半導體光源模塊、其製造方法及其基板結構的製作方法
2023-06-11 21:22:46 1
專利名稱：半導體光源模塊、其製造方法及其基板結構的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種半導體模塊、其製造方法及其基板結構，且特別是有關於一種半導體光源模塊、其製造方法及其基板結構。
背景技術：
隨著半導體技術的發展，各種半導體光源不斷推陳出新。舉例來說，發光二極體通過電子與空穴在其內結合而產生電致發光效應。發光二極體的光線的波長與其所採用的半導體材料種類與慘雜物有關。發光~■極管具有效率聞、壽命長、不易破損、開關速度聞、聞可靠性等優點，使得發光二極體已經廣泛應用於各式電子產品。發光二極體採用半導體設備來製作成一顆顆的晶粒。為了讓發光二極體能夠在電路板上進行焊接，發光二極體可以通過封裝工藝設置於一基板結構上。·發光二極體可以通過基板結構上的導電跡線電性連接至外部。導電跡線可以通過一貫穿孔從基板結構的一表面延伸至另一表面。然而，貫穿孔將會佔據基板結構一定的空間，因此愈多的貫穿孔將使得元件體積無法縮小且在製作上基板結構的均勻度亦較不易控制。在電子產品追求「輕、薄、短、小」的趨勢下，如何縮小元件體積已成為一項重要挑戰。
發明內容
本發明一實施例提供一種半導體光源模塊、其製造方法及其基板結構，其利用導電跡線與貫穿開口的設計，使得半導體光源模塊及其基板結構的尺寸得以縮小。根據本發明的一實施例，提出一種半導體光源模塊。半導體光源模塊包括一基板結構及一發光二極體。基板結構包括一基材、一第一導電跡線、一第二導電跡線及一填充材料。基材具有一第一表面、一第二表面及一貫穿開口，第一表面相對於第二表面。第一導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。第二導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。填充材料填充於貫穿開口。發光二極體(light emitting diode, LED)設置於第一表面之上，並電性連接第一導電跡線及第二導電跡線，發光二極體的投影範圍涵蓋貫穿開口。根據本發明的另一實施例，提出一種半導體光源模塊的製造方法。半導體光源模塊的製造方法包括以下步驟。提供一基材。基材具有一第一表面及相對第一表面的一第二表面。於基材形成一貫穿開口。形成一第一導電跡線及一第二導電跡線。第一導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。第二導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。將基材設置於一承載板上。將一填充材料填充於貫穿開口內。移除承載板，而形成一基板結構。將一發光二極體設置於第一表面之上。發光二極體電性連接第一導電跡線及第二導電跡線。發光二極體的投影範圍涵蓋貫穿開口。根據本發明的另一實施例，提出一種基板結構。基板結構包括一基材、一第一導電跡線、一第二導電跡線、一齊納二極體及一填充材料。基材具有一第一表面、一第二表面及一貫穿開口，第一表面相對於第二表面。第一導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。第二導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。齊納二極體(zenerdiode)設置於貫穿開口內，並電性連接於第一導電跡線及第二導電跡線。填充材料填充於貫穿開口內。為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖，作詳細說明如下
圖I繪示半導體光源模塊的剖面示意圖。圖2繪示基板結構的第一表面的示意圖。圖3A 3F繪示半導體光源模塊的製造方法的剖面示意圖。·圖4繪示另一實施例的半導體光源模塊的剖面示意圖。圖5A 繪示半導體光源模塊的製造方法的剖面示意圖。圖6繪示另一實施例的半導體光源模塊的剖面示意圖。圖7A 7C繪示半導體光源模塊的製造方法的剖面示意圖。主要元件符號說明100、200、300 :半導體光源模塊110、210、310 :基板結構111:第一導電跡線112:第二導電跡線115:基材115a :第一表面115b:第二表面115c:貫穿開口116、130:填充材料120 :發光二極體140 :透明封膠150 :絕緣層213、313 :第三導電跡線214、314 :第四導電跡線217 :齊納二極體217c :第三表面217d:第四表面900 :7承載板
具體實施例方式以下提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護的範圍。此外，實施例中的圖式省略部份元件，以清楚顯示本發明的技術特點。請參照圖1，其繪示半導體光源模塊100的剖面示意圖。半導體光源模塊100主要包括一基板結構110及一發光二極體(light emitting diode, LED) 120。發光二極體120設置於基板結構110上。發光二極體120用以發出光線，其材質例如是鋁砷化鎵(AlGaAs)、鋁磷化鎵(AlGaP)、磷化銦鎵鋁(AlGaInP)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)、銦氮化鎵(InGaN)或鋁氮化鎵(AlGaN)。基板結構110主要包括一基材115、一第一導電跡線111、一第二導電跡線112及一填充材料116，基板結構110更可包括一絕緣層150。絕緣層150用以避免第一導電跡線111或第二導電跡線112與內部跡線發生短路。基材115具有一第一表面115a、一第二表面115b及一貫穿開口 115c。第一表面115a相對於第二表面115b。基材115的材質例如是一矽材料或一陶瓷材料。基材115可以利用半導體工藝、陶瓷基板工藝或者印刷電路板工藝形成。第一導電跡線111自第一表面115a經由貫穿開口 115c延伸至第二表面115b。第二導電跡線112自第一表面115a經由貫穿開口 115c延伸至第二表面115b。也就是說，同時有兩個以上的導電跡線自第一表面115a經由同一個貫穿開口 115c延伸至第二表面115b。·填充材料116填充於貫穿開口 115c內。填充材料116為一種絕緣材料，用以電性隔絕第一導電跡線111及第二導電跡線112。在一實施例中，填充材料116可完整地填滿貫穿開口 115c，以確保第一導電跡線111及第二導電跡線112能夠被完整地隔離。發光二極體120設置於第一表面115a之上，並電性連接第一導電跡線111及第二導電跡線112。第一導電跡線111及第二導電跡線112可以電性連接於發光二極體120的正極與負極，以導通發光二極體120。請參照圖2，其繪示基板結構110的第一表面115a的示意圖。第一導電跡線111及第二導電跡線112延伸至第一表面115a時，均成矩形狀，貫穿開口 115c重迭於矩形狀的部份第一導電跡線111及矩形狀的部份第二導電跡線112。第一導電跡線111與貫穿開口115c重迭的切圓部分延伸至貫穿開口 115c內。同樣地，第二導電跡線120與貫穿開口 115c重迭的切圓部分也延伸至貫穿開口 115c內。第一導電跡線111及第二導電跡線112沒有完全覆蓋貫穿開口 115c的側壁，而保持一預定間隔，以避免第一導電跡線111及第二導電跡線112短路。如圖I所示，發光二極體120的投影範圍涵蓋貫穿開口 115c。如此一來，貫穿開口115c不會增加半導體發光模塊100的尺寸，可以有效利用發光二極體120投影範圍作為第一導電跡線111及第二導電跡線112的垂直路徑，使得半導體光源模塊100及其基板結構110的體積得以縮減。就半導體光源模塊100的製造方法而言，請參照圖3A 3F，其繪示半導體光源模塊100的製造方法的剖面示意圖。如圖3A所示，提供基材115，並於基材115形成貫穿開口115c。基材115可以利用半導體工藝、陶瓷基板工藝或者印刷電路板工藝形成。形成貫穿開口 115c的方式可以通過微影蝕刻的方式或者通過雷射鑽孔的方式來進行。其中，更可形成一絕緣層150於基材115上。如圖3B所示，形成第一導電跡線111及第二導電跡線112。第一導電跡線111自第一表面115a經由貫穿開口 115c延伸至第二表面115b，第二導電跡線112自第一表面115a經由貫穿開口 115c延伸至第二表面115b。第一導電跡線111及第二導電跡線112可以通過電鍍的方式來形成。舉例來說，此步驟可在基材115上形成一種子層；然後利用圖案化遮罩層，在第一導電跡線111及第二導電跡線112的預定位置上電鍍導電材料，以形成第一導電跡線111及第二導電跡線112。在另一實施例中，此步驟可在基材115上形成種子層；然後整面電鍍導電材料；接著對導電材料進行圖案化工藝，以形成第一導電跡線111及第二導電跡線112。如圖3C所示，將基材115設置於一承載板900上。在此步驟中，貫穿開口 115c的一端被承載板900所封閉。承載板900例如是一娃晶圓、一石英板或一玻璃基板。如圖3D所示，將填充材料116填充於貫穿開口 115c內。在此步驟中，可以將具流動性的填充材料116注入貫穿開口 115c中，再通過紫外線或加熱的方式固化填充材料116。在此步驟中，由於貫穿開口 115c的一端被承載板900所封閉，所以具流動性的填充材料116可以填滿貫穿開口 115c。填充材料116填入貫穿開口 115c後，可以避免第一導電跡線111及第二導電跡線112接觸到空氣而產生氧化現象，也可確保第一導電跡線111及第二導電跡線112能夠被填充材料116確實隔離。·如圖3E所示，移除承載板900，而形成基板結構110。基板結構110的第一導電跡線111及第二導電跡線112自第一表面115a經由同一個貫穿開口 115c延伸至第二表面115b，不僅減少了貫穿開口 115c的數量，也集中了第一導電跡線111及第二導電跡線112的垂直路徑。如圖3F所不,將發光二極體120設置於第一表面115a之上。發光二極體120可以覆晶接合(flip chip)或打線接合(wire bonding)的方式電性連接第一導電跡線111及第二導電跡線112。如圖3F所示，發光二極體120的投影範圍涵蓋貫穿開口 115c。也就是說，貫穿開口 115c無須佔用發光二極體120的投影範圍以外的區域。在此步驟中，更填充另一填充材料130於發光二極體120及基板結構110之間，並覆蓋一透明封膠140於發光二極體120上。填充材料130可以用來支撐發光二極體120，並確保空氣不會殘留在發光二極體120及基板結構110之間的空隙，以提升半導體發光模塊100的結構強度。在一實施例中，當發光二極體120以打線接合的方式與基板結構110連接時，半導體光源模塊100可不需設置填充材料130。此外，透明封膠140亦可用來填充基板結構110及發光二極體120之間的空隙而取代填充材料130。透明封膠140用以保護髮光二極體120，以避免發光二極體120受潮或受到微粒子汙染。透明封膠140為透明狀，以使發光二極體120的光線能夠穿透透明封膠140。透明封膠140的表面呈現圓弧狀，以使光線折射後能夠以較大的角度範圍射出。填充材料116、填充材料130及透明封膠140的材質可以是環氧樹脂、聚氨酯、有機矽、丙烯酸樹脂或聚酯。填充材料116、填充材料130及透明封膠140的材質可以相同、其中兩種相同、或者三者皆不相同。設計者可依據工藝上的需求來作選擇。請參照圖4,其繪示另一實施例的半導體光源模塊200的剖面示意圖。如圖4所示，基板結構210更包括一齊納二極體(zener diode)217。齊納二極體217設置於貫穿開口 115c內，並電性連接於第一導電跡線111及第二導電跡線112。齊納二極體217具有電路穩壓功能，可以調整工作電壓及作為靜電放電(electrostatic discharge, ESD)保護線路。
齊納二極體217具有相對的一第三表面217c及一第四表面217d。第三表面217c鄰近於基材115的第一表面115a,第四表面217d鄰近於第二表面115b。基板結構210更包括一第三導電跡線213及一第四導電跡線214。第三導電跡線213自第四表面217d延伸至第二表面115b，並連接於第一導電跡線111。第四導電跡線214自第四表面217d延伸至第二表面115b，並連接於第二導電跡線112。如圖4所示，基材115用以容置齊納二極體217的貫穿開口 115c位於發光二極體120於基板結構210的投影範圍內。如此一來，齊納二極體217可以設置於基板結構210內，而不會增加其尺寸。填充材料116填充於貫穿開口 115c內，並覆蓋齊納二極體217，以保護齊納二極體217不會受潮或者受到微粒子的汙染。齊納二極體217可只需採用置晶、封膠、回焊等封裝設備的即可設置於基板結構·210的基材115內，而無須採用複雜且昂貴的半導體設備。採用封裝設備的工藝不僅具有成本低的優點，更具有良率高及速度快的優點。就半導體光源模塊200的製造方法而言，請參照圖5A 其繪示半導體光源模塊200的製造方法的剖面示意圖。如圖5A所不,貫穿開口 115c已形成於基材115內，且第一導電跡線111及第二導電跡線112已形成於貫穿開口 115c內。基材115承載於承載板900上。如圖5B所示，將齊納二極體217設置於承載板900上，使得齊納二極體217位於基材115的貫穿開口 115c內。並且填充填充材料116於貫穿開口 115c內，以覆蓋齊納二極體217。齊納二極體217的第三表面217c被填充材料116所覆蓋，而第四表面217d則被填充材料116所暴露。如圖5C所示，形成第三導電跡線213及第四導電跡線214。第三導電跡線213自第四表面217d延伸至第二表面115b，並連接於第一導電跡線111，第四導電跡線214自第四表面217d延伸至第二表面115b，並連接於第二導電跡線112。如圖所不,將發光二極體120設置於第一表面115a之上。在此步驟中，更填充填充材料130於發光二極體120及基板結構210之間，以及覆蓋透明封膠140於發光二極體 120。在上述實施例中，貫穿開口 115c可以容置第一導電跡線111、第二導電跡線112及齊納二極體217，且貫穿開口 115c位於發光二極體120的投影範圍內，所以半導體光源模塊200的體積得以縮減。請參照圖6，其繪示另一實施例的半導體光源模塊300的剖面示意圖。如圖6所示，基板結構310的第三導電跡線313與第四導電跡線314的走線方式並不相同。第三導電跡線313自第四表面217d延伸至第二表面115b，並連接於第一導電跡線111。第四導電跡線314自第三表面217c貫穿填充材料116後延伸至第一表面215a，並連接於第二導電跡線 112。不論第三導電跡線313及第四導電跡線314的走線方式為何，第三導電跡線313及第四導電跡線314均設置於貫穿開口 115c的投影範圍內。如此一來，半導體光源模塊300的體積得以縮減。就半導體光源模塊300的製造方法而言，請參照圖7A 7C，其繪示半導體光源模塊300的製造方法的剖面示意圖。如圖7A所示，填充材料116填充於貫穿開口 115c之後，基材115承載於承載板900上。如圖7B所示，形成第三導電跡線313及第四導電跡線314。在此步驟中，第四導電跡線314可以通過蝕刻填充材料116以及電鍍的方式將第四導電跡線314形成於填充材料116之內。在一實施例中，第一導電跡線111及第二導電跡線112形成於填充填充材料116的步驟之前，第三導電跡線313及第四導電跡線314形成於填充填充材料116的步驟之後。第一導電跡線111、第二導電跡線112、第三導電跡線313及第四導電跡線314採分階段形成的方式來進行。如圖7C所示，將發光二極體120設置於第一表面115a之上。在此步驟中，更填充填充材料130於發光二極體120及基板結構310之間，以及覆蓋透明封膠140於發光二極·管 120。綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種半導體光源模塊,包括 一基板結構，包括 一基材，具有一第一表面、一第二表面及一貫穿開口，該第一表面相對於該第二表面； 一第一導電跡線，自該第一表面經由該貫穿開口延伸至該第二表面； 一第二導電跡線，自該第一表面經由該貫穿開口延伸至該第二表面 '及 一填充材料，填充於該貫穿開口內；以及 一發光二極體，設置於該第一表面之上，並電性連接該第一導電跡線及該第二導電跡線，該發光二極體的投影範圍涵蓋該貫穿開口。
2.如權利要求I所述的半導體光源模塊，其中該基板結構更包括 一齊納二極體，設置於該貫穿開口內，並電性連接於該第一導電跡線及該第二導電跡線。
3.如權利要求2所述的半導體光源模塊，其中該齊納二極體具有相對的一第三表面及一第四表面，該第三表面鄰近於該第一表面，該第四表面鄰近於該第二表面，該基板結構更包括 一第三導電跡線，自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第一導電跡線；以及 一第四導電跡線，自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第二導電跡線。
4.如權利要求2所述的半導體光源模塊，其中該齊納二極體具有相對的一第三表面及一第四表面，該第三表面鄰近於該第一表面，該第四表面鄰近於該第二表面，該基板結構更包括 一第三導電跡線，自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第一導電跡線；以及一第四導電跡線，自該第三表面貫穿該填充材料後延伸至該第一表面，並連接於該第二導電跡線。
5.—種半導體光源模塊的製造方法,包括 提供一基材，該基材具有一第一表面及相對該第一表面的一第二表面； 於該基材形成一貫穿開口； 形成一第一導電跡線及一第二導電跡線，該第一導電跡線自該第一表面經由該貫穿開口延伸至該第二表面，該第二導電跡線自該第一表面經由該貫穿開口延伸至該第二表面；將該基材設置於一承載板上； 將一填充材料填充於該貫穿開口內； 移除該承載板；以及 將一發光二極體設置於該第一表面之上，該發光二極體電性連接該第一導電跡線及該第二導電跡線，該發光二極體的投影範圍涵蓋該貫穿開口。
6.如權利要求5所述的半導體光源模塊的製造方法，更包括 將一齊納二極體設置於該承載板上，使得該齊納二極體位於該基材的該貫穿開口內。
7.如權利要求6所述的半導體光源模塊的製造方法，其中該齊納二極體具有相對的一第三表面及一第四表面，該第三表面鄰近於該第一表面，該第四表面鄰近於該第二表面，該半導體光源模塊的製造方法更包括 形成一第三導電跡線及一第四導電跡線，該第三導電跡線自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第一導電跡線，該第四導電跡線自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第二導電跡線。
8.如權利要求6所述的半導體光源模塊的製造方法，其中該齊納二極體具有相對的一第三表面及一第四表面，該第三表面鄰近於該第一表面，該第四表面鄰近於該第二表面，該半導體光源模塊的製造方法更包括 形成一第三導電跡線及一第四導電跡線，該第三導電跡線自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第一導電跡線，該第四導電跡線自該第三表面貫穿該填充材料後延伸至該第一表面，並連接於該第二導電跡線。
9.如權利要求5所述的半導體光源模塊的製造方法，其中形成該第一導電跡線及該第二導電跡線的步驟執行於填充該填充材料的步驟之前。
10.一種基板結構，包括 一基材，具有一第一表面、一第二表面及一貫穿開口，該第一表面相對於該第二表面； 一第一導電跡線，自該第一表面經由該貫穿開口延伸至該第二表面； 一第二導電跡線，自該第一表面經由該貫穿開口延伸至該第二表面； 一齊納二極體，設置於該貫穿開口內，並電性連接於該第一導電跡線及該第二導電跡線；以及 一填充材料，填充於該貫穿開口內。
11.如權利要求10所述的基板結構，其中該齊納二極體具有相對的一第三表面及一第四表面，該第三表面鄰近於該第一表面，該第四表面鄰近於該第二表面，該基板結構更包括 一第三導電跡線，自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第一導電跡線；以及 一第四導電跡線，自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第二導電跡線。
12.如權利要求10所述的基板結構，其中該齊納二極體具有相對的一第三表面及一第四表面，該第三表面鄰近於該第一表面，該第四表面鄰近於該第二表面，該基板結構更包括 一第三導電跡線，自該第四表面延伸至該第二表面，並連接於該第一導電跡線；以及 一第四導電跡線，自該第三表面貫穿該填充材料後延伸至該第一表面，並連接於該第二導電跡線。
全文摘要
一種半導體光源模塊、其製造方法及其基板結構。半導體光源模塊包括一基板結構及一發光二極體。基板結構包括一基材、一第一導電跡線、一第二導電跡線及一填充材料。基材具有一第一表面、一第二表面及一貫穿開口。第一表面相對於第二表面。第一導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。第二導電跡線自第一表面經由貫穿開口延伸至第二表面。填充材料填充於貫穿開口內。發光二極體設置於第一表面之上，並電性連接第一導電跡線及第二導電跡線。發光二極體的投影範圍涵蓋貫穿開口。
文檔編號H01L33/62GK102790145SQ201210298689
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者蔡宗嶽, 賴逸少, 黃彥良 申請人:日月光半導體製造股份有限公司