TWI467809B - 半導體封裝製造方法及其封裝結構 - Google Patents

Description

半導體封裝製造方法及其封裝結構

本發明涉及一種半導體封裝製造方法及其封裝結構，尤其涉及一種以敷形塗層(Conformal coating)的方式形成螢光層的半導體封裝製造方法及其封裝結構。

LED產業是近幾年最受矚目的產業之一，發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期時間長、且不含汞、具有環保效益等優點。然而由於LED的封裝製造方法會直接影響到其使用性能與壽命，例如在光學控制方面，可以藉由封裝製造方法提高出光效率以及優化光束分佈。目前在LED晶片上以點膠方式設置摻混有螢光粉的封膠，雖然該膠體與該螢光粉是具有提高LED發光效率作用，但是由於該點膠方式較難控制該封膠的形狀及厚度，將會導致LED出光的色彩不一致，出現偏藍光或者偏黃光。有關該封膠的形狀及厚度難以控制的問題，可通過以模造的方式解決，但是這樣會增加製造程序以及成本。此外，該螢光粉封膠直接塗布於LED晶片上，由於存在有光散射的問題出光效率較低。所以如何從半導體封裝的製造方法中使其出光的顏色更加均勻，需要持續進行研究改善。

有鑒於此，有必要提供一種具有敷形塗層的半導體封裝製造方法及其封裝結構。

一種半導體封裝製造方法，其包括以下的步驟，

提供一基板，在該基板上設置一凹槽以及至少二穿孔，

設置一電路結構在該凹槽內，該電路結構包括一第一電極以及一第二電極，並通過該穿孔在該基板底面形成一第一外部電極以及一第二外部電極，

形成一第一透明層在該凹槽內，通過可移除的一阻擋層在該第一透明層形成一凹部，並使該凹部位於該第一、二電極之間，

設置一LED晶片在該凹部，使該LED晶片與該電路結構達成電性連接，及

形成一封裝層，該封裝層包括一螢光層以及一第二透明層，該螢光層覆蓋該LED晶片，該第二透明層覆蓋該螢光層。

上述的半導體封裝製造方法中，由於該第一透明層的該凹部形成在該基板凹槽內的該第一、二電極之間，該LED晶片可以在該凹部與該電路結構達成電性連接，而且覆蓋該LED晶片的該螢光層在該凹部內設置，使該螢光層具有敷形塗層的結構, 藉由敷形塗層的該螢光層結構使該半導體封裝元件出光顏色更加的均勻。

下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。

請參閱圖1，所示為本發明LED封裝製造方法的步驟流程圖，其包括以下的步驟：

S11提供一基板，在該基板上設置一凹槽以及至少二穿孔，

S12設置一電路結構在該凹槽內，該電路結構包括一第一電極以及一第二電極，並通過該穿孔在該基板底面形成一第一外部電極以及一第二外部電極，

S13形成一第一透明層在該凹槽內，通過可移除的一阻擋層在該第一透明層形成一凹部，並使該凹部位於該第一、二電極之間，

S14設置一LED晶片在該凹部，使該LED晶片與該電路結構達成電性連接，及

S15形成一封裝層，該封裝層包括一螢光層以及一第二透明層，該螢光層覆蓋該LED晶片，該第二透明層覆蓋該螢光層。

該步驟S11提供一基板12，在該基板12上設置一凹槽122以及至少二穿孔124，該基板12包括一頂面120a以及一底面120b，該凹槽122設置在該基板12的頂面120a上，該穿孔124自該凹槽122內貫穿該基板12至該底面120b(如圖2所示)。該基板12材料可以是陶瓷(Ceramic)材料或是矽(Si)材料，其中矽(Si)材料基板12便於後續進行微機電制程的製造，有助於精密度的提高。

該步驟S12設置一電路結構14在該凹槽122內，該電路結構14包括一第一電極142以及一第二電極144，並通過該穿孔124在該基板底面120b形成一第一外部電極146以及一第二外部電極148，該第一、二電極142、144在該凹槽122的底部相對設置(如圖3所示)，並分別通過該穿孔124延伸至該基板12的底面120b，形成該第一、二外部電極146、148 。

該步驟S13形成一第一透明層15在該凹槽122內，通過可移除的一阻擋層152在該第一透明層15形成一凹部154，並使該凹部154位於該第一、二電極之間142、144，該阻擋層152為一模具或是一光阻層(如圖4的虛線位置所示)設置在該第一、二電極之間142、144，該第一透明層15圍繞在該阻擋層152周圍並位於該凹槽122的底層，該第一透明層15的高度小於或是等於該阻擋層152高度。當該第一透明層15固化後可以進行該阻擋層152的移除運作，該阻擋層152移除後就會在該阻擋層152所在的該第一、二電極之間142、144形成該凹部154。該阻擋層152若是模具可以直接移除，該阻擋層152若是光阻層則可以使用蝕刻的方式去除。另外，在該第一透明層15形成一凹部154的方式上，除了上述可移除的該阻擋層152方式外，可以直接利用充壓的方式形成該凹部154。即，在該凹槽122底層的該電路結構14上先直接形成該第一透明層15，然後在該電路結構14的該第一、二電極之間142、144以充壓的方式形成該凹部154。

該步驟S14設置一LED晶片16在該凹部154，使該LED晶片16與該電路結構14達成電性連接，該凹部154由於形成在該電路結構14的該第一、二電極之間142、144，因此，該LED晶片16可直接由該凹部154設置在該第一、二電極142、144上，請參閱圖5所示，從而該LED晶片16與該電路結構14達成電性連接。該LED晶片16與該第一、二電極142、144的電性連接，可以打線(Wire Bonding)覆晶(Flip Chip)或是共晶(Eutectic)方式達成。

最後，該步驟S15形成一封裝層18，該封裝層18包括一螢光層182以及一第二透明層184，該螢光層182覆蓋該LED晶片16，該第二透明層184覆蓋該螢光層182，該螢光層182在該凹部154覆蓋該LED晶片16，並使覆蓋高度與該第一透明層15相同。該螢光層182在該凹部154內對該LED晶片16外周圍的完全覆蓋，從而形成敷形塗層(Conformal coating)的方式，能使半導體元件出光顏色更加的均勻。該第二透明層184覆蓋該螢光層182包含該LED晶片16以及該第一透明層15(如圖6所示) 。該第二透明層184內可以再另外設置一螢光層(圖中未標示)，用以增進半導體元件的光輸出。該第二透明層184的折射率小於該螢光層18以及該第一透明層15的折射率。

上述半導體封裝製造方法所製造的半導體封裝結構10，包括一基板12、一電路結構14、一第一透明層15、一LED晶片16以及一封裝層18。該基板12上具有一凹槽122以及至少二穿孔124，該電路結構14設置在該凹槽122內，該電路結構14包括一第一電極142以及一第二電極144，該第一、二電極142、144通過該穿孔124在該基板底面120b形成一第一外部電極146以及一第二外部電極148。該第一透明層15設置在該凹槽122的底層，並在該第一、二電極142、144之間具有一凹部154，該凹部154內設置該LED晶片16，該LED晶片16與該第一、二電極142、144電性連接，該封裝層18包括一螢光層182以及一第二透明層184，該螢光層182覆蓋該LED晶片16，該第二透明層184覆蓋該螢光層182。通過該凹部154使該螢光層182覆蓋在該LED晶片16的外周圍，可以使該半導體封裝結構10出光顏色更加的均勻。

綜上，本發明半導體封裝製造方法，該基板12的該凹槽122內設置該電路結構14，在該電路結構14上形成該第一透明層15並具有該凹部154設置，可以通過該凹部154使該LED晶片16電性連接該電路結構14，同時使該螢光層182覆蓋於該LED晶片16的外周圍，具有制程簡單、成本低、可以有效提升半導體封裝結構出光顏色均勻的效能。

應該指出，上述實施例僅為本發明的較佳實施方式，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

10．．．半導體封裝結構

12．．．基板

120a．．．頂面

120b．．．底面

122．．．凹槽

124．．．穿孔

14．．．電路結構

142．．．第一電極

144．．．第二電極

146．．．第一外部電極

148．．．第二外部電極

15．．．第一透明層

152．．．阻擋層

154．．．凹部

16．．．LED晶片

18．．．封裝層

182．．．螢光層

184．．．第二透明層

圖1是本發明半導體封裝製造方法的步驟流程圖。

圖2是對應圖1提供一基板步驟的剖視圖。

圖3是對應圖1設置一電路結構步驟的剖視圖。

圖4是對應圖1形成一第一透明層步驟的剖視圖。

圖5是對應圖1設置一LED晶片步驟的剖視圖。

圖6是對應圖1形成一封裝層步驟的半導體封裝結構剖視圖。

代表圖為流程圖，無元件符號。

Claims (16)

1. 一種半導體封裝製造方法，其包括以下的步驟：
   提供一基板，在該基板上設置一凹槽以及至少二穿孔，
   設置一電路結構在該凹槽內，該電路結構包括一第一電極以及一第二電極，並通過該穿孔在該基板底面形成一第一外部電極以及一第二外部電極，
   形成一第一透明層在該凹槽內，通過可移除的一阻擋層在該第一透明層形成一凹部，並使該凹部位於該第一、二電極之間，
   設置一LED晶片在該凹部，使該LED晶片與該電路結構達成電性連接，及
   形成一封裝層，該封裝層包括一螢光層以及一第二透明層，該螢光層覆蓋該LED晶片，該第二透明層覆蓋該螢光層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該提供一基板步驟中，該基板包括一頂面以及一底面，該凹槽設置在該基板的頂面上，該穿孔自該凹槽內貫穿該基板至該底面。
3. 如申請專利範圍第2項所述的半導體封裝製造方法，其中，該基板材料可以是陶瓷(Ceramic)材料或是矽(Si)材料。
4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該形成一第一透明層在該凹槽內步驟中，該阻擋層為一模具或是一光阻層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該形成一第一透明層在該凹槽內步驟中，該第一透明層的高度小於或是等於該阻擋層高度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該形成一第一透明層在該凹槽內步驟中，該第一透明層可以直接利用充壓的方式形成該凹部。
7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該設置一LED晶片在該凹部步驟中，該LED晶片的電性連接以打線(Wire Bonding) 、覆晶(Flip Chip)或是共晶(Eutectic)的方式達成。
8. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該形成一封裝層步驟中，該螢光層覆蓋該LED晶片的覆蓋高度與該第一透明層相同。
9. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該形成一封裝層步驟中，該第二透明層內可以再另外設置一螢光層。
10. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝製造方法，其中，該形成一封裝層步驟中，該第二透明層的折射率小於該螢光層以及該第一透明層的折射率。
11. 一種半導體封裝結構，包括一基板、一電路結構、一第一透明層、一LED晶片以及一封裝層，該基板上具有一凹槽以及至少二穿孔，該電路結構設置在該凹槽內，該電路結構包括一第一電極以及一第二電極，該第一透明層設置在該凹槽的底層，並在該第一、二電極之間具有一凹部，該凹部內設置該LED晶片，該LED晶片與該第一、二電極電性連接，該封裝層包括一螢光層以及一第二透明層，該螢光層覆蓋該LED晶片，該第二透明層覆蓋該螢光層。
12. 如申請專利範圍第11項所述的半導體封裝結構，其中，該基板包括一頂面以及一底面，該凹槽設置在該基板的頂面上，該穿孔自該凹槽內貫穿該基板至該底面。
13. 如申請專利範圍第11項所述的半導體封裝結構，其中，該基板材料可以是陶瓷(Ceramic)材料或是矽(Si)材料。
14. 如申請專利範圍第11項所述的半導體封裝結構，其中，該第一、二電極通過該穿孔在該基板底面形成一第一外部電極以及一第二外部電極。
15. 如申請專利範圍第11項所述的半導體封裝結構，其中，該螢光層覆蓋該LED晶片的覆蓋高度與該第一透明層相同。
16. 如申請專利範圍第11項所述的半導體封裝結構，其中，該第二透明層覆蓋該螢光層包含該LED晶片以及該第一透明層。