[发明专利]形成封装的具有多个光学元件的半导体发光器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件和其制造方法，并具体涉及半导体发光器件的封装和封装方法。

背景技术

例如发光二极管(LED)或激光二极管的半导体发光器件广泛用于许多领域。如本领域技术人员所知，半导体发光器件包括一个或多个配置为在其能级上发射相干光和/或非相干光的半导体层。还已知通常封装半导体发光器件提供外部电连接、散热、透镜或波导、环境保护和/或其它功能。

例如，已知为半导体发光器件提供两片封装，其中半导体发光器件安装在包括氧化铝、氮化铝和/或其它材料的衬底上，衬底包括位于其上的导电轨迹，以提供半导体发光器件的外部连接。可包括镀银的铜的第二衬底安装在第一衬底上，例如使用胶，环绕半导体发光器件。透镜可设置在半导体发光器件上方的第二衬底上。在2004年3月4日公布的转让给本发明受让人的申请序号No.US2004/0041222A1名为“功率表面安装发光芯片封装”中描述了上述具有两片封装的发光二极管，在此并入其全部公开内容作为参考，如同在本申请做充分阐述一样。

对于半导体发光器件多部件安装的封装，一般不同部件由不同材料形成。结果，这种封装的热阻抗可能较高且可能在封装中的多个部件之中导致热失配，从而产生封装可靠性问题。例如，问题可发生在散热的铜金属或具有安装这样的散热或腔的塑胶主体的腔之间的界面。另外，随着对封装有用的零部件增加，集成可能更复杂。另外，只要使用条形金属光学腔，那么腔体通常只能在有限深度和形状配置的范围内制造。这样多部件封装还可具有较大的光学腔空间，导致使用较大量的密封剂，这样会增加在温度周期期间密封剂中分层和/或形成泡沫的相关问题。

使用由粘附剂附着的预模制透镜可能遇到一些成品稳固性和可靠性方面的问题。例如，这种器件的制造工艺可能本来就不兼容且最终的封装可能稳固性和/或可靠性较差。还公知利用形成透镜所用树脂的粘性来使用滴胶法制造透镜。

在一些应用中，可优选在例如陶瓷衬底、金属芯印刷电路板(MCPCB)、柔性电路衬底和/或导线框的衬底表面上安装LED，不使用反射器杯。然而，因为上述的多种方法可能不太适合用在LED未放置在空腔中的情况，所以如果不提供这样的结构，那么可能更难形成和/或固定透镜。

还已知使用传递模塑环氧树脂来密封特定的低功率LED封装，例如可在从Hewlett Packard公司获得的微型表面安装器件。除了封装内部器件外，在这样器件上的环氧树脂可给封装提供结构强度。但是，通常由于一些半导体发光器件生成的蓝光的电磁能量逐渐使环氧树脂退化，且最终会降低光的透射性。因此最终的封装在较短的时间后可能变得灰暗。这样，对于密封的发射蓝光的器件来说，环氧树脂可能是吸引力的选择。另外，在LED芯片及其键合线结合处可用硅树脂软凝胶体包覆作为第一层密封剂，但通常环氧树脂与硅树脂软凝胶体存在热膨胀系数(CTE)不匹配的问题。

还已知使用环氧树脂浇铸封装LED器件。该工艺一般仅能施加到空腔室，其中环氧树脂装进杯中即发生固化，并且导线框可插入到杯内侧并且当环氧树脂固化时被模制。在固化期间，由于化学反应和体积的减少，通常液态环氧树脂的水平面本身自由调节。

另一种方法使用由硅树脂形成的压缩模制透镜。使用压缩模制，压缩模制透镜的阵列可设置在衬底或晶片上的LED芯片的匹配阵列上方。但是，因为模制材料可延伸穿越并限制与前侧触点形成电连接，所以透镜常规的压缩模制通常需要在衬底的背面而不是在前侧使用电接触。从日本京都TOWA公司可获得形成这些常规压缩模制透镜的压缩模制工艺。

由于多种操作精度的需要，半导体发光器件的封装会增加最终封装器件的成本。通常成本随着具有不同光特性的封装的发光器件的需要而增加。虽然所提出的压缩模制工艺可降低封装发光器件的制造成本，但该工艺的优势还没有得到充分认识。例如，这些工艺通常只用于生产由一种材料制成的简单透镜。

发明内容

本发明的一些实施例提供封装半导体发光器件的方法，包括提供前表面上具有半导体发光器件的衬底。在邻近半导体发光器件的前表面上由第一材料形成第一光学元件。在半导体发光器件和第一光学元件上方由与第一材料不同的第二材料形成第二光学元件。通过压缩模制相应的光学元件形成第一光学元件和/或第二光学元件。