具有自对准特征的发光二极管晶片级封装制造技术

本文中揭示发光二极管封装配置的若干实施例，所述发光二极管封装配置包括具有凹穴的衬底。经图案化晶片具有多个个别LED附着位点，且对准晶片具有多个个别凹穴。叠加所述经图案化晶片及所述对准晶片，其中所述LED附着位点大体对应于所述对准晶片的凹穴。使用所述凹穴将至少一个LED相对于所述经图案化晶片对准而将所述LED放置于所述凹穴中。将所述LED电连接到所述经图案化晶片上的触点，且在所述凹穴中形成磷光体层来覆盖所述LED的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及固态照明(SSL)装置及相关联的操作方法。特定来说，本专利技术涉及发光二极管(LED)及相关联的封装方法。
技术介绍
移动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、MP3播放器及其它便携型电子装置将SSL装置(例如，白光LED)用于背景照明。然而，无法获得真白光LED，因为LED通常仅发射一个特定波长的光。为了让人眼感知白色，需要若干波长的混合。一种用于以LED模拟白光的常规技术包括在发光材料上沉积转换器材料(例如，磷光体)。举例来说，如图1A中所示，常规LED装置10包括支撑件2，所述支撑件2承载LED裸片4及沉积于所述LED裸片4上的转换器材料6。所述LED裸片4可包括一个或一个以上发光组件。举例来说，如图1B中所示，所述LED裸片4可包括按顺序在彼此上的硅衬底12、N型氮化镓(GaN)材料14、氮化铟镓(InGaN)材料16 (及/或GaN多量子阱)及P型GaN材料18。LED裸片4还可包括在P型GaN材料18上的第一触点20及在N型GaN材料14上的第二触点22。参看图1A及IB两者，在操作中，LED裸片4的InGaN材料16发射蓝光，所述蓝光激励转换器材料6发射所要频率的光(例如，黄光)。如果经适宜地匹配，则蓝发射及黄发射的组合在人眼看来是白色。许多工艺是从半导体晶片制造LED装置，所述半导体晶片包括许多个别LED裸片。稍后切割所述晶片来分离LED裸片，并接着封装个别LED裸片。举例来说，可通过将图1B中所展示的LED裸片4附着到衬底2并将LED裸片4的第一触点20及第二触点22线结合到支撑件2的触点来封装LED裸片4。接着沉积转换器材料6，且可在转换器材料6上形成透镜(未图示)或将透镜(未图示)附着到转换器材料6。这些LED封装的一个缺点为通常需要单独障堰或其它结构来容纳转换器材料6。另一忧虑为每一 LED裸片4常常安装到一单独衬底2，此举耗时且要求较精确的处置。另外，LED通常产生大量热，且LED裸片4与衬底2之间的不同热膨胀系数可引起分层或对经封装装置的其它损坏
技术实现思路
附图说明图1A为根据现有技术的LED装置的示意性横截面图。图1B为根据现有技术的LED装置的示意性横截面图。图2为根据新技术的微电子LED衬底晶片的部分示意性俯视图。图3A为根据新技术的衬底晶片LED封装的部分示意性横截面图。图3B为根据新技术的个别封装的LED装置的部分示意性俯视图。图4A为根据新技术的衬底晶片LED封装的部分示意性横截面图。图4B为根据新技术的衬底晶片LED封装中的安装单元的部分示意性俯视图。图5为根据新技术的对准单元的部分示意性俯视图。具体实施例方式下文描述SSL装置及相关联的封装方法的各种实施例。术语“LED”通常指将电能转换为处于可见光谱、紫外线光谱、红外线光谱及/或其它光谱中的电磁辐射的半导体二极管。术语“磷光体”通常指在暴露于受激粒子(例如，电子及/或光子)后可继续发射光的材料。所属领域的技术人员还将理解，所述技术可具有额外实施例，且可在无下文中参看图2A至5所描述的实施例的细节中的若干者的情况下实践所述技术。图2说明根据新技术的具有多个经封装单元101的晶片级封装组合件100。晶片级封装组合件100可为直径为150mm、200mm或300mm的标准大小半导体晶片，且可含有若干个别经封装单元101，所述经封装单元101可在对晶片组合件100完成某些制造工艺后从晶片组合件100单一化。图3A及4A为根据本专利技术的技术的各种实施例的几个经封装单元101的沿着图2A中的线1-1截取的横截面图。图3A说明封装组合件100的若干实施例，所述封装组合件100包括经图案化衬底102及叠加于经图案化衬底102上的对准衬底104。经图案化衬底102具有若干个别安装单元103，且对准衬底104具有若干个别对准单元105，所述对准单元105大体对应于安装单元103。如下文所解释,每一经封装单元101包括一安装单元103及一对准单元105。经图案化衬底102的材料与对准衬底104的材料可具有大体上相似或相同的热膨胀系数(CTE)，以使得当衬底102、104变热或冷却时，衬底102、104膨胀或收缩大致相同的程度。此减轻了衬底102、104之间的热应力。此情形对于将封装组合件100单一化后的经封装单元101也适用一安装单元103具有与对准单元105大致相同的CTE。虽然为了实现简明的解释，仅关于几个经封装单元101描述了所述新技术的结构及工艺，但大体在将经封装单元101彼此单一化之前在晶片级进行所述工艺。安装单元103可各自包括导电特征，例如在经图案化衬底102上及/或经图案化衬底102中形成的第一通孔113a及第二通孔113b、LED附着位点118及线结合区域116。在一些实施例中，线结合区域116及LED附着位点118可分别为通孔113a及113b的上方部分，并且与安装单元103的顶表面大体齐平。可使用用于形成铜、铝或其它适合材料的互连件的已知金属化工艺来制造通孔113a、113b。线结合区域116与LED附着位点118可分离某一距离，并与LED附着位点118电隔离，以使得第一通孔113a及第二通孔113b彼此电隔离。在一些实施例中，所述通孔可大于及/或多于图2B中所展示的情形。一般来说，制造通孔113a、113b的材料的导热效率比安装单元103的材料高。因此，使用较多及/或较大通孔113a、113b可改良封装100的热效率。个别经封装单元101可在LED附着位点118处进一步包括LED 106。LED 106可与图1B中所展示的LED裸片4相同。在其它实施例中，LED 106可具有:第一触点111，其通过线结合115电耦合到第一通孔113a ;及处于LED 106的基底处的第二触点112，其通过焊料、金(Au)、导电膏或其它导电结合型连接件或其它表面型连接件电耦合到第二通孔113b。第一触点111及第二触点112可为铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、不锈钢、其它适合金属、金属合金或具有适用于最终结合及电连接的最终金属的其它基本金属。第一触点111及第二触点112也可由其它导电材料(例如，SiC)制成。在其它实施例中，在LED 106的底部处的N型GaN材料可为第二引线112。第一引线111可为阴极引线且第二引线112可为阳极引线，反之亦然。LED 106可经配置以发射在可见光谱(例如,约565nm至约660nm)中、在红外线光谱(例如,约680nm至约970nm)中、在近红外线光谱(例如,约1050nm至约1550nm)中及/或在其它适合的光谱中的光。个别对准单元105可具有大体对应于安装单元103的某些部分的凹穴108。取决于每一经封装单元101具有单个LED 106还是多个LED 106，凹穴108可容纳一个或一个以上个别LED 106。在一些实施例中，凹穴108具有延伸完全穿过对准晶片104的侧壁114。凹穴108可具有圆形形状、正方形形状或容纳一个或一个以上LED 106的任一其它形状。凹穴108也可成形为容纳线结合区域116以及LED附着位点118，或者凹穴108可包括两个分开的隔室来进一步分离LED附着位点118与线结合区域116。封装组合件100提供LED的有效率封装，因为凹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.10 US 12/721,0161.一种用于发光二极管LED的晶片级封装组合件，其包含: 经图案化衬底，其包含多个个别安装单元，其中个别安装单元包含线结合区域、所述线结合区域处的第一通孔、LED附着位点及所述LED附着位点处的第二通孔；对准衬底，其附着到所述经图案化衬底，所述对准衬底包含与所述经图案化衬底的对应安装单元对准的多个个别对准单元，且其中所述个别对准单元具有凹穴，所述凹穴暴露个别LED附着位点及个别线结合区域的至少一部分； 多个LED，其中至少一个LED定位于每一凹穴中，且其中每一 LED具有线结合到线结合区域中的对应第一通孔的一第一电引线及表面粘着到LED附着位点处的对应第二通孔的一第二电引线。2.根据权利要求1所述的封装组合件，其中所述经图案化衬底及所述对准衬底包含硅衬底。3.根据权利要求1所述的封装组合件，其中所述经图案化衬底及所述对准衬底包含玻璃衬底。4.根据权利要求1所述的封装组合件，其中所述经图案化衬底及所述对准衬底具有大体相似的热膨胀系数。5.根据权利要求1所述的封装组合件，其进一步包含在所述凹穴中的所述LED的至少一部分上方的转换器材料。6.根据权利要求5所述的封装组合件，其中所述转换器材料包含磷光体。7.根据权利要求1所述的 封装组合件，其进一步包含在所述经图案化衬底与所述对准衬底之间的结合材料。8.根据权利要求7所述的封装组合件，其中所述结合材料包含金属化层。9.根据权利要求7所述的封装组合件，其中所述结合材料包含粘着剂材料。10.根据权利要求1所述的封装组合件，其中所述线结合区域包含在所述安装单元的表面上的所述第一通孔上形成的第一导电材料，且所述LED附着位点包含在所述安装单元的所述表面上的所述第二通孔上形成的第二导电材料。11.根据权利要求10所述的封装组合件，其中所述第一导电材料或所述第二导电材料中的至少一者包含金属化铜结构。12.根据权利要求1所述的封装组合件，其进一步包含接近所述LED的静电耗散ESD芯片。13.根据权利要求1所述的封装组合件，其中所述第二电引线包含在所述LED的基底上的金属化层。14.根据权利要求1所述的封装组合件，其中所述第二电引线包含在所述LED的所述基底处的N型GaN材料。15.一种用于制造用于发光二极管LED的封装的方法,所述方法包含: 将经图案化晶片附着到对准晶片以使得所述经图案化晶片的LED附着位点与所述对准晶片的对应凹穴大体对准； 通过使用所述凹穴的至少一个表面将多个LED与所述LED附着位点对准来将所述LED定位于所述凹穴中所述LED附着位点处；及 经由线结合来连接所述LED与所述经图案化晶片的线结合区域。16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含在所述凹穴中的个别LED的至少一部分上方形成磷光体转换器材料。17.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含将所述LED表面粘着到所述LED附着位点。18.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含将所述经图案化晶片及所述对准晶片单一化成多个个别LED封装。19.根据权利要求15所述的方法，其中所述LED经由所述LED附着位点电连接到所述通孔。20.根据权利要求15所述的方法，其中将所述经图案化晶片附着到所述对准晶片包含在所述经图案化晶片或所述对准晶片中的至少一者上由金属化层或粘着剂层中的至少一者形成结合材料。21.根据权利要求15所述的方法，其中将所述经图案化晶片附着到所述对准晶片包含将所述经图案化衬底阳极结合到所述对准...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·G·格林伍德，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：
国别省市：