发光装置封装元件制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种发光装置(LED)封装元件，该封装元件包含一发光装置芯片及一承载芯片。此承载芯片包含一第一连接焊盘及一第二连接焊盘，位于此承载芯片的一表面上且以倒装芯片接合方式与此发光装置芯片接合，此承载芯片也包含一第三连接焊盘及一第四连接焊盘，位于此承载芯片的上述表面上且各自与第一连接焊盘及第二连接焊盘电性连接。此第一连接焊盘及第二连接焊盘位于承载芯片面对发光装置芯片的同侧上。此承载芯片包含至少一连接至此第一及第二连接焊盘的基材通孔。本发明专利技术的发光装置封装元件具有良好的发光效率及散热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光装置(LED)封装元件，且尤其涉及一种含基材通孔 (though-substrate via ；TSV)的 LED 封装结构。
技术介绍
近年来，如发光二极管(light-emitting diodes ；LED)、激光二极管及紫外光光学检测器等光学装置已被广泛使用。III族的氮化物，例如氮化镓(GaN)及其相关合金，已证实适用于形成上述光学装置。III族的氮化物具有高能带间隙及高电子饱和速率，也使其成为高温与高速的功率电子装置应用中的极佳选择。由于一般成长温度下的氮的高平衡压力，因此不容易得到氮化镓的块状结晶。因此，氮化镓膜层与各别的发光二极管通常形成于能符合氮化镓特性的其他基材上。蓝宝石 (sapphire ；Al2O3)为常用的基材材料。图1显示发光装置(LED)封装元件的剖面图。发光装置2包含多层形成于蓝宝石基材4上的以氮化镓为主(GaN-based)的膜层。蓝宝石基材 4还装设于导线架(leadframe)6上。电极8、10透过金线12使发光装置2电性连接至导线架6。然而，经观察，蓝宝石具有低的热传导率(thermal conductivity)。因此，由发光装置2所产生的热能无法有效地透过蓝宝石基板4逸散。反而，热能需要透过发光装置2的顶端及金线12散出。然而，既然金线12必需延伸至导线架6而长度较长，透过金线12的散热效率也不佳。此外，电极10占据了芯片区域，而导致发光装置的光输出区域未能最佳化。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种发光装置封装元件，包括一发光装置芯片；以及一承载芯片，包含一第一连接焊盘及一第二连接焊盘，位于此承载芯片的一表面上且以倒装芯片接合方式与此发光装置芯片接合；一第三连接焊盘及一第四连接焊盘，位于此承载芯片的此表面上且各自与此第一连接焊盘及此第二连接焊盘电性连接；及至少一基材通孔(TSV)，连接至此第一及此第二连接焊盘。本专利技术还提供一种发光装置封装元件，包括一散热器；一导线架，位于此散热器上，且热耦接(thermally coupled)此散热器；一承载芯片，位于此导线架上，其中此承载芯片包含复数个虚置基材通孔于其中；一第一热界面材料，位于此承载芯片及此导线架之间，其中此第一热界面材料使此导线架电性绝缘于此承载芯片中所有的虚置基材通孔；一第一连接焊盘及一第二连接焊盘，位于此承载芯片的一表面上，其中此第一连接焊盘及此第二连接焊盘打线连接至此导线架；以及一发光装置芯片，以倒装芯片接合方式接合于此承载芯片上，其中此发光装置芯片的两电极电性连接至此第一连接焊盘及此第二连接焊ο本专利技术的发光装置封装元件具有良好的发光效率及散热效率。 为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能还明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下附图说明图1显示形成于蓝宝石基材上的传统发光装置的剖面图。图2至图6显示依照本专利技术的一实施例的含发光装置的封装元件于各种中间制造阶段的剖面图。其中，附图标记说明如下2 发光装置4 蓝宝石基材6 导线架8、10 电极12 金线20 基材22 发光装置M 未掺杂的氮化镓层沈 η型氮化镓层观 多重量子阱30 ρ型氮化镓层32 反射板34 顶部电极36、40 焊料凸块36Α 虚置焊料凸块36Β 有源焊料凸块38 连接焊盘42 切割斜角44 发光装置芯片60、60’ 承载晶片62 基材63 切割道64 基材通孔66 连接焊盘66Α 虚置连接焊盘66B、66C68 欧姆线72 底部填胶74 硅胶透镜78 导线架79 热界面材料层80 导线82 散热器84 内部空气通道86 热界面材料100 晶片〃有源连接焊盘具体实施例方式本专利技术接下来将会提供许多不同的实施例以说明本专利技术中不同的特征。各特定实施例中的构成及配置将会在以下作详细说明以阐述本专利技术的精神，但这些实施例并非用于限定本专利技术。本专利技术在此揭示一种新颖的发光装置(light-emitting device ；LED)封装元件及其制造方法，并将举例本专利技术实施例的制造中间过程，也将讨论这些实施例的变化。在本专利技术各种举例的图示及实施例中，相似元件符号表示为相似元件。图2显示为晶片100，其包含形成于基材20上的发光装置22。在一实施例中，基材 20由蓝宝石(透明的Al2O3)形成，或者，也可由其他性质与发光装置22所使用的膜层(包含III族、V族元素或也称为III-V化合物半导体材料)相近的材料形成。基材20也可为碳化硅基材、覆有碳化硅层的硅基材、硅锗基材或其他可适用的半导体基材。在本实施例中，未掺杂的氮化镓(U-GaN ；un-doped GaN)层M形成于基材20上，且可能与其接触。在一实施例中，未掺杂的氮化镓层M实质上无氮及镓以外的其他元素存在。发光装置22形成于未掺杂的氮化镓层M上，且可能与其接触。在本实施例中，每个发光装置22皆包含η型氮化镓层(掺杂η型杂质的氮化镓)26、多重量子阱(multiple quantum well ；MQW) ^、p型氮化镓层(掺杂ρ型杂质的氮化镓)、反射板(reflector) 30及顶部电极(也为连接焊盘)34。反射板32可由例如金属形成。多重量子阱观可由例如氮化铟镓(InGaN)形成，并用以作为发光的有源层。上述膜层沈、28、30、32、34的形成乃公知技术，故在此不重复赘述。在本实施例中，膜层沈、28、30的形成方法包含外延成长。可以理解的是，发光装置22可具有多种设计型态，图2仅显示所有可得的变化例中的其中一种示范例。例如，膜层沈、观及30的材料皆可不同于前述的材料，且可包含三元的(ternary) III-V化合物半导体材料，例如GaAsP、GaPN、AUnGaAs、GaAsPN、AlGaAs或其类似物。并且， η型氮化镓层沈及ρ型氮化镓层28的位置可作替换。每个发光装置22皆还包含连接焊盘(bond pads) 38，用以连接η型氮化镓层沈。 因此，连接焊盘34及38用于施予电压至各别的发光装置22，使各别的发光装置22激发放光。在一实施例中，在发光装置22运作(发光)时，每个发光装置22中至少一电极34有电流流经，但也有一或多个电极34为虚置电极，其在施予电压时不会有电流流经。焊料凸块36 (包含有源焊料凸块36Β及虚置焊料凸块36Α)、40形成于发光装置22 上。焊料凸块36及40可使用常用的焊料，例如无铅焊料、共晶焊料(eutectic solders) 或其类似物。在形成焊料凸块36及40后，将晶片100分割成复数个发光装置芯片(LED chip) 44，其中每个发光装置芯片44皆含有一或多个发光装置22。在此实施例中，每个发光装置芯片44含有多个设置于同一基材20上的发光装置，这些在同一发光装置芯片中的发光装置22称为LED显示单元(LED tiles)。自晶片100分割出发光装置芯片44后，可在发光装置芯片44的边缘形成切割斜角(bevel cuts)(未显示于图2中，请参见图4)，以使边缘与其所相对的基材20表面形成斜角(slant angle，不等于90° )。切割斜角42可减少所形成的封装结构的应力。参见图3，提供承载基材60。承载基材60包含基材62，其可为半导体基材，例如硅基材或介电基材。基材通本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种发光装置封装元件，包括：一发光装置芯片；以及一承载芯片，包含：一第一连接焊盘及一第二连接焊盘，位于该承载芯片的一表面上且以倒装芯片接合方式与该发光装置芯片接合；一第三连接焊盘及一第四连接焊盘，位于该承载芯片的该表面上且各自与该第一连接焊盘及该第二连接焊盘电性连接；及至少一基材通孔，连接至该第一及该第二连接焊盘。

【技术特征摘要】
2010.03.02 US 12/715,8721.一种发光装置封装元件，包括 一发光装置芯片；以及一承载芯片，包含一第一连接焊盘及一第二连接焊盘，位于该承载芯片的一表面上且以倒装芯片接合方式与该发光装置芯片接合；一第三连接焊盘及一第四连接焊盘，位于该承载芯片的该表面上且各自与该第一连接焊盘及该第二连接焊盘电性连接；及至少一基材通孔，连接至该第一及该第二连接焊盘。2.如权利要求1所述的发光装置封装元件，还包含一透镜，覆盖该发光装置芯片及一部分的该承载基材，且未覆盖该第三连接焊盘及该第四连接焊盘。3.如权利要求1所述的发光装置封装元件，还包含一第一连接线及一第二连接线，各自打线连接该第一连接焊盘及第二连接焊盘至该第三连接焊盘及该第四连接焊盘。4.如权利要求3所述的发光装置封装元件，还包含 一导线架，连接至该第一连接线及该第二连接线；及一热界面材料，位于该承载芯片及该导线架之间并将其连接，其中该热界面材料使该导线架电性绝缘于该承载芯片中所有的基材通孔。5.如权利要求1所述的发光装置封装元件，还包含一散热器连接至该承载芯片上，其中该散热器及该发光装置芯片位于该承载芯片的相反侧。6.如权利要求1所述的发光装置封装...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠裕，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71