TW201025676A - Compound semiconductor device package module structure and fabricating method thereof - Google Patents

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201025676 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種化合物半導體元件之封裝模組結構及 其製造方法，尤係關於一種整合複數個光電半導體封裝元 件之封裝模組結構及其製造方法。 【先前技4好】 由於光電元件中發光二極體（light emitting diode; LED) ^ 有體積小、發光效率高及壽命長等優點，因此被認為是次世代 綠色知能照明的最佳光源。另外液晶顯示器的快速發展及全彩 螢幕的流行趨勢，使白光系發光二極體除了應用於指示燈及大 型顯示幕等用途外，更切入廣大之消費性電子產品，例如：電 視、顯示器、手機及個人數位助理（PDA)。 圖1係中華民國第558775號發明專利之一實施例之示意 圖。子母型發光二極體之封裝結構1〇包含複數個表面黏著型 (SMD)之發光二極體元件17、封裝膝體15、外部電極a、 • 内部電極I6、透明膠體U及透鏡18。該多個發光二極體元件 17係依照色度、凴度及值篩選而分類之組群，故能使封裝 結構10之發光品質較穩定，以避免因發光二極體晶粒之變異 所造成光輸出特性之差距過大。且因為多個發光二極體元件 17整合於一封裝膠體15内，故能達到大幅增加發光功率之效 果。 “由於多個發光二極體元件17集中於封裝體Μ内，共同發 光時會有大量之熱產生。但封裝結構1〇並未考慮此一散熱問 題，故仍會因熱累積而影響發光品質之穩定性。另外，封裝結 201025676 構10未設置導光部，故各發光二極體元件17發出之光線無法 有效集中。又多個發光二極體元件17 —起發光而未能考慮光 線會相互遮蔽之問題，如此只會讓光線間相互吸收而無法達到 增亮的功效。 圖2係中華民國第1279013號發明專利之一實施例之示意 圖。發光模組20包含一基板21、複數個發光二極體晶粒22、 一封蓋24及一流體25。基板31可以是熱傳導佳之電路板。 再者，封蓋24及基板31填充可傳遞熱量之流體25，該流體 9 25可以是液體、氣體、可流動之固體或其他混合物，亦即能 達成自由流動並可熱對流之物質即可，例如：石夕油。 此種發光模組20雖然可以改善前述散熱問題，然需要較佳 之密封技術才能避免流體25外漏。又使用流體25不但會增加 發光模組20之重量，且會產生光線折射之問題而降低亮度。 同樣，發光二極體晶粒22 —起發光會有光線會相互遮蔽之問 題，如此只會讓光線間相互吸收而無法達到增亮的功效。 綜上所述，市場上亟需要一種光線品質優的化合物半導 ^ 體元件之封裝模組結構，除了避免各發光單元間相互遮蔽 之問題，並且還要改善散熱不佳的問題，將更有利高功率元 件之應用。 【發明内容】 本發明係提供一種化合物半導體元件之封裝模組結構及 其製造方法，該化合物半導體元件之封裝模組結構包含一 具有多個反射室之介電層，故可解決各發光單元間相互遮 蔽之問題，並增強整體之光線利用率。 201025676 =明係提供一種增強散熱能力之封裝模 =藉由熱傳導性佳之絕緣材料作為底部之絕緣層製 可有效進行熱逸散，因此能改善散熱不佳之_。 :發明揭示一種化合物半導體元件之封裝模組結構，其 包3 —絕緣層、一電路層、滿奴加儿人 、 I複數個化合物半導體封裝元件、 :電層以及一透明膠材。該電路層係設置於該絕緣層之 表面。該介電層包含複數個開口，形成於該電路層上。複

數個化合物半導體封裝元件 你邊力*層之複數個開口 ^與該電路層電性相連’且相鄰之兩化合物半導體封 係由該介電層分隔。該透明膠材包覆該複數個化合 物半導體封裝元件’並可混人螢錢肋以產 光線。 本發明另提供_種化合物半導體元件之封裝模組結構之 製造方法’其包含以下步驟：首先，提供一暫時基板，且 形成-電路層於該暫時基板上。其次，於該電路層上形成 -包含複數個開口之介電層。再將複數個化合物半導鱧封 裝疋件刀別固定在該介電層之複數個開口中並與該電路 層電性相連。另將—透明膝材包覆該複數個化合物半導體 封裝7L件。移除該暫時基板，另將―^緣層形成於該電路 層之表面。 【實施方式】 圖3A〜3F係本發明一實施例之化合物半導體元件之封 裝模組、.Ό構之製造方法之步驟示意圖。參照圖3 A，先提供 暫時基板37’且形成_電路層31於該暫時基板37上。 201025676 池元件（photocell)。該化合物半導體封裝元件33可先經過 篩選，依照色度、亮度及Vf值分類為數個組群。故能使發光 品質較穩定，以避免因化合物半導體封裝元 所造成光議性之差繼。另外，因介電層32之杯= 口 32!可以有效反射並集中光線而向上導出，因此化合物 半導體封裝元件33可採用沒有反射件之封裝結構以減少封 裝成本。 參見圖3D，形成透明膠材34於開口 321中而覆化合 物半導體封裝元件33及電路層31上。透明膠材Μ可為環 氧樹脂或石夕膝等，且可以藉由轉移成型（transfer m〇iding) 或是注入成型（i_t-molding)等方式填充於開口 32i中。 當該透明膠材34硬化後，可以藉由彎折、分離、触刻、 雷射切割或研磨將暫用基板37移除，以致電路層Η之下 表面外露，如圖3E所示。為保護電路層31不被刮傷，及 避免電極間接觸其他金屬導體而短路，於電路層Η之下表 面另形成'絕緣層35,如此基本上就完成化合物半導體元 件之封裝模組結構30，如圖3F所示1絕緣層h 可以採用熱傳導性佳之絕緣材料，例如：氮化銘（A叫、 材料。封裝模組結構30可用來作為發光 之燈條或面發光源，且能應用於 明設備。 “楔組、廣告燈箱及照 圖4係本發明化合物半導體封裝元件之一實施例之示音 圖。發先-極體晶粒42係藉由固晶膠46以於絕 : Μ導電㈣412之表面，鳩_«靖線440 201025676 型導電銅荡411和N型導電銅络4l2f：性相連，其中p型導電 銅镇4U、N型導電銅落412及絕緣層413構成具有電路之基 板W。另外，透明膠材43覆蓋於基板41、金屬導線44及晶 粒42上’可以保護整個化合物半導體封裝元件4〇不受環境 及外力之破壞。另外，可在透明膠材43中混入螢光體顆粒 如此可以得到近白色光之光輸出。由於螢光體顆粒Μ 會沉澱或分佈不均勻，因此經過篩選可以將色度、亮度及 vf值接近之化合物半導體封裝元件4()進—步封裝於前述模 # 組結構3〇内，如此模組結構30發出之光線不會因不同之 化合物半導體封裝元件4G而有报大的差異。混人的螢光體 顆粒45的材料可為紀鋁石權石（yag)，钱鋁石榴石（TAG)， 矽酸鹽族係（silicate)，氮化物為主⑽ride based)等不同的 螢光體。 立圖5係'本發明化合物+導體封裳元件之另一實施例之示 〜圖發光一極體曰曰粒52係藉由覆flip_chip)技術將凸塊 ❿ 54結合於絕緣層513jip型導電銅落5ΐι及n型導電銅箔⑴

之表面，並藉由凸塊54電性相連，其中p型導電銅箔5ιι、N 里導電銅512及絕緣層513構成具有電路之基板51。另外， 透明膠材53覆蓋於基板51、凸塊54及晶粒52上，可以保 護整個化合物半導體封裝元件5〇不受環境及外力之破壞。另 外’可在透明膠材53中混人螢光體顆粒55,如此可以得到 近白色光之光輸出。 圖6A〜6F係本發明另一實施例之化合物半導體元件之 封農模組結構之製造方法之步驟示意圖。參照圖6Α，先提 201025676 供一絕緣層35,且形成一具有圖案之電路層3i於該暫時絕 緣層35上。該絕緣層35之材料可以是氮化銘、氧化銘或 其他陶瓷材料之基板。 參見圖6B，於該電路層3li形成一包含複數個開口 321 之介電層32，該開口 321形成反射杯之結構，亦即杯狀開 口 321之斜側壁可以將光線儘量向上反射。因此選用白色 或不吸光線之材料作為介電層32之材料為較佳，例如·氧 化銘。開口 321底部之電路層31露出至少兩個極性相反之 電極。 如圖6C所示，將複數個化合物半導體封裝元件33分別 固定在介電層32之複數個開σ 321中，並與該電路層Η 電性相連。化合物半導體封裝元件33係藉由銲料（s〇ider) 與開口 32i底部之電路層31結合，可以表面黏著技術進行 該結合步驟。一實施例中，化合物半導體封裝元件Μ可為 發光二極體封裝元件、雷射二極體封裝元件或是光伏打電 池元件。該化合物半導體封|元件33可先經過筛選，依昭 色度、亮度及Vf值分類為數個組群。故能使發光品質較穩定， 以避免因化合物半導體封裝元件33之光線 出特性之差距過大。另外’因介電…杯狀開口二! 有效反射並集中光線而向上導 因此化合物半導體封裝 U 有反射件之封裝結構以減少封裝成本。 參見圖奶，形成透明膠材34於開口 321中而覆化人 物半導體封裝元件33及電路層31上。透明膠材34可為； 氧樹脂或石夕膠等，且可以藉由轉移成型或是注入成型等方 -11 - 201025676 式填充於開口 321中，並可混入螢光體顆粒以產生不同於化 合物半導體封裝元件33之波長的螢光光線。本發明之技術 内容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍 可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神 之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例 所揭示者’而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並 為以下之申請專利範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】

圖1係中華民國第558775號發明專利之一實施例之示意圖； 圖2係中華民國第1279〇13號發明專利之一實施例之示意 圖； 圖3A〜3F係本發明一實施例之化合物半導體元件之封 装模組結構之製造方法之步驟示意圖； 圖4係本發明化合物半導體封裝元件4一實施例之示音 圖； @ 圖5係本發明化合物半導體封裝元件之另-實施例之示 意圖；以及 ' 6A〜6F係本發明另—實施例之化合物半導體元件 封裝模組結構之製造方法之步驟示意圖。 【主要元件符號說明】 12 透明膠體 16 内部電極 18 透鏡 20 發光模組 10 封裝結構 15 封裝膠體 17 發光二極體元件 19 外部電極 12- 201025676 21 基板 22 發光二極體晶粒 24 封蓋 25 流體 30 化合物半導體元件之封裝模組結構 31 電路層 32 介電層 33 化合物半導體封裝元件34、 43 透明膠材 35 絕緣層 37 暫用基板 38 銲料 40 化合物半導體封裝元件 41 基板 42 晶粒 44 金屬導線 45 螢光體顆粒 46 固晶膠 50 化合物半導體封裝元件 51 基板 52 晶粒 53 透明膠材 54 凸塊 55 螢光體顆粒 321 開口 411 、511 P型導電銅箔 412 、512 N型導電銅箔 413 ' 513 絕緣層 •13-

Claims (1)

1. 201025676 十、申請專利範圍： 1· -種化合物半導體元件之封裝模組結構，包含： 一絕緣層； 一電路層，設於該絕緣層之表面； -介電層’包含複數個開口，並形成於該電路層上； 複數個化合物半導體封裝元件，分別位在該介電層之 複數個開口中，並與該電路層電性相連；以及 一透明谬材，包覆該複數個化合物半導體封裝元件。 • 2·根據請求項i之化合物半導體元件之封裝模組結構其中 該電路層係具有電極圖型。 3. 根據請求項R化合物半導體元件之封裝模組結構，其中 該電路層之材料係銀、鎳、銅、錫、鋁或前述金屬之合金。 4. 根據請求項1之化合物半導體元件之封裝模組結構，其中 該電路層之材㈣銦錫氧化物_)、銦鋅氧化物（ιζ〇)、 姻嫁氧化物（IGO)或銦鶴氧化物（iw〇)。 鲁5.才艮據身求項κ化合物半導體元件之封裝模組結構，其中 該開口形成反射杯之結構。 據月长項1之化合物半導體元件之封裝模組結構其中 該開口具有可將光線向上反射之斜側壁。 7·根據請求们之化合物半導體元件之封震模組結構，其中 該介電層之材料係白色或不吸收光線之材料。 8·根據請求们之化合物半導體元件之封裝模組結構，其中 該化合物半導體封裝元件係一發光二極體封裝元件、雷射 二極體封裝元件或是光伏打電池元件。 201025676 9. 1之化合物半導體元件之封I模組結構，其中 之材料係環氧樹脂或矽膠。 根據請求項 該透明膠材 10.根據請求項1之化合物半導體元件之封裝模組結構，其中 該絕緣層之材料係氮化銘、氧化銘或陶兗材料。、 根據請求項1之化合物半導體元件之封裝模組結構… 包含一鲜料，其可固定該化合物半導體封裝元件於該電路

   12·根據請求項1之化合物半導體元件之封裝模組結構，里中 =合物半導體封裝元件係以銲線技術封裝或覆晶技術 封裝之元件。 η.一種化合物半㈣元狀封裝漁結構之製造方法，包含 以下步驟： 提供—暫時基板； 形成一電路層於該暫時基板上； 於該電路層上形成一包含複數個開口之介電層； • ㈣數個化合物半導體封裝元件分別固定在該介電層 之複數個開口中，並與該電路層電性相連； 將一透明膠材包覆該複數個化合物半導體封裝元件； 移除該暫時基板；以及 將一絕緣層形成於該電路層之表面。 14.根據請求項13化合物半導體元件之封裝模組結構之製造 方法，其中該暫用基板係藉由彎折、分離、蝕刻、雷射切 割或研磨之方式而移除。 導體元件之封裝模組結構之製 -15- 201025676 ^方法，其中該暫用基板係由金屬材料陶瓷材料或高分 子材料所製成。 2據身求項13之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 造方法，其中該電路層係具有電極圖型。 根據明求項16之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 造方法，其中該電極圖型係以蝕刻、印刷、網印、電鑄' 化鑛、無電解電鍍或濺鍍形成。 • :據明求項13之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 '、方法其中該電路層之材料係銀、錄、銅、錫、銘或前 述金屬之合金。 ^據了求項13之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 方法，其中該電路層之材料係銦錫氧化物、銦鋅氧化 物、銦鎵氧化物或銦鎢氧化物。 :據明求項13之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 造方法，其中該開口形成反射杯之結構。 • 21·=據請求項13之化合物半導體^件之封裝模組結構之製 ，方法，其中該介電層之材料係白色或不吸 料。 22.根據請求項13之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 粉方法’其中該化合物半導體封裝元件可為發光二極體晶 雷射二極體或是光感測晶粒。 23=據請求項13之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 ^法’其中該透明膠材之材料係環氧樹脂或是梦氧燒。 .據請求項η之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 201025676 造方法，其中該絕緣層之材料係氮化鋁、氧化鋁或陶瓷材 料。 25. ^據請求項13之化合物半導體元件之封裝模組結構之製 &方法’其中該複數個化合物半導體封裝元件係藉由銲料 與該電路層相結合。 26_==们3之化合物半導體元件之封裝餘結構之製

   或覆曰技1中該化合物半導體封裝元件心銲線技術封裝 復日日技術封裝之元件。

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