專利名稱：硅質(zhì)基板及具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，特別有關(guān)一種利用 微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝所制作的具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light-emitting diode; LED)元件屬于冷發(fā)光，具有耗電量低、 元件壽命長(zhǎng)、無(wú)須暖燈時(shí)間、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，再加上其體積小、耐震動(dòng)、 適合量產(chǎn)，容易配合應(yīng)用需求制成極小或陣列式的元件，因此發(fā)光二極管元 件已普遍使用于信息、通訊及消費(fèi)性電子產(chǎn)品的指示燈與顯示裝置上。發(fā)光 二極管元件除應(yīng)用于戶外各種顯示器及交通號(hào)志燈外，在汽車工業(yè)中也占有 一席的地，另外在可攜式產(chǎn)品，如移動(dòng)電話、PDA屏幕背光源的應(yīng)用上，亦 有亮麗成績(jī)。尤其是目前當(dāng)紅的液晶顯示器產(chǎn)品，在選擇與其搭配的背光模 組零件時(shí)，發(fā)光二極管元件更是不可或缺的關(guān)鍵零組件。請(qǐng)參考圖1與圖2。圖1為公知一表面安裝型(Surface Mount Device, SMD) 的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的上視示意圖，而圖2為圖1所示的表面安裝型的發(fā) 光二極管封裝結(jié)構(gòu)沿l-l，方向的剖面示意圖。如圖1與圖2所示，發(fā)光二極 管封裝結(jié)構(gòu)10包含有一杯型基底12、 一導(dǎo)電支架14、 一光電元件16、 一導(dǎo) 線18與一導(dǎo)線20、以及一封膠22。其中，光電元件16為一藉由外加電壓 而發(fā)出光的半導(dǎo)體元件，包含有一正電極與一負(fù)電極(圖未示)，并分別利用 導(dǎo)線18與導(dǎo)線20連接至導(dǎo)電支架14。導(dǎo)電支架14則是位于杯型基底12 內(nèi)，并延伸至杯型基底12的外部表面，用以電連接印刷電路板24。由于公知發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)IO需先形成杯型基底12,利用壓?；蚬?膠方式完成封裝，再利用表面安裝工藝將個(gè)別的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10集 成于印刷電路板24上，因此工藝復(fù)雜，難以進(jìn)行批量制作。當(dāng)應(yīng)用于高功 率發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10時(shí)，用來(lái)承載光電元件16的杯型基底12會(huì)因?yàn)?過(guò)熱而影響發(fā)射光源波長(zhǎng)、亮度衰減甚至產(chǎn)生元件燒毀等問(wèn)題。由于公知發(fā) 光二極管封裝結(jié)構(gòu)10的體積較為龐大，再加上高功率發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)
IO的散熱需求，使得整個(gè)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)IO在尺寸大小以及散熱效率 上均受到限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其具有可 批量制作、增加光電元件封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)效果、散熱效果與封裝結(jié)構(gòu)可靠度， 并且簡(jiǎn)化光電元件封裝結(jié)構(gòu)的元件復(fù)雜度等優(yōu)點(diǎn)。于一實(shí)施例中，本發(fā)明提供的具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)包含有一硅質(zhì)基板、多個(gè)導(dǎo)引連線(connecter)與至少一光電元件。硅質(zhì)基板具有一 上表面與一下表面，且硅質(zhì)基板具有多個(gè)導(dǎo)電通孔，各導(dǎo)電通孔貫穿硅質(zhì)基 板的上表面與下表面。導(dǎo)引連線包含有多個(gè)穿板導(dǎo)電連線與至少一導(dǎo)熱連 線，各穿板導(dǎo)電連線透過(guò)導(dǎo)電通孔而自硅質(zhì)基板的上表面延伸至硅質(zhì)基板的 下表面，且導(dǎo)熱連線覆蓋于硅質(zhì)基板的部分下表面。光電元件設(shè)置于硅質(zhì)基 板的上表面上，并對(duì)應(yīng)于導(dǎo)熱連線，且光電元件電連接至穿板導(dǎo)電連線。于另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供的具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)包含 有一具有一上表面的硅質(zhì)基板、多個(gè)導(dǎo)引連線與至少一光電元件設(shè)置于硅質(zhì) 基板的上表面。其中，導(dǎo)引連線是以面狀覆蓋于硅質(zhì)基板的部分上表面，且 光電元件電連接至導(dǎo)引連線。于又一實(shí)施例中，本發(fā)明提供的具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)包含 有一硅質(zhì)晶片，硅質(zhì)晶片上定義有多個(gè)硅質(zhì)基板，且各硅質(zhì)基板包含有多個(gè) 導(dǎo)引連線與至少一光電元件電連接至導(dǎo)引連線。其中，硅質(zhì)基板具有至少二 種輪廓形狀。于又一實(shí)施例中，本發(fā)明提供的具有倒裝芯片凸塊的硅質(zhì)基板包含有多 個(gè)導(dǎo)電通孔、多個(gè)導(dǎo)引連線與多個(gè)倒裝芯片凸塊。硅質(zhì)基板具有一上表面與 一下表面，且各導(dǎo)電通孔貫穿硅質(zhì)基板的上表面與下表面。導(dǎo)引連線包含有 多個(gè)穿板導(dǎo)電連線與至少一導(dǎo)熱連線，各穿板導(dǎo)電連線透過(guò)導(dǎo)電通孔而自硅 質(zhì)基板的上表面延伸至硅質(zhì)基板的下表面，且導(dǎo)熱連線覆蓋于硅質(zhì)基板的部 分下表面。倒裝芯片凸塊設(shè)置于硅質(zhì)基板的上表面，且與穿板導(dǎo)電連線電連 接。由于本發(fā)明利用微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝進(jìn)行硅質(zhì)基板的批量制造，因 此可制作出具備多樣化與精密性的硅質(zhì)基板。根據(jù)硅質(zhì)基板本身的特性與硅
質(zhì)基板上的導(dǎo)引連線、光電元件、凹杯結(jié)構(gòu)及倒裝芯片凸塊等元件的配置， 本發(fā)明可增加光電元件封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)效果、散熱效果與封裝結(jié)構(gòu)可靠度， 并且簡(jiǎn)化光電元件封裝結(jié)構(gòu)的元件復(fù)雜度。為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí) 施方式，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。然而如下的優(yōu)選實(shí)施方式與圖 式僅供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1為公知一表面安裝型的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的上視示意圖； 圖2為圖1所示的表面安裝型的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)沿l-l，方向的剖面 示意圖；圖3為本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖 面示意圖；圖4為圖3所示的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的上視示意圖； 圖5為本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的示 意圖；圖6為圖5所示的光電元件封裝結(jié)構(gòu)沿5-5'方向的剖面示意圖； 圖7為本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖 面示意圖；圖8為本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖 面示意圖；圖9為本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例具有倒裝芯片凸塊的硅質(zhì)基板的剖面示 意圖；圖10為本發(fā)明的第六優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的 剖面示意圖；圖11為本發(fā)明的第七優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的 剖面示意圖；圖12為本發(fā)明的第八優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的 剖面示意圖；圖13為本發(fā)明的第九優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的 剖面示意圖14為本發(fā)明的第十優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖15為本發(fā)明的第十一優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明10 發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)12 杯型基底14 導(dǎo)電支架16、 36、 106、 116、 126、136、 156 光電元件18、 20 導(dǎo)線22 封膠24、 48 印刷電路板30、 60、 70、 80、 100、 110、120、 130、 140、 150 光電元件封裝結(jié)構(gòu)32、 62、 72、 82、 92、 102、112、 122、 132、 142、 152 石圭質(zhì)基板34、 94、 104、 114、 124、134、 144、 154 導(dǎo)引連線34a、 94a 穿板導(dǎo)電連線34b、 94b 導(dǎo)熱連線38、 108、 118、 128、 138、148a、 148b、 148c 凹杯結(jié)構(gòu)42、 64、 98、 312 導(dǎo)電通孔44 封裝材料層46a 絕緣層46b 光學(xué)薄膜52 金屬連接層54 溝槽56、 96 倒裝芯片凸塊74 散熱裝置101、 111、 121、 131、 141、151硅質(zhì)晶片兩a、118a、138a傾殺+側(cè)壁雨b、128b、138b垂直側(cè)壁118c、128c、138c圓弧側(cè)壁146a紅光發(fā)光-二極管元件146b藍(lán)光發(fā)光.二極管元件146c綠光發(fā)光-二極管元件310第一深度320第二深度330第三深度具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖3與圖4，圖3為本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光 電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，而圖4為圖3所示的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的上 視示意圖。需注意的是圖式僅以說(shuō)明為目的，并未依照原尺寸作圖。如圖3 與圖4所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)30包含有一硅質(zhì)基板32、多個(gè)導(dǎo)引連線34 與至少一光電元件36。硅質(zhì)基板32的材料包含有多晶硅、非晶硅或單晶硅， 可為方形硅芯片或圓形硅芯片，且其中可包含有集成電路或無(wú)源元件。硅質(zhì) 基板32具有一上表面與一下表面，其上表面可形成一凹陷的凹杯結(jié)構(gòu)38, 以容置光電元件36,并且利用凹杯結(jié)構(gòu)38的位置、凹陷深度、凹陷寬度與 側(cè)壁形狀等因素來(lái)控制光電元件封裝結(jié)構(gòu)30的光學(xué)效果。硅質(zhì)基板32上可 具有多個(gè)導(dǎo)電通孔42,各導(dǎo)電通孔42貫穿硅質(zhì)基板32的上表面與下表面。導(dǎo)引連線34包含有多個(gè)穿板導(dǎo)電連線34a與至少一導(dǎo)熱連線34b，穿板 導(dǎo)電連線34a與導(dǎo)熱連線34b可利用電鍍或沉積等微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝 而同時(shí)形成于硅質(zhì)基板32的上、下表面與導(dǎo)電通孔42的側(cè)壁，再利用蝕刻 工藝分離穿板導(dǎo)電連線34a與導(dǎo)熱連線34b，使二者不電性接觸。各穿板導(dǎo) 電連線34a是透過(guò)導(dǎo)電通孔42而自硅質(zhì)基板32的上表面延伸至硅質(zhì)基板32 的下表面。導(dǎo)熱連線34b則覆蓋于硅質(zhì)基板32的部分下表面，其設(shè)置位置 優(yōu)選是對(duì)應(yīng)于光電元件36的下方。在實(shí)際應(yīng)用上，導(dǎo)熱連線34b可以是一 面狀金屬層，各穿板導(dǎo)電連線34a則可以是一面狀金屬層或是一金屬線路層。
光電元件36可以是發(fā)光元件或是收光元件，例如為發(fā)光二才及管元件、感光二極管(photo diode)元件、數(shù)字微鏡元件(digital micromirror device, DMD) 或液晶硅板(liquid crystal on silicon, LCOS )元件等等，但不限于此。光電元 件36可利用固定芯片的膠固定子硅質(zhì)基板32的上表面，且以引線鍵合(wire bonding)或倒裝芯片接合等方式，使光電元件36上的正電極、負(fù)電極分別經(jīng) 由導(dǎo)線或倒裝芯片凸塊連接至穿板導(dǎo)電連線34a上所定義的正電極端子、負(fù) 電極端子。除上述元件之外，本發(fā)明的光電元件封裝結(jié)構(gòu)30另可包含有封裝材料 層44、絕緣層46a與光學(xué)薄膜46b。封裝材料層44可為樹脂與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材 料、螢光粉或散光材料混合而成，并利用壓模或灌膠等方式封裝于硅質(zhì)基板 32上，增加光電元件封裝結(jié)構(gòu)30的產(chǎn)品可靠度，并調(diào)控光電元件36的光學(xué) 效果。光學(xué)薄膜46b可為一高折射率的鍍膜，設(shè)置于凹杯結(jié)構(gòu)38的底部與 側(cè)壁，配合凹杯結(jié)構(gòu)38更進(jìn)一步增加光電元件封裝結(jié)構(gòu)30的取光量。透過(guò)硅質(zhì)基板32下表面的穿板導(dǎo)電連線34a，光電元件封裝結(jié)構(gòu)30可 利用表面安裝等方式連接至一印刷電路板48上，其中印刷電路板48可以為 玻纖強(qiáng)化高分子材料(glass fiber reinforced polymeric material)所構(gòu)成'如 ANSI級(jí)的FR-1 、 FR-2、 FR-3、 FR-4或FR-5，或是金屬夾心印刷電路板(metal core printed circuit board)。其具體的安裝方式可先于印刷電路板48表面上形 成錫膏作為金屬連接層52，且使金屬連接層52對(duì)應(yīng)于光電元件封裝結(jié)構(gòu)30 下表面的穿板導(dǎo)電連線34a與導(dǎo)熱連線34b而彼此接合，藉此使光電元件封 裝結(jié)構(gòu)30透過(guò)穿板導(dǎo)電連線34a與金屬連接層52而電連接至印刷電路板 48,并使光電元件36可透過(guò)硅質(zhì)基板32、導(dǎo)熱連線34b、金屬連接層52與 印刷電路板48所構(gòu)成的散熱途徑而將產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至外界，達(dá)到熱與電 分離的架構(gòu)。另外，為了防止金屬連接層52受擠壓或位置偏移而與其他元 件接觸，本發(fā)明硅質(zhì)基板32的下表面可另包含有多個(gè)溝槽(trench)54,以容 置多余的錫膏，如此一來(lái)，無(wú)須使用昂貴的高阻值晶片即可減少短路現(xiàn)象發(fā) 生的機(jī)率。本發(fā)明的光電元件封裝結(jié)構(gòu)亦可具備其他樣態(tài)，請(qǐng)參考圖5與圖6，圖 5為本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的示意圖， 而圖6為圖5所示的光電元件封裝結(jié)構(gòu)沿5-5，方向的剖面示意圖，其中相同 的元件或部位沿用相同的符號(hào)來(lái)表示。如圖5與圖6所示，光電元件封裝結(jié) 構(gòu)60包含有一石圭質(zhì)基+反62、多個(gè)導(dǎo)引連線34與至少一光電元件36。石圭質(zhì) 基板62的材料包含有多晶硅、非晶硅或單晶硅，可具有集成電路或無(wú)源元 件。硅質(zhì)基板62的上表面具有一凹陷的凹杯結(jié)構(gòu)38,以容置光電元件36。導(dǎo)引連線34包舍有多個(gè)穿板導(dǎo)電連線34a,亦可另包舍有至少一導(dǎo)熱連 線34b，穿板導(dǎo)電連線34a與導(dǎo)熱連線34b可利用電鍍或沉積等工藝同時(shí)形 成于硅質(zhì)基板62的上、下表面與導(dǎo)電通孔64的側(cè)壁，再利用蝕刻工藝分離 穿板導(dǎo)電連線34a與導(dǎo)熱連線34b,使二者不電性接觸。各穿板導(dǎo)電連線34a 是透過(guò)導(dǎo)電通孔64而自硅質(zhì)基板62的上表面延伸至硅質(zhì)基板62的下表面。 導(dǎo)熱連線34b則覆蓋于硅質(zhì)基板62的部分下表面，其設(shè)置位置優(yōu)選是對(duì)應(yīng) 于光電元件36的下方。在實(shí)際應(yīng)用上，導(dǎo)熱連線34b可以是一面狀金屬層， 各穿板導(dǎo)電連線34a則可以是一面狀金屬層或是一金屬線路層。光電元件36上的正電極、負(fù)電極可分別經(jīng)由倒裝芯片凸塊56連接至穿 板導(dǎo)電連線34a上所定義的正電極端子、負(fù)電極端子，再透過(guò)硅質(zhì)基板62 下表面的穿板導(dǎo)電連線34a電連接至一印刷電路板(圖未示)上。另外，光電 元件36可透過(guò)硅質(zhì)基板62、導(dǎo)熱連線34b與印刷電路板所構(gòu)成的散熱途徑 而將產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至外界，達(dá)到熱與電分離的架構(gòu)。尤其注意的是，第一優(yōu)選實(shí)施例的導(dǎo)電通孔42是貫穿凹杯結(jié)構(gòu)38下的 硅質(zhì)基板32,而本實(shí)施例的導(dǎo)電通孔64是貫穿凹杯結(jié)構(gòu)38周圍的硅質(zhì)基板 62。由于本實(shí)施例的導(dǎo)電通孔64位于凹杯結(jié)構(gòu)38周圍，因此導(dǎo)引連線34 的穿板導(dǎo)電連線34a可覆蓋于凹杯結(jié)構(gòu)38的底部與側(cè)壁。根據(jù)這個(gè)配置， 穿板導(dǎo)電連線34a可以同時(shí)增進(jìn)光、電、熱三方面的功效。除了提供電傳途 徑之外，金屬材質(zhì)的穿板導(dǎo)電連線34a亦可提供良好的反射效果而增加光學(xué) 效益，甚至可以直接發(fā)揮光學(xué)薄膜的功效，再者，金屬材質(zhì)的穿板導(dǎo)電連線 34a也具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的特性，可增加光電元件封裝結(jié)構(gòu)60的散熱效果。本發(fā)明的其他實(shí)施樣態(tài)另可參考圖7與圖8,圖7為本發(fā)明的第三優(yōu)選 實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，而圖8為本發(fā)明的 第四優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，其中相同 的元件或部位沿用相同的符號(hào)來(lái)表示。如圖7所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)70包含有一硅質(zhì)基板72、多個(gè)導(dǎo)引連 線34與至少一光電元件36。硅質(zhì)基板72的上表面具有一凹陷的凹杯結(jié)構(gòu) 38,以容置光電元件36。
導(dǎo)引連線34可以是一面狀金屬層或是一金屬線路層，包含有多個(gè)穿板導(dǎo)電連線34a供電連接之用，與至少一導(dǎo)熱連線34b供熱傳導(dǎo)之用。光電元 件36上的正電極、負(fù)電極可分別經(jīng)由倒裝芯片凸塊56連接至穿板導(dǎo)電連線 34a上所定義的正電極端子、負(fù)電極端子，再透過(guò)穿板導(dǎo)電連線34a電連接 至印刷電路板48上。尤其注意的是，光電元件封裝結(jié)構(gòu)70下表面的導(dǎo)熱連 線34b可另與至少一散熱裝置74連接，例如與一散熱鰭片相接觸，使光電 元件36可透過(guò)硅質(zhì)基板72、導(dǎo)熱連線34b與散熱裝置74而將熱量傳導(dǎo)至外 界，達(dá)到熱與電分離的架構(gòu)。如圖8所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)80包含有一硅質(zhì)基板82、多個(gè)導(dǎo)引連 線34與至少一光電元件36。硅質(zhì)基板82的上表面具有一凹陷的凹杯結(jié)構(gòu) 38，以容置光電元件36。導(dǎo)引連線34可以是一面狀金屬層或是一金屬線路 層，可供電連接、熱傳導(dǎo)與光學(xué)增加之用。光電元件36上的正電極、負(fù)電 極可分別經(jīng)由倒裝芯片凸塊56連接至導(dǎo)引連線34上所定義的正電極端子、 負(fù)電極端子，再透過(guò)導(dǎo)引連線34電連接至印刷電路板48上。尤其注意的是， 由于硅質(zhì)基板82可利用技術(shù)成熟的微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝而形成精密結(jié) 構(gòu)，因此本實(shí)施例的光電元件封裝結(jié)構(gòu)80下表面可形成散熱鰭片結(jié)構(gòu)，使 光電元件36可直接透過(guò)硅質(zhì)基板82而達(dá)到良好的散熱效果。另一點(diǎn)需特別注意的是，由于本發(fā)明可利用微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝進(jìn) 行硅質(zhì)基板的制造，因此可直接于硅質(zhì)基板的表面上形成倒裝芯片凸塊，后 續(xù)再另行與光電元件接合。請(qǐng)參考圖9，圖9為本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例具 有倒裝芯片凸塊的硅質(zhì)基板的剖面示意圖。如圖9所示，硅質(zhì)基板92包含 有多個(gè)導(dǎo)引連線94與多個(gè)倒裝芯片凸塊96,且硅質(zhì)基板92本身具有多個(gè)導(dǎo) 電通孔98,各導(dǎo)電通孔98貫穿硅質(zhì)基板92的上表面與下表面。導(dǎo)引連線 94包含有多個(gè)穿板導(dǎo)電連線94a與至少 一導(dǎo)熱連線94b ，各穿板導(dǎo)電連線94a 是透過(guò)導(dǎo)電通孔98而自硅質(zhì)基板92的上表面延伸至硅質(zhì)基板92的下表面。 導(dǎo)熱連線94b覆蓋于硅質(zhì)基板92的部分下表面，優(yōu)選是形成于硅質(zhì)基板92 較需散熱的部位。尤其注意的是，倒裝芯片凸塊96是直接形成于硅質(zhì)基板 92的上表面，且與穿板導(dǎo)電連線94a電連接。有鑒于此，本實(shí)施例的硅質(zhì)基 板可直接與光電元件接合而進(jìn)行封裝，而無(wú)須于封裝時(shí)才針對(duì)個(gè)別的光電元 件進(jìn)行凸塊工藝，因此大幅增加封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效能。另一方面，由于本發(fā)明是以硅質(zhì)基板進(jìn)行光電元件的封裝，因此可利用 微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝進(jìn)行珪質(zhì)基板的批量制造，制作出具備不同輪廓形 狀的硅質(zhì)基板，提高光電元件封裝結(jié)構(gòu)的多樣化與精密性。請(qǐng)參考圖10至圖15，圖10至圖15分別為本發(fā)明的第六至第十一優(yōu)選實(shí)施例具有硅質(zhì)基板 的光電元件封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖IO所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)100包含有一硅質(zhì)晶片101，硅質(zhì)晶片 101上依產(chǎn)品的需求而定義有多個(gè)硅質(zhì)基板102。各硅質(zhì)基板102包含有多 個(gè)導(dǎo)引連線104與一光電元件106電連接至導(dǎo)引連線104,導(dǎo)引連線104可 以是一面狀金屬層或是一金屬線路層。由于本發(fā)明可利用微機(jī)電工藝或半導(dǎo) 體工藝而于硅質(zhì)晶片101上制作硅質(zhì)基板102,因此可于單片硅質(zhì)晶片101 的上表面形成多個(gè)不同形狀的凹杯結(jié)構(gòu)108。如本實(shí)施例的各硅質(zhì)基板102 分別包含有一凹杯結(jié)構(gòu)108,其中至少一凹杯結(jié)構(gòu)108具有一傾斜側(cè)壁108a， 而至少一凹杯結(jié)構(gòu)108則具有一垂直側(cè)壁108b。根據(jù)蝕刻掩模與蝕刻方式的不同，本發(fā)明另可形成其他側(cè)壁形狀的凹杯 結(jié)構(gòu)配置。如圖11所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)110包含有一硅質(zhì)晶片111，硅 質(zhì)晶片111上定義有多個(gè)硅質(zhì)基板112。各硅質(zhì)基板112包含有多個(gè)導(dǎo)引連 線114、 一光電元件116電連接至導(dǎo)引連線114,與一凹杯結(jié)構(gòu)118。于本實(shí) 施例中，至少 一凹杯結(jié)構(gòu)118具有一傾斜側(cè)壁118a,而至少一凹杯結(jié)構(gòu)118 則具有一圓弧側(cè)壁118c。如圖12所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)120包含有一硅質(zhì)晶片121，硅質(zhì)晶片 121上定義有多個(gè)硅質(zhì)基板122。各硅質(zhì)基板122包含有多個(gè)導(dǎo)引連線124、 一光電元件126電連接至導(dǎo)引連線124，與一凹杯結(jié)構(gòu)128。于本實(shí)施例中， 至少一凹杯結(jié)構(gòu)128具有一垂直側(cè)壁128b,而至少一凹杯結(jié)構(gòu)128則具有一 圓弧側(cè)壁128c。圖13所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)130包含有一硅質(zhì)晶片131，硅質(zhì)晶片 131上定義有多個(gè)硅質(zhì)基板132。各硅質(zhì)基板132包含有多個(gè)導(dǎo)引連線134、 一光電元件136電連接至導(dǎo)引連線134、與一凹杯結(jié)構(gòu)138。其中， 一凹杯 結(jié)構(gòu)138具有一傾斜側(cè)壁138a， 一凹杯結(jié)構(gòu)138具有一垂直側(cè)壁138b，而 另一凹杯結(jié)構(gòu)138則具有一圓弧側(cè)壁138c。配合著上述凹杯結(jié)構(gòu)108、 118、 128、 138的不同側(cè)壁形狀，光電元件 封裝結(jié)構(gòu)100、 110、 120、 130可于凹杯結(jié)構(gòu)108、 118、 128、 138中設(shè)置不 同的光電元件106、 116、 126、 136，例如光電元件106、 116、 126、 136可
以是紅光發(fā)光二極管元件、藍(lán)光發(fā)光二極管元件或是綠光發(fā)光二極管元件等 等，以營(yíng)造不同的發(fā)光效果。另外，凹杯結(jié)構(gòu)的形狀與位置可視光電元件的發(fā)光情形以及光電元件封裝結(jié)構(gòu)所需的光學(xué)效杲而調(diào)整。如圖14所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)140包含 有一硅質(zhì)晶片141，硅質(zhì)晶片141上定義有多個(gè)硅質(zhì)基板142。于本實(shí)施例 中，各硅質(zhì)基板142包含有一紅光發(fā)光二極管元件146a、 一藍(lán)光發(fā)光二極管 元件146b、 一綠光發(fā)光二極管元件146c、 一凹杯結(jié)構(gòu)148a容置紅光發(fā)光二 極管元件146a、 一凹杯結(jié)構(gòu)148b容置藍(lán)光發(fā)光二極管元件146b、 一凹杯結(jié) 構(gòu)148c容置綠光發(fā)光二極管元件146c、與多個(gè)導(dǎo)引連線144分別電連接至 上述發(fā)光二極管元件146a、 146b、 146c。尤其注意的是，于至少一硅質(zhì)基板142中，凹杯結(jié)構(gòu)148a具有一第一 深度310,凹杯結(jié)構(gòu)148b與凹杯結(jié)構(gòu)148c則具有一第二深度320，且第一 深度310大于第二深度320。而于至少另一硅質(zhì)基板142中，凹杯結(jié)構(gòu)148a 具有第一深度310,凹杯結(jié)構(gòu)148b具有第二深度320，凹杯結(jié)構(gòu)148c具有 一第三深度330，且第一深度310大于第二深度320，第二深度320大于第 三深度330,以配合發(fā)光二極管元件146a、 146b、 146c的發(fā)光特性。除了上述凹杯結(jié)構(gòu)的不同之外，單片硅質(zhì)晶片上亦可同時(shí)形成前述各實(shí) 施例的光電元件封裝結(jié)構(gòu)。結(jié)合前述各實(shí)施例，于單片硅質(zhì)晶片上便可形成 更多具備不同功效的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品的變化性與價(jià)值。如圖15 所示，光電元件封裝結(jié)構(gòu)150包含有一硅質(zhì)晶片151,硅質(zhì)晶片151上定義 有多個(gè)硅質(zhì)基板152。各硅質(zhì)基板152包含有多個(gè)導(dǎo)引連線154、與一光電 元件156電連接至導(dǎo)引連線154。其中，至少一硅質(zhì)基板52具有導(dǎo)電通孔 312,使硅質(zhì)基板152的導(dǎo)引連線154可透過(guò)導(dǎo)電通孔312而自硅質(zhì)基板152 的上表面延伸至硅質(zhì)基板152的下表面。另外，至少另一硅質(zhì)基板152的光 電元件156是置于未凹陷的硅質(zhì)基板152上表面，且硅質(zhì)基板152的下表面 是呈散熱鰭片結(jié)構(gòu)，以增加光電元件封裝結(jié)構(gòu)150的散熱效能。待前述光電元件封裝結(jié)構(gòu)上所需的元件皆完成后，各硅質(zhì)基板便可利用 切割等方式互相分離，并且透過(guò)硅質(zhì)基板的導(dǎo)引連線而電連接至對(duì)應(yīng)的印刷 電路板。由于本發(fā)明采用硅質(zhì)基板作為光電元件封裝結(jié)構(gòu)，而硅具有良好的熱傳 導(dǎo)效果，因此可以提升光電元件封裝結(jié)構(gòu)的散熱效能。此外，硅的熱膨漲系 數(shù)與同為半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管元件相近，作為封裝材料更可提高光電元 件封裝結(jié)構(gòu)的可靠性。再者，具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)可利用微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工 藝來(lái)進(jìn)行批量制造，根據(jù)硅質(zhì)基板本身的特性與硅質(zhì)基板上的導(dǎo)引連線、光 電元件、凹杯結(jié)構(gòu)及倒裝芯片凸塊等元件的配置，本發(fā)明可增加光電元件封 裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)效果、散熱效果與封裝結(jié)構(gòu)可靠度，并且簡(jiǎn)化光電元件封裝結(jié) 構(gòu)的元件復(fù)雜度。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，包含有一硅質(zhì)基板，該硅質(zhì)基板具有一上表面與一下表面，且該硅質(zhì)基板具有多個(gè)導(dǎo)電通孔，各該導(dǎo)電通孔貫穿該硅質(zhì)基板的該上表面與該下表面；多個(gè)導(dǎo)引連線，所述導(dǎo)引連線包含有多個(gè)穿板導(dǎo)電連線與至少一導(dǎo)熱連線，各該穿板導(dǎo)電連線透過(guò)所述導(dǎo)電通孔而自該硅質(zhì)基板的該上表面延伸至該硅質(zhì)基板的該下表面，且該導(dǎo)熱連線覆蓋于該硅質(zhì)基板的部分該下表面；以及至少一光電元件，該光電元件設(shè)置于該硅質(zhì)基板的該上表面上，并對(duì)應(yīng)于該導(dǎo)熱連線，且該光電元件電連接至所述穿板導(dǎo)電連線。
2. 如權(quán)利要求1所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該硅質(zhì)基板的該上表面具有一凹杯結(jié)構(gòu)，且該光電元件設(shè)置于該凹杯結(jié)構(gòu)中。
3. 如權(quán)利要求2所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電通孔貫穿該凹 杯結(jié)構(gòu)下的該硅質(zhì)基板。
4. 如權(quán)利要求2所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電通孔貫穿該凹 杯結(jié)構(gòu)周圍的該硅質(zhì)基板。
5. 如權(quán)利要求1所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中位于該硅質(zhì)基板的該下 表面的所述穿板導(dǎo)電連線與一金屬連接層相接觸，并透過(guò)該金屬連接層電連 接至一印刷電路板。
6. 如權(quán)利要求1所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)熱連線下方與一金 屬連接層相接觸，且該金屬連接層與一印刷電路板相接觸。
7. 如權(quán)利要求1所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)熱連線是為一面狀 金屬層。
8. 如權(quán)利要求1所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中所述穿板導(dǎo)電連線與該 導(dǎo)熱連線未電性連接。
9. 如權(quán)利要求1所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該光電元件是為一發(fā)光 二極管元件。
10. —種具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，包含有 一硅質(zhì)基板，該硅質(zhì)基板具有一上表面；多個(gè)導(dǎo)引連線，所述導(dǎo)引連線是以面狀覆蓋于該硅質(zhì)基板的部分該上表面；以及至少一光電元件設(shè)置于該硅質(zhì)基板的該上表面，且該光電元件電連接至 所述導(dǎo)引連線。
11. 如權(quán)利要求IO所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該硅質(zhì)基板的該上表 面具有一凹杯結(jié)構(gòu)，且該光電元件設(shè)置于該凹杯結(jié)構(gòu)中。
12. 如權(quán)利要求11所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)引連線覆蓋于 該凹杯結(jié)構(gòu)的底部。
13. 如權(quán)利要求11所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)引連線覆蓋于 該凹杯結(jié)構(gòu)的底部與側(cè)壁。
14. 如權(quán)利要求IO所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)熱連線下方與一 散熱鰭片相接觸。
15. 如權(quán)利要求10所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該硅質(zhì)基板另包含有 一下表面，且該硅質(zhì)基板的該下表面具有一散熱鰭片結(jié)構(gòu)。
16. 如權(quán)利要求IO所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中各該導(dǎo)引連線電連接 至一印刷電路板。
17. 如權(quán)利要求IO所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中各該導(dǎo)引連線是為一金屬層。
18. 如權(quán)利要求IO所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該光電元件是為一發(fā) 光二極管元件。
19. 一種具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，包含有 一硅質(zhì)晶片，該硅質(zhì)晶片上定義有多個(gè)硅質(zhì)基板，各該硅質(zhì)基板包含有多個(gè)導(dǎo)引連線與至少一光電元件電連接至所述導(dǎo)引連線，且所述硅質(zhì)基板具 有至少二種輪廓形狀。
20. 如權(quán)利要求19所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中各該硅質(zhì)基板具有一 上表面，且所述硅質(zhì)基板的所述上表面具有多個(gè)凹杯結(jié)構(gòu)。
21. 如權(quán)利要求20所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中至少一該凹杯結(jié)構(gòu)具 有 一傾斜側(cè)壁，且至少 一該凹杯結(jié)構(gòu)具有一垂直側(cè)壁。
22. 如權(quán)利要求20所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中至少一該凹杯結(jié)構(gòu)具 有一傾斜側(cè)壁，且至少一該凹杯結(jié)構(gòu)具有一圓弧側(cè)壁。
23. 如權(quán)利要求20所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中至少一該凹杯結(jié)構(gòu)具 有一垂直側(cè)壁，且至少一該凹杯結(jié)構(gòu)具有一圓弧側(cè)壁。
24. 如權(quán)利要求20所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中至少一該硅質(zhì)基板具 有一傾斜側(cè)壁的該凹杯結(jié)構(gòu)、至少一該硅質(zhì)基板具有一垂直側(cè)壁的該凹杯結(jié) 構(gòu)，且至少 一該硅質(zhì)基板具有 一 圓弧側(cè)壁的該凹杯結(jié)構(gòu)。
25. 如權(quán)利要求20所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中至少一該凹杯結(jié)構(gòu)具 有一第一深度，至少一該凹杯結(jié)構(gòu)具有一第二深度，且該第一深度大于該第
26. 如權(quán)利要求19所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中該光電元件是為一發(fā) 光二極管元件。
27. 如權(quán)利要求26所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中至少一該硅質(zhì)基板具 有一紅光發(fā)光二極管元件，至少一該硅質(zhì)基板具有一綠光發(fā)光二極管元件， 且至少一該硅質(zhì)基板具有一藍(lán)光發(fā)光二極管元件。
28. 如權(quán)利要求26所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中至少一該硅質(zhì)基板具 有一紅光發(fā)光二極管元件、 一綠光發(fā)光二極管元件與一藍(lán)光發(fā)光二極管元 件。
29. 如權(quán)利要求19所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中各該硅質(zhì)基板具有一 下表面，且至少一該硅質(zhì)基板的該下表面具有一散熱鰭片結(jié)構(gòu)。
30. 如權(quán)利要求19所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中各該硅質(zhì)基板具有一 上表面與一下表面，且至少一該硅質(zhì)基板的所述導(dǎo)引連線是自該硅質(zhì)基板的 該上表面延伸至該硅質(zhì)基板的該下表面。
31. 如權(quán)利要求19所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中各該硅質(zhì)基板的所述 導(dǎo)引連線電連接至一印刷電路板。
32. 如權(quán)利要求19所述的光電元件封裝結(jié)構(gòu)，其中各該導(dǎo)引連線是為一 金屬層。
33. —種具有倒裝芯片凸塊的硅質(zhì)基板，該硅質(zhì)基板具有一上表面與一 下表面，且該硅質(zhì)基板包含有多個(gè)導(dǎo)引連線，所述導(dǎo)引連線包含有多個(gè)穿板導(dǎo)電連線與至少一導(dǎo)熱連 線，各該穿板導(dǎo)電連線透過(guò)所述導(dǎo)電通孔而自該硅質(zhì)基板的該上表面延伸至 該硅質(zhì)基板的該下表面，且該導(dǎo)熱連線覆蓋于該硅質(zhì)基板的部分該下表面； 以及多個(gè)倒裝芯片凸塊，設(shè)置于該硅質(zhì)基板的該上表面，且與所述穿板導(dǎo)電連線電連4妄。
34. 如權(quán)利要求33所述的硅質(zhì)基板，其中該硅質(zhì)基板的該上表面具有一 凹杯結(jié)構(gòu)，且所述倒裝芯片凸塊設(shè)置于該凹杯結(jié)構(gòu)中。
35. 如權(quán)利要求34所述的硅質(zhì)基板，其中所述導(dǎo)電通孔貫穿該凹杯結(jié)構(gòu) 下的該硅質(zhì)基板。
36. 如權(quán)利要求34所述的硅質(zhì)基板，其中所述導(dǎo)電通孔貫穿該凹杯結(jié)構(gòu) 周圍的該硅質(zhì)基板。
37. 如權(quán)利要求33所述的硅質(zhì)基板，其中位于該硅質(zhì)基板的該下表面的 所述穿板導(dǎo)電連線與一金屬連接層相接觸，并透過(guò)該金屬連接層電連接至一 印刷電路板。
38. 如權(quán)利要求33所述的硅質(zhì)基板，其中所述倒裝芯片凸塊電連接至至 少一光電元4牛。
39. 如權(quán)利要求33所述的硅質(zhì)基板，其中該導(dǎo)熱連線是為一面狀金屬層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有硅質(zhì)基板的光電元件封裝結(jié)構(gòu)。利用微機(jī)電工藝或半導(dǎo)體工藝進(jìn)行硅質(zhì)基板的批量制造，制作出具備多樣化與精密性的硅質(zhì)基板。根據(jù)硅質(zhì)基板本身的特性與硅質(zhì)基板上的導(dǎo)引連線、光電元件、凹杯結(jié)構(gòu)及倒裝芯片凸塊等元件的配置，本發(fā)明可增加光電元件封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)效果、散熱效果與封裝結(jié)構(gòu)可靠度，并且簡(jiǎn)化光電元件封裝結(jié)構(gòu)的元件復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H01L23/34GK101118892SQ20061010096
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者林弘毅 申請(qǐng)人:探微科技股份有限公司