TW201421754A - 光電元件封裝體 - Google Patents
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Abstract
一種光電元件封裝體,包括透明基板、光電元件、第一圖案化導電層、第二圖案化導電層及介電材料。透明基板具有第一表面、第二表面、凹槽及第一導電通孔。凹槽從第一表面朝向第二表面延伸,而第一導電通孔從第一表面延伸至第二表面。光電元件配置於凹槽內,且光電元件具有多個導電端子。第一圖案化導電層與第二圖案化導電層分別配置於第一表面與第二表面之上。第一圖案化導電層透過第一導電通孔與第二圖案化導電層電性連接,且導電端子與第一圖案化導電層及第二圖案化導電層電性連接。
Description
本揭露是有關於一種半導體封裝體(semiconductor package),且特別是有關於一種光電元件封裝體(package of optoelectronic device)。
由於發光二極體具有壽命長、反應速度快、體積小、用電省、污染低、高可靠度、適合量產等優點,因此發光二極體所能應用的領域十分廣泛,如大型看板、交通號誌燈、手機、掃描器、傳真機之光源以及照明裝置等。不論是在何種領域方面的應用,發光二極體都必須經過適當的封裝才能夠使用。通常,發光二極體封裝必須同時考慮散熱特性以及光學表現。
為了有效改善發光二極體封裝的散熱效能,已有習知技術採用高導熱特性之封裝基板,如金屬核心印刷電路板、陶瓷(氧化鋁)基板、矽基板等,來承載發光二極體晶片。上述之封裝基板雖可提供發光二極體晶片良好的散熱效能,但這些封裝基板僅具備承載發光二極體晶片以及提供電性連接之功能,對於發光二極體封裝本身的光學表現幫助不大。
本揭露提供一種光電元件封裝體,其採用透明基板作
為承載器對光電元件進行封裝。
本揭露提出一種光電元件封裝體,其包括一透明基板、一光電元件、一第一圖案化導電層、一第二圖案化導電層以及一介電材料。透明基板具有一第一表面以及一第二表面,且透明基板包含一凹槽以及至少一第一導電通孔,其中凹槽包含一底表面,且第一導電通孔從第一表面延伸至第二表面。光電元件配置於凹槽內,且光電元件具有多個導電端子。第一圖案化導電層配置於第一表面之上,且第一圖案化導電層電性連接至導電端子。第二圖案化導電層配置於第二表面之上,其中第二圖案化導電層透過第一導電通孔電性連接至第一圖案化導電層。此外,介電材料填入凹槽中以包覆光電元件。
為讓本揭露之上述和其他目的和特徵能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
圖1為本申請案第一實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。請參照圖1,本實施例之光電元件封裝體100包括透明基板110、光電元件120、第一圖案化導電層130、第二圖案化導電層140以及介電材料150。透明基板110具有第一表面110a、第二表面110b以及位於透明基板110中之凹槽112,且透明基板110包含一個或多個第一導電通孔114,其中凹槽112從第一表面110a朝向第二表面
110b延伸,而第一導電通孔114從第一表面110a延伸至第二表面110b。光電元件120配置於凹槽112內,且光電元件120具有多個導電端子122。第一圖案化導電層130配置於第一表面110a上,而第二圖案化導電層140配置於第二表面110b上,其中第一圖案化導電層130透過第一導電通孔114與第二圖案化導電層140電性連接,且導電端子122與第一圖案化導電層130以及第二圖案化導電層140電性連接。此外,介電材料150填入凹槽112中以包覆光電元件120。在本實施例中,透明基板110例如為玻璃基板、藍寶石基板或者其他具有透光性之光學基板。
如圖1所示,本實施例之凹槽112具有一底表面112a,而凹槽112的深度d1小於第一表面110a與第二表面110b的最短距離d2。舉例而言,深度d1約為最短距離d2的50%至80%。值得注意的是,凹槽112之側壁112b可以是垂直於底面112a之垂直面,亦可以是與底面112a夾銳角或鈍角之傾斜面。此外,側壁112b與底面112a的夾角可以視光電元件封裝體100的光學設計而作適當的更動。
當光電元件120為發光二極體晶片(LED chip),且光電元件封裝體100設計為向上發光時,則側壁112b與底面112a的夾角可以設計為銳角,以使側壁112b能夠將光電元件120所發出的側向光線向上反射;當光電元件120為發光二極體晶片,且光電元件封裝體100設計為向下發光時,則側壁112b與底面112a的夾角可以設計為鈍角,以
使側壁112b能夠將光電元件120所發出的側向光線向下反射;當光電元件120為光感測晶片(photo-sensing chip),且光電元件封裝體100適於接收來自於上方的光線時,則側壁112b與底面112a的夾角可以設計為銳角,以使側壁112b能夠來自於上方的光線反射至光電元件120,進而被光電元件120所吸收。當光電元件120為光感測晶片,且光電元件封裝體100適於接收來自於下方的光線時,則側壁112b與底面112a的夾角可以設計為銳角,以使側壁112b能夠來自於下方的光線反射至光電元件120,進而被光電元件120所吸收。
此外,為了增加側壁112b對光線的反射能力,本實施例可以選擇性地於側壁112b上製作反射鍍膜(reflective coating)或者貼附反射片(reflective sheet)。
如圖1所示,第一導電通孔114的高度實質上相同於第一表面110a與第二表面110b的最短距離d2。在本實施例中,第一導電通孔114為貫穿透明基板110之實心導電柱體(solid conductive posts)。在另一實施例中,第一導電通孔114為貫穿透明基板110之空心導電柱體(hollow conductive posts),如圖2所示之光電元件封裝體100a。
如圖1所示,光電元件120的多個導電端子122係分佈於其單一表面上。為了使光電元件120之導電端子122能夠與第二圖案化導電層140電性連接,本實施例之透明基板110具有多個第二導電通孔116,其中第二導電通孔116對應於導電端子122分佈,且各個第二導電通孔116
從底表面112a延伸至第二表面110b,以使各個導電端子122分別透過對應之第二導電通孔116與第二表面110b上之第二圖案化導電層140電性連接。此外,第二導電通孔116的高度實質上相同於底表面112a與第二表面110b的最短距離d3。在本實施例中,最短距離d3約為最短距離d2的50%至80%。
在本實施例中,第一圖案化導電層130以及第二圖案化導電層140之材質例如皆為金屬,且第一圖案化導電層130以及第二圖案化導電層140之材質可與第一導電通孔114之材質相同或不同。此外,由於導電端子122跟第一圖案化導電層130、第二圖案化導電層140以及第一導電通孔114電性連接,因此欲輸入至導電端子122的電訊號可直接透過第二圖案化導電層140提供,或者是透過第一圖案化導電層130、第一導電通孔114及第二圖案化導電層140提供。
在本實施例中,介電材料150例如是透明之介電材料,而介電材料150主要是用以將光電元件120固定於凹槽112中。
值得注意的是,由於透明基板110採用凹槽112之設計,因此本實施例之光電元件封裝體100可以不需要進一步於透明基板110上設置透鏡部。當然,若要更進一步優化光電元件封裝體100的光學表現,本實施例仍然可於透明基板110上設置適當的透鏡部。
如圖1所示,本實施例之光電元件封裝體100可進一
步包括一配置於凹槽112內之螢光層160,其中螢光層160配置底表面112a上,且螢光層160位於光電元件120與底表面112a之間。在本實施例中,光電元件120例如為藍光發光二極體晶片,而螢光層160例如為黃色螢光層。在其他實施例中,光電元件120例如為紫外光發光二極體晶片,而螢光層160例如為紅色、綠色及/或藍色螢光層。
值得注意的是,雖然圖1中的螢光層160係分佈於光電元件120與底表面112a之間,但本實施例不限定螢光材料的分佈位置。在一可行之實施例中,螢光材料(第一螢光材料)可以分佈在透明基板110之第二表面110b上,且位於光電元件120上方。在其他實施例中,螢光材料(第二螢光材料)可以分佈於介電材料150之中。
以下將搭配圖3A至圖3F,針對本實施例之光電元件封裝體的製作流程說明如下。
圖3A至圖3F為第一實施例之光電元件封裝體的製作流程示意圖。請參照圖3A,首先,提供一透明基板110,此透明基板110具有第一表面110a、第二表面110b以及位於透明基板110中之凹槽112,其中凹槽112從第一表面110a朝向第二表面110b延伸。在本實施例中,凹槽112例如是透過雷射加工、機械加工或者蝕刻等方式製作而成。此處,凹槽112具有底面112a以及側壁112b,其中凹槽112之側壁112b可以是垂直於底面112a之垂直面,亦可以是與底面112a夾銳角或鈍角之傾斜面。側壁112b與底面112a的夾角可以視光電元件封裝體100的光學設計
而作適當的更動。
接著請參照圖3B,於凹槽112之底面112a上塗佈螢光層160,此螢光層160例如為黃色螢光層、紅色螢光層、綠色螢光層及/或藍色螢光層。在其他實施例中,螢光層160的塗佈為可以省略的步驟。
接著請參照圖3C,提供光電元件120,此光電元件120的多個導電端子122係分佈於其單一表面上。接著,將光電元件120設置於凹槽112之底面112a上,以使螢光層160位於光電元件120與底表面112a之間,並使導電端子122與凹槽112之底面112a接觸。之後,將介電材料150填入凹槽112中以包覆光電元件120,以將光電元件120固定於凹槽112中。
接著請參照圖3D,將承載有光電元件120之透明基板110翻轉,並於透明基板110中形成多個第二導電通孔116,其中第二導電通孔116對應於導電端子122分佈,且各個第二導電通孔116從底表面112a延伸至第二表面110b以分別與對應之導電端子122電性連接。
接著請參照圖3E,於透明基板110中形成一個或多個貫孔TGV,其中貫孔TGV從第一表面110a延伸至第二表面110b。在本實施例中,貫孔TGV例如是透過雷射加工、機械加工或者蝕刻等方式製作而成。
接著請參照圖3F,接著透過電鍍(或其他導體沈積製程)以及微影蝕刻製程(或其他圖案化製程)形成第一導電通孔114、第一圖案化導電層130與第二圖案化導電層
140,其中第一導電通孔114位於貫孔TGV中,第一圖案化導電層130位於第一表面110a上,而第二圖案化導電層140位於第二表面110b上。如圖3F所示,導電端子122透過對應的第二導電通孔116、第二圖案化導電層140以及對應的第一導電通孔114而與第一圖案化導電層130電性連接。
圖4為本申請案第二實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。請同時參照圖1與圖4,本實施例之光電元件封裝體100’與第一實施例光電元件封裝體100之類似,惟二者主要差異之處在於:本實施例之透明基板110’中的凹槽112’係進一步延伸至第二表面110b以形成容納貫孔,而容納貫孔112’的深度實質上相同於第一表面110a與第二表面110b的最短距離d2。
除了上述差異之外,本實施例之光電元件封裝體100’可進一步包括一介電層170,此介電層170位於透明基板110’與第二圖案化導電層140之間,其中介電層170具有多個第三導電通孔172,且導電端子122透過第三導電通孔172與第二圖案化導電層140電性連接。此外,本實施例之光電元件封裝體100’可進一步包括一透鏡部180,其中透鏡部180覆蓋透明基板110’之第二表面110b、第二圖案化導電層140以及光電元件120。
與第一實施例相似,容納貫孔112’之側壁112b’可以
是垂直於第一表面110a之垂直面,亦可以是與第一表面110a夾銳角或鈍角之傾斜面。此外,側壁112b’與第一表面110a的夾角可以視光電元件封裝體100’的光學設計而作適當的更動。
此外,第一導電通孔114可以是貫穿透明基板110之實心導電柱體(如圖4所示),或者是貫穿透明基板110之空心導電柱體(如圖5所示之光電元件封裝體100a’)。
以下將搭配圖6A至圖6F,針對本實施例之光電元件封裝體的製作流程說明如下。
圖6A至圖6G為第二實施例之光電元件封裝體的製作流程示意圖。請參照圖6A,首先,提供一透明基板110’,此透明基板110’具有第一表面110a、第二表面110b以及位於透明基板110中之容納貫孔112’。在本實施例中,容納貫孔112’例如是透過雷射加工、機械加工或者蝕刻等方式製作而成。此處,容納貫孔112’具有側壁112b’,其中容納貫孔112’之側壁112b’可以是垂直於底面112a之垂直面,亦可以是與第一表面110a夾銳角或鈍角之傾斜面。側壁112b’與第一表面110a的夾角可以視光電元件封裝體100’的光學設計而作適當的更動。
接著,將具有容納貫孔112’之透明基板110’設置於一載體C上,其中透明基板110’的第二表面110b與載體C接觸。在本實施例中,載體C例如是基板、離形膜或其他合適之載體。
接著請參照圖6B,提供光電元件120,此光電元件120
的多個導電端子122係分佈於其單一表面上。接著,將光電元件120設置於容納貫孔112’中,以使光電元件120被載體C所承載。然後,將介電材料150填入容納貫孔112’中以包覆光電元件120,以將光電元件120固定於容納貫孔112’中。在本實施例中,介電材料150的填充以不覆蓋住導電端子122為原則。之後,移除載體C以使透明基板110’的第二表面110b暴露。
接著請參照圖6C與圖6D,於透明基板110’的第一表面110a’上形成一介電層170,並於介電層170中形成多個第三導電通孔172,其中導電端子122與對應之第三導電通孔172電性連接。
接著請參照圖6E,於透明基板110中形成一個或多個貫孔TGV,其中貫孔TGV從第一表面110a延伸至第二表面110b。在本實施例中,貫孔TGV例如是透過雷射加工、機械加工或者蝕刻等方式製作而成。
接著請參照圖6F,接著透過電鍍(或其他導體沈積製程)以及微影蝕刻製程(或其他圖案化製程)形成第一導電通孔114、第一圖案化導電層130與第二圖案化導電層140,其中第一導電通孔114位於貫孔TGV中,第一圖案化導電層130位於第一表面110a上,而第二圖案化導電層140位於第二表面110b上。如圖6F所示,導電端子122透過對應的第二導電通孔116、第二圖案化導電層140以及對應的第一導電通孔114而與第一圖案化導電層130電性連接。
請參照圖6G,接著於透明基板110’之第二表面110b上形成透鏡部180,以使透鏡部180覆蓋介電層170、第二圖案化導電層140以及光電元件120。
圖7為本申請案第三實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。請參照圖7,本實施例之光電元件封裝體200與第二實施例之光電元件封裝體100’相似,惟二者主要差異之處在於:光電元件封裝體200中的光電元件220具有多個導電端子222a、222b,且導電端子222a、222b分別位於光電元件220的二相對表面上,其中導電端子222a透過第三導電通孔172與第二圖案化導電層140電性連接,而導電端子222b例如係與第一圖案化導電層130電性連接。
圖8為本申請案第四實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。請參照圖8,本實施例之光電元件封裝體300與第二實施例之光電元件封裝體100’相似,惟二者主要差異之處在於:光電元件封裝體300中的光電元件320具有多個導電端子322a、322b,且導電端子222a、222b分別位於光電元件220的單一表面上,其中導電端子322a以及導電端子322b皆與第一圖案化導電層130電性連接。在本實施例中,導電端子322a以及導電端子322b例如為導電凸塊(bumps)。
此外,本實施例之光電元件封裝體300可進一步包括一螢光材料190,其中螢光材料190分佈於介電層170之表面上。然而,本實施例並不限定螢光材料的分佈位置,螢光材料亦可分佈於介電材料150或者透鏡部180中。
圖9為本申請案第五實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。請參照圖9,本實施例之光電元件封裝體400與第三實施例之光電元件封裝體200相似,惟二者主要差異之處在於:光電元件封裝體400可進一步包括一配置於凹槽112內之散熱塊HS,其中光電元件220配置於散熱塊HS上。在本實施例中,光電元件220例如是透過導熱膠AD黏著於散熱塊HS上。舉例而言,前述之導熱膠AD例如為具有良好導電導熱特性之銀膠(silver paste)。
圖10為本申請案第六實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。請參照圖10,本實施例之光電元件封裝體500與第二實施例之光電元件封裝體100’相似,惟二者主要差異之處在於:光電元件封裝體500可進一步包括一配置於凹槽112內之散熱塊HS,其中光電元件120配置於散熱塊HS上。在本實施例中,光電元件120例如是透過導熱膠AD黏著於散熱塊HS上。舉例而言,前述之導熱膠AD例如為銀膠或是其他具有良好導熱特性的膠材。
基於上述,由於本揭露之光電元件封裝體採用透明基板作為承載器對光電元件進行封裝,因此本揭露之光電元件封裝體能夠具有良好的信賴性(reliability)以及散熱特性。
雖然本揭露已以多個實施例揭露如上,然其並非用以限定本揭露,任何熟習此技藝者,在不脫離本揭露之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、100a、100’、100a’、200‧‧‧光電元件封裝體
110、110’‧‧‧透明基板
110a‧‧‧第一表面
110b‧‧‧第二表面
112‧‧‧凹槽
112’‧‧‧容納貫孔
112a‧‧‧底面
112b、112b’‧‧‧側壁
114‧‧‧第一導電通孔
116‧‧‧第二導電通孔
120、220‧‧‧光電元件
122、222a、222b‧‧‧導電端子
130‧‧‧第一圖案化導電層
140‧‧‧第二圖案化導電層
150‧‧‧介電材料
160‧‧‧螢光層
170‧‧‧介電層
172‧‧‧第三導電通孔
180‧‧‧透鏡部
190‧‧‧螢光材料
d1‧‧‧深度
d2、d3‧‧‧距離
TGV‧‧‧貫孔
C‧‧‧載體
HS‧‧‧散熱塊
AD‧‧‧導熱膠
圖1為本申請案第一實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。
圖2為本申請案第一實施例之另一種光電元件封裝體的剖面示意圖。
圖3A至圖3F為第一實施例之光電元件封裝體的製作流程示意圖。
圖4為本申請案第二實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。
圖5為本申請案第二實施例之另一種光電元件封裝體的剖面示意圖。
圖6A至圖6G為第二實施例之光電元件封裝體的製作流程示意圖。
圖7為本申請案第三實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。
圖8為本申請案第四實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。
圖9為本申請案第五實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。
圖10為本申請案第六實施例之光電元件封裝體的剖面示意圖。
100‧‧‧光電元件封裝體
110‧‧‧透明基板
110a‧‧‧第一表面
110b‧‧‧第二表面
112‧‧‧凹槽
112a‧‧‧底面
112b‧‧‧側壁
114‧‧‧第一導電通孔
116‧‧‧第二導電通孔
120‧‧‧光電元件
122‧‧‧導電端子
130‧‧‧第一圖案化導電層
140‧‧‧第二圖案化導電層
150‧‧‧介電材料
160‧‧‧螢光層
d1‧‧‧深度
d2、d3‧‧‧距離
Claims (11)
- 一種光電元件封裝體,包括:一透明基板,具有一第一表面與一第二表面,其中該第一表面上具有一凹槽,該透明基板包含:至少一第一導電通孔,從該第一表面延伸至該第二表面;一光電元件,配置於該凹槽內,該光電元件具有多個導電端子;一第一圖案化導電層,配置於該第一表面之上,該第一圖案化導電層電性連接至該些導電端子;一第二圖案化導電層,配置於該第二表面之上,該第二圖案化導電層透過該第一導電通孔電性連接至該第一圖案化導電層;以及一介電材料,位於該凹槽中以包覆該光電元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,其中該透明基板為玻璃基板或藍寶石基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,其中該透明基板更包含一螢光層配置於該凹槽之底表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,其中該透明基板具有多個第二導電通孔,該些第二導電通孔從該底表面延伸至該第二表面,且至少部分之該些導電端子透過該些第二導電通孔與該第二圖案化導電層電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,其 中該凹槽更延伸貫穿至該第二表面,以形成一容納貫孔,且該介電材料位於該容納貫孔中以包覆並固定該光電元件。
- 如申請專利範圍第5項所述之光電元件封裝體,更包括一介電層,位於該透明基板與該第二圖案化導電層之間,該介電層具有多個第三導電通孔,且至少部分之該些導電端子透過該些第三導電通孔與該第二圖案化導電層電性連接。
- 如申請專利範圍第6項所述之光電元件封裝體,更包括一第一螢光材料,其中該第一螢光材料分佈於該介電層之表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,其中該光電元件包括發光二極體晶片或光感測晶片。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,更包括一第二螢光材料,其中該第二螢光材料分佈於該介電材料中。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,更包括一透鏡部,其中該透鏡部覆蓋該透明基板之該第二表面、該第二圖案化導電層以及該光電元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件封裝體,更包括一散熱塊,其中該散熱塊配置於該凹槽內,且該光電元件配置於該散熱塊上。
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