TWM556020U - 半導體的封裝結構 - Google Patents

Abstract

一種半導體的封裝結構，包括：一平面基板、一固晶區、一晶粒、一第一定位框與一蓋體。固晶區位於該平面基板上，且該固晶區包括一第一電極與一第二電極。晶粒接觸於該第一電極與該第二電極。第一定位框圍繞於該晶粒。一蓋體覆蓋於該晶粒上方，且該蓋體的側壁可沿著該第一定位框進行定位。

Description

半導體的封裝結構

本創作是有關於一種封裝結構，且特別是有關於一種半導體的封裝結構。

請參照第1A圖，其所繪示為習知平面型玻璃式發光二極體的封裝結構示意圖。首先，設計出特定形狀之凹槽基板102，該凹槽基板102的凹槽底部設計有二個導電材質(未繪示)所構成的圖樣。接著，將發光二極體晶粒104固定於該凹槽基板102內之凹槽底部，並使得二個導電材質電性連接於晶粒104的正極與負極。最後，將平面透光層106覆蓋於凹槽基板102的上方，進而形成發光二極體的封裝結構100。其中，基板102的材料可為陶瓷或塑料或矽基板。平面透光層106的材料可為矽樹脂、矽膠、玻璃、石英材料。當然，凹槽基板102與平面透光層106之間內也可以充填矽膠，或者是惰性氣體(例如氮氣)。

請參照第1B圖，其所繪示為習知平面半球型玻璃式發光二極體的封裝結構示意圖。相較於第1A圖，其差異在於利用模具與射出成型技術，形成一平面半球型透光層116。之後， 覆蓋於凹槽基板102的上方，進而形成發光二極體的封裝結構110。同理，平面半球型透光層116的材料可為矽樹脂、矽膠、玻璃、石英材料。

請參照第1C圖，其所繪示為習知半球型玻璃式發光二極體的封裝結構示意圖。首先，設計出具有一階梯形狀之凹槽基板122，階梯形狀在該凹槽基板122的上方，該凹槽基板122的凹槽底部設計有二個導電材質(未繪示)所構成的圖樣。接著，將晶粒124固定於該凹槽基板122內之凹槽底部，並使得二個導電材質電性連接於晶粒124的正極與負極。最後，將半球型透光層126覆蓋於該凹槽基板122上方的階梯形狀中，進而形成發光二極體的封裝結構120。其中，半球型透光層126的材料可為矽樹脂、矽膠、玻璃、石英材料。

本創作係有關於一種半導體的封裝結構，包括：一平面基板；一固晶區，位於該平面基板上，且該固晶區包括一第一電極與一第二電極；一晶粒，接觸於該第一電極與該第二電極；一第一定位框，圍繞於該晶粒；一蓋體，覆蓋於該晶粒上方，其中該蓋體的側壁沿著該第一定位框進行定位。

為了對本創作之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

100、110、120‧‧‧發光二極體的封裝結構

102、122‧‧‧基板

104、124‧‧‧晶粒

106、116、126‧‧‧透光層

201、251、301‧‧‧晶粒

202、252、302‧‧‧平面基板

203、204、253、254、303、304‧‧‧電極

205、255、308、309‧‧‧定位框

206、207、256、257、306‧‧‧擋牆塊

208、258‧‧‧第一部分

209、259‧‧‧第二部分

210、220、230、240‧‧‧發光二極體的封裝結構

211、311‧‧‧固晶區

212、312‧‧‧蓋體

222、323‧‧‧透鏡

307‧‧‧金屬層

310、320、330、340、350‧‧‧發光二極體的封裝結構

322‧‧‧圓筒形金屬部

第1A圖至第1C圖為習知各種發光二極體的封裝結構示意圖。

第2A圖至第2E圖為本創作第一實施例的發光二極體的封裝結構之製作流程示意圖。

第3A圖至第3D圖為根據本創作第一實施例所修改而成的其他發光二極體的封裝結構。

第4A圖至第4E圖本創作第二實施例的發光二極體的封裝結構之製作流程示意圖。

第5A圖至第5D圖為根據本創作第二實施例所修改而成的其他發光二極體的封裝結構。

請參照第2A圖至第2E圖，其所繪示為本創作第一實施例的發光二極體的封裝結構之製作流程示意圖。其中，第2B圖為平面基板202的上視圖，第2A圖為平面基板202沿著AB虛線的剖面圖。

如第2A與第2B圖所示，在平面基板202上形成一特定圖樣的結構。此特定圖樣的結構，包括二個電極203、204、二個擋牆塊206、207以及定位框205。根據本創作的實施例，平面基板202為陶瓷基板，而在陶瓷基板上形成一銅箔。之後，進行基板電路蝕刻製程，將銅箔蝕刻成為不互相接觸的二個電極 203、204、二個擋牆塊206、207以及定位框205。另外，兩個電極203、204經由各別的穿透洞，電性連接至平面基板202背面的二個導電層。再者，二個電極203、204所在的區域可視為一固晶區211。

由於特定圖樣的結構係利用相同的銅箔進行蝕刻而形成，因此電極203、204、擋牆塊206、207以及定位框205具有相同的厚度，大約在20μm至200μm之間。另外，除了陶瓷材料的平面基板之外，平面基板206也可為BT樹脂(Bismaleimide and Triazine)基板，或其他材料的基板。

接著，如第2C與第2D圖所示，在二個電極上203、204上形成另一定位框。相同地，第2D圖為平面基板202的上視圖，第2C圖為平面基板202沿著AB虛線的剖面圖。

此定位框，包括二個不相接觸的第一部分208與第二部分209。根據本創作的實施例，利用電鍍或化鍍的製程，在二個電極203、204上，分別形成定位框的第一部分與第二部分208、209，其厚度約為20μm至200μm。

之後，將晶粒(die)201固定於固晶區211中，並將晶粒201上的正、負電極(未繪示)分別接觸於二個電極203、204上。如第2D圖所示，定位框的第一部分208與第二部分209圍繞晶粒201。再者，定位框205再圍繞定位框的第一部分208與第二部分209。

如第2E圖所示，利用蝕刻製程或灌注模造製程，形成剖面為ㄇ字型的蓋體212。並將蓋體212接觸於定位框205與另一定位框之間的平面基板202上，以覆蓋於該晶粒201上方。如此，即完成本創作之發光二極體的封裝結構210。其中，蓋體212可為玻璃蓋體、石英蓋體，或其他材料之蓋體。

根據本創作之實施例，將非導電的液態黏著膠(未繪示)塗佈於定位框205與另一定位框之間。之後，即利用蓋體212側壁沿著定位框205與另一定位框來進行定位。由於定位框205與另一定位框有特定的厚度，可使得蓋體212快速且精準的被放置於定位框205與定位框之間，並接觸於平面基板202上。

另外，由於塗佈液態黏著膠時可能會造成液態黏著膠的擴散流動，因此擋牆塊206、207可以防止液態黏著膠擴散流入固晶區211。當然，本創作的發光二極體封裝結構210中也可以不需要設計擋牆塊206、207。再者，液態黏著膠可為矽膠或玻璃膠。

另外，本創作的第一實施例也可以適當地修改。如第3A圖至第3D圖，其為根據本創作第一實施例所修改而成的其他發光二極體的封裝結構。

如第3A圖所示，發光二極體的封裝結構220的蓋體中具有一透鏡222，位於ㄇ字型的蓋體上方，可以有效地聚焦晶粒201所發射出的光線。

如第3B圖所示，發光二極體的封裝結構230中，僅設計單一定位框205圍繞晶粒201，而蓋體212的側壁也可以沿著定位框205精準的被定位。

同裡，如第3C圖所示，發光二極體的封裝結構240中，僅設計單一定位框，其第一部分208與第二部分209圍繞該晶粒201，而蓋體212的側壁也可以沿著定位框的第一部分208與第二部分209而精準的被定位。

如第3D圖所示，發光二極體的封裝結構設計為圓筒形。在平面基板252上形成的特定圖樣，其包括二個電極253、254、二個擋牆塊256、257以及定位框255。接著，在二個電極上253、254上形成一定位框，其具有第一部分258與第二部分259。再者，此平面基板252沿著虛線CD進行切割後的剖面圖類似於第2C圖，此處不再贅述。

接著，將剖面為ㄇ字型的一圓筒形蓋體(未繪示)固定於定位框205與定位框之間。即完成發光二極體的封裝結構。此發光二極體的封裝結構可視為表面黏著型(surface-mount device，簡稱SMD)的電晶體外觀筒狀(Transistor Outline CAN，簡稱TO CAN)的發光二極體的封裝結構。

根據以上的說明可知，本創作發光二極體的封裝結構可使得蓋體212快速且精準的被定位。在第一實施例中，發光二極體的封裝結構內的晶粒201為發光二極體晶粒。當然，本創作並不以此為限。根據本創作所揭露的內容，也可以運用於其他 類型半導體的封裝結構。舉例來說，封裝結構中的晶粒201也可以是光偵測晶粒(photo detecting die)。如此，本創作的封裝結構即成為光偵測器的封裝結構。

請參照第4A圖至第4E圖，其所繪示為本創作第二實施例的發光二極體的封裝結構之製作流程示意圖。其中，第4B圖為平面基板302的上視圖，第4A圖為平面基板302沿著EF虛線的剖面圖。

如第4A與第4B圖所示，在平面基板302上形成一特定圖樣的結構。此特定圖樣的結構，包括圓形區域內的固晶區311，包括二個電極303、304與擋牆塊306；以及圓形區域外的金屬層307。根據本創作的實施例，平面基板302為陶瓷基板，而在陶瓷基板上形成銅箔。之後，進行基板電路蝕刻製程，將銅箔蝕刻成為不互相接觸的二個電極303、304、擋牆塊306以及金屬層307。另外，兩個電極303、304經由各別的穿透洞，電性連接至平面基板302背面的二個導電金屬。再者，二個電極303、304所在的區域可視為一固晶區311，且金屬層307圍繞該固晶區311。

由於特定圖樣的結構係利用相同的銅箔進行蝕刻而形成，因此電極303、304、擋牆塊306以及金屬層307具有相同的厚度，大約在20μm至200μm之間。另外，除了陶瓷材料的平面基板之外，平面基板306也可為BT樹脂(Bismaleimide and Triazine)基板，或其他材料的基板。

接著，如第4C與第4D圖所示，在金屬層307上形成內外二個定位框308、309。相同地，第4D圖為平面基板302的上視圖，第4C圖為平面基板302沿著EF虛線的剖面圖。

根據本創作的實施例，利用電鍍或化鍍的製程，在金屬層307上，分別形成同心圓狀的定位框308與定位框309，其厚度約為50~200μm。

之後，將晶粒(die)301固定於固晶區311中，並將晶粒301上的正、負電極(未繪示)分別接觸於二個電極303、304上。如第4D圖所示，定位框309圍繞該晶粒301，而定位框308圍繞定位框309。

如第4E圖所示，利用蝕刻製程或灌注模造製程，形成剖面為ㄇ字型的蓋體312。並將蓋體312固定於定位框308與定位框309之間，以覆蓋於該晶粒301上方。即完成本創作之發光二極體的封裝結構310。其中，蓋體312可為玻璃蓋體、石英蓋體，或其他材料之蓋體。

根據本創作之實施例，將非導電的液態黏著膠(未繪示)塗佈於定位框308與定位框309之間。之後，即利用蓋體312的側壁沿著定位框308與定位框309進行定位。由於兩個定位框308與定位框309有特定的厚度，可使得蓋體312快速且精準的被放置於定位框308與定位框309之間，並接觸於金屬層307。

同理，擋牆塊306可以防止液態黏著膠擴散流入固晶區311。當然，本創作的發光二極體封裝結構310中也可以不需要設計擋牆塊310。

本創作的第二實施例也可以適當地修改。如第5A圖至第5D圖，其為根據本創作第二實施例所修改而成的其他發光二極體的封裝結構。

如第5A圖所示，發光二極體的封裝結構320的蓋體包括一圓筒形金屬部322與一透鏡323。其中，透鏡323位於圓筒形金屬部322的上方，用以有效地聚焦晶粒301所發射出的光線。而此發光二極體的封裝結構即為SMD型的TO CAN發光二極體的封裝結構。

如第5B圖所示，發光二極體的封裝結構330中，僅設計單一定位框308，而蓋體312側壁也可以沿著定位框308來精準的定位。

如第5C圖所示，發光二極體的封裝結構340中，僅設計單一定位框309，而蓋體312的側壁也可以沿著定位框309來精準的定位。

如第5D圖所示，發光二極體的封裝結構350中，並未設計金屬層，而二個定位框308、309形成於平面基板302上，並使得蓋體312側壁快速且精準的被放置於定位框308與定位框309之間的平面基板302上。

當然，本創作的第二實施例也可以設計成為方形，由於其剖面結構相同於第4C圖，此處不再贅述。

本創作的優點在於平面基板的固晶區外，另行設計至少一個定位框來包圍該晶粒。而根據此定位框，使得蓋體側壁可沿著定位框來快速且精準的定位，以完成發光二極體的封裝結構。

再者，本創作所揭露之發光二極體的封裝結構係以封裝一個晶粒為例來作說明。當然，本創作發光二極體的封裝結構也可以同時封裝多個晶粒。在此情況下，固晶區中的設計有可能超過二個電極，將這些電極對應地連接至各別的晶粒，以完成發光二極體的封裝結構。

另外，本創作的第一實施例與第二實施例皆以發光二極體的封裝結構來作說明。當然，在此領域的技術人員也可以將本創作之所揭露的內容運用於其他半導體的封裝結構，舉例來說，封裝光偵測晶粒並成為光偵測器的封裝結構。

綜上所述，雖然本創作以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型。本新型所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

201‧‧‧晶粒

202‧‧‧平面基板

203、204‧‧‧電極

205‧‧‧定位框

208‧‧‧第一部份

209‧‧‧第二部分

210‧‧‧發光二極體的封裝結構

212‧‧‧蓋體

Claims (10)

1. 一種半導體的封裝結構，包括：一平面基板；一固晶區，位於該平面基板上，且該固晶區包括一第一電極與一第二電極；一晶粒，接觸於該第一電極與該第二電極；一第一定位框，圍繞於該晶粒；一蓋體，覆蓋於該晶粒上方，其中該蓋體的側壁沿著該第一定位框進行定位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體的封裝結構，其中該第一電極與該第二電極形成於該平面基板上，且該第一定位框包括一第一部分形成於該第一電極上以及一第二部分形成於該第二電極上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體的封裝結構，更包括一第二定位框形成於該平面基板上並圍繞該第一定位框，其中該蓋體在該第一定位框與該第二定位框之間的區域接觸於該平面基板。
4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體的封裝結構，更包括：一金屬層，形成於該平面基板上且圍繞該固晶區；其中，該第一定位框形成於該金屬層上，且該蓋體接觸於該金屬層。
5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體的封裝結構，更包括：一第二定位框，形成於該金屬層上並圍繞該第一定位框，其中該蓋體在該第一定位框與該第二定位框之間的區域接觸於該金屬層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體的封裝結構，更包括：一第二定位框，其中該第一定位框與該第二定位框形成於該平面基板上，且該第二定位框圍繞該第一定位框，且該蓋體在該第一定位框與該第二定位框之間的區域接觸於該平面基板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之半導體的封裝結構，其中該平面基板可為一陶瓷基板或者一BT樹脂基板。
8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體的封裝結構，其中該蓋體可為一玻璃蓋體或一石英蓋體，且該蓋體上有一透鏡。
9. 如申請專利範圍第1項所述之半導體的封裝結構，其中該蓋體包括一圓筒形金屬部與一透鏡，該透鏡位於該圓筒形金屬部的上方。
10. 如申請專利範圍第1項所述之半導體的封裝結構，其中該平面基板具有一第一穿透洞與一第二穿透洞，且該第一電極經由該第一穿透洞電性連接至該平面基板背面的一第一導電層，第二電極經由該第二穿透洞電性連接至該平面基板背面的一第二導電層。