TWI415293B - 光電元件之製造方法及其封裝結構 - Google Patents

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TWI415293B
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Description

光電元件之製造方法及其封裝結構
本發明係關於一種光電元件之製造方法及其封裝結構，尤係關於一種藉由共熔合金之接合方式固定光電晶粒之製造方法及其光電元件。
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節能照明的最佳光源。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：手機及個人數位助理(PDA)。
封裝結構可以視為半導體晶粒的保護體及訊號傳輸介面，它不僅擔任固定、密封和保護晶粒的作用，並增強導電性能。而且還是溝通晶片內部電路與封裝體外部電路的橋樑，亦即晶粒上的接點可以用導線連接至封裝體外部的電極上，這些電極又可以透過印刷電路板上的導線與其他零件建立電性連接。因此，對於很多積體電路產品而言，封裝技術是非常重要的一環，尤其光電產品的封裝結構更嚴重影響著晶粒之光電轉換的執行效能，例如：封裝材料的表面特性、折射率及吸收率等等，對於所固定的半導體光電晶粒的光電表現有直接的影響。
目前實用的光電元件之封裝型式約可分類為Transistor Outline(TO)、橢圓形燈泡(oval lamp)、方形燈泡(square lamp)、印刷電路板(PCB)及 樹脂封裝等，其中又以樹脂封裝是主要可以作為表面黏著元件的封裝型式。TO封裝通常用係用在測試晶粒或雷射二極體之封裝。橢圓形燈泡封裝是以一卵型透明環氧樹脂封住由兩個電極構成之導線架，其中一個電極之端部形成反射杯，半導體光電晶粒即固定於杯中，這種傳統的封裝結構有兩支針腳，也可因應光電元件的電路特性而有三個針腳的封裝。方形燈泡的原理大致上類似橢圓形燈泡，但是它的透明環氧樹脂之封裝體外部成方形，且在上表面中央可以加上各種型式的凸透鏡，以調整發光角度，其導線架也是由兩個電極組成，但是每個電極有兩支針腳，所以整個封裝結構一共有四支針腳。PCB封裝是以PCB作為基板，光電半導體晶粒安裝在PCB上，上方再以一層方形透明的樹脂覆蓋。也有使用導電架封裝成類似PCB封裝的結構，伸出的電極再加以折腳。導線架通常是金屬，再以樹脂材料包覆成主封裝體。樹脂封裝也會使用導線架，而樹脂材料通常會加入白色不透明材料，白色樹脂通常在光電晶粒四周形成杯狀結構，杯中最後再灌入透明的環氧樹脂或摻入螢光粉的環氧樹脂。又樹脂封裝因著電極折腳的方式不同，而可以作為表面黏著的正面發光元件或側面發光元件。
以金屬導線架為主的封裝模式，在元件微型化的過程中會遇到瓶頸。亦即由於受限導線架之精密度，元件尺寸已經沒有辦法再縮小，而且反射面亦更難形成。若使用樹脂材料來包導線架，也有不耐高溫的問題。當使用樹脂材料封裝發射波長小於400nm的光電晶粒，則將會加速樹脂材料的劣化。另外，因著樹脂材料的散熱性不佳，光電晶粒溫度的升高會導致發光效率降低，通常必須在封裝結構中再加入散熱機構以解決這個問題。
光電元件封裝結構若以PCB作為固定光電晶粒之基板也有些缺點，主要係在於它的強度不足無法耐紅外線迴焊製程中高溫，所以無法使用覆晶封裝的製程，因此無法降低光電元件之封裝結構的厚度以滿足元件微形化的趨勢 。
另外，光電晶粒或光電半導體晶片如果通以反向的電壓或過大的電壓，很容易就會燒毀，在乾燥的地區，甚至人體的靜電即可將光電半導體晶片燒毀。所以為了提昇產品可靠度，可以採取靜電保護的措施。通常可以反並聯一個齊納(zener)二極體來作為靜電保護，在反向電壓過大時，zener二極體會導通，因而電流會流過zener二極體，不致燒毀光電半導體晶片。但是目前zener二極體皆與光電半導體晶片安裝在同一平面，這對光電半導體晶片而言，發出的光或吸收的光會被旁邊的zener二極體影響。一般而言，zener二極體是黑色的，但是不論其顏色為何，它都會有吸光、反射等作用，而影響到光電半導體晶片的功效。
綜上所述，市場上亟需要一種能承受迴焊製程中高溫條件之封裝結構，並且有較佳之散熱特性，進而提昇使用中之發光效率。
隨著發光二極體或其模組之功率、亮度之增大，其產生之熱量也越來越大，若不能妥善解決發光二極體之發熱問題，則發光二極體燈具之工作壽命將受到嚴重影響。因此通常都在燈具內設置由與發光二極體模組接觸之散熱器以對發光二極體模組進行散熱。然而，燈具尤其係貼設在天花板上之室內照明燈具，其發光二極體模組一般係被水平貼置於散熱器或基板底面而形成之平面光源，此類平面光源照射方向單一、照射面積也有限，且一般在發光二極體模組中心對應處照射強度較大而其周圍相對較小，因而無法在燈具周圍形成均勻之照明燈光，從而在很多情況下都難以使用戶滿意。
本發明之目的係提供一種光電元件之製造方法及其封裝結構，光電元件藉由覆晶接合(flip chip bonding)技術將一陶瓷基板與一光電半導體晶粒 彼此結合，故此種封裝結構能承受迴焊製程中高溫條件，並有較佳之散熱特性。
本發明之目的係提供一種光電元件之封裝結構，其中光電元件及相關之電子元件係分置於基板之兩側，因此光電元件不致受到電子元件的影響。
為達上述目的，本發明揭示一種光電元件之製造方法。先提供一陶瓷基板，並於該陶瓷基板之上表面及下表面分別形成具有圖型之一第一電極層及一第二電極層。藉由共熔合金之接合方式，將複數個光電晶粒各自電性連接至該第一電極層。於各該發光電晶粒表面包覆一封膠體，以保護該光電晶粒不受外力或環境之損害。沿著相鄰該光電晶粒間之空隙，分割該陶瓷基板以形成複數個獨立之封裝單元。
該陶瓷基板另包含複數個通孔，當形成該第一電極層及該第二電極層時，該通孔內形成垂直導通部。
本方法另包含藉由沾銀或滾鍍的方式形成複數個垂直導通部之步驟，其中該第一電極層及該第二電極層藉由該垂直導通部而電性相連。
該陶瓷基板預先形成複數個切割線，可沿該切割線利用鑽石刀切割、剝或折使該該陶瓷基板形成複數個獨立之封裝單元，其中該切割線係利用雷射或開模所形成。
該共熔合金接合係利用覆晶接合。
封膠體包含一熱硬化型或熱塑型之高分子塑膠材料。該熱塑型之高分子塑膠材料包括樹脂及矽膠。
該第一電極層及該第二電極層個別包含複數個N型電極及複數個P型電極。
本發明亦提供一種光電元件之封裝結構，包含一陶瓷基板、一第一電極層 、一第二電極層、一光電晶粒及複數個垂直導通部。該第一電極層及該第二電極層分別形成於該陶瓷基板之兩個表面，該光電晶粒覆晶接合於該第一電極層上。該複數個垂直導通部電性連接該第一電極層及該第二電極層。
該陶瓷基板係包含氮化鋁(AlN)、氧化鈹(BeO)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(AlO)、玻璃或鑽石。
該光電晶粒係一發光二極體晶粒。
該第一電極層及該第二電極層個別包含至少一個N型電極及至少一個P型電極。一該垂直導通部電性連接該第一電極層之N型電極及該第二電極層之N型電極，並另一該垂直導通部電性連接該第一電極層之P型電極及該第二電極層之P型電極。
該陶瓷基板另包含複數個通孔，該垂直導通部設於該通孔內。或該垂直導通部係設於該陶瓷基板之端面。
該光電晶粒係藉由複數個凸塊和該第一電極層共熔接合。
本發明之光電元件之封裝結構包含一基板、一光電晶粒及一電子晶粒。該基板設有導電層而構成該光電晶粒及電子晶粒相關之單層或多層電路結構。該光電晶粒係設於該基板之一表面。該電子晶粒係設於相對於該光電晶粒之該基板之另一表面。該基板可以是金屬支架、印刷電路板或是陶瓷基板，其中金屬支架係塑料金屬支架晶片載體(PLCC；Plastic Leadframe Chip Carrier)的封裝結構。其中上述塑料可形成反射杯使得光電元件容納於其內，用以反射光電晶粒發出之光，同時也可形成封裝杯使得電子晶粒容納於其內。其中上述印刷電路板兩側有一第一導電層與一第二導電層，其中第一導電層與第二導電層之間可以藉由滾邊鍍銀或是印刷電路板上 的透孔電性連接。該光電晶粒可為LED、雷射二極體(LD；Laser Diode)或光接收器(Photo-receiver)。該電子晶粒可為靜電防護元件、電子被動元件、二極體或電晶體。該基板上、下可分別設置反射杯及封裝杯，並填入封膠。該反射杯係容納該光電晶粒，該封裝杯係容納該電子晶粒。
進一步言之，本發明之光電元件之封裝結構可以使用高溫或是低溫共燒陶瓷的製程來製作，電路結構可以採取一層以上陶瓷片並依設計以印刷或半導體製程在陶瓷片單面或雙面形成電極圖形。上方反射杯可以使用多層薄陶瓷片或單層厚陶瓷片，應用打孔的步驟形成開窗。反射杯的內壁可以鍍反射層，如銀金屬或鋁金屬。下方的封裝杯如同上方反射杯使用多層陶瓷片或單層陶瓷片。封裝杯的杯體中可打孔，並在孔中形成導體連接基板上的電路至封裝杯底部。封裝杯底部可以印刷或半導體製程在陶瓷片表面形成外部電極圖案，或是使用沾銀滾鍍的方式形成端電極。此種電極可以使本發明之封裝結構使用表面黏著技術安裝在電路板或其他電路底座上。
該光電晶粒(如發光二極體)可以使用打線連接或是覆晶連接至基板上的電路，接著在反射杯中灌膠(Dispensing)，以保護其中的光電晶粒，該灌膠可以使用透明的環氧樹酯或是矽膠(silicone)。基板下方可以安裝電子晶粒(例如作為靜電保護元件之zener二極體)，該晶粒可以使用打線連接或是覆晶連接至基板上的電極，最後再以封膠封住下方封裝杯。當基板為印刷電路板時，封膠係採用轉移成形(transfer-molding)的方式形成在基版的兩側。沾銀的外部電極設計，可以使本封裝結構在安裝時，發光或接收光線的杯口垂直於底部安裝基座或是平行於底部安裝基座。
10、20‧‧‧光電元件
11‧‧‧陶瓷基板
12、22‧‧‧第一電極層
13、23‧‧‧第二電極層
14、24‧‧‧光電晶粒
15、25‧‧‧凸塊
16、26‧‧‧封膠體
17、27‧‧‧垂直導通部
28‧‧‧通孔
10a‧‧‧封裝單元
111、211‧‧‧切割線
112、212‧‧‧上表面
113、213‧‧‧下表面
121、131、221、231‧‧‧N型電極
122、132、222、232‧‧‧P型電極
30~90、1a、1b‧‧‧光電元件之封裝結構
21、22‧‧‧導電層
23‧‧‧光電元件
34‧‧‧基板
13‧‧‧電子元件
371~376‧‧‧通道
38‧‧‧反射杯
39‧‧‧封膠層
41‧‧‧反射層
310~312、320~322‧‧‧導電層
340、341‧‧‧絕緣層
380‧‧‧反射杯
381‧‧‧封裝杯
390、391‧‧‧封膠層
422、423‧‧‧外部電極
361、362‧‧‧導線
圖1(a)~1(g)係本發明光電元件之製造方法之步驟示意圖；圖2(a)~2(f)係本發明另一光電元件之製造方法之步驟示意圖； 圖3~11係本發明各實施例之光電元件之封裝結構之側視圖；以及圖12~14係本發明各實施例之光電元件之封裝結構之上視圖。
圖1(a)~1(g)係本發明光電元件之製造方法之步驟示意圖。使用雷射或開模的方式使陶瓷基板11上形成切割線111。氧化鋁為陶瓷基板11最常使用的材料，尚有其他可以取代之陶瓷材料，例如：氮化鋁(AlN)、氧化鈹(BeO)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(AlO)、玻璃或鑽石(Diamond)等。漿料(slurry，又稱為slip)之準備為製成陶瓷基板11首要的步驟，漿料為有機和無機材料的組合，其中無機材料為一定比例的陶瓷粉末與玻璃粉末的混合，有機材料則包括高分子黏結劑、塑化劑(plasticizer)與有機溶劑(solvent)等。無機材料中添加玻璃粉末的目的包括調整陶瓷基板11的熱膨脹係數、介電係數等特性，與降低其燒結溫度。
如圖1(b)所示，於陶瓷基板11之上表面112形成第一電極層12，該第一電極層12包括複數個N型電極121及複數個P型電極122之圖案。利用半導體製程可以形成具有電極圖案之第一電極層12，約歸納為下列四種方式：
1.先以蒸鍍或濺鍍的步驟於上表面112形成一鍍膜，再以光學微影的步驟將圖案轉移，以蝕刻的步驟形成所需的圖案，最後將光阻去除。
2.先以光學微影形成圖案轉移，再以蒸鍍或濺鍍的步驟於上表面112形成形成鍍膜，最後將光阻去除。
3.先以蒸鍍或濺鍍的步驟於上表面112形成鍍膜，再以光學微影的步驟將圖案轉移，以電鍍或化鍍的步驟形成遮罩，然後將鍍膜去除，以蝕刻的方式形成所需的圖案，最後將光阻去除。
4.先以蒸鍍或濺鍍的步驟於上表面112形成鍍膜，再以光學微影的步驟將圖 案轉移，以蝕刻的步驟形成所需的圖案。然後將光阻去除，最後以化鍍的步驟鍍上所需的金屬層。
如圖1(c)所示，同樣於陶瓷基板11之下表面113形成第二電極層13，該第二電極層13包括複數個N型電極131及複數個P型電極132之圖案。根據圖1(d)所示，然後將具凸塊(bump)15之光電晶粒14以覆晶接合之方式固定於第一電極層12上，不同之凸塊15分別熔接於N型電極121及P型電極122上。此種覆晶接合的封裝結構之傳輸路徑較短(焊線接合較長)，故於訊號品質與強度得以較完整的保存，因此覆晶封裝在通訊及光電領域的應用將會與日俱增。
如圖1(e)所示，於各發光電晶粒14表面包覆一封膠體16，以保護光電晶粒14不受外力或環境之損害。熱硬化型(thermosetting)與熱塑型(thermoplastic)高分子材料均可被應用於鑄模(molding)以形成封膠體16，又以酚醛樹脂、矽膠等熱硬化塑膠為封膠體16最主要的塑膠鑄模材料，它們都有優異的鑄模成型特性，但也各具有某些影響封裝可靠度的缺點。由於單一材料無法呈現出鑄模所需完整的理想特性，因此塑膠鑄模材料必須添加多種有機與無機材料，以使其具有最佳特質。塑膠鑄模材料一般由酚醛樹脂(novolac epoxy resin)、加速劑(accelerator，或稱為kicker)、硬化劑(curing agent，或稱modifier)、無機填充劑(inorganic Filler)、阻燃劑(flame retardant)及模具鬆脫劑等成分組成。矽膠係取代樹脂類材料的另一種選擇，此一材料亦為電子封裝的塗封材料，它適用於高耐熱性、低介電性質、低溫環境應用、低吸水性等需求之封裝結構，又矽膠中之矽氧鍵結能力較樹脂類材料中的碳鍵結為強。
如圖1(f)所示，利用鑽石刀切割陶瓷基板11上切割線111，或是利用剝、折的步驟來形成獨立之封裝單元10a。再利用沾銀或滾鍍的方式形成垂直導 通部17，如此就完成一個用於表面黏著之光電元件10，如圖1(g)所示。N型電極121及N型電極131藉由該垂直導通部17電性相連，又P型電極122及P型電極132亦藉由該垂直導通部17電性相連。
圖2(a)~2(f)係本發明另一光電元件之製造方法之步驟示意圖。使用雷射或開模的方式使陶瓷基板21上形成切割線211。如圖2(a)所示，使用雷射或開模的方式使陶瓷基板21上形成切割線211。再利用雷射在陶瓷基板21形成複數個通孔28，如圖2(b)所示。或可於陶瓷基板21製造中生胚階段就形成通孔28。
如圖2(c)所示，於陶瓷基板21之上表面212形成第一電極層22，該第一電極層22包括複數個N型電極221及複數個P型電極222之圖案。同樣於陶瓷基板21之下表面213形成第二電極層23，該第二電極層23包括複數個N型電極231及複數個P型電極232之圖案。同時於通孔28中也形成垂直導通部27，而N型電極221及N型電極231藉由該垂直導通部27電性相連，又P型電極222及P型電極232亦藉由該垂直導通部27電性相連。
如圖2(d)所示，將具凸塊(bump)25之光電晶粒24以覆晶接合之方式固定於第一電極層22上，不同之凸塊25分別熔接於N型電極221及P型電極222上。再於各發光電晶粒24表面包覆一封膠體26，以保護光電晶粒24不受外力或環境之損害，如步驟2(e)所示。
如圖2(f)所示，利用鑽石刀切割陶瓷基板21上切割線211，或是利用剝、折的步驟來形成獨立之光電元件20。
圖3顯示本發明另一實施例之封裝結構30之側視圖。基板34上形成導電層31、32，光電元件(或光電晶粒)33安裝在基板34上方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層31、32。電子元件(或電子晶粒)35安裝在 基板34下方，同樣亦可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層31、32。在基板34兩側可以使用轉移成形的方式將封膠39包覆住光電元件33與電子元件35。在本實施例中，基板34可以是印刷電路板或是陶瓷基板。
圖4係本發明另一實施例之封裝結構40之側視圖，與圖3不同的是，導電層是透過基板中的通道來導通。基板34上形成導電層31、32，導電層31、32經由基板34上的通道371、372做電性相連。光電元件33安裝在基板34上方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層31、32。電子元件35安裝在基板34下方，同樣亦可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層31、32。在基板34兩側可以使用轉移成形的方式將封膠39包覆住光電元件33與電子元件35。在本實施例中，基板34可以是印刷電路板或是陶瓷基板。
圖5係本發明另一實施例之光電元件之封裝結構50之示意圖，其如圖3的傳統基本封裝結構，但是基板上方加上了反射杯。基板34上先形成反射杯38，再形成導電層31、32。光電元件33安裝在基板34上方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層31、32，電子元件35安裝在基板34下方，同樣亦可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層31、32，最後形成封膠層39。封膠層39可以是透明封膠，也可以加以染色或加入螢光物質(例如磷)以改變光的頻譜。在基板34下側可以使用轉移成形的方式將封膠39包覆住電子元件35。在本實施例中，基板34可以是印刷電路板或是陶瓷基板。基板34上的反射杯38可以使用。
圖6係本發明另一實施例之光電元件的封裝結構60之側視圖。基板34上下各先形成反射杯380及封裝杯381，在反射杯380表面形成反射層41，基板34上形成導電層310、311、312、320、321及322，其中導電層310、311間有絕緣層340並經由通道372做電性相連。導電層311、312間有絕緣層341 並經由通道374做電性相連。導電層320、321間亦以絕緣層340隔離並經由通道371做電性相連。導電層321、322間以絕緣層341經由通道373做電性相連。光電元件13安裝在基板14上方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層310和320，電子元件35安裝在基板34下方，亦可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層312、322。反射杯380中灌入封膠390。封裝杯381中可以以封膠391封住以保護電子元件35。基板34可以有單層至多層電路，本實施例是由兩層絕緣層及三層電路組成，電路藉由絕緣層340和341中之通道371、372、373及374作電性相連。
圖7係本發明另一實施例之光電元件的封裝結構70之側視圖，基板34上下各先形成反射杯380及封裝杯381，在反射杯380表面形成反射層41，基板34表面形成導電層310、311、320及321。光電元件33安裝在基板34上方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層310、320。電子元件35安裝在基板34下方，同樣亦可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層311、321。之後於反射杯380及封裝杯381中分別形成封膠層390、391。最後利用沾銀與滾鍍的方式形成外部電極422及423，其分別電性連接該導電層310、311及320、321。在本實施例中基板由一層絕緣層及兩層電路組成，光電封裝元件進出光的方向可平行或垂直於安裝基座面。
圖8係本發明另一實施例之光電元件的封裝結構80之側視圖，和圖7不同的是導電層和電極都是透過基板上的通道來導通。基板34上下各先形成反射杯380及封裝杯381，在反射杯380表面形成反射層41，基板34表面形成導電層310、311、320及321，導電層310及311經由基板34上的通道372做電性相連，導電層320及321經由基板34上的通道371作電性相連。光電元件33安裝在基板34上方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層310、320。電子元件35安裝在基板34下方，同樣亦可利用打線接合或覆晶 接合方式電性連接至導電層311、321。之後於該反射杯380及封裝杯381中分別形成封膠層390及391。之後在封裝杯381下方形成外部電極322、323。導電層321、311經由基板34上的通道375、376分別電性連接至外部電極423及422。在本實施例中基板由一層絕緣層及兩層電路組成，光電封裝元件進出光的方向垂直於安裝基座面。
圖9係本發明另一實施例之光電元件的封裝結構90之側視圖。基板34上下各先形成反射杯380及封裝杯381，在反射杯380表面形成反射層41，基板34形成導電層310、311、312、320、321及322，其中導電層310、311經由通道372做電性相連，導電層311、312經由通道374做電性相連，導電層320、321經由通道371做電性相連，導電層321、322經由通道373做電性相連。光電元件33安裝在基板34上方，利用打線接合方式或覆晶接合方式電性連接至導電層310、320。電子元件35安裝在基板34下方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層312、322。反射杯380中灌入封膠390。封裝杯381中亦可以以封膠391封住以保護電子元件35。最後利用沾銀與滾鍍的方式形成外部電極422、423。之後利用沾銀與滾鍍的方式形成外部電極422及423，其分別連接該導電層311及321。基板34可以有單層至多層電路，本實施例是由兩層絕緣層及三層電路組成，電路藉由絕緣層中之通道371、372、373及374作電性相連。光電封裝元件進出光的方向可平行或垂直於安裝基座面。
圖10係本發明另一實施例之光電元件的封裝結構1a之側視圖。基板34上下各先形成反射杯380及封裝杯381，在反射杯380表面形成反射層41，基板34上形成導電層310、311、312、320、321及322，其中導電層310、311經由通道372做電性相連，導電層311、312經由通道374做電性相連，導電層320、321經由通道371做電性相連，導電層321、322經由通道373做電性 相連。光電元件33安裝在基板34上方，利用打線接合方式或覆晶接合方式電性連接至導電層310、320，電子元件35安裝在基板34下方，可利用打線接合或覆晶接合方式電性連接至導電層312、322。反射杯380中灌入封膠390。封裝杯381中可以以封膠391封住以保護電子元件35。最後在封裝杯381下方形成外部電極422、423，其中導電層311、321分別經由基板34上的通道376、375電性連接至外部電極422和423。基板可以有單層至多層電路，本實施例是由兩層絕緣層及三層電路組成，電路藉由絕緣層中之通道371、372、373及374作電性相連，內部電路藉由封裝杯39中之通道376和375電性連接至外部之電極422和423，光電封裝元件進出光的方向垂直於安裝基座面。
圖11係本發明另一實施例之光電元件的封裝結構1b之側視圖。導電層31和32之上下各先形成反射杯380及封裝杯381。光電元件33安裝在導電層32上方，電子元件35安裝在導電層32下方。反射杯380中灌入封膠390以保護光電元件33。封裝杯381中以封膠391封住以保護電子元件35。詳言之，導電層31和32形成之金屬支架外被塑料材質包覆，形成塑料金屬支架晶片載體(PLCC；Plastic Leadframe Chip Carrier)之封裝結構。該塑料形成反射杯380使得該光電元件33容納於其內，用以反射該光電元件33發出之光。該塑料形成封裝杯381使得該電子元件35容納於其內。該反射杯380與封裝杯381使用灌膠(dispensing)製程將封膠注入其中。
圖12係一實施例之光電元件的封裝結構上視圖。基板上方形成導電層320及310，光電元件33安裝在導電層320上方，並且分別使用導線361及362與導電層320及310相連。基板上方形成反射杯380，下方形成封裝杯(圖未示)，在反射杯380表面形成反射層41。反射層41與導電層310、320間以基板中之絕緣層340分隔。基板34可以有單層至多層電路。
圖13係另一實施例之光電元件的封裝結構上視圖，如同圖12，但是反射層41與導電層310、320間無絕緣層分隔。基板上方形成導電層320及310，光電元件33安裝在導電層320上方，並且分別使用導線361及362與導電層320、310相連。基板上方形成反射杯380，下方形成封裝杯(圖未示)，在反射杯380表面形成反射層41，基板可以有單層至多層電路。
圖14係又一光電元件的封裝結構上視圖，與圖13類似，但是整體的外形接近正方形，反射杯的開口為圓形。基板上方形成導電層320及310，光電元件33安裝在導電層320上方，並且分別使用導線361及362與導電層320、310相連。基板上方形成反射杯380，下方形成封裝杯(圖未示)，在反射杯380表面形成反射層41，基板可以有單層至多層電路。
上述之光電元件13可為LED或光接收器。該電子元件可為靜電防護元件(例如Zener二極體)、電子被動元件、二極體或電晶體。該絕緣層可為陶瓷材料。
按上述實施例，本發明封裝結構之光電元件及電子元件(例如：Zener二極體)係分置於基板之兩側，因此光電元件不會因為電子元件之阻擋而影響其出光效率。
本發明之技術內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。
10‧‧‧光電元件
11‧‧‧陶瓷基板
14‧‧‧光電晶粒
15‧‧‧凸塊
16‧‧‧封膠體
17‧‧‧垂直導通部
112‧‧‧上表面
113‧‧‧下表面
121、131‧‧‧N型電極
122、132‧‧‧P型電極

Claims (45)

  1. 一種光電元件之製造方法，包含下列步驟：提供一陶瓷基板；於該陶瓷基板之兩表面分別形成具有圖型之一第一電極層及一第二電極層，其中該第一電極層及該第二電極層個別包含複數個N型電極及複數個P型電極；藉由共熔合金接合將複數個光電晶粒各自電性連接至該第一電極層；於各該光電晶粒表面包覆一封膠體；以及沿著相鄰該光電晶粒間之空隙分割該陶瓷基板以形成複數個獨立之封裝單元。
  2. 根據請求項1之光電元件之製造方法，其中該陶瓷基板另包含複數個通孔，當形成該第一電極層及該第二電極層時，該通孔內形成垂直導通部。
  3. 根據請求項1之光電元件之製造方法，其另包含藉由沾銀或滾鍍的方式形成複數個垂直導通部之步驟，其中該第一電極層及該第二電極層藉由該垂直導通部而電性相連。
  4. 根據請求項1之光電元件之製造方法，其中該陶瓷基板預先形成複數個切割線，可沿該切割線利用鑽石刀切割、剝或折使該該陶瓷基板形成複數個獨立之封裝單元。
  5. 根據請求項4之光電元件之製造方法，其中該切割線係利用雷射或開模所形成。
  6. 根據請求項1之光電元件之製造方法，其中該共熔合金接合係利用覆晶接合。
  7. 根據請求項1之光電元件之製造方法，其中該封膠體包含一熱硬化型或熱 塑型之高分子塑膠材料。
  8. 根據請求項7之光電元件之製造方法，其中該熱塑硬化型之高分子塑膠材料包括樹脂及矽膠。
  9. 一種光電元件之封裝結構，包含：一陶瓷基板；一第一電極層，設於該陶瓷基板之上表面；一第二電極層，設於該陶瓷基板之下表面；一光電晶粒，固定於該第一電極層上；一封膠體，包覆該光電晶粒；以及複數個垂直導通部，電性連接該第一電極層及該第二電極層，其中該第一電極層及該第二電極層個別包含至少一個N型電極及至少一個P型電極。
  10. 根據請求項9之光電元件之封裝結構，其中該陶瓷基板係包含氮化鋁(AlN)、氧化鈹(BeO)、碳化矽(SiC)、玻璃、氧化鋁(AlO)、或鑽石。
  11. 根據請求項9之光電元件之封裝結構，其中該光電晶粒係一發光二極體晶粒。
  12. 根據請求項9之光電元件之封裝結構，其中一該垂直導通部電性連接該第一電極層之N型電極及該第二電極層之N型電極，並另一該垂直導通部電性連接該第一電極層之P型電極及該第二電極層之P型電極。
  13. 根據請求項9之光電元件之封裝結構，其中該陶瓷基板另包含複數個通孔，該垂直導通部設於該通孔內。
  14. 根據請求項9之光電元件之封裝結構，其中該垂直導通部係設於該陶瓷基板之端面。
  15. 根據請求項9之光電元件之封裝結構，其中該光電晶粒係藉由複數個凸塊和該第一電極層共熔接合。
  16. 一種光電元件之封裝結構，包含：一基板，該基板包含：一第一電路，係由一第一導電層及一第二導電層構成；一第二電路，係由一第三導電層及一第四導電層構成；以及一第三電路，係由一第五導電層及一第六導電層構成；其中該第一、第二導電層係以一第一絕緣層與第三、第四導電層隔離，該第三、第四導電層係以一第二絕緣層與第五、第六導電層隔離，且該第一導電層係以一第一通道電性連接該第三導電層，該第二導電層係以一第二通道電性連接該第四導電層，該第三導電層係以一第三通道電性連接該第五導電層，該第四導電層係以一第四通道電性連接該第六導電層，該第一、第二通道位於該第一絕緣層中，該第三、第四通道位於該第二絕緣層中；一光電元件，設於該基板之一表面；以及一電子元件，設於相對於該光電元件之該基板之另一表面，並與該光電元件電性偶合。
  17. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該光電元件係發光二極體、雷射二極體或光接收器。
  18. 根據請求項17之光電元件之封裝結構，其中該光電元件係以打線連接或是覆晶連接方式固定在該基板上。
  19. 根據請求項17之光電元件之封裝結構，其中該電子元件係靜電防護元件、電子被動元件、二極體或電晶體。
  20. 根據請求項19之光電元件之封裝結構，其中該電子元件係以打線連接或是覆晶連接方式固定在該基板上。
  21. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該基板包含一絕緣層，且一第一導電層及一第二導電層係位於該絕緣層之表面，並電性連接該光電元件。
  22. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該基板包含一絕緣層，且一 第一導電層和一第二導電層位於該絕緣層之上表面，一第三導電層和一第四導電層位於該絕緣層之下表面，該第一導電層係電性連接該第三導電層，該第二導電層係電性連接該第四導電層。
  23. 根據請求項22之光電元件之封裝結構，其中該絕緣層包含一第一通道及一第二通道，該第一導電層係利用該第一通道電性連接該第三導電層，該第二導電層係利用該第二通道電性連接該第四導電層。
  24. 根據請求項21之光電元件之封裝結構，其中該絕緣層係陶瓷材料。
  25. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其另包含設於該基板上之一反射杯，將該光電元件容納於其內，用以反射該光電元件發出之光。
  26. 根據請求項25之光電元件之封裝結構，其另包含一封膠層，形成於該反射杯中。
  27. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其另包含設於該基板下之一封裝杯，並將該電子元件容納於其內。
  28. 根據請求項27之光電元件之封裝結構，其另包含一封膠層，形成於該封裝杯中。
  29. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該第一絕緣層及第二絕緣層包含陶瓷材料。
  30. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該第一電路、第一絕緣層、第二電路、第二絕緣層及第三電路係由下而上層疊設置。
  31. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該光電元件係以覆晶方式電性連接該第三電路。
  32. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該光電元件係以打線方式電性連接該第三電路。
  33. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該電子元件係以打線方式電性連接該第一電路。
  34. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該基板下方包含一封裝杯，且該封裝杯下方包含一第一電極及一第二電極，其中該第一電極利用一第五通道電性連接該第一導電層，該第二電極利用一第六通道電性連接該第二導電層。
  35. 根據請求項34之光電元件之封裝結構，其中該第一電極及一第二電極係延伸至該封裝杯的側面。
  36. 根據請求項16之光電元件之封裝結構，其中該基板係金屬支架、印刷電路板或是陶瓷基板。
  37. 根據請求項36之光電元件之封裝結構，其中該金屬支架外被塑料材質包覆，形成塑料金屬支架晶片載體(PLCC；Plastic Leadframe Chip Carrier)之封裝結構。
  38. 根據請求項37之光電元件之封裝結構，其中該塑料形成反射杯使得該光電元件容納於其內，用以反射該光電元件發出之光。
  39. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該塑料形成封裝杯使得該電子元件容納於其內。
  40. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該反射杯與封裝杯使用灌膠(dispensing)製程將封膠注入其中。
  41. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該印刷電路板兩側有一第一導電層與一第二導電層。
  42. 根據請求項41之光電元件之封裝結構，其中該第一導電層與該第二導電層之間係以滾邊鍍銀方式電性連接。
  43. 根據請求項41之光電元件之封裝結構，其中該印刷電路板具有透孔使得該第一導電層與該第二導電層之間得以電性連接。
  44. 根據請求項41之光電元件之封裝結構，更包含封膠將印刷電路板兩側之光電元件與電子元件包覆。
  45. 根據請求項44之光電元件之封裝結構，其中該封膠係以轉移成形(transfer-molding)方式形成在該印刷電路板兩側。
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