具有TSV支持结构的低Z高度LED阵列封装制造技术

技术编号:37583630 阅读:17 留言:0更新日期:2023-05-15 07:57
一种用于光发射器像素阵列的封装结构包括多个像素,其中至少一些像素利用像素光限制结构彼此横向分离。具有顶部再分布层的无机衬底附接到所述多个像素,且包含电导体的至少一个硅通孔被界定成穿过所述无机衬底且支持与所述顶部再分布层的电耦合。所述顶部再分布层的电耦合。所述顶部再分布层的电耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有TSV支持结构的低Z高度LED阵列封装
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年7月15日提交的美国专利申请63/052,151和在2020年9月9日提交的欧洲专利申请20195344.5的优先权,每个申请以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开总体上涉及用于密集封装的发光二极管或激光器的高密度衬底的制造。描述了包括硅通孔(TSV)且支持LED像素阵列的寻址的电互连系统。

技术介绍

[0004]半导体发光装置(LED)可以被布置或形成在密集封装的组或块中。然而,当发光装置较小时,或者许多发光装置被分组在一起时,提供可靠的互连是困难的,特别是如果每个发光装置必须是单独可寻址的并且还提供足够的热量移除。
[0005]用于安装具有大量可寻址像素的LED的一个解决方案可能需要提供小的电迹线、广泛的扇入或扇出结构或过孔。例如,这可以通过在固体陶瓷,玻璃或硅衬底上安装单独的LED或LED模块来实现。不幸的是,这样的安装系统可能需要使用昂贵的材料,提供许多微过孔和复杂的处理设备。此外,在许多情况下,陶瓷安装系统的热膨胀系数(CTE)与有机电路板材料的匹配性较差,导致迹线互连由于热膨胀和收缩循环(导致在陶瓷和有机材料之间的边界处的迹线断裂)而过早地出现故障。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的实施例,用于光发射器像素阵列的封装结构包括多个像素,其中至少一些像素利用像素光限制结构彼此横向分离。具有顶部再分布层的无机衬底附接到多个像素,且包含电导体的至少一个硅通孔被界定为穿过所述无机衬底且支持与所述顶部再分布层的电连接,所述顶部再分布层安置于所述至少一个硅通孔与所述多个像素之间。
[0007]在一些实施例中,使用铜柱将顶部再分布层附接到每个像素。
[0008]在一些实施例中,顶部再分布层与铜柱直接接触,并且每个像素与将其附接到铜柱的焊料材料直接接触。
[0009]在一些实施例中,无机衬底还包括直接接触包含电导体的至少一个硅通孔的底部再分布层。在一些实施例中,当直接接触所述顶部再分布层时,所述至少一个硅通孔位于所述顶部再分布层与所述底部再分布层之间。
[0010]在一些实施例中,光限制结构还包括至少部分地被反射性侧涂层包围的磷光体材料。
[0011]在一些实施例中,光限制结构还包括与磷光体材料对准的漫射层。
[0012]在一些实施例中,封装结构的总Z高度为300微米或更小。
[0013]在一些实施例中,多个像素包括至少九个像素。
[0014]在一些实施例中,多个像素由分段的GaN层形成。
[0015]在一些实施例中,多个像素由分段的GaN层形成,其中像素由填充沟槽分开。
[0016]在一些实施例中,CMOS管芯附接到无机衬底的底部再分布层。
[0017]在一些实施例中,在分段的GaN层与无机衬底之间提供底部填充物。
[0018]在一些实施例中,在无机衬底上形成电路。
[0019]在一些实施例中,至少一个传感器附接到无机衬底。
[0020]在一些实施例中,至少一个温度传感器附接到无机衬底。
[0021]在一些实施例中,相邻像素由像素光限制结构以小于30微米的距离分开。
[0022]在一些实施例中,像素光限制结构通过硅树脂或环氧树脂与顶部再分布层间隔开。
[0023]根据本专利技术的实施例,自适应照明系统包括:多个像素,所述多个像素具有通过像素光限制结构彼此横向分离的相邻像素,所述像素中的每一个独立可控;无机衬底,所述无机衬底具有附接至所述多个像素的顶部再分布层;和至少一个硅通孔,所述至少一个硅通孔包含电导体并且被限定为穿过所述无机衬底以支持与所述顶部再分布层的电耦合,所述顶部再分布层设置在所述至少一个硅通孔和所述多个像素之间;透镜,所述透镜与所述多个像素间隔开并且被布置为引导由所述多个像素发射的光。
[0024]根据本专利技术的实施例,移动装置包括:相机;闪光照明系统,其包括:多个像素,所述多个像素具有通过像素光限制结构彼此横向分离的相邻像素;无机衬底,所述无机衬底具有附接到所述多个像素的顶部再分布层;和至少一个硅通孔,所述至少一个硅通孔包含电导体并且被限定为穿过所述无机衬底以支持与所述顶部再分布层的电耦合,所述顶部再分布层设置在所述至少一个硅通孔和所述多个像素之间;透镜,所述透镜与所述多个像素间隔开并且被布置为将由所述多个像素发射的光引导到所述相机的视场中。
附图说明
[0025]参考以下附图描述本公开的非限制性和非穷尽性实施例,其中除非另有规定,否则贯穿各个附图,相同的附图标记指代相同的部分。
[0026]图1示出了示例性pcLED的示意性截面图。
[0027]图2A和2B分别示出了pcLED阵列的截面图和俯视示意图。
[0028]图3A示出了其上可以安装pcLED阵列的电子板的示意性顶视图,并且图3B类似地示出了安装在图3A的电子板上的pcLED阵列。
[0029]图4A示出了相对于波导和投影透镜布置的pcLED阵列的示意性截面图。图4B示出了类似于图4A的布置的布置,但是没有波导。
[0030]图5示意性地示出了包括自适应照明系统的示例性相机闪光系统。
[0031]图6示出了具有包括硅通孔的高密度衬底的LED的截面中的一个实施例;以及
[0032]图7示出了组装在条带上的多个LED;以及
[0033]图8A和8B分别示出了用于硅通孔衬底的背连接和内部连接。
具体实施方式
[0034]应参照附图来阅读以下详细描述,在所有不同附图中,相同的附图标记指代相同的元件。不一定按比例绘制的附图描绘了选择性实施例,并且不旨在限制本专利技术的范围。详
细描述通过示例而非限制的方式示出了本专利技术的原理。
[0035]图1示出了单个pcLED 1000的示例,其包括:设置在衬底1040上的发光半导体二极管(LED)结构1020;以及设置在LED上的磷光体层1060。发光半导体二极管结构1020通常包括设置在n型层和p型层之间的有源区。跨二极管结构施加合适的正向偏压导致来自有源区的光的发射。发射光的波长由有源区的成分和结构确定。
[0036]LED可以是例如发射紫外、蓝、绿或红光的III族氮化物LED。也可以使用由任何其他合适的材料系统所形成并且发射任何其他合适波长的光的LED。其他合适的材料系统可以例如包括III族磷化物材料,III族砷化物材料和II

VI族材料。
[0037]取决于来自pcLED的期望的光输出和颜色规格,可以使用任何合适的磷光体材料。
[0038]图2A

2B分别示出了pcLED 1000的阵列2000的截面图和顶视图,pcLED 1000包括设置在衬底2020上的磷光体像素1060。这种阵列可以包括以任何合适的方式布置的任何合适数量的pcLED。在所说明的实例中,所述阵列被描绘为单片地本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于光发射器像素阵列的封装结构,包括:多个像素,所述多个像素具有由像素光限制结构彼此横向分离的相邻像素;无机衬底,所述无机衬底具有附接到所述多个像素的顶部再分布层;以及至少一个硅通孔,其包含电导体且被界定成穿过所述无机衬底以支持与所述顶部再分布层的电耦合,所述顶部再分布层安置于所述至少一个硅通孔与所述多个像素之间。2.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述顶部再分布层使用铜柱附接到每一像素。3.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述顶部再分布层与所述铜柱直接接触,且每一像素与将其附接到所述铜柱的焊料材料直接接触。4.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述无机衬底进一步包括底部再分布层,该底部再分布层直接接触包含电导体的所述至少一个硅通孔。5.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中当直接接触所述顶部再分布层时,所述至少一个硅通孔位于所述顶部再分布层与所述底部再分布层之间。6.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述光限制结构进一步包含至少部分地由反射性侧涂层围绕的磷光体材料。7.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述光限制结构进一步包括与磷光体材料对准的漫射层。8.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述封装结构的总Z高度小于300微米。9.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述多个像素包括至少九个像素。10.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述多个像素由分段的GaN层形成。11.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,其中所述多个像素由分段的GaN层形成,其中像素由填充沟槽分开。12.根据权利要求1所述的用于光发射器像素阵列的封装结构,还包括附...

【专利技术属性】
技术研发人员:T
申请(专利权)人:亮锐有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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