[发明专利]半导体封装及其制造方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种半导体封装，且更明确地说，涉及一种具有热量扩散结构的光电子半导体封装。

背景技术

在典型的光电子组件或模块中，关于热扩散的问题显著影响所述组件或模块的效率和可靠性。如此项技术中已知，所述组件或模块的结构中的高热阻导致不良的热性能。通常，关于高热阻的问题是由形成于所述组件或模块的结构中的材料或界面造成的。

图1是说明常规光电子半导体封装100的结构的侧视横截面图，所述光电子半导体封装100包含衬底110、光电子半导体芯片111、接合层112、结合金属113和隔离层114。常规半导体封装100通过如下工艺来制造：提供衬底110；将隔离层114沉积于所述衬底110的上表面上方；在隔离层114上形成结合金属113；在结合金属113上方形成接合层112；以及将光电子半导体芯片111定位于所述接合层112上，以便将光电子半导体芯片111安装到衬底100上。Ag-环氧树脂或焊料通常用作接合层112的材料，且当焊料相关的材料用作接合材料时，Ag(银)、Cu(铜)或Al(铝)通常用作结合金属113的材料。衬底110可为MCPCB(金属核心PCB)衬底，其由Al或Cu制成。或者，衬底110可由硅、陶瓷或聚合物制成。隔离层114由环氧树脂或聚合物或二氧化硅制成以当使用基于半导体的衬底(例如，硅衬底)或基于金属的衬底(例如，Al或Cu衬底)时使金属电路与衬底110隔离。半导体封装100的结构通过半导体制造工艺技术领域中众所周知的常规沉积工艺来制造，因此此处出于简明起见而省略了详细的制造工艺。

如图1所示，可注意到，在光电子装置的传统封装结构中存在许多热量扩散屏障(接合层112、隔离层114和由硅、陶瓷或聚合物制成的衬底110)，使得热量无法快速且有效率地扩散并耗散。因此，需要新的半导体封装结构以便解决上述缺陷。

在标题为“LED阵列的塑料封装(Plastic Packaging of LED Arrays)”的已颁发专利US 6,730,533中，提供一种形成柔性电路模块的方法。所述方法包含形成传导互连图案，其具有位于柔性模块基底的第二侧上方的第一部分以及朝向至少一个刚性载体延伸穿过柔性模块基底的多个第二部分。然而，令人满意的热量扩散性能无法仅仅通过此专利中所揭示的传导互连图案LED和柔性衬底来实现。

在标题为“LED功率封装(LED Power Package)”的另一已颁发专利US 6,964,877中，提供一种用于将热量从倒装芯片式结合的LED裸片热传导到电绝缘的子安装晶片的可焊接背侧的热传导路径。如此现有技术的图9中所示，被视为热量扩散屏障的焊料相关的材料安置于所述热传导路径中，因而仍需要改进所述结构中的热传导的性能。

标题为“背光模块及其热量耗散结构(Backlight Module and Heat dissipation Structure thereof)”的US 6,966,674也描述了一种用于背光模块的热量耗散结构，其包含具有透孔的电路板，其中对应于所述透孔的发光二极管(LED)安置于所述电路板的一侧上。所述结构包含热传导元件，其安置于热量传导部分与LED之间，所述热传导元件由对LED不具破坏性的软材料制成。由于在LED与热传导元件之间仍存在热量扩散屏障(软热传导垫或膏)，所以未实现令人满意的热量扩散性能。

在标题为“发光二极管封装及其制造方法(Light Emitting Diode Package and Fabrication Method thereof)”的另一已颁发专利US 7,262,440中，提议一种发光二极管封装。所述封装包含：下部金属层；第一硅层；第一绝缘层；第二硅层；第二绝缘层和封装电极图案；间隔物；LED；以及光学元件。显然，在LED与热传导元件之间堆叠了过多层，使得在所述结构中产生了过多热量屏障。

此外，标题为“阵列型模块化发光二极管结构和用于封装所述结构的方法(Array-type Modularized Light-emitting Diode Structure and a Method for Packaging the Structure)”的US 7,329,942提供一种用于封装阵列型模块化发光二极管结构的方法，其中上部衬底由材料制成为具有多个阵列式凹痕和穿过每一凹痕的底部的至少两个透孔，将传导材料植入于每一透孔中。然而，如附图中所展示且说明书中所说明，热元件仅仅接触电极，使得用于扩散或耗散热量的接触区域受到限制。因此，无法获得所期望的热量扩散性能。