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化合物半導體封裝結構及其制造方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201010127227.4

申請日:

2010.03.18

公開號:

CN102194965B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H01L 33/48登記生效日:20160902變更事項:專利權人變更前權利人:展晶科技(深圳)有限公司變更后權利人:江蘇魯汶儀器有限公司變更事項:地址變更前權利人:518109 廣東省深圳市寶安區龍華街道辦油松第十工業區東環二路二號變更后權利人:221300 江蘇省徐州市邳州市經濟開發區海河西路16號變更事項:專利權人變更前權利人:榮創能源科技股份有限公司|||著錄事項變更IPC(主分類):H01L 33/48變更事項:發明人變更前:陳志明變更后:許開東 陳璐|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01L 33/48申請日:20100318|||公開
IPC分類號: H01L33/48(2010.01)I; H01L33/54(2010.01)I 主分類號: H01L33/48
申請人: 展晶科技(深圳)有限公司; 榮創能源科技股份有限公司
發明人: 陳志明
地址: 518109 廣東省深圳市寶安區龍華街道辦油松第十工業區東環二路二號
優先權:
專利代理機構: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334 代理人: 汪飛亞
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201010127227.4

授權公告號:

||||||102194965B||||||

法律狀態公告日:

2016.09.28|||2016.09.28|||2015.01.07|||2013.02.20|||2011.09.21

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||著錄事項變更|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明揭露一種化合物半導體的封裝結構,包含:一底座,一反射杯設置于所述底座上表面形成一容置區,至少一化合物半導體芯片設置于所述容置區,至少一導線架設置于所述底座上表面與所述反射杯的間以及延伸至所述底座下表面,一封膠填充于所述容置區并覆蓋所述至少一化合物半導體芯片,所述底座四面側壁向內傾且鄰接底座下表面形成一四方錐形。再者,本發明同時提供封裝結構的制造方法。

權利要求書

1.一種化合物半導體的封裝結構,包含:一底座;一反射杯設置于所述底座上表面形成一容置區;至少一化合物半導體芯片設置于所述容置區;至少一導線架設置于所述底座上表面與所述反射杯的間以及延伸至所述底座的下表面;一封膠填充于所述容置區并覆蓋所述至少一化合物半導體芯片;其特征在于:化合物半導體的封裝結構更包含所述底座四面側壁向內傾且鄰接底座下表面而形成一四方錐形。2.根據權利要求1所述化合物半導體封裝結構,其特征在于:所述底座的下表面和四面側壁間的一者的夾角所界定的第一內傾角的角度,其大于95°。3.根據權利要求1所述化合物半導體封裝結構,其特征在于:所述底座的與所述第一內傾角相對的一第二內傾角的角度為大于95°,且其它二相對的內傾角度亦大于95°。4.一種化合物半導體封裝結構的制造方法,包含:提供一模具具有四方錐形第一模穴及一自所述第一模穴的一側延伸的環形第二模穴,其中所述第一模穴含有一注入口;放置多片金屬片位于所述第一模穴與所述第二模穴的間,其中所述多片金屬片的間有一間隔距離并且所述多片金屬片至少有一端延伸出所述模具;由所述注入口注入塑料填充所述第一模穴及所述第二模穴;冷卻所述模具,所述填充于第一模穴中的塑料形成一底座,所述填充于第一模穴中的塑料形成一反射杯,所述反射杯于所述底座一側圍設一容置區;打開所述模具并且頂出所述底座及反射杯的一體成型結構;彎折所述多片金屬片的延伸端貼附于該底座下表面以形成一導線架;固定至少一化合物半導體芯片于所述容置區;填充一封膠于所述容置區以及覆蓋所述至少一化合物半導體芯片。5.根據權利要求4所述的化合物半導體封裝結構的制造方法,其特征在于:更包含所述模具的預熱溫度與所述塑料的熔融溫度相似。6.根據權利要求4所述的化合物半導體封裝結構的制造方法,其特征在于:所述塑料為聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚鄰苯二甲酰胺酯(Polyphthalamide,PPA)、聚對苯二甲酸丁二醇(Polybutylene?Terephthalte,PB?T)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl?Methacrylate,PMMA)。7.根據權利要求4所述的化合物半導體封裝結構的制造方法,其特征在于:所述塑料中添加氧化鎂、氫氧化鎂或二氧化鈦。8.根據權利要求4所述的化合物半導體封裝結構的制造方法,其特征在于:所述底座的一第一內傾角的角度為大于95°,該第一內傾角為底座相對該反射杯的表面和該底座四側壁的一者間的夾角。9.根據權利要求4所述的化合物半導體封裝結構的制造方法,其特征在于:所述底座的與所述第一內傾角相對的一第二內傾角的角度為大于95°,且其它二相對的內傾角度亦大于95°。

說明書

化合物半導體封裝結構及其制造方法

技術領域

本發明是關于一種化合物半導體封裝結構及其制造方法。

背景技術

化合物半導體例如發光二極管(light?emitting?diode,LED)與傳統燈泡比較具有較大的優勢,例如體積小、壽命長、省電、無水銀污染等特性。因此,隨著發光效率不斷地提升,發光二極管在某些領域已漸漸取代日光燈與白熱燈泡。舉例來說,需要高速反應的掃描儀光源、液晶顯示器的背光源、汽車的儀表板照明光源、交通號志燈以及一般的照明裝置等都已應用發光二極管。習知發光二極管使用環氧樹脂做為封膠材料。封膠制程通常是以射出成型、轉移成型或鑄造方式完成。固化環氧樹脂封膠具有相對高的硬度,其提供刮傷與磨耗阻力、高剛性、及高初始光傳導性。傳統封膠LED組件具有各種尺寸與類型,如卵形LED燈、圓形LED燈、芯片LED及塑料引腳芯片承載器(Plastic?Leaded?ChipCarrier;PLCC)封裝。

圖1A為習知一種化合物半導體封裝結構的俯視圖,圖1B為圖1A沿A至A’的截面圖。請參照圖1A與圖1B,習知化合物半導體封裝結構100包括一底座124、一反射杯122、一導線架110、與一化合物半導體芯片130。導線架110包括一第一導腳112與一第二導腳114,而部分的第一導腳112與第二導腳114被包覆于底座124與反射杯122的間。反射杯122位于底座124的上側并圍繞形成一容置區120。化合物半導體芯片130配置于容置區120內,且以金屬導線116將化合物半導體芯片130分別電性連接至第一導腳112與第二導腳114。另外,底座124、反射杯122、容置區120、第一導腳112及第二導腳114即形成一化合物半導體的封裝殼體。

前述化合物半導體封裝殼體的形成可藉由圖2為習知一種化合物半導體封裝殼體模具說明。模具200具有一方形模穴224即形成一底座124,其中包含一膠體注入口240。相對于方形模穴224為一環形模穴222即形成一反射杯122及一容置區120。前述方形模穴224與環形模穴222的間夾著第一金屬片212與第二金屬片214做為導線架110并延伸出模具200,且彼此保持一間距以防止電性短路。在灌膠及脫模的后,第一金屬片212與第二金屬片214由底座兩側往相對于反射杯122方向延伸,并且彎折貼附于底座124底部,形成第一導腳112及第二導腳114。

然而第一導腳112、第二導腳114與底座124兩側邊緊鄰的結構易有結構變形的問題發生,進而影響成品的整體結構與壽命。習知技藝為避免第一導腳112及第二導腳114與底座124彎折的彎角處產生應力,或保留提供給各延伸導腳彎折過程的加工空間,底座124緊臨第一導腳112及第二導腳114的兩側邊會加以內縮設計。參閱圖3A可理解習知封裝殼體的底座324緊臨第一導腳312及第二導腳314的轉折處留有一間隙318。另外,為進一步了解前述封裝殼體底座部的外形,參考圖3B為圖3A習知封裝殼體底座的截面圖以及圖3C為圖3A習知封裝殼體底座的仰視圖。從圖3B僅能表現出前述封裝殼體的底座324內縮的兩側邊,同時配合圖3C的仰式圖可以表現出前述封裝殼體的底座另兩側邊為垂直面,其中D所指的為前述封裝殼體底座的底面部。C和C’所指的為前述封裝殼體底座內縮的兩側邊,E所指的為前述封裝殼體底座垂直的兩側邊。

不過,近來于該等PLCC的化合物半導體封裝結構,為了增加封裝殼體的耐熱性,進一步改善鑄模的塑料并且在塑料中添加陶瓷粉末。另外,為提高化合物半導體封裝結構的發光效率,在塑料中更混摻非導電金屬氧化物粉料,例如氧化鎂、氫氧化鎂、二氧化鈦等,以增加封裝殼體表面的光反射效果。由于混合的塑料成分中無機材料比例增加,前述形成封裝殼體的作法將使鑄模成型的技術難度增加,尤其是在成型后的脫模難度增加,影響成型成品的良率。參酌另一種習知模具400,如圖4。塑料由底座424的注入口440注入,習知封裝殼體結構對于底座424緊臨導腳彎折兩側壁的內縮設計亦有利于封裝殼體自模具中脫出,不過隨著塑料無機材料的的增加該結構設計對脫模幫助仍為有限。

發明內容

有鑒于此,有必要提供一種具有良好光反射率的化合物半導體的封裝結構及其制造方法。

一種化合物半導體的封裝結構,包含:一底座,一反射杯設置于所述底座上表面形成一容置區,至少一化合物半導體芯片設置于所述容置區,至少一導線架設置于所述底座上表面與所述反射杯的間以及延伸至所述底座下表面,一封膠填充于所述容置區并覆蓋所述至少一化合物半導體芯片,所述底座四面側壁向內傾且鄰接底座下表面形成一四方錐形。

更提供一種化合物半導體封裝結構的制造方法,包含:提供一模具,其具有四方錐形第一模穴及一自所述第一模穴的一側延伸的環形第二模穴,其中所述第一模穴含有一注入口;放置多片金屬片位于所述第一模穴與所述第二模穴的間,其中所述多片金屬片的間有一間隔距離并且所述多片金屬片至少有一端延伸出所述模具;由所述注入口注入塑料填充所述第一模穴及所述第二模穴;冷卻該模具,所述填充于第一模穴中的塑料形成一底座,所述填充于第一模穴中的塑料形成一反射杯,所述反射杯于所述底座一側圍設一容置區;打開該模具并且頂出所述底座及反射杯的一體成型結構;彎折所述多片金屬片的延伸端貼附于該底座下表面以形成一導線架;固定至少一化合物半導體芯片于所述容置區;填充一封膠于所述容置區以及覆蓋所述至少一化合物半導體芯片。

因此,本發明化合物半導體封裝結構可提高化合物半導體封裝結構之制造良率,降低制造成本,本發明的化合物半導體封裝結構制造方法可提高化合物半導體封裝結構之光反射率以提高化合物半導體封裝結構之出光效率。

下面參照附圖,結合具體實施例對本發明作進一步的描述。

附圖說明

圖1A為習知一種化合物半導體封裝結構的俯視圖;

圖1B為圖1A習知一種化合物半導體封裝結構的A至A’截面圖;

圖2為習知一種化合物半導體封裝結構的模具;

圖3A為習知另一種化合物半導體封裝結構的封裝殼體的截面圖;

圖3B為圖3A封裝殼體的底座的截面圖;

圖3C為圖3A封裝殼體的底座的仰視圖;

圖4為習知另一種習知封裝殼體的模具結構;

圖5A為本發明化合物半導體的封裝結構的俯視圖;

圖5B為本發明化合物半導體的封裝結構圖5A的B至B’截面圖;

圖5C為本發明化合物半導體的的封裝殼體的截面圖;

圖5D為本發明化合物半導體的封裝殼體的仰視圖;

圖5E及圖5F系為本發明化合物半導體封裝結構的封裝殼體的底座的仰視圖;

圖6系為化合物半導體封裝結構的制造流程圖。

主要元件符號說明

習知化合物半導體封裝結構???????100

導線架?????????????????????????110

導線???????????????????????????116

第一導腳???????????????????????112

第二導腳???????????????????????114

容置區?????????????????????????120

反射杯?????????????????????????122

底座???????????????????????????124

化合物半導體芯片???????????????130

習知模具???????????????????????200

第一金屬片?????????????????????212

第二金屬片?????????????????????214

環形模穴???????????????????????222

方形模穴???????????????????????224

注入口?????????????????????????240

第一導腳???????????????????????312

第二導腳??????????????????314

間隙??????????????????????318

底座??????????????????????324

習知模具??????????????????400

注入口????????????????????440

底座??????????????????????424

化合物半導體封裝結構??????500

導線架????????????????????510

第一導腳??????????????????512

第二導腳??????????????????514

導線??????????????????????516

封裝殼體??????????????????520

反射杯????????????????????522

底座??????????????????????524

化合物半導體芯片??????????530

容置區????????????????????570

第一內傾角????????????????582

第二內傾角????????????????584

膠????????????????????????590

具體實施方式

本發明在此所探討的方向為一種化合物半導體封裝結構及其制造方法。為了能徹底地了解本發明,將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地,本發明的施行并未限定于化合物半導體的封裝結構及其制造方法的技藝者所熟習的特殊細節。另一方面,眾所周知的組成或步驟并未描述于細節中,以避免造成本發明不必要的限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下,然而除了這些詳細描述的外,本發明還可以廣泛地施行在其它的實施例中,且本發明的范圍不受限定,其以的后的專利范圍為準。

本發明提供一實施例為一種化合物半導體封裝結構500,請參考圖5A為本發明化合物半導體的封裝結構的俯視圖、圖5B為本發明化合物半導體的封裝結構圖5A的B至B’截面圖以及圖5C為本發明化合物半導體封裝殼體截面圖。化合物半導體封裝結構500包括一封裝殼體520,一化合物半導體芯片530設置于封裝殼體520中以及一封膠590覆蓋于化合物半導體芯片530。封裝殼體520包含一底座524、一反射杯522、一導線架510,其中導線架510更包含第一導腳512及一第二導腳514。底座524四面側壁向內傾且鄰接底面部形成似四方錐形。反射杯522圍繞于底座524上表面形成一容置區570。在實施例中形成底座524及反射杯522的塑料可為聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚鄰苯二甲酰胺酯(Polyphthalamide,PPA)、聚對苯二甲酸丁二醇(Polybutylene?Terephthalte,PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl?Methacrylate,PMMA),或是其它以的熱塑性樹脂等。前述塑料可添加非導電金屬氧化物,例如氧化鎂、氫氧化鎂、二氧化鈦等材料增加反射率同時提高組件的出光效率。化合物半導體芯片530可為發光二極管、激光二極管或是光感測晶粒等。封膠590的膠材可為環氧樹脂(epoxy)、硅膠(silicone)或氮化物(nitride)等透明膠。再者,前述透明膠材可以摻雜熒光轉換材料使得本實施例化合物半導體封裝結構500可以產生白光或是其它所需的顏色。前述的熒光轉換材料可為釔鋁石榴石(YAG)、鋱鋁石榴石(TAG)、硫化物(sulfide)、磷化物(phosphate)、氮氧化物(oxynitride)、硅酸鹽類(silicate)。另外,利用金屬導線516將化合物半導體芯片530與導線架510進行電性連接。

圖5D系為本發明化合物半導體的封裝結構的仰視圖,導線架510貼合底座524上表面并延伸至底座524的下表面形成第一導腳512及第二導腳514,做為化合物半導體的封裝結構電性連接的功能。導線架510為金屬材質,例如為銀(Ag)或是鋁(Al)等可導電材料。再者,請參考圖5E及圖5F系為本發明化合物半導體封裝結構底座524的結構。由圖5E所示,底座524四面側壁向內傾,同時參考圖5B和5C,其第一內傾角582(注:底座524底面部和側壁間的夾角)大于95°,與第一內傾角α相對的第二內傾角584亦大于95°,其它二相對內傾角如β亦大于95°。鄰接底面部形成似四方錐形。底座524除了圖5E結構外,亦可為圖5F所示的結構,將直角改為圓弧狀。

本發明的發光二極管封裝結構除了可節省塑料的使用量外,另外在塑料中添加較高含量的非導電金屬氧化物例如氧化鎂、氫氧化鎂、二氧化鈦等提高組件的出光效率。

為提高非導電金屬氧化物在塑料中的含量以提高組件的出光效率,在制程中更容易完整脫模而使得封裝殼體的制程良率提高,本發明同時提供一種化合物半導體封裝結構的制造方法,請參考圖6系為化合物半導體封裝結構的制造流程圖。

第一步驟602,提供一模具包含一注入口。前述模具包含一第一模穴以及一相對于第一模穴的第二模穴,其中前述第一模穴含有一注入口。前述第一模穴具有一似四方錐形的模型空間形成一底座,該第二模穴具有一曲面空間形成反射杯。前述模具使用金屬材料可增加模具的硬度及耐熱程度,使得模具耐用而且不會因高溫而變形。

第二步驟604,復數個金屬片置于前述第一模穴與前述第二模穴的間,其中前述復數個金屬片彼此的間有一間隔距離且至少有一端延伸出前述模具。

第三步驟606,填充塑料。經由前述第一步驟的注入口注入塑料至模具里。前述塑料可為聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚鄰苯二甲酰胺酯(Polyphthalamide,PPA)、聚對苯二甲酸丁二醇(Polybutylene?Terephthalte,PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl?Methacrylate,PMMA),或是其它以的熱塑性樹脂等。再者可在塑料里添加非導電金屬氧化物,例如氧化鎂、氫氧化鎂、二氧化鈦等材料增加反射率同時提高組件的出光效率。為考慮各項機械性質測試,包含熔融指數(meltingindex,MI)、沖擊強度(impact?strength)、抗拉強度(tensile?strength)以及熱變形溫度等測試,塑料的比例大約為熱塑性樹脂50~99重量百分比%以及非導電金屬氧化物1~50重量百分比%。前述比例可依照需求調整。

第四步驟608,合模。熱塑性樹脂在常溫下通常為顆粒狀,加熱到一定溫度后變成熔融的狀態,將其冷卻后則固化成型。射出成型的原理是將熱塑性樹脂以定量、間歇的方式,自進料漏斗加入,送至加熱管中加熱使其融化后,透過活塞住或推頭向前推進,經過噴嘴射入模具的模穴中。當模穴充滿后,模具的冷卻系統將塑料冷卻成固體,待降低到適當溫度后,即可開模。前述開模所得的模型為一反射杯圍繞出一容置區并位于一底座的一側所形成的一體成型,然后合模繼續下一個射出循環。

第五步驟610,彎折復數個金屬片。經上述開模后,前述復數個金屬片固定在前述底座及前述反射杯的間并延伸出前述底座及前述反射杯兩側,然后利用機械將覆數個金屬片的延伸端貼附于前述底座得到復數個導腳。

第六步驟612,固晶。將至少一化合物半導體芯片設置于前述容置區。前述至少一化合物半導體芯片可為發光二極管、激光二極管或是光感測晶粒等。

第七步驟614,打線。利用金屬導線將前述至少一化合物半導體芯片與復數個導腳電性連接。

第八步驟616,封膠。前述封膠膠材可為環氧樹脂(epoxy)、硅膠(silicone)或氮化物(nitride)等透明膠。再者,前述透明膠材可以摻雜熒光轉換材料使得化合物半導體封裝結構可以產生白光或是其它所需的顏色。前述的熒光轉換材料可為釔鋁石榴石(YAG)、鋱鋁石榴石(TAG)、硫化物(sulfide)、磷化物(phosphate)、氮氧化物(oxynitfide)、硅酸鹽類(silicate)。

在塑料里添加高含量的非導電金屬氧化物雖然可增加發光二極管封裝殼體的光反射率,但是也增加塑料的脆裂性,使得脫模不易而降低封裝殼體的制造良率。

為解決上述問題,本發明在第一步驟602中的模具特別設計一似四方錐形的底座,因此前述底座的四面皆內傾,使得底座的下面積小于上面積。前述四方錐形的第一內傾角以及第二內傾角的角度大于95°。此特殊形狀可減少底部面積與模具接觸面,有益于后續的脫模。另外前述底座的底面角度趨于緩和,脫模時可降低缺角的情況。

再者,于第三步驟606中必控制模具預熱的溫度與塑料熔融的溫度需要相似,這是要避免填充塑料的過程中因模具溫度較低而降低熔融塑料的溫度使的影響塑料的液態流動性或是提早固化,導致填充不完全。

從本發明手段與具有的功效中,可以得到本發明具有諸多的優點。首先,化合物半導體封裝結構的底座為似四方錐形,一方面在金屬片彎折時保留一加工空間,另一方面減少底座的厚度而提高組件的散熱功能。在制程上,本發明可以提高非導電金屬氧化物在塑料中的含量同時提高制程良率,亦可增加化合物半導體封裝結構的反射率及降低制造成本。

顯然地,依照上面實施例中的描述,本發明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求項的范圍內加以理解,除了上述詳細的描述外,本發明還可以廣泛地在其它的實施例中施行。上述僅為本發明的較佳實施例而已,并非用以限定本發明的申請專利范圍;凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾,均應包含在下述申請專利范圍內。

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化合物 半導體 封裝 結構 及其 制造 方法
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