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TW201344994A - 鑄於基材上具有密封凹槽的半導體雷射晶片封裝及其形成方法 - Google Patents

鑄於基材上具有密封凹槽的半導體雷射晶片封裝及其形成方法 Download PDF

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TW201344994A
TW201344994A TW102107283A TW102107283A TW201344994A TW 201344994 A TW201344994 A TW 201344994A TW 102107283 A TW102107283 A TW 102107283A TW 102107283 A TW102107283 A TW 102107283A TW 201344994 A TW201344994 A TW 201344994A
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wafer
conductive
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TW102107283A
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Jin Han Ju
Robert Burman
Jerry Deleon
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Excelitas Canada Inc
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Abstract

一種積層無導線載體封裝,擁有一半導體晶片黏著在支撐該晶片的基材內之一凹槽區邊緣,該基材具有複數個導電與介電層、與該光電晶片耦合的引線接合以及設置在該基材頂表面上的引線接合墊。一封包覆蓋該雷射晶片、該引線接合、以及該基材頂表面包含該凹槽區的至少一部分。該封包係一光透鑄模化合物。該封裝係經配置以黏著為一側視件及/或頂視件。

Description

鑄於基材上具有密封凹槽的半導體雷射晶片封裝及其形 成方法 相關申請案的交叉引用
本申請案為2009年10月1日共同申請且標題為「OPTOELECTRONIC DEVICES WITH LAMINATE LEADLESS CARRIER PACKAGING IN SIDE-LOOKER OR TOP-LOOKER DEVICE ORIENTATION」之美國專利申請案第12/572,074號之部份接續案,且主張該案之優先權,該案以引用方式全文併入本文。
本發明係有關於電路組件,並且更明確地說,係有關於一種半導體雷射晶片。
表面黏著技術(SMT)係用來建構電子電路,其中組件(表面黏著組件/SMC)係直接黏著在印刷電路板(PCBs)表面上。如此製出的電子元件稱為表面黏著元件(SMD)。SMT大幅取代插入式封裝技術建構法,其將具有導線的組件裝設在電路板內的孔洞中。
一SMT組件通常比其插入式對應物要小,因為其具 有較小的導線或者根本無導線。其可擁有各種類型的短插腳或導線、扁平接點、銲錫球陣列(BGAs)、或位於該組件主體上的終端結構。
邊射型雷射擁有在與黏著表面垂直方向上迅速擴張的光束。邊射型雷射可黏著在具有導線的封裝內,其將雷射定向為與該主驅動器板垂直。該封裝必須有視窗密封罩(window cap)或封包以保護設置在導線架邊緣或封裝基座托架處的雷射。當黏著在一大的平坦表面上時,例如直接在該主驅動器板上或隨後黏著在該主驅動板上可能是PCB、陶瓷或其他基材的第二基材上時,至少一部分的光束可能交叉該表面。為了克服此限制,常將邊射型雷射黏著在驅動板或第二基材邊緣處,其中雷射邊緣毗鄰或近乎毗鄰驅動板或基材邊緣,因此光束在超越驅動板或基材的區域擴張。此種配置有若干缺點。例如,雷射面通常對污染與濕氣敏感,除了其他敏感性之外,而與驅動板或基材邊緣的鄰近性會增加該面的易損性。此外,將雷射設置在驅動板或基材邊緣的必要性限制了驅動板設計的彈性,並可能使某些封裝選擇無法實行,例如,某些晶片載體,像積層無導線載體(LLC)。積層無導線載體使用與印刷電路板接觸的平坦金屬墊。無延伸出封裝的插腳並且可直接黏著在印刷電路板上。積層無導線載體含有多個層積在一起的導電與介電層。
雖然SMT提供製造及電路佈局上的優勢,但半導體邊射型雷射晶片的限制為SMT雷射帶來挑戰。除了與將半導體雷射晶片設置在表面黏著封裝邊緣有關的邏輯問題外,散 熱考量可能與表面黏著特徵衝突。明確地說,SMT通常使半導體雷射晶片產生的熱難以傳導至封裝表面,在此熱可進一步散去,例如運用散熱裝置(heat sink)或對流法。
因此,業界有克服某些或所有上述缺點的需要。
本發明實施例提供一種鑄於基材上的半導體雷射及其形成方法。簡短描述,本發明係針對積層無導線載體封裝。該封裝包含一半導體雷射晶片,以及一基材,其支撐該半導體雷射晶片。該基材擁有複數個層積在一起的導電與介電層,以及嵌入該基材邊緣設置的邊緣凹槽區,其中該半導體雷射晶片係毗鄰該邊緣凹槽區黏著。該封裝更包含設置在該基材頂表面上的引線接合墊,與該半導體雷射晶片及該引線接合墊耦合的引線接合,以及一封包,其覆蓋該半導體雷射晶片、該邊緣凹槽區、該引線接合、以及至少一部分的基材頂表面,其中該封包係一鑄模化合物。
該半導體雷射晶片可以是一邊射型雷射。該積層無導線載體封裝可經配置以以側視配置型態黏著在印刷電路板上,其中該半導體雷射晶片的主動區與該印刷電路板垂直,或者該積層無導線載體封裝可經配置以以頂視配置型態黏著在印刷電路板上,其中該半導體雷射晶片的主動區與該印刷電路板平行。該複數個導電與介電層可包含一底導電層、一頂導電層、以及介於該頂與底導電層之間的介電層。該封裝可更包含複數個導電介層洞,提供該頂導電層與該底導電層間的電氣連接與熱導通。該鑄模化合物係透光的。
簡短的在架構中描述,本發明的第二態樣係針對一種積層無導線載體封裝,其包含一半導體雷射晶片,以及一基材,其支撐該半導體雷射晶片。該基材擁有複數個層積在一起的導電與介電層,以及設置在該基材邊緣一凹槽內的邊緣凹槽區,其中該半導體雷射晶片係毗鄰該邊緣凹槽區黏著。該封裝包含設置在該基材頂表面上的引線接合墊,與該光電晶片及該引線接合墊耦合的引線接合,以及一封包,其覆蓋該光電晶片、該引線接合、以及至少一部分的基材頂表面。該封包係一鑄模化合物。該積層無導線載體封裝係經配置以以選自由側視配置以及一頂視配置型態組成的族群之配置型態黏著在印刷電路板上,側視配置中該光電晶片的主動區與該印刷電路板垂直,頂視配置中該光電晶片的主動區與該印刷電路板平行。
簡短描述,本發明的第三態樣係針對製造複數個積層無導線半導體雷射載體封裝的方法。該方法包含如下步驟:製備一基材,其中製備該基材包含在該基材內形成複數個凹槽區,將一頂導電層、一底導電層、及介於該頂與底導電層之間的介電層層積在一起,並且其中該頂導電層包含一晶粒黏接墊、一引線接合墊、以及兩個槽孔式介層洞。其他步驟包含施加環氧黏著劑至該晶粒黏接墊,在該晶粒黏接墊上黏著一半導體雷射晶片,利用一引線接合打線接合該半導體雷射晶片與該引線接合墊,鑄造一鑄模化合物以形成一封包,其填充該複數個凹槽區且覆蓋該光電晶片、該引線接合、與至少一部分的基材頂表面,以及將該基材切割成個別的積 層無導線載體封裝。
該第三態樣可更包含製備複數個導電介層洞,其提供該頂導電層與該底導電層間的電氣連接與熱導通。該第三態樣也可包含研磨填充該複數個凹槽區的鑄模化合物的步驟。該複數個凹槽區可以至少一列的型態配置,並且可在該複數個凹槽區仍以列配置時在完成切割前執行研磨。
在檢驗如下圖式與詳細描述後,對熟知技藝者而言本發明之其他系統、方法與特徵將會或將變得顯而易見。預期所有此類額外系統、方法、與特徵係包含在本說明書中、落在本發明範圍內且為伴隨的申請專利範圍保護。
100‧‧‧半導體雷射封裝
105‧‧‧基材
110‧‧‧介電層
115‧‧‧頂導電層
120‧‧‧晶粒黏接墊
125‧‧‧引線接合墊
130‧‧‧底導電層
135‧‧‧導電介層洞
140‧‧‧黏著層
145‧‧‧晶片
147‧‧‧主動面
160‧‧‧引線接合
165‧‧‧封包
170‧‧‧頂表面
180‧‧‧側表面
190‧‧‧凹槽區
310‧‧‧光束
410‧‧‧側視件
420‧‧‧頂視件
500‧‧‧本體組裝製程
510‧‧‧區塊
520‧‧‧區塊
530‧‧‧區塊
540‧‧‧區塊
550‧‧‧區塊
560‧‧‧區塊
包含附圖以提供對本發明的進一步了解,並且附圖係併入且構成此說明書的一部分。該等圖式示出本發明實施例且,連同說明,供於解釋本發明的原理。
第1圖係根據本發明之一範例半導體雷射封裝的示意圖。
第2圖係一範例半導體雷射封裝的透視示意圖。
第3圖係示出雷射光束路徑之範例半導體雷射封裝的透視示意圖。
第4圖示出黏著在印刷電路板上成一側視件或一頂視件的範例半導體雷射封裝。
第5圖係製造本申請案中所述半導體雷射封裝的範例本體組裝製程流程圖。
第6A-6F圖示出處於該範例本體組裝製程的不同階 段下的一片基材。
第6G圖示出一個別的光電封裝,其係第5圖之範例本體組裝製程的產物。
現在將詳論本發明實施例,其範例在附圖中示出。可能時,在該等圖式中使用相同的元件符號來表示相同或相似部件。
提出製造一半導體雷射封裝的一設備與方法之範例實施例。一雷射晶片係毗鄰從一基材邊緣嵌入的凹槽區黏著。該雷射晶片係經定向使該雷射晶片面俯瞰該凹槽區。複數個導電介層洞提供該基材上一頂導電層與一底導電層間的電氣連接及/或熱導通。一上方鑄模光學環氧化合物密封該基材頂表面的至少一部分、該雷射晶片與該凹槽區。該半導體雷射封裝可黏著在一印刷電路板上,使雷射光束與該印刷電路板平行,或使雷射光束與該印刷電路板垂直。
第1圖示出根據本發明之半導體雷射封裝100的範例實施例之剖面圖。該半導體雷射封裝100包含一基材105、一晶片145、以及一封包165。
該晶片145可以是任何雷射元件,包含邊射型雷射,及諸如此類。例如,該晶片145可以是由任何適當材料形成的雷射晶片,例如IV族(矽)半導體與III-V族半導體。該雷射晶片145可有任何結構,例如磊晶晶圓(EPI)或穿透結構(reach-through structure)。
該半導體雷射封裝100可以是一積層無導線載體 (LLC)。一無導線載體使用與印刷電路板接觸的平坦金屬墊。無延伸出封裝的插腳並且可直接黏著在印刷電路板上。該積層晶片載體包含多個層積在一起的導電與介電層。在一範例中,該積層無導線載體包含一頂導電層與一底導電層,連同位於其間的介電層,如下方更詳細描述者。取決於設計複雜度,該積層晶片載體可有許多不同導電及/或介電層。
該半導體雷射封裝100包含支撐該晶片145的基材105。該基材105可以是,但不限於,任何薄膜陶瓷基材、厚膜陶瓷基材、及不同種類的印刷電路板(PCBs)。在一較佳實施例中,該半導體雷射封裝100不含任何導線架。該基材105可包含一介電層110,一頂導電層115及一底導電層130,分別提供在該介電層110的上方及下方;與複數個導電介層洞135,提供該頂與底導電層115與130間的電氣連接及/或熱導通。該導電介層洞135可應用在頂視或側視元件定向中(下文會更詳細描述此兩種定向)。該導電介層洞135可作用為電及/或熱傳輸的通道。此種熱傳輸是重要的,以分散由一雷射晶片所產生的熱,否則其可能對晶片效能與可靠度不利。
該頂導電層115包含一晶粒黏接墊120,用以黏接晶片145至該基材105上。明確地說,可在該基材105上方用一黏著層140將晶片145黏著在晶粒黏接墊120上。該頂導電層115也包含一引線接合墊125,用以黏接一引線接合160,其提供該晶片145與該頂導電層115間的電氣連接。雖然在此實施例中使用單一個引線接合160,但並不反對在備選實施例中視情況使用兩個或更多個引線接合。每一個導電介 層洞135可以是不同槽孔形狀的小開口,例如一個小的圓形開口。
該基材105擁有一凹槽區190,如第2圖所示般,在此除去該基材材料以在該基材105邊緣形成一後退區。該晶片145較佳地係經黏著而使該晶片145的雷射發射邊緣毗鄰或近乎毗鄰該凹槽邊緣190,如第2圖所示般。將該晶片145設置在該凹槽區邊緣使光束310(第3圖)可從該晶片145往外投射,但不會交叉該基材105。同樣地,形成該凹槽區190因而能從一雷射晶片145面輸出完整光束而不會發生可能扭曲光束剖面的基材反射。該凹槽區190使該雷射晶片145能夠被設置在從該封裝100邊緣嵌入的位置上,讓光束310(第3圖)不會交叉該基材105。
提供該封包165以密封並保護該晶片145、該引線接合160、該凹槽區190、與該基材105或部分的基材105。在一範例實施例中,該封包165係用來密封一邊射型雷射晶片。因為邊射型雷射晶片通常在高電壓下運作,該封包165可以是低離子含量與高抗濕的鑄模化合物。該封包可以是,例如,一光學環氧化合物。在某些範例實施例中,該封包165可以是一鑄模化合物,其提供該晶片145與該引線接合160保護,但不會使該引線接合160承受高應力。在某些範例實施例中,該鑄模化合物可以是透光的,因此不會過濾或衰減特定波長的光線。例如,可使用APTEK 6100-1 A/B做為該鑄模化合物。APTEK 6100-1 A/B是一種設計來在光電封裝內密封LED晶片的雙成份、未填滿、無色透明、剛性的系統。其 提供環境保護,並且鑄造後可作用為該元件的透鏡部分,展現出絕佳的清澈度與透光性。
第1圖所示封包165僅覆蓋一部分的基材105頂表面,但是可根據終端應用之需要該封包165可覆蓋整個基材105頂表面。該封包165的側表面180可以是垂直的、傾斜的、或在該封包的不同區段以不同角度傾斜。該封包165的頂表面170(光學介面)可經鑄模為一平坦表面或一柱狀、球狀、非球狀(aspherical)、圓頂狀、環形透鏡、及諸如此類者。
將該雷射晶片145的邊緣設置於該封包165內的好處是在,例如,製造之後與組裝在一PCB上之前的部件組裝或搬運期間能夠保護該雷射晶片145的主動區或面147。若該晶片145係黏著在無凹陷區190的基材105邊緣,該雷射晶片145的面147即無法受到該封包165的保護。
第3圖係該半導體雷射封裝100的簡要示意圖,示出該半導體雷射封裝100內來自該晶片145的雷射光束310的投射。該光束310在其投射方向上以一發散角迅速擴張。若該凹槽190不存在,並且若該凹槽190所在的區域反之係由基材材料填充,該光束310即會與該基材105交叉。此種交叉因若干原因造成問題。首先,該交叉阻礙該光束310的路徑,吸收欲傳輸的能量的一部分。再者,該基材105會被從該光束310吸收到的能量加熱。第三,該交叉區會反射一部分光線,造成不預期後果。
該凹槽區190可經量製以使該晶片145毗鄰或近乎毗鄰該凹槽區190設置。該凹槽區190可擁有終端應用需求 的各種寬度與深度。例如,光束分散廣闊的應用可有比光束分散較窄的應用有較深的凹陷區190。雖然此實施例的凹陷區190係經示為矩形,但並不反對其他形狀的凹陷區190,例如,半圓形、三角楔形、或其他形狀。該凹槽區190交叉該基材105的頂表面,並且可以不延伸交叉該基材105的底表面,如第3圖所示。但是,並不反對該凹槽區190延伸至該基材105底表面的半導體雷射封裝100的實施例。
如第4圖所示,該半導體雷射封裝100可以側視件410或頂視件420的型態黏著在一印刷電路板上。一般而言,可基於從該雷射晶片主動區發射出的光線相對於該印刷電路板表面的方向來選擇定向。例如,若來自一雷射主動區的發射與該印刷電路板垂直,則可使用一頂視配置420。在此配置中,該雷射晶片的主動區與該印刷電路板垂直。相反地,若該光線與該印刷電路板平行,則可使用一側視配置410。在此配置中,該光電晶片的主動區與該印刷電路板平行。
雖然第2圖所示的範例實施例擁有單一個晶片145及單一個凹陷區190,但並不反對備選實施例擁有兩個或更多個晶片145。可對齊兩個或更多個晶片145以投射平形光束,例如,並分享單一個凹槽190,或者可以有多個沿著該基材105單邊的凹槽190。同樣地,該半導體雷射封裝100可以有沿著該基材105的兩個或更多邊的凹槽區190,以容納多個投射不同方向光束310的晶片145。應了解在某些實施例中,可在單一個半導體雷射封裝中設置多於一個雷射晶片、引線接合、或晶粒接合墊。
熱考量
該基材設計考量多種導熱材料。除此之外,該介層洞135提供熱導通以將由該雷射晶片145產生的熱傳導至該表面黏著封裝的邊緣,隨後可在此利用熟知技藝者熟習的方式將熱從半導體雷射封裝散去。例如,銅製成的介層洞135可擁有降低從雷射晶片至最終PCA的熱阻抗的熱傳導特性。
確保該黏著板溫度保持在低於一門限溫度,例如,25℃以下會是有益的。可用,例如,將該晶片145黏附至該基材105的導電膠之熱特性來輔助將溫度保持在低於該門限溫度以下。該導電膠140可以是,例如,導電環氧樹脂或焊料。
方法
第5圖係製造本申請案中所述半導體雷射封裝的本體組裝製程500之範例實施例的流程圖。應注意到流程圖中的任何製程描述或區塊當被理解為代表模組、片段、部分代碼、或步驟,其包含一或多個用來在該製程中實施特定邏輯功能的指令,並且備選實施係包含在本發明範圍內,其中功能可不依循所示或所討論的順序執行,包含實質上同時或顛倒的次序,取決於所牽涉到的功能,熟知本發明技藝者可理解此情況。
該主體組裝製程係經設計以符合低成本、大量、微型化、以及與SMT(表面黏著)相容產品的市場要求。如區塊510所示,利用技藝中習知的方法製備該基材,包含將凹槽區形成在該基材內。可藉由蝕刻該基材,例如,溼式或乾式蝕 刻,藉由雷射剝離,或藉由熟知技藝者熟悉的其他方法形成凹槽區。基材可以是,但不限於,薄膜陶瓷基材、厚膜陶瓷基材、以及任何種類的印刷電路板。基材材料應有適當的熱特性,例如,耐熱範圍約10 W/℃/m至100 W/℃/m。如區塊520所示,施加晶粒黏接環氧樹脂。可利用分配、打印、或印刷法施加該環氧黏著劑。應注意到可用其他電及熱傳導媒介,例如,焊料,來取代晶粒黏接環氧樹脂。
如區塊530所示,手動或利用半自動或自動晶粒黏接器將雷射晶片黏著在基材上。如區塊540所示,手動或利用半自動或自動晶粒黏接器添加引線接合至基材。取決於應用,該引線接合可使用不同材料,例如氧化鋁或金;不同尺寸,例如直徑0.7密耳和1密耳,或不同配置,例如球形楔(ball-wedge)與楔形楔(wedge-wedge)。如區塊550所示,添加鑄模化合物至該基材透過鑄模成為一封包。可作為液體灌注該鑄模化合物然後固化。固化溫度與時間取決於鑄模材料,並且通常可從材料產品說明單取得資訊。如區塊560所示,將基材切割成個別的半導體雷射封裝。可利用,例如,鋸刀或雷射光束完成該切割。
第6A-6F圖示出處於上述範例本體組裝製程500的不同階段下的一片基材,而第6G圖示出由範例本體組裝製程形成的個別半導體雷射封裝。第6A圖示出一片製備後的基材,包含形成凹槽區。但是,不反對在製備基材的其餘部分之前或之後形成凹槽。第6B圖示出施加晶粒黏接環氧樹脂後的組件。第6C圖示出在基材上黏著雷射晶片後的組件。第 6D圖示出添加引線接合至基材後的組件。第6E圖示出添加鑄模化合物至基材做為封包之後的組件。第6F圖示出切割成為個別半導體雷射封裝後的組件。一組件係多於一種材料的整合體;其可以是一個封裝或一個陣列的封裝。
應了解在製程500之前可有做為一組裝製程的一部分來執行之任何數量的製程。例如,在一前段製程中,可處理該基材使其具有孔洞及/或壓印以坐落晶片。此外,可在製程500後執行任何數量的製程做為該組裝製程的一部分。例如,在一後段製程中,可以本體型態或個別地測試已切割元件。
應了解該製程500可包含額外步驟及/或子步驟。例如,光線從該LLC射出處的封裝材料前表面之研磨可在切割開始之後,如第6F圖所示,但在完成切割之前發生。例如,該研磨可在多個凹槽區前表面以列或條狀設置時發生,因此可在最終切割前同時研磨覆蓋一條內的多個凹槽區之封裝材料。這會比在最終切割後個別研磨每一個凹槽區上的封裝材料更有效率。
總結來說,已提出製造一半導體雷射封裝的一設備與方法之範例實施例。一LLC SMD半導體雷射提供較小底面積、較佳的光學零組件機械校準、透過零組件陣列組裝製程而有較低成本、以及在雷射光軸的定向上之彈性。能夠在不背離本發明的範圍或精神下對本發明的結構做各種調整與改變對於熟知技藝者而言必是顯而易見的。鑒於前述,意欲使本發明涵蓋本發明的調整與改變,前提為其落在如下申請專 利範圍及其等效物的範圍內。
100‧‧‧半導體雷射封裝
105‧‧‧基材
110‧‧‧介電層
115‧‧‧頂導電層
120‧‧‧晶粒黏接墊
125‧‧‧引線接合墊
130‧‧‧底導電層
135‧‧‧導電介層洞
140‧‧‧黏著層
145‧‧‧晶片
147‧‧‧主動面
160‧‧‧引線接合
165‧‧‧封包
170‧‧‧頂表面
180‧‧‧側表面
190‧‧‧凹槽區

Claims (16)

  1. 一種積層無導線載體封裝,包括:一半導體雷射晶片;一基材,支撐該半導體雷射晶片,該基材包含複數個層積在一起的導電與介電層,以及嵌入該基材邊緣設置的一邊緣凹槽區,其中該半導體雷射晶片係毗鄰該邊緣凹槽區黏著;一引線接合墊,設置在該基材頂表面上;一引線接合,與該半導體雷射晶片及該引線接合墊耦合;及一封包,覆蓋該半導體雷射晶片、該邊緣凹槽區、該引線接合、以及至少一部分的該基材頂表面,其中該封包係一鑄模化合物。
  2. 如請求項1所述之積層無導線載體封裝,其中該半導體雷射晶片係一邊射型雷射。
  3. 如請求項2所述之積層無導線載體封裝,其中該積層無導線載體封裝係經配置以以一側視配置型態黏著在一印刷電路板上,其中該半導體雷射晶片的主動區與該印刷電路板垂直。
  4. 如請求項2所述之積層無導線載體封裝,其中該積層無導線載體封裝係經配置以以一頂視配置型態黏著在一印刷電路板上,其中該半導體雷射晶片的主動區與該印刷電路板平行。
  5. 如請求項1所述之積層無導線載體封裝,其中該複數個導電與介電層包含一底導電層、一頂導電層、以及介於該頂與底導電層之間的一介電層。
  6. 如請求項5所述之積層無導線載體封裝,進一步包括:複數個導電介層洞,提供該頂導電層與該底導電層間的電氣連接與熱導通。
  7. 如請求項1所述之積層無導線載體封裝,其中該鑄模化合物係透光的。
  8. 一種積層無導線載體封裝,包括:一半導體雷射晶片;一基材,支撐該半導體雷射晶片,該基材包含複數個層積在一起的導電與介電層,以及設置在該基材邊緣一凹槽內的邊緣凹槽區,其中該半導體雷射晶片係毗鄰該邊緣凹槽區黏著;一引線接合墊,設置在該基材頂表面上;一引線接合,與該光電晶片及該引線接合墊耦合;及一封包,覆蓋該光電晶片、該引線接合、以及至少一部分的該基材頂表面,其中該封包係一鑄模化合物,其中該積層無導線載體封裝係經配置以以選自由在一印刷電路板上之一側視配置以及在一印刷電路板上之一頂視配置組成的族群之一配置型態黏著,該側視配置中該光電晶片的主動區與該印刷電路板垂直,該頂視配置中該光電晶片的主動區與該印刷電路板平行。
  9. 一種製造複數個積層無導線半導體雷射載體封裝的方法,包括如下步驟:製備一基材,其中製備該基材之步驟包括以下步驟 在該基材內形成複數個凹槽區,將一頂導電層、一底導電層、及介於該頂與底導電層之間的一介電層層積在一起,並且其中該頂導電層包含一晶粒黏接墊、一引線接合墊、以及兩個槽孔式介層洞;施加環氧黏著劑至該晶粒黏接墊;在該晶粒黏接墊上黏著一半導體雷射晶片;利用一引線接合打線接合該半導體雷射晶片與該引線接合墊;鑄造一鑄模化合物以形成一封包,其填充該複數個凹槽區且覆蓋該光電晶片、該引線接合、與至少一部分的該基材頂表面;及將該基材切割成個別的積層無導線載體封裝。
  10. 如請求項9所述之方法,其中製備該基材之步驟進一步包括如下步驟:製備複數個導電介層洞,其提供該頂導電層與該底導電層間的電氣連接與熱導通。
  11. 如請求項9所述之方法,其中製備該基材之步驟進一步包括以下步驟:在該頂導電層上提供複數個槽孔式介層洞,以焊接該頂導電層至一印刷電路板上的黏接墊。
  12. 如請求項9所述之方法,其中鑄造該鑄模化合物之步驟不會使該引線接合或該半導體雷射晶片承受高應力。
  13. 如請求項9所述之方法,其中鑄造該鑄模化合物之步驟進一步包括以下步驟: 將該封包的頂表面鑄造成一平坦表面。
  14. 如請求項9所述之方法,其中鑄造該鑄模化合物之步驟進一步包括以下步驟:當黏著成一側視件時,鑄造一基腳以穩定該半導體雷射封裝。
  15. 如請求項9所述之方法,進一步包括如下步驟:研磨填充該複數個凹槽區的鑄模化合物。
  16. 如請求項15所述之方法,其中:該複數個凹槽區係以至少一列的型態配置,並且該研磨步驟係在該複數個凹槽區仍以該至少一列配置時在完成該切割前執行。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI791808B (zh) * 2018-03-30 2023-02-11 美商應用材料股份有限公司 形成再分配層之方法、及電腦可讀媒體

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015114292A1 (de) 2015-08-27 2017-03-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102016101942B4 (de) 2016-02-04 2022-07-21 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung
CN113972554A (zh) * 2020-07-24 2022-01-25 上海禾赛科技有限公司 激光器封装结构、激光器芯片的封装方法及激光雷达
WO2022102411A1 (ja) 2020-11-13 2022-05-19 ローム株式会社 半導体発光装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59193083A (ja) * 1983-04-15 1984-11-01 Hitachi Ltd フアイバ装着用半導体レ−ザ装置
JPS61272987A (ja) * 1985-05-29 1986-12-03 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ素子
JPS62120372U (zh) * 1986-01-23 1987-07-30
DE69514358T2 (de) * 1994-06-29 2000-08-24 British Telecommunications Public Ltd. Co., London Optische bauteilanordnung
US5627851A (en) * 1995-02-10 1997-05-06 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light emitting device
JP2002042365A (ja) * 2000-07-21 2002-02-08 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 光ヘッド装置の光源装置
JP2002217479A (ja) * 2001-01-17 2002-08-02 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd レーザ光源装置、レーザ光源装置の製造方法、および光ヘッド装置
WO2002103866A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Nichia Corporation Semiconductor laser element, and its manufacturing method
US8431951B2 (en) * 2009-10-01 2013-04-30 Excelitas Canada, Inc. Optoelectronic devices with laminate leadless carrier packaging in side-looker or top-looker device orientation
US8791492B2 (en) * 2009-10-01 2014-07-29 Excelitas Canada, Inc. Semiconductor laser chip package with encapsulated recess molded on substrate and method for forming same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI791808B (zh) * 2018-03-30 2023-02-11 美商應用材料股份有限公司 形成再分配層之方法、及電腦可讀媒體

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