CN103208585B - 芯片封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供一种芯片封装结构及其制造方法，芯片封装结构包含设置于基板上的芯片，芯片具有至少一电极设置于芯片的顶部表面上，软性透光导热绝缘层顺应性地覆盖于芯片和基板上，且暴露出芯片的电极，以及软性图案化薄膜电路层顺应性地设置于透光导热绝缘层上，且与芯片的电极接触。制造方法包含在载板上形成含有软性透光导热绝缘层和软性图案化薄膜电路层的复合式软性薄膜结构，以及将复合式软性薄膜结构从载板上剥离并贴附于芯片上。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯片封装结构及其制造方法，尤其涉及一种利用复合式软性薄膜结构形成的芯片封装结构。
背景技术
现有的发光二极管(light-emittingdiode，简称LED)芯片的封装方法是将发光二极管芯片黏着在导线架(leadframe)上，利用打线接合(wirebonding)的方式让芯片上的电极与导线架上的接点(contact)产生电性连接，然后利用点胶的方式在发光二极管芯片上涂布荧光粉。
然而，以点胶方式进行荧光粉的涂布时，容易因为荧光粉沉淀而产生硅胶与荧光粉分离脱层的现象，并且在进行荧光粉胶体的烘烤时也容易造成荧光粉沉降，无法准确地控制荧光粉的分布位置，导致传统的发光二极管芯片的封装制程的良率降低。
此外，利用打线接合的方式电性连接芯片上的电极与导线架上的接点，其导线容易受到应力作用而断线，使得传统的发光二极管芯片的封装结构的信赖性不佳。
发明内容
本发明的实施例提供芯片封装结构及其制造方法，其可以克服上述的问题，利用复合式软性薄膜结构形成芯片封装结构，芯片的电极与基板的接点之间不需打线，而是利用软性图案化薄膜电路层产生电性连接，因此无断线问题。
此外，复合式软性薄膜结构中的软性荧光粉薄膜层可以控制荧光粉的分布与含量，提高发光二极管芯片的封装制程的良率。另外，复合式软性薄膜结构中的软性透光导热绝缘层还可以增加芯片的散热路径，而软性透光隔热层则可以降低热传导至荧光粉，延长荧光粉的寿命。
依据本发明的实施例，芯片封装结构包括：芯片设置于基板上，其中芯片具有至少一电极设置于芯片的顶部表面上；软性透光导热绝缘层顺应性地覆盖于芯片和基板上，且暴露出芯片的电极；以及软性图案化薄膜电路层顺应性地设置于透光导热绝缘层上，且软性图案化薄膜电路层与芯片的电极接触。
依据本发明的实施例，芯片封装结构的制造方法包括：形成复合式软性薄膜结构，此复合式软性薄膜结构的形成步骤包括：提供载板，形成软性透光导热绝缘层于载板上，其中软性透光导热绝缘层具有至少一开口，形成软性图案化薄膜电路层于软性透光导热绝缘层上，且填平软性透光导热绝缘层的开口，以及将复合式软性薄膜结构从载板上剥离；提供固着于基板上的芯片，其中芯片具有至少一电极形成于芯片的顶部表面上；以及贴附复合式软性薄膜结构于芯片上，其中软性透光导热绝缘层面对芯片，而填平软性透光导热绝缘层的开口的软性图案化薄膜电路层接触芯片的电极。
为了让本发明的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A至1C显示依据本发明的一实施例，形成芯片封装结构的各阶段的剖面示意图，其中芯片为具平台结构的发光二极管芯片。
图2A至2C显示依据本发明的一实施例，形成芯片封装结构的各阶段的剖面示意图，其中芯片为垂直式发光二极管芯片。
附图标记：
100：载板；
102：软性透光导热绝缘层；
104：软性图案化薄膜电路层；
104A、104B、104C、104D：接触部；
106：软性透光隔热层；
108：软性荧光粉薄膜层；
200：复合式软性薄膜结构；
300：基板；
302：芯片；
304、306：电极；
308：基板孔洞；
400：贴附制程；
402：真空吸着；
500：芯片封装结构。
具体实施方式
图1A至1C显示依据本发明的一实施例，形成芯片封装结构500的各阶段的剖面示意图，在此实施例中，芯片为发光二极管芯片，因此芯片封装结构500需要有荧光粉层形成在芯片上。
参阅图1A，首先提供载板100，例如为塑料基板或金属基板，在载板100上依序形成软性透光导热绝缘层102、软性图案化薄膜电路层104、软性透光隔热层106以及软性荧光粉薄膜层108，这四层薄膜组成复合式软性薄膜结构200，这四层薄膜的材料及形成方法如下所述。
在载板100上先形成软性透光导热绝缘层102，并且对软性透光导热绝缘层102进行物理或化学蚀刻制程，在软性透光导热绝缘层102中形成复数个贯穿的开口。软性透光导热绝缘层102的材料可以是氧化铝(Al2O3)粉、氮化铝(AlN)粉或碳化硅(SiC)粉分散于透明高分子材料中，透明高分子材料例如为环氧树脂(epoxyresin)、硅胶(silicone)或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，简称PMMA)，可利用涂布制程将软性透光导热绝缘层102涂布在载板100上。在一实施例中，软性透光导热绝缘层102的厚度约为80μm。
在软性透光导热绝缘层102上形成软性图案化薄膜电路层104，且填平软性透光导热绝缘层102的开口。软性图案化薄膜电路层104的材料例如为金属，在一实施例中，可藉由沉积、微影与蚀刻制程形成软性图案化薄膜电路层104。在其它实施例中，也可以利用印刷制程直接形成软性图案化薄膜电路层104。在一实施例中，软性图案化薄膜电路层104的厚度约为30μm。
在软性图案化薄膜电路层104上形成软性透光隔热层106，软性透光隔热层106的材料为低热传导性的透明高分子材料，例如为环氧树脂、硅胶或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，可利用涂布制程或卷对卷(rolltoroll)制程在软性图案化薄膜电路层104上形成软性透光隔热层106。在一实施例中，软性透光隔热层106的厚度约为80μm。
在软性透光隔热层106上形成软性荧光粉薄膜层108，可藉由将荧光粉混合在透明弹性薄膜内部或喷涂在透明弹性薄膜表面而形成软性荧光粉薄膜层108，透明弹性薄膜的材料例如为环氧树脂、硅胶或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，荧光粉可分布于软性荧光粉薄膜层108的局部或全部区域内，并且可用对称或不对称的方式将荧光粉分布在软性荧光粉薄膜层108中。软性荧光粉薄膜层108可以是单层或多层薄膜结构，可利用卷对卷(rolltoroll)制程或涂布制程形成软性荧光粉薄膜层108。在一实施例中，软性荧光粉薄膜层108的厚度约为50μm。
参阅图1B，将载板100移除，得到复合式软性薄膜结构200。在一实施例中，可将复合式软性薄膜结构200从载板100上剥离。在其它实施例中，也可将载板100蚀刻移除而得到复合式软性薄膜结构200。
接着，提供固着于基板300上的芯片302，基板300例如为导线架(leadframe)，在此实施例中，芯片302为具有平台(mesa)结构的发光二极管芯片，其具有电性相反的两个电极304和306形成于芯片的顶部表面上。例如发光二极管芯片302的结构可以是包括基板，N型氮化镓层位于基板上，主动层位于N型氮化镓层的一部分上而裸露部分N型氮化镓层，P型氮化镓层位于主动层上，透明导电层位于P型氮化镓层上。然后，在透明导电层的特定部位上形成电极304，在裸露的N型氮化镓层形成电极306。
将复合式软性薄膜结构200中的软性透光导热绝缘层102面对芯片302，并且填在软性透光导热绝缘层102的开口103中的软性图案化薄膜电路层104的接触部104A、104B、104C、104D分别对准芯片302的电极304和306以及基板300上的两个接点(未绘出)，利用贴附制程400将复合式软性薄膜结构200贴附至芯片302和基板300上，贴附制程400可利用真空吸着402方式进行，如图1B所示，利用基板300的孔洞308进行抽真空，或者可使用黏着剂将复合式软性薄膜结构200贴附至芯片302和基板300上，在一实施例中，软性透光导热绝缘层102可作为粘着层，藉由软性透光导热绝缘层102将复合式软性薄膜结构200黏着在芯片302和基板300上。
于贴附制程400之后，复合式软性薄膜结构200顺应性地形成在芯片302和基板300上，并且软性图案化薄膜电路层104的接触部104A、104B、104C、104D分别接触芯片302的电极304和306以及基板300上的两个接点，完成如图1C所示的芯片封装结构500。
可依据芯片封装体的设计决定基板300的孔洞308是否要封起来，若要封住孔洞308，可以使用环氧树脂、硅胶或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料填补孔洞308。
图2A至2C显示依据本发明的另一实施例，形成芯片封装结构500的各阶段的剖面示意图，在此实施例中，芯片为垂直式(vertical)发光二极管芯片。
参阅图2A，在载板100上依序形成软性透光导热绝缘层102、软性图案化薄膜电路层104、软性透光隔热层106以及软性荧光粉薄膜层108，这四层薄膜组成复合式软性薄膜结构200。图2A的复合式软性薄膜结构200与图1A的差异在于其中软性透光导热绝缘层102只具有一个开口，并且软性图案化薄膜电路层104的图案也因为配合垂直式芯片而与图1A不同。在此实施例中，由于封装的芯片为发光二极管芯片，因此复合式软性薄膜结构200需要具有软性荧光粉薄膜层108。在其它实施例中，封装的芯片也可以是垂直式齐纳(Zener)二极管芯片，因此复合式软性薄膜结构200可以不含有软性透光隔热层106和软性荧光粉薄膜层108。
参阅图2B，将载板100移除，得到复合式软性薄膜结构200。接着，提供固着于基板300上的芯片302，在此实施例中，芯片302为垂直式发光二极管芯片，其只具有一个电极304形成于芯片的顶部表面上。例如垂直式发光二极管芯片302含有金属基板(或可导电基板)，第一型半导体外延层位于金属基板(或可导电基板)上，主动层位于第一型半导体外延层上，第二型半导体外延层位于主动层上，电极304位在第二型半导体外延层上，其中第一型半导体外延层可为P型氮化镓层、第二型半导体外延层可为N型氮化镓层，或是第一型半导体外延层可为N型氮化镓层、第二型半导体外延层可为P型氮化镓层，但并不以此为限。
将复合式软性薄膜结构200中的软性透光导热绝缘层102面对芯片302，并且填在软性透光导热绝缘层102的开口103中的软性图案化薄膜电路层104的接触部104D对准基板300上的一个接点(未绘出)，利用贴附制程400将复合式软性薄膜结构200贴附至芯片302和基板300上，贴附制程400可利用真空吸着402方式进行或者使用黏着剂。
于贴附制程400之后，复合式软性薄膜结构200顺应性地形成在芯片302和基板300上，并且软性图案化薄膜电路层的一部份接触芯片302的电极304，软性图案化薄膜电路层104的接触部104D则接触基板300上的接点，完成如图2C所示的芯片封装结构500。
可依据芯片封装体的设计决定基板300的孔洞308是否要封起来，若要封住孔洞308，可以使用环氧树脂、硅胶或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料填补孔洞308。
依据本发明的实施例，利用复合式软性薄膜结构200进行芯片302的封装不需要打线，藉由软性图案化薄膜电路层104即可使得芯片302上的电极304和306与基板300上的接点产生电性连接，因此不会有断线问题发生。
此外，复合式软性薄膜结构200中的软性透光导热绝缘层102可以增加芯片302的散热路径，还可以电性隔绝芯片302与软性图案化薄膜电路层104。复合式软性薄膜结构200中的软性透光隔热层106则可以减少芯片302的热传导至软性荧光粉薄膜层108，有助于延长荧光粉的寿命。
另外，使用软性荧光粉薄膜层108可以精确控制荧光粉分布的品质，例如可先以蓝光光源对软性荧光粉薄膜层108的荧光粉含量及薄膜厚度进行确认，然后再调整荧光粉的添加量及薄膜形成的厚度，藉此可大幅地提高发光二极管芯片封装的良率。同时，藉由软性荧光粉薄膜层108的设计，可以减少不必要的荧光粉耗损，并且可以控制芯片302的正面与侧面受光激发的荧光粉的比例。
虽然本发明已揭示较佳实施例如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域的普通技术人员，当可做些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (22)
1.一种芯片封装结构，包括：
一芯片，设置于一基板上，其中该芯片具有至少一电极设置于该芯片的一顶部表面上；
一软性透光导热绝缘层，顺应性地覆盖于该芯片和该基板上，且暴露出该芯片的该电极；以及
一软性图案化薄膜电路层，顺应性地设置于该透光导热绝缘层上，且该软性图案化薄膜电路层与该芯片的该电极接触。
2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其中该芯片包括发光二极管芯片或齐纳二极管芯片。
3.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其中该芯片为发光二极管芯片，且该芯片封装结构还包括：
一软性透光隔热层，顺应性地覆盖于该软性图案化薄膜电路层上；以及
一软性荧光粉薄膜层，顺应性地覆盖于该软性透光隔热层上。
4.根据权利要求3所述的芯片封装结构，其中该发光二极管芯片包括一具平台结构的发光二极管芯片，具有两个电性相反的电极设置于该芯片的该顶部表面上，且该两个电极分别与该软性图案化薄膜电路层接触。
5.根据权利要求3所述的芯片封装结构，其中该发光二极管芯片包括一垂直式发光二极管芯片，仅具有该电极设置在该芯片的该顶部表面上。
6.根据权利要求3所述的芯片封装结构，其中该软性透光隔热层的材料包括透明高分子材料。
7.根据权利要求3所述的芯片封装结构，其中该软性荧光粉薄膜层包括单层或多层结构。
8.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其中该软性透光导热绝缘层的材料包括氧化铝粉、氮化铝粉或碳化硅粉分散于透明高分子材料中。
9.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其中该软性图案化薄膜电路层的材料包括金属。
10.一种芯片封装结构的制造方法，包括：
形成一复合式软性薄膜结构，该复合式软性薄膜结构的形成步骤包括：
提供一载板；
形成一软性透光导热绝缘层于该载板上，其中该软性透光导热绝缘层具有至少一开口；
形成一软性图案化薄膜电路层于该软性透光导热绝缘层上，且填平该软性透光导热绝缘层的该开口；以及
将该复合式软性薄膜结构从该载板上剥离；
提供固着于一基板上的一芯片，其中该芯片具有至少一电极形成于该芯片的一顶部表面上；以及
贴附该复合式软性薄膜结构于该芯片上，其中该软性透光导热绝缘层面对该芯片，而填平该软性透光导热绝缘层的该开口的该软性图案化薄膜电路层接触该电极。
11.根据权利要求10所述的芯片封装结构的制造方法，其中该贴附步骤包括利用真空吸着或使用黏着剂。
12.根据权利要求10所述的芯片封装结构的制造方法，其中该软性透光导热绝缘层的材料包括氧化铝粉、氮化铝粉或碳化硅粉分散于透明高分子材料中，且形成该软性透光导热绝缘层的步骤包括涂布制程。
13.根据权利要求10所述的芯片封装结构的制造方法，其中该软性图案化薄膜电路层的材料包括金属，且形成该软性图案化薄膜电路层的步骤包括沉积、微影与蚀刻制程或者印刷制程。
14.根据权利要求10所述的芯片封装结构的制造方法，其中还包括在该载板上对该软性透光导热绝缘层蚀刻出该开口。
15.根据权利要求10所述的芯片封装结构的制造方法，其中该芯片包括发光二极管芯片或齐纳二极管芯片。
16.根据权利要求15所述的芯片封装结构的制造方法，其中该芯片为发光二极管芯片，且该复合式软性薄膜结构的形成步骤还包括：
在该载板上形成一软性透光隔热层于该软性图案化薄膜电路层上；
在该载板上形成一软性荧光粉薄膜层于该软性透光隔热层上；以及
将该软性透光导热绝缘层、该软性图案化薄膜电路层、该软性透光隔热层和该软性荧光粉薄膜层所组成的该复合式软性薄膜结构从该载板上剥离，再贴附于该芯片上。
17.根据权利要求16所述的芯片封装结构的制造方法，其中该贴附步骤包括利用真空吸着或使用黏着剂。
18.根据权利要求16所述的芯片封装结构的制造方法，其中该软性透光隔热层的材料包括透明高分子材料，且形成该软性透光隔热层的步骤包括涂布或是卷对卷制程。
19.根据权利要求16所述的芯片封装结构的制造方法，其中该软性荧光粉薄膜层包括单层或多层结构，且形成该软性荧光粉薄膜层的步骤包括涂布或是卷对卷制程。
20.根据权利要求16所述的芯片封装结构的制造方法，其中该发光二极管芯片包括一具平台结构的发光二极管芯片，具有两个电性相反的电极设置于该芯片的该顶部表面上，且该两个电极分别与该软性图案化薄膜电路层接触。
21.根据权利要求16所述的芯片封装结构的制造方法，其中该发光二极管芯片包括一垂直式发光二极管芯片，仅具有该电极设置在该芯片的该顶部表面上。
22.根据权利要求16所述的芯片封装结构的制造方法，其中该软性透光导热绝缘层为一黏着层，且该复合式软性薄膜结构经由该软性透光导热绝缘层贴附于该芯片上。
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Citations (2)
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Patent Citations (2)
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