專利名稱：高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，尤指一種針對高功率芯片的散熱需 求，及模塊化的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著光電產(chǎn)品的普及與發(fā)光二極管芯片功率的不斷提升，多芯片發(fā)光二極管模塊化已逐 漸成為電子照明的新趨勢，因此作為發(fā)光二極管多芯片模塊電性連接的基板，其繞線能力與 散熱特性遂成為新產(chǎn)品是否能順利開發(fā)的關(guān)鍵因素之一。
早期發(fā)展的散熱鋁基板，由于在發(fā)光二極管組件位置下方含有樹脂，因此產(chǎn)生有整體散 熱效果不佳的問題。請參閱圖3所示，其為已知技術(shù)的高導(dǎo)熱型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)剖 面示意圖。如圖所示此高導(dǎo)熱型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)5包含一鋁基板5 0、數(shù)個高功 率發(fā)光二極管晶粒6 0及一絕緣殼體7 0。其中該鋁基板5 0上貼附一不導(dǎo)電的導(dǎo)熱膠膜5 1，于此單層線路上并形成有數(shù)個組件接墊5 2及數(shù)個相互串聯(lián)或并聯(lián)的電性接墊5 3 ;該 絕緣殼體7 0安置于眾組件接墊5 2與該些電性接墊5 3的外圍；該些高功率發(fā)光二極管晶 粒6 0固定于該些組件接墊5 2上，并藉由打金線6 2方式，將該發(fā)光二極管晶粒6 O上的 兩電極6 l分別與相對應(yīng)的電性接墊5 3導(dǎo)通，接著以一透明樹脂7 l覆蓋，以保護(hù)該些高 功率發(fā)光二極管晶粒6 0及該些金線6 2 。
然而，由上述的封裝結(jié)構(gòu)5可知，以傳統(tǒng)鋁基板所制成的發(fā)光二極管模塊，其芯片運(yùn)作 時所產(chǎn)生的熱需經(jīng)由該組件接墊5 2及該導(dǎo)熱膠膜5 1而傳導(dǎo)至該鋁基板5 0作儲存或散溢 ，但其中該導(dǎo)熱膠膜5 1的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)較一般金屬材質(zhì)小，進(jìn)而有導(dǎo)致整體導(dǎo)熱效果不佳的 問題；另外，傳統(tǒng)鋁基板在高溫回焊的可靠度的疑慮，以及單層線路的結(jié)構(gòu)限制，亦為其主 要缺點之一。
基于發(fā)光二極管模塊對散熱特性的特殊需求，故有其它能提供較佳散熱途徑的多層基板 制作技術(shù)被一一開發(fā)出來。如日本公司Toshiba即提出一種利用印刷導(dǎo)電銀膠作為連接上、 下兩層的方式，以提供一導(dǎo)電與置放芯片的導(dǎo)熱平臺，如美國申請專利第5865934及 7419382號，并請參閱圖4a至圖4d所示，其為另一種已知技術(shù)的封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。如圖 4a所示，首先是利用印刷與烘烤方式，形成數(shù)個導(dǎo)電銀凸塊8 l于一銅箔8 0上；接著施力 于一預(yù)浸布(Pr印reg) 8 2，如圖4b所示，使該些導(dǎo)電銀凸塊8 l刺穿過該預(yù)浸布8 2后;再將另一片銅箔8 3壓合于此預(yù)浸布8 2與數(shù)個顯露于該預(yù)浸布8 2外的導(dǎo)電銀凸塊8 1 上，如圖4c所示；最后形成一線路層8 4，如圖4d所示。
雖然以上述壓合方式所形成的線路層8 4可經(jīng)由該些導(dǎo)電銀凸塊8 l使上、下層電性導(dǎo) 通；然而，因其導(dǎo)電銀凸塊8 l與銅線路并非一體成型，所以在實際應(yīng)用上將產(chǎn)生因熱膨脹 而導(dǎo)致分離等可靠度的問題。另外，若欲延伸此技術(shù)加大該導(dǎo)電銀凸塊8 l面積，亦或使用 其它材料，如銅凸塊等，使其成為承接芯片的散熱基座，于實際應(yīng)用上亦有制程復(fù)雜以及制 造良率不佳等問題。
另外，亦有另一種散熱基板形成的方式，請參閱圖5a至圖5d所示，其為再一種已知技術(shù) 的封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。如圖5a所示，首先提供一厚銅板9 0，并利用蝕刻方式，于該厚銅 板9 0的一面上形成數(shù)個銅凸塊9 0 1;接著涂布并烘烤一絕緣材料9 l于其上，如圖5b所 示；且于該絕緣材料9 l上再形成一金屬銅層9 2，如圖5c所示；最后形成一線路層9 3， 如圖5d所示。
雖然以上述散熱基板的組件接墊與散熱板為相同或是一體成型的金屬，但其線路是直接 由已熟化的絕緣材料9 l上長成，因此有附著力不佳等可靠性問題；另外，以此方式所制成 的發(fā)光二極管模塊除了制程昂貴外，其單層線路繞線的限制仍是造成模塊設(shè)計最大的瓶頸之
綜上述已知技術(shù)所遭遇的問題，故， 一般無法符合使用者于實際使用時所需。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對高功率芯片的散熱需求，及模塊化的發(fā)光二極管封 裝結(jié)構(gòu)，提供一種高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，可提高整體模塊的散熱效果。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種高功率型發(fā)光二極管模塊封 裝結(jié)構(gòu)，至少包括基板、數(shù)發(fā)光二極管及絕緣殼體；該基板包含散熱基座，該散熱基座包括 一平整的底座以及至少一凸起于該底座上的組件接合柱；該發(fā)光二極管固合于該組件接合柱 上，并具有電極和電性接腳；該絕緣殼體封合于模塊的基板上；其特點是所述基板還包括 多層線路，該多層線路以該凸起的組件接合柱為核心壓合于該底座上，且與該組件接合柱之 間以絕緣層緊密接合；且該發(fā)光二極管上的電極或電性接腳與該多層線路電性相連接。
如此，該具組件接合柱及多層線路的發(fā)光二極管模塊，以此組件接合柱可有效地將芯片 運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱源直接從模塊的散熱基座導(dǎo)出，可提高整體模塊的散熱效果；并可藉由該 多層線路的繞線能力增強(qiáng)圖案設(shè)計的彈性，以達(dá)成客制化模塊的目的；且該結(jié)構(gòu)具有高可靠 度、高設(shè)計彈性、高散熱性且成本較低。


圖l是本發(fā)明一較佳實施例的發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖. 圖2是本發(fā)明一較佳實施例的發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)立體示意圖, 圖3是已知的高功率發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖4a是另一種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7 種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7 種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7 種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7 種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7 種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7 種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7 種已知的封裝結(jié)構(gòu)剖面示7
圖4b是另 圖4c是另 圖4d是另 圖5a是再 圖5b是再 圖5c是再 圖5d是再 標(biāo)號說明
發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)1 散熱基座11 組件接合柱13 線路層1 5 下層線路層l 5b 電性導(dǎo)通孔17 發(fā)光二極管晶粒2 0 主、被動組件2 2 金線2 4
透明樹脂材料31 發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)5 導(dǎo)熱膠膜51 電性接墊5 3 電極6 1 絕緣殼體7 0 銅箔8 0 預(yù)浸布8 2
意圖三( 意圖四(
意圖三( 意圖四(
基板l 0 底座1 2 金屬薄膜墊14 上層線路層1 5 a 絕緣層1 6 電性接墊l8 電極2 1 銀膠2 3 絕緣殼體3 0 固持件3 2 鋁基板5 0 置晶接墊5 2 發(fā)光二極管晶粒6 0 金線6 2 透明樹脂71 導(dǎo)電銀凸塊81 銅箔8 3線路層8 4 厚銅板9 0
銅凸塊9 0 1 絕緣材料9 1
金屬銅層9 2 線路層9 具體實施例方式
本發(fā)明為一種高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，至少包 括一基板、 一發(fā)光二極管及一絕緣殼體。
上述基板包含一散熱基座及一多層線路，該散熱基座上包括一底座以及至少一凸起于該 底座上的組件接合柱，該組件接合柱的表面小于該底座的表面，系以此組件接合柱直接與該 發(fā)光二極管接合，而該多層線路則以該凸起的組件接合柱為核心壓合于該底座上并向四周延 伸，且與該組件接合柱之間以一絕緣層緊密結(jié)合而無任何縫隙或其它材料。其中，該組件接 合柱的表面小于該底座的表面；該多層線路可包含一層或一層以上的線路，并可以鐳射電鍍 孔、機(jī)械電鍍孔或印刷導(dǎo)電膠電性導(dǎo)通上、下線路層。
該發(fā)光二極管固合于該組件接合柱上，且該發(fā)光二極管上的電極或電性接腳與該多層線 路電性相連接。
該絕緣殼體用以封合上述組件于模塊基板上。以上所述，構(gòu)成一全新且為高功率型的發(fā) 光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)。
當(dāng)本發(fā)明于配置時，上述散熱基座的材質(zhì)可為銅、鎳、鐵、鋁、銅合金或碳化硅(SiC )，亦可為陶瓷，如氮化鋁(Alumi誦Nitride， A1N)或氧化鋁(Alumina)等導(dǎo)熱材料， 而該散熱基座的組件接合柱與底座可為一體成型的材料，亦可為非一體成型的材料，且該組 件接合柱表面具有一金屬薄膜墊，并可為包含鎳/金或鎳/銀的數(shù)金屬層，而該組件接合柱的 表面并可以共平形態(tài)(即共平面形態(tài))或具有一高度差形態(tài)與該多層線路的表面排列，且彼 此可為電性連接或電性不連接。
請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明為一種高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，于一較佳實施 例中，該發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)1 ，至少包括一基板l 0、數(shù)個發(fā)光二極管晶粒2 0及一 絕緣殼體3 0 。
上述基板1 Q包含一散熱基座1 1 ，該散熱基座1 1包括一平整且無縫隙的底座1 2 ， 以及數(shù)個凸起的組件接合柱1 3 ，該些組件接合柱1 3表面具有一金屬薄膜墊14，可用以 作為黏貼芯片的接口；另外，該基板l 0尚包含一多層線路的上層線路層1 5a與一下層線 路層l 5b及一絕緣層l 6，且在該上、下線路層l 5a、 1 5b之間是以電性導(dǎo)通孔l 7連 結(jié)，而該多層線路的最上層線路層1 5a具有數(shù)個電性接墊l 8，可用以連接該些發(fā)光二極管晶粒2 0上的電極2 1，以及其它主、被動組件2 2。其中，該多層線路是以凸起的組件 接合柱l 3為核心，平整地壓合于該底座l 2上并向四周延伸，而該多層線路的絕緣層l 6 介于該線路層1 5之間，并與該散熱基座1 1上的底座1 2及組件接合柱1 3之間呈緊密結(jié) 合而無任何縫隙。于其中，該散熱基座l 1可為一體成形的銅金屬材質(zhì)；該絕緣層l 6可為 一含玻璃纖維與環(huán)氧樹脂混成的絕緣材料；該電性導(dǎo)通孔l 7可為鐳射電鍍孔、機(jī)械電鍍孔 或印刷導(dǎo)電膠；該些電性接墊l 8可為兩層金屬，如鎳/銀，且該金屬薄膜墊l 4亦可為兩 層金屬的鎳/金或是三層金屬的鎳/鈀/金。
該些高功率的發(fā)光二極管晶粒2 0藉由一含導(dǎo)電金屬的銀膠2 3分別黏貼于數(shù)個組件接 合柱l 3上，并經(jīng)由金線2 4連接該些發(fā)光二極管晶粒2 0上的電極2 l與該基板線路層l 5上的電性接墊1 8。于本發(fā)明中，該發(fā)光二極管晶粒2 O亦可為已完成封裝的封裝體，且 連接該些發(fā)光二極管晶粒2 0與該些組件接合柱1 3的方式亦可為共金接合。
該絕緣殼體3 0包覆該些發(fā)光二極管晶粒2 0于該基板1 0上，作為保護(hù)該些發(fā)光二極 管晶粒2 0、該金線2 4以及聚光或散光等效果。于其中，該絕緣殼體3 O包含一填附于其 內(nèi)并覆蓋于該些發(fā)光二極管晶粒2 0、該金線2 4及該基板1 0上的透明樹脂材料3 1，以 及一圍繞在眾發(fā)光二極管晶粒2 0與金線2 4外圍的固持件3 2，且該固持件3 2并可為塑 料或金屬的材質(zhì)。
于本實施例中，上述多層模塊的基板l 0包含該散熱基座1 1，且由于其底座l 2與該 組件接合柱l 3可為一一體成型的銅金屬，故可有效將傳統(tǒng)已知技術(shù)的導(dǎo)熱途徑，由原本經(jīng) 由導(dǎo)熱樹脂而傳導(dǎo)至鋁基板的方式，簡化為直接由該組件接合柱l 3傳導(dǎo)至大面積的底座1 2，因此，可有效解決已知技術(shù)整體導(dǎo)熱效果不佳等問題。此外，該多層模塊基板l O的線 路層l5為一數(shù)個相互串聯(lián)或并聯(lián)的連續(xù)或不連續(xù)線路，因此可作為連接數(shù)個高功率發(fā)光二 極管晶粒2 O以及其它主、被動組件2 2所需的繞線，更可藉由多層線路的電性繞線能力， 增強(qiáng)圖案設(shè)計的彈性，以達(dá)成客制化模塊的目的。
藉此，由上述本發(fā)明一較佳實施例可知，應(yīng)用本發(fā)明高功率發(fā)光二極管模塊封裝置結(jié)構(gòu) ，可有效將高功率發(fā)光二極管運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱源從散熱基座導(dǎo)出，并可藉由多層線路的繞 線能力增強(qiáng)圖案設(shè)計的彈性，以達(dá)成客制化模塊的目的，為具有高可靠度、高設(shè)計彈性、高 散熱性且具低成本的發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)。
綜上所述，本發(fā)明的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，可有效改善現(xiàn)有技術(shù)的種種缺 點，可有效將高功率發(fā)光二極管運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱源從散熱基座導(dǎo)出，并可藉由該多層線路 的繞線能力增強(qiáng)圖案設(shè)計的彈性，以達(dá)成客制化模塊的目的，進(jìn)而使本發(fā)明能更進(jìn)步、更實用、更符合使用者所須，確已符合發(fā)明專利申請的要件，依法提出專利申請。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，至少包括基板、數(shù)發(fā)光二極管及絕緣殼體；該基板包含散熱基座，該散熱基座包括一平整的底座以及至少一凸起于該底座上的組件接合柱；該發(fā)光二極管固合于該組件接合柱上，并具有電極和電性接腳；該絕緣殼體封合于模塊的基板上；其特征在于所述基板還包括多層線路，該多層線路以該凸起的組件接合柱為核心壓合于該底座上，且與該組件接合柱之間以絕緣層緊密接合；且該發(fā)光二極管上的電極或電性接腳與該多層線路電性相連接。
2.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述組件接合柱的表面與該多層線路的表面為共平形態(tài)。
3.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述組件接合柱的表面與該多層線路的表面為具有高度差的形態(tài)。
4.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述組件接合柱的表面小于該底座的表面。
5.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述底座的表面為平整無縫隙形態(tài)。
6.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述組件接合柱與該多層線路電性連接。
7.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述組件接合柱與該多層線路為電性不連接。
8.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述組件接合柱與該底座為一體成型。
9.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述組件接合柱與該底座非一體成型。
10.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述組件接合柱表面具有一金屬薄膜墊，并為包含鎳/金或鎳/鈀/金的數(shù)金屬層。
11.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述多層線路包含一層或一層以上的線路。
12.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述多層線路包含以鐳射電鍍孔、機(jī)械電鍍孔或印刷導(dǎo)電膠電性導(dǎo)通的上、下線路層
13.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述散熱基座由銅、鎳、鐵、鋁、銅合金或碳化硅制成。
14.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述散熱基座的材質(zhì)為陶瓷，并為氮化鋁或氧化鋁的導(dǎo)熱材料。
15.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述發(fā)光二極管為晶粒、或已完成封裝的封裝體。
16.如權(quán)利要求l所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述絕緣殼體包含圍繞在數(shù)個發(fā)光二極管與導(dǎo)線外圍的固持件、以及填附于其內(nèi)并覆 蓋于該發(fā)光二極管、導(dǎo)線及基板上的透明樹脂材料。
17.如權(quán)利要求16所述的高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述固持件由塑料或金屬制成。
全文摘要
一種高功率型發(fā)光二極管模塊封裝結(jié)構(gòu)，至少包括基板、數(shù)發(fā)光二極管及絕緣殼體。其中該基板包含散熱基座及多層線路，基于該散熱基座上凸起的組件接合柱可直接與該發(fā)光二極管接合，因此可有效將發(fā)光二極運(yùn)作時所產(chǎn)生的熱源導(dǎo)出；另外，環(huán)繞該組件接合柱的多層線路更可提供模塊內(nèi)組件電性相連所需的繞線以增強(qiáng)圖案設(shè)計的彈性，進(jìn)而達(dá)成客制化模塊的目的，且具有高可靠度、高設(shè)計彈性、高散熱性且成本低。
文檔編號H01L25/075GK101546761SQ20091030112
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者王家忠 申請人:鈺橋半導(dǎo)體股份有限公司