專利名稱：發光二極管芯片、制法及封裝方法
技術領域：
本發明是有關于一種 發光二極管芯片、其制法及封裝方法，特別是指一種封裝體積小且制程速度快的發光二極管芯片、其制法及封裝方法。
背景技術：
如圖I所示，習知發光二極管芯片91通常藉由打線方式與載板92上的外部電極93電連接。由于打線制程需要占用載板92較大的空間，而且打線過程是用機器一條一條的連接，制程效率極低，不利于系統封裝(system in package)或晶圓級封裝(wafer levelpackage)。為了改善打線制程的缺點，目前常見的方式是利用覆晶(flip-chip)的方式作電性連結，以省去打線制程。但是覆晶制程需在單顆芯片上植大量金球，過程耗時，也影響封裝效率。除了覆晶方式之外，另有一些不需打線的封裝方式，例如翻轉芯片將位于芯片表面的電極直接與載板上的電極黏著而不使用金球，如此方式則需使芯片表面的電極等高，且具有極佳的平整度，制作精度要求較高，相對使制程難度較高。另一種方式是調整芯片結構，使芯片電極由芯片表面延伸至芯片底面，例如日本專利公開案JP2008-130875所揭示的芯片制造方法，如圖2及圖3所示，是在芯片94上開孔941，鍍上導電層95，使導電層95通過開孔941將芯片94表面的電極96與芯片94底面的電極97連接，而使芯片94電極97可位于其底面處。但是JP2008-130875案中，其界定開孔941的壁面為垂直的壁面，在鍍制導電層時，會有階梯覆蓋性不良的缺點，容易導致導電層不均勻而影響導電性。
發明內容
為了解決前述的問題，本發明利用在發光二極管芯片兩側形成傾斜側壁，藉由傾斜側壁產生的斜面，可使導電層容易在斜面上均勻沉積，以避免階梯覆蓋性不良的缺點，并藉由斜面上的導電層，將發光二極管芯片表面的電極延伸至芯片的基板兩側或是基板的底面，有利于后續的封裝制程，更甚者，不需使用到打線，可減小封裝結構的體積。進一步地，本發明亦提供利用半導體制程技術的反射杯的制法及發光二極管的封裝方法，可應用于系統封裝或晶圓級封裝。本發明反射杯的制法僅需利用一次光罩制程即可完成具有反射層的凹槽結構，相較于習知制程需要兩道光罩制程，能夠減少制程時間及制作成本。而本發明提供的封裝方法不需要打線制程即可與封裝載板的導線形成電連接，不僅能夠節省制程時間，增進生產效率，還能縮小封裝結構的體積。更進一步地，本發明還提供一種能夠將發光二極管芯片的電極延伸至封裝載板的底面之封裝方法，且不需在反射杯中開孔，以避免破壞密封芯片的效果，可解決一般由反射杯底部開孔以將電極延伸至封裝載板底部所導致芯片容易受潮以及封裝結構的結構脆弱的問題，而其所制成的封裝結構可直接設置于一應用產品的電路板，不需使用打線制程，除可減少因斷線造成的不良率，提升封裝可靠度，還可使下游應用端的組裝程序更加簡便。本發明所提供的發光二極管芯片，藉由斜面單元使連接電極之導電層延伸至基板傾斜壁或底面，可將發光二極管芯片固設于封裝載板中直接形成電連接，或利用金屬化制程制作延伸導電層形成電連接，由于不需要打線制程，有助于晶圓級封裝或系統封裝，而能節省一一打線的封裝時間，以及節省打線所占用的空間以縮小體積，對于整合其它光電組件具有小型化優勢，且與其它LED技術整合，例如奈米晶體制程的整合，也較為彈性。此外，本發明所提供的發光二極管芯片的制法，藉由形成傾斜側壁及基板傾斜壁，以在其斜面上利用金屬化制程沉積導電層，相較于在垂直面上沉積導電層容易控制，故能提升制程良率，降低制造成本。本發明所提供的用于發光二極管封裝之反射杯的制法，藉由部分凸伸于凹槽中之保護層的屏蔽，使被覆于凹槽的金層層未超出凹槽開口，而能省去一道光罩制程，以降低制程時間及成本。 本發明提供之發光二極管的封裝方法，可在同一封裝載板上完成多數個發光二極管芯片的封裝，亦可不需要打線制程，故更能適用于晶圓級封裝或系統封裝，依據不同的發光二極管芯片結構可選擇適用的方法步驟，將連接芯片電極的導電層延伸出反射杯外，進一步地，還能由反射杯外延伸至封裝載板底面，以維持芯片密封的完整性，使本發明之封裝方法不僅能夠節省封裝制程時間及縮小封裝結構的體積，還能方便下游應用端的組裝程序。
接下來參照附圖及相關實施例對本發明作詳細的說明和描述圖I是一示意圖，說明一習知的發光二極管芯片；圖2是一俯視圖，說明日本專利公開案JP2008-130875所揭示的一發光二極管芯片;圖3是圖2的截面圖；圖4(a) 圖4(f)是說明本發明發光二極管芯片的制法之實施例I的實施步驟流程圖；圖5是圖4(f)的俯視圖，說明實施例I的二電極單元的位置；圖6是一示意圖，說明本發明發光二極管芯片之實施例I ;圖7 (a) 圖7 (g)是說明本發明發光二極管封裝方法之實施例I的實施步驟流程圖；圖8是接續圖4(a) 圖4(f)的流程圖，說明本發明發光二極管芯片的制法之實施例2的實施步驟；圖9是一示意圖，說明本發明發光二極管芯片之實施例2 ；圖10(a) 圖10(c)是接續圖7(a) 圖7(d)的流程圖，說明本發明發光二極管封裝方法之實施例2的實施步驟；圖11 (a) 圖11 (f)是說明本發明發光二極管封裝方法之實施例3的實施步驟流程圖12(a) 圖12(b)是接續圖11(a) 圖11(d)的流程圖，說明本發明發光二極管封裝方法之實施例4的實施步驟；圖13 (a) 圖13 (h)是說明本發明發光二極管封裝方法之實施例5的實施步驟流程圖；圖14是圖13(h)的俯視圖，說明實施例5的上導電層的位置；及圖15是一示意圖，說明實施例5之發光二極管芯片的另一封裝態樣。
具體實施例方式有關本發明之前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之五個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的組件是以相同的編號來表不。實施例I發光二極管芯片的制作參閱圖4(a) 圖4(f)，說明本發明發光二極管芯片的制法之實施例I的實施步驟流程圖。其實施步驟包含如圖4(a)所示，取一已完成磊晶結構的母片10，母片10包括一基板11及一形成于基板11上的磊晶層單元12。磊晶層單元12包括一形成于基板11上的第一型半導體層121、一形成于第一型半導體層121上的發光層122及一形成于發光層122上的第二型半導體層123。在本實施例中，基板11為藍寶石(sapphire)材質,厚度約350 μ m ;第一型半導體層121為η型氮化鎵(n-GaN),第二型半導體層123為p型氮化鎵(ρ-GaN)。利用半導體制程技術的圖案化制程在母片10上定義出復數個預定形成一芯片的位置及預定形成兩芯片之間的凹槽的位置(圖未示出)。以下步驟要說明如何利用蝕刻及金屬化制程形成各芯片的側壁及電極單元，為方便說明起見，圖式中僅示出兩個相鄰芯片之間的實施過程。如圖4(b)所示，在預定形成凹槽21的位置利用蝕刻制程由第二型半導體層123蝕刻至部分第一型半導體層121，使第一型半導體層121裸露，而形成一開口往外擴張的凹槽21，也就是說在各芯片I之一側形成由第二型半導體層123側往下延伸至部分第一型半導體層121側的一第一斜面131。如圖4(c)所示，再于介于兩芯片I中間之凹槽21底部，即第一型半導體層121的部分裸露表面，定義一第二凹槽22的位置，然后蝕刻第一型半導體層121至基板11表面形成一開口往外擴張的第二凹槽22，而使基板11的部分表面裸露，藉此在各芯片I之一側形成位于第一型半導體層121側邊并相鄰基板11的一第二斜面132及一連接于第一斜面131與第二斜面132的平臺133，而第一斜面131、第二斜面132及平臺133即形成磊晶層單元12之一往下并往外傾斜的傾斜側壁13。各芯片I之磊晶層單元12的另一側亦由另一組凹槽21及第二凹槽22形成一往下并往外傾斜的傾斜側壁13。前述蝕刻制程可利用干式蝕刻或濕式蝕刻，可依據磊晶層單元12的材質選用適當的蝕刻方式，此為本發明領域的公知技術，于此不再贅述。值得注意的是，前述形成凹槽21與第二凹槽22的實施步驟僅為實施方式的一種，其亦可利用不同光阻厚度或半色調網點(halftone)制程同時定義出凹槽21與第二凹槽22的位置，并可利用一次蝕刻步驟或兩次蝕刻步驟形成凹槽21與第二凹槽22，不以本實施例為限。
如圖4(d)所示，在第二凹槽22底部，即裸露的基板11表面，蝕刻形成一開口往外擴張的基板凹槽23，藉此于基板凹槽23兩側的芯片I分別形成一與其相鄰的傾斜側壁13同向傾斜的基板傾斜壁14。同樣地，各芯片I的基板11之另一側同時形成另一基板凹槽23，并形成另一與其相鄰的傾斜側壁13同向傾斜的基板傾斜壁14。此處蝕刻制程同樣可利用干式蝕刻或濕式蝕刻，在本實施例中，是利用濕式蝕刻方式，以磷酸與水混合并加熱作為蝕刻液蝕刻基板11，使基板傾斜壁14的傾斜角約介于40 60度。如圖4(e)所示，利用金屬化制程，于各芯片I上形成二電極單元，分別為一與第一型半導體層121形成電連接之第一電極單元151，及一與第二型半導體層123形成電連接之第二電極單元152。第一電極單元151包括一設于其中一傾斜側壁13之平臺133表面之電極1511，及一由電極1511沿相鄰的第二斜面132延伸至基板傾斜壁14上的導電層1512。第二電極單兀152包括一設于第二型半導體層123表面之電極1521,及一由電極1521沿另一傾斜側壁13延伸至基板傾斜壁14上的導電層1522。而且第二電極單元152的導電層1522與對應的傾斜側壁13之間先形成有一絕緣層153，以避免第一電極單元151與第二電極單元152短路。第一電極單元151與第二電極單元152在芯片I上的分布可配合參閱圖 5的俯視圖。在形成電極1521前，亦可在第二型半導體層123表面被覆透明電極，如氧化銦錫(ITO)膜(圖未示出)以增加導電均勻性。如圖4(f)所示，研磨位于磊晶層單元12相反側的基板11之底面111，將各基板凹槽23磨穿，使各基板傾斜壁14上的導電層1512、1522露出底面111。在本實施中，研磨后的基板11厚度約為50 100 μ m。之后，切割母片10以形成多數個獨立的芯片I。發光二極管芯片如圖6所示，前述步驟制得之芯片I為本發明發光二極管芯片之實施例1，包含一基板11、一嘉晶層單兀12、二斜面單兀16及二電極單兀151、152。基板11具有一表面112及一底面111。嘉晶層單兀12位于基板11的表面112,并包括一第一型半導體層121、一發光層122及一第二型半導體層123，第一型半導體層121位于基板11表面112，且發光層122位于第一型半導體層121與第二型半導體層123之間。二斜面單元16分別位于兩對側邊，各斜面單元16系由磊晶層單元12朝基板11的底面111方向往下并往外傾斜，各包括位于磊晶層單元12之一傾斜側壁13，及位于基板11之一基板傾斜壁14。各傾斜側壁13還包括一由第二型半導體層123側往下延伸至部分第一型半導體層121側的第一斜面131及一相鄰基板11的第二斜面132，而第一斜面131與第二斜面132之間由一平臺133相連接。二電極單兀151、152分別為一與第一型半導體層121電性連接之第一電極單兀151,以及一與第二型半導體層123電性連接之第二電極單兀152。第一電極單兀151包括一設于其中一傾斜側壁13之平臺133表面的電極1511及及一由電極1511沿相鄰的第二斜面132延伸至基板傾斜壁14上的導電層1512。第二電極單兀152包括一設于第二型半導體層123表面之電極1521，及一由電極1521沿另一傾斜側壁13延伸至基板傾斜壁14上的導電層1522。而且第二電極單元152的導電層1522與對應的傾斜側壁13之間還設有一絕緣層153。此外，基板11亦可為具導電性之基板，若基板具有導電性時，需在基板傾斜壁上設絕緣層。在本實施例中，基板傾斜壁14之傾斜角約介于40-60度，有利于封裝時再封裝載板上鍍制延伸導電層與導電層1512、1522相連接,有關發光二極管芯片I的封裝方式,將于下文中說明。
發光二極管的封裝圖7(a) (g)說明本發明發光二極管的封裝方法之實施例I的實施流程，其中圖7(a) 圖7(d)還說明本發明之反射杯的制法。如圖7(a)所示，在一封裝載板3上形成一保護層31，再圖案化保護層31，以形成一貫穿保護層31之穿孔311。在本實施例中，封裝載板3材質為硅，保護層31材質為SiNx。封裝載板3亦可為其它不導電材質，例如氮化鋁或氧化招等陶瓷材料。保護層31材質也可為Si0x、SiNx/Si0x、或金屬(例如Ni、Au)等,保護層31的形成方法可依據其材質選用，例如非金屬材質可用氣相沉積法(CVD)、或高濕高溫爐制程，金屬材質可用電鍍、濺鍍或蒸鍍等方式。如圖7(b)所示，利用蝕刻液通過穿孔311蝕刻封裝載板3，形成一開口 321大于穿孔311之凹槽32，使相鄰穿孔311之部分保護層31凸伸于凹槽32中。在本實施例中，蝕刻液為KOH溶液，濃度30vol %之KOH溶液于80°C或濃度45vol %之KOH溶液于85°C條件下，蝕刻速率約為lym/min。蝕刻液的選用可依據實際需求調整，不以本實施例為限。如圖7 (C)所示，于保護層31及凹槽32上形成一金屬層33、34，且藉由部分凸伸于 凹槽32中之保護層31的屏蔽，使凹槽32相鄰保護層31處(鄰近開口 321處)未被覆金屬層34。金屬層33、34可藉由濺鍍或蒸鍍方式沉積，材質可為Ti/Al、Ti/Ni/Ag或其它可用以反射光線的一般常見的反射層材質。如圖7(d)所示，移除保護層31及位于保護層31上的金屬層33，剩下在凹槽32中的金屬層34，即形成一位于凹槽32中的反射杯34。藉由前述步驟形成的反射杯34只有在圖案化保護層31時需用到一道光罩制程以定義穿孔311位置，再利用保護層31的屏蔽，使得鄰近凹槽32開口 321處沒有沉積金屬層34，所以反射杯34不會超出凹槽32開口 321，而能省去定義反射杯34開口區域以避免超出凹槽32開口321的光罩制程。如圖7(e)所示，取前述制得的一發光二極管芯片I固設于反射杯34中。更進一步的說，發光二極管芯片I系利用一固晶膠38固定于反射杯34內，在本實施例中，固晶膠38為絕緣材質，使得第一電極單元151的導電層1512與第二電極單元152的導電層1522與反射杯34電性分尚。再如圖7(f)所示，以金屬化制程形成二延伸導電層35，各延伸導電層35分別連接發光二極管芯片I之第一電極單兀151的導電層1512與第二電極單兀152的導電層1522,且由基板傾斜壁14處連接，當然亦可由傾斜側壁13處連接，使第一電極單元151與第二電極單兀152藉由各延伸導電層35延伸出反射杯34外的封裝載板3上,在本實施例中，由于反射杯34與封裝載板3均為導電體，所以在形成延伸導電層35之前，需先在反射杯34及封裝載板3上預定形成延伸導電層35的位置形成一絕緣層36，以避免延伸導電層35與反射杯34及封裝載板3接觸。如圖7 (g)所示，于反射杯34中填充透光膠材37，以密封發光二極管芯片I。透光膠材37可含有熒光粉或不含熒光粉，視使用需求而定。雖然本實施例中發光二極管芯片I是設置在反射杯34中，但是前述形成延伸導電層35的實施步驟也可適用于一般載板，或是一般反射杯。實施例2發光二極管芯片的制作本發明發光二極管芯片的制法之實施例2的實施步驟與實施例I大致相同，可配合參閱圖4(a) 圖4(f)，其差異之處在于，如圖8所示，在研磨基板11’的底面111’以露出各基板傾斜壁14’的導電層1512’、1522’后，實施例2利用金屬化制程在底面111’形成二分別與各基板傾斜壁14’的導電層1512’、1522’連接的導電層1513’、1523’，使第一、第二電極單元151’、152’的導電層1512’、1513’、1522’、1523’延伸至基板11’底面111’。此夕卜，在該金屬化制程步驟前，亦可進一步地包含將底面111’拋光以提供一較平坦與光滑表面的步驟。之后，切割母片10’上的各芯片I’以形成多數個獨立的芯片I’。發光二極管芯片如圖9所示，前述步驟制得之芯片I’為本發明發光二極管芯片之實施例2，與實施例I大致相同，其所差異之處在于，實施例2的第一電極單兀151’含包括一延伸于基板11’底面111’的導電層1513’，且第二電極單元152’含包括一延伸于基板11’底面111’的導電層1523，。發光二極管的封裝
圖10(a) (C)說明本發明發光二極管的封裝方法之實施例2的實施流程，用以封裝前述之發光二極管芯片I’。如圖10(a)所示，先于反射杯34’中定義預定設置發光二極管芯片I’底面111’之二導電層1513’、1523’的位置(圖未標號)，并利用金屬化制程形成二延伸導電層35’，使各延伸導電層35’分別由各導電層1513’、1523’之預定位置延伸至反射杯34’外的封裝載板3’上。在本實施例中，形成反射杯34’的實施步驟與實施例I相同，可參閱圖7(a) 圖7(d)。由于反射杯34’與封裝載板3’均為導電體，所以在形成延伸導電層35’之前，需先在反射杯34’及封裝載板3’上預定形成延伸導電層35’的位置形成一絕緣層36’，以避免延伸導電層35’與反射杯34’及封裝載板3’接觸。如圖10(b)所示，將一發光二極管芯片I’固設于反射杯34’中，并使二導電層1513’、1523’分別與相對應之各延伸導電層35’電連接。如圖10(c)所示，于反射杯34’中填充透光膠材37’，以密封發光二極管芯片I’。透光膠材37’可含有熒光粉或不含熒光粉，視使用需求而定。雖然本實施例中發光二極管芯片I’是設置在反射杯34’中，但是前述形成延伸導電層35’再與發光二極管芯片I’相接的實施步驟也可適用于一般載板，或是一般反射杯。實施例3圖11 (a) 圖11 (f)說明本發明發光二極管封裝方法的實施例3。如圖11(a)所示，先分別在一封裝載板41的正面411及背面412被覆一保護層42，再圖案化保護層42形成復數穿孔421、422，以定義預訂設置反射杯的凹槽位置421，及分別位于凹槽位置421兩側預定設置穿槽44(參閱圖11(b))的穿槽位置422。位于正面411與背面412的穿槽位置422上下相對應。如圖11(b)所示，再利用蝕刻液蝕刻封裝載板41，通過保護層42的穿孔421在封裝載板41正面411形成一預定設置反射杯471 (參閱圖
11(c))的凹槽43，使凹槽43的開口 431大于穿孔421，并且通過各穿孔422由封裝載板41的正面411及背面412相對蝕刻而形成二分別鄰近凹槽43的穿槽44。藉由每一穿槽44形成其相鄰兩封裝結構4的側壁45，且各側壁45具有一由封裝載板41正面411往中間外傾的上傾斜面451及一由封裝載板41背面412往中間外傾的下傾斜面452。在本實施例中，封裝載板41的材質為硅，保護層42的材質及蝕刻方式可參照實施例1，于此不再重述。如圖11 (c)所示，再由封裝載板41正面411沉積一金屬層47，使凹槽43及各穿槽44的上傾斜面451被覆金屬層47，其中凹槽43與保護層42相鄰處未被覆金屬層47，而于凹槽43內形成一反射杯471。如圖11 (d)所示，移除封裝載板41正面411與背面412的保護層42，由于本實施例之封裝載板41具有導電性，移除保護層42后，由封裝載板41的正面411與背面412沉積絕緣層46。如圖11(e)所示，利用金屬化制程在封裝載板41的背面412形成具有預定圖案的導電層48，包括二分別由封裝載板41背面412延伸至各下傾斜面452的下導電層481，及一位于封裝載板41背面412的傳導區482，傳導區482可供與外部散熱裝置(圖未示出)導接。或者，導電層48亦可由lift-off制程制作。如圖11(f)所示，取如實施例I所述的發光二極管芯片I固設于反射杯471中，配合參閱圖7(e) 圖7(g)所述的步驟，本實施例3進一步使實施例I中的延伸導電層35延伸至各上傾斜面451形成二上導電層483，各上導電層483分別與相對應的各下導電層481 相連接且分別與第一電極單元151及第二電極單元152電連接，使第一、第二電極單元151、152可延伸至封裝載板41的背面412。再于反射杯471中填充一透光膠材49將發光二極管芯片I密封，以形成一封裝結構4。透光膠材49可視需求含有突光粉或不含突光粉。前述實施步驟可在同一封裝載板41上完成多數個封裝結構4，經由切割后可制得多數個獨立的封裝結構4，各獨立的封裝結構4可直接設置于一應用產品的電路板(圖未示出)，不需使用打線制程，而方便下游應用端的組裝程序。實施例3的封裝方式利用在反射杯471外部的穿槽44，使上導電層483與下導電層481相連接，可避免破壞發光二極管芯片I的密封性，而且上導電層483與下導電層481分別形成在上傾斜面451與下傾斜面452，藉由斜面可使金屬層容易沉積，而能提升制程良率。實施例4實施例4系封裝發光二極管芯片I’ (參閱圖9)的另一實施方式，其實施步驟部分與實施例3的實施步驟相同，參閱圖11 (a) 圖11 (d)。接著參閱圖12 (a)，利用金屬化制程在封裝載板41的背面412形成具有預定圖案的導電層48，包括二分別由封裝載板41背面412延伸至各下傾斜面452的下導電層481，及一位于封裝載板41背面412的傳導區482，傳導區482可供與外部散熱裝置(圖未示出)導接。并且于反射杯471中定義預定設置發光二極管芯片I’底面之第一、第二電極單元151’、152’的導電層1513’、1523’之位置，再利用金屬化制程形成二上導電層483’，使各上導電層483’分別由第一、第二電極單元151’、152’之預定位置(圖未標號)延伸至各上傾斜面451，而與各下導電層481相連接。同樣地，導電層48及上電導電層483’亦可利用lift-off制程制作。參閱圖12(b),固設發光二極管芯片I’于反射杯471中，并使二導電層1513’、1523’分別與相對應之各上導電層483’電連接，亦即，使各上導電層483’分別與相對應之第一、第二電極單兀151’、152’電連接。再于反射杯471中填充透光膠材49,以密封發光二極管芯片I’。透光膠材49可含有熒光粉或不含熒光粉，視使用需求而定。實施例5圖13(a) 圖13(h)說明本發明發光二極管封裝方法的實施例5的實施步驟。實施例5的實施步驟可用于封裝一般電極位于正面的發光二極管芯片5。參閱圖13(a)及圖13(b)，其實施步驟與實施例3的圖11(a)與圖11(b)大致相同，在封裝載板41上形成一凹槽43與二穿槽44，惟，保護層42與封裝基板41之間還有一絕緣層46。參閱圖13(c)，將凹槽43及穿槽44的裸露表面氧化形成氧化層以作為絕緣層46，。參閱圖13 (d)，再由封裝載板41正面411沉積一金屬層47，使凹槽43及各穿槽44的上傾斜面451被覆金屬層47，其中凹槽43與保護層42相鄰處未被覆金屬層47，而于凹槽43內形成一反射杯471。
參閱圖13(e)，移除封裝載板41正面411與背面412的保護層42，并利用金屬化制程在封裝載板41的背面412形成具有預定圖案的導電層48，包括二分別由封裝載板41背面412延伸至各下傾斜面452的下導電層481，及一位于封裝載板41背面412的傳導區482，傳導區482可供與外部散熱裝置(圖未示出)導接。參閱圖13(f)，將一發光二極管芯片5固設在反射杯471中，設置二導電塊51于該發光二極管芯片5的二電極上(圖未標號)，其中在發光二極管芯片5的各電極上分別設置一導電塊51,使該等導電塊51凸出反射杯471外。在本實施例中，各導電塊51為高度約50 IOOym之金球。雖然本實施例是先固設發光二極管芯片5再設置導電塊51，但是也可以先設置導電塊51后，再將發光二極管芯片5固設于反射杯471中，但結合該二導電塊51之該發光二極管芯片5之整體高度需高出該反射杯471深度。如圖13(g)所示，于反射杯471中填充透光膠材49以密封發光二極管芯片5。透光膠材49可視需求含有突光粉或不含突光粉。如圖13(h)所示，待透光膠材49固化后研磨其表面，并使該等導電塊51部分裸露于透光膠材49表面。也就是說，該等導電塊51之裸露表面的位置高于反射杯471開口的位置。配合參閱圖14，再以金屬化制程形成分別連接各導電塊51并延伸至上傾斜面451的二上導電層483”，使各上導電層483”分別與各電極電連接，且各上導電層483”分別與相對應的下導電層481連接。之后步驟與實施例3相同，經由切割可行成多數個獨立的封裝結構4，。前述圖13(f) 圖13(h)所示的步驟亦可適用一般的反射杯。如圖15所示，當反射杯61設在一般封裝載板6時,前述二上導電層483”即為延伸出反射杯61開口外的封裝載板6表面之延伸導電層62,延伸導電層62可供與外部電極(圖未不出)電連接。歸納上述，本發明所提供的發光二極管芯片1、1’的制法，其系藉由形成傾斜側壁13及基板傾斜壁14，以在其斜面上利用金屬化制程沉積導電層1512、1512’，相較于在垂直面上沉積導電層容易控制，故能提升制程良率，降低制造成本。此外，本發明所提供的發光二極管芯片1、1’，藉由斜面單元16、16’使連接電極1511、1521、1511，、1521，之導電層1512、1522、1512，、1522，延伸至基板傾斜壁14，拉近導電層1512、1522、1512’、1522’與提供外部電性連接之延伸導電層35、35’間距離，減少斷線
的可能。更進一步的說，本發明之發光二極管芯片1，藉由斜面單元16使連接電極1511、1521之導電層1512、1522延伸至基板傾斜壁14，而發光二極管芯片I’之導電層1513’、1523’延伸至基板11’底面111’，再利用金屬化制程制作延伸導電層35、35’與發光二極管芯片1、1’形成電連接，則不需要打線制程，適用于晶圓級封裝或系統封裝，而能節省一一打線的封裝時間，以及節省打線所占用的空間以縮小體積，對于整合其它光電組件具有小型化優勢，且與其它LED技術整合，例如奈米晶體制程的整合，也較為彈性。由實施例I 實施例5所述的實施步驟可知，本發明提供之發光二極管的封裝方法不需要打線制程，能適用于晶圓級封裝或系統封裝，依據不同的發光二極管芯片1、1’、5結構可選擇適用的方法步驟。進一步地，如實施例3 實施例5所述，還能形成可直接設置于一應用產品的電路板之封裝結構4、4’，不需使用打線制程，不僅能夠節省封裝制程時間及縮小封裝結構4、4’的體積，還能方便下游應用端的組裝程序。此外，如圖7 (a)-7(d)、10 (a)、11 (a)-11(e)、12 (a)與 13 (a)-13(e)所示之封裝方法、封裝載板架構與反射杯架構，并不限定僅適用于本發明所揭露之發光二極管芯片1、1’，亦可應用于一般發光二極管芯片。惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之范 圍，即大凡依本發明申請專利范圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之范圍內。
權利要求
1.一種發光二極管芯片的封裝方法，利用半導體制程制作，步驟包含 形成一保護層于一封裝載板上； 圖案化該保護層，以形成一貫穿該保護層之穿孔； 蝕刻該封裝載板，形成一開口大于該穿孔之凹槽，使相鄰該穿孔之部分該保護層凸伸于該凹槽中； 形成一金屬層于該保護層及該凹槽上，其中該凹槽與該保護層相鄰處未被覆金屬層； 移除該保護層及位于該保護層上的金屬層，形成一位于該凹槽中的反射杯；及 固設一發光二極管芯片于該凹槽中的反射杯中。
2.依據權利要求I所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于固設該發光二極管芯片于該凹槽中的反射杯中之步驟后，還包含 形成二延伸導電層，該二延伸導電層分別電連接該發光二極管芯片之二電極單元，使該二電極單元藉由各該延伸導電層延伸出該反射杯外的封裝載體上；及填充透光膠材于該反射杯中，以密封該發光二極管芯片。
3.依據權利要求2所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于，該電極單元包含一導電層，該導電層由該一電極延伸至發光二極管芯片之基板的底面，并分別與相對應之各該延伸導電層電連接。
4.依據權利要求2所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于形成該二延伸導電層步驟前，先形成一絕緣層在該反射杯上，對應該二延伸導電層之位置。
5.依據權利要求I所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于 蝕刻該封裝載板之步驟后，還包含 形成二分別鄰近該凹槽的穿槽于該封裝載板，其中，各該穿槽的側壁具有一由該封裝載板正面往中間外傾的上傾斜面及一由該封裝載板背面往中間外傾的下傾斜面； 固設該發光二極管芯片在該反射杯中之步驟后，還包含 形成二分別由該封裝載板背面延伸至各該下傾斜面的下導電層； 形成延伸至各該上傾斜面，而與各該下導電層相連接之二上導電層； 電性連接各該上導電層與該發光二極管芯片之二電極單元；及 填充透光膠材于該反射杯中將該發光二極管芯片密封。
6.依據權利要求5所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于，該電極單元包含一導電層，該導電層由該一電極延伸至該基板的底面，并分別與相對應之各該二上導電層電連接。
7.依據權利要求6所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于各該上導電層與該發光二極管芯片之二電極單元電性連接步驟更包含 分別設置一導電塊于各該電極上并使各該導電塊凸出該反射杯外； 填充該透光膠材于該反射杯中以密封該發光二極管芯片； 固化該透光膠材； 研磨該透光膠材表面，使該等導電塊裸露于該透光膠材表面，以提供與各該上導電層電性連接處。
8.依據權利要求5或6所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于形成該反射杯與該二穿槽的步驟為形成一保護層在該封裝載板的正面及背面； 形成復數個貫穿各該保護層之穿孔，以定義該凹槽及該二穿槽的位置； 蝕刻該封裝載板形成該凹槽及該二穿槽，其中該凹槽之開口大于其對應之穿孔，使部分該保護層凸伸于該凹槽中； 沉積一金屬層于該封裝載板正面，其中該凹槽與該保護層相鄰處未被覆金屬層；及 移除正面與背面之該保護層，并形成位于該凹槽中的該反射杯。
9.依據權利要求5所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于形成該反射杯之步驟后，還包含形成一絕緣層的步驟，以使該封裝載板背面的該二下導電層及該二上導電層對應形成于該絕緣層上。
10.依據權利要求I所述的發光二極管芯片的封裝方法，其特征在于固設該發光二極管芯片在反射杯中之步驟后，還包含 設置二導電塊于該發光二極管芯片的二電極上，使該二導電塊可凸出該反射杯外； 填充透光膠材于該反射杯中以密封該發光二極管芯片； 固化該透光膠材； 研磨該透光膠材表面，使該等導電塊裸露于該透光膠材表面 '及 形成二導電層，分別連接各該導電塊并延伸出該反射杯開口外以供與外部電極電連接。
11.一種用于發光二級管芯片的封裝結構，包含 一封裝載板，其上表面具有一凹槽； 一金屬層，位于凹槽內除鄰近凹槽開口處的剩余部份，使得形成的反射杯不會超出凹槽開口 ； 一發光二極管芯片，具有二電極單兀，且固設于該反射杯中； 二延伸導電層，分別電連接該二電極單元，使該二電極單元藉由各該延伸導電層延伸出該反射杯的封裝載體上；及 一透光膠材，填充于該反射杯中，以密封該發光二極管芯片。
12.一種用于發光二極管芯片封裝之反射杯結構的制法，利用半導體制程制作，步驟包含 形成一保護層于一封裝載板上； 圖案化該保護層，以形成一貫穿該保護層之穿孔； 蝕刻該封裝載板，形成一開口大于該穿孔之凹槽，使相鄰該穿孔之部分該保護層凸伸于該凹槽中； 形成一金屬層于該保護層及該凹槽上，其中該凹槽與該保護層相鄰處未被覆金屬層；及 移除該保護層及位于該保護層上的金屬層，形成一位于該凹槽中的反射杯。
13.一種利用如權利要求12所述方法制得的反射杯結構，包括封裝載板，其特征在于所述封裝載板上設有開口朝上并向外擴張的平底凹槽，所述反射杯為成形于該凹槽表面的金屬層，且反射杯金屬層的覆蓋面略低于凹槽開口處。
全文摘要
一種發光二極管芯片的封裝方法，步驟包含形成一保護層于一封裝載板上；圖案化該保護層，以形成一貫穿該保護層之穿孔；蝕刻該封裝載板，形成一開口大于該穿孔之凹槽，使相鄰該穿孔之部分該保護層凸伸于該凹槽中；形成一金屬層于該保護層及該凹槽上，其中該凹槽與該保護層相鄰處未被覆金屬層；移除該保護層及位于該保護層上的金屬層，形成一位于該凹槽中的反射杯；及固設一發光二極管芯片于該凹槽中的反射杯中。本發明將芯片設于凹槽狀的金屬反射杯中，并自芯片二電極單元以金屬化制程在封裝體表面形成裸露電極，而不需使用打線制程，除可減少因斷線造成的不良率，提升封裝可靠度，還可改善芯片的散熱性能，并使下游應用端的組裝程序更加簡便。
文檔編號H01L33/48GK102820411SQ20121031238
公開日2012年12月12日 申請日期2009年2月19日 優先權日2009年2月19日
發明者高志強 申請人:旭麗電子(廣州)有限公司, 光寶科技股份有限公司