TW201218435A - Light emitting diode (LED) package and method of fabrication - Google Patents
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Description
201218435 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本揭露内容大體上係關於光電元件,更具體而言為發光二極 體(LED,light emitting diode)封裝’以及製造發光二極體(乙£〇)封穿 的方法。 、 【先前技術】
發光二極體(LED)封裝可包括基板、安置在基板上的發光二極 體(LED)晶粒,以及封住晶粒的圓罩或透鏡。圓罩可由透明^材料 如聚合物樹脂)構成,其形成通常是使用射出成型製程或壓縮成型 製程。可在由多個基板構成的晶圓上執行這些壓模製程 process),其中各個基板上至少安置有—個發光二極體 S 粒;在壓模製程之後,可將晶圓分成單顆的個別發光二極體(Lg 麵製程力-錄K其難叫止聚合物魅在上 要的區域巾形成。舉例來說,聚合物樹脂會覆蓋晶圓上 而 的區域,、以及在個別基板上透明圓罩外侧的區域。 ^ : 具没計或模具溢料造成。不f要的聚合物樹脂會 、 ΓΓΓϊΐ程造成㈣將,並會造細奸基板絲2 要針對圓罩尺寸與放射圖案而有—個特定cm;:, 需要許多模具。 /、使侍知生產線 本揭露内容係關注發光二極體(LED)封裝 ’解決和具有由壓模製程所製造圓仏= 【發明内容】 -種發光二極體(LED)封純含:—基板 f光二極擊D)晶粒;該基板上的—框架;接合 201218435 體(LED)晶粒與絲板m以及—透關罩,其係配置作為 封住該發光二極體(LED)晶粒的一透鏡。該框架最好由透明材料 成,且以期望的高度與周邊形狀形成在該基板上,該框架係配置 成定^、支撐與形塑該透明圓罩.。舉例來說,該框架的周邊形狀 可為環形、多邊形、橢圓形、花生形、或印形,其圍住該發光二 極體(LED)晶粒。除此之外’無論是單個發光二極體(LED)“i 多個發光二極體(led)晶粒,皆可由該框架圍住並由該透明圓 住。另外,該發光二極體_)晶粒亦可包括一波長轉; 另-替代方案’具有不狀寸與發光·的乡悔光二極 晶粒可由該框架圍住並由該透明圓罩封住。 種製造發光二極體(LED)封裝的方法,包括下列步驟:設置 一基板;在該基板上形成一框架;靠近該框架將一發光二極體 結至該基板上;打線接合—導線隸發光二極體(led)晶粒 /、該基板;以及施加-透明密封材料至該框架上,用以形 邊發光^極體(LED)晶粒的一透明圓罩和透鏡。該基板可包含在一 圓上’以致可執行―0日日®級製造製程^在該施加步驟期間, ^框架提供-屏障,用嫌繼密封材料並形成刻I的外 丄形狀。此容許以點膠製程(dispensi ==罩可包括以下步驟:丄光· j上形成-波長轉換層。作為另—替代方案,該方法可包括以 ΙίΞ該ϊΐ多個發光二_(LED)晶粒至該基板上,並在該晶粒 【實施方式】 安置i2Afj^發光二極體(LED賊1G包括:基板U ; =置^板2上的發光二極體(LED)晶粒14;基板12上的 ,接5至卷光二極體(LED)晶粒14與基板12的導線 透明其係配置作細住發光二極雖ED)晶粒 呈土板2(圖1A與1B)係作為一安置基板,並亦裝借電' J )、電極(未呈現)與電路(未呈現),用以電氣連接發光二極體 201218435 =D)封裝10和外界。基板12可為如所示的扁平形狀 ’或是為凸 于、此之外,基板12可包括反射層(未呈現)以提高光萃 。土板、可由石夕、或其他半導體材料(如GaAs、SiC、GaP、GaN =Ai^)構成。或者’基板12可由以下所列構成.喊材料、藍寶 璃印刷電路板(PCB)材料、金屬芯印刷電路板(MCpCB, _ punted circuit board)、FR-4 印刷電路板(PCB)、金屬基複 ,物、金料_、機導線架 '絲板、或本技術領域所用的 3封裝基板。另外,基板12可由單層金屬或金屬合金層構成, 或疋由如下所列的多層構成:Si、AIN、SiC、AlSiC、鑽石、MMC、 石墨、A1、Cu、Νι、Fe、Mo、CuW、CuMo、氧化銅、藍寶石、 玻璃:陶兗、金屬、或金屬合金。在任何情況中,基板12的操作 溫度範圍最好介於約6〇°C至35CPC。 基板12(圖1A與1B)可為任何多邊形的形狀(如正方形、矩形) 與任何適合的尺寸。舉絲說,基板12可為晶粒尺寸,以致發光 二極體(LED)封裝1〇具有和;級封裝(csp,ehip _ paekage)相 似的晶片級尺寸。或者,基板12可為晶圓尺寸,以設置具有數個 务光一極體(LED)晶粒14的晶圓級系統。另外,基板12可具有期 望的厚度’以35 μπι至3000 μπι為代表。除此之外,基板12包括 和^體(未王現)電氣連通的基板接點22,以及在基板12上的終端 接點(未呈現)’用以配置成電氣連接至母板、電路板或其他用來安 置與電氣連接LED系統中的發光二極體(led)封裝1〇之支撐基板 (未呈現)。 發光二極體(LED)晶粒14(圖1A與1B)可由使用熟知製程所製 造的習知LED構成。發光二極體(LED)晶粒14的峰值波長最好介 於約250 nm至2000 nm。可向位在愛達荷州波夕市(B〇ise)與中華 民國台灣苗栗縣的旭明光電(SEMILEDS, INC)洽詢適用的^光二 極體(LED)Bb粒商。口。發光一極體(LED)晶粒14包括晶粒接點24, 且可打線接合導線18至晶粒接點24與基板12上的基板接點22。 除此之外’可使用黏晶黏合層(未呈現)或其他合適的黏結系統(如 知料)來將發光一極體(LED)晶粒14電氣黏結至基板12上的電極 201218435 (未呈現)。 上的與^)最料細合適沉觀程沉積在基板12 氧樹月匕、。適&框架16的材料包括聚合物材料,例如環 :真料?以降低熱膨以二==: =======框㈣柯㈣酸、 Γ::Τ, 士由金==== …主成框架16(圖1Α與1Β)的製程包括^轉塗佈、微影、 ^貝= ^atmg)、使用材料點㈣統之轉(dispensing)、印 -二2霧:化學氣相沉積(CVD)、熱蒸鍵、電子束基i轉 可们6可由單層材料或多層材料構成。並且,框 極體(LBD)晶粒14。適人_ 16 狀取好要圍住發光二 麵形、花生形、4 形矩形)。轉16的寬度、長度與紐可如“二:,m μιη至3000 μιη為代表。框架16在基板 '”、 需來作,謂丨μιη至期_為餘、度妨度亦可如所 透明圓罩20(圖1Α與1Β)係作為封住 ;氧樹菸 的沉積製程如__、.a膠、麵轉 ί===罩2。,尤其二= 201218435 表1 LED晶片尺寸(L) 最小為0.15 mm 透鏡直徑(D) 最小為(L) X 1.5 透鏡深度(H) 最大為(D) X 1.0 其他 可採底切形狀 參照圖2,一替代性實施例之發光二極體(LED)封裝ι〇Α包 括:基板12A ;安置在基板12A上的數個發光二極體(LED)晶粒 14A ;基板12A上的框架16A ;以及透明圓罩20A,其係配置作 為封住發光二極體(LED)晶粒14A的透鏡。為求簡化,並未呈現連 接發光·一極體(LED)晶粒14A和基板12A的導線。 參照圖3,一替代性實施例之發光二極體(LED)封裝1〇B包 括:基板12B ;安置在基板12B上且具有不同放射特性(例如峰值 放射)的數個發光二極體(LED)晶粒14B ;基板12B上的框架16B ; 以及透明圓罩20B,其係配置作為封住發光二極體(LED)晶粒14B 的透鏡。為求簡化’並未呈現連接發光二極體(LED)晶粒14B和基 板12B的導線。除此之外’發光二極體(LED)晶粒14B係圖示成 具有紅、綠與藍光放射特性。然而,亦可作其他安排。除此之外, 發光二極體(LED)晶粒14B可具有相同或不同的操作電流,且可個 別控巧。另外,可並聯或串聯發光二極體(LED)晶粒14B。 參照圖4,一替代性實施例之發光二極體(LED)封裝1〇(:包 括:基板12C ;安置在基板12C上且具有波長轉換層26(:的發光 二極體(LED)晶粒HC ;基板12C上的框架16C ;以及透明圓罩 ’其係配置作為封住發光二極體(LED)晶粒14C的透鏡。為求 簡化’並未呈現連接發光二極體(LED)晶粒14C和基板12C的導 線。波長轉換層26C T由樹脂為基質的螢光材料構成,用以轉換 或調整發光二極體(LED)晶粒14C的發光波長。 .麥知、圖5,一替代性實施例之發光二極體(LED)封裝l〇D包 ΐ 安置在12D上且至少其中一個具有波長轉換 層26D的數個發光二極體(LED)晶粒14D ;基板12D上的框架 201218435 16D ;以及透明圓罩20D,其係配置作為封住發光二極體(LED)晶 粒14D的透鏡。為求簡化,並未呈現連接發光二極體(led)晶粒 14D和基板12D的導線。波長轉換層26D可由填光體為其曾的好 料構成’用以轉換或調整發光二極體(LED)晶粒14D的發^波長。 參照圖6,-替代性實補之晶圓尺相發光二 裝10W包括:晶圓尺'寸的基板12W ;安置在基板12w上的數個 發光二極體(LED)晶粒14W ;基板12W上的複數個框架;配 置作為封住發光一極體(LED)晶粒14W的透鏡之數個透明圓罩 2〇γ。aB圓尺寸的基板12W可由晶圓構成,例如15〇 mm直徑的 晶圓、200 mm直徑的晶圓或300 mm直徑的晶圓。晶圓尺寸的基 板12W亦可由具有期望尺寸與周邊形狀的晶圓或面板之部分構 成。除此之外,發光二極雔(LED)晶粒14W可具有相同或不同的 放射特性。除此之外,一個以上的發光二極體①ED)晶粒14w可 具有波長轉換層。 參照圖7A-7E,其圖示發光二極體(LED)封裝1〇製造方法的 J驟。可使用本質上_的步驟來製造替代性實施例之發光二桎 -(^ED)封裝i〇A-l〇D與10W。首先,如圖7A所示,可設置由數 板、12.構成的晶®28。晶® 28可由具有鮮餘與全厚度之 :體晶圓構成。或者,晶® 28可由薄半導體晶圓構成。 的代表性厚度可介於35叫至3000 μηι。晶圓28可包括 Υ化圖案(未呈現),包括所需的基板接點22(圖1Β)、導體(未 船 '灭:、ί極(未呈現金屬化圖案係可使用熟知的製程來形成, 例如^餘(透過光罩沉積)或職製程(透過光罩侧)。 個框ί=m ’可執行轉形成步驟以在晶8128上形成數 括=在基板η上具撕位置、周 係、料旦的祀木6。適合形成框架16的方法包括旋轉塗 喷涂、、二fff·膜、使用材料點膠系統之點膝、印刷、喷射、 個^加目沉積(CVD)、熱蒸鑛與電子束蒸鑛。除此之外,各 粒,二同成圍住單個發光二極體(led)晶粒14、或多個晶 如问先前於替代性實施例職10A、10B、動所述。如先前 8 201218435 所述’適合框架16的周邊形狀包括環形 形、㈣、正方形、矩形與長方形。另卜,g16 止花生 述的材料構成,包括聚合物、環_旨卜、由=前所 英、阻劑或金屬。 κ /乳树知、玻璃、石 接著’如圖7Β所示,可執行晶粒安 板12上’並和晶圓28上的電極了未ίί (bumping)製程或銀環氧樹脂固化製程,用以接合i= 可由使用熟知製程所製造之習^ 體卿)晶粒14 荷州波夕市(B〇ise声中華民國_ 1 可向位在愛達 INC)洽,合的L)EDt^^r田___隱職 後所示,可執行打線接合步驟,用以打線接合導 L上的其X;feiT極體(LED)晶粒14上的晶粒接點24(圖1B)與基板 線接人^ H(圖1B)。可制習知的打線接合設備來執行打 換声Gh 4、H,在打雜合倾之誠之後,可沉積波長轉 = 或(圖5)在發光二極體_晶粒14上,用以形 裝10C(圖4)或10D (圖5)。可使用合適的製程
^、ίίίΪ換f叫圖4)或細(圖5),例如精密點膠、精密沖 &精狯噴射、喷塗、點膠與網版印刷,並接著在60至350 °C 層:外’嶋換層26C(圖獅(圖5)可由 曰著,如圖7〇所不,可執行施加步驟以在發光二極體(LED) 14&上形成透明圓罩2〇。透明圓罩2〇可由透明材料構成,例 氧樹脂、環紐脂、聚酸亞胺、娜或玻璃。在透鏡形成 間,框架16係配置成定位、支撐與形塑透明圓罩20。可使 的沉積製程來形成透明圓罩20,例如網版印刷、精密點膠、 / 1:或噴射。在施加步驟之後,可使用合適的製程來固化透明圓 罩’例如加熱固化或UV固化。 接著,如圖7E所示’可執行單顆化步驟以把晶圓28分成數 201218435 個發光二極輝卿封们ο。在本技娜域巾亦鮮顆化製程為 切割(dicing)。單顆化步驟的執行可使用下列製程:例如雷射、J 切、水刀(water jetting)、钱刻或刻劃與折斷, 別的發光二極體(LED)封裝1〇。 曰刀「幵:nu 8,尸1針對圖職的方法之流程圖。流程A描 述基本方法。&程B描述在打線接合步驟之前,施力。波長轉換層 26C(圖4)或26D(iI 5)的方法。流程c描述在打線接合後, 施加波長轉換層26C(圖4)或26D(圖5)的方法。 因此,本揭露内容描述改良的發光二極體(LED)封裝及盆 方法。雖然上文已論雜個*範性實施態樣 ^ 與此後所引的中請專利範圍係欲解讀成包括所有在 其真貝精神與範疇中的修正、置換、新增與次組合。 【圖式簡單說明】 州ff性實施例係圖示於圖式的參照圖形中。此處所揭露的實 把例與圖形欲被視作說明用而非限制。 、 圖1A為發光二極體(LED)封裝之示意 與透明圓罩; 有[木 圖1B爲圖1A的發光二極體(LED)封裝之示意平面圖; 圖 ,2為發光二極體(LED)封裝的一替代性實施例之示音 其具有多個晶粒; 1 圖 ,3為發光二極體(LED)封裝的一替代性實施例之示意 /、具有不同發光特性的多個晶粒; 一 —圖#4為發光二極體阳13)封裝的—替代性實施例之示意樺剖 面圖’其具有波長轉換層的單個晶粒; 八 ,5為發光二極體(LED)封裝的—替代性實施例之示意 圖’,、具有乡個晶粒’其+包括具有波長轉換層的單個晶粒; j 6為晶圓尺寸的發光二極體(LED)封裝的一替代性實施 之不思平面圖,其具有多個框架、晶粒與透明圓罩; 10 201218435 圖7A-7E為示意橫剖面圖,圖示發光二極體封裝製造方法的 步驟; 圖8為流程圖,圖示該方法的不同流程。 【主要元件符號說明】 10、10A、10B、10C、10D、10W 發光二極體(LED)封裝 12、12A、12B、12C、12D、12W 基板 14、14A、14B、14C、14D、14W 晶粒 16、16A、16B、16C、16D、16W 框架 18導線 20、20A、20B、20C、20D、20W 透明圓罩 22基板接點 24晶粒接點 26C、26D波長轉換層 28晶圓 30溝槽 11
Claims (1)
- 201218435 七、申請專利範圍·· 1. 一種製造發光二極體(LED)封裝的方法,包含: 設置一基板; 在該基板上形成一框架; 靠近該框架將—發光二極體(LED)晶粒黏結至該基板上; 1線接合一導線至該發光二極體(LED)晶粒與該基板;以及 知加透明雄、封材料至該框架上,用以形成封住該發光二極 體(LED)晶粒的一透明圓罩和透鏡。 2. =申請專利範圍第1項之製造發光二極體(LED)封裝的方法,其 中5亥框架具有一周邊形狀,配置成圍住該發光二極體(LED)晶粒, 以及在施加步驟期間用以定位、支撐與形塑該透明圓罩。 3. t申請專利範圍第1項之製造發光二極體(LED)封裝的方法,其 ,該黏結步驟包含黏結數個發光二極體(LED)晶粒至該基板上,且 該框架係配置成圍住該發光二極體(LED)晶粒。 4. 如申請專利範圍第3項之製造發光二極體(LED)封裝的方法,其 中該發光二極體(LED)晶粒中至少一者具有和其餘該發光二極^ (LED)晶粒不同的放射特性。 5. 如申請專利範圍第1項之製造發光二極體(LED)封裝的方法,更 包含在該施加步驟之前,在該發光二極體(LED)晶粒上形成一 轉換層。 /仅 6. 如申請專利範圍第1項之製造發光二極體(LED)封裝的方法,复 中該框架形成步驟包含由下列組合中所選之一製程:旋轉塗佈了 微影、浸潰覆膜、使用一材料點膠系統之點膠、印刷、噴g、喷 塗、化學氣相沉積(CVD)、熱蒸鍍、電子束蒸鍍與黏合。 、 201218435 7.如申請專利範圍第1項之製造發光二極體(LED)封裝的 立 中該施加步驟包含由下顺合中所選之—製程:網 ,^ 點膠、沖壓、喷塗與噴射。 丨則、精益 8·如申料娜圍第1項之製造發^^二極體(LED)封裝的方法,其 中該基板係包含在-半導體晶κ或其—部分上,該半包 含數個基板▲,且更&含在舰加步歡後,單顆化該^從該 晶圓上分離該基板。 9·一種製造發光二極體(LED)封裝的方法,包含: 設置一基板; 在該基板上形成具有一周邊形狀的一框架; 至少—個發光二極體仰〇)晶粒至由該周邊形狀所圍住 的§亥基板上;以及 施加一透明密封材料在該框架上,用以形成封住該發光二極 月豆=ED)晶粒的—透明圓罩和透鏡,該框架係配置成圍住該發光二 極體(LED)^,並在施加步驟綱用以定位、支撐與形塑^ 圓罩。 ίο.,申請翻範圍第9項之製造發光二極體(LED)縣的方法, 二中該框架的周邊形狀係由下列組合中選出其— 橢圓形、花絲、㈣、正方形、矩雜長方形。夕邊开7 ^申凊專利範11 ^ 9項之製造發光二極體(LED)雖的方法,更 步驟之前,打線接合—導線至該發光二極體(LED) 項之製造發光二極體(LED)封裝的方法 12.如申請專利範圍第9 更包含固化該透明圓罩。 13 201218435 長轉換層 13.如申睛專利範圍第9項之製造發光二極體①ED)封裝的方法, ΐΪίΐ該施加步驟之前’在該發光二極體(LED)晶粒上形成^波 M·如,請專利範圍第9項之製造發光二極體(LED)封裝的方法, 其中该黏結步驟包含黏結數個發光二極體(LED)晶粒至該美 二極體(LED)晶粒中至少一者具有和其餘該發光:極 體(LED)晶粒不同的放射特性。 15.如申請專利範m第9項之製造發光二極體(led)封裝的方法, Ϊ中該框架包含由下顺合情選之—材料:環氧伽旨、聚妙氣 ,脂、聚醯亞胺、聚對二甲苯、苯環丁烯(BCB)、聚丙_ ♦曱基丙烯酸曱酯(pjy^y^)、玻璃、石英、阻劑或金屬。 16.如申凊專利範圍第9項之製造發光HI(LED)封裝的方法, i中f框架形成步驟包含由下列組合中所選之—製程:旋轉塗 微影、,潰覆膜、使用一材料點膠系統之點勝、印刷、喷射^ 嘴塗、化學氣相沉積(CVD)、熱蒸鐘、電子束蒸鑛與黏合。 !7.如申請專利範圍g 9項之製造發光二極體(led)封裝的方法, ^該基板係包含在—半導體晶贼其—部分上,該半導體 ^數個基板’且更包含在該施加步歡後,單顆倾晶圓以從 戎晶圓上分離該基板。 18.—種發光二極體(LED)封裝,包含: 一基板; 安置在該基板上的一發光二極體(LED)晶粒; 該基板上的—框架,其係配置成圍住該發光二極體(LED)晶 一導線,其係接合至該發光二極體(LED)晶粒與該基板;以及 14 201218435 透f 一罩,其係配置作為封住該發光二極體(LED)曰触 :明圓^架係配置成在該施加步驟期間用以定』、以=; 19.如申睛專利範圍第18項之二 發光二極體(LED)晶粒,JL.安置'在^^(LE )封策,更包含數個 住的該基板上。在由该框架圍住且由該透明圓罩封 _樣,射該發光 不同的放射^ 者具有和其餘該發光二極體(咖)晶粒 , 化生开y、卵形、正方形、矩形與長方形。 2=.如-申請翻範圍第18奴發光二極體(led)聽,更包 鲞光一極體(LED)晶粒上的一波長轉換層。 乂 ϊίΓΐίΓίΓ第18項之發光二極體(LED)封裝,其中該框架 包t由下列組合中所選之—材料:環氧樹脂、聚魏樹脂、聚酿 ίϊ甲、苯環7,烯(職)、料獅胺(pc)'聚曱基丙 烯酉久甲S曰(PMMA)、玻璃、石英、阻劑或金屬。 利範圍㈣項之發光二極體(led)封裝,其中該透明 所選之一材料:聚獅s、環氧樹脂、 15 201218435 清專利範圍第18項之發光二極體(LED)封裝,其中該框架 μ 土板上的厚度或高度介於〇〇1 μιη至2〇〇〇μιη。 ^^如申凊專利_第18項之發光二極體(LED)封裝,其中該框架 在該基板_L的寬度或餘介於丨μιη至3_哗。 28.如申請專利範圍第is項之發光二極體(LED)封裝,其中該發光 一極體(LED)晶粒的峰值波長介於250 nm至2000 run。 八、圖式: 16
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