芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。芯片封裝結(jié)構(gòu)包括具有一承載表面的一基板、具有相對(duì)的一第一表面與一第二表面以及一連接第一表面與第二表面的側(cè)表面的一芯片、一膠體層和一熒光層。芯片的第二表面設(shè)置在基板的承載表面上。熒光層完全覆蓋芯片的第一表面。膠體層覆蓋基板的承載表面與芯片的側(cè)表面,其中膠體層的反射率至少大于90%。本發(fā)明的設(shè)計(jì)可增進(jìn)芯片封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì),可提高光轉(zhuǎn)換取出效率。
【專利說(shuō)明】
芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法,且特別是有關(guān)于一種具有可提高光轉(zhuǎn)換取出效率的發(fā)光二極管芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能環(huán)保的發(fā)光二極管其應(yīng)用十分廣泛,除了日常生活中隨處可見的產(chǎn)品可能設(shè)置有發(fā)光二極管,如一般照明、電腦或便攜式電子產(chǎn)品屏幕的顯示器、看板、藝術(shù)作品與應(yīng)用等。
[0003]—般來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)發(fā)光二極管芯片封裝結(jié)構(gòu)是將發(fā)光二極管芯片配置在由陶瓷或金屬材料所形成的凹杯狀的承載基座上,再以膠體封裝來(lái)包覆發(fā)光二極管芯片而形成封裝結(jié)構(gòu)。此時(shí),發(fā)光二極管芯片的電極是位于承載基座的上方并位于凹杯內(nèi)。然而,凹杯型態(tài)的承載基座具有一定的形狀和厚度,而使發(fā)光二極管芯片封裝結(jié)構(gòu)的厚度無(wú)法有效降低。再者,因應(yīng)多種不同應(yīng)用的需求例如發(fā)出光線欲達(dá)到不同色溫,需使用不同的凹杯狀承載基座如變化基座厚度等,以符合應(yīng)用所需。因此傳統(tǒng)發(fā)光二極管芯片封裝結(jié)構(gòu)的應(yīng)用彈性甚小。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法,可增進(jìn)芯片封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì),例如可提高光轉(zhuǎn)換取出效率。
[0005]本發(fā)明的芯片封裝結(jié)構(gòu),包括具有一承載表面的一基板、具有相對(duì)的一第一表面與一第二表面以及一連接第一表面與第二表面的側(cè)表面的一芯片、一膠體層和一焚光層。芯片的第二表面設(shè)置在基板的承載表面上。熒光層完全覆蓋芯片的第一表面。膠體層覆蓋基板的承載表面與芯片的側(cè)表面,其中膠體層的反射率至少大于90%。
[0006]本發(fā)明的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法,包括提供一基板,并分隔設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)芯片在基板的一承載表面上,其中該些芯片各具有相對(duì)的第一表面與第二表面以及一連接該第一表面與該第二表面的側(cè)表面,且該些第二表面設(shè)置在基板的承載表面上;形成一熒光層,以完全覆蓋芯片的第一表面;形成一膠體層,以覆蓋基板的承載表面與芯片的側(cè)表面,其中膠體層的反射率至少大于90%;以及切割膠體層與基板,以形成復(fù)數(shù)個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。
[0007]基于上述,本發(fā)明提供一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法,先設(shè)置芯片在一基板并以膠體層封裝后,暴露出芯片的一表面,再形成熒光層于暴露的芯片的表面上,通過(guò)實(shí)施例的設(shè)計(jì)可增進(jìn)芯片封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì),例如可提高光轉(zhuǎn)換取出效率。在其他實(shí)施例中,也可在在熒光層上再選擇性地設(shè)置一透光層,來(lái)做為透光保護(hù)層,以增加水氣傳遞路徑,有效防止水氣滲入。當(dāng)然,不同透光層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形態(tài),如透鏡式透光層,則可有效提高光取出效率。
[0008]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉實(shí)施例,并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1A?ID為本發(fā)明第一實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法示意圖;
[0010]圖2A?2E示出本發(fā)明第一實(shí)施例的多個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法;
[0011 ]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖;
[0012]圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖;
[0013]圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖;
[0014]圖6為本發(fā)明第五實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖;
[0015]圖7A?7C為應(yīng)用實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)在基板的其中一種直列式光源布局的不意圖;
[0016]圖8A?8C為應(yīng)用實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)在基板的其中一種矩陣式光源布局的示意圖;
[0017]圖9A?9C示出本發(fā)明第六實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖;
[0018]圖1OA?1C示出本發(fā)明第七實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖;
[0019]圖1lA?IlE示出本發(fā)明第八實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖;
[0020]圖12A?12D示出本發(fā)明第九實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0022]10、70、80:基板;
[0023]100a、100b、100c、10d:芯片封裝結(jié)構(gòu);
[0024]101、701、801:承載表面;
[0025]102、702、802:底面;
[0026]103:邊緣;
[0027]llla、lllb:延伸電極;
[0028]112a、112b:接墊;
[0029]113a、113b:導(dǎo)孔;
[0030]75a、75b、85a、85b:散熱墊;
[0031]20:芯片;
[0032]201:第一表面;
[0033]202:第二表面;
[0034]203:側(cè)表面;
[0035]222a、222b:電極;
[0036]30、30a:膠體材料;
[0037]31、34、35、36:膠體層;
[0038]311:頂表面;
[0039]313、314、315、316:側(cè)緣;
[0040]40:遮罩
[0041]401:開口;
[0042]41、42、43、44、45:熒光層;
[0043]44a、45a:側(cè)緣;
[0044]51、52、54:透光層;
[0045]511、521、541:上表面;
[0046]513、514:側(cè)緣;
[0047]515:延伸部;
[0048]515a:側(cè)緣;
[0049]C:凹陷;[〇〇5〇] L1:熒光層的邊長(zhǎng);[〇〇51]Lm:膠體層的邊長(zhǎng);[〇〇52]Lc:芯片的邊長(zhǎng);
[0053]dl:第一間距;
[0054]d2:第二間距;
[0055]M:模仁。【具體實(shí)施方式】[〇〇56]本發(fā)明的實(shí)施例提出一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法,可提高光轉(zhuǎn)換取出效率。 以下是參照附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明其中多組實(shí)施態(tài)樣。需注意的是,實(shí)施例所提出的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容僅為舉例說(shuō)明之用,本發(fā)明欲保護(hù)的范圍并非僅限于所述的該些態(tài)樣。實(shí)施例中相同或類似的標(biāo)號(hào)是用以標(biāo)示相同或類似的部分。需注意的是,本發(fā)明并非顯示出所有可能的實(shí)施例??稍诓幻撾x本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)對(duì)結(jié)構(gòu)加以變化與修飾,以符合實(shí)際應(yīng)用所需。 因此,未在本發(fā)明提出的其他實(shí)施態(tài)樣也可能可以應(yīng)用。再者,圖式是已簡(jiǎn)化以利清楚說(shuō)明實(shí)施例的內(nèi)容,圖式上的尺寸比例并非按照實(shí)際產(chǎn)品等比例繪制。因此,說(shuō)明書和圖示內(nèi)容僅作敘述實(shí)施例之用,而非作為限縮本發(fā)明保護(hù)范圍之用。[〇〇57]〈第一實(shí)施例〉[〇〇58]圖1A?1D為本發(fā)明第一實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法示意圖。圖1A?1D中是以單顆芯片封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖示說(shuō)明制造方法,以利于清楚敘述各元件之相關(guān)細(xì)節(jié)。如圖1A所示,提供一基板10,并設(shè)置芯片20在基板10的承載表面101上。芯片20,例如是一發(fā)光二極管芯片,具有相對(duì)的一第一表面201與一第二表面202,且第二表面202設(shè)置在基板10的承載表面101上,第一表面201為芯片20的出光面。[0〇59]—實(shí)施例中,芯片20為發(fā)光波長(zhǎng)介于315nm至412nm之間的一UV發(fā)光二極管芯片。另一實(shí)施例中,芯片20為發(fā)光波長(zhǎng)介于440nm至470nm之間的一藍(lán)光發(fā)光二極管芯片。但其他發(fā)光波長(zhǎng)范圍的發(fā)光二極管芯片也可應(yīng)用,本發(fā)明并不以此為限。
[0060]如圖1B所示,形成一膠體材料30在基板10的承載表面101上并覆蓋承載表面101和芯片20,其中膠體材料30的反射率至少大于90%。一實(shí)施例中,膠體材料30的材質(zhì)例如是一高分子材料,例如白色環(huán)氧樹脂封膠或娃樹脂封膠(epoxy/si 1 icon)(但不以此為限),其高反射率的特性可以遮側(cè)光,提升芯片20正向出光的效率。
[0061]然后,如圖1C所示,移除部分的膠體材料30以形成一膠體層31,膠體層31的一頂表面311暴露出芯片20的第一表面201,且頂表面311切齊芯片20的第一表面201。實(shí)施例中例如是以研磨(p〇 1 i sh ing)方式移除部分的膠體材料30。
[0062]另外,在一實(shí)施例中,在形成該膠體層的步驟中,利用研磨方式以移除部分之膠體材料30時(shí),接觸到芯片20的第一表面201后也一并對(duì)第一表面201進(jìn)行研磨,使高反射率的膠體層31的頂表面311與芯片20的第一表面201等高切齊,且芯片20的第一表面201 (如藍(lán)寶石(sapphire)的透明表面)具有刮痕而為一粗化表面,以增加光取出。一實(shí)施例中,研磨后芯片20的第一表面201具有一表面粗糙度Ra大于0.0lwii。
[0063]此外,通過(guò)高機(jī)械強(qiáng)度的基板10的承載,在利用研磨方式以移除部分的膠體材料 30時(shí),除了一并粗化芯片20的第一表面201,還可同時(shí)使芯片20的透明基板(ex:藍(lán)寶石基板)薄化,使全反射路徑減少,進(jìn)而提升照度,加強(qiáng)正向光強(qiáng)度。以2英寸晶圓為例,以實(shí)施例提出的制法可使研磨減薄后的芯片20厚度達(dá)到約lOOwii。當(dāng)然,減薄后的芯片20厚度數(shù)值需依實(shí)際應(yīng)用時(shí)的條件(ex:晶圓大小、基板10的機(jī)械強(qiáng)度等等)而定,有可能可以低于100M1 而不破片,本發(fā)明對(duì)此并不多作限制。[〇〇64]在膠體層31的頂表面311與芯片20的第一表面201等高切齊之后,形成一熒光層41 在膠體層31的頂表面311上方,且熒光層41至少完全遮蔽芯片20的第一表面201,例如覆蓋芯片20的第一表面201但小于膠體層31的一邊長(zhǎng)。一實(shí)施例中,除了完全覆蓋芯片20的第一表面201,熒光層41的四個(gè)邊長(zhǎng)皆分別小于膠體層31的四個(gè)邊長(zhǎng)。熒光層41的形成例如是可利用具有多個(gè)分隔設(shè)置開口的一遮罩,通過(guò)開口來(lái)進(jìn)行熒光層41的涂布例如噴涂(spray)。 實(shí)際制程中,在形成熒光層41后可通過(guò)切割(dicing)膠體層31和基板10,而形成多個(gè)分離的單顆芯片封裝結(jié)構(gòu),如圖1D所示。一實(shí)施例中,熒光層41中例如是摻有多個(gè)粒徑大小于3y m?50wii范圍之間的焚光粒子。[〇〇65]再者,根據(jù)實(shí)施例,除了膠體層31的頂表面311與芯片20的第一表面201切齊,如圖 1D所示,單顆芯片封裝結(jié)構(gòu)中基板10也具有兩邊緣103分別與101承載表面連接,膠體層31 也具有兩側(cè)緣313分別與頂表面311連接。在切割膠體層31與基板10后,膠體層31的兩側(cè)緣 313切齊于基板10的兩邊緣103。
[0066]另外,值得注意的是,熒光層41可以是直接形成在膠體層31的頂表面311上(圖 1D),也可以是先形成一透光層(此透光材料不限定為膠材)在膠體層31的頂表面311,再形成熒光層41在透光層上(如文后第五實(shí)施例所述),本發(fā)明對(duì)此并不限制,只要熒光層41可至少完全覆蓋芯片20的第一表面201,即屬本發(fā)明實(shí)施態(tài)樣。
[0067]實(shí)施例的單顆芯片封裝結(jié)構(gòu),直接形成在膠體層31的頂表面311上的熒光層41,其面積實(shí)質(zhì)上等于或大于芯片20的面積但小于膠體層31的頂表面311的面積。一實(shí)施例中,如圖1D所示,可完全覆蓋芯片20的第一表面201的熒光層41,其邊長(zhǎng)L1大于芯片20的邊長(zhǎng)Lc但小于膠體層31的邊長(zhǎng)Lm。當(dāng)然,本發(fā)明并不以此為限,在另一實(shí)施例中,熒光層41的面積也可實(shí)質(zhì)上等于或是略大于芯片20的面積,也即熒光層41的邊長(zhǎng)L1可實(shí)質(zhì)上等于或是略大于芯片20的邊長(zhǎng)Lc,可以減少藍(lán)/黃圈現(xiàn)象,屬本發(fā)明的實(shí)施態(tài)樣。[〇〇68]由于芯片20在封裝過(guò)程中反復(fù)地進(jìn)行加熱冷卻、或是封裝后芯片20在運(yùn)作過(guò)程中,會(huì)造成熱膨脹系數(shù)不同的各構(gòu)裝材料層在界面產(chǎn)生熱應(yīng)力,而導(dǎo)致構(gòu)裝材料層產(chǎn)生變形、脫層、崩裂、甚至芯片的毀損。因此實(shí)施例中,用來(lái)設(shè)置芯片20(ex:覆晶型態(tài))的基板10 和覆蓋在基板10上與基板直接接觸的膠體層31,其自身的熱膨脹系數(shù)(Coefficient ofthermal expans1n,CTE)越小越好,而兩者之間的熱膨脹系數(shù)差異也越小越好,以避免熱應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不當(dāng)?shù)钠茐摹R粚?shí)施例中,膠體層31和基板10的熱膨脹系數(shù)皆小于15ppm/ °C。一實(shí)施例中,膠體層31和基板10的熱膨脹系數(shù)差值系小于10ppm/°C。一實(shí)施例中,基板 10例如是選用一陶瓷(ceramic)基板,具有低的熱膨脹系數(shù)約6ppm/°C ;而膠體層31例如是具有低熱膨脹系數(shù)的白色環(huán)氧樹脂封膠或硅樹脂封膠(epoxy or silicon),硅樹脂封膠具有熱膨脹系數(shù)約14ppm/°C。另外,陶瓷基板具有高抗彎折強(qiáng)度,可保護(hù)芯片不受應(yīng)力拉扯, 具有應(yīng)力阻擋層的功用。
[0069]再者,通過(guò)基板10的特殊設(shè)計(jì)可使實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的短路風(fēng)險(xiǎn)降低,且做為表面黏著件(surface-mount devices,SMD)時(shí)可增加表面黏著面積,進(jìn)而提高與外部電路進(jìn)行組裝時(shí)之對(duì)位精準(zhǔn)度和組裝效率。請(qǐng)參照第1A?1D圖,實(shí)施例的基板10具有一底面 102相對(duì)于承載表面101,且基板10包括:復(fù)數(shù)個(gè)延伸電極(extending electrodes) 11 la、 11 lb彼此分離地設(shè)置在承載表面101,復(fù)數(shù)個(gè)接墊(solder pads) 112a、112b彼此分離地設(shè)置在底面102,以及復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)孔113a、113b垂直形成在基板10內(nèi),其中接墊112a、112b與延伸電極111a、111b通過(guò)導(dǎo)孔113a、113b電性連接而達(dá)到底面102與承載表面101的上下導(dǎo)通。例如,接墊112a與延伸電極111a以導(dǎo)孔113a電性連接,接墊112b與延伸電極111b以導(dǎo)孔113b 電性連接。
[0070]而芯片20包括復(fù)數(shù)個(gè)電極222a、222b彼此分離地設(shè)置在第二表面202。設(shè)置芯片20 在基板10的承載表面101上時(shí),是使芯片20的電極222a、222b分別接觸基板10的延伸電極 111a、111b。其中,而延伸電極11 la與11 lb的設(shè)置可以完全地或部分地與芯片20之電極 222a、222b重疊,只要延伸電極111a與111b在結(jié)構(gòu)上和電性上達(dá)到連接至芯片20的電極 222a、222b的作用即屬本發(fā)明可實(shí)施的態(tài)樣。[〇〇71]如第1A?1D圖所示,基板10的延伸電極111a與111b是彼此分離且暴露出芯片20的部分第二表面202。再者,基板10底面102的接墊112a、112b彼此分離并朝基板10的邊緣103 延伸。利用基板10的延伸電極111a、111b與接墊112a、112b的設(shè)計(jì)可放大原本芯片20的電極 222a、222b間的距離,減少短路風(fēng)險(xiǎn)。如圖1C所示,芯片20相鄰的兩電極222a、222b具有一第一間距dl,而基板10相鄰的兩接墊112a、112b具有一第二間距d2,第二間距d2大于第一間距 dl。再者,延伸的接墊112a、112b其面積大于芯片20的電極222a、222b的面積,在與外部電路進(jìn)行組裝時(shí)例如進(jìn)行表面黏著,整個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)的表面黏著面積增加,而可增加對(duì)位精準(zhǔn)度和提升組裝效率。特別是當(dāng)封裝結(jié)構(gòu)尺寸甚小時(shí),實(shí)施例的設(shè)計(jì)更可使封裝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品良率、電性表現(xiàn)、與結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)度和穩(wěn)定度皆顯著得到改善。[〇〇72]此外,在熒光層41涂布制程中,熒光粉與膠體的比例依照不同色溫可選擇其合適的比例范圍,以獲得最佳的光轉(zhuǎn)換取出效率。例如,較高色溫下對(duì)應(yīng)的熒光層具有第一厚度,較低色溫下對(duì)應(yīng)的熒光層具有第二厚度,第一厚度小于第二厚度(較高色溫的熒光層比較低色溫的熒光層的厚度要薄)。一實(shí)施例中,在色溫范圍4500K?9000K之間,熒光層41的厚度為40_?lOOwn,焚光層41包括一高分子膠體和重量百分比為40wt %?60wt %的熒光粉分布在高分子膠體內(nèi)。一實(shí)施例中,在色溫范圍2200K?4000K之間,熒光層41的厚度為 100M1?250mi,熒光層41包括一高分子膠體和重量百分比為40wt%?70wt%的熒光粉分布在高分子膠體內(nèi)。該些數(shù)值僅為例示之用,并非用以限制本發(fā)明。相較于傳統(tǒng)芯片封裝結(jié)構(gòu)是將芯片配置在具有一定厚度的凹杯型態(tài)的承載基座,也限制了熒光層的厚度變化。而本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),熒光層41的厚度可以依照欲達(dá)色溫高低的不同需求而作相應(yīng)的調(diào)整和變化,以獲得最佳的光轉(zhuǎn)換取出效率,因此實(shí)施例的設(shè)計(jì)在應(yīng)用變化上相較于傳統(tǒng)芯片封裝結(jié)構(gòu)有更多彈性可供選擇。[〇〇73]圖2A?2E示出本發(fā)明第一實(shí)施例的多個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法。各構(gòu)裝材料層的細(xì)部結(jié)構(gòu)與相關(guān)敘述請(qǐng)參照?qǐng)D1A?1D及上述說(shuō)明,部分細(xì)節(jié)在此不再重復(fù)贅述。如圖2A 所示,提供一基板10,并分隔設(shè)置多個(gè)芯片20在基板10的承載表面101上,其中各芯片20具有相對(duì)的第一表面(出光面)201與第二表面202(具有電極222a、222b),且第二表面202設(shè)置在基板10的承載表面1〇1(具有延伸電極111a、111b)上。如圖2B所示,形成一膠體材料30在基板10的承載表面101上以覆蓋承載表面101和該些芯片20,其中膠體材料30的反射率至少大于90%。之后,如圖2C所示,例如以研磨方式移除部分的膠體材料30以形成一膠體層31, 研磨時(shí)可還包括對(duì)芯片20進(jìn)行表面(第一表面201)粗化和芯片減薄等步驟;研磨完成后,膠體層31的頂表面311暴露出芯片20的第一表面201并與20之第一表面201等高切齊。如圖2D 所示,提供一遮罩40在膠體層31上方,且遮罩40具有分隔設(shè)置的復(fù)數(shù)個(gè)開口 401對(duì)應(yīng)該些芯片20的位置,其中開口的面積401實(shí)質(zhì)上等于或大于芯片20的面積;通過(guò)遮罩40的開口401 涂布一熒光層41在膠體層31的頂表面311上方,且熒光層41至少完全覆蓋芯片20的第一表面201但小于膠體層31的一邊長(zhǎng)。之后,如圖2E所示,對(duì)膠體層31與基板10進(jìn)行切割,以形成多個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu),各個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)(同圖1D所示)的熒光層41的面積實(shí)質(zhì)上等于或大于芯片20的面積但小于膠體層31的頂表面311的面積。如圖1D所示,完全覆蓋芯片20的熒光層 41其邊長(zhǎng)L1大于芯片20的邊長(zhǎng)Lc而小于膠體層31的邊長(zhǎng)Lm。而切割步驟后,膠體層31的兩側(cè)緣313切齊于基板10的兩邊緣103。[〇〇74]以下是提出本發(fā)明的其中幾種芯片封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),以作舉例說(shuō)明之用。需注意的是,本發(fā)明并非僅限于例示的該些態(tài)樣,未在本發(fā)明提出的其他實(shí)施態(tài)樣也可在不脫本發(fā)明欲保護(hù)的范圍下而可以應(yīng)用。另外,在第二?五實(shí)施例中與第一實(shí)施例相同或相似的元件是沿用相同或相似標(biāo)號(hào),且在前述已經(jīng)清楚說(shuō)明的細(xì)節(jié)也不再贅述。[〇〇75]〈第二實(shí)施例〉
[0076]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。第二實(shí)施例中與第一實(shí)施例的不同處,是在如圖1D所示的芯片封裝結(jié)構(gòu)上更形成一透光層51。第二實(shí)施例中透光層 51為一平面式透明膠材。如圖3所示,第二實(shí)施例的熒光層41直接形成在膠體層31的頂表面 311并至少完全覆蓋芯片20的第一表面201,且芯片封裝結(jié)構(gòu)還包括透光層51形成在膠體層 31的頂表面311上并完全覆蓋熒光層41。其中透光層51的厚度大于熒光層41的厚度。再者, 第二實(shí)施例中,透光層51具有兩側(cè)緣513分別與其上表面511連接,且透光層51的兩側(cè)緣513 與膠體層31的兩側(cè)緣313與基板10的兩邊緣103皆切齊。[〇〇77]〈第三實(shí)施例〉[〇〇78]圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。第三實(shí)施例中也是在如圖 1D所示的芯片封裝結(jié)構(gòu)上更形成一透光層52,但與第二實(shí)施例不同的是,第三實(shí)施例的透光層52為一透鏡式透明膠材。如圖4所示,第三實(shí)施例的透光層52形成在膠體層31的頂表面 311上并完全覆蓋熒光層41,且透光層52的上表面521延伸至膠體層31的兩側(cè)緣313。[〇〇79]不論是平面式透光層51(第二實(shí)施例)或是透鏡式透光層52(第三實(shí)施例)都可增加水氣傳遞路徑,有效防止水氣滲入。而透鏡式透光層52 (第三實(shí)施例)則可增加光取出效率。
[0080]〈第四實(shí)施例〉
[0081]圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。與第一實(shí)施例的不同處,是第一實(shí)施例的熒光層42是一平面式熒光層,而第四實(shí)施例的熒光層42是一透鏡式熒光層, 可增加光取出效率。一實(shí)施例中,熒光層42中內(nèi)含3mi?50mi粒徑大小的熒光粒子。[〇〇82]〈第五實(shí)施例〉[〇〇83]圖6為本發(fā)明第五實(shí)施例的一芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。第五實(shí)施例中,是先形成一透鏡式透光層52在膠體層31的頂表面311并至少完全覆蓋芯片20的第一表面201,再涂布熒光層43在透鏡式透光層52上。透鏡式透光層52除了可增加水氣傳遞路徑,有效防止水氣滲入,還可增加光取出效率。
[0084]另外,實(shí)際應(yīng)用時(shí),可以是設(shè)置多個(gè)實(shí)施例的芯片20在一基板上以形成實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu),可以有許多不同的設(shè)置布局方式,視應(yīng)用的需求而定。以下是提出其中一種直列式光源布局和一種矩陣式光源布局作例示說(shuō)明,但本發(fā)明并不局限于此。
[0085]圖7A?7C為應(yīng)用實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)在基板的其中一種直列式光源布局的不意圖?;?0的底面702具有散熱墊,通過(guò)特殊散熱墊設(shè)計(jì)可以使整個(gè)芯片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)達(dá)到熱電分離的效果。圖7A示出多個(gè)(五個(gè))芯片20彼此相距地設(shè)置在基板70上,其排列方式也如同一 1X5直列。圖7B示出分別設(shè)置在基板70的承載表面701的芯片20(方框區(qū)域例如是上述實(shí)施例中的熒光層41的區(qū)域)與設(shè)置在底面702的散熱墊的位置。其中基板70的承載表面 701與底面702通過(guò)導(dǎo)通孔上下導(dǎo)通。圖7C示出位于基板70的底面702的散熱墊(thermal pad)75a、75b的設(shè)計(jì)示意圖。其中大面積的散熱墊75a可與相應(yīng)所有芯片20的位置有重疊部分,對(duì)應(yīng)兩散熱墊75b處有導(dǎo)通孔(其內(nèi)部填充有導(dǎo)電材料如金屬)貫穿基板70以達(dá)到上下導(dǎo)通,操作時(shí)施以相反電壓于兩散熱墊75b,由于散熱墊75a與兩散熱墊75b分隔設(shè)置(散熱上彼此獨(dú)立),如此設(shè)計(jì)可以達(dá)到熱電分離,延長(zhǎng)封裝結(jié)構(gòu)整體的使用壽命。[0〇86]圖8A?8C為應(yīng)用實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)在基板的其中一種矩陣式光源布局的不意圖。與圖7A?7C類似的,圖8A示出多個(gè)(四個(gè))芯片彼此相距地設(shè)置在基板80上,其排列方式也如同一2X2矩陣。當(dāng)然本發(fā)明并不限于此,其他mXn矩陣(m2 2,n 2 2,m,n為正整數(shù))的排列方式也可應(yīng)用。圖8B示出分別設(shè)置在基板80的承載表面801的芯片20與設(shè)置在底面802 的散熱墊的位置。其中基板80的承載表面801與底面802通過(guò)導(dǎo)通孔上下導(dǎo)通。圖8C示出位于基板80的底面802的散熱墊85a、85b的設(shè)計(jì)示意圖。其中大面積的散熱墊85a與相應(yīng)所有芯片20的位置有重疊部分,對(duì)應(yīng)兩散熱墊85b處有導(dǎo)通孔(其內(nèi)部填充有導(dǎo)電材料如金屬) 貫穿基板80以達(dá)到上下導(dǎo)通,操作時(shí)施以相反電壓于兩散熱墊85b,由于散熱墊85a與兩散熱墊85b分隔設(shè)置(散熱上彼此獨(dú)立),如此設(shè)計(jì)可以達(dá)到熱電分離,延長(zhǎng)封裝結(jié)構(gòu)整體的使用壽命。
[0087]綜合上述,實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片封裝結(jié)構(gòu)(如圖1D所示),膠體層31的頂表面 311暴露出芯片20的第一表面201且切齊芯片20的第一表面201 (出光面),且膠體層31的兩側(cè)緣313切齊基板10的兩邊緣103,而位于膠體層31的頂表面311上方的熒光層41至少完全覆蓋芯片20的第一表面201但小于膠體層31的一邊長(zhǎng),熒光層41的面積實(shí)質(zhì)上等于或大于芯片20面積但小于膠體層31的頂表面311面積,可減少藍(lán)/黃圈現(xiàn)象。實(shí)施例中,膠體層31 (ex:硅+二氧化鈦)的反射率至少大于90%,可以將芯片20的側(cè)光導(dǎo)至正向,增進(jìn)正向出光的效率,提升照度。再者,一實(shí)施例中,基板10例如是選用具有低熱膨脹系數(shù)的一陶瓷(cerami c)基板(約6ppm/ °C),與膠體層31的材質(zhì)(例如白色環(huán)氧樹脂封膠或娃樹脂封膠,娃樹脂封膠具有熱膨脹系數(shù)約14ppm/°C)同樣是具有低熱膨脹系數(shù),可避免熱應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不當(dāng)?shù)钠茐?。且陶瓷基板具有高抗彎折?qiáng)度,可保護(hù)芯片不受應(yīng)力拉扯,具有應(yīng)力阻擋層的功用。再者,通過(guò)基板10的特殊設(shè)計(jì)(上下導(dǎo)通的延伸電極11 la、11 Ib與接墊112a、112b)可使實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的短路風(fēng)險(xiǎn)降低,且與外部電路進(jìn)行組裝時(shí)可增加表面黏著(SMD)面積,進(jìn)而提高黏著的對(duì)位精準(zhǔn)度和組裝效率。此外,在熒光層41涂布制程中,熒光粉與膠體的比例依照不同色溫可選擇其合適的比例范圍,以獲得最佳的光轉(zhuǎn)換取出效率。而本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),熒光層41的厚度可以依照欲達(dá)色溫高低的不同需求而作相應(yīng)的調(diào)整和變化,以獲得最佳的光轉(zhuǎn)換取出效率,因此實(shí)施例的設(shè)計(jì)在應(yīng)用變化上相較于傳統(tǒng)芯片封裝結(jié)構(gòu)有更多彈性可供選擇。另外,根據(jù)實(shí)施例提出的制造方法也可于形成膠體層31的步驟中(例如利用研磨方式以移除部分的膠體材料30),更可一并對(duì)芯片20的第一表面201進(jìn)行研磨,使高反射率的膠體層31的頂表面311與芯片20的第一表面201不只等高切齊,也使芯片20的第一表面201形成一粗化表面(例如表面粗糙度Ra大于0.Ο?μπι)而增加光取出效率。再者,在高機(jī)械強(qiáng)度的基板10的承載下,粗化芯片20的第一表面201的步驟中還可薄化芯片20使全反射路徑減少,進(jìn)而提升照度,加強(qiáng)正向光強(qiáng)度。
[0088]在此必須說(shuō)明的是,下述實(shí)施例沿用前述實(shí)施例的元件標(biāo)號(hào)與部分內(nèi)容,其中采用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同或近似的元件,并且省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說(shuō)明。關(guān)于省略部分的說(shuō)明可參考前述實(shí)施例,下述實(shí)施例不再重復(fù)贅述。
[0089]〈第六實(shí)施例〉
[0090]圖9Α?9C示出本發(fā)明第六實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖。本實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法與圖2Α至圖2Ε的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法相似,差異之處僅在于:在圖2Α的步驟之后,即提供基板10,并分隔設(shè)置多個(gè)芯片20在基板10的承載表面101上之后,請(qǐng)參考圖9Α,以噴涂的方式形成一熒光層44,且熒光層44直接覆蓋在芯片20的第一表面201與側(cè)表面203上以及基板10的承載表面101上。接著,以噴涂的方式形成一透光層54在熒光層44上,其中透光層54與熒光層44共形設(shè)置,且透光層54具有一上表面541、多個(gè)側(cè)緣514分別與上表面541連接以及多個(gè)延伸部515與側(cè)緣514連接。接著,請(qǐng)參考圖9Β,通過(guò)點(diǎn)膠的方式形成一膠體層34,其中膠體層34沿著透光層54的延伸部515及側(cè)緣514延伸配置在透光層54的上表面541上且暴露出部分上表面541。此處,膠體層34是直接覆蓋透光層54的側(cè)緣514與延伸部515。特別是,膠體層34是通過(guò)毛細(xì)作用地關(guān)系而包覆透光層54的側(cè)緣514以及延伸部515,且也因?yàn)槊?xì)做用而延伸至透光層54的上表面541上。較佳地,膠體層34在透光層54的上表面541上的延伸長(zhǎng)度小于或等于芯片20長(zhǎng)度的10% (請(qǐng)協(xié)助確認(rèn))。然而,膠體層34也會(huì)因?yàn)楸砻鎻埩﹃P(guān)系,在相鄰兩芯片20之間,膠體層34呈現(xiàn)下凹的現(xiàn)象。之后,請(qǐng)同時(shí)參考圖9Β與圖9C,對(duì)膠體層34、透光層54、熒光層44以及基板10進(jìn)行切割,以形成多個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。為了方便說(shuō)明起見,圖9C僅示意地示出一個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖9C,芯片封裝結(jié)構(gòu)的膠體層34的兩側(cè)緣314、透光層54的延伸部515的側(cè)緣515a、熒光層44的側(cè)緣44a以及基板10的邊緣103皆切齊。至此,已完成芯片封裝結(jié)構(gòu)10a的制作。
[0091 ]〈第七實(shí)施例〉
[0092]圖1OA?1C示出本發(fā)明第七實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖。本實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法與圖9A至圖9C的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法相似,差異之處僅在于:在圖9A的步驟之后,即形成透光層54之后,請(qǐng)參考圖10A,翻轉(zhuǎn)整體結(jié)構(gòu),并將一模仁M以及配置在模仁M上的膠體材料30a以加熱加壓的方式壓合在透光層54上。由于透光層54與熒光層44皆是與芯片20的外部輪廓共形設(shè)置,因此相鄰兩芯片20之間具有一凹陷C,而膠體材料30a因?yàn)闊釅汉系年P(guān)系而填充于此。接著,請(qǐng)參考圖10B,移除模仁M,并翻轉(zhuǎn)整體結(jié)構(gòu)而形成膠體層35。此時(shí),膠體層35完全暴露出透光層54的上表面541,且膠體層35在凹陷C內(nèi)的濃度大于位于透光層54的上表面541上的濃度。之后,請(qǐng)同時(shí)參考圖1OB與圖10C,對(duì)膠體層35、透光層54、熒光層44以及基板10進(jìn)行切割,以形成多個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。為了方便說(shuō)明起見,圖1OC僅示意地示出一個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖10C,芯片封裝結(jié)構(gòu)的膠體層35的側(cè)緣315、54透光層的延伸部515的側(cè)緣515a、熒光層44的側(cè)緣44a以及基板10的邊緣103皆切齊。至此,已完成芯片封裝結(jié)構(gòu)10b的制作。
[0093]〈第八實(shí)施例〉
[0094]圖1lA?IlE示出本發(fā)明第八實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖。本實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法與圖2A至圖2E的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法相似,差異之處僅在于:在圖2C的步驟之后,即以研磨方式移除部分的膠體材料30以形成一膠體層31,研磨時(shí)可還包括對(duì)芯片20進(jìn)行表面(第一表面201)粗化和芯片減薄等步驟;研磨完成后,膠體層31的頂表面311暴露出芯片20的第一表面201并與20之第一表面201等高切齊之后,請(qǐng)參考圖11A,移除膠體層31。此處,研磨時(shí)對(duì)芯片20進(jìn)行第一表面201粗化和芯片減薄等步驟的目的在于:使所采用的芯片20具有相同的高度,以有利于后續(xù)地制造步驟。接著,請(qǐng)參考圖11B,以噴涂的方式形成一熒光層44,且熒光層44直接覆蓋在芯片20的第一表面201與側(cè)表面203上以及基板10的承載表面101上。接著,以噴涂的方式形成一透光層54在熒光層44上,其中透光層54與熒光層44共形設(shè)置,且透光層54具有一上表面541、多個(gè)側(cè)緣514分別與上表面541連接以及多個(gè)延伸部515與側(cè)緣514連接。接著,請(qǐng)參考圖11C,翻轉(zhuǎn)整體結(jié)構(gòu),并將一模仁M以及配置在模仁M上的膠體材料30a以加熱加壓的方式壓合在透光層54上。由于透光層54與熒光層44皆是與芯片20的外部輪廓共形設(shè)置,因此相鄰兩芯片20之間具有一凹陷C,而膠體材料30a因?yàn)闊釅汉系年P(guān)系而填充于此,且膠體材料30a在凹陷C內(nèi)的濃度大于位于透光層54的上表面541上的濃度。接著,請(qǐng)參考圖11D,移除模仁M,并翻轉(zhuǎn)整體結(jié)構(gòu)而形成膠體層35。此時(shí),膠體層35完全暴露出透光層54的上表面541。之后,請(qǐng)同時(shí)參考圖1lD與圖11E,對(duì)膠體層35、透光層54、熒光層44以及基板10進(jìn)行切割,以形成多個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。為了方便說(shuō)明起見,圖1lE僅示意地示出一個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖11E,芯片封裝結(jié)構(gòu)的膠體層35的側(cè)緣315、54透光層的延伸部515的側(cè)緣515a、熒光層44的側(cè)緣44a以及基板10的邊緣103皆切齊。至此,已完成芯片封裝結(jié)構(gòu)10c的制作。
[0095]〈第九實(shí)施例〉
[0096]圖12A?12D示出本發(fā)明第九實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法局部步驟的示意圖。本實(shí)施例的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法與圖2A至圖2E的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法相似,差異之處僅在于:在圖2A的步驟之后,即提供基板10,并分隔設(shè)置多個(gè)芯片20在基板10的承載表面101上之后,請(qǐng)參考圖12A,通過(guò)點(diǎn)膠的方式形成一膠體層36,其中膠體層36沿著芯片20的側(cè)表面203而延伸至基板10的承載表面101上。接著,請(qǐng)參考圖12B,對(duì)膠體層36以及基板10進(jìn)行一預(yù)切程序,而形成多個(gè)凹槽V。接著,請(qǐng)參考圖12C,以點(diǎn)膠的方式形成一熒光層45在芯片20的第一表面201上且延伸覆蓋在膠體層36上。此處,熒光層45是為一透鏡式熒光層。之后,請(qǐng)參考圖12D,沿著凹槽V對(duì)基板10進(jìn)行切割,以形成多個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。為了方便說(shuō)明起見,圖12D僅示意地示出一個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖12D,芯片封裝結(jié)構(gòu)的膠體層36的側(cè)緣316、熒光層45的側(cè)緣45a以及基板10的邊緣103皆切齊。至此,已完成芯片封裝結(jié)構(gòu)I OOd的制作。
[0097]綜上所述,本發(fā)明提供一種芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法,先設(shè)置芯片在一基板并以膠體層封裝后,暴露出芯片的一表面,再形成熒光層于暴露的芯片的表面上,通過(guò)實(shí)施例的設(shè)計(jì)可增進(jìn)芯片封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì),例如可提高光轉(zhuǎn)換取出效率。在其他實(shí)施例中,也可在在熒光層上再選擇性地設(shè)置一透光層,來(lái)做為透光保護(hù)層,以增加水氣傳遞路徑,有效防止水氣滲入。當(dāng)然,不同透光層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形態(tài),如透鏡式透光層,則可有效提高光取出效率。
[0098]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,包括: 一基板,具有一承載表面; 一芯片,具有相對(duì)的一第一表面與一第二表面以及一連接該第一表面與該第二表面的側(cè)表面,其中該芯片的該第二表面設(shè)置在該基板的該承載表面上; 一焚光層,完全覆蓋該芯片的該第一表面;以及 一膠體層,覆蓋該基板的該承載表面與該芯片的該側(cè)表面,其中該膠體層的反射率至少大于90 %。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該膠體層直接覆蓋該基板的該承載表面且包覆該芯片的該側(cè)表面,該膠體層的一頂表面暴露出該芯片的該第一表面且切齊該芯片的該第一表面,而該熒光層位于該膠體層的該頂表面上方,且該熒光層的一第一邊長(zhǎng)小于該膠體層的一第二邊長(zhǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該基板具有兩側(cè)表面分別與該承載表面連接,該膠體層具有兩側(cè)表面分別與該頂表面連接,該膠體層的該兩側(cè)表面分別切齊于該基板的該兩側(cè)表面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該芯片包括復(fù)數(shù)個(gè)電極彼此分離地設(shè)置在該第二表面,該基板包括復(fù)數(shù)個(gè)延伸電極設(shè)置在該承載表面且分別與該芯片的該些電極接觸,其中該膠體層也覆蓋該些電極和該些延伸電極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該基板具有一底面相對(duì)于該承載表面,該基板還包括復(fù)數(shù)個(gè)接墊彼此分離地設(shè)置在該底面,和復(fù)數(shù)個(gè)導(dǎo)孔形成于該基板內(nèi),該些接墊與該些延伸電極通過(guò)該些導(dǎo)孔電性連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該芯片的相鄰的該些電極具有一第一間距,該基板的相鄰的該些接墊具有一第二間距,該第二間距大于該第一間距。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該熒光層直接形成于該膠體層的該頂表面上并至少完全覆蓋該芯片的該第一表面,該芯片封裝結(jié)構(gòu)還包括: 一透光層,形成于該膠體層的該頂表面上并完全覆蓋該熒光層,其中該透光層的厚度大于該焚光層的厚度。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該基板具有兩側(cè)表面分別與該承載表面連接,該膠體層具有兩側(cè)表面分別與該頂表面連接,該透光層具有一上表面延伸至該膠體層的該兩側(cè)表面。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該透光層具有兩側(cè)表面分別與該上表面連接,且該膠體層的該兩側(cè)表面分別與該基板的該兩側(cè)表面與該透光層的該兩側(cè)表面皆切齊。10.一種芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,包括: 提供一基板,具有一承載表面; 分隔設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)芯片在該基板的該載表面上,其中該些芯片各具有相對(duì)的一第一表面與一第二表面以及一連接該第一表面與該第二表面的側(cè)表面,且該些第二表面設(shè)置在該基板的該承載表面上; 形成一熒光層,以完全覆蓋該些芯片的該些第一表面; 形成一膠體層,以覆蓋該基板的該承載表面與該芯片的該側(cè)表面,其中該膠體層的反射率至少大于90% ;以及 切割該膠體層與該基板,以形成復(fù)數(shù)個(gè)芯片封裝結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L33/52GK105990498SQ201610156914
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】洪政暐, 洪欽華, 林育鋒
【申請(qǐng)人】新世紀(jì)光電股份有限公司