专利名称：封装结构及其制造方法
技术领域：
本公开涉及一种封装结构及该封装结构的制造方法。更具体地，本公开涉及一种封装结构及其制造方法，由于在芯片和绝缘层之间不存在空隙，因此可以提高该封装结构的附接能力。
背景技术：
当正向偏压时发光二极管(LED)发光。LED利用场效应作为发光原理。LED的使用寿命比白炽灯的使用寿命更长。LED可以发射从紫外线到可见光再到红外线的各种颜色的光。1962年伊利诺伊大学教授Nick Holonyak研制了第一个可见光LED。现在，LED用于各种用途并且在不远的将来预期可以替代荧光灯或白炽灯。与普通半导体芯片类似，LED芯片需要被封装以安装在PCB (印刷电路板)上。随着LED封装结构被制造为越来越小且越来越薄，正在努力通过将现有WL (晶片级)封装改 变为CS (芯片尺寸)封装来节省加工成本和投资。因此，以不同于现有封装过程的晶片-晶片压焊过程执行封装，所述现有封装过程通过经由引线键合(wire bonding)或贴片(diebonding)连接引线框架和芯片来执行。通过这样做，可以减少制造过程中需要的步骤数量并且可以增加每个晶片的封装结构数量。图I是图示用常规晶片-晶片压焊方法制造的封装结构的剖视图。参照图1，封装结构包括蓝宝石衬底100、在蓝宝石衬底100上生长的图案层110、形成在图案层110上的导电层120 (下文中称作“第一导电层”)、绝缘层130、形成在绝缘层130上并且与第一导电层120接触的导电层140 (下文中称作“第二导电层”)，穿过绝缘层130并且将第一导电层120和第二导电层140电连接的导电层150 (下文中称作“第三导电层”)。在常规封装结构中，由于在进行晶片-晶片压焊时第一导电层120与第二导电层140接触，因此在芯片和绝缘层之间产生空隙。这种空隙会减弱附接强度。图2是图示用常规晶片-晶片压焊方法制造封装结构的过程的视图。参照图2，首先制备绝缘层130。绝缘层130可以是Si层、AlN层或Al2O3层。之后，通孔160形成为通过绝缘层并且被电镀以形成第三导电层150。然后，第二导电层140形成在绝缘层130和第三导电层150上，并且与包括顺序地形成在蓝宝石衬底100上的图案层110和第一导电层120的芯片进行晶片-晶片的压焊。在常规LED封装结构及其制造方法中，Si衬底相比其它衬底具有良好的平整度，但是缺点是加工时间长并且生产衬底的材料成本高。诸如AlN或LTCC的陶瓷衬底相比其它衬底具有较低的材料成本，但是具有相对长的加工时间和较差的平整度。此外，如上所述，存在在芯片和绝缘层之间产生空隙的问题。因此，需要具有缩短的加工时间和高平整度同时提高附接强度的封装结构及其制造方法。
发明内容
技术问题本发明的实施例提供一种可以缩短加工时间，提高平整度(或压焊均匀性)，同时提高绝缘层和芯片之间的附接强度的封装结构。技术方案根据本发明的实施例，提供一种封装结构，包括在图案层上的第一导电层；在所述图案层上的绝缘层，以遮埋所述第一导电层；在所述绝缘层的外表面上的第二导电层；以及在所述绝缘层中的第三导电层，以将所述第一导电层与所述第二导电层电连接。所述绝缘层可以包括填料，该填料包含Si、Al、A1N、BN、Al2O3和LTCC (LowTemperature Cofired Ceramics,低温共烧陶瓷)中的至少一种。所述绝缘层可以包括填料、树脂、分散剂和添加剂。所述填料可以包括磷光体。在填料中包括磷光体的情形中，可以减少包含在用于封装芯片的塑模树脂和EMC(Epoxy MoldComponent,环氧树脂塑模料)以及密封剂中的磷光体的量，由此解决由于磷光体含量高而导致的关于塑模材料附接特性或磷光体可分散性的技术问题。
所述填料或树脂可以是选自Ag、W、Pt和Pd的金属粉和环氧树脂，或者是利用离子电导性且选自BaAl2O4或ZnS的陶瓷粉和环氧树脂，或者可以含有Si、Al、AIN、A1203、BN和LTCC (低温共烧陶瓷)中的至少一种。因此，可以在芯片尺寸封装结构中嵌入ESD保护功能。根据本发明的实施例，提供一种制造封装结构的方法，包括在蓝宝石衬底上形成图案层；在所述图案层上形成第一导电层；通过利用糊料或墨汁的印刷方法在所述图案层和所述第一导电层上形成绝缘层和第三导电层中的至少一个，以遮埋所述第一导电层；在所述第三导电层上形成第二导电层，以使所述第二导电层与所述第一导电层电连接；以及去除所述蓝宝石衬底。可以通过顺序地或交替地在所述图案层和所述第一导电层上印刷糊料类或墨汁类绝缘材料和糊料类或墨汁类导电材料，并且固化所述绝缘材料和所述导电层以形成所述绝缘层和所述第三导电层，从而执行遮埋所述第一导电层的步骤。可以通过在所述图案层和所述第一导电层上印刷糊料类或墨汁类绝缘材料并且固化所述绝缘材料以形成所述绝缘层，并且对所述绝缘层的内部进行电镀以形成所述第三导电层，从而执行遮埋所述第一导电层的步骤。可以通过在所述第一导电层上电镀所述第三导电层并且在所述图案层和所述第一导电层上印刷和固化糊料类或墨汁类绝缘材料以形成绝缘层，从而执行遮埋所述第一导电层的步骤。形成所述第二导电层可以包括印刷糊料类或墨汁类绝缘材料，以形成所述第二导电层。通过激光剥离过程执行去除所述蓝宝石衬底的步骤。所述糊料类或墨汁类绝缘材料可以包括填料、树脂、溶剂、分散剂和添加剂，其中所述溶剂在固化后挥发。所述填料和树脂分别可以是金属粉和环氧树脂粉，或者是利用离子电导性的陶瓷粉和环氧树脂。有益效果根据本发明的实施例，可以通过在形成在蓝宝石晶片上的图案层上印刷或涂布糊料类或墨汁类绝缘体和导电体形成衬底。因此在衬底和LED芯片之间不会产生空隙，从而提闻附接强度。
此外，由于在低温固化含有陶瓷成分的绝缘体，因此可以最小化当烧制陶瓷时发生的晶片收缩和由此导致的对晶片的损坏。并且，归因于采用具有粘性的糊料(paste)或喷墨汁印刷方法，可以解决现有晶片-晶片压焊过程中出现的衬底共面问题。此外，通过印刷方法而不是现有的衬底制造过程和衬底附接过程来生产封装结构，因此不再需要一些步骤。因此，可以降低材料成本并缩短过程和制造周期。此外，包含在绝缘体中的磷光体或ESD保护材料可以提高发光效率或提供抗静电特征。
图I是图示用常规晶片-晶片压焊方法制造的封装结构的剖视图；图2是图示用常规晶片-晶片压焊方法制造封装结构的过程的示意图；图3是图示根据本发明实施例制造的封装结构的剖视图；以及
图4是图示根据本发明实施例的制造封装结构的过程的示意图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图更详细地描述根据本发明实施例的封装结构及其制造方法。实施例的描述中不包括被确定为不必要地使得本发明的主旨不清楚的相关公知功能或构造。在附图中，为了清楚，可以放大元件的尺寸。图3是图示根据本发明实施例的封装结构的剖视图。参照图3，封装结构包括蓝宝石衬底100、(LED或半导体)图案层110、第一导电层120、绝缘层130、第二导电层140和第三导电层150。具体地，LED芯片包括顺序地形成在蓝宝石衬底100下的图案层110和第一导电层120。绝缘层130形成在图案层110下，以遮埋第一导电层120。第二导电层140形成在绝缘层130的下表面上，并且第三导电层150形成在绝缘层130中，以使第一导电层120和第二导电层140电连接。由于第一导电层120埋在绝缘层130中，因此不会像常规封装结构那样产生空隙。因此，可以提高LED芯片和绝缘层130之间的附接强度，由此提高可靠性。在下文中，将更详细地描述封装结构的制造过程。图4是图示根据本发明实施例的制造封装结构的过程的示意图。尽管图4示出在芯片位于上部时，包括印刷步骤的多个步骤顺序地在下部的方向执行，但是实际过程沿相反方向进行。参照图4，制备芯片，该芯片包括顺序地形成在蓝宝石衬底100上的图案层110和第一导电层120 (SI)。然后，通过糊料或喷墨汁印刷法在图案层110和第一导电层120上形成绝缘层130和/或第三导电层150，由此遮埋第一导电层120 (S2和S3)。可以根据待形成的衬底的厚度、尺寸或图样改变印刷方法的顺序或印刷次数。可以在图案层110和第一导电层120上顺序地形成绝缘层130和第三导电层150。例如，可以通过在图案层110和第一导电层120上顺序地印刷糊料类或墨汁类绝缘材料和糊料类或墨汁类导电材料来形成绝缘层130和第三导电层150 (S2左侧之后，S3)，或者通过在图案层110和第一导电层120上顺序地印刷糊料类或墨汁类导电材料和糊料类或墨汁类绝缘材料，形成绝缘层130和第三导电层150 (S2右侧之后，S3)。此外，也可以通过在图案层110和第一导电层120上交替地印刷糊料类或墨汁类导电材料和糊料类或墨汁类绝缘材料，同时形成绝缘层130和第三导电层150，在此情形中，可以从步骤SI直接进行到步骤S3。此外，可以在通过印刷方法形成绝缘层130的同时，通过电镀方法形成第三导电层150。例如，先将糊料类或墨汁类绝缘材料印刷在图案层110和第一导电层120上并固化该材料，以形成绝缘层130 (S2左侧)。然后，对绝缘层130的内部进行电镀以形成第三导电层150 (S3)。或者,在第一导电层120上对第三导电层150进行电镀之后(S2右侧),将糊料类或墨汁类绝缘材料印刷在图案层110和第一导电层120上并固化该绝缘材料，以形成绝缘层130 (S3)。所述糊料类或墨汁类绝缘材料可以包括填料、树脂、溶剂、分散剂和添加剂。在固化绝缘材料之后，溶剂可以挥发并且树脂可以局部变形。填料可以包括Si、Al、AlN、BN、Al203、LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics,低温共烧陶瓷)中的至少一种。除了所述成分，填料可以包括糊料类材料，其包括诸如BN、 Si3N4、SiC (SiC-BeO)、BeO 或 CeO 的陶瓷,诸如金刚石或 CNT (carbon nanotube,碳纳米管)的碳，以及磷光体。第三导电层可以包括糊料类或墨汁类材料，其包括诸如Ag、Cu、Ti、Ni、Au、Pd、Pt或Cr的金属。根据实施例，可以通过电镀Ni/Au或Ni/Pd/Au形成第三导电层。在填料中包括磷光体的情形中，可以减少包含在用于封装芯片的塑模树脂和EMC(Epoxy Mold Component,环氧树脂塑模料)以及密封剂中的磷光体的量，由此解决由于磷光体含量高而导致的关于塑模材料附接特性或磷光体可分散性的技术问题。添加填料以增大热导率并控制热膨胀差异。对于墨汁来说，颗粒大小可以在IOnm到500nm的范围内，对于糊料来说，颗粒大小可以在0. 5 y m至100 y m的范围内。墨汁和糊料各自可以包括一种或多种粉末。墨汁和糊料各自的含量可以在10wt%至97wt%。此外，为了在芯片尺寸的封装结构中嵌入ESD (Electro-Static discharge,静电释放)保护功能，填料和树脂分别可以是金属粉和环氧树脂，或利用离子电导性的陶瓷粉和环氧树脂。金属粉可以包括例如Ag、W、Pt、Pd等，陶瓷粉可以包括利用离子电导性的陶瓷粉，诸如 BaAl2O4'ZnS 等。此外，在固化糊料类或墨汁类材料时，可以加入用于在低温(大于室温并且小于600摄氏度)进行固化的高分子材料。高分子材料可以包括以下的单独一种或其结合 聚丙烯酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚苯醚树脂(PPE)、聚苯撑氧树脂(PP0)、聚苯硫醚树脂、氰酸酯树脂、苯并环丁烯(BCB)、聚酰胺-胺型树枝状聚合物(PAMAM)和聚丙烯亚胺树枝状聚合物(Polypropylene-imine dendrimer)(PPI)和PAMAM-OS (其是具有PAMAM内部结构和有机硅外部结构的聚合物)。用于使绝缘层中混合有高分子材料的混合方法可以包括球磨、行星式球磨、叶轮混合、珠磨(bread mill)或篮式研磨。根据实施例，溶剂和分散剂可以用于均匀分散。可以加入溶剂以调节粘度。墨汁的溶剂的浓度可以约为3至400Cps，糊料的溶剂的浓度可以约为1000至I百万Cps。溶剂可以包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、二甘醇一丁醚、MEK、甲苯、二甲苯、二甘醇、甲酰胺(FA)、a-松油醇(TP)、Y - 丁内酯(Y-butylrolactone, BL)、甲基溶纤剂(methylcellosolve, MCS)和丙基甲基溶纤剂(propylmethylcellosolve, PM)中的一种或其结合。分散剂可以包括从由非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、辛醇和丙烯酸聚合物组成的组中选择的至少一种。
可以加入硅烷添加剂以增加粒子之间的键合，硅烷添加剂可以是诸如4-三甲基娃-3- 丁块-2-醇(l-trimethylsilylbut-l-yne-3-ol )、烯丙基三甲基娃烧(ally trimethyls i lane)、三甲基娃基甲烧横酸酯(trimethyl si Iyl methanesulfonate)、三甲基甲娃烧基三氯乙酸酯(trimethylsilyl tricholoracetate)、三甲基娃基乙酸甲酉旨(methyl trimethylsiIylacetate)、三甲基甲娃烧基丙酸(trimethylsiIyl propionicacid)。然而，由于添加添加剂会导致凝胶化，因此需要谨慎选择添加剂。固化利用以上材料印刷的绝缘层和第三导电层。根据实施例，可以采用在室温下执行10至240分钟的真空硬化过程。然而，本发明不限于此。因此，在芯片和衬底之间不产生空隙，这使得可以可靠地生产芯片，而不会在随后的过程中产生裂缝。 之后，在第三导电层150上形成第二导电层，以与第一导电层电连接(S4)。最后，通过激光剥离过程去除蓝宝石衬底100，由此完成芯片封装结构。以上参照示例性实施例描述了本发明。对本领域技术人员来说显然的是，在不脱离本发明的精神和宽的范围的情况下可以对其进行各种改进。此外，尽管在将本发明实现在特定环境和用于特定用途的背景下描述了本发明，但是本领域技术人员应该明白，本发明的用途不限于此并且本发明可以有益地用于许多环境和装备。因此，前面的描述和附图被认为是示例性的而并不是限制意义的。
权利要求
1.一种封装结构，包括 在图案层上的第一导电层； 在所述图案层上的绝缘层，以遮埋所述第一导电层； 在所述绝缘层的外表面上的第二导电层；以及 在所述绝缘层中的第三导电层，以将所述第一导电层与所述第二导电层电连接。
2.根据权利要求I所述的封装结构，其中，所述绝缘层包括填料，该填料包含Si、Al、AIN、BN、Al2O3和低温共烧陶瓷中的至少一种。
3.根据权利要求I所述的封装结构，其中，所述绝缘层包括填料、树脂、分散剂和添加剂。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其中，所述填料包括磷光体。
5.根据权利要求3或4所述的封装结构，其中，所述填料或树脂是选自Ag、W、Pt和Pd的金属粉和环氧树脂，或者是利用离子电导性且选自BaAl2O4或ZnS的陶瓷粉和环氧树脂，或者含有Si、Al、AIN、A1203、BN和低温共烧陶瓷中的至少一种。
6.一种制造封装结构的方法，包括 在蓝宝石衬底上形成图案层； 在所述图案层上形成第一导电层； 通过利用糊料或墨汁的印刷方法在所述图案层和所述第一导电层上形成绝缘层和第三导电层中的至少一个，以遮埋所述第一导电层； 在所述第三导电层上形成第二导电层，以使所述第二导电层与所述第一导电层电连接；以及 去除所述蓝宝石衬底。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过顺序地或交替地在所述图案层和所述第一导电层上印刷糊料类或墨汁类绝缘材料和糊料类或墨汁类导电材料，并且固化所述绝缘材料和所述导电层以形成所述绝缘层和所述第三导电层，从而执行遮埋所述第一导电层的步骤。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，通过在所述图案层和所述第一导电层上印刷糊料类或墨汁类绝缘材料并且固化所述绝缘材料以形成所述绝缘层，并且对所述绝缘层的内部进行电镀以形成所述第三导电层，从而执行遮埋所述第一导电层的步骤。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，通过在所述第一导电层上电镀所述第三导电层并且在所述图案层和所述第一导电层上印刷和固化糊料类或墨汁类绝缘材料以形成绝缘层，从而执行遮埋所述第一导电层的步骤。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，形成所述第二导电层包括印刷糊料类或墨汁类绝缘材料，以形成所述第二导电层。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，通过激光剥离过程执行去除所述蓝宝石衬底的步骤。
12.根据权利要求7至9中任意一项所述的方法，其中，所述糊料类或墨汁类绝缘材料包括填料、树脂、溶剂、分散剂和添加剂，其中所述溶剂在固化后挥发。
全文摘要
本发明提供一种封装结构及其制造方法，所述封装结构包括在图案层上的第一导电层；在所述图案层上的绝缘层，以遮埋所述第一导电层；在所述绝缘层的外表面上的第二导电层；以及在所述绝缘层中的第三导电层，以将所述第一导电层与所述第二导电层电连接。根据本发明的实施例，可以通过在形成在蓝宝石晶片上的图案层上印刷或涂布糊料类或墨汁类绝缘体和导电体形成衬底。因此在衬底和LED芯片之间不会产生空隙，从而提高附接强度。此外，由于在低温固化含有陶瓷成分的绝缘体，因此可以最小化当烧制陶瓷时发生的晶片收缩和由此导致的对晶片的损坏。并且，归因于采用具有粘性的糊料或墨汁的印刷方法，可以解决现有晶片-晶片压焊过程中出现的衬底共面问题。此外，通过印刷方法而不是现有的衬底制造过程和衬底附接过程来生产封装结构，因此不再需要一些步骤。因此，可以降低材料成本并缩短过程和制造周期。此外，包含在绝缘体中的磷光体或ESD保护材料可以提高发光效率或提供抗静电特征。
文档编号H01L33/62GK102804430SQ201080065566
公开日2012年11月28日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年1月19日
发明者韩伶妵, 黄德起, 林在清 申请人:Lg伊诺特有限公司