專利名稱：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(Light-emitting Diode 其制造方法，且特別是涉及一種具有高散熱效能的發(fā)光 其制造方法。
背景技術(shù)：
對于高功率發(fā)光二極管元件而言，如何在其運轉(zhuǎn)期間迅速散熱，以解 決元件溫度快速上升、而影響的操作品質(zhì)、甚而燒毀元件的問題，為元件 運用上相當重要的課題。目前， 一種改善發(fā)光二極管元件的散熱問題的方 式是朝提升發(fā)光二極管晶粒本身的散熱能力的方向著手，在此種方式中，是 利用晶片鍵合技術(shù)，先將原生的低導(dǎo)熱且不透光基板取下，再以高散熱且 透明的基板取代。
另 一種改善發(fā)光二極管元件的散熱問題的方式是朝封裝架構(gòu)的方向著 手。其中一種常見方法是以焊錫或高導(dǎo)熱樹脂取代傳統(tǒng)的低導(dǎo)熱樹脂，來
固定發(fā)光二極管晶粒于金屬基板或金屬導(dǎo)熱架上。然而，焊錫或高導(dǎo)熱樹 脂的熱傳導(dǎo)系數(shù)遠小于金屬，而仍無法滿足高功率發(fā)光二極管元件的散熱 需求。
另一種方法則是直接在發(fā)光二極管晶粒下制作金屬基板或金屬導(dǎo)熱 架，以取代一般利用低導(dǎo)熱樹脂、焊錫或高導(dǎo)熱樹脂來粘合發(fā)光二極管晶 粒與金屬基板或金屬導(dǎo)熱架的技術(shù)。然而，金屬基板或金屬導(dǎo)熱架與封裝 膠體之間無法達到穩(wěn)定且可靠的接合效果，而相當容易引發(fā)封裝膠體剝離 的問題。
又一種方法則是直接以金屬核心印刷電路板(metal core PCB)來取代 傳統(tǒng)的玻纖環(huán)氧印刷電路板(FR4 PCB)，但金屬核心印刷電路板中二金屬層 之間的介電層的熱傳導(dǎo)率不佳，因此對于發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的散熱能力 的提升相當有限。
因此，隨著市場對高功率發(fā)光二極管元件的需求的日益提高，亟需一種 可制作出具有高散熱效能的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)存在的缺陷，而 提供一種新型的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其可利用
;LED)封裝結(jié)構(gòu)及 二極管封裝結(jié)構(gòu)及電鍍技術(shù)直接在發(fā)光二極管晶粒底面形成金屬基板，因此發(fā)光二極管晶粒 與金屬基板之間并無粘著樹脂的存在，而可大幅提升發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 的散熱性。
本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法 存在的缺陷，而提供一種新的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，所要解決 的技術(shù)問題是使其在金屬基板的表面上設(shè)有陶瓷層，由于陶瓷層與封裝膠 體之間具有較大的接合力，因此可提高封裝膠體的接合可靠度，進而可增 進發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的良率與穩(wěn)定性，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)
本發(fā)明提出的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其至少包括 一金屬基板； 一金 屬粘著層，設(shè)于該金屬基板上； 一陶瓷層，設(shè)于該金屬粘著層上；至少一 發(fā)光二極管晶粒，具有相對的一第一側(cè)與一第二側(cè)，其中該至少一發(fā)光二 極管晶粒的該第一側(cè)嵌設(shè)于該陶瓷層的一表面中；至少一電極墊，設(shè)于該 陶瓷層的該表面；至少一導(dǎo)線，對應(yīng)電性連接在該至少一發(fā)光二極管晶粒 的該第二側(cè)上的一第一電極與該至少一電極墊之間；以及一封裝膠體，包 覆在該至少一發(fā)光二極管晶粒、該至少一導(dǎo)線、該至少一電極墊的至少一 部分、以及該陶瓷層的該表面的至少一部分上。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可釆用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。 前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中所述的金屬基板的材料是選自于由 銅、銅合金、鎳與鎳合金所組成的一族群。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中所述的金屬粘著層包括一鎳層/銀層 /金層結(jié)構(gòu)。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中所述的陶瓷層的材料是選自于由氮 化鋁與氧化鋁所組成的 一族群。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中所述的至少一電極墊至少包括依序 堆疊在該陶瓷層的該表面上一氧化鋁層以及一金屬層。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中所述的至少一電極墊是嵌設(shè)在該陶 乾層的該表面中，且該金屬層不與該陶資層接觸。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其中所述的至少一發(fā)光二極管晶粒是一 水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管晶粒，且該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括二電極墊與二 導(dǎo)線，其中該些電極墊分別通過該些導(dǎo)線而對應(yīng)電性連接該至少 一發(fā)光二 極管晶粒的該第二側(cè)的該第 一 電極與 一 第二電極。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本 發(fā)明提出的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其至少包括提供一暫 時基板，其中該暫時基板的一表面上覆設(shè)有一高分子聚合物粘貼層；設(shè)置 至少 一發(fā)光二極管晶粒于該高分子聚合物粘貼層中，其中該至少 一發(fā)光二極管晶粒具有相對的一第 一側(cè)與 一第二側(cè)，且該至少 一發(fā)光二極管的該第
二側(cè)嵌設(shè)于該高分子聚合物粘貼層中；形成一陶瓷層覆蓋在該至少一發(fā)光
二極管晶粒與該高分子聚合物粘貼層上，以使該至少 一發(fā)光二極管晶粒的
該第一側(cè)嵌設(shè)在該陶瓷層的一表面中；形成一金屬粘著層覆蓋在該陶瓷層 上；電鍍一金屬基板于該金屬粘著層上；移除該高分子聚合物粘貼層與該 暫時基板；設(shè)置至少一電極墊于該陶瓷層的該表面；形成至少一導(dǎo)線電性 連接在該至少一發(fā)光二極管晶粒的該第二側(cè)上的一第一電極與該至少一電 極墊之間；以及形成一封裝膠體包覆在該至少一發(fā)光二極管晶粒、該至少 一導(dǎo)線、該至少一電極墊的至少一部分、以及該陶瓷層的該表面的至少一 部分上。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述的高分子聚合物粘 貼層是一雙面膠帶。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述的陶瓷層的材料是 選自于由氮化鋁與氧化鋁所組成的一族群。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述的金屬粘著層包括 一鎳層/銀層/金層結(jié)構(gòu)。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中設(shè)置該至少一電極墊的 步驟至少包括利用至少一粘著層，以對應(yīng)將該至少一電極墊粘設(shè)在該陶瓷 層的該表面上。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還釆用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依 據(jù)本發(fā)明提出的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其至少包括提供 一暫時基板，其中該暫時基板的一表面上覆設(shè)有一高分子聚合物粘貼層；設(shè) 置至少一發(fā)光二極管晶粒與至少一電極墊于該高分子聚合物粘貼層上，其 中該至少一發(fā)光二極管晶粒與該至少一電極墊均具有相對的一第一側(cè)與一 第二側(cè)，且該至少一發(fā)光二極管的該第二側(cè)與該至少一電極墊的該第二側(cè) 均嵌設(shè)于該高分子聚合物粘貼層中；形成一陶瓷層覆蓋在該至少一發(fā)光二 極管晶粒、該至少一電極墊與該高分子聚合物粘貼層上，以使該至少一發(fā) 光二極管晶粒的該第一側(cè)與該至少一電極墊的該第一側(cè)嵌設(shè)在該陶資層的
一表面中；形成一金屬粘著層覆蓋在該陶瓷層上；電鍍一金屬基板于該金 屬粘著層上；移除該高分子聚合物粘貼層與該暫時基板；形成至少一導(dǎo)線 電性連接在該至少一發(fā)光二極管晶粒的該第二側(cè)上的一第一電極與該至少 一電極墊的該第二側(cè)之間；以及形成一封裝膠體包覆在該至少一發(fā)光二極 管晶粒、該至少一導(dǎo)線、該至少一電極墊的至少一部分、以及該陶瓷層的 該表面的至少一部分上。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述的陶瓷層的材料選 自于由氮化鋁與氧化鋁所組成的一族群。
前述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述的金屬粘著層包括 一鎳層/銀層/金層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案 可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下
為了迖到上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，至少包
括 一金屬基板； 一金屬粘著層設(shè)于金屬基板上； 一陶瓷層設(shè)于金屬粘著 層上；至少一發(fā)光二極管晶粒具有相對的第一側(cè)與第二側(cè)，其中至少一發(fā) 光二極管晶粒的第 一側(cè)嵌設(shè)于陶瓷層的 一表面中；至少 一 電極墊設(shè)于陶瓷 層的前述表面；至少一導(dǎo)線對應(yīng)電性連接在至少一發(fā)光二極管晶粒的第二 側(cè)上的一第 一電極與至少一電極墊之間；以及一封裝膠體包覆在至少一發(fā) 光二極管晶粒、至少一導(dǎo)線、至少一電極墊的至少一部分、以及陶瓷層的 前述表面的至少一部分上。
依照本發(fā)明 一較佳實施例，前述的陶瓷層的材料是選自于由氮化鋁與 氧化鋁所組成的一族群。
另外，為了達到上述目的，本發(fā)明另提供了一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的 制造方法，至少包括提供一暫時基板，其中暫時基板的一表面上覆設(shè)有 一高分子聚合物粘貼層；設(shè)置至少一發(fā)光二極管晶粒于高分子聚合物粘貼 層中，其中至少一發(fā)光二極管晶粒具有相對的第一側(cè)與第二側(cè)，且至少一 發(fā)光二極管的第二側(cè)嵌設(shè)于高分子聚合物粘貼層中；形成一陶瓷層覆蓋在 至少 一發(fā)光二極管晶粒與高分子聚合物粘貼層上，以使至少 一發(fā)光二極管 晶粒的第一側(cè)嵌設(shè)在陶瓷層的一表面中；形成一金屬粘著層覆蓋在陶瓷層 上；電鍍一金屬基板于金屬粘著層上；移除高分子聚合物粘貼層與暫時基 板；設(shè)置至少一電極墊于陶瓷層的前述表面；形成至少一導(dǎo)線電性連接在 至少 一發(fā)光二極管晶粒的第二側(cè)上的第 一 電極與至少 一 電極墊之間；以及 形成一封裝膠體包覆在至少一發(fā)光二極管晶粒、至少一導(dǎo)線、至少一電極 墊的至少一部分、以及陶資層的前述表面的至少一部分上。
依照本發(fā)明一較佳實施例，上述設(shè)置至少一電極墊的步驟至少包括利 用至少一粘著層，以對應(yīng)將至少一電極墊粘設(shè)在陶瓷層的上述表面上。
再者，為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的 制造方法，至少包括提供一暫時基板，其中暫時基板的一表面上覆設(shè)有 一高分子聚合物粘貼層；設(shè)置至少 一發(fā)光二極管晶粒與至少 一 電極墊于高 分子聚合物粘貼層上，其中至少 一發(fā)光二極管晶粒與至少 一 電極墊均具有 相對的第 一側(cè)與第二側(cè)，且至少 一發(fā)光二極管的第二側(cè)與至少 一 電極墊的 第二側(cè)均嵌設(shè)于高分子聚合物粘貼層中；形成一陶瓷層覆蓋在至少一發(fā)光二極管晶粒、至少一電極墊與高分子聚合物粘貼層上，以使至少一發(fā)光二
極管晶粒的第 一側(cè)與至少一電極墊的第一側(cè)嵌設(shè)在陶瓷層的一表面中；形 成一金屬粘著層覆蓋在陶瓷層上；電鍍一金屬基板于金屬粘著層上；移除 高分子聚合物粘貼層與暫時基板；形成至少一導(dǎo)線電性連接在至少一發(fā)光 二極管晶粒的第二側(cè)上的第一電極與至少一電極墊的第二側(cè)之間；^及形 成一封裝膠體包覆在至少一發(fā)光二極管晶粒、至少一導(dǎo)線、至少一電極墊 的至少一部分、以及陶瓷層的表面的至少一部分上。
依照本發(fā)明一較佳實施例，上述的高分子聚合物粘貼層是一雙面膠帶。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法至少具 有下列優(yōu)點及有益效果
本發(fā)明的一優(yōu)點就是因為發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)可利用電鍍技術(shù)直接在 發(fā)光二極管晶粒底面形成金屬基板，因此發(fā)光二極管晶粒與金屬基板之間 并無粘著樹脂的存在，而可大幅提升發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的散熱性。
本發(fā)明的另 一優(yōu)點是因為發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法是在金屬基 板的表面上設(shè)置陶瓷層，由于陶瓷層與封裝膠體之間具有較大的接合力，因 此可提高封裝膠體的接合可靠度，進而可增進發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的良率 與穩(wěn)定性。
綜上所述,本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制 造方法或功能上皆有較大的改進，在技術(shù)上有顯著的進步，并產(chǎn)生了好用 及實用的效果，且較現(xiàn)有的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法具有增進的 突出功效，從而更加適于實用。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附 圖，詳細說明如下。
圖1至圖8是繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的一種發(fā)光二極管封裝結(jié) 構(gòu)的制程剖面圖，其中圖2A是繪示一種發(fā)光二極管晶粒型式的剖面示意圖，圖 2B是繪示另一種發(fā)光二極管晶粒型式的剖面示意圖，而圖2C則是繪示圖 2A與圖2B的俯一見圖。
圖9至圖16是繪示依照本發(fā)明另一較佳實施例的一種發(fā)光二極管封裝 結(jié)構(gòu)的制程剖面圖。
100:暫時基々反 102:表面
104:高分子聚合物粘貼層 106a:發(fā)光二極管晶粒
106b:發(fā)光二極管晶粒 108a:第二側(cè)一側(cè)
116:陶瓷層118:表面
120:金屬粘著層122:金屬基板
124:氧化鋁層126:金屬層
128:電極墊130:粘著層
132:導(dǎo)線134:封裝膠體
136:發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)200:暫時基板
202:表面204:高分子聚合物粘貼層
206:發(fā)光二極管晶粒208:第二側(cè)
210:第 一側(cè)212:電極
214:電極216:氧化鋁層
218:金屬層220:電極墊
222:陶資層224:表面
226:金屬粘著層228:金屬基板
230:導(dǎo)線232:封裝膠體
234:發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)236:第二側(cè)
238:第 一側(cè)
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 及其制造方法其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、制造方法、步驟、特征及其功效，詳
細i兌明如后。
請參照圖1至圖8,其是繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的一種發(fā)光二極 管封裝結(jié)構(gòu)的制程剖面圖，其中的圖2A是繪示一種發(fā)光二極管晶粒型式的 剖面示意圖，圖2B是繪示另一種發(fā)光二極管晶粒型式的剖面示意圖，而圖 2C則是繪示圖2A與圖2B的俯視圖。在一示范實施例中，制作發(fā)光二極管 封裝結(jié)構(gòu)時，先提供暫時基板100，并在暫時基板100的表面102上覆蓋一 層具有粘性的高分子聚合物粘貼層104，如圖1所示。在一實施例中，高分 子聚合物粘貼層104可為一雙面膠帶。接下來，提供一或多個發(fā)光二極管 晶粒，例如圖2A所示的水平導(dǎo)通型的發(fā)光二極管晶粒106a、或者圖2B所 示的垂直導(dǎo)通型的發(fā)光二極管晶粒106b，其中發(fā)光二極管晶粒106a與發(fā)光 二極管晶粒106b分別具有相對的第一側(cè)110a與108a、以及相對的第一側(cè) 110b與108b。并將發(fā)光二極管晶粒106a或106b設(shè)置在高分子聚合物粘貼
w弟電電
o 2 4
第第電
b b b
8 o 2層104中，而使發(fā)光二極管晶粒106a的第二側(cè)108a、或發(fā)光二極管晶粒 106b的第二側(cè)108b嵌設(shè)在高分子聚合物粘貼層104中，并使發(fā)光二極管晶 粒106a的第一側(cè)llOa或發(fā)光二極管晶粒106b的第一側(cè)110b暴露出，如 圖2C的俯視所示。如圖2A所示的實施例，水平導(dǎo)通型的發(fā)光二極管 晶粒106a至少包括具有不同電性的二電極112a與114a，例如一者為P型 電極且另一者為N型電極，其中此二電極112a與114a均同位于發(fā)光二相_ 管晶粒106a的第二側(cè)108a上，且這些電極112a與114a均埋設(shè)在高分子 聚合物粘貼層104之中。另一方面，如圖2B所示的實施例，垂直導(dǎo)通型的 發(fā)光二極管晶粒106b至少包括一電極112b,其中此電極112b位于發(fā)光二 極管晶粒106b的第二側(cè)108b上，且電極112b埋設(shè)在高分子聚合物粘貼層 104之中。在另一實施例中，垂直導(dǎo)通型的發(fā)光二極管晶?？砂ň卟煌?性的二電極，且這些電極分別位于發(fā)光二極管晶粒的相對二側(cè)，如圖2B所 示的發(fā)光二極管晶粒106b的第二側(cè)108b與第一側(cè)110b。以下制程以水平 導(dǎo)通型的發(fā)光二極管晶粒106a作為舉例說明。
接著，利用例如沉積方式形成陶瓷層116覆蓋在發(fā)光二極管晶粒106a 與高分子聚合物粘貼層104上。由于發(fā)光二極管晶粒106a的第一側(cè)110a 突出于高分子聚合物粘貼層104表面，因此當陶瓷層116形成后，發(fā)光二 極管晶粒106a的第一側(cè)110a可嵌設(shè)在陶瓷層116與發(fā)光二極管晶粒106a 接合的表面118中，如圖3所示。在一實施例中，陶瓷層116的材料可選自 于由氮化鋁(A1N)與氧化鋁(A120》所組成的一族群。由于陶資層116具有極 佳的導(dǎo)熱性，因此陶瓷層116直接形成在發(fā)光二極管晶粒106a的底面上，可 將發(fā)光二極管晶粒106a運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的熱迅速傳導(dǎo)而出，而可快速降低發(fā) 光二極管晶粒106a的操作溫度。
如圖4所示，待陶f;層116形成后，利用例如沉積方式形成金屬粘著 層120覆蓋在陶瓷層116上，以利后續(xù)形成的金屬基板122(請先參照圖5) 能順利成長且穩(wěn)固接合于陶瓷層116之上。金屬粘著層120可包括依序堆 疊在陶f:層116上的鎳層、銀層與金層，亦即金屬粘著層120可包括一鎳 層/銀層/金層結(jié)構(gòu)。
接著，利用例如電鍍方式形成金屬基板122覆蓋在金屬粘著層120上，而 形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。在一實施例中，金屬基板122的材料可選自于由 銅與銅合金所組成的一族群。在另一實施例中，金屬基板122的材料可選 自于由鎳與鎳合金所組成的一族群。由于發(fā)光二極管晶粒106a的底面直接 與導(dǎo)熱性佳的陶瓷層116接合，而陶瓷層116的底面又依序接合有高導(dǎo)熱 性的金屬粘著層120與金屬基板122,因此發(fā)光二極管晶粒106a所產(chǎn)生的 熱可經(jīng)由陶瓷層116、金屬粘著層120與金屬基板122而迅速傳導(dǎo)出。
待金屬基板122形成后，可利用有機溶劑，例如丙酮，來移除高分子聚合物粘貼層104，借以使暫時基板100與發(fā)光二極管晶粒106a及發(fā)光二 極管晶粒106a所設(shè)的金屬基板122分開。高分子聚合物粘貼層104與暫時 基板100移除后，暴露出發(fā)光二極管晶粒106a的第二側(cè)108a、設(shè)于第二側(cè) 108a上的電極112a與114a、以及陶資層116的表面118,如圖6所示。
請參照圖7,由于發(fā)光二極管晶粒106a的二電極112a與114a均位于 發(fā)光二極管晶粒106a的第二側(cè)108a,因此提供二電極墊128，以分別對應(yīng) 電極l"a與ll"。在一示范實施例中，這些電才及墊128可通過粘著層130 而貼附在陶瓷層116的暴露表面118上，其中粘著層130的材料可例如為 環(huán)氧樹脂。在一實施例中，每個電極墊128至少包括依序堆疊在陶瓷層116 的表面118上的氧化鋁層124以及金屬層126,其中金屬層126的材料可為 金，而氧化鋁層124可為一藍寶石板，亦即電極墊128可為鍍有金的藍寶 石板。接著，利用例如打線接合(Wire Bonding)方式形成二導(dǎo)線132,以分 別電性連接這些電極墊128的金屬層126與位于發(fā)光二極管晶粒106a的第 二側(cè)108a上的對應(yīng)電極lUa及114a，如圖7所示。在另一實施例中，當 發(fā)光二極管晶粒采用如圖2B所示的垂直導(dǎo)通型發(fā)光二極管晶粒106b時，發(fā) 光二極管晶粒106b所暴露出的第二側(cè)108b上僅設(shè)有電極112b,因此可僅 在陶瓷層116的暴露表面118上設(shè)置一電極墊128即可，并形成一導(dǎo)線132 來電性連接電極墊128的金屬層126與發(fā)光二極管晶粒106b的第二側(cè)108b 上的電極112b。
然后，形成封裝膠體(Encapsulant)134完全包覆住發(fā)光二極管晶粒 106a與導(dǎo)線132，并包覆住電極墊128的至少一部分以及陶資層116的暴 露表面118的至少一部分上，而完成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)136的制作，如 圖8所示。在一實施例中，可利用點膠機(Dispenser)來對發(fā)光二極管晶粒 106a進行封膠動作。封裝膠體134的材料可例如為^^膠(Silicone)或環(huán)氧 樹脂。
請參照圖9至圖16,其是繪示依照本發(fā)明另一較佳實施例的一種發(fā)光 二極管封裝結(jié)構(gòu)的制程剖面圖。在另一示范實施例中，制作發(fā)光二極管封 裝結(jié)構(gòu)時，先提供暫時基板200，并在暫時基板200的表面202上覆蓋一層 具有粘性的高分子聚合物粘貼層204，如圖9所示。在一實施例中，高分子 聚合物粘貼層204可為一雙面膠帶。接下來，提供一或多個發(fā)光二極管晶粒 "6，其中發(fā)光二極管晶粒206是水平導(dǎo)通型的發(fā)光二極管晶粒，然在其他實 施例中，亦可提供如圖2 B所示的垂直導(dǎo)通型的發(fā)光二極管晶粒106b。發(fā)光 二極管晶粒206具有相對的第一側(cè)210與208。接著，提供二電極墊220,其 中每個電極墊220具有相對的第一側(cè)238與第二側(cè)236。再將發(fā)光二極管晶 粒206與電極墊"0同時設(shè)置在高分子聚合物粘貼層204中，而使發(fā)光二 極管晶粒206的第二側(cè)208、以及電極墊220的第二側(cè)236嵌設(shè)在高分子聚合物粘貼層204中，并使發(fā)光二極管晶粒206的第一側(cè)210與電極墊220 的第一側(cè)238暴露出，如圖10所示。在本示范實施例中，水平導(dǎo)通型的發(fā) 光二極管晶粒206至少包括具有不同電性的二電極212與214,例如一者為 P型電極且另一者為N型電極，其中此二電極212與214均同位于發(fā)光二極 管晶粒206的第二側(cè)208上，且這些電極212與214均埋設(shè)在高分子聚合 物粘貼層204之中。因此，提供二電極墊220，以分別對應(yīng)于發(fā)光二極管晶 粒206的電極212與214。
在另一實施例中，當發(fā)光二極管晶粒采用如圖2B所示的垂直導(dǎo)通型發(fā) 光二極管晶粒106b時，發(fā)光二極管晶粒106b所暴露出的第二側(cè)108b上僅 設(shè)有電極112b,因此可僅設(shè)置一電極墊220于高分子聚合物粘貼層204中 即可。在一示范實施例中，每個電極墊220至少包括依序堆疊在高分子聚 合物粘貼層204上的金屬層218與氧化鋁層216,其中金屬層218的材料可 為金，而氧化鋁層216可為一藍寶石板，亦即電極墊220可為鍍有金的藍 寶石板。當電極墊220壓設(shè)在高分子聚合物粘貼層204之中時，電極墊220 的金屬層218較佳是完全埋設(shè)在高分子聚合物粘貼層204中。
接著，利用例如沉積方式形成陶瓷層222覆蓋在發(fā)光二極管晶粒206 的第一側(cè)210、電極墊220的第一側(cè)238、與高分子聚合物粘貼層204上。 由于發(fā)光二極管晶粒206的第一側(cè)210與電極墊220的第一側(cè)238均突出 于高分子聚合物粘貼層204表面，因此當陶瓷層222形成后，發(fā)光二極管 晶粒206的第一側(cè)210與電極墊220的第一側(cè)238的氧化鋁層216可嵌設(shè) 在陶瓷層222與發(fā)光二極管晶粒206接合的表面224中，如圖11所示。在 一實施例中，陶瓷層222的材料可選自于由氮化鋁與氧化鋁所組成的一族 群。由于陶瓷層222具有極佳的導(dǎo)熱性，因此陶瓷層222直接形成在發(fā)光 二極管晶粒206的底面上，可將發(fā)光二極管晶粒206運作時所產(chǎn)生的熱迅 速導(dǎo)出，而可快速降低發(fā)光二極管晶粒206的操作溫度。
如圖12所示，待陶資層222形成后，利用例如沉積方式形成金屬粘著 層226覆蓋在陶瓷層222上，以利后續(xù)形成的金屬基板228 (請先參照圖13 所示)能順利成長且穩(wěn)固接合于陶瓷層222之上。金屬粘著層226可包括依 序堆疊在陶資層222上的鎳層、銀層與金層，亦即金屬粘著層226可包括 一鎳層/銀層/金層結(jié)構(gòu)。
接著，利用例如電鍍方式形成金屬基板228覆蓋在金屬粘著層226上，而 形成如圖13所示的結(jié)構(gòu)。在一實施例中，金屬基板228的材料可選自于由 銅與銅合金所組成的一族群。在另一實施例中，金屬基板228的材料可選 自于由鎳與鎳合金所組成的一族群。由于發(fā)光二極管晶粒206的底面直接 與導(dǎo)熱性佳的陶瓷層222接合，而陶瓷層222的底面又依序接合有高導(dǎo)熱 性的金屬粘著層226與金屬基板228，因此發(fā)光二極管晶粒206所產(chǎn)生的熱
13可經(jīng)由陶瓷層222、金屬粘著層226與金屬基板228而快速導(dǎo)出。
完成金屬基板228的成長后，可利用有機溶劑，例如丙酮，來移除高 分子聚合物粘貼層204，借以使暫時基板200與發(fā)光二極管晶粒206及發(fā)光 二極管晶粒206所設(shè)的金屬基板228分開。高分子聚合物粘貼層204與暫 時基板200移除后，暴露出發(fā)光二極管晶粒206的第二側(cè)208、設(shè)于發(fā)光二 極管晶粒206的第二側(cè)208上的電極212與214、電才及墊220的第二側(cè)206 的金屬層218、以及陶瓷層222的表面224，如圖14所示。
接著，利用例如打線接合方式形成二導(dǎo)線230,以分別電性連接這些電 極墊220的金屬層218與位于發(fā)光二極管晶粒206的第二側(cè)208上的對應(yīng) 電極212及214，如圖15所示。在另一實施例中，當發(fā)光二極管晶粒是采 用如圖2 B所示的垂直導(dǎo)通型發(fā)光二極管晶粒106b時，發(fā)光二極管晶粒106b 所暴露出的第二側(cè)108b上僅設(shè)有電極112b,且陶瓷層222的暴露表面224 僅設(shè)有一電極墊220，因此可僅形成一導(dǎo)線230來電性連接電極墊220的第 二側(cè)236上的金屬層218與發(fā)光二極管晶粒106b的第二側(cè)108b上的電極 112b。
然后，可利用點膠機來形成封裝膠體232完全包覆住發(fā)光二極管晶粒 206與導(dǎo)線230,并包覆住電極墊220的至少一部分以及陶瓷層222的暴露 表面224的至少一部分上，而完成發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)234的制作，如圖 16所示。封裝膠體232的材料可例如為硅膠或環(huán)氧樹脂。
由上述的示范實施例可知，本發(fā)明的實施例的 一優(yōu)點就是因為發(fā)光二 極管封裝結(jié)構(gòu)可利用電鍍技術(shù)直接在發(fā)光二極管晶粒底面形成金屬基板，因 此發(fā)光二極管晶粒與金屬基板之間并無粘著樹脂的存在，而可大幅提升發(fā) 光二極管封裝結(jié)構(gòu)的散熱性。
由上述示范實施例可知，本發(fā)明的另 一優(yōu)點就是因為發(fā)光二極管封裝 結(jié)構(gòu)的制造方法是在金屬基板的表面上設(shè)置陶瓷層，由于陶資層與封裝膠 體之間具有較大的接合力，因此可提高封裝膠體的接合可靠度，進而可增 進發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的良率與穩(wěn)定性。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利
施例，'但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容:i據(jù)本發(fā)明二技術(shù)實質(zhì)對^
上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方 案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其至少包括一金屬基板；一金屬粘著層，設(shè)于該金屬基板上；一陶瓷層，設(shè)于該金屬粘著層上；至少一發(fā)光二極管晶粒，具有相對的一第一側(cè)與一第二側(cè)，其中該至少一發(fā)光二極管晶粒的該第一側(cè)嵌設(shè)于該陶瓷層的一表面中；至少一電極墊，設(shè)于該陶瓷層的該表面；至少一導(dǎo)線，對應(yīng)電性連接在該至少一發(fā)光二極管晶粒的該第二側(cè)上的一第一電極與該至少一電極墊之間；以及一封裝膠體，包覆在該至少一發(fā)光二極管晶粒、該至少一導(dǎo)線、該至少一電極墊的至少一部分、以及該陶瓷層的該表面的至少一部分上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該金 屬基板的材料是選自于由銅、銅合金、鎳與鎳合金所組成的一族群。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該金 屬粘著層包括一鎳層/銀層/金層結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該陶 資層的材料是選自于由氮化鋁與氧化鋁所組成的一族群。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該至 少一電極墊至少包括依序堆疊在該陶瓷層的該表面上一氧化鋁層以及一金 屬層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該至 少 一 電極墊是嵌設(shè)在該陶瓷層的該表面中，且該金屬層不與該陶瓷層接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該至 少一發(fā)光二極管晶粒是一水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管晶粒，且該發(fā)光二極管封 裝結(jié)構(gòu)包括二電極墊與二導(dǎo)線，其中該些電極墊分別通過該些導(dǎo)線而對應(yīng) 電性連接該至少一發(fā)光二極管晶粒的該第二側(cè)的該第一電極與一第二電 極。
8. —種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于其至少包括 提供一暫時基板，其中該暫時基板的一表面上覆設(shè)有一 高分子聚合物粘貼層；設(shè)置至少 一發(fā)光二極管晶粒于該高分子聚合物粘貼層中，其中該至少 一發(fā)光二極管晶粒具有相對的一第一側(cè)與 一第二側(cè)，且該至少一發(fā)光二極 管的該第二側(cè)嵌設(shè)于該高分子聚合物粘貼層中；形成一 陶瓷層覆蓋在該至少 一發(fā)光二極管晶粒與該高分子聚合物粘貼層上，以使該至少 一發(fā)光二極管晶粒的該第 一側(cè)嵌設(shè)在該陶瓷層的 一表面中；形成一金屬粘著層覆蓋在該陶f:層上； 電鍍一金屬基板于該金屬粘著層上； 移除該高分子聚合物粘貼層與該暫時基板； 設(shè)置至少一電極墊于該陶瓷層的該表面；形成至少 一導(dǎo)線電性連接在該至少 一發(fā)光二極管晶粒的該第二側(cè)上的 一第一電極與該至少一電極墊之間；以及形成一封裝膠體包覆在該至少一發(fā)光二極管晶粒、該至少一導(dǎo)線、該 至少一電極墊的至少一部分、以及該陶瓷層的該表面的至少一部分上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在 于其中該高分子聚合物粘貼層是一雙面膠帶。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于其中該陶瓷層的材料是選自于由氮化鋁與氧化鋁所組成的一族群。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于其中該金屬粘著層包括一鎳層/銀層/金層結(jié)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于其中設(shè)置該至少一電極墊的步驟至少包括利用至少一粘著層，以對應(yīng) 將該至少 一 電極墊粘設(shè)在該陶瓷層的該表面上。
13. —種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于其至少包括 提供一暫時基板，其中該暫時基板的 一表面上覆設(shè)有一 高分子聚合物粘貼層；設(shè)置至少 一發(fā)光二極管晶粒與至少 一 電極墊于該高分子聚合物粘貼層 上，其中該至少一發(fā)光二極管晶粒與該至少一電極墊均具有相對的一第一 側(cè)與 一第二側(cè)，且該至少 一發(fā)光二極管的該第二側(cè)與該至少 一 電極墊的該 第二側(cè)均嵌設(shè)于該高分子聚合物粘貼層中；形成一 陶瓷層覆蓋在該至少 一發(fā)光二極管晶粒、該至少 一 電極墊與該 高分子聚合物粘貼層上，以使該至少 一發(fā)光二極管晶粒的該第 一側(cè)與該至 少 一 電極墊的該第 一側(cè)嵌設(shè)在該陶乾層的 一表面中；形成一金屬粘著層覆蓋在該陶瓷層上；電鍍一金屬基板于該金屬粘著層上；移除該高分子聚合物粘貼層與該暫時基板；形成至少一導(dǎo)線電性連接在該至少一發(fā)光二極管晶粒的該第二側(cè)上的 一第 一 電極與該至少 一 電極墊的該第二側(cè)之間；以及形成一封裝膠體包覆在該至少一發(fā)光二極管晶粒、該至少一導(dǎo)線、該 至少一電極墊的至少一部分、以及該陶瓷層的該表面的至少一部分上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于其中該陶瓷層的材料選自于由氮化鋁與氧化鋁所組成的 一族群。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該 金屬粘著層包括一鎳層/銀層/金層結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)至少包括一金屬基板；一金屬粘著層設(shè)于金屬基板上；一陶瓷層設(shè)于金屬粘著層上；至少一發(fā)光二極管晶粒具有相對的第一側(cè)與第二側(cè)，其中發(fā)光二極管晶粒的第一側(cè)嵌設(shè)于陶瓷層的一表面中；至少一電極墊設(shè)于陶瓷層的表面；至少一導(dǎo)線對應(yīng)電性連接在發(fā)光二極管晶粒的第二側(cè)上的第一電極與電極墊之間；以及一封裝膠體包覆在發(fā)光二極管晶粒、導(dǎo)線、電極墊的至少一部分、以及陶瓷層的表面的至少一部分上。本發(fā)明可大幅提升發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的散熱性，也可增進發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的良率與穩(wěn)定性。
文檔編號H01L23/31GK101442040SQ20071018770
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者李國永, 林俊良, 蘇炎坤, 陳冠群 申請人:奇力光電科技股份有限公司