專利名稱：光機模塊及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光機模塊及其制作方法，特別涉及一種光機模塊及其制作方法
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光機模塊工藝通常會先將發(fā)光組件(例如發(fā)光二極管(LED))芯片封裝至具有二次光學(xué)特性的封裝支架(lead frame)中形成封裝單元，之后再將上述封裝單元固定至具有電路連結(jié)及散熱特性的板材(也可稱為散熱塊(heat-sinking slug))上。然而,上述現(xiàn)有的光機模塊會造成許多缺點。缺點之一為現(xiàn)有光機模塊的發(fā)光組件為光機模塊的主要發(fā)熱源，其所產(chǎn)生的熱必須經(jīng)由組件基板而后再透過封裝支架或散熱，因此，發(fā)光組件的散熱形式屬于間接式散熱，并無法直接將組件所產(chǎn)生的熱的散逸至外界。特別是在高功率光機模塊的應(yīng)用上，發(fā)光組件的旋光性及使用壽命會因封裝結(jié)構(gòu)的散熱效率不佳而衰減。此外，現(xiàn)有的光機模塊中的發(fā)光組件芯片，必須等待發(fā)光組件晶圓完成工藝分離出多個發(fā)光組件芯片后，測量光電特性及挑選出來符合一特定光電特性規(guī)格發(fā)光組件芯片方能使用。然而，上述現(xiàn)有工藝無法有效預(yù)估及設(shè)計光機模塊的性能。此外，剩余下來的不符合特定光電特性規(guī)格的發(fā)光組件芯片會造成工藝成本無法下降的缺點。在此技術(shù)領(lǐng)域中，有需要一種光機模塊及其制作方法，其可避免現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一實施例是提供一種光機模塊的制作方法，上述光機模塊的制作方法包括提供數(shù)個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)，其中每一個上述些發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)包括一成長基板；一發(fā)光二極管迭層，位于上述成長基板上；一第一電極，設(shè)置于上述發(fā)光二極管迭層的一第一表面上，其中上述第一電極與上述第一表面的重疊面積為上述第一表面的面積的50%至100%之間；以及一第二電極，設(shè)置于上述發(fā)光二極管迭層的一第二表面上；將符合一特定光電特性規(guī)格的上述些發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)挑選出來并固定于一承載基板上；移除每一個挑選出來的上述些發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的上述成長基板、上述第二電極和部分上述發(fā)光二極管迭層，以形成數(shù)個發(fā)光二極管；以及形成數(shù)條第一導(dǎo)線層和數(shù)條第二導(dǎo)線層，其中上述些第一導(dǎo)線層分別電性連接至上述些發(fā)光二極管的上述些第一電極，且其中上述些第二導(dǎo)線層分別電性連接至上述些發(fā)光二極管的發(fā)光面。本發(fā)明的另一實施例是提供一種光機模塊，上述光機模塊包括一承載基板；一發(fā)光二極管，其具有一發(fā)光面和一背面，其中上述發(fā)光二極管的上述背面固定于上述承載基板上以及一第一電極，設(shè)置于上述發(fā)光二極管和上述承載基板之間，并連接至上述發(fā)光二極管的上述背面，其中上述第一電極與上述背面的一重疊面積為上述第一表面的面積的50%至100%之間；以及一第一導(dǎo)線層和一第二導(dǎo)線層，順應(yīng)性形成于上述承載基板上，且分別電性連接至上述第一電極和上述發(fā)光面。


圖I 5為本發(fā)明實施例的光機模塊的工藝剖面圖。附圖標(biāo)記200 :測試板；202 :成長基板；204,204a :發(fā)光二極管迭層； 206:第一電極；207 :第一表面；208,212 :金屬層；209 :第二表面；210:第二電極；211、221、222 :側(cè)壁；214 :承載基板；216:凹槽；218 :絕緣層；220 :底面；223 :背面；224 :第一導(dǎo)線層；226 :第二導(dǎo)線層；228 :發(fā)光面；230 :熒光層；232 :封裝材料；250、250a :發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)；260 :發(fā)光二極管；A1、A2:面積；500 :光機模塊。
具體實施例方式以下以各實施例詳細(xì)說明并伴隨著圖式說明的范例，做為本發(fā)明的參考依據(jù)。在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號。且在圖式中，實施例的形狀或是厚度可擴大，并以簡化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中各組件的部分將以分別描述說明的，值得注意的是，圖中未顯示或描述的組件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的形式，另夕卜，特定的實施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。圖I 5為本發(fā)明實施例的光機模塊的工藝剖面圖。本發(fā)明實施例的光機模塊的制作方法是特別于發(fā)光組件芯片工藝步驟中挑選出符合一特定光電特性規(guī)格發(fā)光組件，可有效預(yù)估及設(shè)計光機模塊的性能。此外，挑選出的發(fā)光組件直接藉由一具有電路連結(jié)及散熱特性的承載基板做直接導(dǎo)熱，可以延長發(fā)光組件的旋光性及壽命。如圖I所示，首先，提供數(shù)個分離的發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250。在本發(fā)明一實施例中，發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的電極設(shè)置是方便做為后續(xù)測量光電特性的步驟之用，其為一芯片工藝期間的結(jié)構(gòu)，并非為一最終結(jié)構(gòu)(意即發(fā)光二極管芯片)。在本發(fā)明一實施例中，每一個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250可包括一成長基板202。在本發(fā)明一實施例中，成長基板202的材質(zhì)可包括半導(dǎo)體材料或藍寶石(sapphire)。一發(fā)光二極管迭層204,位于成長基板202上。在本發(fā)明一實施例中，成長基板202和發(fā)光二極管迭層204之間可設(shè)置有一緩沖層(圖未顯示)。在本發(fā)明一實施例中，發(fā)光二極管迭層204可由具有P型-η型接面(pn junction)的半導(dǎo)體層構(gòu)成，其包括至少兩個電性連接的一 P型半導(dǎo)體層和一 η型半導(dǎo)體層(圖未顯示)，以及P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層之間的一發(fā)光半 導(dǎo)體層(圖未顯示)，用于發(fā)光二極管迭層204的半導(dǎo)體層可包括氮化鎵(GaN)、氮化鎵銦(GaInN)等材質(zhì)。在本實施例中，發(fā)光二極管迭層204的η型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層沿著垂直于成長基板202表面的方向堆棧。值得注意的是，在本發(fā)明一實施例中，為使發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的光電特性易于測量，是設(shè)計使發(fā)光二極管迭層204暴露出η型半導(dǎo)體層的一第一表面207和暴露出ρ型半導(dǎo)體層的一第二表面209皆是位于發(fā)光二極管迭層204的同一側(cè)且兩者不共平面，并且，發(fā)光二極管迭層204是具有連接第一表面207和第二表面209的一側(cè)壁211。如圖I所示，每一個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250還包括一第一電極206和一第二電極210,分別設(shè)置于發(fā)光二極管迭層204的第一表面207和第二表面209上,其中第一電極206可提供為后續(xù)光電特性測量的電性接觸以及可做為發(fā)光二極管芯片最終結(jié)構(gòu)的電極之一。值得注意的是，發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的第二電極210僅提供作為后續(xù)光電特性測量的電性接觸，但并非作為發(fā)光二極管芯片最終結(jié)構(gòu)的電極之一。值得注意的是，在本發(fā)明一實施例中，為使發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的光電特性易于測量(意即使得光電特性測量儀器易于與發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250電性接觸而不需精確的對準(zhǔn)步驟)，系設(shè)計使第一電極206與第一表面207的重疊面積Al是設(shè)計為第一表面的面積Α2的50%至100%之間。此外，每一個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250還包括一金屬層208，位于發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的第一表面207上,且覆蓋第一電極206。金屬層208可更增加發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的第一電極206與光電特性測量儀器電性接觸的面積。接著，再如圖I所示，將數(shù)個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250設(shè)置于一測試板200上，以測量每一個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的光電特性。在本發(fā)明一實施例中，測試板200可為例如膠帶之一絕緣板。如圖I所示的發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的電極設(shè)置位置及測試結(jié)構(gòu)的設(shè)置方式可以于發(fā)光組件芯片工藝步驟中一次測量多個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250的光電特性，可有效預(yù)估及設(shè)計光機模塊的性能，不需等到完成芯片工藝才得知上述光電特性。在本發(fā)明一實施例中，不符合一特定光電特性規(guī)格的發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250a可不必進行后續(xù)的芯片工藝，因而可以節(jié)省工藝成本。經(jīng)過上述光電特性測量步驟之后，接著，請參考圖2，挑選出符合一特定光電特性規(guī)格的發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250a并固定于一承載基板214上。在本發(fā)明一實施例中,承載基板214具有一凹槽216,以使發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250a設(shè)置于其中。在本發(fā)明一實施例中，承載基板214可包括半導(dǎo)體基板或金屬氧化物基板，例如硅基板或氮化鋁基板等。如圖2所不，每一個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250a的第一電極206是藉由一金屬層212連接至承載基板214。接著，請參考圖3，其顯示發(fā)光二極管260的形成步驟。如圖3所示，可進行一雷射切割工藝，沿每一個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250a的發(fā)光二極管迭層204的側(cè)壁211移除部分成長基板202、部分發(fā)光二極管迭層204和第二電極210，以形成發(fā)光二極管迭層204a。然后，進行一蝕刻工藝，移除每一個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)250a的成長基板202，以形成數(shù)個發(fā)光二極管260。如圖3所不,經(jīng)過上述工藝之后,系暴露出每一個發(fā)光二極管260的發(fā)光面228。接著，請參考圖4，其顯示發(fā)光二極管260的導(dǎo)線層的形成步驟。如圖4所示，可依序進行一沉積工藝和一圖案化工藝，順應(yīng)性于部分承載基板214，包括凹槽216的底面220、側(cè)壁222、承載基板214的背面223和側(cè)壁221，和部分發(fā)光二極管260上形成一絕緣層218。如圖4所示，絕緣層218是包覆該凹槽的部分底面220和部分側(cè)面222，并延伸至承載基板214的部分背面223。在本發(fā)明一實施例中，沉積工藝可包括化學(xué)氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)、 賤鍍法、印刷法、噴涂法(spray coating)或旋轉(zhuǎn)涂布法,而圖案化工藝可包括微影和蝕刻工藝。在本發(fā)明實施例中，絕緣層218是用以使后續(xù)形成的導(dǎo)線層不會與發(fā)光二極管260或承載基板214產(chǎn)生短路，絕緣層218的材質(zhì)可包括環(huán)氧樹脂、聚亞醢胺、樹脂、氧化硅、金屬氧化物或氮化硅。 之后，請再參考圖4，可利用電鍍(electric plating)或化學(xué)氣相沉積(CVD)等方式，于絕緣層218上形成數(shù)條第一導(dǎo)線層224和數(shù)條第二導(dǎo)線層226，其中第一導(dǎo)線層224和第二導(dǎo)線層226是用以分別電性連接至發(fā)光二極管迭層204的不同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層。如圖4所示，第一導(dǎo)線層224是設(shè)置于承載基板214的一背面223，其可藉由穿過承載基板214的導(dǎo)通孔(圖未顯示)、金屬層208和212電性連接至發(fā)光二極管260的第一電極206，而第二導(dǎo)線層226順應(yīng)性設(shè)置于凹槽216的一側(cè)壁222與一底面220延伸至承載基板214的側(cè)壁221與背面223，以電性連接至發(fā)光二極管260的發(fā)光面228。如圖4所示，第二導(dǎo)線層226是利用絕緣層218與承載基板214和發(fā)光二極管260的其它部分隔開。接著，請參考圖5，其顯示熒光層230和封裝材料232的形成步驟?？衫猛坎?coating)方式,于每一個發(fā)光二極管260的發(fā)光面228上分別形成一突光層230。在本發(fā)明一實施例中，熒光層230可為含有熒光粉的環(huán)氧樹脂(epoxy)層或硅樹脂層，或可以是完全為突光粉構(gòu)成的突光粉層，使用于突光層230的突光粉可包括磷突光粉。之后，請再參考圖5，可利用沉積方式，于承載基板214的凹槽216中形成一封裝材料232，并覆蓋熒光層230、發(fā)光二極管260以及第二導(dǎo)線層226。在本發(fā)明一實施例中，封裝材料232可包括環(huán)氧樹脂、聚亞醢胺或樹脂。經(jīng)過上述工藝之后，是完成本發(fā)明實施例的光機模塊500。在本發(fā)明實施例是提供一種光機模塊及其制作方法。本發(fā)明實施例的光機模塊的制作方法是特別于發(fā)光組件芯片工藝步驟中制作便于光電特性測量儀器易于電性接觸的電極設(shè)計，因而不需精確的對準(zhǔn)步驟即可測量發(fā)光組件，且可于發(fā)光組件芯片工藝步驟中即挑選出符合一特定光電特性規(guī)格的發(fā)光組件再制作成光機模塊。因此，本發(fā)明實施例的光機模塊工藝步驟可有效預(yù)估及設(shè)計光機模塊的性能，以提升光機模塊的可靠度，且可以節(jié)省工藝成本。另外，用以供挑選出的發(fā)光組件設(shè)置于其上的承載基板是同時具有電路連結(jié)及散熱特性，因而上述承載基板可取代現(xiàn)有技術(shù)的封裝支架(lead frame)和散熱塊。當(dāng)光機模塊操作時，發(fā)光組件所產(chǎn)生的熱可經(jīng)由承載基板直接導(dǎo)至光機模塊外而不需再經(jīng)過 現(xiàn)有光機模塊的封裝支架，因而導(dǎo)熱速率可大為提升。由于本發(fā)明實施例發(fā)光組件至光機模塊外側(cè)的距離遠(yuǎn)小于現(xiàn)有光機模塊，因此可迅速將發(fā)光組件芯片產(chǎn)生的熱導(dǎo)至外界，因而可以延長發(fā)光組件的旋光性及壽命。 雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種光機模塊的制作方法，包括下列步驟 提供數(shù)個發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)，其中每ー個所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)包括 一成長基板； ー發(fā)光二極管迭層，位于該成長基板上； 一第一電極，設(shè)置于該發(fā)光二極管迭層的ー第一表面上，其中該第一電極與該第一表面的重疊面積為該第一表面的面積的50%至100%之間；以及一第二電極，設(shè)置于該發(fā)光二極管迭層的ー第二表面上； 將符合一特定光電特性規(guī)格的所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)挑選出來并固定于ー承載基板上； 移除每ー個挑選出來的所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的該成長基板、該第二電極和部分該發(fā)光二極管迭層，以形成數(shù)個發(fā)光二極管；以及 形成數(shù)條第一導(dǎo)線層和數(shù)條第二導(dǎo)線層，其中所述第一導(dǎo)線層分別電性連接至所述發(fā)光二極管的所述第一電極，且其中所述第二導(dǎo)線層分別電性連接至所述發(fā)光二極管的發(fā)光面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光機模塊的制作方法，還包括將所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)設(shè)置于ー測試板上，以分別測量所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的光電特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中所述發(fā)光二極管的所述第一電極連接至該承載基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光機模塊的制作方法，形成所述第一和第二導(dǎo)線層的前還包括順應(yīng)性于該承載基板和所述發(fā)光二極管上形成ー絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光機模塊的制作方法，還包括 于所述發(fā)光二極管的所述發(fā)光面上形成一突光層； 形成一封裝材料，覆蓋該熒光層、所述發(fā)光二極管以及所述第二導(dǎo)線層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中每ー個所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的該發(fā)光二極管迭層的該第一表面和該第二表面皆位于每ー個所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的同一側(cè)，且兩者不共平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光機模塊的制作方法，其中每ー個所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的該發(fā)光二極管迭層具有連接該第一表面和該第二表面的ー側(cè)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光機模塊的制作方法，其中形成數(shù)個發(fā)光二極管還包括 進行ー雷射切割エ藝，沿每ー個所述發(fā)光二極管迭層的該側(cè)壁移除部分該成長基板、部分發(fā)光二極管迭層和該第二電極；以及 進行ー蝕刻エ藝，移除每ー個所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的該成長基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中該承載基板具有ー凹槽，且其中所述發(fā)光二極管是設(shè)置于該凹槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光機模塊的制作方法，其中該第一導(dǎo)線層設(shè)置于該承載基板的一背面，且其中該第二導(dǎo)線層順應(yīng)性設(shè)置于該凹槽的一側(cè)壁與一底面延伸至該承載基板的該背面。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中每ー個所述發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)還包括一金屬層,位于該發(fā)光二極管測試結(jié)構(gòu)的該第一表面上,且覆蓋該第一電極。
12.—種光機模塊,包括 ー承載基板； ー發(fā)光二極管，其具有一發(fā)光面和一背面，其中該發(fā)光二極管的該背面固定于該承載基板上以及 一第一電極，設(shè)置于該發(fā)光二極管和該承載基板之間，并連接至該發(fā)光二極管的該背面，其中該第一電極與該背面的一重疊面積為該背面的面積的50%至100%之間；以及一第一導(dǎo)線層和一第二導(dǎo)線層，順應(yīng)性形成于該承載基板上，且分別電性連接至該第一電極和該發(fā)光面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光機模塊，其中該承載基板具有ー凹槽，且其中發(fā)光二極管是設(shè)置于該凹槽中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光機模塊，還包括一絕緣層，包覆該凹槽的一底面和ー側(cè)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光機模塊，其中該第一導(dǎo)線層和該第二導(dǎo)線層位于該絕緣層上，且其中該第一導(dǎo)線層設(shè)置于該承載基板的一背面，且其中該第二導(dǎo)線層順應(yīng)性設(shè)置于該凹槽的該側(cè)壁與該底部延伸至該承載基板的該背面。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光機模塊,還包括一金屬層，設(shè)置于該第一電極和該承載基板之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光機模塊，還包括 一突光層，設(shè)置于該發(fā)光二極管的該發(fā)光面上；以及 一封裝材料，覆蓋該熒光層、該發(fā)光二極管以及該第二導(dǎo)線層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光機模塊及其制作方法，上述光機模塊包括一承載基板；一發(fā)光二極管，其具有一發(fā)光面和一背面，其中上述發(fā)光二極管的上述背面固定于上述承載基板上以及一第一電極，設(shè)置于上述發(fā)光二極管和上述承載基板之間，并連接至上述發(fā)光二極管的上述背面，其中上述第一電極與上述背面的一重疊面積為上述背面的面積的50％至100％之間；以及一第一導(dǎo)線層和一第二導(dǎo)線層，順應(yīng)性形成于上述承載基板上，且分別電性連接至上述第一電極和上述發(fā)光面。
文檔編號H01L33/64GK102655188SQ20111010929
公開日2012年9月5日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者李佳恩 申請人:隆達電子股份有限公司