支撑制品的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于支撑LESD的制品，所述制品包括具有第一主表面和第二主表面的介电层，所述第一主表面在其上具有导电层，所述介电层具有从所述第二主表面延伸至所述第一主表面的至少三个通孔，所述导电层至少包括第一导电特征结构和第二导电特征结构，其中所述第一导电特征结构与至少第一通孔的开口相邻，并且所述第二导电特征结构与至少第二通孔和第三通孔的开口相邻。
【专利说明】
支撑制品
技术领域
[0001 ]本发明涉及柔性发光半导体器件以及相关的基板。【背景技术】
[0002] 常规的发光半导体(LES)(包括发光二极管(LED)和激光二极管)和LES器件(LESD) 以及包含LESD的封装件具有若干缺点。高功率LESD将生成大量的热，这些热必须加以管理。 热管理处理因散热和热应力而产生的问题，目前这是限制发光二极管性能的关键因素。
[0003]一般来讲，LES器件常常易于因自器件内生成的热以及就外部照明应用而言来自太阳光的热的积聚而受损。过度的热积聚可能导致LES器件中所用材料(诸如用于LESD的封装剂)的劣化。当LESD被附接至柔性电路层合体(其也可包括其他电气部件)时，散热问题可能会大大增加。【实用新型内容】
[0004]本发明的至少一个方面通过稳健的柔性LESD构造为当前和今后的高功率LESD构造提供了一种高成效比的热管理解决方案。高功率LESD阵列的运行需要耗散大量热的能力。根据本发明的至少一个实施例，可通过将LESD集成到具有柔性介电层的系统中来管理散热，该柔性介电层采用通孔来实现更好的热管理。在本发明的至少一些实施例中，为形成通孔，采用将介电层蚀穿的方法。
[0005]本发明的至少一个实施例中提供了一种支撑制品，其包括:具有第一主表面和第二主表面的介电层，该第一主表面在其上具有导电层，该介电层具有从第二主表面延伸至第一主表面的至少三个通孔，该导电层至少包括第一导电特征结构和第二导电特征结构， 其中第一导电特征结构与至少第一通孔的开口相邻，并且第二导电特征结构与至少第二通孔和第三通孔的开口相邻。
[0006]如本申请中所用:
[0007]“LES”是指发光半导体，包括发光二极管和激光二极管；
[0008]“LESD”是指发光半导体器件，包括发光二极管器件和激光二极管器件;LESD可为裸露LES管芯构造、完全封装的LES构造或包括多于裸露管芯但少于用于完全的LES封装件的全部部件的中间LES构造，使得术语LES和LESD可互换使用并且是指不同LES构造中的一者或全部；“分立LESD”通常是指“封装的”并在连接到电源(诸如包括MCPCB、MIS等在内的驱动电路)后即可发挥功能的一个或多个LESD。可适用于本发明的实施例的分立LESD的实例包括:可购自德国欧司朗光电半导体公司(OSRAM Opto Semiconductors GmbH,Germany)的 Golden DRAGON LED;可购自美国飞利浦流明公司(Philips Lumileds Lighting Company, USA)的LUXE0N LED;和可购自美国科锐光电公司(Cree，Inc.，USA)的XLAMP LED;以及本文所述的分立LESD以及类似器件。
[0009]“支撑制品”是指一个或多个分立LESD附接到其的有电路的柔性制品;本发明的支撑制品的市售另选产品可包括金属芯印刷电路板(MCPCB)、金属绝缘基板(MIS)、Bergquist传热板和COOLAM传热基板；
[0010]“柔性LESD”通常是指具有一个或多个附接的分立LESD的支撑制品。
[0011]本发明的上述
【发明内容】
并不旨在描述本发明的每个公开的实施例或每种实施方式。以下附图和【具体实施方式】更具体地举例说明这些例示性实施例。【附图说明】
[0012]图1示出了本发明的制品的一个实施例的侧视图。
[0013]图2示出了图1的实施例的顶视图。[〇〇14]图3示出了图1的实施例的底视图。
[0015]图4示出了本发明的制品的一个实施例的侧视图。
[0016]图5示出了本发明的制品的一个实施例的侧视图。[〇〇17]图6示出了本发明的制品的一个实施例的侧视图。
[0018]图7示出了本发明的制品的一个实施例的顶视图。
[0019]图8示出了本发明的制品的一个实施例的顶视图。
[0020]图9示出了本发明的制品的一个实施例的顶视图。【具体实施方式】
[0021]在以下说明中，参考形成本说明的一部分的附图，并且其中以图示方式示出了若干具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或实质的前提下，可以设想出其他实施例并进行实施。因此，以下的【具体实施方式】不具有限制性意义。
[0022]除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征结构尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可以变化。通过端值表示的数值范围包括该范围内的所有数字(如，1到5包括1、1.5、2、2.7 5、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。
[0023]除非另外指明，否则术语“涂层”、“涂布”、“经涂布的”等不限于特定类型的施涂方法，诸如喷涂、浸涂、覆墨等，并可指通过适于所述材料的任何方法而沉积的材料，所述方法包括沉积法诸如气相沉积法、电镀法、涂布法等。
[0024]如本文所述的本发明的示例性实施例可涉及包括通孔的支撑制品，该通孔一直延伸穿过介电层，从而形成穿过介电层的开口。尽管本文的实施例通常描述的是单个LESD或在支撑制品上用于附接LESD的单个位点，但应当理解，本发明涵盖多个LESD以及具有用于附接LESD的多个位点的支撑制品。另外，例如，本文的实施例可包括与附接的LESD相邻的贯穿介电层的附加的通孔，以提供附加的散热功能。[〇〇25]图1示出了支撑制品2的一个实施例的侧视图，其中三个通孔10a、10b和10c(在一些情况下统称为通孔10)从介电层12的第二表面延伸至第一表面。在大多数实施例中，第二表面处的通孔开口大于第一表面处的通孔开口。这通常归因于通孔的倾斜侧壁。倾斜侧壁通常是由用于形成通孔的蚀刻方法形成的。然而，倾斜侧壁也可由特定的钻孔方法形成。导电层16位于介电层12的第一表面上。在许多实施例中，介电层12的第二表面上不存在导电层。然而，制品可具有位于介电层的第二表面上的导电层。导电层16被图案化在介电层12的第一表面上并且包括彼此电隔离的导电特征结构18a和导电特征结构18b(在一些情况下统称为导电特征结构18)。导电特征结构18a大体位于通孔10a上方，并且将电连接和热连接到位于通孔l〇a中的任何导电和导热材料。导电特征结构18b大体位于两个通孔10b和10c上方，并且将电连接和热连接到位于通孔l〇b和通孔10c中的任何导电和导热材料。
[0026]图2和图3分别不出了图1的支撑制品2的顶视图和底视图。[〇〇27]如图4-5所示，通孔10可包含导电材料20,其可为任何导电材料，诸如焊膏、焊料球、银膏、铜等。图4示出了一个实施例，其中导电材料20与介电层12的第二表面基本上共面。图5示出了一个实施例，其中导电材料20不一直延伸至介电层12的第二表面。在图5的实施例中，导电材料20可从介电层12的第二表面凹进任何合适的距离。图6示出了一个实施例，其中导电材料20延伸超过介电层12的第二表面。在图6的实施例中，导电材料20可延伸超过介电层12的第二表面任何合适的距离。在一些实施例中，合适的距离介于0微米和约 100微米之间。[〇〇28]支撑制品2适合与各种类型的LESD—起使用。图5还示出了一个实施例，其中倒装芯片LESD 24附接至支撑制品2的导电特征结构18a和导电特征结构18b。图6还示出了一个实施例，其中线焊LESD 25的底部触点附接至导电特征结构18b并且顶部触点线焊至导电特征结构18b。导电特征结构18与通孔10中的导电材料20充当LESD的阳极和阴极。在所示实施例中，导电特征结构18a与通孔10a—起充当阳极或阴极，而导电特征结构18b与通孔1 Ob和通孔10c—起充当相对的电极。
[0029]图7-9示出了另选的实施例，其中支撑制品2包括五个通孔。
[0030]图7示出了支撑制品2的一个实施例，其中五个通孔11a、11b、11c、lid和lie(在一些情况下统称为通孔11)从介电层12的第二表面延伸至第二表面。导电特征结构18a和导电特征结构18b(在一些情况下统称为导电特征结构18)被图案化在介电层12的第一表面上， 并且彼此电隔离。导电特征结构18a大体位于通孔11a和通孔lib上方，并且将电连接和热连接到位于通孔11a和通孔lib中的任何导电和导热材料。导电特征结构18b大体位于通孔 11c、通孔lid和通孔lie上方，并且将电连接和热连接到位于通孔11c、通孔lid和通孔lie中的任何导电和导热材料。[〇〇31]图8示出了类似于图7的支撑制品2的一个实施例。在图8中，导电特征结构18a大体位于通孔1 la和通孔1 lb上方，并且将电连接和热连接到位于通孔1 la和通孔1 lb中的任何导电和导热材料。导电特征结构18b大体位于通孔11c和通孔lid上方，并且将电连接和热连接到位于通孔11c和通孔lid中的任何导电和导热材料。导电特征结构18c大体位于通孔lie上方，并且将电连接和热连接到位于通孔lie中的任何导电和导热材料。导电特征结构18a、导电特征结构18b和导电特征结构18c彼此电隔离。[〇〇32]图9示出了类似于图8的支撑制品2的一个实施例。在图9中，导电特征结构18a大体位于通孔1 la和通孔1 lb上方，并且将电连接和热连接到位于通孔1 la和通孔1 lb中的任何导电和导热材料。导电特征结构18b大体位于通孔11c和通孔lie上方，并且将电连接和热连接到位于通孔11c和通孔lie中的任何导电和导热材料。导电特征结构18c大体位于通孔lid上方，并且将电连接和热连接到位于通孔lid中的任何导电和导热材料。导电特征结构18a、导电特征结构18b和导电特征结构18c彼此电隔离。图9也示出导电特征结构18a-18c不局限于任何特定的形状。它们可为适合支撑制品2预期用途的任何形状。
[0033]在支撑制品2的另选实施例中(未示出)，导电特征结构18a大体位于通孔11a和通孔lib上方，并且将电连接和热连接到位于通孔11a和通孔lib中的任何导电和导热材料。导电特征结构18b大体位于通孔11c上方，并且将电连接和热连接到位于通孔11c中的任何导电和导热材料。导电特征结构18c大体位于通孔lid和通孔lie上方，并且将电连接和热连接到位于通孔11 d和通孔11 e中的任何导电和导热材料。导电特征结构18a、导电特征结构18b 和导电特征结构18c彼此电隔离。[〇〇34] 在一些实施例中，可在导电层16上方施加阻焊层(未示出)，从而为LESD保留开口。 可任选地使用反光性阻焊层(未示出)。
[0035]在另选的实施例中，可存在电连接和任选地热连接到导电特征结构18的任何数量的通孔10,前提是至少两个相邻的导电特征结构彼此电隔离并且适用于安装LESD(包括倒装芯片LESD和线焊LESD)。
[0036]用于本发明的合适的介电层包括聚酯、聚碳酸酯、液晶聚合物和聚酰亚胺。优选聚酰亚胺。合适的聚酰亚胺包括可以商品名KAPT0N购自杜邦公司(DuPont)、以APICAL购自钟渊德克萨斯公司(Kaneka Texas corporat1n)、以 SKC Kolon PI 购自 SKC Kolon PI 公司 (SKC Kolon PI Inc.)以及以UPILEX和UPISEL购自日本的宇部兴产株式会社(Ube-Nitto Kasei Industries，Japan)的那些。最优选的是以商品名UPILEX S、UPILEX SN和UPISEL VT 购自宇部兴产株式会社(Ube-Nitto Kasei Industries)的聚酰亚胺。这些聚酰亚胺由下述单体制得，例如联苯四羧酸二酐(BBDA)和苯二胺(PDA)。在至少一个实施例中，介电层的厚度优选为50微米或更小，但也可为适用于具体应用的任何厚度。
[0037]介电层(基板)可初始包覆于具有导电层的一侧。如果导电层要形成电路，则可对其进行预图案化，或者可在制造支撑制品的过程中对其进行图案化。导电层可为任何合适的材料，包括铜、金、镍/金、银、铝和不锈钢，但通常为铜。导电层可通过任何合适的方式(诸如溅射、电镀、化学气相沉积)进行施加，或者可层合至介电层或使用粘合剂附接。
[0038]可使用任何合适的方法诸如化学蚀刻、等离子体蚀刻、聚焦离子束蚀刻、激光烧蚀、压花、微复制、注塑和冲压在介电层中形成通孔。在一些实施例中可能优选化学蚀刻。可使用任何合适的蚀刻剂并可根据介电层材料变化。合适的蚀刻剂可包括碱金属盐，例如氢氧化钾;具有增溶剂(例如，胺)和醇类(诸如，乙二醇)中的一者或二者的碱金属盐。用于本发明的一些实施例的合适的化学蚀刻剂包括K0H/乙醇胺/乙二醇蚀刻剂，诸如在美国专利公开2007-0120089-A1中更详细地描述的那些，该专利公开以引用方式并入本文。用于本发明的一些实施例的其他合适的化学蚀刻剂包括K0H/甘氨酸蚀刻剂，诸如在共同待审的美国临时专利申请61/409791中更详细地描述的那些，该临时专利申请以引用方式并入本文。蚀亥丨J之后，可利用碱性K0H/高锰酸钾(PPM)溶液(例如，约0.7重量％至约1.0重量％的1((^溶液和约3重量％的1^11〇4溶液)来处理介电层。
[0039]由化学蚀刻导致的侧壁角有所不同，并且最依赖于蚀刻速率，其中较慢的蚀刻速率导致较浅的侧壁角。由化学蚀刻导致的典型侧壁角为约5°至约60°，并且在至少一个实施例中，为约25°至约28°。出于本专利申请的目的，倾斜侧壁指不垂直于介电层的水平面的侧壁。具有倾斜侧壁的通孔或腔也可使用诸如压印、微复制和注塑的方法制得。具有倾斜侧壁的通孔也可通过诸如冲压、等离子体蚀刻、聚焦离子束蚀刻和激光烧蚀的方法制得;然而，在采用这些方法时，侧壁通常具有更大的角度，例如，最高至90°。
[0040]如果本发明的实施例中的通孔具有与一个开口相邻的导电层，其可通过电沉积 (诸如电镀)使导电材料积聚于导电层的面向通孔的表面上，从而向导电层填充导电材料。 或者，可使用诸如焊料的导电材料填充导电层。[0041 ] 可以分批工艺或连续工艺制造分立LESD，例如常用于制造柔性电路的卷对卷工艺。可以在柔性基板上按照任何所需的图案形成LESD的阵列。然后可根据需要，例如通过压印或通过裁切基板对LESD进行分割，例如分离成单独的LESD、LESD的条带或LESD的阵列。因此，可装运柔性基板上LESD的整个卷轴而无需传统的卷带工艺，卷带工艺中通常在承载带的单独的袋中传送单独的LESD。
[0042]也可以分批工艺或连续工艺制造支撑制品，诸如常用于制造柔性电路的卷对卷工艺。可使用LESD附接位点的任何所需图案在柔性基板上形成支撑制品。然后，可根据需要， 例如通过压印或通过裁切基板对支撑制品进行分割，例如分离，以提供单独的LESD附接位点、LESD附接位点的条带或LESD附接位点的阵列。[〇〇43]在形成具有单独的LESD附接位点，LESD附接位点的条带或LESD附接位点的阵列的支撑制品之前或之后，支撑制品可例如通过热界面材料(TIM)(诸如导热粘合剂)附接至附加的基板上。本发明的实施例中可使用任何合适的HM。根据实施例，可将TIM以液体、糊剂、 凝胶、固体等形式施加到支撑制品。施加TIM的合适方法取决于具体TIM的特性，但包括精密涂布、分配、丝网印刷、层合等。
[0044]用于固化可固化T頂的合适方法包括UV固化、热固化等。
[0045]TIM可例如以液体或半固体(诸如，凝胶或糊剂)形式涂布，或可以片材形式层合。 可使用T頂的组合。在一些实施例中，HM也可以是基于粘合剂的。在此类实施例中，HM可在一侧直接附着到支撑制品并在另一侧直接附着到导热基板。可将不具有粘合剂特性的HM 通过导热粘合剂施加到基板制品和导热基板中的一者或^■者。可首先将TIM施加到基板制品，然后将导热基板施加到TIM，或者可首先将TIM施加到导电基板，然后将涂布有TIM的导电基板施加到基板制品。[〇〇46]—旦附接至支撑制品，就可进一步有利于将热从LESD传送走。可将支撑制品附接至任何所需的基板，这取决于其预期用途。附加的基板可为导热和/或导电基板或者可为半导体、陶瓷或聚合物基板，其可具有或可不具有导热性。例如，附加的基板可为柔性或刚性金属基板，诸如铜或铝、散热器、介电基板、电路板等。[〇〇47]如果柔性LESD(包括支撑制品和分立LESD两者)用作发光条带，则可将其封闭在防水/防风雨的透明壳体中，如上所述。[〇〇48]如果柔性LESD为条带或阵列形式，则分立LESD可电连接到条带或阵列中的其他分立LESD中的一者或多者。也可使用例如直接晶圆键合或倒装芯片工艺向支撑制品的顶面或底面添加诸如齐纳二极管和肖特基二极管的附加的元件。也可将这些元件电连接至LESD。 [〇〇49]在本发明的至少一个实施例中，柔性LESD薄于常规的单个或多个LESD基台，因为柔性LESD具有一个金属层构造以及因为LESD坐置在支撑制品中两个相邻的用焊料填充的通孔上方。这使得本发明的柔性LESD能够用于具有严格体积限制的应用中，诸如手机和相机闪光灯中。此外，本发明的支撑制品可挠曲或弯曲，从而易于根据需要装配到非线性或非平面组件中。
[0050]虽然本文出于说明优选实施例的目的对具体实施例进行了图示和描述，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，各种另选和/或等同具体实施可以取代示出和描述的具体实施例。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的优选实施例的任何改型或变型形式。因此，显而易见，本发明仅受本发明权利要求书及其等同形式的限制。
【主权项】
1.一种支撑制品，其特征在于包括:具有第一主表面和第二主表面的介电层，所述第一主表面在其上具有导电层，所述介 电层具有从所述第二主表面延伸至所述第一主表面的至少三个通孔，所述导电层至少包括 第一导电特征结构和第二导电特征结构，其中所述第一导电特征结构与至少第一通孔的开 口相邻，并且所述第二导电特征结构与至少第二通孔和第三通孔的开口相邻，并且其中所 述第二主表面处的所述通孔开口大于所述第一主表面处的所述通孔开口。2.根据权利要求1所述的支撑制品，其特征在于所述至少三个通孔包含导电材料。3.根据权利要求2所述的支撑制品，其特征在于所述导电材料选自焊膏、焊料球、银膏 和铜。4.根据权利要求2所述的支撑制品，其特征在于至少一个所述通孔中的所述导电材料 与所述介电层的所述第二主表面共面。5.根据权利要求2所述的支撑制品，其特征在于至少一个所述通孔中的所述导电材料 不延伸至所述介电层的所述第二主表面。6.根据权利要求2所述的支撑制品，其特征在于至少一个所述通孔中的所述导电材料 延伸超出所述介电层的所述第二主表面。7.根据权利要求1所述的支撑制品，其特征在于所述第一导电特征结构和所述第二导 电特征结构包括电极。8.根据权利要求7所述的支撑制品，其特征在于所述第一导电特征结构为阳极，并且所 述第二导电特征结构为阴极。9.根据权利要求7所述的支撑制品，其特征在于所述第一导电特征结构为阴极，并且所 述第二导电特征结构为阳极。10.根据权利要求1所述的支撑制品，其特征在于还包括与所述第一导电特征结构和所 述第二导电特征结构电接触的LESD。11.根据权利要求10所述的支撑制品，其特征在于所述LESD为倒装芯片。12.根据权利要求10所述的支撑制品，其特征在于所述LESD为线焊芯片。13.根据权利要求1所述的支撑制品，其特征在于所述介电层为柔性的。14.根据权利要求1所述的支撑制品，其特征在于所述介电层为聚合物的。15.根据权利要求1至14中任一项所述的支撑制品，其特征在于所述介电层具有从所述 第二主表面延伸至所述第一主表面的至少四个通孔，所述第一导电特征结构与至少第一通 孔的开口相邻，并且所述第二导电特征结构与至少第二通孔、第三通孔和第四通孔的开口 相邻。16.根据权利要求1至14中任一项所述的支撑制品，其特征在于所述介电层具有从所述 第二主表面延伸至所述第一主表面的至少四个通孔，所述第一导电特征结构与至少第一通 孔和第二通孔的开口相邻，并且所述第二导电特征结构与至少第三通孔和第四通孔的开口 相邻。17.根据权利要求1至14中任一项所述的支撑制品，其特征在于所述介电层具有从所述 第二主表面延伸至所述第一主表面的至少五个通孔，所述第一导电特征结构与至少第一通 孔和第二通孔的开口相邻，并且所述第二导电特征结构与至少第三通孔、第四通孔和第五 通孔的开口相邻。18.根据权利要求1至14中任一项所述的支撑制品，其特征在于所述介电层具有从所述 第二主表面延伸至所述第一主表面的至少五个通孔，所述第一导电特征结构与至少通孔的 开口相邻，并且所述第二导电特征结构与至少第二通孔、第三通孔和第四通孔的开口相邻； 所述导电层包括与第五通孔相邻的第三导电特征结构。19.根据权利要求1至14中任一项所述的支撑制品，其特征在于所述介电层具有从所述 第二主表面延伸至所述第一主表面的至少五个通孔，所述第一导电特征结构与至少第一 通孔和第二通孔的开口相邻，并且所述第二导电特征结构与至少第三通孔和第四通孔的开 口相邻;所述导电层包括与第五通孔相邻的第三导电特征结构。
【文档编号】H01L33/54GK205657081SQ201390001064
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2013年3月13日 公开号201390001064.2, CN 201390001064, CN 205657081 U, CN 205657081U, CN-U-205657081, CN201390001064, CN201390001064.2, CN205657081 U, CN205657081U, PCT/2013/30657, PCT/US/13/030657, PCT/US/13/30657, PCT/US/2013/030657, PCT/US/2013/30657, PCT/US13/030657, PCT/US13/30657, PCT/US13030657, PCT/US1330657, PCT/US2013/030657, PCT/US2013/30657, PCT/US2013030657, PCT/US201330657
【发明人】A·A·I·A·纳拉格, R·帕拉尼斯瓦米, 陈美玲, A·E·弗洛
【申请人】3M创新有限公司