提升LED效率─Flip Chip 報告人：黃聖翔
大綱 研究動機 Flip Chip─倒晶LED Flip Chip─LED結構 Flip Chip─LED元件保護功能 結論 參考文獻
研究動機 傳統LED發光效率因上層的電極(Pad) 遮蔽，導致減少之出光率。 為了改善此問題，探討如何從內部磊 晶層來提升LED出光率。
Flip Chip─倒晶LED LED上的電極與Substrate相互連結。 Sapphire是半透明，光直接由Sapphire射出，增加發光面積。 利用Zener Diode防止靜電釋放(ESD)之傷害。 解決Conventional LED散熱之問題。 解決Conventional LED有Mesa平台導致打線之困難。 一般傳統LED Flip Chip-LED
Flip Chip─倒晶LED結構 Flip Chip-LED結構圖 倒裝LED結構，光從Sapphire直接射出，不必再從ITO射出。 元件光輸出可提高為Conventional LED的1.6~2倍。 N/P-Metal Pad所釋放的熱，迅速的傳給更下層的散熱材料基板 [1]。 [1] Flip Chip-LED結構圖
矽之導電性較高，若直接把N/P-Metal和凸塊 Bonding將造成 漏電流之情形，必須在矽基板表面成長絕緣薄膜。 Sapphire-Substrate Etching可提高出光率。 Flip Chip-LED結構圖
MQW P-GaN Reflector Flip Chip-LED結構圖 Reflector是在發光層與基板間加入一層反光之材料， DBR （Distributed Bragg Reflector)，因此得到比傳統封裝1.6~2倍 高的出光率。 Flip Chip-LED結構圖 MQW P-GaN Reflector
Flip Chip─LED元件保護功能 基板與發光二極體接合圖 靜電釋放(Electrostatic Discharge)累積的電荷在短時間內釋放， 形成相當大的瞬間電壓，造成電子元件損壞。 基板與發光二極體接合圖
齊納二極體與發光二極體並聯之電路圖 靜放電保護電路的工作情況 製作基板中，我們會使用Sillicon當作基板，在基板裡加入 齊納二極體(Zener Diode)與LED反向並聯之方法來對LED的 靜電釋放(ESD)保護電路。 齊納二極體與發光二極體並聯之電路圖 靜放電保護電路的工作情況
Flip Chip ─晶粒與基板之材料搭配 Flip Chip-LED接合技術示意圖 晶粒底部採用錫(Sn)或金錫(Au-Sn)等接觸面層，晶粒可銲接 於熱傳導佳之基板上。如：金或銀。 當晶粒使用時，溫度達到適合的共晶溫度，共晶層固化並將 LED焊於基板上，快速的將熱由基板導出，並提升LED壽命。 Flip Chip-LED接合技術示意圖
Flip Chip─LED光追跡圖 Conventional LED光追跡圖 Flip Chip-LED光追跡圖
結語 以往使用C-Plane磊晶之Chip ，因為Pad 會遮蔽光而減少出光率，所以修改為Flip Chip-LED倒晶呈現。 利用Flip Chip-LED明顯增加出光率，也 稍許改善LED散熱之問題，藉此讓LED良 率更加提升。
參考文獻 彰化師範大學，應用在塑膠光纖之覆晶LED之改良與設計 晨怡熱管，高亮度LED之「封裝熱導」原理技術探析 LEDinside ， Flip Chip技術 LEDinside ，倒裝共晶Flip Chip 國立中央大學，碩士論文，大面積覆晶式氮化鎵發光二極體之製 程技術開發與元件特性之探討 南台科技大學，LED封裝技術 C. F. Shen, S. J. Chang, Member, IEEE, W. S. Chen, T. K. Ko, C. T. Kuo, and S. C. Shei,“Nitride-Based High-Power Flip-Chip LED WithDouble-Side Patterned Sapphire Substrate” IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 19, NO. 10, MAY 15, 2007.
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