CN108807643A - 一种半导体封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体封装结构及其制造方法，其方法包括以下步骤：形成半导体封装背板，在PET树脂板的上表面形成多个呈矩阵排布的正四棱锥凸起，在所述半导体封装背板的下表面形成多个呈矩阵排布的凹孔并嵌入导热柱，所述正四棱锥凸起与所述凹孔一一对应，在所述半导体封装背板上形成一电路布线层，在所述正四棱锥凸起的四个侧表面上各设置一发光二极管芯片，并通过所述电路布线层将相邻的发光二极管芯片进行电连接，接着铺设第一隔热封装胶层、荧光封装胶层以及硅胶层，以形成半导体封装结构。本发明的半导体封装结构具有优异的出光性能、导热性能以及减震性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及一种半导体封装结构及其制造方法。
背景技术
现有的半导体封装结构，特别是半导体发光芯片封装结构的制备过程中，通常在平面基板上设置线路层，然后在线路层上安装多个发光二极管芯片，然后利用荧光硅胶层封装所述发光二极管芯片。常用的发光二极管芯片有砷化镓二极管红光芯片、磷化镓二极管绿光芯片、碳化硅二极管黄光芯片以及氮化镓二极管蓝光芯片等。现有的半导体发光芯片封装结构中芯片密度小且散热性能较差，因此，如何设计一种高性能的半导体发光芯片封装结构，是业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种半导体封装结构及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种半导体封装结构的制造方法，包括以下步骤：
1)在PET树脂板的下表面热蒸镀一金属反射层，在所述金属反射层的下表面粘结氟橡胶层，接着在所述氟橡胶层的下表面粘结聚四氟乙烯树脂层，以形成半导体封装背板；
2）在PET树脂板的上表面形成多个呈矩阵排布的正四棱锥凸起，所述正四棱锥凸起的侧表面与所述正四棱锥凸起的底面的夹角为30度-60度；
3）在所述半导体封装背板的下表面形成多个呈矩阵排布的凹孔，所述正四棱锥凸起与所述凹孔一一对应，所述凹孔的顶表面在相应的所述正四棱锥凸起中，每个所述凹孔中嵌入一导热柱，所述导热柱的一部分突出于所述半导体封装背板的下表面，所述导热柱的顶面与所述凹孔的顶表面接触，所述导热柱包括金属柱，第一橡胶缓冲层，所述第一橡胶缓冲层包覆所述金属柱的侧表面，金属导热层，所述金属导热层包覆所述第一弹性橡胶层的侧表面，导热硅胶层，所述导热硅胶层包覆所述金属导热层的侧表面以及所述金属柱的顶面，EVA粘结层，所述EVA粘结层包覆所述导热硅胶层的侧表面，每个所述金属柱的底表面均设置一凹槽，所述凹槽的直径与所述金属柱的直径的比值为0.4-0.6，所述凹槽的深度与所述金属柱的长度的比值为0.6-0.8；
4）在所述半导体封装背板上热蒸镀导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，在所述正四棱锥凸起的四个侧表面上各设置一发光二极管芯片，并通过所述电路布线层将相邻的发光二极管芯片进行电连接；
5）在所述半导体封装背板的上表面铺设第一隔热封装胶层，所述第一隔热封装胶层将相邻所述正四棱锥凸起之间的间隙填满，所述第一隔热封装胶层的上表面为平坦面；
6）在所述第一隔热封装胶层上铺设荧光封装胶层；
7）在所述荧光封装胶层上设置硅胶层。
优选的，所述PET树脂板包括PET以及相对于所述PET100重量份为10-20重量份的导热粉末。
优选的，所述导热粉末的材质为氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氧化镁、碳化硅以及石墨烯中的一种或多种。
优选的，所述金属反射层的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属反射层的厚度为100-200纳米，所述氟橡胶层的厚度为0.5-2毫米，所述聚四氟乙烯树脂层的厚度为200-500微米。
优选的，所述凹孔的直径为5-10毫米，相邻所述通孔之间的间距为2-5毫米，所述凹孔的直径与所述导热柱的直径相同。
优选的，所述金属柱的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属柱的直径为3-6毫米，所述第一橡胶缓冲层的厚度为0.75-1.5毫米，所述金属导热层的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属导热层的厚度为100-200微米，所述导热硅胶层的厚度为100-200微米，EVA粘结层的厚度为50-100微米。
优选的，所述第一隔热封装胶层包括硅胶以及相对于所述硅胶100重量份为20-30重量份的硅酸盐粉末，所述荧光封装胶层包括环氧树脂以及相对于所述环氧树脂100重量份为10-20重量份的荧光粉。
本发明还提出了一种半导体封装结构，所述半导体封装结构采用上述方法制备形成的。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的半导体封装结构中，在PET树脂板的上表面粘结多个正四棱锥凸起，并在正四棱锥凸起的四个侧表面均设置有发光二极管芯片，与现有的发光器件封装结构相比，本发明的发光器件封装结构可以装载更多的发光二极管芯片，同时通过优化正四棱锥凸起的侧表面与底面的夹角，使得出光更均匀，在PET树脂板的下表面沉积一金属反射层，以改善出光方向。同时半导体封装背板的下表面形成多个呈矩阵排布的凹孔并嵌入导热柱，有效提高了半导体封装结构的散热性能，所述导热柱的一部分突出于所述半导体封装背板的下表面，进而可以起到支撑作用，金属柱的底表面均设置一凹槽，并优化沟槽的具体尺寸，进一步提高了其散热性能，在金属柱表面设置弹性橡胶层和导热硅胶层，使得本发明的半导体封装结构具有优异的减震性能。第一隔热封装胶层将相邻所述正四棱锥凸起之间的间隙填满，所述第一隔热封装胶层的上表面为平坦面，然后在第一隔热封装胶层上形成荧光封装胶层，第一隔热封装胶层的设置可以避免发光二极管芯片发出的热量传导至荧光封装胶层，进而可以避免荧光封装胶层的荧光性能下降，且利用硅胶层密封荧光封装胶层，有效改善了发光器件封装结构出光性能和密封性能。本发明的半导体封装结构的制备方法简单易行，易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的半导体封装结构的截面示意图。
图2为本发明的半导体封装结构的俯视图。
图3为本发明的半导体封装结构的仰视图。
图4为本发明的导热柱的截面示意图。
图5为本发明的导热柱的仰视图。
具体实施方式
本发明具体实施例提出的本发明提出的一种半导体封装结构的制造方法，包括以下步骤：
1)在PET树脂板的下表面热蒸镀一金属反射层，在所述金属反射层的下表面粘结氟橡胶层，接着在所述氟橡胶层的下表面粘结聚四氟乙烯树脂层，以形成半导体封装背板；
2）在PET树脂板的上表面形成多个呈矩阵排布的正四棱锥凸起，所述正四棱锥凸起的侧表面与所述正四棱锥凸起的底面的夹角为30度-60度；
3）在所述半导体封装背板的下表面形成多个呈矩阵排布的凹孔，所述正四棱锥凸起与所述凹孔一一对应，所述凹孔的顶表面在相应的所述正四棱锥凸起中，每个所述凹孔中嵌入一导热柱，所述导热柱的一部分突出于所述半导体封装背板的下表面，所述导热柱的顶面与所述凹孔的顶表面接触，所述导热柱包括金属柱，第一橡胶缓冲层，所述第一橡胶缓冲层包覆所述金属柱的侧表面，金属导热层，所述金属导热层包覆所述第一弹性橡胶层的侧表面，导热硅胶层，所述导热硅胶层包覆所述金属导热层的侧表面以及所述金属柱的顶面，EVA粘结层，所述EVA粘结层包覆所述导热硅胶层的侧表面，每个所述金属柱的底表面均设置一凹槽，所述凹槽的直径与所述金属柱的直径的比值为0.4-0.6，所述凹槽的深度与所述金属柱的长度的比值为0.6-0.8；
4）在所述半导体封装背板上热蒸镀导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，在所述正四棱锥凸起的四个侧表面上各设置一发光二极管芯片，并通过所述电路布线层将相邻的发光二极管芯片进行电连接；
5）在所述半导体封装背板的上表面铺设第一隔热封装胶层，所述第一隔热封装胶层将相邻所述正四棱锥凸起之间的间隙填满，所述第一隔热封装胶层的上表面为平坦面；
6）在所述第一隔热封装胶层上铺设荧光封装胶层；
7）在所述荧光封装胶层上设置硅胶层。
其中，所述PET树脂板包括PET以及相对于所述PET100重量份为10-20重量份的导热粉末。所述导热粉末的材质为氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氧化镁、碳化硅以及石墨烯中的一种或多种。所述金属反射层的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属反射层的厚度为100-200纳米，所述氟橡胶层的厚度为0.5-2毫米，所述聚四氟乙烯树脂层的厚度为200-500微米。所述凹孔的直径为5-10毫米，相邻所述通孔之间的间距为2-5毫米，所述凹孔的直径与所述导热柱的直径相同。所述金属柱的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属柱的直径为3-6毫米，所述第一橡胶缓冲层的厚度为0.75-1.5毫米，所述金属导热层的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属导热层的厚度为100-200微米，所述导热硅胶层的厚度为100-200微米，EVA粘结层的厚度为50-100微米。所述第一隔热封装胶层包括硅胶以及相对于所述硅胶100重量份为20-30重量份的硅酸盐粉末，所述硅酸盐可以为硅酸铝或硅酸镁，所述荧光封装胶层包括环氧树脂以及相对于所述环氧树脂100重量份为10-20重量份的荧光粉。
如图1-5所示，所述半导体封装结构包括半导体封装背板，所述半导体封装背板包括依次层叠的聚四氟乙烯树脂层1、氟橡胶层2、金属反射层3以及PET树脂板4，在PET树脂板4的上表面形成有多个呈矩阵排布的正四棱锥凸起5，所述正四棱锥凸起5的侧表面与所述正四棱锥凸起的底面的夹角为30度-60度；在所述半导体封装背板的下表面形成多个呈矩阵排布的凹孔6，所述正四棱锥凸起5与所述凹孔6一一对应，所述凹孔6的顶表面在相应的所述正四棱锥凸起5中，每个所述凹孔6中嵌入一导热柱7，所述导热柱7的一部分突出于所述半导体封装背板的下表面，所述导热柱7的顶面与所述凹孔6的顶表面接触，所述导热柱7包括金属柱71、第一橡胶缓冲层72、金属导热层73、导热硅胶层74以及EVA粘结层75，所述EVA粘结层75包覆所述导热硅胶层74的侧表面，每个所述金属柱71的底表面均设置一凹槽76，所述凹槽76的直径与所述金属柱71的直径的比值为0.4-0.6，所述凹槽76的深度与所述金属柱71的长度的比值为0.6-0.8；在所述半导体封装背板上设置有电路布线层（未图示），在所述正四棱锥凸起5的四个侧表面上各设置有一发光二极管芯片8，并通过所述电路布线层将相邻的发光二极管芯片8进行电连接；在所述半导体封装背板的上表面铺设第一隔热封装胶层9，所述第一隔热封装胶层9将相邻所述正四棱锥凸起5之间的间隙填满，所述第一隔热封装胶层9的上表面为平坦面；在所述第一隔热封装胶层9上铺设荧光封装胶层10；在所述荧光封装胶层上设置硅胶层11。
实施例1：
一种半导体封装结构的制造方法，包括以下步骤：
1)在PET树脂板的下表面热蒸镀一金属反射层，在所述金属反射层的下表面粘结氟橡胶层，接着在所述氟橡胶层的下表面粘结聚四氟乙烯树脂层，以形成半导体封装背板；
2）在PET树脂板的上表面形成多个呈矩阵排布的正四棱锥凸起，所述正四棱锥凸起的侧表面与所述正四棱锥凸起的底面的夹角为45度；
3）在所述半导体封装背板的下表面形成多个呈矩阵排布的凹孔，所述正四棱锥凸起与所述凹孔一一对应，所述凹孔的顶表面在相应的所述正四棱锥凸起中，每个所述凹孔中嵌入一导热柱，所述导热柱的一部分突出于所述半导体封装背板的下表面，所述导热柱的顶面与所述凹孔的顶表面接触，所述导热柱包括金属柱，第一橡胶缓冲层，所述第一橡胶缓冲层包覆所述金属柱的侧表面，金属导热层，所述金属导热层包覆所述第一弹性橡胶层的侧表面，导热硅胶层，所述导热硅胶层包覆所述金属导热层的侧表面以及所述金属柱的顶面，EVA粘结层，所述EVA粘结层包覆所述导热硅胶层的侧表面，每个所述金属柱的底表面均设置一凹槽，所述凹槽的直径与所述金属柱的直径的比值为0.5，所述凹槽的深度与所述金属柱的长度的比值为0.7；
4）在所述半导体封装背板上热蒸镀导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，在所述正四棱锥凸起的四个侧表面上各设置一发光二极管芯片，并通过所述电路布线层将相邻的发光二极管芯片进行电连接；
5）在所述半导体封装背板的上表面铺设第一隔热封装胶层，所述第一隔热封装胶层将相邻所述正四棱锥凸起之间的间隙填满，所述第一隔热封装胶层的上表面为平坦面；
6）在所述第一隔热封装胶层上铺设荧光封装胶层；
7）在所述荧光封装胶层上设置硅胶层。
其中，所述PET树脂板包括PET以及相对于所述PET100重量份为15重量份的导热粉末。所述导热粉末的材质为氮化硼。所述金属反射层的材质为银，所述金属反射层的厚度为150纳米，所述氟橡胶层的厚度为1毫米，所述聚四氟乙烯树脂层的厚度为300微米。所述凹孔的直径为8毫米，相邻所述通孔之间的间距为4毫米，所述凹孔的直径与所述导热柱的直径相同。所述金属柱的材质为铝，所述金属柱的直径为5毫米，所述第一橡胶缓冲层的厚度为1毫米，所述金属导热层的材质为铝，所述金属导热层的厚度为200微米，所述导热硅胶层的厚度为200微米，EVA粘结层的厚度为100微米。所述第一隔热封装胶层包括硅胶以及相对于所述硅胶100重量份为25重量份的硅酸盐粉末，所述硅酸盐可以为硅酸铝，所述荧光封装胶层包括环氧树脂以及相对于所述环氧树脂100重量份为15重量份的荧光粉。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种半导体封装结构的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在PET树脂板的下表面热蒸镀一金属反射层，在所述金属反射层的下表面粘结氟橡胶层，接着在所述氟橡胶层的下表面粘结聚四氟乙烯树脂层，以形成半导体封装背板；
2）在PET树脂板的上表面形成多个呈矩阵排布的正四棱锥凸起，所述正四棱锥凸起的侧表面与所述正四棱锥凸起的底面的夹角为30度-60度；
3）在所述半导体封装背板的下表面形成多个呈矩阵排布的凹孔，所述正四棱锥凸起与所述凹孔一一对应，所述凹孔的顶表面在相应的所述正四棱锥凸起中，每个所述凹孔中嵌入一导热柱，所述导热柱的一部分突出于所述半导体封装背板的下表面，所述导热柱的顶面与所述凹孔的顶表面接触，所述导热柱包括金属柱，第一橡胶缓冲层，所述第一橡胶缓冲层包覆所述金属柱的侧表面，金属导热层，所述金属导热层包覆所述第一弹性橡胶层的侧表面，导热硅胶层，所述导热硅胶层包覆所述金属导热层的侧表面以及所述金属柱的顶面，EVA粘结层，所述EVA粘结层包覆所述导热硅胶层的侧表面，每个所述金属柱的底表面均设置一凹槽，所述凹槽的直径与所述金属柱的直径的比值为0.4-0.6，所述凹槽的深度与所述金属柱的长度的比值为0.6-0.8；
4）在所述半导体封装背板上热蒸镀导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，在所述正四棱锥凸起的四个侧表面上各设置一发光二极管芯片，并通过所述电路布线层将相邻的发光二极管芯片进行电连接；
5）在所述半导体封装背板的上表面铺设第一隔热封装胶层，所述第一隔热封装胶层将相邻所述正四棱锥凸起之间的间隙填满，所述第一隔热封装胶层的上表面为平坦面；
6）在所述第一隔热封装胶层上铺设荧光封装胶层；
7）在所述荧光封装胶层上设置硅胶层。
2.根据权利要求1所述的半导体封装结构的制造方法，其特征在于：所述PET树脂板包括PET以及相对于所述PET100重量份为10-20重量份的导热粉末。
3.根据权利要求1所述的半导体封装结构的制造方法，其特征在于：所述导热粉末的材质为氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氧化镁、碳化硅以及石墨烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的半导体封装结构的制造方法，其特征在于：所述金属反射层的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属反射层的厚度为100-200纳米，所述氟橡胶层的厚度为0.5-2毫米，所述聚四氟乙烯树脂层的厚度为200-500微米。
5.根据权利要求4所述的半导体封装结构，其特征在于：所述凹孔的直径为5-10毫米，相邻所述通孔之间的间距为2-5毫米，所述凹孔的直径与所述导热柱的直径相同。
6.根据权利要求5所述的半导体封装结构的制造方法，其特征在于：所述金属柱的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属柱的直径为3-6毫米，所述第一橡胶缓冲层的厚度为0.75-1.5毫米，所述金属导热层的材质为铝、铜、银中的一种，所述金属导热层的厚度为100-200微米，所述导热硅胶层的厚度为100-200微米，EVA粘结层的厚度为50-100微米。
7.根据权利要求1所述的半导体封装结构的制造方法，其特征在于：所述第一隔热封装胶层包括硅胶以及相对于所述硅胶100重量份为20-30重量份的硅酸盐粉末，所述荧光封装胶层包括环氧树脂以及相对于所述环氧树脂100重量份为10-20重量份的荧光粉。
8.一种半导体封装结构，其特征在于，所述半导体封装结构采用权利要求1-7任一项所述的方法制备形成的。
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