JP2009111006A - フリップチップｌｅｄパッケージの製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な燐層及びＳＭＤの容易さを備えるフリップチップＬＥＤパッケージの製造方法の提供。
【解決手段】湿式エッチングによる少なくとも１つの溝を備えるシリコンサブマウントを製造する。２つのビアを溝底部に画定し、各ビアはその上に接触パッドを有し、その底部に底部電極を有する。ＬＥＤダイスをその電極が接触パッドへ電気接続される溝にフリップチップマウンドされる。保護接着剤を溝を充填するため塗布し、平坦な上面を提供する。燐層を印刷により平坦上面に形成する。燐層は平坦上面のため優れた均一性で形成され、均一波長変換効果を提供する。又、予め燐板を作り、所望温度パラメータで選択する。印刷の代わりに、所望色温度パラメータを備える燐板を保護接着剤の平坦上面に取り付ける。
【選択図】図４

Description

この発明はフリップチップＬＥＤパッケージの製造法に関し、特に均一燐層を有するフリップチップＬＥＤパッケージの製造法に関する。

ＬＥＤは直接バンドギャップ半導体及び標準半導体製造プロセスで製造されるので、高効率及び安価の利点を有する。更に、高い歩留と高出力の青色ＬＥＤが開発されている。従って、LEDは一般照明用と逆光用が期待される。

図１は米国特許出願番号２００５０２７４９５９により開示される従来技術の高出力ＬＥＤパッケージを示す。この高出力ＬＥＤパッケージを使用して高出力ＬＥＤダイス４０１を囲む。この図に示すように、高出力ＬＥＤパッケージは主にシリコンサブマウンド４０２、熱拡散ステージ４０９及び集束レンズ４１３を備える。シリコンサブマウント４０２は凹型溝及び凹型溝に形成される電極（符号なし）を備える。ＬＥＤダイス４０１を凹型溝にフリップチップマウントされ、ハンダペースト４１４ａと４１４ｂにより凹型溝の電極に電気接続される。外部電源により高出力ＬＥＤダイスへ電力を供給するため、凹型溝の電極をハンダ線４１２ａと４１２ｂにより熱拡散ステージ４０９の外側の外部電極４０６ａと４０６ｂへ電気接続する。ＬＥＤダイス４０１から放射される光を集光するため、集光レンズ４１３を熱拡散ステージ４０９の上に配置する。

しかし、上記従来技術の高出力ＬＥＤパッケージは以下の欠点を有する：このパッケージで、燐をエポキシと混合し、次に混合物をディスペンサにより溝へ充填する。燐の均一性は制御が困難で、高出力ＬＥＤからの放射光は均一でない。

更にＬＥＤの電極はワイヤボンディング工程により外部電極へ電気接続される。この工程は複雑で表面搭載装置（ＳＭＤ）を提供することは困難である。

均一な燐層及びＳＭＤの容易さを備えるフリップチップＬＥＤパッケージの製造法の提供がこの発明の目的である。

従って、この発明はフリップチップＬＥＤパッケージの製造法を提供する。

少なくとも１つの溝を備えるシリコンサブマウントを湿式エッチングで形成する。２つのビアを溝底部に画定し、各ビアはその上に接触パッド及びその底部に底部電極を有する。 LEDダイスをその電極が接触パッドへ電気接続される溝にフリップチップマウントする。保護接着剤が溝を充填するため塗布され、平坦上面を提供する。燐層を印刷により平坦上面に形成する。平坦上面のため、優れた均一性を備える燐層を形成し、均一波長変換効果を提供する。

又燐層を予め製造し、所望色温度パラメータで選択する。印刷の代わりに、所望色温度パラメータを備える燐板を保護接着剤の平坦上面へ取り付ける。

新規性があると信じられる本発明の特徴を付属の特許請求の範囲で詳細に示す。しかし、本発明自身は付属図面と共に本発明のいくつかの典型的実施形態を記述する本発明の以下の詳細記述を参照することにより最もよく理解される。

図２はこの発明の第１好適実施形態によるフリップチップＬＥＤパッケージの製造法のフローチャートを示す。

又図３Ａに関して、ステップ２００で、複数溝を備えるシリコン溝アレー３００を製造するため、異方性湿式エッチングをシリコンウェハ上に行う。異方性湿式エッチングはＫＯＨ又はＴＭＡＨ溶液により実施される。シリコンウェハはエピタキシャルシリコン・ウェハであり、異方性湿式エッチングの後溝は１００〜３００ｍｍの深さ及び１５〜１４０度の2θ角度（即ち、図３Ｂに示す角度θは７．５〜７０度である）を有する。

又図３Ｂに関して、ステップ２０２で、２つのスルーホール３０２が穿孔又はレーザエッチングにより溝底部に画定する。２つの底部電極３０４をチタンアルミ金合金を使用してスルーホール３０２の下に形成する。

又図３Ｃに関して、ステップ２０４で、溝上面のホトレジストによりパターン３０３を画定する。

又図３Ｄに関して、ステップ２０６で、導電材料をスルーホール内に設置し、ビア３０５を形成するためホトレジストを除去し、ビア３０５はその上に接触パッド３０５ａと３０５ｂを備える。導電材料を例えば電気メッキ又は蒸着により形成する。

又図３Ｅに関して、ステップ２０８で、接触パッド３０５ａと３０５ｂに電気接続されるその電極（この図に符号なし）を備えるシリコン溝アレー３００の各溝にＬＥＤダイスをフリップチップマウントする。従って、ＬＥＤダイスは底部電極３０４から電力を得ることができる。例えばＬＥＤダイスはＧａＮ系青色ＬＥＤダイスであり、ＬＥＤの陰極と陽極はＬＥＤの同一面上にある。

又図３Ｅに関して、ステップ２０８で、ＬＥＤダイス３１０を取り付けたシリコン溝アレー３００を複数シリコンサブマウント３００ａへ組み込み、各シリコンサブマウント３００ａは実際のニーズにより１つ以上の溝を備える。

又図３Ｆに関して、ステップ２１２で、保護接着剤３２０を結果の構造に塗布し、保護接着剤３２０はシリコンサブマウント３００ａに平坦上面を提供する。保護接着剤３２０は多層シリコンであり、色々なサブステップで塗布される。従って保護接着剤３２０も適切な指数を有するシリコン層を選択することにより指数一致効果を提供する。

又図３Ｇに関して、ステップ２１４で、燐層３２２を印刷により結果構造上に形成する。この発明の好適実施形態によると、リソグラフ室（黄色室）で保護接着剤３２０上の燐溶液を掻き取るため、掻き取りナイフを使用して保護接着剤３２０の平坦上面上に燐層３２２を形成する。シリコンとＹＡＧ黄色燐粉末を重量比１００：１３で混合することにより燐溶液を調合する。５０〜２００μｍの厚さを備える燐層３２２を形成し、ＬＥＤダイス３１０に対し１００μｍの距離を有する。

図４は本発明によるＬＥＤパッケージを示す。保護接着剤３２０は平坦上面を提供し、燐層３２２を保護接着剤３２０上に印刷する。従って、この発明によるＬＥＤパッケージは均一光変換効果を提供できる。

図６Ａと６ＢはＬＥＤダイス３１０上の電極を示す。図７はビア３０５（接触パッド３０５ａと３０５ｂを除去すれば）の上面図を示す。ＬＥＤダイス３１０の電極３１０ａと３１０ｂを、短絡問題を防止するため分離する。更に、ＬＥＤダイス３１０の電極３１０ａと３１０ｂは照明効率を向上させるため色々な配置を有する。更に、外部電力のＬＥＤダイス３１０への接続を容易にするため、各ＬＥＤダイス３１０に２つのビア３０５を備える。従って、この種のパッケージにおけるＬＥＤダイス３１０はＳＭＤ適用に適する。

図５はこの発明の第２好適実施形態によるフリップチップＬＥＤパッケージの製造法のフローチャートを示す。図５に示すフローチャートは、図２のステップ２１４を燐板取り付けステップで置換すること以外は図２に示すそれと類似である。鋼鋳型又はガラス鋳型でモールドプレスを行うことにより予め燐板を製造し、次に養生する（ステップ５１３Ａ）。養生燐板を所定色温度パラメータ（ステップ５１３Ｂ）で分類する。ＬＥＤパッケージの従来製造法で、燐をエポキシと混合し、次に燐混合物をディスペンサによりカップ又は溝へ塗布する。従って、パッケージ全体が完成した場合のみ、色温度試験を行うことができる。これは面倒なことであり、製造工程の不安定性を招く。この好適実施形態で、燐板は養生され、決まった色温度パラメータを有する。従って燐板を所定色温度パラメータで選定し、次にＬＥＤパッケージの歩留を向上させるため、所望色温度パラメータを有する燐板を保護接着剤の平坦面へ設置する。

この発明はその好適実施形態に関し述べて来たが、本発明はその詳細に限定しないことは理解されるだろう。色々な置換や変更を上記で示唆しており、他にも当業者には考えられるだろう。従って、このような置換及び変更は全て付属の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲内に含まれることを意図する。

従来技術の高出力LEDパッケージを示す。第１好適実施形態によるフリップチップＬＥＤパッケージの製造法のフローチャートを示す。 この発明の第１好適実施形態によるフリップチップＬＥＤパッケージの製造法のフローチャートを示す。 図２のステップに対応する断面図である。 図２のステップに対応する断面図である。 図２のステップに対応する断面図である。 図２のステップに対応する断面図である。 図２のステップに対応する断面図である。 図２のステップに対応する断面図である。 図２のステップに対応する断面図である。 この発明によるＬＥＤパッケージを示す。 この発明の第２好適実施形態によるフリップチップＬＥＤパッケージの製造法のフローチャートを示す。 ＬＥＤの電極を示す。 ＬＥＤの電極を示す。 ビアの上面図を示す。

符号の説明

３００：シリコン溝アレー
３００a：シリコンサブマウント
３０２：スルーホール
３０３：パターン
３０４：底部電極
３０５：ビア
３０５a、３０５b：接触パッド
３１０：LEDダイス
３１０a、３１０b：電極
３２０：保護接着剤
３２２：燐層
４０１：LEDダイス
４０２：シリコンサブマウント
４０９：熱分散ステージ
４０６a、４０６b：外部電極
４１２a、４１２b：はんだ線
４１３：収束レンズ
４１４a、４１４b：はんだペースト

Claims (20)

1. 複数の溝を備えるシリコン溝アレーの準備；
   各溝への複数ビアの形成及び溝底部のビアに対応する接触パッドの形成；
   LEDの電極をビアに対して配置し、金属ブロック上へのLEDダイスの取り付け；
   シリコン溝アレーの、各々が少なくとも１つの溝を備える複数シリコンサブマウントへの組み込み；
   シリコンサブマウントが平坦表面を有するように、保護接着剤での溝の充填；および
   保護接着剤への燐層の印刷；
   からなるフリップチップLEDパッケージの製造法。
2. ビアの形成ステップは：
   穿孔又はレーザエッチングによる溝底部へのスルーホールの形成；及び
   チタンアルミ金合金の使用によるスルーホールに対応する場所での底部電極の形成；
   からなる、請求項１に記載の方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、更に：
   ホトレジストにより溝の前面でのパターンの画定；
   スルーホール湿式エッチング；及び
   接触パッドをビアの上面に形成し、ビアを形成するため導電材のエッチングされたスルーホールへの充填；からなる方法。
4. LEDダイスの電極は、LEDダイスを溝にフリップチップマウントする場合、接触パッドへ電気接続される、請求項３に記載の方法。
5. 導電材は電気メッキ又は蒸着により形成される、請求項３に記載の方法。
6. 燐層は黄色室で印刷される、請求項１に記載の方法。
7. 燐層は燐溶液を掻き取るため、掻き取りナイフを使用することにより形成される、請求項６に記載の方法。
8. 燐溶液はシリコンとYAG黄色粉末を重量比１００：１３で混合することにより調合される、請求項７に記載の方法。
9. シリコン溝アレーはシリコンウェハに湿式エッチングを行うことにより作られる、請求項１に記載の方法。
10. 燐層は５０〜２００厚で形成され、LEDダイスに対し100μmの距離を有する、請求項１に記載の方法。
11. 複数の溝を備えるシリコン溝アレーの準備；
    各溝での複数ビアの形成、及び溝底部のビアに対応する接触パッドの形成；
    LEDダイスの電極をビアに対して配置し、金属ブロック上へのLEDダイスの取り付け；
    シリコン溝アレーの、各々が少なくとも１つの溝を有する複数シリコンサブマウントへの組み込み；
    シリコンサブマウントが平坦表面を有するように、保護接着剤での溝の充填；および
    保護接着剤上の所定色温度を有する燐板の準備：
    からなるLEDパッケージの製造法。
12. 燐板はモールドプレスにより形成され、そして養生され；次に燐板は色温度測定を受ける、請求項１１に記載の方法。
13. 燐板は黄色YAG粉末で作られる、請求項１１に記載の方法。
14. 保護接着剤は多層シリコンを塗布することにより形成され、そして多層シリコンは指数一致効果を提供するため、異なる屈折指数を有する、請求項１１に記載の方法。
15. その中に少なくとも１つの溝を含むシリコンサブマウント；
    ビアに電気接続されるLEDダイスの電極を備える溝にLEDダイスをフリップチップマウントし、溝の底部に形成される複数のビア；
    溝に形成され、平坦上面を有する保護接着剤；及び、
    保護接着剤上に配置される燐層；を備えるLEDダイスをフリップチップパッケージ化するためのパッケージ。
16. 底部電極をビアの下に備え、底部電極はチタンアルミ金合金で作られる、請求項１５に記載の方法。
17. 保護接着剤は指数一致効果を提供するため、異なる屈折指数を有する多層シリコンで作られる、請求項１５に記載のパッケージ。
18. 溝は１００〜３００mmの深さ、及び１５〜１４０の角度を有する、請求項１５に記載の方法。
19. 燐層は５０〜２００μmの厚さを有し、そしてLEDダイスに対し１００μmの距離を有する、請求項１５に記載の方法。
20. 燐板は黄色YAG粉末でできている、請求項１５に記載の方法。