新型大功率半導體發光二極體封裝基座的製作方法
2023-06-11 03:45:46
專利名稱：新型大功率半導體發光二極體封裝基座的製作方法
技術領域：
本發明揭示新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，屬於半導體電子技術領域。
背景技術：
大功率半導體發光二極體的封裝基座和透鏡之間經常會有氣泡，影響發光效率，另外，生產成本較高。圖1展示的Lumileds公司的大功率半導體發光二極體的封裝基座的示意圖。當把裝有矽膠的透鏡扣在封裝基座101上時，封裝基座101上的下凹109中的空氣很難被完全排除乾淨，殘留的空氣在固化矽膠時會膨脹形成氣泡。
在圖1展示的大功率半導體發光二極體的封裝基座中，電極102和103及其上的打線焊盤與LED晶片106的上表面的高度差相當大。自動設備的圖像識別系統在不改變焦距的情況下，為識別不同的圖像，對不同的圖像之間的高度差有限制。如果不同的圖像之間的高度差大於該限制，為了對不同的圖像進行識別，圖像識別系統必須改變焦距，以便識別不同的圖像。圖像識別系統改變焦距的時間降低了自動設備的單位時間的產量，因此生產成本提高。另外，全自動打線機有打線機頭偏移現象(Bond tip offset)，如果不同的圖像之間的高度差過大，打線機頭的偏移會加大。一個方法是在一個自動設備上安裝多個圖像識別系統，以便分別識別不同高度的圖像而不需要改變焦距。但是，具有多個圖像識別系統的自動設備的軟體和硬體都很複雜，價格昂貴。
因此，需要新型大功率半導體發光二極體封裝基座，以便消除封裝基座和透鏡之間的氣泡以及自動封裝設備的反覆的改變焦距過程，提高自動設備的單位時間的產量，減小打線機頭偏移現象，而又不需要複雜昂貴的設備，因而降低成本。
發明內容
本發明揭示幾種具有不同結構的新型大功率半導體發光二極體封裝基座，主要特徵如下(1)封裝基座上沒有下凹；(2)需要打金線的兩個表面(例如，晶片的上表面與打線焊盤的上表面)之間的高度差小於圖像識別系統對不同的圖像之間的高度差的限制，因此，自動打線機的圖像識別系統在整個打線過程中不需要改變焦距，單位時間的產量得以提高，並且減小打線機頭偏移現象。
本發明揭示的新型大功率半導體發光二極體封裝基座設計，也可以應用於其他半導體晶片或器件的封裝基座。
本發明的目的和能達到的各項效果如下(1)本發明的目的是提供新型大功率半導體發光二極體封裝基座。
(2)本發明提供的新型大功率半導體發光二極體封裝基座可以極大的減少殘留在封裝基座和透鏡之間的氣泡。
(3)本發明提供的新型大功率半導體發光二極體封裝基座可以提高自動設備的單位時間的產量，因而降低成本。
(4)本發明提供的新型大功率半導體發光二極體封裝基座可以降低自動打線設備的打線機頭偏移。
本發明和它的特徵及效益將在下面的詳細描述中更好的展示。
圖1是在先的大功率LED封裝基座的截面圖。
圖2是本發明的新型大功率LED封裝基座的第一個具體實施實例的截面圖。
圖3是本發明的新型大功率LED封裝基座的第二個具體實施實例的截面圖。
圖4a是本發明的新型大功率LED封裝基座的第三個具體實施實例的截面圖。
圖4b是本發明的新型大功率LED封裝基座的第四個具體實施實例的截面圖。
圖4c是本發明的新型大功率LED封裝基座的第五個具體實施實例的截面圖。
圖4d是本發明的新型大功率LED封裝基座的第六個具體實施實例的截面圖。
圖5是本發明的新型大功率LED封裝基座的第七個具體實施實例的截面圖。
圖6是本發明的新型大功率LED封裝基座的第八個具體實施實例的截面圖。
圖7a是本發明的新型大功率LED封裝基座的第九個具體實施實例的截面圖。
圖7b是本發明的新型大功率LED封裝基座的第十個具體實施實例的截面圖。
圖7c是本發明的新型大功率LED封裝基座的第十一個具體實施實例的截面圖。
圖7d是本發明的新型大功率LED封裝基座的第十二個具體實施實例的截面圖。
圖8a是本發明的新型大功率LED的圓形封裝基座的一個具體實施實例的頂視圖。
圖8b是本發明的新型大功率LED的方形封裝基座的一個具體實施實例的頂視圖。
圖9a是本發明的生產新型大功率LED封裝基座的單排金屬支架模條。
圖9b是本發明的生產新型大功率LED封裝基座的雙排金屬支架模條。
圖9c是本發明的生產新型大功率LED封裝基座的單排封裝基座模條。
圖9d是本發明的生產新型大功率LED封裝基座的雙排封裝基座模條。
具體實施實例和發明的詳細描述雖然本發明的具體化實施實例將會在下面被描述，但下列各項描述只是說明本發明的原理，而不是局限本發明於下列各項具體化實施實例的描述。
注意，圖中展示的新型大功率LED封裝基座只是示意圖。雖然圖中展示的反射杯的形狀是線性，但反射杯的形狀包括，但不限於，線性和非線性。
圖1展示Lumileds公司的大功率半導體發光二極體的封裝基座101。電極102和103的一端被分別封在基座101中，互相電絕緣。LED晶片106層疊在熱沉108的反射杯107上，金線104和105分別將晶片106連接到電極102和103。基座101的上表面包括下凹109，下凹109是由基座101的外部邊緣110和內部邊緣111界定。下凹109是為了安放透鏡(圖中未畫出)。傳統的操作是在封裝基座的晶片106和反射杯107上點螢光粉/矽膠混合物，在下凹109和螢光粉/矽膠混合物上灌矽膠，在透鏡中灌矽膠，然後，將封裝基座和透鏡合在一起。在這一過程中，空氣很容易被封在下凹109的邊角部位。而且操作工藝需要3次點膠過程。
由於晶片106的上表面與電極102和103的上表面的高度差大於1毫米，自動打線機的圖像識別系統需要分別對晶片106的上表面與電極102和103的上表面進行聚焦和圖像識別，然後打金線，因此降低了自動設備的單位時間的產量。
圖2展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第一個具體實施實例。電極202和203被封在基座201中，互相電絕緣。LED晶片206層疊在熱沉208的反射杯207上。電極202和203分別具有被折彎的端部209和210，端部209和210作為打線焊盤。電極的端部209和210與晶片206的上表面的高度差極小，例如，小於0.5毫米，金線204和205分別將晶片206連接到電極端部209和210上。自動打線機的圖像識別系統不需要分別對晶片206的上表面與電極端部209和210的上表面進行聚焦，而是直接進行圖像識別，打金線，因此提高了自動打線設備的單位時間的產量，並且降低自動打線設備的打線機頭偏移。
圖3展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第二個具體實施實例。電極302和303被封在塑料基座301中，互相電絕緣。LED晶片306層疊在熱沉308的反射杯307上，金線304和305分別將晶片306連接到電極302和303上。熱沉308的高度被降低，使得電極302和303與晶片306的上表面的高度差極小，例如，小於0.5毫米，自動打線機的圖像識別系統不需要分別對晶片306的上表面與電極302和303的上表面進行聚焦，而是直接進行圖像識別，打金線，因此提高了自動打線設備的單位時間的產量，並且降低自動打線設備的打線機頭偏移。
圖4a展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第三個具體實施實例。電極402和403被封在封裝基座401中，互相電絕緣。電極402和403被分別折彎，形成打線焊盤409和410，打線焊盤409和410的端點被分別折彎並被封在封裝基座401中。LED晶片406層疊在熱沉408的反射杯407上，金線404和405將晶片406分別連接到電極402和403上。反射杯407有下凹部分，反射杯407的下凹部分被螢光粉/矽膠混合物添滿，封裝基座401的表面沒有其它下凹部分，封裝基座401與添滿矽膠的透鏡對接時，沒有空氣被封在封裝基座401與透鏡之間。設計熱沉408的高度，使得電極402和403與晶片406的上表面的高度差極小，例如，小於0.5毫米，自動打線機的圖像識別系統不需要分別對晶片406的上表面與電極402和403的上表面進行聚焦，而是直接進行圖像識別，打金線，因此提高了自動打線設備的單位時間的產量，並且降低自動打線設備的打線機頭偏移。
圖4b展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第四個具體實施實例。第四個具體實施實例與第三個具體實施實例的不同之處在於封裝基座421的上表面的邊緣有臺階411，臺階411是在對接透鏡時，為透鏡定位。
圖4c展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第五個具體實施實例。第五個具體實施實例與第三個具體實施實例的不同之處在於封裝基座431的上表面的靠近邊緣的部分412向下傾斜，這種形狀更有利於在對接透鏡時空氣的排出。
圖4d展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第六個具體實施實例。第六個具體實施實例與第五個具體實施實例的不同之處在於封裝基座441的上表面的邊緣有臺階413，臺階413是在對接透鏡時，為透鏡定位。
圖5展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第七個具體實施實例。第七個具體實施實例與第一個具體實施實例的不同之處如下，第一個具體實施實例中的熱沉208的頂部是反射杯207，LED晶片206層疊在反射杯207上。第七個具體實施實例中的熱沉508的頂部是平臺507，LED晶片506層疊在平臺507上。平臺507上可以層疊較大尺寸的LED晶片。
圖6展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第八個具體實施實例。第八個具體實施實例與第二個具體實施實例的不同之處如下，第二個具體實施實例中的熱沉308的頂部是反射杯307，LED晶片306層疊在反射杯307上。第八個具體實施實例中的熱沉608的頂部是平臺607，LED晶片606層疊在平臺607上。
圖7a展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第九個具體實施實例。第九個具體實施實例與第三個具體實施實例的不同之處如下，第三個具體實施實例中的熱沉408的頂部是反射杯407，LED晶片406層疊在反射杯407上。第九個具體實施實例中的熱沉708的頂部是平臺707，LED晶片706層疊在平臺707上。封裝基座的第九個具體實施實例中，完全沒有下凹部分，平臺707上不但可以層疊較大尺寸的LED晶片，而且這種形狀更有利於空氣的排出。
圖7b展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第十個具體實施實例。第十個具體實施實例與第九個具體實施實例的不同之處在於封裝基座701的上表面的邊緣有臺階711，臺階711是在對接透鏡時，為透鏡定位。
圖7c展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第十一個具體實施實例。第十一個具體實施實例與第九個具體實施實例的不同之處在於封裝基座721的上表面的靠近邊緣的部分712向下傾斜，這種形狀更有利於在對接透鏡時空氣的排出。
圖7d展示本發明的新型大功率LED封裝基座的第十二個具體實施實例。第十二個具體實施實例與第十一個具體實施實例的不同之處在於封裝基座731的上表面的邊緣有臺階713，臺階413是在對接透鏡時，為透鏡定位。
注意，雖然圖7和圖4展示的本發明的新型大功率LED封裝基座的上表面是平面，本發明的新型大功率LED封裝基座的上表面也可以包括凸起的部分。
圖8a展示本發明的新型大功率LED的圓形封裝基座的一個具體實施實例的頂視圖。圓形外殼801把互相電絕緣的電極802和803封在其中，電極802和803分別具有暴露的打線焊盤804和805。具有反射杯807的熱沉808安裝在圓形內殼806中。熱沉808的上表面也可以是平面(沒有在圖中展示)。電極802和803也可以是其它形狀。打線焊盤804和805也可以是其它形狀或在其它位置。
圖8b展示本發明的新型大功率LED的方形封裝基座。方形外殼811把互相電絕緣的電極812和813封在其中，電極812和813分別具有打線焊盤814和815，具有反射杯817的熱沉818安裝在圓形內殼816中。方形外殼811具有圓形內邊819以便安裝透鏡。熱沉818的上表面也可以是平面(沒有在圖中展示)。電極812和813也可以是其它形狀。打線焊盤814和815也可以是其它形狀或在其它位置。
圖9a展示本發明的生產新型大功率LED封裝基座的單排金屬支架901。單排金屬支架901包括電極902。
圖9b展示本發明的生產新型大功率LED封裝基座的多排金屬支架911。多排金屬支架911包括兩個互相聯結的單排金屬支架913和914，每個單排金屬支架913和914分別具有電極912。
注意，雖然圖9b中的多排金屬支架911隻包括兩個互相聯結的單排金屬支架，但是，多排金屬支架911可以包括多於兩個互相聯結的單排金屬支架。
圖9c展示本發明的生產新型大功率LED封裝基座的單排封裝基座支架921。單排封裝基座支架921包括電極922和多個封裝基座923。每兩個相對的電極922被封裝在一個封裝基座923中。
圖9d展示本發明的生產新型大功率LED封裝基座的多排封裝基座支架931。多排封裝基座支架931包括電極932和兩個互相聯結的單排封裝基座支架934和935。每兩個相對的電極932被封裝在一個封裝基座933中。在生產工藝流程完成後，多排封裝基座支架921或931被分開為單個封裝基座933並測試分類。
注意(1)雖然圖9d中的多排封裝基座支架931隻包括兩個互相聯結的單排封裝基座支架，但是，多排封裝基座支架931可以包括多於兩個互相聯結的單排封裝基座支架。(2)雖然圖9d中的封裝基座933具有矩形，但是，封裝基座933也可以具有其它形狀，例如，方形，圓形，或憜圓形。
上面的具體的描述並不限制本發明的範圍，而只是提供一些本發明的具體化的例證。因此本發明的涵蓋範圍應該由權利要求和它們的合法等同物決定，而不是由上述具體化的詳細描述和實施實例決定。
權利要求
1.一種新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，包括基座；兩個電極；其中，所述的兩個電極被封在基座中，所述的兩個電極互相電絕緣；其中，所述的兩個電極被封在基座中的部分分別包括打線焊盤；熱沉；其中，所述的層疊LED晶片的熱沉的上表面與所述的兩個電極的打線焊盤的上表面的高度接近。
2.權利要求1的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的層疊LED晶片的熱沉的上表面具有反射杯；其中，所述的反射杯的形狀包括，但不限於線性和非線性形狀。
3.權利要求1的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的層疊LED晶片的熱沉的上表面是平面。
4.權利要求1的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的兩個電極的被封在基座中的具有打線焊盤的端部被折彎，使得被折彎的端部與晶片的上表面的高度差極小。
5.權利要求1的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的基座的外形是從下述形狀選出圓形，方形，憜圓形，矩形。
6.一種新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，包括基座；其中，所述的基座的上表面是平面或包括凸起的部分，沒有下凹部分；兩個電極，其中，所述的兩個電極被封在基座中，所述的兩個電極互相電絕緣；其中，所述的兩個電極被封在基座中的部分分別包括打線焊盤；熱沉；其中，所述的層疊LED晶片的熱沉的上表面與所述的兩個電極的打線焊盤的上表面的高度接近。
7.權利要求6的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的層疊LED晶片的熱沉的上表面具有反射杯；其中，所述的反射杯的形狀包括，但不限於線性和非線性形狀。
8.權利要求6的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的層疊LED晶片的熱沉的上表面是平面。
9.權利要求6的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的基座的外形是從下述形狀選出圓形，方形，憜圓形，矩形。
10.權利要求6的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的基座的上表面的邊緣有臺階，臺階是在對接透鏡時，為透鏡定位。
11.權利要求6的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的基座的上表面的靠近邊緣的部分向下傾斜，這種形狀更有利於在對接透鏡時空氣的排出。
12.權利要求11的新型大功率半導體發光二極體(LED)封裝基座，其中，所述的基座的上表面的邊緣有臺階，臺階是在對接透鏡時，為透鏡定位。
全文摘要
本發明展示幾種具有不同結構的新型大功率半導體發光二極體封裝基座，主要特徵如下需要打金線的兩個表面(例如，晶片的上表面與電極的上表面)之間的高度差小於圖像識別系統對不同的圖像之間的高度差的限制，因此，自動打線機的圖像識別系統在整個打線過程中不需要改變焦距，單位時間的產量得以提高，並且減小打線機頭偏移現象。本發明揭示的新型大功率半導體發光二極體封裝基座設計，可以應用於其他半導體晶片或器件的封裝基座。
文檔編號H01L23/12GK1725518SQ20051004076
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月24日 優先權日2005年6月24日
發明者彭暉, 張濤, 梁秉文 申請人:南京漢德森半導體照明有限公司