專利名稱：：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種元件封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別涉及一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
：單色發(fā)光二極管(例如紅光、綠光和藍(lán)光)和熒光或磷光材料結(jié)合，以產(chǎn)生其它所需的顏色。部分的材料經(jīng)熒光或磷光反應(yīng)發(fā)出可見光光譜的光線，其稱為可見光發(fā)光二極管，另外，也有一部分的發(fā)光二極管，其發(fā)出較高能量的光子，而產(chǎn)生紫外光。近年來，發(fā)光二極管的應(yīng)用已從指示器快速地發(fā)展到照明。由于發(fā)光二極管具有良好的可靠度、良好的環(huán)境適應(yīng)性和低消耗功率，發(fā)光二極管被視為極具發(fā)展性的產(chǎn)品。圖1顯示一傳統(tǒng)發(fā)光二極管的封裝。一發(fā)光二極管芯片102接合于一第一電極104的平板上，樹脂108用來將包括第一電極104、第二電極106和發(fā)光二極管芯片102整體結(jié)構(gòu)封入，形成最終的發(fā)光二極管產(chǎn)品。然而，不能應(yīng)用于晶片級封裝，并且此種傳統(tǒng)的封裝技術(shù)無法達(dá)到高瓦數(shù)發(fā)光二極管封裝的要求。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板，其中形成有一穿過硅的插塞(through-siliconvia,TSV)，一位于基板上側(cè)的第一電極，一位于基板下側(cè)的第二電極，其中第一電極和第二電極經(jīng)由穿過硅的插塞彼此電性連接，一接合至基板上側(cè)的發(fā)光二極管，一接合至基板的覆蓋基板，其中覆蓋基板包括一腔室，以容納發(fā)光二極管。本發(fā)明另提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板，一位于基板的上側(cè)的第一電極，一接合至基板的上側(cè)的發(fā)光二極管，一通過共晶接合(eutecticbond)接合至基板的覆蓋基板。本發(fā)明提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)能夠用于芯片級封裝，并且可以達(dá)到高瓦數(shù)發(fā)光二極管封裝的要求。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。圖1顯示一傳統(tǒng)發(fā)光二極管的封裝。圖2A圖2D顯示本發(fā)明一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝。圖3A圖3D顯示本發(fā)明另一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝。圖4A圖4D顯示本發(fā)明又另一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝。圖5A圖5D顯示本發(fā)明又另一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝。上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下102發(fā)光芯片；104第一電極；106第二電極；108樹脂；202基板；204第一電極；206第二電極；208穿過硅的插塞；210基板上側(cè)；212基板下側(cè)；214第一焊錫層；216發(fā)光二極管芯片；218黏合層；220接合導(dǎo)線；222覆蓋基板；224腔室；226第二焊錫層；302基板；304第一電極；306第二電極；308穿過硅的插塞；310第一焊錫層；312發(fā)光二極管芯片；314接合導(dǎo)線；316黏合層；318覆蓋基板；320腔室；322抗UV材料；324第二焊錫層；402基板；404第一電極；406第二電極；408穿過硅的插塞；412卡榫；413發(fā)光二極管芯片；414覆蓋基板；415接合導(dǎo)線；416腔室；417黏合層；418孔度；420第二焊錫層；502基板；504第一電極；506第二電極；508穿過硅的插塞；512孔洞；514第一焊錫層；515黏合層；516發(fā)光二極管芯片；518接合導(dǎo)線；522覆蓋基板；524腔室；526第二焊錫層；528卡榫。具體實施例方式以下描述本發(fā)明的實施范例，其揭示本發(fā)明的主要技術(shù)特征，但不用以限定本發(fā)明。圖2A圖2D顯示本發(fā)明一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝。首先，請參照圖2k,提供一例如硅的基板202。將基板202鉆孔或蝕刻并接著進(jìn)行一例如蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于基板202中形成一穿過硅的插塞208(through-siliconvia,以下可簡稱TSV)，并于基板202上側(cè)210形成一第一電極204，于基板202下側(cè)212形成一第二電極206。請注意，第一電極204經(jīng)由TSV208電性連接第二電極206。后續(xù)，進(jìn)行例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于第一電極204和基板202上形成第一焊錫層214，在此實施例中，第一焊錫層214可包括金錫合金(SnAu)，其較佳組成為錫占20%，金占80%。請參照圖2B，將一發(fā)光二極管芯片216經(jīng)由一例如銀膠的黏合層218接合至基板202。另外，發(fā)光二極管芯片216可通過使用焊錫作為接合材料的共晶接合(eutecticbond)技術(shù)接合至基板202。后續(xù)，進(jìn)行一導(dǎo)線接合工藝(wirebondingprocess)，將發(fā)光二極管芯片216的接合墊(未示出)經(jīng)由接合導(dǎo)線220電性連接基板202上的第一電極204。根據(jù)上述，發(fā)光二極管芯片216的電極可電性連接基板202上側(cè)210的第一電極204，且可經(jīng)由TSV208電性連接基板202下側(cè)212的第二電極206。請參照圖2C，提供一例如玻璃的覆蓋基板222，接著對覆蓋基板222進(jìn)行一鉆孔或蝕刻工藝，于覆蓋基板222中形成一腔室(cavity)224，其中本實施例的腔室224可以是圓形、方形或其它形狀。后續(xù)，進(jìn)行一例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于覆蓋基板222上形成一第二焊錫層226。請注意第一焊錫層214和第二焊錫層226的其中一者可以濕潤(wettable)金屬層取代，舉例來說，濕潤金屬層可包括金、銀、鎳或銅。請參照圖2D，將基板202和覆蓋基板222置入一工藝室(未示出)中，加熱至一特定溫度(例如300°C)，以使基板202和覆蓋基板222通過共晶接合(eutecticbond)黏合。值得注意的是，共晶接合可增加發(fā)光二極管封裝的接合力(bondstrength)和可靠度。在本發(fā)明一實施例中，在接合基板202和覆蓋基板222前，工藝室抽真空，因此，基板202和覆蓋基板222間的腔室224為真空，使發(fā)光二極管在長時間使用下可有良好和穩(wěn)定的發(fā)光品質(zhì)。在本發(fā)明的另一實施例中，在接合基板202和覆蓋基板222前，工藝室注入惰性氣體(Noblegas)，因此，基板202和覆蓋基板222間的腔室224充滿惰性氣體。圖3A圖3D顯示本發(fā)明另一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝。不同于圖2A圖2D的實施例，本實施例于基板和覆蓋基板間的腔室填入抗紫外線(UV)材料、光學(xué)液體材料(opticalfluidmaterial)或光凝膠(opticalgel)。首先，請參照圖3A，提供一例如硅的基板302。將基板302鉆孔或蝕刻并接著進(jìn)行一例如蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于基板302中形成一穿過硅的插塞308(through-siliconvia,以下可簡稱TSV)，并于基板上側(cè)形成一第一電極304，于基板下側(cè)形成一第二電極306。請注意，第一電極304經(jīng)由TSV308電性連接第二電極306。后續(xù)，進(jìn)行例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于第一電極304和基板302上形成第一焊錫層310，在此實施例中，第一焊錫層310可包括金錫合金(SnAu)，其較佳組成為錫占20%，金占80%。請參照圖3B，將一發(fā)光二極管芯片312經(jīng)由一例如銀膠的黏合層316接合至基板302。另外，發(fā)光二極管芯片312可通過使用焊錫作為接合材料的共晶接合(eutecticbond)技術(shù)接合至基板302。后續(xù)，進(jìn)行一導(dǎo)線接合工藝，將發(fā)光二極管芯片312的接合墊(未示出)經(jīng)由接合導(dǎo)線314電性連接基板302上的第一電極304。根據(jù)上述，發(fā)光二極管芯片312的電極可電性連接基板302上側(cè)的第一電極304，且可經(jīng)由TSV308電性連接基板302下側(cè)的第二電極306。請參照圖3C，提供一例如玻璃的覆蓋基板318，接著對覆蓋基板318進(jìn)行一鉆孔或蝕刻工藝，于覆蓋基板318中形成一腔室320(cavity)。后續(xù)，于腔室320中填入抗UV材料322(例如抗UV環(huán)氧樹脂或抗UV硅樹脂)或光學(xué)液體材料，其中抗UV材料322以具有高折射系數(shù)，可增加發(fā)光二極管元件亮度的材料較佳。在本發(fā)明一范例中，抗UV材料322為DOWCORING公司的EG-6301，另外，光學(xué)液體材料為NuSil公司的LS-5257。接著，進(jìn)行一例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于覆蓋基板318上形成一第二焊錫層324。請注意第一焊錫層310和第二焊錫層324的其中一個可以濕潤(wettable)金屬層取代，舉例來說，濕潤金屬層可包括金、銀、鎳或銅。請參照圖3D，將基板302和覆蓋基板318置入一工藝室(未示出)中，加熱至一特定溫度(例如300°C)，以使基板302和覆蓋基板318通過共晶接合(eutecticbond)黏合。值得注意的是，共晶接合可增加發(fā)光二極管封裝的接合力(bondstrength)和可靠度，并且具有高折射系數(shù)的抗UV材料或光學(xué)液體材料可增加發(fā)光二極管的亮度。圖4A圖4D顯示本發(fā)明又另一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝，不同于圖2A圖2D的實施例，本實施例于基板和覆蓋基板間形成卡榫結(jié)構(gòu)，以增加接合力和可靠度。首先，請參照圖4A，提供一例如硅的基板402。將基板402鉆孔或蝕刻并接著進(jìn)行一例如蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于基板402中形成一穿過硅的插塞408(through-siliconvia,以下可簡稱TSV)，并于基板402上側(cè)形成一第一電極404，于基板402下側(cè)形成一第二電極406。請注意，第一電極404經(jīng)由TSV408電性連接第二電極406。后續(xù)，進(jìn)行例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于第一電極404和基板402上形成卡榫412，在此實施例中，卡榫412可包括金錫合金(SnAu)，其較佳組成為錫占20%，金占80%。舉例來說，本實施例可使用電鍍工藝，沉積焊錫材料至一足夠的厚度，以形成卡榫412。請參照圖4B，將一發(fā)光二極管芯片413經(jīng)由一例如銀膠的黏合層417接合至基板402。另外，發(fā)光二極管芯片413可通過使用焊錫作為接合材料的共晶接合(eutecticbond)技術(shù)接合至基板402。后續(xù)，進(jìn)行一導(dǎo)線接合工藝(wirebondingprocess)，將發(fā)光二極管芯片413的接合墊(未示出)經(jīng)由接合導(dǎo)線415電性連接基板402上的第一電極404。根據(jù)上述，發(fā)光二極管芯片413的電極可電性連接基板402上側(cè)的第一電極404，且可經(jīng)由TSV408電性連接基板402下側(cè)的第二電極406。請參照圖4C，提供一例如玻璃的覆蓋基板414，接著對覆蓋基板414進(jìn)行一鉆孔或蝕刻工藝，于覆蓋基板414中形成一腔室416(cavity)和多個孔洞418(aperture)。后續(xù)，進(jìn)行一例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于覆蓋基板414上和孔洞418中形成一焊錫層420。請注意焊錫層420可以濕潤(wettable)金屬層取代，舉例來說，濕潤金屬層可包括金、銀、鎳或銅。請參照圖4D，將基板402和覆蓋基板414置入一工藝室(未示出)中，加熱至一特定溫度(例如300°C)，以使基板402和覆蓋基板414通過共晶接合(eutecticbond)黏合，且使基板402上的卡榫412卡入覆蓋基板414中的孔洞418。值得注意的是，卡榫412可進(jìn)一步增加發(fā)光二極管封裝的接合力(bondstrength)和可靠度。圖5A圖5D顯示本發(fā)明又另一實施例發(fā)光二極管的晶片級封裝，不同于圖4A圖4D的實施例，本實施例于覆蓋基板上形成卡榫，基板則進(jìn)行鉆孔或蝕刻工藝，形成與卡榫結(jié)合的孔洞。首先，請參照圖5A，提供一例如硅的基板502。將基板502鉆孔或蝕刻并接著進(jìn)行一例如蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于基板502中形成一穿過硅的插塞508(through-siliconvia,以下可簡稱TSV)，并于基板502上側(cè)形成一第一電極504，于基板502下側(cè)形成一第二電極506。請注意，第一電極504經(jīng)由TSV508電性連接第二電極506。另外，在形成TSV508的同時，可于基板502中形成孔洞512。后續(xù)，進(jìn)行例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于第一電極504和基板502上形成第一焊錫層514，并填入孔洞512中。在此實施例中，第一焊錫層514可包括金錫合金(SnAu)，其較佳組成為錫占20%，金占80%。請參照圖5B，將一發(fā)光二極管芯片516經(jīng)由一例如銀膠的黏合層515接合至基板502。另外，發(fā)光二極管芯片516可通過使用焊錫作為接合材料的共晶接合(eutecticbond)技術(shù)接合至基板502。后續(xù)，進(jìn)行一導(dǎo)線接合工藝(wirebondingprocess)，將發(fā)光二極管芯片516的接合墊(未示出)經(jīng)由接合導(dǎo)線518電性連接基板502上的第一電極504。根據(jù)上述，發(fā)光二極管芯片516的電極可電性連接基板502上側(cè)的第一電極504，且可經(jīng)由TSV508電性連接基板502下側(cè)的第二電極506。請參照圖5C，提供一例如玻璃的覆蓋基板522，接著對覆蓋基板522進(jìn)行一鉆孔或蝕刻工藝，于覆蓋基板522中形成一腔室524(cavity)。后續(xù)，進(jìn)行一例如電鍍、蒸鍍或濺鍍的沉積工藝，于覆蓋基板522上形成一第二焊錫層526。本實施例不僅形成第二焊錫層526，且在形成第二焊錫層526時，于覆蓋基板522上形成卡榫528。舉例來說，本實施例可使用電鍍工藝，沉積第二焊錫層526至一足夠的厚度，后續(xù)對焊錫材料進(jìn)行圖形化步驟，以形成卡榫528。請注意第一焊錫層514和第二焊錫層526的其中一個可以濕潤(wettable)金屬層取代，舉例來說，濕潤金屬層可包括金、銀、鎳或銅。請參照圖5D，將基板502和覆蓋基板522置入一工藝室(未示出)中，加熱至一特定溫度(例如300°C)，以使基板502和覆蓋基板522通過共晶接合(eutecticbond)黏合，且使覆蓋基板522上的卡榫528卡入基板502中的孔洞512。值得注意的是，卡榫528可進(jìn)一步增加發(fā)光二極管封裝的接合力和可靠度。請注意，上述各實施例僅描述到形成晶片級封裝結(jié)構(gòu)的步驟，而本發(fā)明的晶片級封裝結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步進(jìn)行切割工藝，形成多個表面黏著技術(shù)(SMT)形式的發(fā)光二極管芯片。雖然本發(fā)明已揭示較佳實施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。權(quán)利要求一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板，其中形成有一穿過硅的插塞；一第一電極，位于該基板的上側(cè)；一第二電極，位于該基板的下側(cè)，其中該第一電極和該第二電極經(jīng)由該穿過硅的插塞彼此電性連接；一發(fā)光二極管，接合至該基板的上側(cè)；及一覆蓋基板，接合至該基板，其中該覆蓋基板包括一腔室，以容納該發(fā)光二極管。2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，更包括至少一焊錫層，位于該基板和該覆蓋基板間，且該發(fā)光二極管通過共晶接合技術(shù)接合至該基板的上側(cè)。3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該腔室中為真空或填滿惰性氣體。4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該腔室填滿抗紫外線材料凝膠光學(xué)液體材料或光凝膠。5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，更包括一卡榫，設(shè)置于該基板和該覆蓋基板間，其中該卡榫包括焊錫。6.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板；一第一電極，位于該基板的上側(cè)；一發(fā)光二極管，接合至該基板的上側(cè)；及一覆蓋基板，通過共晶接合技術(shù)接合至該基板。7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括一焊錫層和一可與該焊錫層濕潤的金屬層，設(shè)置于該基板和該覆蓋基板間。8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該腔室中為真空或填滿惰性氣體。9.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中該腔室填滿抗紫外線材料。10.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，更包括一卡榫，設(shè)置于該基板和該覆蓋基板間，其中該卡榫為焊錫所組成。全文摘要一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板，其中形成有一穿過硅的插塞(through-siliconvia，TSV)，一位于基板上側(cè)的第一電極，一位于基板下側(cè)的第二電極，其中第一電極和第二電極經(jīng)由穿過硅的插塞彼此電性連接，一接合至基板上側(cè)的發(fā)光二極管，一接合至基板的覆蓋基板，其中覆蓋基板包括一腔室，以容納發(fā)光二極管。本發(fā)明提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)能夠用于芯片級封裝，并且可以達(dá)到高瓦數(shù)發(fā)光二極管封裝的要求。文檔編號H01L33/00GK101840977SQ20091015180公開日2010年9月22日申請日期2009年6月29日優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日發(fā)明者林孜翰,郭武政,鐘三源申請人:采鈺科技股份有限公司