发光器件的封装方法、封装结构及电子设备与流程

本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种发光器件的封装方法、封装结构及电子设备。

背景技术：

随着时代的发展和科技的进步，电子设备的体积越来越小，现已发展为可穿戴的程度。为适应这种发展趋势，电子设备中所使用的各类电子器件也面临着向体积更小，重量更轻的方向转变。

本申请发明人发现，电子设备内的发光器件大多都是图1所示的封装结构：发光器件10通过粘胶12贴合在基底20，利用传统的打线工艺将发光器件10上的焊盘与基底20做电性连接，金属线11为连接媒介。并且，设置一保护壳13对发光器件10进行保护和遮光，将保护壳13粘贴在基底20上，并向保护壳13内注入填充胶水14填充空腔。

不难看出，图1示出的封装结构重量重、在电子设备内占用空间较大，已经成为限制电子设备小型化发展的瓶颈之一。而且，图1示出的封装结构只能平面散热(发光器件10与基底20的接触面散热)，散热面积较小，散热效率较低。若发光器件为大功率器件，则较低的散热效率很可能会对器件的性能造成影响，若想要提高散热效率，则需要采用散热性能良好的陶瓷作为基底，物料成本十分昂贵。

技术实现要素：

本申请部分实施例的目的在于提供一种发光器件的封装方法、封装结构及电子设备，旨在降低发光器件封装结构的重量、缩小发光器件封装结构的体积，并能够降低功耗、提高散热效率。

本申请实施例提供了一种发光器件的封装方法，包括：

提供一基底；

在基底内制作沉孔；

将发光器件埋入沉孔内；

在基底上制作扇出式封装的焊盘引出结构，将发光器件的焊盘牵引至基底外轮廓面，并露出发光器件的发光区域。

本申请实施例还提供了一种发光器件的封装结构，包括：

基底，基底内设有沉孔；

发光器件，发光器件位于沉孔内；

焊盘引出结构，焊盘引出结构为扇出式封装的焊盘引出结构，用于将发光器件的焊盘牵引至基底外轮廓面，并露出发光器件的发光区域。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括上述的发光器件的封装结构。

本申请实施例相对于现有技术而言，发光器件被埋入基底中，基底本身就能实现对发光器件的良好固定和保护，从而不仅无需额外地再设置保护罩进行保护，实现了降低发光器件封装结构的重量、缩小发光器件封装结构的体积的目的，而且发光器件能够实现立体散热，散热面积较大，实现了提高散热效率的目的。同时，基底外轮廓面还可以通过涂布涂层的方式，实现发光器件的遮光、绝缘保护。并且，利用扇出式封装的思想引出焊盘，相比于传统的打线工艺而言，其金属线路更短，从而能够降低金属线路上的功耗，实现降低发光器件封装结构的功耗的目的。

另外，扇出式封装的焊盘引出结构为重布线结构。这样，基底的露铜区与发光器件的焊盘同侧，实现了焊盘的同向引出。

另外，在基底上制作扇出式封装的焊盘引出结构，将发光器件的焊盘牵引至基底外轮廓面，具体包括：在基底的正面制作用于遮光和/或绝缘的功能涂层，并在功能涂层与发光器件的焊盘的接触区域上制作开窗；在功能涂层上制作金属层；在金属层上制作保护涂层，并露出发光器件的发光区域；在保护涂层上制作开窗，暴露出部分金属层，将发光器件的焊盘牵引至暴露出的部分金属层。这样，提供了实现重布线结构的一种具体实现形式，增加了本申请实施例的灵活性。

另外，发光器件的封装方法还包括：在金属层上制作保护涂层，并在保护涂层上制作开窗后，在暴露出的部分金属层上制作焊点，从而能够便于后续封装结构的安装。

另外，扇出式封装的焊盘引出结构为重布线与通孔的组合结构。这样，基底的露铜区与发光器件的焊盘异侧，实现了焊盘的反方向引出。

另外，在基底上制作扇出式封装的焊盘引出结构，将发光器件的焊盘牵引至基底外轮廓面，具体包括：在基底上制作通孔；在基底的正面制作用于遮光和/或绝缘的功能涂层，并在通孔与功能涂层的接触位置，以及在功能涂层与发光器件的焊盘的接触区域上制作开窗；在功能涂层上制作金属层，将发光器件的焊盘通过金属层和通孔牵引至基底的背面；在金属层上制作保护涂层，并露出发光器件的发光区域。这样，提供了实现重布线与通孔的组合结构的一种具体实现形式，增加了本申请实施例的灵活性。

另外，在功能涂层上制作金属层，将发光器件的焊盘通过金属层和通孔牵引至基底的背面后，还包括：在通孔在基底的背面的开口处制作焊点，从而能够便于后续封装结构的安装。

另外，在基底内制作的沉孔大于1个，其中，至少一个沉孔用于埋入发光器件，至少一个沉孔用于埋入光电转换器件；在基底上制作的扇出式封装的焊盘引出结构，包括发光器件的焊盘引出结构和光电转换器件的焊盘引出结构，并且，发光器件的焊盘引出结构和光电转换器件的焊盘引出结构互连。这样，实现了发光器件与光电转换器件的合封，为进一步地实现电子设备小型化发展提供了基础。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术中发光器件的封装结构的示意图；

图2是第一实施例中发光器件的封装方法的流程示意图；

图3是第一实施例中步骤s4细化的流程示意图；

图4是第一实施例中发光器件的封装结构的示意图；

图5是第一实施例中发光器件以及芯片合封的结构示意图；

图6是第二实施例中发光器件的封装结构的示意图；

图7是第三实施例中步骤s4细化的流程示意图；

图8是第三实施例中发光器件的封装结构的示意图；

图9是第四实施例中发光器件的封装结构的示意图；

图10是第四实施例中发光器件以及芯片合封的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请第一实施方式涉及一种发光器件的封装方法，具体流程如图2所示，详述如下：

s1，提供一基底。

具体地说，基底可以为硅、二氧化硅、陶瓷、有机材料或半导体材料(砷化镓、碳化硅或氮化硅)的基底，能够保证基底具有良好的散热性能。其中，基底的厚度可以根据需求(如发光器件的尺寸)进行选择、设计，常规选择在150微米至750微米之间。

s2，在基底内制作沉孔。

具体地说，在基底上通过蚀刻、激光、机钻孔或者注塑等工艺在基底内加工出所需的沉孔。其中，沉孔的尺寸为发光器件尺寸与贴合公差之和，沉孔的深度为发光器件厚度与贴合胶水或电镀金属的厚度之和。

s3，将发光器件埋入沉孔。

具体地说，将事先经研磨、切割至指定尺寸的发光器件(晶圆级的发光器件出厂时都是整片8寸或12寸的晶圆，需要通过研磨和切割将晶圆加工成单颗的发光器件)放入沉孔中，并用水胶、固态胶等具有粘合性能的物质实现发光器件的固定。在实际操作时，也可以直接通过电镀金属结合回流焊的方式实现发光器件的固定，本实施例并不对发光器件的固定方式做任何限定。其中，发光器件可以为半导体发光器件，如，发光二极管led(lightemittingdiode，简称“led”)、垂直腔面发射激光器vcsel(verticalcavitysurfaceemittinglaser，简称“vcsel”)等发光体。

s4，在基底上制作扇出式封装的焊盘引出结构，将发光器件的焊盘引出至基底外轮廓面，并露出发光器件的发光区域。

本实施方式中，扇出式封装的焊盘引出结构为重布线结构，具体实现步骤如图3所示，步骤s4包括四个子步骤，分别为：

子步骤s410，在基底的正面制作用于遮光和/或绝缘的功能涂层，并在功能涂层与发光器件的焊盘的接触区域上制作开窗。

具体地说，可以使用喷涂、旋涂、贴膜、丝印等有机镀膜工艺实现功能涂层的涂布，而后再通过曝光、显影的方式在功能涂层与发光器件的焊盘的接触区域制作开窗，将发光器件的焊盘露出。其中，功能涂层具备遮光功能，还是绝缘功能，或者遮光功能与绝缘功能并存，可以根据实际需求进行选择。

子步骤s420，在功能涂层上制作金属层。

具体地说，金属层的加工制作可使用溅镀、电镀、蒸镀等金属镀膜工艺，材料可使用铝、铜、镍、银、金等有良好导电性的金属。

子步骤s430，在金属层上制作保护涂层，并露出发光器件的发光区域。

具体地说，可以使用喷涂、旋涂、贴膜、丝印等有机镀膜工艺实现保护涂层的涂布，而后再通过曝光、显影的方式制作开窗，将发光器件的发光区域露出。也就是说，可以先在金属层上制作具有感光特性的保护涂层，然后对发光器件的发光区域进行曝光，并利用显影液对发光区域进行清洗，实现发光器件的发光区域露出，完成保护涂层的制作。其中，保护涂层可以由有机绝缘材料，以实现封装结构的耐磨、耐腐蚀、绝缘等。

需要说明的是，在制作功能涂层、金属层和保护涂层时，每制作一层，对该层上发光器件的发光区域对应位置进行一次曝光、显影，将发光器件的发光区域露出。

子步骤s440，在保护涂层上制作开窗，暴露出部分金属层，将发光器件的焊盘牵引至暴露出的该部分金属层。

具体地说，通过曝光、显影的方式在保护涂层的指定位置制作开窗，暴露出部分金属层。其中，指定位置为结合发光器件所需安装的电子设备的内部结构进行预设。

需要注意的是，子步骤s430以及子步骤s440可以合并为一个步骤进行实施，即，同时对保护涂层上发光器件的发光区域以及指定位置进行曝光、显影，以制作开窗，将发光器件的发光区域露出，并暴露出部分金属层。并且，不难看出，上述步骤不仅实现了发光器件的焊盘引出，而且在基底上制作的功能涂层具备绝缘功能以及遮光功能时，功能涂层能够实现发光器件光学信息的调整(如，控制光斑大小，控制出光角度等)，并降低发光器件的光损耗，功能涂层能够避免通向发光器件的工作电流经由焊盘引出结构部分漏向至基底，被基底所损耗的情况，即，避免了漏电。

图4是根据本申请实施例中的封装方法所获取的发光器件的封装结构。其中，基底20内设有沉孔，发光器件10位于沉孔内，焊盘引出结构30用于将发光器件10的焊盘牵引至基底20外轮廓面，并露出发光器件10的发光区域。其中，焊盘引出结构30为重布线结构，由功能涂层310、金属层320以及保护涂层330构成，功能涂层310、金属层320以及保护涂层330的结构如图所示，且功能涂层310、金属层320以及保护涂层330的厚度为微米级(具体厚度依实际使用需求而定，10微米或几百微米均有可能)。不难看出，焊盘引出结构30主要通过金属层320将发光器件10的焊盘牵引出基底外轮廓面。

具体地说，重布线结构式的焊盘引出结构30能够令基底的露铜区与发光器件的焊盘同侧，实现了焊盘的同向引出。这种焊盘引出结构30可以实现封装结构的直接组装，即，无需对电子设备的电路板、对应于发光器件的开口做任何调整。

需要注意的是，上述所举例的在基底内制作的沉孔为1个。在实际操作时，基底内制作的沉孔也可以大于1个。也就是说，在执行步骤s1时，制作多个沉孔，并在沉孔完成制作后，将光电转换器件埋入制作的某一个沉孔内。这样，在后续执行步骤s4时，还包括光电转换器件的焊盘引出结构的制作，且发光器件的焊盘引出结构和光电转换器件的焊盘引出结构互连，从而省去了后续发光器件与光电转换器件的连接操作，简化了组装流程，应用范围较广。其中，光电转换器件与发光器件合封时，功能涂层的遮光功能不仅可以实现发光器件光学信息的调整，而且能够避免光电转换器件的逻辑运算区域被自然光线干扰，保证了器件的灵敏度。

如图5所示，给出了基底20内沉孔为2个时所实现的发光器件10与光电转换器件40合封的结构示意。其中，光电转换器件40可以为光电二极管pd(photodiode，简称“pd”)芯片或影像传感类芯片等现有应用较为普遍的芯片。其中，光电转换器件40为pd芯片、发光器件10为红外发光二极管时，合封能实现距离感应器的功能；光电转换器件40为影像传感类芯片、发光器件10为垂直腔面发射激光器时，合封能实现立体识别的功能。

本实施例相对于现有技术而言，发光器件被埋入基底中，基底本身就能实现发光器件的良好固定和保护，从而不仅无需额外地再设置保护罩进行保护，实现了发光器件的封装结构体积更小、更轻薄的目的，而且发光器件能够实现立体散热，散热面积较大，实现了提高散热效率的目的。同时，制作扇出式封装的焊盘引出结构时，若功能涂层既具备遮光功能，又具备绝缘功能，则可以实现发光器件的光学信息调整，以及绝缘保护，并且，扇出式封装引出焊盘相比于传统的打线工艺而言，金属线路更短，从而能够降低金属线路上的功耗，实现降低发光器件封装结构的功耗的目的。

本申请第二实施例提供了一种发光器件的封装方法。第二实施例在第一实施例的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本申请第二实施例中，还在暴露出的金属层上制作焊点，能够便于后续封装结构的安装。

具体地说，在执行s440后，在暴露出的部分金属层上制作焊点。如，通过植球、印锡、镀锡、镀铜柱等工艺做在开窗处的金属表面制作焊点。

如图6所示，为本实施例中发光器件的封装方法所获取的发光器件的封装结构，相比于第一实施例而言，焊盘引出结构30多出了焊点340。由于焊点340的存在，在对本实施例中的发光器件的封装结构进行组装时，可以直接使用表面贴装技术进行封装结构的安装、固定，操作便捷，且效率较高。

本申请第三实施例提供了一种发光器件的封装方法。第三实施例与第一实施例大致相同，主要区别之处在于：扇出式封装的焊盘引出结构不同，以下进行具体说明：

具体地说，本实施例中的扇出式封装的焊盘引出结构与第一实施例不同，因此本实施例实质是步骤s4执行的操作略有不同。如图7所示，步骤s4包括：

子步骤s412，在基底上制作通孔。

具体地说，在基底上以蚀刻、激光或机钻孔的方式作业通孔。

子步骤s422，在基底的正面制作用于遮光和/或绝缘的功能涂层，并在通孔与功能涂层的接触位置，以及在功能涂层与发光器件的焊盘的接触区域上制作开窗。

具体地说，可以使用喷涂、旋涂、贴膜、丝印等有机镀膜工艺实现功能涂层的涂布，而后再通过曝光、显影的方式在功能涂层与通孔的接触位置、功能涂层与发光器件的焊盘的接触区域制作开窗，实现通孔以及发光器件焊盘的露出。

子步骤s432，在功能涂层上制作金属层，将发光器件的焊盘通过金属层和通孔牵引至基底的背面。

具体地说，金属层的加工制作可使用溅镀、电镀、蒸镀等金属镀膜工艺，材料可使用铝、铜、镍、银、金等有良好导电性的金属。

子步骤s442，在金属层上制作保护涂层，并露出发光器件的发光区域。

具体地说，可以使用喷涂、旋涂、贴膜、丝印等有机镀膜工艺实现保护涂层的涂布，而后再通过曝光、显影的方式制作开窗，将发光器件的发光区域露出。也就是说，可以先在金属层上制作具有感光特性的保护涂层，以便于对发光器件的发光区域进行曝光，并利用显影液对发光区域进行清洗，实现发光器件的发光区域露出，完成保护涂层的制作。

需要说明的是，在制作功能涂层、金属层和保护涂层时，每制作一层，对该层上发光器件的发光区域对应位置进行一次曝光、显影，将发光器件的发光区域露出。

不难看出，本实施例中扇出式封装的焊盘引出结构为重布线与通孔的组合结构。图8示出了本实施例中封装方法所获取的发光器件的封装结构，相比于第一实施例而言，焊盘引出结构30也包括功能涂层310、金属层320以及保护涂层330，只是焊盘引出结构30还包括通孔21，且功能涂层310、金属层320以及保护涂层330的具体实现略有不同。

本实施例中，重布线与通孔的组合结构作为焊盘引出结构30，能够令基底的露铜区与发光器件的焊盘异侧，实现了焊盘的反向引出。这种焊盘引出结构30提供了一种新的组装方向，为拓展发光器件的应用范围提供了基础。

需要注意的是，上述所举例的在基底内制作的沉孔为1个。在实际操作时，基底内制作的沉孔也可以大于1个。也就是说，在执行步骤s1时，制作多个沉孔，并在沉孔完成制作后，将光电转换器件埋入制作的某一个沉孔内。这样，在后续执行步骤s4时，还包括光电转换器件的焊盘引出结构的制作，且发光器件的焊盘引出结构和光电转换器件的焊盘引出结构互连，不仅操作便捷，而且应用范围较广。如图10所示，给出了基底内制作的沉孔为2个时，所实现的发光器件10与光电转换器件40合封的结构示意。其中，光电转换器件40可以为光电二极管pd芯片或影像传感类芯片等现有应用较为普遍的芯片。

值得一提的是，在发光器件10以及光电转换器件40合封时，还可以根据实际需求，设置基底上发光器件10的焊盘引出结构与光电转换器件40的焊盘引出结构异侧。如，发光器件10的焊盘引出结构为重布线结构，光电转换器件40的焊盘引出结构为重布线与通孔的组合结构。或者，发光器件10的焊盘引出结构为重布线与通孔的组合结构，光电转换器件40的焊盘引出结构为重布线结构。

本申请第四实施例提供了一种发光器件的封装方法。第四实施例在第三实施例的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本申请第四实施例中，还在通孔21于基底的背面的开口处制作焊点，能够便于后续封装结构的安装。

具体地说，在执行s432后，还在基底的背面，通孔21的开口处制作焊点。如，通过植球、印锡、镀锡、镀铜柱等工艺做在开窗处的金属表面制作焊点。

如图9所示，为本实施例中发光器件的封装方法所获取的发光器件的封装结构，相比于第三实施例而言，焊盘引出结构30多出了焊点340。由于焊点340的存在，在对本实施例中的发光器件的封装结构进行组装时，可以直接使用表面贴装技术进行封装结构的安装、固定，操作便捷，且效率较高。

本申请第五实施例提供了一种发光器件的封装结构。本实施例所提及到的封装结构是利用第一实施例所提及到的封装方法实现的，如图4所示。发光器件的封装结构包括：发光器件10、基底20以及焊盘引出结构30。其中，基底20内设有沉孔，发光器件10位于沉孔内，焊盘引出结构30为重布线结构，焊盘引出结构30用于将发光器件10的焊盘牵引至基底20外轮廓面，并露出发光器件10的发光区域。

具体地说，基底20可以为硅、二氧化硅、陶瓷、有机材料或半导体材料(砷化镓、碳化硅或氮化硅)的基底，能够保证基底20具有良好的散热性能。其中，基底20的厚度可以根据需求进行选择、设计，常规选择在150微米至750微米之间。

更具体地说，焊盘引出结构30由功能涂层310、金属层320以及保护涂层330构成。功能涂层310用于遮光和/或绝缘，位于基底20的正面，并在与发光器件10的焊盘的接触区域上设有开窗。金属层320用于通过接触区域上的开窗与发光器件10电性连接，位于功能涂层310上。保护涂层330用于保护金属层，保护涂层330位于金属层320上，且设有用于暴露出部分金属层的开窗。

不难看出，焊盘引出结构30主要是通过金属层320将发光器件10的焊盘牵引出。本实施例中的焊盘引出结构30能够令基底20的露铜区与发光器件的焊盘同侧，实现了焊盘的同向引出。这种焊盘引出结构30可以实现封装结构的直接组装，即，无需对电子设备的电路板、对应于发光器件的开口做任何调整。

需要注意的是，上述所举例的为基底20内的沉孔为1个的情况。在实际操作时，基底20内制作的沉孔也可以大于1个。也就是说，至少一个沉孔用于埋入发光器件，至少一个沉孔用于埋入光电转换器件，并且光电转换器件的焊盘引出结构也为扇出式封装的焊盘引出结构，发光器件的焊盘引出结构和光电转换器件的焊盘引出结构互连，应用范围较广。如图5所示，给出了基底20内制作的沉孔为2个时，所实现的发光器件10与光电转换器件40合封的结构示意。其中，光电转换器件40可以为光电二极管pd芯片或影像传感类芯片等应用较为普遍的芯片。

本申请第六实施例提供了一种发光器件的封装结构。本实施例所提及到的封装结构是利用第二实施例所提及到的封装方法实现的，如图6所示，相比于第五实施例而言，本实施例中的焊盘引出结构30多出了焊点340。由于焊点340的存在，在对本实施例中的发光器件的封装结构进行组装时，可以直接使用表面贴装技术进行封装结构的安装、固定，操作便捷，且效率较高。

本申请第七实施例提供了一种发光器件的封装结构。本实施例所提及到的封装结构是利用第三实施例所提及到的封装方法实现的，如图8所示。本实施例相比于第五或第六实施例而言，主要区别在于焊盘引出结构30略有不同。本实施例中的焊盘引出结构30为重布线与通孔的组合结构。

具体地说，焊盘引出结构30包括：贯通基底20的通孔21、功能涂层310、金属层320以及保护涂层330。其中，功能涂层310位于基底20的正面，用于遮光和/或绝缘，功能涂层310在通孔21与功能涂层310的接触位置，以及在功能涂层310与发光器件10的焊盘的接触区域上设有开窗。金属层320位于功能涂层310上，用于通过开窗与发光器件10和通孔21电性连接，将发光器件的焊盘牵引至基底20的背面。保护涂层330用于保护金属层320，位于金属层320上。

不难看出，本实施例中的焊盘引出结构30能够令基底20的露铜区与发光器件10的焊盘异侧，实现了焊盘的反向引出。这种焊盘引出结构30为提供了一种新的组装方向，为拓展发光器件10的应用范围提供了基础。

需要注意的是，上述所举例的为基底20内的沉孔为1个的情况。在实际操作时，基底20内制作的沉孔也可以大于1个。也就是说，至少一个沉孔用于埋入发光器件10，至少一个沉孔用于埋入光电转换器件40，并且光电转换器件40的焊盘引出结构也为扇出式封装的焊盘引出结构，发光器件10的焊盘引出结构和光电转换器件40的焊盘引出结构互连，从而省去了后续发光器件10与光电转换器件40的连接操作，简化了组装流程，应用范围较广。如图10所示，给出了基底20内制作的沉孔为2个时，所实现的发光器件10与光电转换器件40合封的结构示意。其中，光电转换器件40可以为光电二极管pd芯片或影像传感类芯片等现有应用较为普遍的芯片。

本申请第八实施例提供了一种发光器件的封装结构。本实施例所提及到的封装结构是利用第四实施例所提及到的封装方法实现的，如图9所示，相比于第七实施例而言，本实施例中的焊盘引出结构30多出了焊点340。由于焊点340的存在，在对本实施例中的发光器件的封装结构进行组装时，可以直接使用表面贴装技术进行封装结构的安装、固定，操作便捷，且效率较高。

本申请第九实施例提供了一种电子设备，包括上述实施例所提及到的发光器件的封装结构。其中，电子设备可以为手机、平板电脑、蓝牙耳机等涉及使用发光器件的电子设备。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。