專利名稱：半導體器件封裝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件封裝。
背景技術：
發光二極管(LED)可以形成使用基于GaAs、基于AlGaAs、基于GaN、基于InGaN和 基于InGaAlP的化合物半導體材料的發光源。這類LED被封裝起來，用作發射各種顏色的發光器件。在表現顏色的各種應用(包 括開/關指示器、文本顯示器和圖像顯示器)中，發光二極管用作光源。
發明內容
這些實施例提供了一種半導體器件封裝，該半導體封裝包括粘合構件，該粘合構 件包含反射性金屬并且設置在半導體器件和電極之間。這些實施例提供了一種半導體器件封裝，該半導體器件封裝包括粘晶 (die-bonded)在含反射性金屬或/和無機填充劑的粘合構件上的半導體器件。這些實施例提供了一種半導體器件，該半導體器件包括粘合構件，該粘合構件包 含反射性金屬或/和無機填充劑并且設置在電極的粘合凹槽中；LED，該LED粘晶在所述粘 合構件上。實施例提供了一種半導體器件封裝，該半導體器件封裝包括封裝主體；多個電 極，所述多個電極包括所述封裝主體上的第一電極；粘合構件，所述粘合構件在所述第一電 極上并且包含無機填充劑和金屬粉末中的至少一種；以及半導體器件，所述半導體器件粘 晶在所述粘合構件上。實施例提供了一種半導體器件封裝，該半導體器件封裝包括封裝主體，所述封裝 主體包括腔；多個電極，所述多個電極包括所述腔中的第一電極；粘合構件，所述粘合構件 在所述第一電極上，并且包含白色無機填充劑和反射性金屬；至少一個發光二極管芯片，所 述發光二極管芯片粘晶在所述粘合構件上；布線，所述布線將所述電極電連接到所述發光 二極管芯片；以及樹脂材料，所述樹脂材料在所述腔中。實施例提供了一種半導體器件封裝，該半導體器件封裝包括發光二極管芯片； 第一電極，所述第一電極在所述發光二極管芯片之下；第二電極，所述第二電極與所述第一 電極分隔開；有機粘合構件，所述有機粘合構件在所述第一電極上并且包含無機填充劑和 反射性金屬中的至少一種；發光二極管芯片，所述發光二極管芯片粘晶在所述有機粘合構 件上；以及連接構件，所述連接構件將發光二極管芯片連接到電極。在以下的附圖和說明書中闡述了一個或多個實施例的細節。從說明書和附圖中以 及從權利要求書中，其它特征將是顯而易見的。
圖1是根據第一實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。
圖2是上面安裝有圖1中的半導體器件的第一電極的頂部平面圖。圖3是示出圖1中的粘合構件的散熱路徑的橫截面圖。圖4是示出根據第二實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。圖5是示出根據第三實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。圖6是示出根據第四實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。圖7是圖6的側截面圖。圖8是示出根據第五實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。圖9是示出根據第六實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。
具體實施例方式現在，將詳細參照本發明的實施例，在附圖中示出這些實施例的實例。圖1是根據第一實施例的半導體器件封裝的橫截面圖，圖2是上面安裝有圖1中 的半導體器件的第一電極的頂部平面圖，并且圖3是示出圖1中的粘合構件的散熱路徑的 橫截面圖。參照圖1，半導體器件封裝100包括封裝主體110、半導體器件120、樹脂材料125、 多個電極132和134及粘合構件140。封裝主體110可以由從以下物質組成的組中選擇的材料形成聚鄰苯二甲酰 胺(PPA)、液晶聚合物、基于樹脂的材料，例如間規聚苯乙烯(SPS)、金屬芯印刷電路板 (MCPCB)、印刷電路板(PCB)、陶瓷PCB、阻燃劑-4 (FR-4)、氮化鋁(AlN)。封裝主體110可以 被設置成板上芯片(COB)的形式。在封裝主體110的上部112形成具有開口頂部的腔115，并且腔115的內壁可以形 成為相對于其底表面垂直或者以預定角度傾斜。腔115可以形成為圓形或多邊形的形狀并且形成為單層腔結構或多層腔結構。然 而，本發明不限于這些構造。電極132和134形成在封裝主體110的腔115中。電極132和134的第一端設置 在腔115中，并且電極132和134的第二端暴露于封裝主體110的外側。電極132和134 的第二端可以用作外部電極Pl和P2。電極132和134的第二端延伸到封裝主體110的側 表面或底表面。然而，本發明不限于這種構造。通過選擇性地使用引線框架型、PCB(印刷 電路板)型、陶瓷型、電鍍型和通孔型，可以形成電極132和134。電極132通過具有預定深度的粘合凹槽136而被設置在第一區域中。可以通過穿 孔工藝或蝕刻工藝形成粘合凹槽136。可以在制造封裝主體110之前或之后，在電極132上 形成粘合凹槽136。粘合凹槽136可以形成在上面附著有半導體器件120的電極132上。以下將描述 粘合凹槽136形成在第一電極132上的實例。粘合凹槽136可以形成在其中半導體器件120被粘晶處理的區域上。粘合凹槽136 可以形成為圓形形狀、多邊形形狀或任意形狀。從電極132的頂表面算起，粘合凹槽136的 深度是1-100 μ m。另外，粘合構件140形成在粘合凹槽136中。可以通過打點、壓印和分配工藝中的 至少一種形成粘合構件140。
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粘合構件140可以由含反射性金屬的有機粘合材料形成。可以通過以預定比率將 有機樹脂與無機填充劑或/和反射性金屬混合，形成粘合構件140。有機樹脂包含硅或環氧樹脂。無機填充劑包括高反射性的白色無機填充劑或者反 射性無機填充劑，例如Ti02。反射性金屬可以包括在反射特性和導熱性方面表現優良的金 屬粉末，例如Ag和Al。粘合構件140可以由混合有0. 1-30重量％的無機填充劑或/和0. 1-30重量％的 金屬粉末的有機樹脂形成。粘合構件140比諸如環氧樹脂的樹脂材料具有更高的導熱性和反射特性，并且與 環氧樹脂具有相同的絕緣特性。粘合構件140的底部和外周可以表百接觸第一電極132。半導體器件120被粘晶到粘合構件140上。半導體器件120包括例如LED芯片。 LED芯片可以是帶色LED芯片，例如紅色LED芯片、綠色LED芯片或藍色LED芯片或紫外LED 芯片。具有LED芯片的封裝可以被稱作LED封裝。另外，半導體器件120可以包括諸如齊 納二極管這樣的保護性器件。可以設計粘合構件140，使得可以對至少一個半導體器件120進行粘晶處理。可以 根據粘合凹槽136的尺寸來變化半導體器件120的數量。參照圖2，粘合構件140的第一寬度Dl大于半導體器件120的第一寬度D2。也就 是說，粘合構件140的面積可以大于半導體器件120的底面積。再次參照圖1和圖2，半導體器件120通過布線122和124連接到電極132和134。樹脂材料125形成在腔115中。樹脂材料125包括透明硅或環氧樹脂。可以將熒 光體加入到樹脂材料125。形成為預定形狀的透鏡(未示出)可以附著或形成在樹脂材料 125 上。封裝主體110可以包括用于保護半導體器件120的保護性器件(未示出)，例如齊
納二極管。參照圖1和圖3，通過電極132和134向半導體器件封裝100提供電力。電極132 向半導體器件120提供第一極性電力，第二電極134向半導體器件120提供第二極性電力。 當半導體器件120是LED芯片時，半導體器件120沿著所有方向發射光。在這種情況下，半 導體器件120產生熱。一部分產生的熱被導向設置在半導體器件120下面的粘合構件140， 并且導向粘合構件140的熱通過第一電極132擴散。這里，粘合構件140表面接觸第一電極132的粘合凹槽136，以通過第一電極132 擴散從半導體器件120導出的熱。另外，粘合構件140形成在第一電極132的粘合凹槽136中并且設置在半導體器 件120下面。因此，粘合構件140與樹脂材料125接觸的面積減小。這里，粘合構件140可 以突出到第一電極132上方。另外，由于粘合構件140具有較高的導熱率，因此其可以減小與半導體器件120的 邊界表面的溫度。因此，可以防止由于熱導致的樹脂材料125的黃化問題。由于粘合構件140包含反射性金屬，因此其可以反射從半導體器件120發射出的 一部分光或者變化光的臨界角。因此，可以增加發光二極管封裝上反射的光的量。圖4是示出根據第二實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。在該第二實施例中將 不再描述那些在第一實施例中已經描述的部分。
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參照圖4，該第二實施例的半導體器件封裝包括第一電極132，形成為突出/凹槽 構造的粘合凹槽136A形成在第一電極132上。在粘合凹槽136A中形成粘合構件140。通過突出/凹槽結構，可以增大粘合構件 140與第一電極132的接觸面積。因此，由半導體器件120產生的熱可以得以有效擴散，并 且變化從LED芯片發射出的光的臨界角或者反射或折射所述光。圖5是示出根據第三實施例的半導體器件的橫截面圖。在該第三實施例中將不再 描述那些在第一實施例中已經描述的部分。參照圖5，半導體器件封裝100A包括形成在第一電極133的頂表面上的粘合構件 140A和多層腔115A。第一電極133和第二電極135設置在腔115A上。第一電極133的第 一端133A設置在腔115A的下層底表面上，半導體器件120被粘晶在第一電極133的第一 端133A上。半導體器件120通過形成在第一電極133的頂表面上的粘合構件140進行粘晶。 粘合構件140A形成在第一電極133的第一端133A的頂表面上。在這種情況下，可以根據 粘合構件140A的面積改進散熱效率。對粘合構件140的說明將參照第一實施例。第二電極135的第一端135B和第一電極133的中間端133B傾斜地設置在腔115A 的下層，以改進光反射。第一電極133的第二端133C和第二電極135的第二端135C通過腔115A的中端
和頂端而暴露。透明樹脂材料125形成在腔115A中。可以將熒光體加到樹脂材料125中。樹脂材 料125可以設置在具有熒光體層的下腔結構中。透明樹脂層可以形成在腔結構中。然而， 本發明不限于此。這里，多個布線122和124具有第一端和第二端，第一端與半導體器件120連接， 第二端與第一電極133的第二端133C和第二電極135的第二端135C連接。因此，可以擴 散半導體器件120的散熱路徑。粘合構件140A包括反射性金屬和無機填充劑，因此由半導體器件120產生的熱可 以通過第一電極132擴散。圖6是示出根據第四實施例的半導體器件封裝的橫截面圖，并且圖7是圖6中的 側橫截面圖。在該第四實施例中將不再描述那些已經在第一實施例中描述的部分。參照圖6和圖7，半導體器件封裝200包括封裝主體210、腔215、多個電極232和 234、粘合構件240、半導體器件200和樹脂材料225。封裝主體210是形成為多面體形狀的基于硅的晶圓級封裝(WLP)。具有預定深度的腔215可以形成在封裝主體210的上部中。封裝主體210的周邊 可以傾斜。然而，本發明不限于此。電極232和234可以形成在封裝主體210的表面上。例如，電極232和234可以 形成在封裝主體210的頂表面(包括腔區域)、側表面和后表面。電極232和234可以形成為電鍍型或/和通孔型。反射性材料可以涂覆在電極 232和234的頂表面上。這里，絕緣層(未示出)可以形成在封裝主體210與電極232和 234之間。然而，本發明不限于此。電極232和234的第一端設置在腔215中并且彼此分隔開。
電極232設置有粘合凹槽236。通過對電極232進行干蝕刻或濕蝕刻，可以將粘合 凹槽236形成為預定深度。粘合凹槽236可以形成為圓形形狀、多邊形形狀或任意形狀。粘合凹槽236的尺寸可以等于或大于半導體器件220的底表面。半導體器件220 可以是至少一個LED芯片。從電極232的頂表面起，粘合凹槽236的深度可以是1_100 μ m。粘合構件240形成在粘合凹槽236中。可以通過打點工藝、壓印工藝和分配工藝 中的一種，形成粘合構件240。粘合構件240可以由加入了金屬粉末的有機粘合材料形成。粘合構件240可以由 以預定比率加入了無機填充劑或/和金屬粉末的有機樹脂形成。有機樹脂包含硅或環氧樹脂。無機填充劑包含諸如TiO2的高反射性白色無機填充 劑。反射性金屬可以包括在反射性能和導熱性方面表現得優良的金屬粉末，例如Ag和Al。 粘合構件140可以由混有0. 1-30重量％的無機填充劑或/和0. 1-30重量％的金屬粉末的 有機樹脂形成。將粘合構件240施加到粘合凹槽236上，將半導體器件220粘晶到粘合構件240 上。半導體器件220通過布線222連接到電極232和234。 由半導體器件220產生的熱通過粘合構件240被導向電極232。因此，可以減小半 導體器件220和粘合構件240之間的結溫度。這里，腔215中的粘合構件240的形狀、尺寸和數量可以根據半導體器件220的形 狀、尺寸和數量變化。例如，當提供多個半導體器件220時，粘合構件240可以形成為大的 尺寸，或者可以提供多個粘合構件240。在腔215中形成樹脂材料225。樹脂材料225包括透明的硅或環氧樹脂。可以向 樹脂材料225加入熒光體。可以在樹脂材料225上設置沿著預定方向折射光的透鏡(未示 出)。另外，可以在封裝主體210上設置用于保護半導體器件(即，LED) 220的保護性器 件，例如芥納二極管。當從電極232和234施加電力時，半導體器件220被驅動以產生熱。半導體器件 220產生的熱通過粘合構件240被導向電極232，然后被擴散。另外，當半導體器件220是 LED芯片時，LED芯片發射出的光被粘合構件240部分反射或折射。半導體器件220產生的熱通過粘合構件240被導向電極232，然后被擴散。因此， 可以解決與半導體器件220接觸的樹脂材料225的黃化問題。另外，粘合構件240與樹脂 材料225的接觸面積減小，并且粘合構件240與電極132的接觸面積增大。因此，可以增強 粘合構件240的散熱效率。圖8是示出根據第五實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。將不再在該第五實施 例中描述那些在第一實施例中已經描述的部分。參照圖8，半導體封裝300包括封裝主體310、半導體器件320、多個電極332和 334、布線322和324、樹脂材料325和粘合構件340。電極332和334形成在封裝主體310上。可以通過選擇性使用引線框架型、PCB 型、陶瓷型、電鍍型和通孔型，形成電極332和334。電極332可以延伸到封裝主體310頂表面的一側、封裝主體310的左側表面和封裝主體310的后側表面。第二電極334可以延伸到封裝主體310頂表面的另一側、封裝主 體310的右側表面和后表面。封裝主體310的后電極可以用作外部電極P5和P6。
粘合凹槽336形成在第一電極332的頂表面上，粘合構件340形成在粘合凹槽336 上。粘合構件340可以與金屬粉末或/和白色無機填充劑混合。粘合構件340對應于第一 實施例的粘合構件340。至少一個半導體器件320被粘晶在粘合構件340。半導體器件320可以是LED芯 片，并且通過布線322和324電連接到電極332和334。可以使用硅或環氧樹脂將樹脂材料325形成為透鏡形狀。樹脂材料325密封半導 體器件320及布線322和324。樹脂材料325可以沿著預定方向折射從LED芯片發射出的光。當半導體器件320被驅動時，半導體器件320產生的部分熱通過粘合構件340被 導向電極332并且然后被擴散。這里，通孔(未示出)可以穿過電極332而被形成，并且延 伸到封裝主體310的底表面。通孔用于散熱通過封裝主體310的下部。圖9是根據第六實施例的半導體器件封裝的橫截面圖。將不再在該第六實施例中 描述那些已經在第一實施例中描述的那些部分。參照圖9，半導體封裝300A包括封裝主體310、粘合構件340A、半導體器件320A、 多個電極332和334、粘合凹槽336A和樹脂材料325。粘合凹槽336A形成在封裝主體310的電極332中。粘合凹槽336A可以形成為多 個帶形形狀、環形環形或圓環形狀。粘合構件340A形成在粘合凹槽336A中。電極332中的一部分被暴露在上一凹槽 336A中，并且導電粘合劑可以被施加在電極332的一部分上。半導體器件320A通過導電粘 合劑可以被粘晶在粘合構件340A上。也就是說，可以將有機粘合構件和導電粘合構件都用 作晶片粘合構件。當半導體器件320A是大尺寸LED芯片時，LED芯片的底電極電連接到電極332并 且還通過布線324連接到電極334。這里，LED芯片的底電極可以是N型或P型電極。根據實施例，當封裝諸如LED芯片這樣的半導體器件時，半導體器件產生的熱可 以通過導熱粘合構件有效地擴散。另外，從LED芯片發射的光可以被含金屬粉末的粘合構 件反射。使用LED芯片的半導體器件封裝可以用作液晶顯示裝置的前光或/和背光的光源 并且可以用作照明。這些實施例提供了半導體器件封裝。這些實施例提供了 LED封裝。這些實施例還提供了 LED封裝，該LED封裝可以用作用于諸如照明顯示、字母顯示 和圖像顯示這樣的各種領域的光源。根據實施例，可以通過含反射性金屬的粘合構件，改善諸如LED芯片這樣的半導 體器件的散熱。另外，由于從LED芯片發射的光可以被含反射性金屬和/或無機填充劑的粘合構 件反射，因此所反射的光的量會增加。另外，可以通過減小粘合構件與樹脂材料的接觸面積，解決樹脂材料的黃化問題。此外，可以改進上面安裝有LED芯片和/或保護性構件的半導體器件封裝的可靠
9性。在以上的說明書中，將理解的是，當層(或膜)被稱作在另一個層或襯底“上”時， 它可以直接在另一個層或襯底上，或者還可以存在中間層。另外，將理解的是，當層被稱作 在另一個層“下”時，它可以直接在另一個層下，并且還可以存在一個或多個中間層。此外， 還將理解的是，當層被稱作在兩個層“之間”時，它可以是在兩個層之間的唯一層，或者還可 以存在一個或多個中間層。雖然已經參照實施例的多個示例性實施例描述了實施例，但是應該理解的是，本 領域的技術人員可以在將落入本發明原理的精神和范圍的范圍內進行多種其它變化并且 可以設計這些實施例。更具體來講，在本公開、附圖和所附權利要求的范圍內，對組件部分 和/或主題組合布置的各種變型和變化是可能的。對于本領域的技術人員來說，除了組件 部分和/或布置的變型和變化之外，可供選擇的使用將是顯而易見的。
權利要求
一種半導體器件封裝，包括封裝主體；多個電極，所述多個電極包括在所述封裝主體上的第一電極；；粘合構件，所述粘合構件在所述第一電極上并且包括無機填充劑和金屬粉末中的至少一種；以及半導體器件，所述半導體器件粘晶在所述粘合構件上。
2.根據權利要求1所述的半導體器件封裝，其中所述第一電極的粘晶區域包括具有預 定深度的粘合凹槽，并且所述粘合構件形成在所述粘合凹槽中。
3.根據權利要求2所述的半導體器件封裝，其中所述粘合構件是包括所述無機填充劑 和所述金屬粉末的有機樹脂。
4.根據權利要求3所述的半導體器件封裝，其中所述無機填充劑包括TiO2,并且所述 金屬粉末包括鋁(Al)和銀(Ag)中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的半導體器件封裝，其中所述半導體器件包括至少一個發光二 極管芯片。
6.根據權利要求5所述的半導體器件封裝，包括腔，所述腔設置在所述封裝主體，用于容納所述電極和所述發光二極管芯片； 布線，所述布線將所述發光二極管芯片電連接到所述電極；以及 透明樹脂材料，所述透明樹脂材料在所述腔中。
7.根據權利要求1所述的半導體器件封裝，包括用于密封所述電極和所述半導體器件 的樹脂材料。
8.根據權利要求1所述的半導體器件封裝，其中所述粘合構件的底表面和外周和所述 第一電極接觸。
9.一種半導體器件封裝，包括 封裝主體，所述封裝主體包括腔；多個電極，所述多個電極包括在所述腔中的第一電極；粘合構件，所述粘合構件在所述第一電極上并且包括白色無機填充劑和反射性金屬； 至少一個發光二極管芯片，所述發光二極管芯片粘晶在所述粘合構件上； 布線，所述布線將所述電極電連接到所述發光二極管芯片；以及 樹脂材料，所述樹脂材料在所述腔中。
10.根據權利要求9所述的半導體器件封裝，其中所述第一電極包括粘合凹槽，所述粘 合構件設置在粘合凹槽中。
11.根據權利要求10所述的半導體器件封裝，其中所述粘合凹槽的深度為從所述第一 電極的頂表面起大約ι μ m至大約100 μ m。
12.根據權利要求11所述的半導體器件封裝，其中所述粘合凹槽大于所述發光二極管 芯片的底面積并且包括突出/凹槽結構。
13.根據權利要求10所述的半導體器件封裝，其中所述粘合凹槽形成為多個帶形形 狀、環形形狀和圓形形狀中的一種。
14.根據權利要求9所述的半導體器件封裝，其中所述電極包括引線框架型電極、電路 板型電極、陶瓷型電極、電鍍型電極和通孔型電極中的至少一種；并且所述封裝主體包括聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、液晶聚合物、包括間規聚苯乙烯的樹脂、金 屬芯印刷電路板(MCPCB)、印刷電路板(PCB)、陶瓷PCB、阻燃劑-4 (FR-4)、和氮化鋁(AlN) 中的至少一種。
15.根據權利要求9所述的半導體器件封裝，其中所述粘合構件包括硅或環氧樹脂； 所述白色無機填充劑包括TiO2 ；所述反射性金屬包括鋁(Al)和銀(Ag)中的至少一種；并且所述白色無機填充劑和所述反射性金屬中的至少一種以按重量計約0. 至約30% 的濃度混合在所述粘合構件中。
全文摘要
本發明提供了一種半導體器件封裝。該半導體器件封裝包括封裝主體、多個電極、粘合構件和半導體器件。所述電極包括設置在封裝主體上的第一電極。粘合構件設置在第一電極上，并且包括無機填充劑和金屬粉末中的至少一種。半導體器件被粘晶在粘合構件上。
文檔編號H01L33/60GK101926014SQ200980103215
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月16日 優先權日2008年6月23日
發明者金忠烈 申請人:Lg伊諾特有限公司