專利名稱：發(fā)光二極管封裝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管封裝，尤其涉及具有通孔結(jié)構(gòu)且經(jīng)改良散熱的發(fā)光二極管封裝。
背景技術：
高效能集成電路封裝在本領域中廣為人知。工業(yè)需求推動了集成電路封裝的改進，以求達到更高的散熱及電性表現(xiàn)，與更小的尺寸及更低的制造成本。在發(fā)光二極管組件的領域中，發(fā)光二極管需要如集成電路組件般進行封裝。隨著組件尺寸不斷地縮小，晶粒密度也不斷地提高。在如此的高密度組件中封裝的技術需求也必須要提高以滿足上述情況。 傳統(tǒng)上，在覆晶連接方法(flip-chip attachment method)中，數(shù)組焊錫凸塊形成于晶粒的表面上。上述焊錫凸塊的形成可以通過使用焊錫復合材料(solder composite material), 經(jīng)過阻焊屏蔽(solder mask)來制造出所要的焊錫凸塊圖案。芯片封裝的功能包含功率分布(power distribution)、信號分布(signal distribution)、散熱(heat dissipation)、 保護與支撐等。當半導體變的更復雜，傳統(tǒng)的封裝技術，例如導線架封裝(lead frame package)、軟性封裝(flex package)、剛性封裝技術(rigid package technique),已無法滿足在一個更小的芯片上制造高密度組件的需求。
上述封裝可具有核芯，其由常見材料例如玻璃纖維環(huán)氧樹脂(glass epoxy)所制成，且可具有附加的層堆棧至核芯上。金屬或?qū)щ妼又锌赏ㄟ^不同的蝕刻程序例如濕蝕刻建立圖樣，上述濕蝕刻在本領域是廣為人知的，故此處不作進一步敘述。輸出與輸入的功能一般利用多個層之間的金屬導線達成。每一導線通過其在封裝上的幾何關系及位置予以產(chǎn)生。由于制造技術與材料要求，具有堆棧層的封裝通常在金屬層中包含了數(shù)個排氣孔。排氣孔得以允許氣體在封裝制程期間被蒸發(fā)，由此不會有氣泡形成于封裝中。導線可安排于排氣孔的上方或的下方或鄰近排氣孔或以上的組合。由于上述導線并非位于封裝上的同一位置，且會通過金屬層中的排氣孔所造成的若干個非金屬區(qū)域，故上述導線會具有阻抗變化或不匹配的特征。這些附加層亦稱為“堆?！睂?。這些堆棧層一般是從介電材料及導電材料的交替層所形成。
圖I顯示現(xiàn)有的發(fā)光二極管封裝。其包含基板4，基板4具有龐大的散熱器(heat sink) 2用以進行散熱。散射塊6形成于基板4之上。發(fā)光二極管晶粒8形成于散熱塊6之內(nèi)且連接至導線16。熒光材料10涂布于晶粒上，樹脂成型部12涂布于熒光材料10之上以用于保護。最后，透鏡14設置于晶粒上。如本領域所熟知，上述發(fā)光二極管晶粒的P型及N 型接點形成于發(fā)光側(cè)的側(cè)邊上，由于所發(fā)射出的電子可能會被發(fā)光二極管的P型或N型接點所阻擋，故上述結(jié)構(gòu)將會造成光損失。其發(fā)光效率因此被上述結(jié)構(gòu)所影響。再者，現(xiàn)有技術的散熱器太過龐大以至于無法縮減封裝尺寸。
因此，本發(fā)明提供具有P型、N型通孔的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，以使得P型、N型墊表面與發(fā)光表面不同，由此改良發(fā)光效率并縮減組件尺寸且改善散熱效能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是以低成本、高效能及高可靠度封裝提供具有較短導線的發(fā)光二極管封裝。
本發(fā)明的另一目的是提供便利、具有低成本高效益的用以制造發(fā)光二極管封裝 (芯片組件)的方法。
在實施例中，發(fā)光二極管封裝包含基板，其具有貫穿上述基板的預先形成的P型通孔及N型通孔；反射層，其形成于上述基板的上表面上；發(fā)光二極管晶粒，其具有與上述P 型通孔及上述N型通孔對準的P型墊及N型墊；其中上述發(fā)光二極管晶粒形成于上述基板的上表面上；回填材料，其在上述P型通孔及上述N型通孔之內(nèi)，由此從上述P型墊及上述 N型墊形成電性連接；以及透鏡，其形成于上述基板的上表面上。
上述發(fā)光二極管封裝還包含P型終端墊，其在上述基板的下方且通過上述P型通孔耦合至上述P型墊；N型終端墊，其在上述基板的下方且通過上述N型通孔耦合至上述N 型墊；主動區(qū)域終端墊，其在上述基板的下方且耦合至上述發(fā)光二極管晶粒的上述主動區(qū)域。
透明黏著層形成于上述反射層上。反射層通過濺射或電鍍銀或鋁或金等而形成。 發(fā)光二極管晶粒包含藍寶石基板且沒有反射層。上述回填材料由鋁、鈦、銅、鎳或銀所形成。


圖I為根據(jù)現(xiàn)有技術顯示半導體芯片組件的剖面圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明顯示發(fā)光二極管芯片及基板的剖面圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例顯示濺射程序的剖面圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例顯示電鍍程序的剖面圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例顯示發(fā)光二極管透鏡的剖面圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例顯示底視圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例顯示終端墊的剖面圖。
主要部件附圖標記
2散熱器
4基板
6散熱塊
8發(fā)光二極管晶粒
10熒光材料
12樹脂成型部
14透鏡
16導線
20基板
22通孔
22aP型墊
24導電層(反射層)
24aN型墊
26黏著層
28發(fā)光二極管組件
29反射層
30回填材料
30a終端墊
32透鏡
40(散熱)終端墊
42(P型)終 端墊
42a連接結(jié)構(gòu)
44(N型)終端墊
44a連接結(jié)構(gòu)具體實施方式
本發(fā)明將以本發(fā)明的較佳實施例加以詳細敘述。然而，應為本領域技術人員所理解的是，本發(fā)明的較佳實施例用以說明本發(fā)明。除說明書中所明確敘述的內(nèi)容以外，本發(fā)明可實行于廣大范圍的其它實施例中，且本發(fā)明的范圍除了前附權利要求書所明確規(guī)定的內(nèi)容外在文義上并不受限。如圖2所示，本發(fā)明揭露發(fā)光二極管封裝組件，其包含發(fā)光二極管晶粒、導線及金屬互連部分。
圖2為基板20的剖面圖，基板20具有預定通孔22形成于其中?；?0可為金屬、玻璃、陶瓷、娃、塑料、雙馬來酰亞胺-三氮雜苯樹脂(BT, Bismaleimide Triazine)、印刷電路板(PCB, printed circuit board)或聚酰亞胺(Polyimide, PI)?；?0的厚度大約為40-200微米。其可為單層或多層(配線電路(wiring circuit))基板。導電層24 沿著基板20的上表面形成，及/或涂布于通孔22的側(cè)壁上。接著，具有高透光性的黏著層 26接續(xù)形成于基板20的上表面上且在導電層24之上。導電層24可為銀(Ag)、銅(Cu)、 鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)及其任何組合，以作為反射層。即使黏著層26形成于其上，反射層24仍可反射晶粒所發(fā)出的光線，因為黏著層以具有高透光性的材料形成。因此，本發(fā)明可改善發(fā)光效率。
具有藍寶石基板的發(fā)光二極管組件28接續(xù)通過黏著層26黏著于基板20的上表面上。黏著層26可僅僅覆蓋芯片尺寸區(qū)域。如圖3所示，P型墊22a及N型墊24a各自對準于預先設置在基板20內(nèi)的通孔22。P型墊22a是指用于發(fā)光二極管的P型導電材料的焊墊，而N型墊24a是指用于發(fā)光二極管的N型導電材料的焊墊。如圖3所示，發(fā)光二極管組件28向下朝向基板20，且使得P型墊22a及N型墊24a兩者經(jīng)由通孔22向下暴露出。 之后，濺射程序從基板的背側(cè)實施，以將導電層沉積于基板20的下表面上且進入通孔22， 由此亦在N型墊及P型墊上形成導電層，以作用為用于發(fā)光二極管組件28的反射層29。反射性導電層可為銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)及其任何組合。
然后，光阻(photo-resist)層(未顯示)通過光微影蝕刻程序予以圖樣化，以在基板20的背側(cè)表面上形成期望的電路圖樣，而通孔經(jīng)由光阻層暴露出。回填材料30接著形成于通孔內(nèi)且填滿通孔。如圖7所示，終端墊30a(作為散熱墊)亦定義于基板的背側(cè)表面上，其中某些可連接至回填材料30。在定義導線之后，光阻層通過溶劑剝除?；靥畈牧?30的沉積較佳是通過本領域所熟知的電鍍程序所形成。接著，請參照圖5，用于發(fā)光二極管組件28的透鏡32附著于基板20的上表面上，以覆蓋整個發(fā)光二極管組件28。
上述通孔可通過鐳射、機械鉆孔或蝕刻形成于基板20之內(nèi)。P型墊22a及N型墊24a可通過回填材料30耦合至終端墊44、42。如附圖中所示，回填材料(亦稱為互連結(jié)構(gòu))30耦合至N型墊、P型墊及終端墊30a。導線(未顯示)可設置于基板20的下表面或上表面上?，F(xiàn)有技術的龐大散熱器在本發(fā)明中并不存在，故可縮小封裝尺寸。在實例中，熒光材料形成于發(fā)光二極管晶粒的第二表面上；P型墊、N型墊形成于發(fā)光二極管的第一表面上，上述第一表面與第二表面不同。因此，所發(fā)出的光線不會被P型墊22a、N型墊24a所阻擋。
圖6為顯示從圖5的底側(cè)所視得的示意圖。發(fā)光二極管組件28的下(第一)表面包含主動區(qū)域，其具有由P型通孔所暴露的P型墊22a以及由N型通孔所暴露的N型墊 24a。主動區(qū)域指具有發(fā)光二極管的P-N層的區(qū)域。發(fā)光二極管組件28收容于基板20的陰影內(nèi)。P型終端墊42形成于基板20之下，且通過回填插栓(plug)(通孔)及P型終端墊42的連接結(jié)構(gòu)42a而連接至P型墊；N型終端墊44亦形成于基板20之下，且通過回填通孔及N型終端墊44的連接結(jié)構(gòu)44a而各自連接至N型墊。另一散熱終端墊40提供于基板20之內(nèi)且在發(fā)光二極管組件的主動區(qū)域的下方。這樣的安排與設置可提供用于發(fā)光二極管的較短信號導線，且可通過終端墊42、44及40有效地將發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱排出到組件之外，由此改善散熱效能。
本發(fā)明可利用現(xiàn)有的具有藍寶石基板的發(fā)光二極管，而在發(fā)光二極管下方?jīng)]有反射層。無需研發(fā)新類型的裝置。反射層24將形成于基板20的上表面上且可通過用于發(fā)光二極管封裝的濺射程序、簡單的材料及低成本所形成的高透光黏著層26加以暴露出。通孔中的回填材料及終端墊可提供較短距離以用于信號傳輸且可提供較佳的熱傳導系數(shù)。所發(fā)出的光線可完全地從發(fā)光二極管輻射出來，故可達到較少的反射損失。散熱金屬墊易于形成；散熱金屬墊在發(fā)光二極管晶粒的鈍化層(二氧化硅)之上，其提供較低的熱阻抗。另外，通過電鍍形成的回填材料可通過濺射、電鍍銅/鎳/金而形成。
雖已敘述本發(fā)明的較佳實施例，但本領域技術人員將得以領會，本發(fā)明不應限于上述較佳實施例。反之，凡熟悉此領域的技術人員，在如上述的權利要求書所定義的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)，可作若干更動及潤飾。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝，其特征在于，包含 基板，具有貫穿該基板的預先形成的P型通孔及N型通孔； 反射層，形成于該基板的上表面上； 發(fā)光二極管晶粒，具有與該P型通孔及該N型通孔對準的P型墊及N型墊；該P型墊及該N型墊形成于該發(fā)光二極管晶粒的第一表面上；其中該發(fā)光二極管晶粒形成于該基板的該上表面上；以及 回填材料，其在該P型通孔及該N型通孔之內(nèi)，由此從該P型墊及該N型墊形成電性連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，還包含透鏡，其形成于該基板的該上表面上。
3.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，還包含P型終端墊，其在該基板的下方且通過該P型通孔耦合至該P型墊，以及N型終端墊，其在該基板的下方且通過該N型通孔耦合至該N型墊。
4.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，還包含主動區(qū)域終端墊，其在該基板的下方且耦合至該發(fā)光二極管晶粒的該主動區(qū)域。
5.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，還包含透明黏著層，其形成于該反射層上。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，其中該反射層通過濺射或電鍍銀或鋁或金而形成。
7.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，其中該發(fā)光二極管晶粒包含藍寶石基板且在第二表面上沒有反射層。
8.根據(jù)權利要求7所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，其中熒光材料形成于該發(fā)光二極管晶粒的該第二表面上；該第一表面不同于該第二表面。
9.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，其中該回填材料由鋁、鈦、銅、鎳或銀所形成。
10.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)光二極管封裝，其特征在于，其中該回填材料由銅或鎳或金所形成。
全文摘要
一種發(fā)光二極管封裝包含基板，其具有貫穿上述基板的預先形成的P型通孔及N型通孔；反射層，其形成于上述基板的上表面上；發(fā)光二極管晶粒，其具有與上述P型通孔及上述N型通孔對準的P型墊及N型墊；其中上述發(fā)光二極管晶粒形成于上述基板的上表面上；回填材料，其在上述P型通孔及上述N型通孔之內(nèi)，由此從上述P型墊及上述N型墊形成電性連接；以及透鏡，其形成于上述基板的上表面上。
文檔編號H01L33/62GK102983256SQ20121032039
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2011年9月2日
發(fā)明者楊文焜 申請人:金龍國際公司