專利名稱：提供半導(dǎo)體光發(fā)射器的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及半導(dǎo)體器件，并且更具體地涉及半導(dǎo)體光發(fā)射器以及用于制造該半導(dǎo)體發(fā)射器的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了迅速的成長。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進(jìn)步生產(chǎn)出多代1C，其中，每一代都比前一代具有更小和更復(fù)雜的電路。這些IC包括半導(dǎo)體發(fā)光器件，t匕如，發(fā)光二極管(LED)。用于制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的傳統(tǒng)的方法的重點(diǎn)在于逐個制造LED。一個制造實(shí)體(manufacturing entity)容納了多個單獨(dú)的LED管芯。使用引線接合將每個LED與其相應(yīng)的管芯的接觸件電連接。手動混合熒光粉膠并且隨后將其逐個涂敷在LED上。然后將透鏡模壓在每個LED上方從而封裝LED。并且這些透鏡可以由光學(xué)膠制成。 上述工藝具有一些缺陷。在一方面，這種逐個進(jìn)行的性質(zhì)可能會使得工藝效率十分低，并且對于批量的LED器件而言可以導(dǎo)致非常長的制造時間。同時，用于熒光粉膠的手動混合步驟是相對較為昂貴的制造工藝。另外，當(dāng)熒光粉與LED非常接近(或相接觸)時，隨著時間推移熒光粉會經(jīng)受到熱磨損，該熱磨損可能會降低熒光粉的熱效率。因此，雖然現(xiàn)有的用于制造發(fā)光器件的方法已滿足了其預(yù)期的目的，但這些方法并非在各個方面都完全令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實(shí)施例中，一種用于制造半導(dǎo)體發(fā)射器的工藝包括提供包括襯底的模塊，該襯底帶有多個設(shè)置在其上的發(fā)射器；提供具有多個透明的微透鏡的透鏡板，在其中包括作為透鏡板的一部分的熒光粉；在每個微透鏡上設(shè)置光學(xué)膠；以及使用透鏡板和模塊上的對齊標(biāo)記對齊透鏡板和模塊。實(shí)行對齊，從而使每一個微透鏡中與相應(yīng)的一個發(fā)光器件對齊。該工藝還包括將透鏡板粘附在模塊上，使得光學(xué)膠防止每個發(fā)光器件和相應(yīng)的微透鏡之間產(chǎn)生空氣間隙。在另一個實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括帶有多個管芯區(qū)域的模塊、多個發(fā)光器件，該發(fā)光器件設(shè)置在襯底上方從而使每個管芯區(qū)域都包括一個發(fā)光器件以及在模塊上方并且利用膠粘附在襯底上的透鏡板。該透鏡板包括多個微透鏡，每個微透鏡都與一個管芯區(qū)域相對應(yīng)，并且在每一個管芯區(qū)域處，該膠都通過相應(yīng)的一個微透鏡為一個發(fā)光器件提供了氣密的封裝。另外還包括有作為透鏡板的一部分的熒光粉。在又一個實(shí)施例中，一種用于制造多個半導(dǎo)體發(fā)射器的工藝包括提供具有多個透鏡的透鏡板；將透明的光學(xué)膠涂敷于每個透鏡；以及在襯底上涂繪(drawing)粘膠，其中，該襯底在其上具有多個發(fā)光器件。該粘膠被涂繪在相鄰的發(fā)光器件之間。該工藝還包括將透鏡板粘附在襯底上，從而去除每個發(fā)光器件與相應(yīng)的透鏡之間的氣泡。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于制造半導(dǎo)體發(fā)射器的工藝，所述工藝包括提供包括襯底的模塊，所述襯底上設(shè)置有多個發(fā)光器件；提供透鏡板，所述透鏡板具有多個透明的微透鏡，其中，包括有作為所述透鏡板的一部分的熒光粉；在每個所述微透鏡上設(shè)置光學(xué)膠；使用位于所述透鏡板和所述模塊上的對齊標(biāo)記來對齊所述透鏡板和所述模塊，進(jìn)行所述對齊使得每一個微透鏡都與相應(yīng)的一個發(fā)光器件對齊；以及將所述透鏡板粘附到所述模塊上，使得所述光學(xué)膠防止在每個所述發(fā)光器件和相應(yīng)的所述微透鏡之間產(chǎn)生空氣間隙。在該工藝中，所述模塊包含以下材料中的至少一種硅；以及陶瓷。在該工藝中，所述透鏡板包括光學(xué)級塑料材料，在所述光學(xué)級塑料材料上涂布有熒光粉。在該工藝中，進(jìn)一步包括在粘附所述透鏡板之前，在所述襯底上，在每個所述發(fā)光器件的至少一側(cè)附近涂繪粘膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其中，在所述透鏡板的噴射模制塑料中具有所述熒光粉。在該工藝中，所述粘附包括利用紅外技術(shù)和可見光技術(shù)中的至少一種，使用機(jī)器來對齊所述透鏡板和所述模塊。在該工藝中，進(jìn)一步包括將每個發(fā)光器件與所述襯底上的相應(yīng)導(dǎo)體進(jìn)行引線接
口 o在該工藝中，所述襯底進(jìn)一步包括膠溝道結(jié)構(gòu)，并且其中，所述粘附包括利用所述膠溝道結(jié)構(gòu)去除過量的光學(xué)膠。在該工藝中，進(jìn)一步包括，在粘附之后，對所述透鏡板和模塊進(jìn)行切割，從而分隔開所述半導(dǎo)體發(fā)射器，每個所述半導(dǎo)體發(fā)射器都包括至少一個所述發(fā)光器件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括模塊，具有多個管芯區(qū)域；多個發(fā)光器件，被設(shè)置在所述襯底上方，使得每個所述管芯區(qū)域都包括所述發(fā)光器件之一；以及透鏡板，位于所述模塊上方，并且通過膠粘附在所述襯底上，所述透鏡板包括多個微透鏡，每個所述微透鏡都與所述發(fā)光器件之一相對應(yīng)，在每一個所述管芯區(qū)域中，所述膠都通過相應(yīng)的一個所述微透鏡為一個所述發(fā)光器件提供了氣密封裝，另外，其中，包括有作為所述透鏡板的一部分的熒光粉。在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述熒光粉被涂敷為所述透鏡板的表面上的涂層。在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述透鏡板的材料包括其中帶有熒光粉的塑料。在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括粘膠，位于所述模塊上，所述粘膠被涂繪在每個所述發(fā)光器件的至少一側(cè)附近。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造多個半導(dǎo)體發(fā)射器的工藝，所述工藝包括提供具有多個透鏡的透鏡板；向每個所述透鏡涂敷透明的光學(xué)膠；在襯底上涂繪粘膠，其中，所述襯底上具有多個發(fā)光器件，所述粘膠被涂繪在鄰近的所述發(fā)光器件之間；以及將所述透鏡板粘附在所述襯底上，以去除每個所述發(fā)光器件和相應(yīng)的透鏡之間的氣泡。在該工藝中，將所述透鏡板粘附到所述襯底上包括對齊所述透鏡板和所述襯底，使得每個所述透鏡都與相應(yīng)的一個發(fā)光器件對齊，其中，使用在所述透鏡板和所述襯底上的對齊標(biāo)記實(shí)施所述對齊。
在該工藝中，進(jìn)一步包括切割所述襯底和所述透鏡板，從而分隔開所述半導(dǎo)體發(fā)射器。在該工藝中，進(jìn)一步包括使用引線接合將每個所述發(fā)光器件與所述襯底上的接觸件相連接。在該工藝中，所述透鏡板包含熒光粉材料。在該工藝中，使用澆注、旋轉(zhuǎn)涂布和印刷中的至少一種將所述透明的光學(xué)膠涂敷到所述透鏡板上。在該工藝中，所述涂敷、所述涂繪以及所述粘附都通過機(jī)器自動實(shí)施。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各方面。 強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。圖I是根據(jù)一個實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法的流程圖；圖2示出了根據(jù)一個實(shí)施例改變的示例性的透鏡模具；圖3示出單個微透鏡的示例性橫截面圖，該橫截面圖示出了根據(jù)一個實(shí)施例的微透鏡的塑性材料內(nèi)的熒光粉分布；圖4示出了根據(jù)一個實(shí)施例的將光學(xué)膠涂敷于透鏡模具的實(shí)例；圖5示出了根據(jù)一個實(shí)施例改變的示例性的LED模塊；圖6是根據(jù)一個實(shí)施例的一個示例性管芯區(qū)域的示意圖；圖7是在粘附工藝過程中進(jìn)行對齊的LED模塊和透鏡模具的一部分的示意圖；圖8是圖5的示例性LED模塊的部分的俯視圖；圖9是根據(jù)一個實(shí)施例的帶有布置在其上的塑料微透鏡的管芯的側(cè)視圖；圖9還示出了根據(jù)一個實(shí)施例的膠層；圖10是根據(jù)一個實(shí)施例的用于對齊圖5的LED模塊和圖2的透鏡板的對齊工藝的不意圖；圖11示出了根據(jù)一個實(shí)施例改變的示例性發(fā)射器；以及圖12示出了根據(jù)一個實(shí)施例的示出帶有示例性的光線的圖11的示例性發(fā)射器。
具體實(shí)施例方式可以理解，以下公開提供了多種不同實(shí)施例或?qū)嵗?，用于?shí)現(xiàn)各個實(shí)施例的不同特征。以下將描述組件和布置的特定實(shí)例以簡化本公開。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不旨在進(jìn)行限制。例如，在以下說明中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實(shí)施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之間使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。以下所述的各個實(shí)施例包括LED器件，這些LED器件具有遠(yuǎn)離LED本身的熒光粉材料。其他實(shí)施例包括用于制造該LED器件的方法。在一個實(shí)例中，塑料微透鏡具有在微透鏡的塑性材料中的或涂布在該塑性材料上的熒光粉材料。該塑料微透鏡形成了 LED封裝的外部結(jié)構(gòu)。該塑性微透鏡封裝了 LED，其中，光學(xué)膠填充在LED和塑料微透鏡之間的體積中。在操作過程中，LED產(chǎn)生的光在其從封裝件中溢出(escape)之前穿過了塑性材料和熒光粉材料。熒光粉將LED的光變成了光譜更寬的白光(或其他顏色，如需要的話)。下面更詳細(xì)地描述了這種實(shí)施例。另外，其他實(shí)施例包括用于制造LED器件的方法。透鏡板由塑性材料形成，其中，該透鏡板具有多個微透鏡，并且透鏡板的塑性材料包括處在其中或在其上的熒光粉材料。在該實(shí)例中，透鏡板符合具有多個LED管芯區(qū)域的半導(dǎo)體LED模塊，以使微透鏡的數(shù)量和間隔對應(yīng)于LED管芯區(qū)域的數(shù)量和間隔。每個微透鏡都是相對較薄的凹形結(jié)構(gòu)。光學(xué)膠被涂敷于微透鏡以填充該凹形結(jié)構(gòu)。然后，將透鏡板粘附在LED模塊上，并且可以對LED模塊/透鏡板結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，從而產(chǎn)生多個LED器件。在另一個實(shí)例中，使用上面剛剛述及的工藝制造晶圓級結(jié)構(gòu)。制造帶有多個管芯區(qū)域的LED模塊或在一些實(shí)例中，由制造商提供該LED模塊。塑料透鏡板也既可以制造而成 又可以被提供。熒光粉材料被嵌入透鏡板的材料中或被涂敷在透鏡板上。在一個實(shí)例中，在注入成型工藝開始之前，利用混入了熒光粉材料的塑料將透鏡板注入成型。在另一個實(shí)例中，制造透鏡板，并且隨后在后面的步驟中使用例如，噴射工藝將熒光粉材料涂敷在透鏡板的微透鏡的凹形表面上。然后，通過例如，將光學(xué)膠澆入單獨(dú)的微透鏡結(jié)構(gòu)中，而將光學(xué)膠涂敷于透鏡板。然后將透鏡板與LED模塊對齊，從而使各個微透鏡與相應(yīng)的、對應(yīng)的LED管芯區(qū)域?qū)R。在一個實(shí)例中，對齊工藝使用在透鏡板和LED模塊上的對齊標(biāo)記，其中，光學(xué)技術(shù)或紅外技術(shù)可以聞精確度對齊透鏡板和LED I旲塊。該結(jié)構(gòu)是晶圓級結(jié)構(gòu)，該晶圓級結(jié)構(gòu)具有由透鏡板覆蓋的LED模塊，該透鏡板粘附在LED模塊上。多個單獨(dú)的LED中的每個都被相應(yīng)的微透鏡封裝。然后可以對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，從而產(chǎn)生單個的LED封裝。下面更詳細(xì)地描述示例性的實(shí)施例。圖I示出的是用于制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法100的流程圖。圖2至圖12是在各個制造階段中的半導(dǎo)體發(fā)光器件以及其他部件的示意圖。每個LED管芯區(qū)域都可以包括多個LED。在一些實(shí)例中，LED模塊具有各種形成在其中的無源結(jié)構(gòu)和有源結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)與LED(例如，驅(qū)動電路)相互作用和/或與LED封裝外面的其他電路相互作用?？梢岳斫?，為了更好地理解本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，將圖I至圖12簡化。因此，應(yīng)該注意到，可以在圖I的方法100之前、之中以及之后提供附加工藝，并且在此僅簡要地描述了這些其他工藝。參考圖1，框102和框104涉及的是被粘附到LED模塊上的透鏡板的制造和制備。框106至框110涉及的是LED模塊的制造和制備。透鏡板的制造和制備行為(框102、104)可以與LED模塊的制造和制備行為(框106-110)同時地或相繼地進(jìn)行。與逐個制造LED封裝件的傳統(tǒng)工藝相反，圖I的重點(diǎn)在于晶圓級行為(activity)。在框102中，將透鏡板形成為在其上具有多個透鏡。圖2示出了根據(jù)一個實(shí)施例改變的示例性透鏡板200。透鏡板200包括多個微透鏡，例如，微透鏡201。另外，該透鏡板材料包括分布在透鏡材料內(nèi)部的或被涂敷在透鏡材料上面的熒光粉材料。在一個實(shí)例中，透鏡板由在其內(nèi)部分布有突光粉的聚碳酸酯(polycarbonate)塑料形成。將突光粉和聚碳酸酯注入成型，從而形成透鏡板。在本發(fā)明的這些實(shí)施例中，熒光粉材料改變了 LED所發(fā)射出的光的顏色。例如，在一個實(shí)施例中，熒光粉材料將LED所發(fā)出的藍(lán)光變成白光，并且其他顏色實(shí)例也處于這些實(shí)施例的范圍內(nèi)。在該實(shí)例中，當(dāng)聚碳酸酯被熔化時，熒光粉顆粒被添加到聚碳酸酯中，并且將熒光粉顆粒與聚碳酸酯材料均勻地混合。在添加熒光粉顆粒過程之中和/或之后，可以對該聚碳酸酯材料進(jìn)行攪拌，從而增強(qiáng)聚碳酸酯材料內(nèi)部的熒光粉顆粒分布的均勻性。熒光粉顆粒由可以發(fā)光(luminescence)的熒光粉材料制成。熒光粉材料包括發(fā)磷光的材料和發(fā)熒光的材料。在實(shí)際的LED應(yīng)用中，熒光粉材料可以被用于改變LED器件所發(fā)射出的光的顏色。例如，在一個實(shí)施例中，熒光粉可以將LED發(fā)射的藍(lán)光變成白光。通過改變熒光粉顆粒的材料組分，可以實(shí)現(xiàn)由器件發(fā)射出多種期望的光色。圖3是根據(jù)一個實(shí)施例的透鏡板200的單個透鏡部分的橫截面圖。透鏡板200的材料包括在其中混有熒光粉顆粒(以熒光粉顆粒1001為例)的塑性材料，例如，聚碳酸酯。該熒光粉顆?？梢跃哂胁煌叽绾托螤睢＠?，熒光粉顆?？梢愿鶕?jù)其尺寸大約遵循高斯 式分布(或其他隨機(jī)的分布)，熒光粉顆粒的尺寸幾乎可以是均勻的或可以呈現(xiàn)出其他非隨機(jī)的分布。然而，出于簡化目的，在圖3或后面的附圖中可以不精確地反映出熒光粉顆粒的尺寸、形狀和數(shù)量。在另一個實(shí)例中，熒光粉材料可以被涂敷在透鏡板200的表面上，而不是混合在透鏡板的材料內(nèi)，或者，除了將熒光粉材料混合在透鏡板的材料內(nèi)，該熒光粉材料還可以被涂敷在透鏡板200的表面上。在該實(shí)例中，可以使用掩模來設(shè)置熒光粉涂布或通過屏蔽印刷來形成表面熒光粉層，從而僅覆蓋透鏡板200的一些部分，同時使其他部分不被覆蓋?？蛇x地，可以通過噴射工藝設(shè)置熒光粉涂布，從而形成共形的熒光粉層來基本上覆蓋全部的或大部分的透鏡板200。聚碳酸酯不是僅有的可以使用在各個實(shí)施例中用于形成透鏡板的材料。其他實(shí)施例可以使用任意在其中可以分布有熒光粉的光學(xué)級材料。實(shí)例包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)等等。返回圖1，在框104中，通過澆注將透明光學(xué)膠涂敷到透鏡板上，然而也可以使用其他的涂敷膠的方法(例如，旋轉(zhuǎn)涂布和印刷)。涂敷大量的透明光學(xué)膠，使得其足夠去除框112中的氣泡，但又要不會多到致使過量的膠影響制造的順利進(jìn)行。可以使用任意適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)級膠(optical grade glue)。在一個實(shí)例中，該光學(xué)膠具有處在I. 4至I. 8之間的折射指數(shù)，但實(shí)施例的范圍并不局限于此。圖4示出了，在框104中，將光學(xué)膠301涂敷到透鏡200上的實(shí)例。在框106中(圖I)，LED模塊被形成為具有多個管芯區(qū)域以及襯底上的LED。該襯底限定出多個管芯區(qū)域。在后續(xù)步驟中的切割或切削之后，每個管芯區(qū)域都對應(yīng)于一個管芯，并且每個管芯區(qū)域都可以包括一個或多個LED器件?？梢允褂萌我猬F(xiàn)公知的或以后發(fā)展出的半導(dǎo)體制造工藝形成管芯區(qū)域和LED。例如，該襯底可以是硅(Si)晶圓或Si晶圓的一部分，并且應(yīng)用的是傳統(tǒng)的Si處理方法。在另一個實(shí)例中，襯底是陶瓷的，而管芯區(qū)域和LED被裝配或制造在陶瓷上。圖5是根據(jù)一個實(shí)施例改變的示例性的LED模塊400的視圖?？梢岳斫?，為了更好地理解本公開的發(fā)明構(gòu)思對圖4和圖5進(jìn)行了簡化，并且其他實(shí)施例可以包括更多或更少的管芯區(qū)域和/或微透鏡。LED模塊400具有多個LED管芯區(qū)域，例如，LED管芯區(qū)域401。LED管芯區(qū)域400與微透鏡201 (圖2)相對應(yīng)，使得當(dāng)透鏡板200粘附在LED模塊400上時，微透鏡201封裝了 LED晶圓區(qū)域401。如所示，LED模塊400具有矩形的結(jié)構(gòu)，然而在其他實(shí)施例中可以使用其他襯底，比如，圓形襯底。另外，在各個實(shí)施例中可以使用任意尺寸的LED模塊和透鏡板。LED模塊400包括多個形成或裝配在襯底上的LED。為了提供一個實(shí)例，所示出的LED 401被設(shè)置在襯底上方，并且可以理解，在LED模塊400上的其他LED與LED 401a類似，并且也形成或裝配在相同的襯底上。每個LED(以LED 401a為例)包括至少一個通過相反摻雜的層而形成的P/N結(jié)。在一個實(shí)施例中，相反摻雜的層可以包括相反摻雜的氮化鎵(GaN)層。例如，這些層中的一個層可以摻雜有n-型摻雜劑，比如，碳或硅，而相反摻雜的層摻雜有P-型摻雜劑，比如，鎂。在其他實(shí)施例中，該n-型和P-型的摻雜劑可以包括不同的材料。在一個實(shí)施例中，每個LED (比如LED 401a)可以包括多個設(shè)置在相反摻雜的層之間的量子阱(MQW)層。MQW層可以包括氮化鎵和氮化銦鎵(InGaN)的交替(或周期性變化的)層。例如，MQW層可以包括十層(或任意其他數(shù)量的)氮化鎵層以及十層(或任意其 他數(shù)量的)氮化銦鎵層，其中，一層氮化銦鎵層形成在一層氮化鎵層上，而另一層氮化鎵層形成在該氮化銦鎵層上，以此類推。摻雜層和MQW層都可以通過外延生長工藝或其他本領(lǐng)域公知的工藝形成。在外延生長工藝完成之后，通過在摻雜層之間布置MQW層來形成P/N結(jié)(或者P/N 二極管)。當(dāng)向摻雜層施加電壓(或電荷)時，電流流過LED，并且MQW層發(fā)射放射線，比如，可見光譜中的光。由MQW層發(fā)射出的光的顏色與光的波長對應(yīng)。可以通過改變構(gòu)成MQW層的材料的組分和結(jié)構(gòu)來轉(zhuǎn)變光的波長(以及由此產(chǎn)生的光的顏色)。以LED 401a為例的LED器件也可以包括電極或使LED器件與外部器件電連接的接觸件。圖6是裝配或形成在示例性的襯底450上的示例性LED401a的視圖。為了簡化視圖，以LED管芯區(qū)域401示出其自身，而不以LED模塊400的其他管芯區(qū)域示出，并且可以理解，圖6的解釋同樣適用于LED模塊400的其他LED管芯區(qū)域。如圖6中所示，LED 401a裝配在襯底450上方。襯底450包括可以被視為LED管芯區(qū)域401的一部分的電接觸焊盤452、453。電接觸焊盤452包含金屬材料，并且被用作LED 401a的接觸電極(例如，作為N-接觸電極)。類似地，接觸焊盤453也包含金屬材料，并且被用作LED 401a的接觸電極(例如，作為P-接觸電極)。使用接合線462、463使LED 401a與電接觸焊盤452、453電連接。接合線462、463可以包括金屬材料，比如，銅、鋁、金、合金或其組合。可以使用接合線462、463和電接觸焊盤452、453向LED 401a施加電流。如圖I的框108所示，使用引線接合令LED與管芯區(qū)域電接觸?？梢岳斫猓糜谥圃霯ED本身(以LED 401a為例)的制造工藝可以在晶圓級上通過在LED模塊上形成LED而實(shí)施，或可以逐個地通過單獨(dú)地形成LED并且隨后將LED裝配在LED模塊上實(shí)施。另外，用于向襯底裝配LED的工藝以及將LED與管芯區(qū)域上的電接觸焊盤的引線接合都可以在晶圓級上進(jìn)行。返回到圖I，在框110中，在LED模塊上的相鄰的LED之間涂繪粘膠(adherentglue)。在該實(shí)例中，該粘膠可以是透明的或不是透明的，并且主要是根據(jù)將透鏡板200粘附到LED模塊400的表面上的能力來挑選該粘膠。涂敷足量的粘膠，從而將透鏡板200粘附在LED模塊400上，但又不會多到導(dǎo)致在工藝中存在大量過量的粘膠。在框112中，透鏡板200粘附在LED模塊400上。圖7是在框112的粘附工藝過程中進(jìn)行對齊的LED模塊400和透鏡板200的一個部分的視圖。在溝道503旁邊示出了粘膠501。在粘附工藝過程中，通過溝道503和通孔502來移除過量的膠。如上所述，涂敷足量的光學(xué)膠來去除微透鏡中的氣泡，通過溝道503和通孔502移除過量的膠。圖8是LED模塊400的部分視圖，該簡化的視圖更詳細(xì)地示出了 LED模塊400中的粘膠501、溝道503以及通孔506。圖8是示出了 LED模塊400的四個管芯區(qū)域以及其上的一些部件的俯視圖。以下描述的重點(diǎn)在于管芯區(qū)域401，并且可以理解，在此所述的部件也可以應(yīng)用于其他管芯區(qū)域。粘膠501被涂敷在LED模塊400上，在圖8所示出的一個實(shí)施例中，粘膠被涂繪在管芯區(qū)域401的邊緣附近。然而，其他實(shí)施例可以以任意所期望的圖案涂繪粘膠501，比如，在每個管芯區(qū)域的所有四個邊緣上、只在每個管芯區(qū)域的一個邊緣上、接近或遠(yuǎn)離管芯 區(qū)域的中心等。除了位于透鏡板200 (圖2)中的通孔502外，結(jié)構(gòu)還包括位于LED模塊400中的通孔506。溝道503包括位于單個管芯區(qū)域之間的可以由例如，干式蝕刻、切割、和/或類似的產(chǎn)生的刻痕區(qū)域(scored area)。隨著將透鏡板200與LED模塊400相接觸，粘膠501被壓入到透鏡板200和LED模塊400之間，并且被橫向地展開。微透鏡中的光學(xué)膠也被壓入到透鏡板200和LED模塊400之間，并且同樣被橫向地展開。溝道503有助于接住一些過量的膠(光學(xué)膠以及粘膠501兩者)。溝道503中的容積至少部分地填充有過量的膠。由于從透鏡板200和LED模塊400之間去除了過量的膠，所以與允許將過量的膠保留在LED模塊400的表面上相比，該透鏡板200和LED模塊400的組裝更為緊密。另外，通孔502(圖7)同樣可以去除過量的膠。尤其，隨著膠在透鏡板200和LED模塊400之間橫向地展開，未被溝道503收集的一些過量的膠至少部分地填充了通孔502。通孔502、506和溝道503的布置是示例性的。其他實(shí)施例可以具有更大的溝道或更小的溝道。另外，其他實(shí)施例可以具有更大的通孔或更小的通孔，或可以將通孔布置在與圖7和圖8所示不同的位置上。已給出的實(shí)施例可以按期望具有任意的通孔和溝道的配置，從而以期望的量清除過量的膠。有效的過量膠清除可以提供多種優(yōu)勢。例如，有效的過量膠清除使透鏡板200和LED模塊400之間的組裝更為精確。另外，有效的過量膠清除還可以有助于阻止或最小化從LED模塊的邊緣處溢出的并且可能與其他LED模塊或制造過程中的機(jī)器接觸的大量的膠。圖9示出根據(jù)本公開的一個實(shí)施例的示意性LED封裝的側(cè)視圖。圖9示出了在切割之后的膠(光學(xué)膠和粘膠501兩者)、微透鏡201以及LED管芯區(qū)域401之間的關(guān)系。在該實(shí)例中，僅示出了一個單個的管芯401，并且可以理解，該論述同樣適用于經(jīng)過框114中的切割之后的其他封裝。如上所述，為了使LED模塊400與透鏡板200相接觸，光學(xué)膠301 (圖4)和粘膠501在透鏡板200和LED模塊400之間橫向地展開。在圖9中，膠層1020處在微透鏡201和LED管芯401之間。由于膠層1020是由膠展開而形成的，所以空氣不會被困在里面而在層1020中形成氣泡或凹凸不平。層1020在微透鏡201和LED管芯401之間形成了水密和氣密的密封，由此保護(hù)了 LED管芯401并且確保了可靠性。根據(jù)給定的應(yīng)用方式，各個實(shí)施例可以使膠層1020如所期望的那樣薄或厚。用于達(dá)到膠層1020的期望厚度的可調(diào)整變量包括膠量、通孔的尺寸和布置以及溝道的尺寸和布置。另外，在框112 (圖I)中，對齊標(biāo)記504、505被用于確保每個透鏡都與其相應(yīng)的LED管芯區(qū)域排成一列。在該實(shí)例中，制造機(jī)器使用光學(xué)技術(shù)來對齊標(biāo)記504、505，而其他實(shí)施例可以使用其他技術(shù)。透鏡板200與LED模塊400對齊，LED模塊400與透鏡板200相接觸，而粘膠將兩個部件200、400接合固定在一起?？梢栽诠袒鈱W(xué)膠之前或之后進(jìn)行框112中的行為。圖10示出了與透鏡板200對齊的LED模塊400。各個實(shí)施例根據(jù)一種或多種對齊 技術(shù)實(shí)施對齊。圖10示出一個對齊技術(shù)實(shí)例的俯視示意圖，其中，LED模塊400包括對齊標(biāo)記505，而透鏡板200包括對齊標(biāo)記504。計算機(jī)控制的制造機(jī)器使用紅外傳感器技術(shù)來“觀看”對齊標(biāo)記504、505并且利用反饋回路將對齊標(biāo)記504、505精確地對齊LED模塊400和透鏡板200。在另一個實(shí)例中，計算機(jī)控制的制造機(jī)器使用電荷耦合器件(CCD)作為傳感器利用可見光來觀看對齊標(biāo)記504、505。實(shí)施例的范圍不局限于用于對齊LED模塊400和透鏡板200的任何具體的技術(shù)，只要所使用的技術(shù)提供了充分的精確度，從而如圖10所示地將微透鏡和LED管芯區(qū)域排成一列即可。在框114(圖I)中進(jìn)行切割和分類，從而將各個LED發(fā)射器分隔開。在該實(shí)例中，LED發(fā)射器包括管芯及其微透鏡。任何現(xiàn)公知的或以后發(fā)展的切割和分類技術(shù)都可以使用在框114中。在一個實(shí)例中，切割工藝包括蝕刻工藝，比如，本領(lǐng)域公知的干式蝕刻工藝。在另一個實(shí)例中，分割工藝包括非蝕刻工藝，其中，切割器件諸如，激光束或鋸條被用于將LED發(fā)射器物理地分隔開。切割工藝也可以包括兩個分割階段，其中，在第一分割階段之后LED發(fā)射器被部分地分開。在一個實(shí)施例中，分割工藝的第一階段在襯底被分開之前結(jié)束。在此時，可以在LED發(fā)射極上進(jìn)行初步的晶圓探測或檢測。然后進(jìn)行第二分割階段，從而將LED發(fā)射器彼此完全分隔開。在第二分割階段結(jié)束之后，每個LED發(fā)射器都能夠產(chǎn)生光線并且相互物理獨(dú)立以及電獨(dú)立。另外，處理步驟可以包括對每個LED發(fā)射器應(yīng)用焊料凸塊(未示出)。在一個實(shí)例中，焊料凸塊包括加熱時熔化的導(dǎo)電材料，比如，鉛基材料(lead-based material)。在可選實(shí)施例中，焊料凸塊也可以包括無鉛材料。通過適用于焊料沉積的機(jī)械工具來形成焊料凸塊。通常在LED發(fā)射器彼此分開之后形成焊料凸塊，但也可以在分開之間或之前形成。例如，可以在LED發(fā)射器彼此完全分開之前的第一分割階段之后形成焊料凸塊。其他步驟可以包括裝配和/或封裝發(fā)射器。圖11示出了根據(jù)一個實(shí)施例改變的示例性發(fā)射器。在一些例子中，發(fā)射器600也可以被稱作LED封裝。在切割之后，發(fā)射器600已經(jīng)與鄰近的發(fā)射器分隔開，并且示出了側(cè)視圖和俯視圖。圖6提供的是微透鏡601、LED 602以及襯底603的視圖。微透鏡601沿著期望從發(fā)射器600中發(fā)射并且聚焦光線。如所示，微透鏡601為半球形的并且居中地處在LED 602上方，然而實(shí)施例的范圍并不局限于此。在另一個實(shí)施例中，微透鏡601可以處在相對于LED 602所不同的期望的對齊位置上，并且根據(jù)用于微透鏡601的材料的折射指數(shù)可以具有不同的期望形狀并且與LED 602之間可以具有間隔。圖12是根據(jù)本公開的一個實(shí)施例的示例性發(fā)射器600在側(cè)視圖中示出的光傳播的視圖。在使用過程中，LED 602的節(jié)點(diǎn)兩端產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生光1030。光1030從被微透鏡601封裝的LED 602中傳出。微透鏡601具有嵌入在其材料中的或用其他方法涂敷在其上的熒光粉，使得光1030與熒光粉相互作用。熒光粉吸收了光1030的光子并且發(fā)射出光1040，光1040可以具有與光1030不同的波長。雖然圖12示出的是光1030、1040徑直地指向上方，但只是出于方便而繪制出這種視圖?？梢岳斫猓瑢?shí)際的應(yīng)用可以具有LED 602和熒光粉/微透鏡601的光圖案，這些光圖案可以是弱指向性的或要不然就是基本上不同的。各個實(shí)施例相比于傳統(tǒng)技術(shù)可以包括一個或多個優(yōu)點(diǎn)。在一個實(shí)例中，通過機(jī)器實(shí)行圖I的所有動作，相反，傳統(tǒng)的技術(shù)包括在涂敷膠之前手動混合熒光粉膠。在該實(shí)例中，機(jī)器控制的噴射模塑工藝中包括有熒光粉。在許多例子中，完全的自動化可以比包括一個或多個手動行為的工藝更有效率。在另一個方面，由于產(chǎn)品使用晶圓級工藝批量地制造LED封裝，所以各個實(shí)施例 的效率有所增長。例如，各個實(shí)施例沒有涂敷熒光粉和逐個制造透鏡，而是在晶圓級上實(shí)施這些行為(以及其他行為)，從而產(chǎn)生了晶圓級結(jié)構(gòu)，該晶圓級結(jié)構(gòu)具有大量利用光學(xué)膠封裝的LED管芯區(qū)域以及帶有熒光粉的薄塑料透鏡。然后，可以對該晶圓級結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割從而分隔開各個管芯封裝。由此既在所實(shí)施的步驟的數(shù)量上實(shí)現(xiàn)了效率(即，對于給定數(shù)量的LED封裝而言，利用同時執(zhí)行一些用于多個LED管芯區(qū)域的步驟的優(yōu)點(diǎn)，從而整體上進(jìn)行了更少的步驟)，又在時間上實(shí)現(xiàn)了效率(例如，多個晶圓級實(shí)施例通過同時制造多個LED管芯區(qū)域而花費(fèi)更少的時間制造出了給定數(shù)量的LED)。在另一個方面，上述實(shí)施例提供了一種LED發(fā)射器,其中，突光粉被包含在相對較薄的微透鏡中并且通過光學(xué)膠無空氣間隙地與LED分開。這種配置為熒光粉提供了隔離，由此改善了 LED熱循環(huán)的粗糙度(harshness)。因此，與將熒光粉直接沉積在LED上的傳統(tǒng)LED發(fā)射器相比，一些實(shí)施例提供了更好的可靠性和更高的熒光粉轉(zhuǎn)換效率。然而，實(shí)施例的范圍包括以下配置，其中，相對較薄的微透鏡中可以包括熒光粉材料。例如，一些實(shí)施例可以包括處在LED上的熒光粉、處在涂敷在LED上的光學(xué)膠中的熒光粉或在一些處在薄的微透鏡外面的其他結(jié)構(gòu)(未不出)中的突光粉。在又一個方面，一些實(shí)施例避免使用熒光粉膠來涂布LED模塊，由此在LED模塊上容納有精確對齊標(biāo)記。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該精確對齊標(biāo)記可以用于更好地對齊透鏡板和LED模塊。另外，與其他傳統(tǒng)放射器相比，包括涂繪的膠以及良好對齊的部件的實(shí)施例可以表現(xiàn)出更高的防水度。上面論述了若干實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或更改其他用于達(dá)到與這里所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體發(fā)射器的工藝，所述工藝包括 提供包括襯底的模塊，所述襯底上設(shè)置有多個發(fā)光器件； 提供透鏡板，所述透鏡板具有多個透明的微透鏡，其中，包括有作為所述透鏡板的一部分的熒光粉； 在每個所述微透鏡上設(shè)置光學(xué)膠； 使用位于所述透鏡板和所述模塊上的對齊標(biāo)記來對齊所述透鏡板和所述模塊，進(jìn)行所述對齊使得每一個微透鏡都與相應(yīng)的一個發(fā)光器件對齊；以及 將所述透鏡板粘附到所述模塊上，使得所述光學(xué)膠防止在每個所述發(fā)光器件和相應(yīng)的所述微透鏡之間產(chǎn)生空氣間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其中，所述模塊包含以下材料中的至少一種 娃;以及 陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其中，所述透鏡板包括光學(xué)級塑料材料，在所述光學(xué)級塑料材料上涂布有熒光粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，進(jìn)一步包括 在粘附所述透鏡板之前，在所述襯底上，在每個所述發(fā)光器件的至少一側(cè)附近涂繪粘膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其中，在所述透鏡板的噴射模制塑料中具有所述熒光粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其中，所述粘附包括 利用紅外技術(shù)和可見光技術(shù)中的至少一種，使用機(jī)器來對齊所述透鏡板和所述模塊，或者 進(jìn)一步包括 將每個發(fā)光器件與所述襯底上的相應(yīng)導(dǎo)體進(jìn)行引線接合，或者 其中，所述襯底進(jìn)一步包括膠溝道結(jié)構(gòu)，并且其中，所述粘附包括 利用所述膠溝道結(jié)構(gòu)去除過量的光學(xué)膠，或者 進(jìn)一步包括，在粘附之后，對所述透鏡板和模塊進(jìn)行切割，從而分隔開所述半導(dǎo)體發(fā)射器，每個所述半導(dǎo)體發(fā)射器都包括至少一個所述發(fā)光器件。
7.—種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括 模塊，具有多個管芯區(qū)域； 多個發(fā)光器件，被設(shè)置在所述襯底上方，使得每個所述管芯區(qū)域都包括所述發(fā)光器件之一；以及 透鏡板，位于所述模塊上方，并且通過膠粘附在所述襯底上，所述透鏡板包括多個微透鏡，每個所述微透鏡都與所述發(fā)光器件之一相對應(yīng)，在每一個所述管芯區(qū)域中，所述膠都通過相應(yīng)的一個所述微透鏡為一個所述發(fā)光器件提供了氣密封裝，另外，其中，包括有作為所述透鏡板的一部分的熒光粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述熒光粉被涂敷為所述透鏡板的表面 上的涂層，或者 其中，所述透鏡板的材料包括其中帶有熒光粉的塑料，或者進(jìn)一步包括粘膠，位于所述模塊上，所述粘膠被涂繪在每個所述發(fā)光器件的至少一側(cè)附近。
9.一種用于制造多個半導(dǎo)體發(fā)射器的工藝，所述工藝包括 提供具有多個透鏡的透鏡板； 向每個所述透鏡涂敷透明的光學(xué)膠； 在襯底上涂繪粘膠，其中，所述襯底上具有多個發(fā)光器件，所述粘膠被涂繪在鄰近的所述發(fā)光器件之間；以及 將所述透鏡板粘附在所述襯底上，以去除每個所述發(fā)光器件和相應(yīng)的透鏡之間的氣泡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工藝，其中，將所述透鏡板粘附到所述襯底上包括 對齊所述透鏡板和所述襯底，使得每個所述透鏡都與相應(yīng)的一個發(fā)光器件對齊，其中，使用在所述透鏡板和所述襯底上的對齊標(biāo)記實(shí)施所述對齊，或者 進(jìn)一步包括 切割所述襯底和所述透鏡板，從而分隔開所述半導(dǎo)體發(fā)射器，或者 進(jìn)一步包括 使用弓I線接合將每個所述發(fā)光器件與所述襯底上的接觸件相連接，或者 其中，所述透鏡板包含熒光粉材料。
其中，使用澆注、旋轉(zhuǎn)涂布和印刷中的至少一種將所述透明的光學(xué)膠涂敷到所述透鏡板上,或者 其中，所述涂敷、所述涂繪以及所述粘附都通過機(jī)器自動實(shí)施。
全文摘要
一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括帶有多個管芯區(qū)域的模塊、多個布置在襯底上的發(fā)光器件，使得每個管芯區(qū)域都包括一個發(fā)光器件以及處在模塊上并且利用膠粘附在襯底上的透鏡。透鏡板包括多個微透鏡，每個都與一個管芯區(qū)域相對應(yīng)，并且在每一個管芯區(qū)域處膠都通過相應(yīng)的一個微透鏡為一個發(fā)光器件提供了氣密的封裝。另外，包括有作為所述透鏡板的一部分的熒光粉。本發(fā)明還提供了一種提供半導(dǎo)體光發(fā)射器的系統(tǒng)和方法。
文檔編號H01L33/00GK102800766SQ20121014713
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者林天敏, 孫志璿, 葉偉毓 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司