专利名称：晶圆级光电半导体组装构造及其制造方法
技术领域：
本发明关于一种晶圆级光电半导体组装构造及其制造方法，具有改善传统光电半导体晶粒封装技术的能力，以晶圆正面涂胶方法刷银胶及焊锡印刷于晶圆上，可以网印或钢板印刷方式进行，固(覆盖)晶、打线、封装、切割，之后通过传统的晶粒封装技术生产线，将晶粒装设于晶圆基材上，使其细线(fine line)能力较传统PCB为优，使缩小组件密度，以提高组件特性，更能进一步提升生产良率，节省工时成本，能简化生产程序，提升生产效率，节省工时成本，可具有低成本改善而有大效果的发明，尤其适用于大尺寸发光二极管晶粒或传感器封装生产线的场所。
背景技术：
如一般相关业界所认知的，光电半导体晶粒封装生产线量产能力提升是近年来各种晶粒封装及代工厂商积极研发及建构的项目，其所使用的技术方式如生产流程改善或新材料的使用等等可适用于各种晶粒封装的场所，以使得降低成本及工时成本需求得以实现；目前为止生产流程改善可以说是非常重要的改善项目，因为晶粒封装的机台多为精密工业专门制作的机械，略有更改，往往代价高昂，但是可以配合固有的机台特性做出外围流程的改善，相对成本较低而且成效显著。
在IC基板方面(包括BGA(球型栅状数组基板)、CSP(晶粒规格封装基板)、Flip Chip(覆晶基板)三大类)，其中IC基板近年成长幅度大；近年来台湾、南韩及大陆等地并积极扩充增层基板的产量及持续投资激光钻孔机设备，使其增加基板生产上的竞争力。未来由于可携式电子产品轻薄短小的需求趋势，将促使电路板朝向细线化及微孔技术发展，加上小型封装技术的进步，也使得高阶IC基板的需求提高，连带使小尺寸晶粒封装前景一片看好。为了满足手机板、通讯产品及汽车工业的需求，预期未来小尺寸晶粒封装将会再持续发展。
请参考
图1所示，其为现有的发光二极管封装构造1a，基材10a粘着发光二极管晶粒12a，并连上导线14a以封装材料16a封装的状况，尤其是面对组装时，传统的发光二极管封装构造1a面对较繁杂的制造程序问题及效率(简化制程)问题，如粘着基材时整体尺寸过大或精度不足及外加电路(基材上的电路)体积太大，在实际应用时，会影响封装尺寸及附加功能，并且对封装良率也有负面影响。因此有必要研发出一种利于封装尺寸缩小及容易附加强大功能且精度易于控制的封装结构来符合实际应用的要求；此外，现有RGB三色晶粒(111～113)发光混合成白光，受限于封装基材与线路设计无法细线化，该RGB三色晶粒(111～113)无法靠近，导致晶粒之间的距离较远光点分散。同样情况亦发生在光传感器封装领域。
因此为使生产的程序能够改善，且能持续高质量及高效率运作，有必要配合实际状态研发新生产流程及新构造而以印刷导电胶方式将导电胶以印刷方式直接涂布于晶圆上或布设导电凸块，再将光电半导体晶粒贴到晶圆上以进入封装生产线使得组装质量及功能提高，因为在光电半导体晶粒贴附于晶圆为其贴合方式；并且因为使用印刷方式上胶或布设导电凸块，对位精度高而成本低，成本与良率皆可提升，配合进一步架构各外围机具，并符合工业工程的流程排配原理，因此寻找出一种更方便的技艺使得本发明能够具有处理多方面各种的状况能力，因此研发出本发明来实现上述的需求。尤其大尺寸的光电半导体(发光二极管、光传感器或功率芯片)可适用于本发明，因为大尺寸的光电半导体可于晶圆中预植所需模块电路以缩小光电装置体积，而其它种类的配合应用半导体晶粒亦可配合覆盖在该光电半导体的附近。另外，大尺寸由于有群聚产生的热效应，现有电路板(如环氧树脂基板)的散热效果不佳，对产品寿命有一定程度的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种晶圆级光电半导体组装构造及其制造方法，其可以成本低廉的架构及以配合相关的较方便专用外围自动机施行，可用于光电半导体晶粒封装产品的应用场所，可以提供低成本高质量的效果。
本发明的次一目的在于提供一种晶圆级光电半导体组装构造及其制造方法，可以提供细线及微型化组装结构。
本发明的另一目的在于提供一种晶圆级光电半导体组装构造及其制造方法，可于晶圆中预植所需模块电路以缩小光电装置体积，可将单一芯片做为模块化芯片或直接封装成组件。
本发明的又一目的在于提供一种晶圆级光电半导体组装构造及其制造方法，利用晶圆基版提供良好的散热性。
为了实现上述目的，本发明提供一种晶圆级光电半导体组装构造，其包含晶圆，其具有正面及背面，且该正面具有覆盖晶粒接合的预定位置；光电半导体晶粒，其具有晶粒接点，以与该晶圆正面的预定位置相接合；及导电材料，位于该晶圆的正面，连接该光电半导体晶粒及该晶圆。
本发明提供一种晶圆级光电半导体组装构造的制造方法，其包含以下步骤准备一具备覆盖晶粒接合的预定位置的晶圆；涂布导电材料于该预定位置；将光电半导体晶粒层叠于该晶圆的导电材料上；以高分子材料封装该光电半导体形成一半成品；切割该高分子材料封装后的半成品成为光电半导体组装构造。
本发明将整片晶圆以印刷方式涂上导电物质，避开现有基材尺寸的不易缩小及电路功能不强问题，配合使用光电半导体晶粒封装专用机来完成晶粒封装，更经济地定义出有益于实际应用的晶粒封装构造，与现有技术比较更具实用价值。并且本发明尚具有静电放电防护(Electro Static Discharge，ESD)功能附加保护能力，进而可包括过电压保护、稳压、稳流、噪声滤除等功能预植于晶圆中。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图的简要说明下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，图1为现有的发光二极管封装构造示意图；图2为现有的发光二极管封装构造的上视图；图3为本发明实施的晶圆级光电半导体组装构造的上视图；图4为本发明每一光电半导体晶粒与晶圆粘合的剖面构造示意图；图5为本发明直接制作出RGB晶粒模块的上视图；图5A为本发明另一实施例每一光电半导体晶粒与晶圆粘合的剖面构造示意图；及图6为本发明另一实施例的示意图。
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
请参考以下所述为本发明运作原理，其中本发明为利用导电胶印刷涂布于晶圆之上或覆盖金(或锡)凸块的步骤，以方便光电半导体在晶圆上进行晶粒贴合的生产流程，进一步以简单的方式来描述本发明的流程即为晶圆制成、设置导电材料、将光电半导体晶粒层叠于晶圆上(可省略打连接线；一般为金线)、封装及切割，且印刷对位减少累积对位误差，有助于对位精度，故光电半导体晶粒对晶圆而言放置对位容易，加上外围配合辅助机台，能节省成本地定义出有益于实际应用的晶粒封装生产系统。且晶圆上可预先设计简易的稳压二极管(如zenerdiode)、过电压保护、稳流、控制、噪声滤除功能或防静电构造植于晶圆中，有利提升光电半导体整体功能。
本发明构造包含具有正面及背面的晶圆，该晶圆的该正面具有覆盖晶粒接合的预定位置、光电半导体晶粒，(可单独为功率半导体或发光二极管)，其具有晶粒接点与该晶圆正面的预定位置相接合、以及位于该晶圆的正面的导电材料。该导电材料连接该光电半导体与该晶圆。该光电半导体可为发光二极管或影像传感器。
如图4所示，本发明构造的制造方法包含以下步骤准备一具备覆盖晶粒接合的预定位置18的晶圆10；涂布导电胶块13(导电材料)于该预定位置18；将光电半导体晶粒12(可为单独为功率半导体或发光二极管)晶粒层叠于该晶圆10的导电胶块13上；以高分子材料封装该光电半导体晶粒12形成一半成品；切割该高分子材料封装后的半成品成为光电半导体晶粒组装构造。
请参考图3所示，其为本发明实施的晶圆级光电半导体组装构造的上视图，其中晶圆10的正面具有数个光电半导体晶粒12，再请参考图4，其为每一光电半导体晶粒12与晶圆10粘合的剖面构造，其包含晶圆10，具有正面及背面，且该正面具有覆晶接合的预定位置18；该光电半导体晶粒12，具有数个覆晶接点11，以与该晶圆10正面的预定位置18相接合；及导电胶块13，位于该晶圆的正面，用以连接该光电半导体晶粒12及该晶圆10。
请参考图4至图6以详述本发明的实施例，其中该晶圆可具有定位标记17；其中该导电胶块13可为网板印刷所形成；其中该导电胶块13亦可为钢板印刷所形成；其中该导电胶块13(或为导电材料)厚度为10-50μm；其中该覆晶接点11可位于光电半导体晶粒的中央边缘或整面区域；其中该晶圆10正面形成有过电压保护电路15，与该光电半导体晶粒12并联，以防止过电压；其中该过电压保护电路15由二相向的过电压保护二极管16串接而成；其中该导电胶块13为焊锡膏或银胶所形成；其中，该光电半导体晶粒12以发光二极管方式实施，其设置方式可为数个红绿蓝三色或紫外光、红外光等的R、G、B三色晶粒组合设于一特定区块内(如图5)，本实施例中，三色晶粒可以用覆晶方式(Flip-chip)来生产，直接制作出RGB晶粒模块，固晶在基材10’上以打线方式(bonding wire)做电性连接(如图5A所示)或直接封装成组件(如图4所示)，直接在该晶圆底部设有焊接部22，即直接以该晶圆作为基材而无须打线；或为如辅助控制集成电路晶粒设置于一区域内，而呈多晶粒形式(如图6所示)；本发明可更进一步包含高分子封装构造14包围该光电半导体晶粒12；其中该晶圆对该光电半导体的接合方式可为金属对金属共晶(eutectic)，或不同金属的熔接接合，如金对金共晶、金对锡接合或锡对锡的共晶或熔接。
所以，较现有电路板当作封装载板容易受限细线无法更细密(现有封装载板线宽多为0.05mm)；然以晶圆作为载板，线宽可以达到0.005mm以下，大大缩小组件尺寸，且对于发光二极管来说，可以明显缩短晶粒之间的距离以提高其发光特性；此外，晶圆基板的散热性较现有的环氧树脂基板为优，对于群聚式热效应而言，散热性能较高可以提供较长的产品寿命。
综上所述，本发明具有以下的优点1.对位精准，良率提升本发明由晶圆印刷导电材料及将光电半导体晶粒(发光二极管)压合于晶圆之上得到实践，可减少定位误差，进而提升取置机的良率，使得经济效果实现。
2.封装尺寸缩小光电半导体晶粒(发光二极管)压合于晶圆，使得本发明封装尺寸可以晶圆级封装视之，封装尺寸较小。
3.制程机器设备成本低制程方便施行使设备成本自然减少而易于取得(如印刷导电胶的设备)。
4.功能提高可以在晶圆的集成电路预植功能，如增加过电流保护二极管。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种晶圆级光电半导体组装构造，其特征在于，包含晶圆(10)，具有正面及背面，且该正面具有覆盖晶粒接合的预定位置(18)；光电半导体晶粒(12)，具有晶粒接点，以与该晶圆(10)正面的预定位置(18)相接合；及导电材料，位于该晶圆(10)的正面，用以连接该光电半导体晶粒(12)及该晶圆(10)。
2.如权利要求1所述的晶圆级光电半导体组装构造，其特征在于，该晶圆(10)对该光电半导体晶粒(12)的接合方式可为金属对金属共晶或不同金属间熔接。
3.如权利要求1所述的晶圆级光电半导体组装构造，其特征在于，该导电材料为网板或钢板印刷所形成。
4.如权利要求1所述的晶圆级光电半导体组装构造，其特征在于，该覆盖晶粒接点位于光电半导体晶粒(12)的中央、边缘或整面区域。
5.如权利要求1所述的晶圆级光电半导体组装构造，其特征在于，该导电材料为焊锡膏或银胶所形成。
6.如权利要求1所述的晶圆级光电半导体组装构造，其特征在于，该光电半导体晶粒(12)的设置方式包括数组红绿蓝三色或紫外光、红外光等的RGB发光二极管设于一特定区块(20)内。
7.如权利要求1所述的晶圆级光电半导体组装构造，其特征在于，进一步包含高分子封装构造(14)包围该光电半导体晶粒(12)。
8.一种晶圆级光电半导体组装构造的制造方法，其特征在于，包含如下步骤准备一具备覆盖晶粒接合的预定位置(18)的晶圆(10)；涂布导电材料于该预定位置(18)；将光电半导体晶粒(12)层叠于该晶圆(10)的导电材料上；以高分子材料封装该光电半导体晶粒(12)形成一半成品；切割该高分子封装后的半成品成为光电半导体晶粒(12)组装构造。
9.如权利要求8所述的晶圆级光电半导体组装构造的制造方法，其特征在于，该晶圆(10)具有过电压保护、稳压、稳流、控制、噪声滤除功能或防静电构造植于晶圆(10)中与该预定位置(18)相连。
全文摘要
一种晶圆级光电半导体组装构造及其制造方法具有改善传统光电半导体晶粒封装技术的能力，以晶圆正面覆盖晶粒方法粘贴于晶圆上，可以网印或钢板印刷方式进行刷银胶及焊锡，再进行固(覆盖)晶、打线、封装、切割，改善传统的晶粒封装技术生产线，能提升生产良率，节省工时成本，该晶圆级光电半导体组装构造包含下列组成晶圆、光电半导体晶粒及导电胶块。
文档编号H01L33/00GK1763937SQ20041008405
公开日2006年4月26日 申请日期2004年10月19日 优先权日2004年10月19日
发明者汪秉龙, 庄峰辉, 林川发, 洪基纹 申请人:宏齐科技股份有限公司