100的方式较佳为热压合或超音波 压合。热压合主要是利用高温熔化位于发光二极管芯片130与焊垫110间的焊 球120之后，再借助高压使得发光二极管芯片130与电路基板100能紧密的相 粘。超音波压合则是用超音波的能量来熔化焊球120，因此不需要高温即可完 成压合的动作。
在图3中，使用激光140以切除发光二极管芯片130的基材134。基材134 为热的良导体，能将发光层132发光时产生的高热导出，以避免因为热的积聚 造成发光效率降低。在本发明的发光二极管的封装结构中，发光层132所产生 的热，可借助焊球120将之导至电路基板100，不需通过基材134散热。因此 移除基材134并不会对发光层132的发光效率产生影响。相反的，移除基材 134可以精简发光二极管的封装结构，縮小发光二极管的封装体积。
一般的发光二极管芯片130的厚度约为100微米。其中基材134的厚度约 为80微米，发光层132的厚度约为20微米。基材134的厚度占了约80%的发 光二极管芯片130的厚度。而公知研磨基材134的方法，只能研磨掉约60微 米的基材134厚度，在发光二极管芯片130中还残留有相当于发光层132厚度 的基材134厚度。残留的基材134增加了发光二极管封装的体积。本发明用激 光的方式切除基材134。因为激光加工的方式为非接触式，故不必担心加工时 的施力，会导致发光二极管芯片130碎裂。因此激光140能精确且完整的将基 材134从发光二极管芯片130中切除。
在较佳实施例中，激光140为二氧化碳激光、Nd:YAG激光、Nd:YV04激光 或准分子激光，激光140的频率为约50至500kHz，激光140的功率约为100
至4000瓦。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点
(1) 本发明的封装方法与结构，封装出厚度更薄、体积更小的发光二极管。 而不受到线材的体积或二极管芯片本身厚度的限制。
(2) 由于本发明中使用的激光切除发光二极管芯片的基材的加工方式为非
接触式，故不必担心加工时的施力，会导致发光二极管芯片碎裂。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这 些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种发光二极管的封装方法，其特征在于，包含形成至少二焊球分别于一电路基板上的一正极和一负极上；以芯片倒装焊的方式放置一发光二极管芯片于该些焊球之上，以电性连接该发光二极管芯片与该电路基板，其中该发光二极管芯片的一P极与该正极电性连接，该发光二极管芯片的一N极与该负极电性连接；压合该发光二极管芯片与该电路基板；以及激光切除该发光二极管芯片的一基材。
2、 根据权利要求1所述的发光二极管的封装方法，其特征在于，形成该 焊球的方法为电镀法或印刷法。
3、 根据权利要求1所述的发光二极管的封装方法，其特征在于，压合该 发光二极管与该电路基板的方式为热压合或超音波压合。
4、 根据权利要求1所述的发光二极管的封装方法，其特征在于，该激光 切割所用的功率约为100至4000瓦。
5、 根据权利要求1所述的发光二极管的封装方法，其特征在于，该激光 的频率约为50至500kHz。
6、 根据权利要求1所述的发光二极管的封装方法，其特征在于，该激光 为二氧化碳激光、Nd:YAG激光、Nd:YVO^激光或准分子激光。
7、 一种发光二极管的封装结构，其特征在于，包含 一电路基板；至少二焊垫，位于该电路基板之上，包含一正极和一负极；至少二焊球；以及没有基材的一发光二极管芯片，该发光二极管芯片具有一 P极和一N极，该些悍球位于该些焊垫与该发光二极管芯片间，用以电连接该发光二极管芯片 与该电路基板，其中该发光二极管芯片的一p极与该正极电性连接，该发光二极管芯片的一 N极与该负极电性连接。
8、 根据权利要求7所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该电路 基板的材质为银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金、陶瓷材料或印刷电路 板。
9、 根据权利要求7所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该焊垫 的材质为金、银、铝、铂或钯，该焊球的材质为金、银、锡、金锡合金、银胶 或奈米碳管胶。
10、 根据权利要求7所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，该发光 二极管芯片为一激光发光二极管芯片或一高功率发光二极管芯片。
全文摘要
本发明公开了一种发光二极管的封装方法与结构。在此封装方法中，利用激光将发光二极管芯片的基材切除，以减少发光二极管芯片的厚度。因此，能封装出体积更小、厚度更薄的发光二极管。
文档编号H01L23/488GK101114683SQ20061009913
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者吴易座, 张嘉显, 李晓乔 申请人:亿光电子工业股份有限公司