CN111509102A

CN111509102A - 半导体发光单元及其封装方法

Info

Publication number: CN111509102A
Application number: CN201910097530.5A
Authority: CN
Inventors: 杜雅琴; 郭宏玮; 杨宇璔
Original assignee: Zhishen Technology Co ltd
Current assignee: Zhishen Technology Co ltd; Primax Electronics Ltd
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-07

Abstract

本发明提供一种半导体发光单元及其封装方法，该方法包括下列步骤：(a).提供透明基板；(b).形成透明薄膜线路层于透明基板的一表面上；(c).以覆晶制程将半导体发光芯片安装于透明薄膜线路层之上；(d).形成封装胶体于半导体发光芯片的安装位置；以及(e).烘干封装胶体。

Description

半导体发光单元及其封装方法

技术领域

本发明有关于一种封装技术，尤指一种半导体发光单元及其封装方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode,LED)是一种小型、发光效率高的固态光源，目前已被广泛地应用于各类型电子产品的显示模块或是发光模块之中。而随着技术的进步与发展，电子产品除了在功能上追求高效能之外，如何使其兼具视觉上的美感亦渐渐为现代人所重视。一般电子装置的显示模块或是发光模块在设计上需考虑其导线或信号线的布置，尤其是以透明或高光线穿透率的外观作为主要要求的电子产品，而如何隐藏或是布置导线或信号线为影响电子产品之美观效果的因素之一。

于现有技术中，透明的显示模块或发光模块多以金属材质作为导线或信号线，但如此的设置可能会影响显示模块或发光模块的视觉效果。由于现有显示模块或发光模块多以打线接合的方式连接半导体发光芯片与导线，若于打线过程中，线材断裂或线材无法正确地焊焊(brazing)，便会影响整体显示模块或发光模块制作的良率。而打线接合工具(wire bonding tool)亦有可能于焊焊过程中损坏半导体发光芯片。另一方面，由于现有的半导体发光芯片的封装多会于封装胶体中加入荧光粉，一旦荧光粉吸湿受热，便会影响显示模块或发光模块的发光效率。

有鉴于此，如何提供一种半导体发光单元的封装方法，以借此提升半导体发光单元制作的良率，并同时提升其整体的透明度，为本发明欲解决的技术课题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种高制作良率及高透明度的半导体发光单元及其封装方法。

为达前述的目的，本发明提供一种半导体发光单元的封装方法，包括下列步骤：

(a).提供透明基板；

(b).形成透明薄膜线路层于透明基板的一表面上；

(c).以覆晶制程将半导体发光芯片安装于透明薄膜线路层之上，使半导体发光芯片与透明薄膜线路层电性连接；

(d).形成封装胶体于半导体发光芯片的安装位置，使封装胶体覆盖半导体发光芯片及部分的透明薄膜线路层；以及

(e).烘干封装胶体。

于上述较佳实施方式中，其中于步骤(a)中，透明基板的材质为：玻璃、陶瓷、硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、氧化铝或氮化铝。

于上述较佳实施方式中，其中于步骤(b)中，透明薄膜线路层的材质为高分子氧化物，高分子氧化物为：二氧乙基噻吩/聚苯乙烯磺酸、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物或镉锌氧化物。

于上述较佳实施方式中，其中于步骤(c)中，半导体发光芯片具有上表面、相对于上表面的下表面及介于上表面与下表面之间的多个侧表面，上表面及侧表面用以出射光线。

于上述较佳实施方式中，其中导电结构形成于下表面及透明薄膜线路层之间，导电结构用以结合半导体发光芯片与透明薄膜线路层，导电结构的材质为：透明高分子导电材料、银胶、异方性导电薄膜、异方性导电胶或其组合。

于上述较佳实施方式中，其中于步骤(d)中，封装胶体的材质为：硅胶、环氧树脂、环氧硅胶混合树脂、聚氨酯胶或其组合。

本发明另一较佳作法，是关于一种半导体发光单元，包括：

透明基板；

透明薄膜线路层，设置于透明基板的一表面上；

半导体发光芯片，半导体发光芯片是以覆晶制程安装于透明薄膜线路层之上，使半导体发光芯片与透明薄膜线路层电性连接；以及

封装胶体，形成于半导体发光芯片的安装位置，封装胶体用以覆盖半导体发光芯片及部分的透明薄膜线路层。

于上述较佳实施方式中，其中半导体发光芯片具有上表面、相对于上表面的下表面及介于上表面与下表面之间的多个侧表面，上表面及侧表面用以出射光线。

于上述较佳实施方式中，其中透明基板的材质为：玻璃、陶瓷、硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、氧化铝或氮化铝。

于上述较佳实施方式中，其中透明薄膜线路层的材质为高分子氧化物，高分子氧化物为：二氧乙基噻吩/聚苯乙烯磺酸、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物、镉锌氧化物或其组合。

于上述较佳实施方式中，其中封装胶体用以形成透明聚光结构。

于上述较佳实施方式中，其中封装胶体用以形成透明保护结构，保护结构的表面平行于半导体发光芯片的表面及透明薄膜线路层的表面。

于上述较佳实施方式中，其中封装胶体的材质为：硅胶、环氧树脂、环氧硅胶混合树脂、聚氨酯胶或其组合。

附图说明

图1是本发明所提供的半导体发光单元的封装方法的流程图；

图2是本发明第一实施例的半导体发光单元的封装流程示意图；以及

图3是本发明第二实施例的半导体发光单元的封装流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

S101～S105：步骤；

1：半导体发光单元；

10：透明基板；

11：透明薄膜线路层；

12：半导体发光芯片；

121：上表面；

122：下表面；

123：侧表面；

13：导电结构；

14、15：封装胶体。

具体实施方式

本发明的优点及特征以及达到其方法将参照例示性实施例及附图进行更详细的描述而更容易理解。然而，本发明可以不同形式来实现且不应被理解仅限于此处所陈述的实施例。相反地，对所属技术领域具有通常知识者而言，所提供的此些实施例将使本公开更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴。

首先，请参阅图1及图2所示，图1是本发明所提供的半导体发光单元的封装方法的流程图；图2是本发明第一实施例的半导体发光单元的封装流程示意图。本发明所提供的半导体发光单元可应用于电子产品的显示模块或发光模块，例如：可挠式的电子产品的发光模块；亦可应用于信号灯、广告灯、汽机车光源、室外或家用照明装置等交互式智能光源、指示或情境光源的发光模块。此外，本发明所提供的半导体发光单元亦可依据封装胶体的外型尺寸的聚光特性进行排列组合，做出相关点光学、线光学及面光学的设计，而可达到超透明的发光显示效果。

于本发明所提供的封装方法的流程图中，首先，提供透明基板10(步骤S101)，于步骤S101中，透明基板10的材质为：玻璃、陶瓷、硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、氧化铝或氮化铝，且透明基板的透光率大于80％。接着，形成透明薄膜线路层11于透明基板10的一表面上(步骤S102)，于步骤S102中，以电镀制程、湿式涂布、网版印刷后以UV或烘烤固化的方式将高分子氧化物布置于透明基板10的一表面上，以于透明基板10的一表面上形成薄膜状的透明薄膜线路层11。其中，所述高分子氧化物可为：二氧乙基噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物或镉锌氧化物，或前述高分子氧化物的混合物。

再接着，以覆晶制程将半导体发光芯片12安装于透明薄膜线路层11之上，使半导体发光芯片12与透明薄膜线路层11电性连接(步骤S103)，于步骤S103中，半导体发光芯片12具有上表面121、相对于上表面121的下表面122，及介于上表面121与下表面122之间的多个侧表面123。本发明是利用覆晶制程技术，于半导体发光芯片12的下表面122与透明薄膜线路层11之间形成导电结构13。所述导电结构13用以结合半导体发光芯片12与透明薄膜线路层11，使半导体发光芯片12可透过导电结构13与透明薄膜线路层11电性连接。于本实施例中，所述导电结构的材质为：透明高分子导电材料、银胶或纳米银胶、异方性导电薄膜、异方性导电胶或其组合。另一方面，所述上表面121及侧表面123则用以出射光线。

再接着，形成封装胶体14于半导体发光芯片12的安装位置，使封装胶体14覆盖半导体发光芯片12及部分的透明薄膜线路层11(步骤S104)，于步骤S104中，是以接触式点胶或喷射式点胶方式将封装胶体14布置于半导体发光芯片12的安装位置。于本实施例中，封装胶体14的材质可为：硅胶、环氧树脂(Epoxy)、环氧硅胶混合树脂、聚氨酯胶(PU)或其组合，且封装胶体14的黏度介于3500cps至12000cps之间；其触变指数介于2.5至4.0之间。另一方面，由于本发明所使用的封装胶体14不含有荧光粉，因此并不会有荧光粉吸湿受热而影响发光效率的情况发生。

最后，烘干封装胶体14(步骤S105)，于步骤S105中，将封装完成的透明基板10置入具有微电脑温度控制器的烘箱之中，并通过一温度控制程序烘干布置于半导体发光芯片12的上封装胶体14，以借此让封装胶体14固化。其中，所述温度控制程序先于15min内将温度由25℃升温至60℃，随后，以温度60℃、时间5min及真空状态的作用条件下烘干封装胶体14，以借此去除封装胶体14中的气泡。再接着，于25min内将温度由60℃升温至160℃，再以温度160℃、时间90min的作用条件下烘干封装胶体14，最后，再降温至25℃便可完成封装胶体14固化的步骤，而形成一半导体发光单元1。于本实施例中，固化后的封装胶体14形成具有保护及聚光功能的透明聚光结构。

请参阅图1及图3所示。图3是为本发明第二实施例的半导体发光单元的封装流程示意图。图3的封装方法中的步骤S101至步骤S103与图2相同，在此就不在进行赘述。然而，差异之处在于，于步骤S104中，其封装胶体14的黏度介于1500cps至5000cps之间；其触变指数介于1.2至2.0之间，并以接触式点胶、喷射式点胶或印刷涂布方式，于半导体发光芯片12的安装位置形成表面平行于半导体发光芯片12及透明薄膜线路层11表面的封装胶体15。最后，于步骤S105中，用以烘干封装胶体15的温度控制程序为：先于15min内将温度由25℃升温至40℃，随后，以温度40℃、时间3min及真空状态的作用条件下烘干封装胶体15，以借此去除封装胶体15中的气泡。再接着，于20min内将温度由40℃升温至80℃；再于20min内将温度由80℃升温至160℃。随后，再以温度160℃、时间60min的作用条件下烘干封装胶体15。最后，再降温至25℃便可完成封装胶体15固化的步骤，而形成一半导体发光单元1。于本实施例中，固化后的封装胶体15形成表面平行于半导体发光芯片12表面及透明薄膜线路层11表面的透明保护结构，所述透明保护结构虽不具有聚光的功能，但可保护半导体发光单元1的内部组件，而可避免后续的加工制程对半导体发光单元1造成的损坏。

相较于公知技术，本发明所提供的半导体发光单元及其封装方法是以透明薄膜线路层取代传统的金属线路，因此不会阻挡半导体发光单元的出光，而可提高显示模块或发光模块透明度，使其发光效果更佳。另一方面，以覆晶封装制程的方式取代传统的打线封装制程，除了可避免线材断裂或未正确焊焊等情况发生外，亦可免除于打线接合过程中，打线接合工具损坏半导体发光芯片，而可提升半导体发光单元封装的良率。此外，由于出光面已无P极、N极的电极面或金属线材的遮蔽，使得出光面极大化，而让其发光效果更好；故，本发明实为一极具产业价值的创作。

本领域技术人员在权利要求的范围内所做出的某些改变和调整均应认为属于本发明所保护的范围。

Claims

1.一种半导体发光单元的封装方法，包括下列步骤：

(a).提供一透明基板；

(b).形成一透明薄膜线路层于该透明基板的一表面上；

(c).以覆晶制程将一半导体发光芯片安装于该透明薄膜线路层之上，使该半导体发光芯片与该透明薄膜线路层电性连接；

(d).形成一封装胶体于该半导体发光芯片的安装位置，使该封装胶体覆盖该半导体发光芯片及部分的该透明薄膜线路层；以及

(e).烘干该封装胶体。

2.如权利要求1所述的半导体发光单元的封装方法，其中于步骤(a)中，该透明基板的材质为：玻璃、陶瓷、硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、氧化铝或氮化铝。

3.如权利要求1所述的半导体发光单元的封装方法，其中于步骤(b)中，该透明薄膜线路层的材质为一高分子氧化物，该高分子氧化物为：二氧乙基噻吩/聚苯乙烯磺酸、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物或镉锌氧化物。

4.如权利要求1所述的半导体发光单元的封装方法，其中于步骤(c)中，该半导体发光芯片具有一上表面、相对于该上表面的一下表面及介于该上表面与该下表面之间的多个侧表面，该上表面及所述多个侧表面用以出射光线。

5.如权利要求4所述的半导体发光单元的封装方法，其中至少一导电结构形成于该下表面及该透明薄膜线路层之间，该至少一导电结构用以结合该半导体发光芯片与该透明薄膜线路层，该至少一导电结构的材质为：透明高分子导电材料、银胶、异方性导电薄膜、异方性导电胶或其组合。

6.如权利要求1所述的半导体发光单元的封装方法，其中于步骤(d)中，该封装胶体的材质为：硅胶、环氧树脂、环氧硅胶混合树脂、聚氨酯胶或其组合。

7.一种半导体发光单元，包括：

一透明基板；

一透明薄膜线路层，设置于该透明基板的一表面上；

一半导体发光芯片，该半导体发光芯片是以覆晶制程安装于该透明薄膜线路层之上，使该半导体发光芯片与该透明薄膜线路层电性连接；以及

一封装胶体，形成于该半导体发光芯片的安装位置，该封装胶体用以覆盖该半导体发光芯片及部分的该透明薄膜线路层。

8.如权利要求7所述的半导体发光单元，其中该半导体发光芯片具有一上表面、相对于该上表面的一下表面及介于该上表面与该下表面之间的多个侧表面，该上表面及所述多个侧表面用以出射光线。

9.如权利要求8所述的半导体发光单元，其中至少一导电结构形成于该下表面及该透明薄膜线路层之间，该至少一导电结构用以结合该半导体发光芯片与该透明薄膜线路层，该至少一导电结构的材质为：透明高分子导电材料、银胶、异方性导电薄膜、异方性导电胶或其组合。

10.如权利要求7所述的半导体发光单元，其中该透明基板的材质为：玻璃、陶瓷、硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、氧化铝或氮化铝。

11.如权利要求7所述的半导体发光单元，其中该透明薄膜线路层的材质为一高分子氧化物，该高分子氧化物为：二氧乙基噻吩/聚苯乙烯磺酸、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物、镉锌氧化物或其组合。

12.如权利要求7所述的半导体发光单元，其中该封装胶体用以形成一透明聚光结构。

13.如权利要求7所述的半导体发光单元，其中该封装胶体用以形成一透明保护结构，该透明保护结构的表面平行于该半导体发光芯片的表面及该透明薄膜线路层的表面。

14.如权利要求7所述的半导体发光单元，其中该封装胶体的材质为：硅胶、环氧树脂、环氧硅胶混合树脂、聚氨酯胶或其组合。