在互连结构中封装只具有顶侧连接的光子构建块的制作方法
【专利说明】
[0001] 分案申请说明
[0002] 本申请是申请日为2012年1月9日、于2013年8月20日进入国家阶段的申请号 为201280009734. 5、名称为"在互连结构中封装只具有顶侧连接的光子构建块"的中国发明 专利申请的分案申请。
技术领域
[0003] 本发明总体涉及用于发光二极管的封装，并且尤其涉及可以作为发射器被单独封 装或者与其它光子构建块一起作为发射器阵列被封装的光子构建块。
【背景技术】
[0004] 发光二极管（LED)是将电能转化为光的固态设备。当电压被应用于相反掺杂层上 时，光从被夹在该相反掺杂层之间的有源半导体材料层被发射。为了使用LED芯片，芯片通 常被包封（enclose)在封装内，该封装汇集光并且保护芯片不被损坏。LED封装通常包括在 底部上、用于将LED封装电连接到外部电路的接触焊盘。常规地，LED芯片被设计为作为分 立的光发射器被封装或者与一组LED芯片一起以阵列方式被封装。分立的光发射器的LED 芯片通常被安装在载体基板上（carrier substrate)，载体基板转而被安装在印刷电路板 上。然而，阵列的LED芯片通常被直接安装在印刷电路板上，而不使用载体基板。
[0005] 阵列产品常规地不是使用作为构建块的分立的光发射器来制成的。分立的光发射 器的载体基板通常被认为是不必要地占用了阵列下方的印刷电路板上的空间。此外，对于 每个新的阵列设计，穿过分立的光发射器的载体基板的导电通孔过孔（through-hole via) 必须被重新配置以正确地连接到印刷电路板上的接触焊盘。因而，没有具有特定的通孔过 孔的组合的载体可以被用作标准构建块。这个关于分立发射器中的通孔过孔的问题可以通 过将LED芯片电连接到载体基板的顶侧上的迹线和接触焊盘来解决。但是通过将LED芯片 连接到载体基板的顶侧上的焊盘来消除通孔过孔会产生新的问题，即如何将焊盘连接到电 源，因为载体基板不再被电耦合到下面的印刷电路板。
[0006] 图1(现有技术）示出了现有的阵列产品10,其中具有26个LED芯片的阵列被电 连接到载体基板12的顶侧上的焊盘11。阵列产品10是北卡罗莱纳，达勒姆的Cree，Inc. 所制造的XLamp? MP-L EasyWhite产品。在图1中，载体基板12被安装在金属盘13 上，与在印刷电路板上相反。载体基板12被使用导热胶14附接到金属盘13。阵列产品10 通过将正极电源引线15和负极电源引线（power cord) 16的各自线路手工焊接到焊盘11 来不雅观地连接到电源。阵列产品10没有便于将载体基板12顶侧上的焊盘11连接到下 面的电路板或电路盘中的电源的特征。而且，阵列产品10没有被配置为合并成一组阵列产 品。
[0007] 寻求一种方法以用于使用被安装在载体基板上的一个或多个LED芯片作为标准 化的构建块来制造分立的光发射器以及具有安装了 LED的多个基板的阵列产品。
【发明内容】
[0008] 本发明的实施方式提供了一种器件，包括：被置于基板的表面上的发光二极管 (LED)裸片，所述LED裸片被电连接到被置于所述基板的所述表面上的连接焊盘；包括接触 焊盘和外部电连接器的互连结构；其中所述连接焊盘和所述接触焊盘固定地并且电地彼此 连接，并且其中到所述LED的外部电连接通过在所述互连结构上的所述外部电连接器来做 出。
[0009] 可选地，在该器件中，所述互连结构的底表面和所述基板的底表面基本上共面。
[0010] 可选地，在该器件中，所述基板没有任何用于将所述基板机械地附接到散热器的 特征。
[0011] 可选地，在该器件中，所述基板没有用于将所述基板机械地附接到散热器的孔或 鼠口齿。
[0012] 可选地，在该器件中，所述基板是封闭的基板。
[0013] 可选地，在该器件中，所述LED在所述基板的侧边界的3mm内。
[0014] 可选地，在该器件中，所述外部电连接器被配置为连接到外部电源。
[0015] 可选地，在该器件中：所述互连结构还包括用于将所述互连结构机械地附接到外 部部件的外部机械连接器，并且所述机械连接器和所述电连接器凹进到所述互连结构中。
[0016] 可选地，在该器件中：所述互连结构包括袋部；所述基板被置于所述袋部内；并且 所述互连结构的底表面与所述基板的底表面基本上共面。
[0017] 可选地，在该器件中：所述互连结构包括袋部；所述基板被置于所述袋部内；并且 所述LED包括延伸到所述互连结构的开口中并且与互连结构的顶表面基本上共面的发光 表面。
[0018] 可选地，在该器件中，所述基板包括具有矩形形状的侧边界。
[0019] 本发明的实施方式提供了一种方法，包括：将发光二极管（LED)裸片置于基板的 表面上；在所述基板的所述表面上制作连接焊盘；将所述LED裸片电连接到所述连接焊盘； 连接在所述基板上的所述连接焊盘与被置于互连结构上的接触焊盘；并且其中所述连接焊 盘和所述接触焊盘被固定地并且电地连接并且到所述LED的外部电连接通过被置于所述 互连结构上的外部电连接器来做出。
[0020] 可选地，在该方法中，所述基板和所述互连结构被连接以使得所述互连结构的底 表面和所述基板的底表面基本上共面。
[0021] 可选地，该方法还包括经由在所述互连结构上的连接将所述衬底和所述互连结构 机械地附接到散热器。
[0022] 可选地，在该方法中，将所述LED置于所述衬底的所述表面上包括将所述LED置于 所述基板的侧边界的3mm内。
[0023] 标准化的光子构建块被用于制成分立的具有一个构建块的光发射器以及具有多 个构建块的阵列产品两者。每个光子构建块具有被安装在载体基板上的一个或多个LED芯 片。在基板的顶表面与底表面之间没有电导体经过。光子构建块由被附接到散热器的互连 结构支撑。互连结构的示例包括模塑互连器件（MID)、引线框架器件或印刷电路板。
[0024] 每个光子构建块的基板的顶表面上的连接焊盘（landing pad)使用焊料或胶黏剂 被附接到被置于互连结构的唇缘的下侧上的接触焊盘（contact pad)。该唇缘在基板的侧 边界内在基板之上延伸。在焊料回流或SAC回流过程中，光子构建块在互连结构内自对准。 连接焊盘的熔化的SAC或焊料合金使镀有金属的接触焊盘变湿，并且熔化的合金的表面张 力拉动在接触焊盘下面的连接焊盘。互连结构上的导体通过接触焊盘和连接焊盘被电耦合 到光子构建块中的LED裸片。互连结构的底表面与光子构建块的基板的底表面共面。
[0025] 在阵列产品中，多个光子构建块的基板被互连结构支撑。所有光子构建块的基板 具有基本相同的尺寸。在散热器的上表面放置热界面材料，并且互连结构的底表面接触热 界面材料。互连结构通过穿过互连结构中的通孔的螺栓被固定到散热器上。
[0026] -种使用由互连结构支撑的相同的标准化光子构建块来制造分立的光发射器以 及阵列产品两者的方法。该方法包括将LED裸片安装在载体基板上的步骤，从载体基板的 顶表面到其底表面，没有电导体经过。基板的顶表面上的连接焊盘被放置在接触焊盘的下 面并且与接触焊盘相邻放置，所述接触焊盘被置于互连结构的唇缘的下侧上。为了将连接 焊盘放置在接触焊盘的下面，互连结构的唇缘被置于基板的顶表面之上并且在基板的侧边 界内。
[0027] 通过将连接焊盘接合（bond)到接触焊盘，互连结构上或者互连结构中的导体被 电连接到光子构建块上的LED裸片。连接焊盘可以通过加热连接焊盘的金属合金被接合 到接触焊盘以使得连接焊盘与金属接触焊盘对准。或者，连接焊盘可以使用各向异性导电 胶膜（ACF)技术被接合到接触焊盘。对于关于各向异性（不对称）导电胶的更多细节， 参见 2010 年 11 月 8 日提交的名称为"LED-Based Light Source Utilizing Asymmetric Conductors"的美国专利申请No. 12/941，799,该美国专利申请通过引用被合并于此。在连 接焊盘与接触焊盘对准并且被接合到接触焊盘之后，基板的底表面与互连结构的底表面基 本共面。
[0028] 当该方法被用于制造具有多个光子构建块的阵列产品时，在第二光子构建块的基 板的顶表面之上放置互连结构的第二唇缘，并且第二基板上的第二连接焊盘被放置在互连 结构的唇缘下面的第二接触焊盘下面并且与第二接触焊盘相邻放置。第二光子构建块的第 二基板具有与第一光子构建块的基板的尺寸基本相同的尺寸。通过将第二连接焊盘接合到 第二接触焊盘，互连结构的第二导体被电连接到第二光子构建块上的第二LED裸片。在第 二连接焊盘被接合到第二接触焊盘之后，第二光子构建块的基板的底表面与互连结构的底 表面基本共面。
[0029] 然后，散热器的上表面之上放置热界面材料在。互连结构的底