专利名称：晶圆级封装结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封装结构及其制作方法，尤其涉及一种晶圆级封装结构及其制作方法。
背景技术：
有别于传统以单一芯片为加工标的的封装技术，晶圆级封装以晶圆(wafer)为封装处理对象，其主要目的在简化芯片的封装制程，以节省时间及成本。在晶圆上的集成电路制作完成以后，便可直接对整片晶圆进行封装制程，其后再进行晶圆切割(wafer saw)的动作，以分别形成多个芯片封装体。制作完成的芯片封装体可安装于载板上。在晶圆级封装的应用中，封装基板相对较厚，一般采取蚀刻的方式形成所需的图案结构，在封装基板的上下形成导通孔，在封装的过程中，发光元件上会覆盖一封装层，该封装层材质为掺杂荧光粉的封装胶，传统方法采取在该导通孔处填置导电胶的方式来解决 点胶漏胶的问题，由于导电胶的散热性能不足且长期屯热会造成导电胶本身发生变化，进而影响封装结构的使用寿命，同时全部填置金属物质则相对制作成本较高。因此，如何提供一种解决点胶、漏胶，同时具备优良散热效果及低制作成本的封装结构仍是业界需要解决的课题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种解决点胶、漏胶，同时具备优良散热效果及低制作成本的晶圆级封装结构及其制作方法。一种晶圆级封装结构，包括一封装基板、一绝缘层、一导电层、设于该导电层上的一发光兀件及覆盖于该发光兀件上的一封装层，该绝缘层底部表面形成若干散热结构，该绝缘层形成至少一层若干导电结构，该至少一层若干导电结构与该导电层及若干散热结构形成电性连接，该若干导电结构彼此间隔。一种晶圆级封装结构的制作方法，其步骤包括提供一封装基板，该封装基板包括一第一表面和一第二表面，在该第二表面形成若干凹槽；在该第二表面底部形成一蚀刻停止层，该绝缘层与该若干凹槽相贴合；在该第一表面形成一凹槽，并使该蚀刻停止层部分外露；在该凹槽的表面上形成一绝缘介电层，该绝缘介电层与蚀刻停止层部分接触；在该蚀刻停止层及绝缘介电层接触的部分形成至少一层若干互相分离的导孔，在该若干导孔中填注金属，形成若干导电结构；在该第二凹槽中卡置形成若干散热结构，该若干散热结构与该导电结构形成电性连接；在该绝缘介电层上形成一导电层，该导电层包括若干间隔的电极，该若干电极与该若干导电结构形成电性连接；提供一发光元件，该发光元件通过打线或覆晶的方式与该若干电极形成电性连接；提供一封装层，该封装层为掺杂荧光粉的封装胶，该封装层覆盖于发光元件上并与该绝缘介电层部分贴合。与现有技术相比，本发明采取半导体和金属来填充封装基板上下形成的导通孔，形成一层或多层导电结构，具备良好的稳固性及高效的热电传导性，能够避免该封装层的点胶、漏胶现象，同时可将发热元件产生的热量迅速传至外部的散热金属垫。
图I为本发明一实施例晶圆级封装结构的剖面示意图。图2至图5为本发明不同实施例晶圆级封装结构的剖面示意图。图6至图12为本发明一实施例的晶圆级封装结构制造方法的各步骤示意图。主要元件符号说明
Ifl 基板 |10 —
蚀刻停止层 20_· 绝缘介电层 ^0
导电层_40_
发光元件 50 I !层而
散热金属垫 70_
导电结构 80_
第一表面_H_
第二表面 Tl B—凹槽 '10 第一斜面 111_
第二斜面 112_
第一定位部 113 第二凹槽120 ~
蛋二导电结构
本体部_71_
延伸部72
第三斜面一 31 ■第四斜面 —32
第二定位部 33_
第二导电结构 &
第一电极_41_
第二电极
_卡置部_410
反射部_411_
连接部_412_
第一凸伸部 115 竟二凸伸部 36 导电结构83，84
第三电极43
第一部分 —13第二部分 —14第三部分34
蛋面部分 |35 一
如下具体实施方式
将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施例方式请参阅图1，本发明一较优实施例的晶圆级封装结构包括一封装基板10、一蚀刻
停止层20、一绝缘介电层30、一导电层40、设于该导电层40上的一发光元件50及覆盖于该
绝缘介电层30上的一封装层60。该蚀刻停止层20底部表面形成若干散热金属垫70，该绝缘介电层30形成两层导电结构80，该两层导电结构80与该导电层40及若干散热金属垫70形成电性连接。具体的，该封装基板10具有一第一表面11及与第一表面11相对的一第二表面12。该第一表面11米用光微影的方式形成图案化结构，并米取蚀刻的方式形成一第一凹槽110，该第一凹槽110包括对称的两个斜面和一底面，该底面成水平状延伸，每一斜面呈阶梯状，包括一第一斜面111、一第二斜面112及连接该第一斜面111和该第二斜面112的一水平第一定位部113，其中该两对称第一斜面111的水平距离大于该两对称第二斜面112的水平距离。该封装基板10的第二表面12形成若干间隔的第二凹槽120，本实施例中该第二凹槽120的数量为3个。该封装基板10可为导电基板也可为绝缘基板，导电基板可为铜箔基板或其他任何合适的导电材料；绝缘基板可由如下材料中的一种或多种制成硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)及磷化铟(InP)等。该蚀刻停止层20形成于该封装基板10的第二表面12，并与该第二表面12的3个第二凹槽120贴合。该蚀刻停止层20为一绝缘层，可由氧化硅、氮化硅等绝缘材料制成。由于该封装基板10的第一表面11采取光微影及蚀刻的方式形成图案化凹形结构(即第一凹 槽110)，使得该蚀刻停止层20的上表面部分外露。该蚀刻停止层20对应该第二凹槽120的部分蚀刻形成对称的两个导孔，该两导孔相互间隔且导孔中填注金属材料，形成第一导电结构81。若干散热金属垫70形成于该蚀刻停止层20的底面并卡置收容于该若干第二凹槽120中，本实施例中，该若干散热金属垫70的数量为3个，每一散热金属垫70包括一本体部71和及自该本体部71两侧对称延伸的的两延伸部72，每一延伸部72先沿该第二凹槽120的侧面斜向下延伸进而弯折沿该第二表面12水平延伸，从而卡置固定在该第二表面12的第二凹槽120中。该绝缘介电层30形成于该封装基板10的第一表面11并与所述封装基板10的第一表面11和该蚀刻停止层20的上表面相贴合，对应该第一凹槽110的形状呈现类似的结构。该绝缘介电层30包括一第三斜面31、一第四斜面32及连接该第三斜面31和该第四斜面32的一水平第二定位部33。该绝缘介电层30为一绝缘层，可由氧化硅、氮化硅等绝缘材料制成。该绝缘介电层30对应外露蚀刻停止层20的位置蚀刻形成若干导孔，本实施例中，该若干导孔的数量为4个，相邻导孔相互间隔且导孔中填注金属材料，形成第二导电结构82。第二导电结构82与第一导电结构81电连接。一导电层40形成于该绝缘介电层30上，该导电层40包括若干间隔的电极。本实施例中，该若干电极的数量为3个,包括位于两侧且对称的两第一电极41和位于该两第一电极41之间的一第二电极42。每一第一电极41包括一卡置部410、一反射部411和一连接部412。所述卡置部410与该第二定位部33相贴合以固定该第一电极41。该反射部411与该第三斜面31相贴合并具有反射功能，可使该封装结构的出光更加均匀。该连接部412与其中该第二导电结构82相接触以达有效的电连接。该第二电极42呈矩形平板状，该第二电极42与该第二导电结构82接触并用于承载所述发光元件50。该发光元件50设于该第二电极42上，该发光元件50可以是发光二极管晶粒、有机发光二极管晶粒等发光器件。本实施例中该发光元件50为发光二极管晶粒，与两侧对称的两第一电极41通过打线的方式形成电连接。
该封装层60设于该发光兀件50上,该封装层60与该绝缘介电层30上表面相贴合，该封装层60为掺杂荧光粉的封装胶，该荧光胶带包含石榴石基荧光粉、硅酸盐基荧光粉、原硅酸盐基荧光粉、硫化物基荧光粉、硫代镓酸盐基荧光粉、氮氧化物基荧光粉和氮化物基荧光粉中的一种或多种。请参阅图2，为本发明的晶圆级封装结构的另一实施例，包括一封装基板10、一蚀刻停止层20、一绝缘介电层30、一导电层40、设于该导电层40上的一发光元件50及覆盖于该绝缘介电层30上的一封装层60。该蚀刻停止层20底部表面形成若干散热金属垫70，该绝缘介电层30形成一层互相间隔的导电结构83,该导电结构83与该导电层40及若干散热金属垫70形成电性连接。具体的，该封装基板10具有一第一表面11及与第一表面11相对的一第二表面
12。该第一表面11米用光微影的方式来形成图案化结构，并米取蚀刻的方式形成一第一凹槽110，该第一凹槽110包括位于上方的的第一部分13及于第一部分13进一步向下间隔延 伸形成的两个第二部分14。所述两个第二部分14之间形成第一凸伸部115，该第一凸伸部115用以承载所述发光元件50。第一凹槽110的第一部分13具有一第一斜面111，第二部分14具有一第二斜面112，一水平第一定位部113连接在该第一斜面111和该第二斜面112之间。其中该两对称第一斜面111的水平距离大于该两对称第二斜面112的水平距离。该封装基板10的第二表面12形成若干间隔的第二凹槽120，本实施例中该若干第二凹槽120的数量为2个，且位置与第一凹槽110的第二部分14对应。该封装基板10可为导电基板也可为绝缘基板，导电基板可为铜箔基板或其他任何合适的导电材料；绝缘基板可由如下材料中的一种或多种制成硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)及磷化铟(InP)等。该蚀刻停止层20形成于该封装基板10的第二表面12，并与该第二表面12的2个第二凹槽120贴合，该蚀刻停止层20为一绝缘层，可由氧化硅、氮化硅等绝缘材料制成。由于该封装基板10的第一表面11采取光微影及蚀刻的方式形成图案化凹形结构，使得该蚀刻停止层20的上表面部分外露。若干散热金属垫70形成于该蚀刻停止层20的底面并卡置收容于该若干第二凹槽120中，本实施例中，该若干散热金属垫70的数量为2个，每一散热金属垫70包括一本体部71和及自该本体部71两侧对称延伸的的两延伸部72，每一延伸部72先沿该第二凹槽120的侧面斜向下延伸进而弯折沿该第二表面12水平延伸，从而卡置固定在该第二表面12的第二凹槽120中。该绝缘介电层30形成于该封装基板10的第一表面11并与所述封装基板10的第一表面11和该蚀刻停止层20的上表面相贴合，对应该第一凹槽110的形状呈现类似的结构，包括位于上方的的第三部分34及于第三部分34进一步向下间隔延伸形成的两个第四部分35。所述两个第四部分35之间形成第二凸伸部36，该第二凸伸部36用以承载所述发光元件50。第三部分34具有一第三斜面31，第四部分35具有一第四斜面32，一水平第二定位部33连接在该第三斜面31和该第四斜面32之间。其中该两对称第三斜面31的水平距离大于该两对称第四斜面32的水平距离。该绝缘介电层30为一绝缘层，可由氧化硅、氮化硅等绝缘材料制成。该绝缘介电层30对应外露蚀刻停止层20的位置蚀刻形成若干导孔，本实施例中，该若干导孔的数量为4个，相邻导孔相互间隔且导孔中填注金属材料，形成一导电结构83。
一导电层40形成于该绝缘介电层30上，该导电层40包括若干间隔的电极。本实施例中，该若干电极的数量为4个,包括位于两侧且对称的两第一电极41、位于该凸伸部上的一第二电极42。每一第一电极包括一卡置部410、一反射部411和一连接部412。所述卡置部410与该第二定位部33相贴合以固定该第一电极41。该反射部411与该第三斜面31相贴合并具有反射功能，可使该封装结构的出光更加均匀。该连接部412与其中该导电结构83相接触以达有效的电连接。该第二电极42呈矩形块状，用以承载该发光元件50。该发光元件50设于该第二电极42上，该发光元件50可以是发光二极管晶粒、有机发光二极管晶粒等发光器件。本实施例中该发光元件50为发光二极管晶粒，与两侧对称的两第一电极41通过打线的方式形成电连接。该封装层60设于该发光兀件50上,该封装层60与该绝缘介电层30上表面相贴合，该封装层60为掺杂荧光粉的封装胶，该荧光胶带包含石榴石基荧光粉、硅酸盐基荧光粉、原硅酸盐基荧光粉、硫化物基荧光粉、硫代镓酸盐基荧光粉、氮氧化物基荧光粉和氮化物基荧光粉中的一种或多种。·
请参阅图3，为本发明晶圆级封装结构的另一实施例，该实施例中晶圆级封装结构与图2所示实施例相似，不同之处在于，所述第二电极42与左侧第一电极41连为一体，该发光元件50的一电连接点与第二电极42直接接触形成电连接。该发光元件50的另一电连接点采取打线的方式与右侧第一电极41形成有效的电连接。请参阅图4，为本发明晶圆级封装结构的另一实施例，该实施例中晶圆级封装结构与图2所示实施例相似，不同之处在于，该蚀刻停止层20对应该第二凹槽120的部分蚀刻形成对称的两个方形导孔，该两导孔相互间隔且导孔中填注金属材料，形成另一层导电结构84。请参阅图5，为本发明晶圆级封装结构的另一实施例，该实施例中晶圆级封装结构与图2所示实施例相似，不同之处在于，该对称的两个第一电极41均延伸至该第二凸伸部36，采取覆晶的方式使发光元件50与两电极形成有效的电性连接。与现有技术相比，本发明采取半导体和金属来填充封装基板上下形成的导通孔，形成一层或多层导电结构，具备良好的稳固性及高效的热电传导性，能够避免该封装层的点胶、漏胶现象，同时可将发热元件产生的热量迅速传至外部的散热金属垫。下面以本发明实施例的晶圆级封装结构为例，结合图I说明该晶圆级封装结构的制造过程。第一步骤，请参考图6，提供一封装基板10，该封装基板10可为导电基板也可为绝缘基板，导电基板可为铜箔基板或其他任何合适的导电材料；绝缘基板可由如下材料中的一种或多种制成硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)及磷化铟(InP)等。该封装基板具有第一表面11和第二表面12,利用光微影、蚀刻技术在该第二表面12形成图案化结构,该第二表面12包括若干第二凹槽120，本实施例中，该若干第二凹槽120的数量为3个。第二步骤，请参考图7，在该封装基板10的第二表面12形成一蚀刻停止层20，该蚀刻停止层20与该3个第二凹槽120相贴合，该蚀刻停止层20为一绝缘层，可由二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、二氧化钽等绝缘材料制成，优选地，本实施例中为二氧化硅。第三步骤，请参考图8，利用光微影在该封装基板10的第一表面11形成图案化结构，并采取蚀刻的方式形成一第一凹槽110，该第一凹槽110包括对称的两个斜面和一底面，该底面成水平状延伸，每一斜面包括一第一斜面111、一第二斜面112及连接该第一斜面111和该第二斜面112的一水平第一定位部113，其中该两对称第一斜面111的水平距离大于该两对称第二斜面112的水平距离。对应该第二表面12若干第二凹槽120的位置蚀刻至蚀刻停止层20外露。第四步骤，请参考图9，在封装基板10的第一表面11形成一绝缘介电层30，该绝缘介电层30与该第一凹槽110的底面和两斜面相贴合，并与该外露的蚀刻停止层20相贴合。对应该第一凹槽110的形状呈现类似的结构，其包括一第三斜面31、一第四斜面32及连接该第三斜面31和该第四斜面32的一水平第二定位部33，同时该绝缘介电层30的底面与该第一凹槽110的底面贴合并呈现相同结构。该绝缘介电层30为一绝缘层，可由二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、二氧化钽等绝缘材料制成，优选的，本实施例中为二氧化硅。第五步骤，请参考图10，利用蚀刻技术在该蚀刻停止层20及绝缘介电层30形成一层或多层若干导孔，该若干导孔彼此间隔，并在该若干导孔中填注金属。本实施例中，该蚀刻停止层20的导孔数量为2个，该绝缘介电层30的导孔数量为4个。填注金属后，该蚀刻 停止层20的的2个导孔内形成两个第一导电结构81，该绝缘介电层30的4个导孔内形成4个第二导电结构82，该第一导电结构81和该第二导电结构82形成电性连接。第六步骤，在该蚀刻停止层20的底面形成若干散热金属垫70，该若干散热金属垫70卡置收容于该若干第二凹槽120中，本实施例中，该若干散热金属垫70的数量为3个，每一散热金属垫70包括一本体部71和及自该本体部71两侧对称延伸的的两延伸部72，每一延伸部72先沿该第二凹槽120的侧面斜向下延伸进而弯折沿该第二表面12水平延伸，从而卡置固定在该第二表面12的第二凹槽120中，该若干散热金属垫70与该第一导电结构81及该第二导电结构82形成电性连接。第七步骤，请参考图11，在该绝缘介电层30上形成一导电层40，该导电层40包括若干间隔的电极。本实施例中，该若干电极的数量为3个,包括位于两侧对称的两第一电极41和位于该两第一电极41之间的一第二电极42。每一第一电极41包括一卡置部410、一反射部411和一连接部412，所述卡置部410与该第二定位部33相贴合以固定该第一电极41，该反射部411与该第三斜面31相贴合并具有反射功能，可使该封装结构的出光更加均匀，该连接部412与其中该第二导电结构82相接触以达有效的电连接。该第二电极42呈矩形平板状，该第二电极42与该第二导电结构82接触并用于承载所述发光元件50。第八步骤，请参考图12，将一发光元件50设于该第二电极42上，该发光元件50可以是发光二极管晶粒、有机发光二极管晶粒等发光器件。本实施例中该发光元件50为发光二极管晶粒，与两侧对称的两第一电极通过打线的方式形成电连接。最后,将一封装层60设于该发光兀件50上,该封装层60与该绝缘介电层30上表面相贴合，该封装层60为掺杂荧光粉的封装胶，该荧光胶带包含石榴石基荧光粉、硅酸盐基荧光粉、原硅酸盐基荧光粉、硫化物基荧光粉、硫代镓酸盐基荧光粉、氮氧化物基荧光粉和氮化物基突光粉中的一种或多种。可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种晶圆级封装结构，包括一封装基板、一绝缘层、一导电层、设于该导电层上的一发光元件及覆盖于该发光元件上的一封装层，该绝缘层底部表面形成若干散热结构，其特征在于该绝缘层形成至少一层若干导电结构，该至少一层若干导电结构与该导电层及若干散热结构形成电性连接，该若干导电结构彼此间隔。
2.如权利要求I所述的晶圆级封装结构，其特征在于该绝缘层包括一蚀刻停止层和一绝缘介电层，该封装基板包括一第一表面和一第二表面，该蚀刻停止层形成于该第二表面，该绝缘介电层形成于该第一表面，且该蚀刻停止层与该绝缘介电层部分接触，该导电结构位于蚀刻停止层与绝缘介电层接触的部分。
3.如权利要求2所述的晶圆级封装结构，其特征在于所述蚀刻停止层和绝缘介电层接触的部分形成若干导孔，导孔内设置导电材料形成所述导电结构。
4.如权利要求3所述的晶圆级封装结构，其特征在于所述蚀刻停止层上的导孔数量与绝缘介电层上的导孔数量不同。
5.如权利要求2所述的晶圆级封装结构，其特征在于该导电层包括相互间隔的两电极，该发光元件通过覆晶的方式与该两电极形成电性连接。
6.如权利要求2所述的晶圆级封装结构，其特征在于该导电层包括对称的两第一电极和位于该两第一电极之间的一第二电极，该两第一电极和该第二电极相互间隔。
7.如权利要求6所述的晶圆级封装结构，其特征在于该发光元件设于该第二电极上，通过打线的方式与所述两侧第一电极形成电连接。
8.一种晶圆级封装结构的制作方法，其步骤包括 提供一封装基板，该封装基板包括一第一表面和一第二表面，在该第二表面形成若干凹槽； 在该第二表面底部形成一蚀刻停止层，该绝缘层与该若干凹槽相贴合； 在该第一表面形成一凹槽，并使该蚀刻停止层部分外露； 在该凹槽的表面上形成一绝缘介电层，该绝缘介电层与蚀刻停止层部分接触； 在该蚀刻停止层及绝缘介电层接触的部分形成至少一层若干互相分离的导孔，在该若干导孔中填注金属，形成若干导电结构； 在该第二凹槽中卡置形成若干散热结构，该若干散热结构与该导电结构形成电性连接; 在该绝缘介电层上形成一导电层，该导电层包括若干间隔的电极，该若干电极与该若干导电结构形成电性连接； 提供一发光元件，该发光元件通过打线或覆晶的方式与该若干电极形成电性连接； 提供一封装层，该封装层为掺杂荧光粉的封装胶，该封装层覆盖于发光元件上并与该绝缘介电层部分贴合。
9.如权利要求8所述的晶圆级封装结构的制作方法，其特征在于；该若干导电结构彼此间隔。
10.如权利要求8所述的晶圆级封装结构的制作方法，其特征在于该蚀刻停止层上的导孔数量与绝缘介电层上的导孔数量不同。
全文摘要
一种晶圆级封装结构，包括一封装基板、一绝缘层、一导电层、设于该导电层上的一发光元件及覆盖于该发光元件上的一封装层，该绝缘层底部表面形成若干散热结构，该绝缘层形成至少一层若干导电结构，该至少一层若干导电结构与该导电层及若干散热结构形成电性连接，该若干导电结构彼此间隔。本发明采取半导体和金属来填充封装基板上下形成的导通孔，形成一层或多层导电结构，具备良好的稳固性及高效的热电传导性，能够避免该封装层的点胶、漏胶现象，同时可将发热元件产生的热量迅速传至外部的散热金属垫。本发明还涉及一种该晶圆级封装结构的制作方法。
文档编号H01L33/00GK102903821SQ201110215768
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者曾坚信 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司