光機模塊及其制作方法

專利名稱：光機模塊及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光機模塊及其制作方法，特別涉及一種光機模塊及其制作方法
背景技術：
現有的光機模塊工藝通常會先將發光組件(例如發光二極管(LED))芯片封裝至具有二次光學特性的封裝支架(lead frame)中形成封裝單元，之后再將上述封裝單元固定至具有電路連結及散熱特性的板材(也可稱為散熱塊(heat-sinking slug))上。然而,上述現有的光機模塊會造成許多缺點。缺點之一為現有光機模塊的發光組件為光機模塊的主要發熱源，其所產生的熱必須經由組件基板而后再透過封裝支架或散熱，因此，發光組件的散熱形式屬于間接式散熱，并無法直接將組件所產生的熱的散逸至外界。特別是在高功率光機模塊的應用上，發光組件的旋光性及使用壽命會因封裝結構的散熱效率不佳而衰減。此外，現有的光機模塊中的發光組件芯片，必須等待發光組件晶圓完成工藝分離出多個發光組件芯片后，測量光電特性及挑選出來符合一特定光電特性規格發光組件芯片方能使用。然而，上述現有工藝無法有效預估及設計光機模塊的性能。此外，剩余下來的不符合特定光電特性規格的發光組件芯片會造成工藝成本無法下降的缺點。在此技術領域中，有需要一種光機模塊及其制作方法，其可避免現有技術產生的問題。

發明內容
有鑒于此，本發明的一實施例是提供一種光機模塊的制作方法，上述光機模塊的制作方法包括提供數個發光二極管測試結構，其中每一個上述些發光二極管測試結構包括一成長基板；一發光二極管迭層，位于上述成長基板上；一第一電極，設置于上述發光二極管迭層的一第一表面上，其中上述第一電極與上述第一表面的重疊面積為上述第一表面的面積的50%至100%之間；以及一第二電極，設置于上述發光二極管迭層的一第二表面上；將符合一特定光電特性規格的上述些發光二極管測試結構挑選出來并固定于一承載基板上；移除每一個挑選出來的上述些發光二極管測試結構的上述成長基板、上述第二電極和部分上述發光二極管迭層，以形成數個發光二極管；以及形成數條第一導線層和數條第二導線層，其中上述些第一導線層分別電性連接至上述些發光二極管的上述些第一電極，且其中上述些第二導線層分別電性連接至上述些發光二極管的發光面。本發明的另一實施例是提供一種光機模塊，上述光機模塊包括一承載基板；一發光二極管，其具有一發光面和一背面，其中上述發光二極管的上述背面固定于上述承載基板上以及一第一電極，設置于上述發光二極管和上述承載基板之間，并連接至上述發光二極管的上述背面，其中上述第一電極與上述背面的一重疊面積為上述第一表面的面積的50%至100%之間；以及一第一導線層和一第二導線層，順應性形成于上述承載基板上，且分別電性連接至上述第一電極和上述發光面。


圖I 5為本發明實施例的光機模塊的工藝剖面圖。附圖標記200 :測試板；202 :成長基板；204,204a :發光二極管迭層； 206:第一電極；207 :第一表面；208,212 :金屬層；209 :第二表面；210:第二電極；211、221、222 :側壁；214 :承載基板；216:凹槽；218 :絕緣層；220 :底面；223 :背面；224 :第一導線層；226 :第二導線層；228 :發光面；230 :熒光層；232 :封裝材料；250、250a :發光二極管測試結構；260 :發光二極管；A1、A2:面積；500 :光機模塊。
具體實施例方式以下以各實施例詳細說明并伴隨著圖式說明的范例，做為本發明的參考依據。在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號。且在圖式中，實施例的形狀或是厚度可擴大，并以簡化或是方便標示。再者，附圖中各組件的部分將以分別描述說明的，值得注意的是，圖中未顯示或描述的組件，為所屬技術領域普通技術人員所知的形式，另夕卜，特定的實施例僅為揭示本發明使用的特定方式，其并非用以限定本發明。圖I 5為本發明實施例的光機模塊的工藝剖面圖。本發明實施例的光機模塊的制作方法是特別于發光組件芯片工藝步驟中挑選出符合一特定光電特性規格發光組件，可有效預估及設計光機模塊的性能。此外，挑選出的發光組件直接藉由一具有電路連結及散熱特性的承載基板做直接導熱，可以延長發光組件的旋光性及壽命。如圖I所示，首先，提供數個分離的發光二極管測試結構250。在本發明一實施例中，發光二極管測試結構250的電極設置是方便做為后續測量光電特性的步驟之用，其為一芯片工藝期間的結構，并非為一最終結構(意即發光二極管芯片)。在本發明一實施例中，每一個發光二極管測試結構250可包括一成長基板202。在本發明一實施例中，成長基板202的材質可包括半導體材料或藍寶石(sapphire)。一發光二極管迭層204,位于成長基板202上。在本發明一實施例中，成長基板202和發光二極管迭層204之間可設置有一緩沖層(圖未顯示)。在本發明一實施例中，發光二極管迭層204可由具有P型-η型接面(pn junction)的半導體層構成，其包括至少兩個電性連接的一 P型半導體層和一 η型半導體層(圖未顯示)，以及P型半導體層和η型半導體層之間的一發光半 導體層(圖未顯示)，用于發光二極管迭層204的半導體層可包括氮化鎵(GaN)、氮化鎵銦(GaInN)等材質。在本實施例中，發光二極管迭層204的η型半導體層和P型半導體層沿著垂直于成長基板202表面的方向堆棧。值得注意的是，在本發明一實施例中，為使發光二極管測試結構250的光電特性易于測量，是設計使發光二極管迭層204暴露出η型半導體層的一第一表面207和暴露出ρ型半導體層的一第二表面209皆是位于發光二極管迭層204的同一側且兩者不共平面，并且，發光二極管迭層204是具有連接第一表面207和第二表面209的一側壁211。如圖I所示，每一個發光二極管測試結構250還包括一第一電極206和一第二電極210,分別設置于發光二極管迭層204的第一表面207和第二表面209上,其中第一電極206可提供為后續光電特性測量的電性接觸以及可做為發光二極管芯片最終結構的電極之一。值得注意的是，發光二極管測試結構250的第二電極210僅提供作為后續光電特性測量的電性接觸，但并非作為發光二極管芯片最終結構的電極之一。值得注意的是，在本發明一實施例中，為使發光二極管測試結構250的光電特性易于測量(意即使得光電特性測量儀器易于與發光二極管測試結構250電性接觸而不需精確的對準步驟)，系設計使第一電極206與第一表面207的重疊面積Al是設計為第一表面的面積Α2的50%至100%之間。此外，每一個發光二極管測試結構250還包括一金屬層208，位于發光二極管測試結構250的第一表面207上,且覆蓋第一電極206。金屬層208可更增加發光二極管測試結構250的第一電極206與光電特性測量儀器電性接觸的面積。接著，再如圖I所示，將數個發光二極管測試結構250設置于一測試板200上，以測量每一個發光二極管測試結構250的光電特性。在本發明一實施例中，測試板200可為例如膠帶之一絕緣板。如圖I所示的發光二極管測試結構250的電極設置位置及測試結構的設置方式可以于發光組件芯片工藝步驟中一次測量多個發光二極管測試結構250的光電特性，可有效預估及設計光機模塊的性能，不需等到完成芯片工藝才得知上述光電特性。在本發明一實施例中，不符合一特定光電特性規格的發光二極管測試結構250a可不必進行后續的芯片工藝，因而可以節省工藝成本。經過上述光電特性測量步驟之后，接著，請參考圖2，挑選出符合一特定光電特性規格的發光二極管測試結構250a并固定于一承載基板214上。在本發明一實施例中,承載基板214具有一凹槽216,以使發光二極管測試結構250a設置于其中。在本發明一實施例中，承載基板214可包括半導體基板或金屬氧化物基板，例如硅基板或氮化鋁基板等。如圖2所不，每一個發光二極管測試結構250a的第一電極206是藉由一金屬層212連接至承載基板214。接著，請參考圖3，其顯示發光二極管260的形成步驟。如圖3所示，可進行一雷射切割工藝，沿每一個發光二極管測試結構250a的發光二極管迭層204的側壁211移除部分成長基板202、部分發光二極管迭層204和第二電極210，以形成發光二極管迭層204a。然后，進行一蝕刻工藝，移除每一個發光二極管測試結構250a的成長基板202，以形成數個發光二極管260。如圖3所不,經過上述工藝之后,系暴露出每一個發光二極管260的發光面228。接著，請參考圖4，其顯示發光二極管260的導線層的形成步驟。如圖4所示，可依序進行一沉積工藝和一圖案化工藝，順應性于部分承載基板214，包括凹槽216的底面220、側壁222、承載基板214的背面223和側壁221，和部分發光二極管260上形成一絕緣層218。如圖4所示，絕緣層218是包覆該凹槽的部分底面220和部分側面222，并延伸至承載基板214的部分背面223。在本發明一實施例中，沉積工藝可包括化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)、 賤鍍法、印刷法、噴涂法(spray coating)或旋轉涂布法,而圖案化工藝可包括微影和蝕刻工藝。在本發明實施例中，絕緣層218是用以使后續形成的導線層不會與發光二極管260或承載基板214產生短路，絕緣層218的材質可包括環氧樹脂、聚亞醢胺、樹脂、氧化硅、金屬氧化物或氮化硅。 之后，請再參考圖4，可利用電鍍(electric plating)或化學氣相沉積(CVD)等方式，于絕緣層218上形成數條第一導線層224和數條第二導線層226，其中第一導線層224和第二導線層226是用以分別電性連接至發光二極管迭層204的不同導電類型的半導體層。如圖4所示，第一導線層224是設置于承載基板214的一背面223，其可藉由穿過承載基板214的導通孔(圖未顯示)、金屬層208和212電性連接至發光二極管260的第一電極206，而第二導線層226順應性設置于凹槽216的一側壁222與一底面220延伸至承載基板214的側壁221與背面223，以電性連接至發光二極管260的發光面228。如圖4所示，第二導線層226是利用絕緣層218與承載基板214和發光二極管260的其它部分隔開。接著，請參考圖5，其顯示熒光層230和封裝材料232的形成步驟。可利用涂布(coating)方式,于每一個發光二極管260的發光面228上分別形成一突光層230。在本發明一實施例中，熒光層230可為含有熒光粉的環氧樹脂(epoxy)層或硅樹脂層，或可以是完全為突光粉構成的突光粉層，使用于突光層230的突光粉可包括磷突光粉。之后，請再參考圖5，可利用沉積方式，于承載基板214的凹槽216中形成一封裝材料232，并覆蓋熒光層230、發光二極管260以及第二導線層226。在本發明一實施例中，封裝材料232可包括環氧樹脂、聚亞醢胺或樹脂。經過上述工藝之后，是完成本發明實施例的光機模塊500。在本發明實施例是提供一種光機模塊及其制作方法。本發明實施例的光機模塊的制作方法是特別于發光組件芯片工藝步驟中制作便于光電特性測量儀器易于電性接觸的電極設計，因而不需精確的對準步驟即可測量發光組件，且可于發光組件芯片工藝步驟中即挑選出符合一特定光電特性規格的發光組件再制作成光機模塊。因此，本發明實施例的光機模塊工藝步驟可有效預估及設計光機模塊的性能，以提升光機模塊的可靠度，且可以節省工藝成本。另外，用以供挑選出的發光組件設置于其上的承載基板是同時具有電路連結及散熱特性，因而上述承載基板可取代現有技術的封裝支架(lead frame)和散熱塊。當光機模塊操作時，發光組件所產生的熱可經由承載基板直接導至光機模塊外而不需再經過 現有光機模塊的封裝支架，因而導熱速率可大為提升。由于本發明實施例發光組件至光機模塊外側的距離遠小于現有光機模塊，因此可迅速將發光組件芯片產生的熱導至外界，因而可以延長發光組件的旋光性及壽命。 雖然本發明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域的普通技術人員，當可作些許的更動與潤飾，而不脫離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種光機模塊的制作方法，包括下列步驟 提供數個發光二極管測試結構，其中每ー個所述發光二極管測試結構包括 一成長基板； ー發光二極管迭層，位于該成長基板上； 一第一電極，設置于該發光二極管迭層的ー第一表面上，其中該第一電極與該第一表面的重疊面積為該第一表面的面積的50%至100%之間；以及一第二電極，設置于該發光二極管迭層的ー第二表面上； 將符合一特定光電特性規格的所述發光二極管測試結構挑選出來并固定于ー承載基板上； 移除每ー個挑選出來的所述發光二極管測試結構的該成長基板、該第二電極和部分該發光二極管迭層，以形成數個發光二極管；以及 形成數條第一導線層和數條第二導線層，其中所述第一導線層分別電性連接至所述發光二極管的所述第一電極，且其中所述第二導線層分別電性連接至所述發光二極管的發光面。
2.根據權利要求I所述的光機模塊的制作方法，還包括將所述發光二極管測試結構設置于ー測試板上，以分別測量所述發光二極管測試結構的光電特性。
3.根據權利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中所述發光二極管的所述第一電極連接至該承載基板。
4.根據權利要求I所述的光機模塊的制作方法，形成所述第一和第二導線層的前還包括順應性于該承載基板和所述發光二極管上形成ー絕緣層。
5.根據權利要求I所述的光機模塊的制作方法，還包括 于所述發光二極管的所述發光面上形成一突光層； 形成一封裝材料，覆蓋該熒光層、所述發光二極管以及所述第二導線層。
6.根據權利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中每ー個所述發光二極管測試結構的該發光二極管迭層的該第一表面和該第二表面皆位于每ー個所述發光二極管測試結構的同一側，且兩者不共平面。
7.根據權利要求6所述的光機模塊的制作方法，其中每ー個所述發光二極管測試結構的該發光二極管迭層具有連接該第一表面和該第二表面的ー側壁。
8.根據權利要求7所述的光機模塊的制作方法，其中形成數個發光二極管還包括 進行ー雷射切割エ藝，沿每ー個所述發光二極管迭層的該側壁移除部分該成長基板、部分發光二極管迭層和該第二電極；以及 進行ー蝕刻エ藝，移除每ー個所述發光二極管測試結構的該成長基板。
9.根據權利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中該承載基板具有ー凹槽，且其中所述發光二極管是設置于該凹槽中。
10.根據權利要求9所述的光機模塊的制作方法，其中該第一導線層設置于該承載基板的一背面，且其中該第二導線層順應性設置于該凹槽的一側壁與一底面延伸至該承載基板的該背面。
11.根據權利要求I所述的光機模塊的制作方法，其中每ー個所述發光二極管測試結構還包括一金屬層,位于該發光二極管測試結構的該第一表面上,且覆蓋該第一電極。
12.—種光機模塊,包括 ー承載基板； ー發光二極管，其具有一發光面和一背面，其中該發光二極管的該背面固定于該承載基板上以及 一第一電極，設置于該發光二極管和該承載基板之間，并連接至該發光二極管的該背面，其中該第一電極與該背面的一重疊面積為該背面的面積的50%至100%之間；以及一第一導線層和一第二導線層，順應性形成于該承載基板上，且分別電性連接至該第一電極和該發光面。
13.根據權利要求12所述的光機模塊，其中該承載基板具有ー凹槽，且其中發光二極管是設置于該凹槽中。
14.根據權利要求13所述的光機模塊，還包括一絕緣層，包覆該凹槽的一底面和ー側面。
15.根據權利要求14所述的光機模塊，其中該第一導線層和該第二導線層位于該絕緣層上，且其中該第一導線層設置于該承載基板的一背面，且其中該第二導線層順應性設置于該凹槽的該側壁與該底部延伸至該承載基板的該背面。
16.根據權利要求12所述的光機模塊,還包括一金屬層，設置于該第一電極和該承載基板之間。
17.根據權利要求12所述的光機模塊，還包括 一突光層，設置于該發光二極管的該發光面上；以及 一封裝材料，覆蓋該熒光層、該發光二極管以及該第二導線層。
全文摘要
本發明提供一種光機模塊及其制作方法，上述光機模塊包括一承載基板；一發光二極管，其具有一發光面和一背面，其中上述發光二極管的上述背面固定于上述承載基板上以及一第一電極，設置于上述發光二極管和上述承載基板之間，并連接至上述發光二極管的上述背面，其中上述第一電極與上述背面的一重疊面積為上述背面的面積的50％至100％之間；以及一第一導線層和一第二導線層，順應性形成于上述承載基板上，且分別電性連接至上述第一電極和上述發光面。
文檔編號H01L33/64GK102655188SQ20111010929
公開日2012年9月5日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年3月1日
發明者李佳恩 申請人:隆達電子股份有限公司