專利名稱：一種發(fā)光二極管封裝基板與封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
一種發(fā)光二極管封裝基板與封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬發(fā)光二極管之封裝領(lǐng)域，具體涉及一種封裝基板與封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
覆晶式(英文為Flip-chip，簡稱FC)封裝于發(fā)光二極管的應(yīng)用隨著其優(yōu)越的散熱特性及較佳的組件機械強度逐漸被證實與量產(chǎn)，覆晶式封裝技術(shù)于發(fā)光二極管的應(yīng)用即為重要課題之一。覆晶式封裝應(yīng)用于發(fā)光二極管的應(yīng)用主要分為兩種封裝方式:第一種為金凸塊鍵合制程(英文為Au-stub bumping process),系先將金凸塊種至封裝基板上,其金凸塊于板材上的相對位置與芯片上的電極相同，而后藉由超音波壓合，使芯片上的電極與封裝基板上的金凸塊接合完成電性連接，此法對封裝基板要求度低，制程彈性大，但其金凸塊成本高,且芯片對位需要較高之精準(zhǔn)度，因此機臺昂貴,生產(chǎn)速度慢,導(dǎo)致整個生產(chǎn)成本過高；第二種為共晶接合制程(英文為Eutectic bonding process),以蒸鍍或派鍍將選定之共晶金屬制作于芯片上，藉由低溫助焊劑將芯片預(yù)貼合至封裝基板上，在高于共晶金屬之熔點下回焊，使芯片與封裝基板形成接合，金屬成本低，生產(chǎn)速度快，對機臺精度要求低，但是該制程對封裝基板平整度以及其制程精度要求高。此外，為了增加發(fā)光二極管之發(fā)光效率，進一步將發(fā)光二極管之生長基板移除，此為一有效增加覆晶式發(fā)光二極管發(fā)光效率的方法，但覆晶式封裝于芯片與封裝基板間留下的空隙，嚴(yán)重影響生長基板移除的良率。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供適用于共晶接合制程之覆晶式發(fā)光二極管之封裝基板與封裝結(jié)構(gòu)及其制作方，解決原本共晶制程覆晶型發(fā)光二極管因芯片與基板間距離過小而無法進行底層填充膠材(under-fill)制程而導(dǎo)致后續(xù)基板移除及表面粗化制程無法進行的問題。
本發(fā)明提供一種適用于共晶接合制程之覆晶式發(fā)光二極管之封裝基板，包含:基板本體，具有第一表面，其上分布有至少一個單元，所述每個單元對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域；凹槽結(jié)構(gòu)，介于兩個區(qū)域之間，其頂部開口寬度小于所述待封裝芯粒的寬度。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述凹槽結(jié)構(gòu)至少具有一側(cè)開口位于基板本體的側(cè)壁。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述凹槽結(jié)構(gòu)的截面形狀為矩形或者倒梯形或者倒三角形或者弧形。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述凹槽結(jié)構(gòu)的高度差介于50微米至300微米之間。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述凹槽結(jié)構(gòu)的頂部開口寬度介于100微米至1000微米之間。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述凹槽結(jié)構(gòu)為矩形或倒梯形時，定義封裝基板具有第一表面，第二表面以及第三表面，其中第二表面在相對高度上位于第一表面之下且第二表面位于兩個第一表面間，第三表面與第一表面及第二表面相連，則容易理解，兩個第二表面與第三表面構(gòu)成凹槽結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述凹槽結(jié)構(gòu)為矩形或倒梯形時，第二表面與第三表面相交角度介于45度至90度之間。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述基板本體可為Si，AIN, Al2O3，環(huán)氧樹脂模塑料(英文為 Epoxy Molding Compound,縮寫為 EMC)等材料。
本發(fā)明還提供一種適用于共晶接合制程之覆晶式發(fā)光二極管之封裝結(jié)構(gòu)，包括:基板本體，具有第一表面，其上分布有至少一個單元，所述每個單元對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域；凹槽結(jié)構(gòu)，介于兩個區(qū)域之間，其頂部開口寬度小于所述待封裝芯粒的寬度，且凹槽結(jié)構(gòu)至少具有一側(cè)開口位于基板本體的側(cè)壁；第一導(dǎo)電層，位于第一區(qū)域之上；第二導(dǎo)電層，位于第二區(qū)域之上；發(fā)光二極管芯片，具有第一電極和第二電極，兩個電極之間存有間隙；第一導(dǎo)電層與第一電極，第二導(dǎo)電層與第二電極兩兩對位并固晶連接；膠材，填入至第一電極與第二電極之間的間隙及凹槽結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明再提供一種覆晶式發(fā)光二極管之封裝結(jié)構(gòu)制作方法，包含:提供基板本體，具有第一表面，其上分布有至少一個單元，所述每個單元對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域；在基板本體第一表面上形成開口，在兩個區(qū)域之間形成凹槽結(jié)構(gòu)，且頂部開口寬度小于所述待封裝芯粒的寬度，凹槽結(jié)構(gòu)至少具有一側(cè)開口位于基板本體的側(cè)壁，制得封裝基板；在第一區(qū)域之上制作第一導(dǎo)電層；在第二區(qū)域之上制作第二導(dǎo)電層；提供發(fā)光二極管，具有第一電極和第二電極，兩個電極之間存有間隙；將第一導(dǎo)電層與第一電極，第二導(dǎo)電層與第二電極兩兩對位，采用覆晶封裝制程使得發(fā)光二極管固晶連接于所述封裝基板上；將膠材填入至第一電極與第二電極之間的間隙及凹槽結(jié)構(gòu)，如此構(gòu)成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一些實施例中，于封裝基板本體第一表面上形成頂部開口的方式，可以通過鉆石刀或者經(jīng)黃光光罩、干/濕法蝕刻制作而成。
在本發(fā)明的一些實施例中，經(jīng)覆晶封裝至封裝基板上之發(fā)光二極管，可進一步利用激光剝離移除其生長基板。
在本發(fā)明的一些實施例中，移除生長基板后裸露之表面，可進一步做表面粗化處理。
本發(fā)明的封裝基板可應(yīng)用于覆晶式發(fā)光二極管，藉由第一表面及第二表面的高度差，可有效避免芯片固晶時產(chǎn)生接觸不良造成組件失效。同時，可利用膠材填入至第一電極與第二電極之間的間隙及凹槽結(jié)構(gòu)，可避免后續(xù)激光剝離生長基板時對芯片造成的損傷，最后藉由外延層表面粗化處理，增加發(fā)光二極管之出光效率。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
圖1A系本發(fā)明第一實施例之封裝基板的剖面圖。
圖1B系圖1A之封裝基板的俯視圖。
圖2A系本發(fā)明第二實施例之封裝基板的剖面圖。
圖2B系圖2A之封裝基板的俯視圖。
圖:T圖6系根據(jù)本發(fā)明實施的一種覆晶式發(fā)光二極管制造方法之部分步驟剖面圖。
圖中各標(biāo)號表示: 100:封裝基板 100’:封裝基板 101:基板本體 102■ 第一表面 103:第二表面 104:第三表面 105A:第一導(dǎo)電層 105B:第二導(dǎo)電層 106:凹槽 107:膠材 201:發(fā)光二極管 202:生長基板 203:嘉晶層 204:粗糙化表面 205A 第一電極 205B:第二電極 Wl:與第二表面相鄰的兩個第一表面的寬度 W2:第二表面的寬度 d:第一表面與第二表面之高度差 Θ:第二表面與第三表面相交角度。
具體實施方式
為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成，另外，眾所周知的組成或步驟并未描述于細節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要之限制。本發(fā)明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，以專利權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)。
為解決習(xí)知之封裝基板于覆晶式發(fā)光二極管在共晶制程所面臨到的缺點，本發(fā)明提出一適用于共晶接合制程之覆晶式發(fā)光二極管之封裝基板及相關(guān)制造方法，同時解決后續(xù)生長基板移除制程中可能對芯片造成的損傷，下面實施例將配合圖示說明本發(fā)明之封裝基板及其應(yīng)用方法。
請參考圖1A 圖1B。圖1A系本發(fā)明第一實施例之封裝基板的剖面圖，圖1B系圖IA之封裝基板的俯視圖。封裝基板100，包括:基板本體101，具有第一表面102，其上分布有至少一個單元，所述每個單元對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域。如圖1A所示，凹槽結(jié)構(gòu)的截面形狀為矩形，介于兩個區(qū)域之間，其頂部開口寬度Wl小于所述待封裝芯粒的寬度。如圖1B所示，凹槽結(jié)構(gòu)的兩側(cè)位于基板本體的側(cè)壁。
在本實施例中，凹槽結(jié)構(gòu)的截面形狀為矩形。第一導(dǎo)電層105A位于第一區(qū)域之上，第二導(dǎo)電層105B，位于第二區(qū)域之上?；灞倔w上包含第二表面103，其相對高度上位于第一表面之下且第二表面位于兩個第一表面間；第三表面104分別與第一表面及第二表面間相連，其中，第一表面102，第二表面103，以及第三表面104形成凹槽106。
在本實施例中，第一表面102與第二表面103非共平面，其高度差d介于50微米至300微米之間，但不以此為限，此高度差可以有效解決習(xí)知之共晶制程因基板平整度不佳所造成共晶失效的問題。其中，凹槽106的頂部開口寬度Wl介于100微米至1000微米之間。凹槽106的底部開口寬度W2等于凹槽106的頂部開口寬度Wl。第二表面與第三表面相交角度Θ為90度，但不以此為限。此外，基材本體101可為AlN基材，但亦不以此為限。
請參考圖2A 圖2B。圖2A系本發(fā)明第二實施例之封裝基板的剖面圖，圖2B系圖2A之封裝基板的俯視圖。封裝基板100’，包括:基板本體101，具有第一表面102，其上分布有至少一個單元，所述每個單元對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域。如圖2A所示，凹槽結(jié)構(gòu)的截面形狀為矩形，介于兩個區(qū)域之間，其頂部開口寬度Wl小于所述待封裝芯粒的寬度。如圖2B所示，凹槽結(jié)構(gòu)的一側(cè)開口位于基板本體的側(cè)壁。
在本實施例中，凹槽結(jié)構(gòu)的截面形狀為倒梯形。第一導(dǎo)電層105A，位于第一區(qū)域之上，第二導(dǎo)電層105B，位于第二區(qū)域之上?；灞倔w上包含第二表面103，其相對高度上位于第一表面之下且第二表面位于兩個第一表面間；第三表面104分別與第一表面及第二表面間相連，其中，第一表面102，第二表面103，以及第三表面104形成凹槽106。
在本實施例中，在本實施例中，第一表面102與第二表面103非共平面，其高度差d介于50微米至300微米之間，但不以此為限。其中，凹槽106的頂部開口寬度Wl介于100微米至1000微米之間。凹槽106的底部開口寬度W2小于凹槽106的頂部開口寬度Wl。第二表面與第三表面相交角度Θ介于45度至90度之間，但不以此為限。
請參考圖3 圖6，系根據(jù)本發(fā)明實施的一種覆晶式發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)制造方法之部分步驟剖面圖。在圖3中，提供藍寶石(Al2O3)基板本體100’，具有第一表面102，第二表面103以及第三表面104,所述第三表面與第一表面及第二表面相連；于基板本體第一表面上通過鉆石刀形成一個開口，使得第二表面與第三表面構(gòu)成凹槽結(jié)構(gòu)；制作第一導(dǎo)電層，位于所述第一表面之上；分別在第一區(qū)域、第二區(qū)域之上制作第一導(dǎo)電層105A、第二導(dǎo)電層105B。提供發(fā)光二極管芯片201，包括:生長基板202、磊晶層203以及第一電極205A和第二電極205B,兩個電極之間存有間隙；將第一導(dǎo)電層105A與第一電極205A,第二導(dǎo)電層105B與第二電極205B兩兩對位，以覆晶封裝制程使得發(fā)光二極管固晶于所述封裝基板100，上。
在圖4中，將膠材107填充至第一電極與第二電極之間的間隙及凹槽結(jié)構(gòu)，膠材選用硅膠。在圖5中，使用激光剝離制程去除發(fā)光二極管芯片201之生長基板202，使發(fā)光二極管芯片201的磊晶層203表面裸露。藉由凹槽106的形成以及膠材107的填充固型，可有效避免發(fā)光二極管芯片201于激光剝離生長基板202時因應(yīng)力的改變對磊晶層203所造成的損傷。在圖6中，去除生長基板202后，利用化學(xué)蝕刻制程處理裸露的磊晶層203之出光面，使其形成粗糙化表面204，如此可進一步增加發(fā)光二極管之效率。
由上述本發(fā)明實施方式可知，應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝基板與封裝結(jié)構(gòu)，可解決習(xí)知覆晶制程因基板平整度不佳所造成之共晶失效的問題，進一步可藉由封裝基板凹槽結(jié)構(gòu)，在發(fā)光二極管覆晶固晶至封裝基板后，利用膠材填入此凹槽，可解決后續(xù)激光剝離生長基板制程可能對芯片造成的損傷，最后藉由表面粗化制程的處理進而增加發(fā)光二極管之發(fā)光效率。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝基板，包含: 基板本體，具有第一表面，其上分布有至少一個單兀，所述每個單兀對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域； 凹槽結(jié)構(gòu)，介于兩個區(qū)域之間，其頂部開口寬度小于所述待封裝芯粒的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝基板，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)至少具有一側(cè)開口位于基板本體的側(cè)壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝基板，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)的截面形狀為矩形或者倒梯形或者倒三角形或者弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝基板，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)的高度差介于50微米至300微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝基板，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)的頂部開口寬度介于100微米至1000微米之間。
6.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包含: 基板本體，具有第一表面，其上分布有至少一個單兀，所述每個單兀對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域； 凹槽結(jié)構(gòu)，介于兩個區(qū)域之間，其頂部開口寬度小于所述待封裝芯粒的寬度，且凹槽結(jié)構(gòu)至少具有一側(cè)位于基板本體的側(cè)壁； 第一導(dǎo)電層，位于第一區(qū)域之上； 第二導(dǎo)電層，位于第二區(qū)域之上； 發(fā)光二極管芯片，具有第一電極和第二電極，兩個電極之間存有間隙； 將第一導(dǎo)電層與第一電極，第二導(dǎo)電層與第二電極兩兩對位并固晶連接； 膠材，填入至第一電極與第二電極之間的間隙及凹槽結(jié)構(gòu)。
7.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包含: 提供基板本體， 具有第一表面，其上分布有至少一個單元，所述每個單元對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域； 在基板本體第一表面上形成開口，在兩個區(qū)域之間形成凹槽結(jié)構(gòu)，且頂部開口寬度小于所述待封裝芯粒的寬度，凹槽結(jié)構(gòu)至少具有一側(cè)位于基板本體的側(cè)壁，制得封裝基板；在第一區(qū)域之上制作第一導(dǎo)電層； 在第二區(qū)域之上制作第二導(dǎo)電層； 提供發(fā)光二極管，具有生長基板、磊晶層、第一電極和第二電極，兩個電極之間存有間隙； 將第一導(dǎo)電層與第一電極，第二導(dǎo)電層與第二電極兩兩對位，以覆晶封裝制程使得發(fā)光二極管固晶于所述封裝基板上； 將膠材填入至第一電極與第二電極之間的間隙及凹槽結(jié)構(gòu)，如此構(gòu)成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述膠材為環(huán)氧樹脂或娃膠或前述組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:其特征在于:利用膠材填充至第一電極與第二電極之間的間隙及凹槽結(jié)構(gòu)后，還包含采用剝離制程，去除發(fā)光二極管芯片的生長基板，使其磊晶層表面裸露。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)的高度差介于50微米至300微米之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)的頂部開口寬 度介于100微米至1000微米之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于共晶接合制程之覆晶式發(fā)光二極管之封裝基板，其至少包含基板本體，具有第一表面，其上分布有至少一個單元，所述每個單元對應(yīng)一個發(fā)光二極管芯粒，其具有彼此相互電隔離的第一區(qū)域和第二區(qū)域；凹槽結(jié)構(gòu)，介于兩個區(qū)域之間，其頂部開口寬度小于所述待封裝芯粒的寬度。其可解決原本共晶制程覆晶型發(fā)光二極管因芯片與基板間距離過小而無法進行底層填充膠材(under-fill)制程而導(dǎo)致后續(xù)基板移除及表面粗化制程無法進行的問題。
文檔編號H01L33/62GK103199187SQ201310137420
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者夏德玲 申請人:安徽三安光電有限公司