发光二极管功率封装制造技术

一种表面安装发光二极管（ＬＥＤ）封装，每一个均包括发光二极管（ＬＥＤ）模片（２４）。在电绝缘下支架晶圆（１０）上钻有开孔的阵列。将金属施加到钻成的开孔中以产生多个通道阵列（１２）。ＬＥＤ模片（２４）覆晶封装结合到下支架晶圆（１０）的前侧（１６）。各个覆晶封装结合的ＬＥＤ（２４）的ｐ型和ｎ型触点通过通道阵列（１２）与下支架晶圆（１０）的可软焊的后侧（１８）电连接。还设置有导热路径（１０，１２），用于将热量从覆晶封装结合的ＬＥＤ模片（２４）传导到下支架晶圆（１０）的可软焊的后侧（１８）。在覆晶封装结合之后，分离下支架晶圆（１０）以制造表面安装ＬＥＤ封装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及照明技术。特别是适用于高亮度氮化镓(GaN)基的发光二极管(LED)和发光二极管阵列的制造，本专利技术将特别参照其进行描述。然而，专利技术还可与其它类型的发光二极管和其它发光二极管的应用相结合。
技术介绍
发光二极管，特别是由氮化镓、氮化铝、氮化铟、和各种合金及其结合的层制造的发光二极管适用于紫外和蓝光波长范围内的照明应用。另外，涂有波长转换磷的氮化镓基的二极管适用于产生用于照明的白色或者可选择颜色的光。这种二极管与其他类型的照明装置相比具有多种优点，包括结构紧凑、低操作电压、和高可靠性。然而，用于照明应用的氮化镓基的功率二极管具有很低的光通量(luminous output)。处于现有技术水平的氮化镓基的LED产生大约100流明的光输出将消耗5瓦特。与之相对比地，传统的白炽光源产生大约1000流明的光输出将消耗60瓦特。在光通量和功率二极管的可靠性方面热量散失是一个限制性因素。尽管设有散热片以从二极管发光基的发光系统中去除热量，但是仍然需要从二极管模片的作用区域将提高的热量散至散热片。在传统的氮化镓基的LED封装中，起作用的氮化镓层在覆晶封装定向中设置于蓝宝石或其他透明的基底上，其中，起作用的氮化镓层与硅或者其它的导热下支架(sub-mount)相结合，其中该下支架依次支撑在导线架或者印刷电路板。硅的下支架是绝缘的，并且包括在覆晶封装结合过程与LED模片(die，芯片，裸片)的电极相连接的结合垫。该硅的下支架的结合垫与导线架或者印刷电路板的走线通过引线接合而电连接。由氮化镓层发射的光通过透明的LED基底发射，此时由氮化镓层产生的热量从硅下支架传导到与导线架或者印刷电路板相集成或相结合的散热片上。传统的氮化镓基LED存在多种缺点。由于将氮化镓层与下支架相接合、将下支架与相关的支架相接合、以及结合垫与导线架的引线接合这些分开的步骤使得封装比较复杂。该封装与电子工业的其他领域通常采用的晶圆级处理相冲突，从而影响了生产率和产量。尽管一些晶圆级处理可在切片之前在外延GaN晶圆上处理，但是，诸如晶圆封装的一些特定处理不能够在切片之前进行。通过使用硅的下支架而改善的热传导仍然不理想。整个封装的体积比较庞大。本专利技术旨在提供一种改进的装置和方法以能够克服上述或者其他缺陷。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于生产多个表面安装发光二极管(LED)封装的方法。多个发光二极管(LED)模片被制造。每一个LED模片都包括位于透光基底上的发光半导体层，以及前侧的p型和n型触点，其位于与透光基底相对的半导体层上。在电绝缘下支架晶圆上钻有多个开孔的阵列。在所钻成的开孔上设有金属以产生多个通道阵列(via array)。LED模片覆晶封装结合到下支架晶圆的前侧。各个覆晶封装结合的LED的p型和n型触点通过通道阵列下支架晶圆的可软焊的后侧电连接。设置有导热路径以用于从覆晶封装结合的LED模片将热量传导至下支架晶圆的可软焊的后侧。在覆晶封装结合之后，下支架晶圆被分离以用于制造表面安装LED封装，其每一个包括至少一个LED模片。根据本专利技术的另一个方面，公开了一种发光二极管(LED)封装。该LED具有第一侧，其上设置有一对电触点；以及第二侧。下支架具有第一侧，LED的第一侧结合到其上；以及第二侧。该下支架包括多个导电路径，其从下支架的第二侧延伸到下支架的第一例，所述导电路径与LED的电触点相连接，从而使得电能可从下支架的第二侧输送到LED；以及一个或多个导热路径，从下支架的第一侧延伸到下支架的第二侧，从而使得由LED产生的热量从下支架的第二侧被去除。根据本专利技术的再一个方面，公开了一种发光二极管(LED)封装。该LED包括位于其表面的电触点。电绝缘下支架包括(i)前侧，包括与LED电触点相连接的印刷电路；(ii)后侧，包括电接触垫；(iii)导电路径，通过绝缘下支架，且将前侧的印刷电路与后侧的电接触垫连接起来从而将电能从下支架接触垫的后侧输送到LED。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种用于制造多个发光二极管(LED)封装的方法。多个发光二极管覆晶封装结合于电绝缘下支架晶圆的前侧。下支架晶圆包括前侧触点，在覆晶封装结合过程中其与LED的电极电接触；以及导电路径，将前侧触点与位于下支架晶圆的后侧的可软焊的接触垫电连接。至少一个晶圆级处理操作在下支架晶圆与LED覆晶封装结合时进行。下支架晶圆被分离从而制造多个LED封装。每一个LED封装都至少包括多个LED中的至少一个。本专利技术的其它优点和益处对于本领域的技术人员来说在通过阅读和理解以下的详细描述之后将会显而易见。附图说明本专利技术可包括不同的组件和组件的排列，以及不同的步骤和步骤的排列。附图只是用于解释优选实施例，而并不用于限制本专利技术。另外，可以理解地，LED的附图未按比例绘制。图1A是下支架晶圆的前视图，包括多个电通道的阵列，而虚线则表示用于各个单独的LED封装的分离面。图1B是图1A所示的下支架晶圆的后视图，其包括可软焊的触点垫，而虚线表示用于各个单独的LED封装的分离面。图1C是电通道阵列的前视图，而虚线表示用于各个单独的LED封装的分离面。图1D是LED模片的后视图(透过透明基底所看到的)，其与图1C中所示的通道阵列覆晶封装结合，而图中的虚线示出了LED模片的前侧的电极。图1E是图1D所示类型的两个LED模片的侧视图，其与图1C所示类型的两个通道阵列通过覆晶封装相结合。图2是示出了用于制造LED模片和其内形成有通道阵列的下支架晶圆的合适的处理流程图。图3是LED封装的侧视图，其包括设计作为导热通道的通道的第三分阵列。图4示出了根据图2中所示的处理流程制造的LED模片和下支架晶圆相结合从而生产独立的LED封装的适合的方法。图5示出了覆晶封装结合到两个通道阵列的两个LED模片的侧视图，其中以分步重复的方式将模制材料施加到各个LED模片上。图6示出了覆晶封装结合到两个通道阵列的两个LED模片的侧视图，其中以分步重复的方式将未充满(underfill)材料施加到各个LED模片上。图7示出了覆晶封装结合到通道阵列的LED模片的侧视图，其中以晶圆级处理将优选的涂层施加到LED模片上，以及与LED覆晶封装结合的下支架晶圆上。图8示出了覆晶封装结合到通道阵列的LED模片的侧视图，其中使用晶圆级处理在LED模片基底上蚀刻轮廓反射表面，以及处理与LED覆晶封装结合的下支架晶圆。图9示出了覆晶封装结合到LED模片的侧部区域的外侧设置的通道阵列上的LED模片的侧视图，其中在将各个LED封装分离之前在晶圆级处理中施加模片封装环氧树脂。图10示出了覆晶封装结合到LED模片的侧部区域的外侧设置的通道阵列上的LED模片的侧视图，其中通过经由通道阵列切割分离LED封装而制造导电侧壁，并且在将各个LED封装分离之前在晶圆级处理中施加模片封装环氧树脂。图11示出了覆晶封装结合到LED模片的侧部区域的外侧设置的通道阵列上的LED模片的侧视图。在传送模制透镜的分布重复结合之后，在晶圆级处理中施加模片封装环氧树脂，并且沿着“V”型槽分离LED封装。图12示出了覆晶封装结合到通道阵列的LED模片的侧视图，其中空穴(cavity)晶圆结合到下支架晶圆上。空穴晶圆结合到下支架晶圆上从而在其中形成接收LED模片的反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造多个表面安装发光二极管（ＬＥＤ）封装的方法，所述方法包括：制造多个发光二极管（ＬＥＤ）模片，每一个所述模片都包括位于透光基底上的发光半导体层，以及位于与所述透光基底相对的所述半导体层上的前侧ｐ型和ｎ型触点；在电绝 缘下支架晶圆上钻有多个开孔的阵列；将金属施加到钻成的所述开孔中以产生多个通道阵列；将所述ＬＥＤ模片覆晶封装结合到所述下支架晶圆上，通过所述通道阵列，所述各个覆晶封装结合的ＬＥＤ的ｐ型和ｎ型触点与所述下支架晶圆的可软焊的后侧电 连接；设置有导热路径，用于从所述覆晶封装结合的ＬＥＤ模片上将热量传导至所述下支架晶圆的可软焊的后侧；以及在覆晶封装结合之后，分离所述下支架晶圆从而制造所述表面安装ＬＥＤ封装，每一个所述ＬＥＤ封装都至少包括一个所述ＬＥＤ模片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-3-28 10/402,5051.一种用于制造多个表面安装发光二极管(LED)封装的方法，所述方法包括制造多个发光二极管(LED)模片，每一个所述模片都包括位于透光基底上的发光半导体层，以及位于与所述透光基底相对的所述半导体层上的前侧p型和n型触点；在电绝缘下支架晶圆上钻有多个开孔的阵列；将金属施加到钻成的所述开孔中以产生多个通道阵列；将所述LED模片覆晶封装结合到所述下支架晶圆上，通过所述通道阵列，所述各个覆晶封装结合的LED的p型和n型触点与所述下支架晶圆的可软焊的后侧电连接；设置有导热路径，用于从所述覆晶封装结合的LED模片上将热量传导至所述下支架晶圆的可软焊的后侧；以及在覆晶封装结合之后，分离所述下支架晶圆从而制造所述表面安装LED封装，每一个所述LED封装都至少包括一个所述LED模片。2.根据权利要求1所述的方法，其中设置所述导热路径的步骤包括选择具有导热性能 的电绝缘下支架晶圆。3.根据权利要求1所述的方法，其中设置所述导热路径的步骤包括钻有多个开孔阵列，且每一个所述阵列的开孔都空间分布以对所述覆晶封装的LED模片提供基本均匀的空间散热。4.根据权利要求1所述的方法，其中设置所述导热路径的步骤包括将指定的导热路径与各个所述开孔的阵列相结合；以及将导热材料充满到所述指定的导热路径中从而产生导热通道，其与所述LED模片的p型和n型触点不建立电接触。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在覆晶封装结合之后以及在分离下支架晶圆之前，在其上覆晶封装结合有LED模片的下支架晶圆上执行至少一个晶圆级处理操作。6.根据权利要求1所述的方法，还包括在覆晶封装结合之后以及在分离下支架晶圆之前，封装所述下支架晶圆的前侧，从而热密封所述覆晶封装结合的LED模片。7.根据权利要求1所述的方法，还包括在空穴晶圆中形成多个光学空穴，每一个所述光学空穴对应于一个所述通道阵列；以及在分离所述下支架晶圆之前，将所述空穴晶圆结合到所述下支架晶圆的前侧，从而使得所述覆晶封装结合的LED位于所述光学空穴内。8.一种发光二极管(LED)封装，包括LED，具有第一侧，在其上布置有一对电触点，以及第二侧；以及下支架，具有第一侧，在其上结合有所述LED的第一侧，以及第二侧，所述下支架设置有多个导电路径，从所述下支架的第二侧延伸到所述下支架的第一侧，所述导电路径与所述LED的电触点连接，从而使得电能可从所述下支架的第二侧输送到所述LED，以及一个或多个导热路径，从所述下支架的第一侧延伸到所述下支架的第二侧，从而使得由所述LED产生的热量从所述下支架的第二侧去除。9.根据权利要求8所述的LED封装，其中所述下支架包括具有内表面和外表面的电绝缘体；以及多个第一导电通道，所述多个第一通道充当所述导电路径的至少一部分。10.根据权利要求9所述的LED封装，其中所述多个第一通道穿过所述电绝缘体的内部。11.根据权利要求10所述的LED封装，其中所述LED的第一侧通过周界界定范围，并且所述多个第一通道位于所述周界的外面。12.根据权利要求9所述的LED封装，其中所述多个第一通道围绕着所述电绝缘体的外表面。13.根据权利要求9所述的LED封装，其中所述下支架的电绝缘体是导热的，并充当一个或多个所述导热路径的至少一部分。14.根据权利要求9所述的LED封装，其中所述多个第一导电通道是导热的，并充当一个或多个所述导热路径的至少一部分。15.根据权利要求9所述的LED封装，其中所述下支架还包括第二组一个或多个导热通道，其明显不同于所述多个第一导电通道，所述第二组导热通道充当一个或多个所述导热路径的至少一部分。16.根据权利要求8所述的LED封装，其中所述下支架还包括一对导电块和导热块，夹入到电绝缘屏障之间，所述电绝缘屏障使得所述一对块彼此电绝缘，所述一对块充当所述导电路径和所述导热路径的至少一部分，以及所述LED与所述下支架连接，从而使得所述LED的一个触点与所述块中的一个电连接，所述LED的另一个触点与所述块中的另一个电连接。17.根据权利要求8所述的LED封装，其中所述下支架还包括多个导热和导电凸块，形成于所述下支架和所述LED的其中一个的第一侧，通过热超声焊，所述凸块将所述LED和所述下支架连接在一起。18.根据权利要求17所述的LED封装，其中所述凸块的高度小于约25微米。19.根据权利要求17所述的LED封装，其中所述凸块包括金属铁心；屏障金属，涂覆在所述金属铁心上；以及可结合金属，涂覆在所述屏障金属上。20.根据权利要求19所述的LED封装，其中金属铁心是铜或铝，所述屏障金属是镍，而所述可结合金属是金。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伦星，小斯坦特恩韦弗，伊万埃利亚舍维奇，塞巴斯蒂安利博恩，穆罕默德阿勒克，戴维沙德多克，
申请(专利权)人：吉尔科有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]