在互連結(jié)構(gòu)中封裝只具有頂側(cè)連接的光子構(gòu)建塊的制作方法
【專利說明】
[0001] 分案申請(qǐng)說明
[0002] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年1月9日、于2013年8月20日進(jìn)入國(guó)家階段的申請(qǐng)?zhí)?為201280009734. 5、名稱為"在互連結(jié)構(gòu)中封裝只具有頂側(cè)連接的光子構(gòu)建塊"的中國(guó)發(fā)明 專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明總體涉及用于發(fā)光二極管的封裝，并且尤其涉及可以作為發(fā)射器被單獨(dú)封 裝或者與其它光子構(gòu)建塊一起作為發(fā)射器陣列被封裝的光子構(gòu)建塊。
【背景技術(shù)】
[0004] 發(fā)光二極管（LED)是將電能轉(zhuǎn)化為光的固態(tài)設(shè)備。當(dāng)電壓被應(yīng)用于相反摻雜層上 時(shí)，光從被夾在該相反摻雜層之間的有源半導(dǎo)體材料層被發(fā)射。為了使用LED芯片，芯片通 常被包封（enclose)在封裝內(nèi)，該封裝匯集光并且保護(hù)芯片不被損壞。LED封裝通常包括在 底部上、用于將LED封裝電連接到外部電路的接觸焊盤。常規(guī)地，LED芯片被設(shè)計(jì)為作為分 立的光發(fā)射器被封裝或者與一組LED芯片一起以陣列方式被封裝。分立的光發(fā)射器的LED 芯片通常被安裝在載體基板上（carrier substrate)，載體基板轉(zhuǎn)而被安裝在印刷電路板 上。然而，陣列的LED芯片通常被直接安裝在印刷電路板上，而不使用載體基板。
[0005] 陣列產(chǎn)品常規(guī)地不是使用作為構(gòu)建塊的分立的光發(fā)射器來制成的。分立的光發(fā)射 器的載體基板通常被認(rèn)為是不必要地占用了陣列下方的印刷電路板上的空間。此外，對(duì)于 每個(gè)新的陣列設(shè)計(jì)，穿過分立的光發(fā)射器的載體基板的導(dǎo)電通孔過孔（through-hole via) 必須被重新配置以正確地連接到印刷電路板上的接觸焊盤。因而，沒有具有特定的通孔過 孔的組合的載體可以被用作標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建塊。這個(gè)關(guān)于分立發(fā)射器中的通孔過孔的問題可以通 過將LED芯片電連接到載體基板的頂側(cè)上的跡線和接觸焊盤來解決。但是通過將LED芯片 連接到載體基板的頂側(cè)上的焊盤來消除通孔過孔會(huì)產(chǎn)生新的問題，即如何將焊盤連接到電 源，因?yàn)檩d體基板不再被電耦合到下面的印刷電路板。
[0006] 圖1(現(xiàn)有技術(shù)）示出了現(xiàn)有的陣列產(chǎn)品10,其中具有26個(gè)LED芯片的陣列被電 連接到載體基板12的頂側(cè)上的焊盤11。陣列產(chǎn)品10是北卡羅萊納，達(dá)勒姆的Cree，Inc. 所制造的XLamp? MP-L EasyWhite產(chǎn)品。在圖1中，載體基板12被安裝在金屬盤13 上，與在印刷電路板上相反。載體基板12被使用導(dǎo)熱膠14附接到金屬盤13。陣列產(chǎn)品10 通過將正極電源引線15和負(fù)極電源引線（power cord) 16的各自線路手工焊接到焊盤11 來不雅觀地連接到電源。陣列產(chǎn)品10沒有便于將載體基板12頂側(cè)上的焊盤11連接到下 面的電路板或電路盤中的電源的特征。而且，陣列產(chǎn)品10沒有被配置為合并成一組陣列產(chǎn) 品。
[0007] 尋求一種方法以用于使用被安裝在載體基板上的一個(gè)或多個(gè)LED芯片作為標(biāo)準(zhǔn) 化的構(gòu)建塊來制造分立的光發(fā)射器以及具有安裝了 LED的多個(gè)基板的陣列產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種器件，包括：被置于基板的表面上的發(fā)光二極管 (LED)裸片，所述LED裸片被電連接到被置于所述基板的所述表面上的連接焊盤；包括接觸 焊盤和外部電連接器的互連結(jié)構(gòu)；其中所述連接焊盤和所述接觸焊盤固定地并且電地彼此 連接，并且其中到所述LED的外部電連接通過在所述互連結(jié)構(gòu)上的所述外部電連接器來做 出。
[0009] 可選地，在該器件中，所述互連結(jié)構(gòu)的底表面和所述基板的底表面基本上共面。
[0010] 可選地，在該器件中，所述基板沒有任何用于將所述基板機(jī)械地附接到散熱器的 特征。
[0011] 可選地，在該器件中，所述基板沒有用于將所述基板機(jī)械地附接到散熱器的孔或 鼠口齒。
[0012] 可選地，在該器件中，所述基板是封閉的基板。
[0013] 可選地，在該器件中，所述LED在所述基板的側(cè)邊界的3mm內(nèi)。
[0014] 可選地，在該器件中，所述外部電連接器被配置為連接到外部電源。
[0015] 可選地，在該器件中：所述互連結(jié)構(gòu)還包括用于將所述互連結(jié)構(gòu)機(jī)械地附接到外 部部件的外部機(jī)械連接器，并且所述機(jī)械連接器和所述電連接器凹進(jìn)到所述互連結(jié)構(gòu)中。
[0016] 可選地，在該器件中：所述互連結(jié)構(gòu)包括袋部；所述基板被置于所述袋部?jī)?nèi)；并且 所述互連結(jié)構(gòu)的底表面與所述基板的底表面基本上共面。
[0017] 可選地，在該器件中：所述互連結(jié)構(gòu)包括袋部；所述基板被置于所述袋部?jī)?nèi)；并且 所述LED包括延伸到所述互連結(jié)構(gòu)的開口中并且與互連結(jié)構(gòu)的頂表面基本上共面的發(fā)光 表面。
[0018] 可選地，在該器件中，所述基板包括具有矩形形狀的側(cè)邊界。
[0019] 本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種方法，包括：將發(fā)光二極管（LED)裸片置于基板的 表面上；在所述基板的所述表面上制作連接焊盤；將所述LED裸片電連接到所述連接焊盤； 連接在所述基板上的所述連接焊盤與被置于互連結(jié)構(gòu)上的接觸焊盤；并且其中所述連接焊 盤和所述接觸焊盤被固定地并且電地連接并且到所述LED的外部電連接通過被置于所述 互連結(jié)構(gòu)上的外部電連接器來做出。
[0020] 可選地，在該方法中，所述基板和所述互連結(jié)構(gòu)被連接以使得所述互連結(jié)構(gòu)的底 表面和所述基板的底表面基本上共面。
[0021] 可選地，該方法還包括經(jīng)由在所述互連結(jié)構(gòu)上的連接將所述襯底和所述互連結(jié)構(gòu) 機(jī)械地附接到散熱器。
[0022] 可選地，在該方法中，將所述LED置于所述襯底的所述表面上包括將所述LED置于 所述基板的側(cè)邊界的3mm內(nèi)。
[0023] 標(biāo)準(zhǔn)化的光子構(gòu)建塊被用于制成分立的具有一個(gè)構(gòu)建塊的光發(fā)射器以及具有多 個(gè)構(gòu)建塊的陣列產(chǎn)品兩者。每個(gè)光子構(gòu)建塊具有被安裝在載體基板上的一個(gè)或多個(gè)LED芯 片。在基板的頂表面與底表面之間沒有電導(dǎo)體經(jīng)過。光子構(gòu)建塊由被附接到散熱器的互連 結(jié)構(gòu)支撐?；ミB結(jié)構(gòu)的示例包括模塑互連器件（MID)、引線框架器件或印刷電路板。
[0024] 每個(gè)光子構(gòu)建塊的基板的頂表面上的連接焊盤（landing pad)使用焊料或膠黏劑 被附接到被置于互連結(jié)構(gòu)的唇緣的下側(cè)上的接觸焊盤（contact pad)。該唇緣在基板的側(cè) 邊界內(nèi)在基板之上延伸。在焊料回流或SAC回流過程中，光子構(gòu)建塊在互連結(jié)構(gòu)內(nèi)自對(duì)準(zhǔn)。 連接焊盤的熔化的SAC或焊料合金使鍍有金屬的接觸焊盤變濕，并且熔化的合金的表面張 力拉動(dòng)在接觸焊盤下面的連接焊盤。互連結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)體通過接觸焊盤和連接焊盤被電耦合 到光子構(gòu)建塊中的LED裸片。互連結(jié)構(gòu)的底表面與光子構(gòu)建塊的基板的底表面共面。
[0025] 在陣列產(chǎn)品中，多個(gè)光子構(gòu)建塊的基板被互連結(jié)構(gòu)支撐。所有光子構(gòu)建塊的基板 具有基本相同的尺寸。在散熱器的上表面放置熱界面材料，并且互連結(jié)構(gòu)的底表面接觸熱 界面材料。互連結(jié)構(gòu)通過穿過互連結(jié)構(gòu)中的通孔的螺栓被固定到散熱器上。
[0026] -種使用由互連結(jié)構(gòu)支撐的相同的標(biāo)準(zhǔn)化光子構(gòu)建塊來制造分立的光發(fā)射器以 及陣列產(chǎn)品兩者的方法。該方法包括將LED裸片安裝在載體基板上的步驟，從載體基板的 頂表面到其底表面，沒有電導(dǎo)體經(jīng)過?；宓捻敱砻嫔系倪B接焊盤被放置在接觸焊盤的下 面并且與接觸焊盤相鄰放置，所述接觸焊盤被置于互連結(jié)構(gòu)的唇緣的下側(cè)上。為了將連接 焊盤放置在接觸焊盤的下面，互連結(jié)構(gòu)的唇緣被置于基板的頂表面之上并且在基板的側(cè)邊 界內(nèi)。
[0027] 通過將連接焊盤接合（bond)到接觸焊盤，互連結(jié)構(gòu)上或者互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)體被 電連接到光子構(gòu)建塊上的LED裸片。連接焊盤可以通過加熱連接焊盤的金屬合金被接合 到接觸焊盤以使得連接焊盤與金屬接觸焊盤對(duì)準(zhǔn)?；蛘?，連接焊盤可以使用各向異性導(dǎo)電 膠膜（ACF)技術(shù)被接合到接觸焊盤。對(duì)于關(guān)于各向異性（不對(duì)稱）導(dǎo)電膠的更多細(xì)節(jié)， 參見 2010 年 11 月 8 日提交的名稱為"LED-Based Light Source Utilizing Asymmetric Conductors"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/941，799,該美國(guó)專利申請(qǐng)通過引用被合并于此。在連 接焊盤與接觸焊盤對(duì)準(zhǔn)并且被接合到接觸焊盤之后，基板的底表面與互連結(jié)構(gòu)的底表面基 本共面。
[0028] 當(dāng)該方法被用于制造具有多個(gè)光子構(gòu)建塊的陣列產(chǎn)品時(shí)，在第二光子構(gòu)建塊的基 板的頂表面之上放置互連結(jié)構(gòu)的第二唇緣，并且第二基板上的第二連接焊盤被放置在互連 結(jié)構(gòu)的唇緣下面的第二接觸焊盤下面并且與第二接觸焊盤相鄰放置。第二光子構(gòu)建塊的第 二基板具有與第一光子構(gòu)建塊的基板的尺寸基本相同的尺寸。通過將第二連接焊盤接合到 第二接觸焊盤，互連結(jié)構(gòu)的第二導(dǎo)體被電連接到第二光子構(gòu)建塊上的第二LED裸片。在第 二連接焊盤被接合到第二接觸焊盤之后，第二光子構(gòu)建塊的基板的底表面與互連結(jié)構(gòu)的底 表面基本共面。
[0029] 然后，散熱器的上表面之上放置熱界面材料在。互連結(jié)構(gòu)的底