高亮度超薄光半導體器件的製作方法

2023-06-15 13:14:36 1

專利名稱：高亮度超薄光半導體器件的製作方法
技術領域：
本發明屬於半導體技術領域，具體地說是有關超小型(Small Size)、超薄型(Thin Thichness)發光二極體的。更詳細講，它是把InGaN/GaN發光二極體晶片(Chip)直接貼片於鍍銀的引線框架Die PAD Cup上，充分利用銀的反向率，提高超小型封裝(Package)LED光亮度的有關封裝(Package)結構的發明。
背景技術：
一般來講，光半導體器件是利用半導體光電轉換特性，傳遞光電信號的產品。光半導體器件區分於象發光二極體將電信號轉換為光信號後，向前方發射光的發光器件(350nm-990nm)和接收光信號並轉換為電氣信號的光敏器件(光敏三極體、光敏二極體、光敏IC等)。這些光半導體器件由形成PN結的參雜物的種類及濃度、PN結結構的不同，可製作由紫外光(UVLight)到可視光(Visual Light)、紅外光(Infra Red Light)的各種發光波長的製品。
可視發光二極體是利用P-N結的注入型電致發光特性的發光器件。可視發光二極體發光所需電壓非常低，而且使用壽命長，因而廣泛應用於固體顯示器件及畫像顯示器件。這些可視光光半導體器件根據其使用領域的不同，封裝的外形也不同。代表性產品為用於手機背光燈的表面封裝型的超小型發光二極體(Chip LED)及用於電光板、固體顯示器件及畫像顯示用的3Φ、5Φ直立型發光二極體。
下面闡述表面封裝型(Surface Mounting Device)的超小型可視光發光二極體器件。發光二極體的結構如圖1所示，由晶片(Chip)(A)與金屬引線(C)、(D)構成。金屬引線的作用是形成迴路，並給晶片(Chip)添加電流，而晶片(Chip)加上電流後，會產生發散光。
圖中晶片(A)由導電性Ag膠(E2)粘接於在負極引線(C)末端形成的Die PAD(E1)上，同時正極引線(D)及負極引線(C)另一端由金線(Wire)連接，而形成迴路。此外，為了從外部環境保護晶片(Chip)，使用透光絕緣環氧樹脂(F)進行封裝，只是將負極正極引線(C)(D)末端部裸露在外，便於對晶片(Chip)施加電流。
實際應用時，把所要使用的外部電路連接於發光二極體裸露在外的負極(C)和正極引線(D)上，就可以對晶片(Chip)施加電流，來利用發光二極體的發光功能。
封裝物(Molding)一般採用透明的環氧樹脂，而採用不同的發光二極體晶片(Chip)(A)，可以製造出紅色、綠色、藍色、橙色等不同顏色的發光二極體。
上述具有代表性的表面封裝型(Surface Mounting Device)超小型發光二極體器件，一般採用較厚的印刷線路板(PCB基板)，而這些印刷線路板(PCB基板)(J)的耐熱性比較低，在生產發光二極體過程中所發生熱衝擊(Stress)，使印刷線路板(PCB基板)(J)發生熱變形，導致PCB與環氧樹脂膠粘力減弱，所以此類發光二極體的可靠性難以得到保證。
在採用印刷線路板(PCB基板)的生產中，想保證可靠性，首先，製造工序將變得很複雜，帶來製造成本的上升。其次，因使用厚的PCB而無法實現超小型CHIP LED的輕薄化。還有印刷線路板(PCB基板)的光反向率很低，鍍在DIE PAD上的金(Gold)的反向率也不好，所以採用面發光晶片(InGaN/GaN系LED CHIP)(390nm-470nm)生產不出光亮度較高的產品。還有這些PCB的基板100％依靠進口，所以原材料的單價高，而且使用貴金屬的金(Gold)，所以製造成本也變得昂貴。
還有在手機(Handy Phone)等實際應用中，採用浸焊(Souder Reflow)工序來安裝晶片(CHIP)LED光器件，但浸焊(Solder Reflow)工序是在220℃～320℃條件下進行的，而PCB基板的熱變形溫度是在220℃以內，因此SolderRefolw工序給迄今為止的表面封裝型(SMD)超小型發光二極體(Chip LED)器件帶來致命的熱衝擊，使Gold Wire(A1)(A2)與AgEpoxy(E2)從印刷線路板(PCB基板)脫落。因此迄今為止技術的表面封裝型(SMD)超小型ChipLED器件，很難保證其壽命。

發明內容
鑑於上述現有技術存在的不足，本發明的目的是解決迄今為止沒能夠解決的表面封裝超小型發光二極體的問題點。把面發光晶片(InGan/GaN LEDChip)用絕緣透光晶片膠粘劑(E)(UV Cure)用膠粘劑，絕緣透明膠粘劑於引線框架的Die PAD Cup上，而排除使用Ag Epoxy膠粘劑，從而根本解除了正、負極之間的短接現象，而且從結構上把從面發光晶片發射的光束中使反方向發射的光束透過絕緣透光環氧樹脂膠粘劑後被反向率高的鍍有Ag的DiePAD反射回來，實現向所要發射的方向，發射出更多的光束，所以能夠得到更高亮度的晶片(Chip)LED。
本次發明的另外目的是使用厚度比較薄的引線框架，並使引線框架及透光環氧樹脂的下端(H)比引線部平面突出10um～50um，然後用貫穿孔(B)(B1)使上端環氧樹脂(G)與下端環氧樹脂(H)相連，從而能提供熱衝擊強，又超薄型(Thin Thickness)的晶片(Chip)LED。
本次發明的又一個目的是使器件整機(Set)生產中的浸焊(Set SolderRerlow)工序(220℃～320℃)所受的熱衝擊應力(Stress)最小化，從而解決迄今為止的表面封裝(SMD)超小型發光二極體(Chip LED)在受到致命的熱衝擊，而發生Gold Wire(A1)(A2)與Ag Epoxy(E2)從印刷線路板(PCB基板)上脫落的問題。為了保證表面封裝型(SMD)超小型Chip LED器件的壽命，本發明使用熱變形溫度為450℃以上的耐熱的Lead Frame。
本次發明的再一個目的是解決基板材料成本高的問題。迄今為止使用的印刷線路板(PCB基板)(J)價格很高，DiePAD位上鍍有金(Gold)的印刷線路板又是100％依靠進口，所以製造費用很高，而本發明使用的超小型ChipLED器件是使用價格低廉的局部鍍Ag的Lead Frame(I)，所以製造成本有了很大的改善。
實現上述目的的超小型、超輕薄型的ChipLED光半導體器件的製作方法如下第一工序排列多個引線框架，並每一個引線框架上塗布絕緣透光環氧樹脂粘膠劑(E)第二工序引線框架Die PAD的膠粘劑上粘貼光器件晶片(A)第三工序引線框架及晶片(Chip)之間用金線(Gold Wire)連接(A1)(A2)，實現迴路第四工序把引線框架的結構部安裝於制模模具後，用透過性環氧樹脂(F)封裝第五工序封裝結束的引線框架部粘貼切割(Sawing)膠粘劑後用金剛石刀片(Diamond Blade)一個個切斷。
本發明的優點是如上所述，把面發光晶片(InGan/GaN LED Chip)(390nm-470nm)用絕緣透光晶片膠粘劑(E)(UV Vure)用膠粘劑，絕緣透明膠粘劑)膠粘於引線框架的Die PAD Cup上，因此避免了因使用Ag Epoxy膠粘劑(E2)導致的正極(Anode)和負極(Cathode)之間的短路(Short)現象；而且從結構上把從面發光晶片發射的光束中，使反方向的光束，透過絕緣透光環氧樹脂膠粘劑後，被反向率高的鍍有Ag的Dei Pad(E1)反射回來，實現向所要發射的方向，發射出更多的光束，所以能夠提高亮度；還有使用厚度比較薄的引線框架為基板，封裝時使引線框架(I)及透光環氧樹脂(F)的下端環氧樹脂(H)比引線框架(I)的引線底部平面突出10um～50um，並通過正、負極貫穿孔(B1)(B)使上端環氧樹脂(G)與下端環氧樹脂(H)相連，所以既能使光器件受熱衝擊帶來的應力最小化，而且能使晶片(Chip)LED超薄(Thin Thickness)化；其次是解決了迄今為止的表面封裝(SMD)超小型發光二極體(Chip LED)器件在整機應用中存在的一些問題。
其一是由於整機生產採用浸焊(Sorder Rrfolw)工序，(浸焊(SorderReflow)工序是在220℃～320℃條件下進行的)而浸焊(Sorder Reflow)工序給表面封裝型(SMD)超小型發光二極體(Chip LED)器件帶來致命的熱衝擊，使Gold Wire(A1)(A2)與AgEpoxy(E2)從印刷線路板(PCB基板)脫落，但如使用熱變形溫度為450℃以上的引線框架(Lead Frame)就能使器件在浸焊等熱衝擊中受到最小的應力，而且能實現超薄化，從而保證光半導體器件在整機應用中的壽命。
其二，迄今為止使用的印刷線路板(PCB基板)(J)價格很高，Die PAD部位上鍍有金(Gold)的印刷線路板又是100％依靠國外進口，所以製造費用很高，而本發明使用超小型Chip LED器件是使用價格低的局部鍍Ag的LeadFrame(I)，所以製造成本有了很大的改善。
下面結合附圖對本發明作以說明。


圖1是現有超小型光半導體器件的結構示意圖；圖2是本發明結構示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發明的超小型、超輕薄型的Chip LED光半導體器件的是由正極引線框架(Anode Lead Frame)(D)、負極引線框架((Dathode LeadFramd)(C)、正，負極引線框架(D)(C)及發光晶片(A)之間通電用的金線(A1)(A2)、封裝上述兩個引線框架(D)(C)部分的透光環氧樹脂(F)、Lead下端部形成的10～50um突出的下端環氧樹脂(H)和連接Lead Frame，CathodeLead及下端環氧樹脂(H)和上端環氧樹脂(G)的正極引線貫穿孔(B1)、負極引線貫穿孔(B2)構成。
權利要求
1.一種高亮度超薄光半導體器件，其特徵是把面發光晶片(Chip)(A)(InGan/GaN LED Chip)用絕緣透光晶片膠粘劑(E)(UV Cure)用膠粘劑，絕緣透明膠粘劑)膠粘於引線框架的Die PAD Cup上，並把從面發光晶片發射的光束中使反方向發射的光束透過絕緣透光環氧樹脂膠粘劑後，被反射率高的鍍有Ag的Die PAD CUP反射回來，實現向所要發射的方向，發射出更多的光束，所以能夠得到更高亮度的超小型、超輕薄型SMD Type的Chip LED光半導體器件。
2.如權利要求1所述的高亮度超薄光半導體器件，其特徵是由光反向率高，熱變形溫度450℃以上的鍍有Ag的引線框架來代替迄今為止的印刷線路板(PCB基板)(J)而製造出的表面封裝型晶片(Chip)LED光半導體器件。
3.如權利要求1所述的高亮度超薄光半導體器件，其特徵是用透光環氧樹脂封裝時使引線框架(I)及透光環氧樹脂(F)的下端環氧樹脂(H)比引線框架(I)的引線部平面突出10um～50um，並通過正、負極貫穿孔(B1)(B)使上端環氧樹脂(G)與下端環氧樹脂(H)連接。從而使光器件受熱衝擊帶來的應力最小化，並實現晶片(Chip)LED光半導體器件的超薄型(ThinThickness)化。
全文摘要
本發明公開了一種高亮度超薄光半導體器件，其主要技術特點是把面發光晶片(Chip)(A)(InGan/GaN LED Chip)用絕緣透光晶片膠粘劑(E)(UVCure)用膠粘劑，絕緣透明膠粘劑)膠粘於引線框架的Die PAD Cup上，並把從面發光晶片發射的光束中使反方向發射的光束透過絕緣透光環氧樹脂膠粘劑後，被反射率高的鍍有Ag的Die PAD CUP反射回來，實現向所要發射的方向，發射出更多的光束，所以能夠得到更高亮度的超小型、超輕薄型SMD Type的Chip LED光半導體器件。既能使光器件受熱衝擊帶來的應力最小化，而且能使晶片(Chip)LED超薄(Thin Thickness)化。
文檔編號H01L33/00GK1489224SQ03134199
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月2日 優先權日2003年9月2日
發明者陳洪花 申請人:陳洪花