[發(fā)明專(zhuān)利]形成封裝的具有多個(gè)光學(xué)元件的半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810088194.X
• 申請(qǐng)日: 2008-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101261985A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·W·小梅登多普
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 克里公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L25/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L25/00;H01L25/075;H01L21/50;H01L33/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王慶海;陳景峻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件和其制造方法，并具體涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件的封裝和封裝方法。

背景技術(shù)

例如發(fā)光二極管(LED)或激光二極管的半導(dǎo)體發(fā)光器件廣泛用于許多領(lǐng)域。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，半導(dǎo)體發(fā)光器件包括一個(gè)或多個(gè)配置為在其能級(jí)上發(fā)射相干光和/或非相干光的半導(dǎo)體層。還已知通常封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件提供外部電連接、散熱、透鏡或波導(dǎo)、環(huán)境保護(hù)和/或其它功能。

例如，已知為半導(dǎo)體發(fā)光器件提供兩片封裝，其中半導(dǎo)體發(fā)光器件安裝在包括氧化鋁、氮化鋁和/或其它材料的襯底上，襯底包括位于其上的導(dǎo)電軌跡，以提供半導(dǎo)體發(fā)光器件的外部連接。可包括鍍銀的銅的第二襯底安裝在第一襯底上，例如使用膠，環(huán)繞半導(dǎo)體發(fā)光器件。透鏡可設(shè)置在半導(dǎo)體發(fā)光器件上方的第二襯底上。在2004年3月4日公布的轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的申請(qǐng)序號(hào)No.US2004/0041222A1名為“功率表面安裝發(fā)光芯片封裝”中描述了上述具有兩片封裝的發(fā)光二極管，在此并入其全部公開(kāi)內(nèi)容作為參考，如同在本申請(qǐng)做充分闡述一樣。

對(duì)于半導(dǎo)體發(fā)光器件多部件安裝的封裝，一般不同部件由不同材料形成。結(jié)果，這種封裝的熱阻抗可能較高且可能在封裝中的多個(gè)部件之中導(dǎo)致熱失配，從而產(chǎn)生封裝可靠性問(wèn)題。例如，問(wèn)題可發(fā)生在散熱的銅金屬或具有安裝這樣的散熱或腔的塑膠主體的腔之間的界面。另外，隨著對(duì)封裝有用的零部件增加，集成可能更復(fù)雜。另外，只要使用條形金屬光學(xué)腔，那么腔體通常只能在有限深度和形狀配置的范圍內(nèi)制造。這樣多部件封裝還可具有較大的光學(xué)腔空間，導(dǎo)致使用較大量的密封劑，這樣會(huì)增加在溫度周期期間密封劑中分層和/或形成泡沫的相關(guān)問(wèn)題。

使用由粘附劑附著的預(yù)模制透鏡可能遇到一些成品穩(wěn)固性和可靠性方面的問(wèn)題。例如，這種器件的制造工藝可能本來(lái)就不兼容且最終的封裝可能穩(wěn)固性和/或可靠性較差。還公知利用形成透鏡所用樹(shù)脂的粘性來(lái)使用滴膠法制造透鏡。

在一些應(yīng)用中，可優(yōu)選在例如陶瓷襯底、金屬芯印刷電路板(MCPCB)、柔性電路襯底和/或?qū)Ь€(xiàn)框的襯底表面上安裝LED，不使用反射器杯。然而，因?yàn)樯鲜龅亩喾N方法可能不太適合用在LED未放置在空腔中的情況，所以如果不提供這樣的結(jié)構(gòu)，那么可能更難形成和/或固定透鏡。

還已知使用傳遞模塑環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)密封特定的低功率LED封裝，例如可在從Hewlett?Packard公司獲得的微型表面安裝器件。除了封裝內(nèi)部器件外，在這樣器件上的環(huán)氧樹(shù)脂可給封裝提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。但是，通常由于一些半導(dǎo)體發(fā)光器件生成的藍(lán)光的電磁能量逐漸使環(huán)氧樹(shù)脂退化，且最終會(huì)降低光的透射性。因此最終的封裝在較短的時(shí)間后可能變得灰暗。這樣，對(duì)于密封的發(fā)射藍(lán)光的器件來(lái)說(shuō)，環(huán)氧樹(shù)脂可能是吸引力的選擇。另外，在LED芯片及其鍵合線(xiàn)結(jié)合處可用硅樹(shù)脂軟凝膠體包覆作為第一層密封劑，但通常環(huán)氧樹(shù)脂與硅樹(shù)脂軟凝膠體存在熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配的問(wèn)題。

還已知使用環(huán)氧樹(shù)脂澆鑄封裝LED器件。該工藝一般僅能施加到空腔室，其中環(huán)氧樹(shù)脂裝進(jìn)杯中即發(fā)生固化，并且導(dǎo)線(xiàn)框可插入到杯內(nèi)側(cè)并且當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)被模制。在固化期間，由于化學(xué)反應(yīng)和體積的減少，通常液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂的水平面本身自由調(diào)節(jié)。

另一種方法使用由硅樹(shù)脂形成的壓縮模制透鏡。使用壓縮模制，壓縮模制透鏡的陣列可設(shè)置在襯底或晶片上的LED芯片的匹配陣列上方。但是，因?yàn)槟Ｖ撇牧峡裳由齑┰讲⑾拗婆c前側(cè)觸點(diǎn)形成電連接，所以透鏡常規(guī)的壓縮模制通常需要在襯底的背面而不是在前側(cè)使用電接觸。從日本京都TOWA公司可獲得形成這些常規(guī)壓縮模制透鏡的壓縮模制工藝。

由于多種操作精度的需要，半導(dǎo)體發(fā)光器件的封裝會(huì)增加最終封裝器件的成本。通常成本隨著具有不同光特性的封裝的發(fā)光器件的需要而增加。雖然所提出的壓縮模制工藝可降低封裝發(fā)光器件的制造成本，但該工藝的優(yōu)勢(shì)還沒(méi)有得到充分認(rèn)識(shí)。例如，這些工藝通常只用于生產(chǎn)由一種材料制成的簡(jiǎn)單透鏡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括提供前表面上具有半導(dǎo)體發(fā)光器件的襯底。在鄰近半導(dǎo)體發(fā)光器件的前表面上由第一材料形成第一光學(xué)元件。在半導(dǎo)體發(fā)光器件和第一光學(xué)元件上方由與第一材料不同的第二材料形成第二光學(xué)元件。通過(guò)壓縮模制相應(yīng)的光學(xué)元件形成第一光學(xué)元件和/或第二光學(xué)元件。