[发明专利]低温形成反射性发光二极管固晶接合结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温形成反射性发光二极管固晶接合结构的方法，尤其涉及一种利用金/银界面具有快速扩散的物理特性，来达成低温固晶接合的目标，以避免不同基材因热膨胀系数(CTE)不同所造成的热应力问题的低温形成反射性发光二极管固晶接合结构的方法。

背景技术

由于发光二极管具有体积小、发光效率高、寿命长与色彩变化丰富等优点，可预期地发光二极管的应用将会越来越多。一般来说，发光二极管裸晶需经过固晶、打线、封胶及商品分类等封装步骤，方能将芯片商品化至客户端。现有的固晶材质可分为两大类，第一类为高分子导电胶材，第二类则为金属焊接材料。

现有发光二极管的固晶方法，是先使用高分子导电胶材(如导电银胶)将发光二极管芯片粘着于导线架上，并以150℃的温度加热1.5小时以上，使导电银胶热固成型，进而将发光二极管芯片固定于导线架上。举例来说，图1为中国台湾专利公告编号第463394号“芯片式发光二极管及其制造方法”的横截面示意图。在图1中，该专利使用高分子导电胶材(如导电银胶)10，将晶粒11与基板12(导线架或印刷电路板)进行连接，并送入空气炉内进行热固化烘烤。此方式虽简便，但若在接合过程中无法均匀的涂胶，将使晶粒无法固定在应固定的位置，而影响发光效率。另外，在高温的操作环境下，由于高分子胶质材料导热耐热性极差，银胶接合层在长时间使用下将易劣化，导致发光二极管芯片无法确实与导线架接合。另外，发光二极管也将因银胶难以导热(银胶热导系数仅1W/M-K)而无法确实散热，造成寿命减少与光电转化效率下降等现象。

另外，发光二极管芯片也可通过一金属焊接材料，将发光二极管芯片固定于导线架上，使得接合层散热性与耐热性都因此而有所提升。举例来说，图2所示中国台湾专利公开编号第200840079号“发光二极管封装的固晶材料与方法”的横截面示意图。在图2中，该专利是于基板22表面上涂布一层适当范围的共晶接着材料20。后续再将发光二极管晶粒21设置于基板22表面上的共晶接着材料20上，后续再经热板、烤箱或空气炉加热而完成共晶结合。共晶接合材料20可为锡(Sn)、铟(In)、铟锡(InSn)、金锡(AuSn)、金硅(AuSi)、锡铅(SnPb)、铅(Pb)、金锗(AuGe)等，由于接合层为金属材料，散热性与耐热性均优于高分子导电胶。但相较于银胶固晶，其固晶设备较为复杂昂贵(固晶机台需外加温控系统与加压系统)，产能也较低。然而，若使用高熔点的金属焊接材料，如金锡(AuSn)、金硅(AuSi)、锡银(SnAg)、锡(Sn)等，发光二极管芯片将因接合温过高而易产生破坏(因热膨胀系数差造成的热应力)。若改以低熔点的金属，如铟(In)、铟银(InAg)、铟金(InAu)、铋锡(BiSn)等，做为焊接材料，虽然接合温度降低，但在一般的工作环境下(约70-80℃)，由于接合层熔点较低，接合层材料将因原子的快速扩散，而有软化或介金属化合物(intermetallic compound)过度成长的现象产生，导致接点可靠度将因此而大幅下降。

因此，有鉴于现有技术的发光二极管固晶接合缺点，本发明提出一种在低温下即可完成接合，并具有高接合强度、高散热性、元件操作时不易软(劣)化、且同时兼具反射作用的固晶方法。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种低温形成反射性发光二极管固晶接合结构的方法，其利用金/银界面具有快速扩散的物理特性，来达成低温固晶接合的目标，以避免不同基材因热膨胀系数不同所造成的热应力问题。

本发明的另一目的在于提供一种低温形成反射性发光二极管固晶接合结构的方法，其在低温下即可完成接合，并具有高接合强度、高散热性、组件操作时不易软(劣)化、且同时兼具反射作用。

本发明的又一目的在于提供一种低温形成反射性发光二极管固晶接合结构的方法，其接合产能不仅高于传统银胶接合，固晶机台也与传统银胶固晶机台相容不需更改而提高成本。

为实现上述目的，本发明提供一种低温形成反射性发光二极管固晶接合结构的方法包括以下步骤：将一第一金属层形成于一基板的一第一表面，该基板的一第二表面上则提供有一发光二极管磊晶结构；将一第二金属层形成于一基体上，该第二金属层的材质不同于该第一金属层；施加一压力于该基板与该基体上，使得该第一金属层与该第二金属层产生塑性变形而初步结合在一起；以及将该基板与基体置入一高温炉内加热，而且该第一金属层与该第二金属层在界面处进行固态扩散以形成一扩散合金层。

附图说明

图1为中国台湾专利公告编号第463394号“芯片式发光二极管及其制造方法”的横截面示意图；