[发明专利]在互连结构中封装只具有顶侧连接的光子构建块

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于发光二极管的封装，并且尤其涉及可以作为发射器被单独封装或者与其它光子构建块一起作为发射器阵列被封装的光子构建块。

背景技术

发光二极管(LED)是将电能转化为光的固态设备。当电压被应用于相反掺杂层上时，光从被夹在该相反掺杂层之间的有源半导体材料层被发射。为了使用LED芯片，芯片通常被包封(enclose)在封装内，该封装汇集光并且保护芯片不被损坏。LED封装通常包括在底部上、用于将LED封装电连接到外部电路的的接触焊盘。常规地，LED芯片被设计为作为分立的光发射器被封装或者与一组LED芯片一起以阵列方式被封装。分立的光发射器的LED芯片通常被安装在载体基板上(carrier substrate)，载体基板转而被安装在印刷电路板上。然而，阵列的LED芯片通常被直接安装在印刷电路板上，而不使用载体基板。

阵列产品常规地不是使用作为构建块的分立的光发射器来制成的。分立的光发射器的载体基板通常被认为是不必要地占用了阵列下方的印刷电路板上的空间。此外，对于每个新的阵列设计，穿过分立的光发射器的载体基板的导电通孔过孔(through-hole via)必须被重新配置以正确地连接到印刷电路板上的接触焊盘。因而，没有具有特定的通孔过孔的组合的载体可以被用作标准构建块。这个关于分立发射器中的通孔过孔的问题可以通过将LED芯片电连接到载体基板的顶侧上的迹线和接触焊盘来解决。但是通过将LED芯片连接到载体基板的顶侧上的焊盘来消除通孔过孔会产生新的问题，即如何将焊盘连接到电源，因为载体基板不再被电耦合到下面的印刷电路板。

图1(现有技术)示出了现有的阵列产品10，其中具有26个LED芯片的阵列被电连接到载体基板12的顶侧上的焊盘11。阵列产品10是北卡罗莱纳，达勒姆的Cree，Inc.所制造的MP-LEasyWhite产品。在图1中，载体基板12被安装在金属盘13上，与在印刷电路板上相反。载体基板12被使用导热胶14附接到金属盘13。阵列产品10通过将正极电源引线15和负极电源引线(power cord)16的各自线路手工焊接到焊盘11来不雅观地连接到电源。阵列产品10没有便于将载体基板12顶侧上的焊盘11连接到下面的电路板或电路盘中的电源的特征。而且，阵列产品10没有被配置为合并成一组阵列产品。

寻求一种方法以用于使用被安装在载体基板上的一个或多个LED芯片作为标准化的构建块来制造分立的光发射器以及具有安装了LED的多个基板的阵列产品。

发明内容

标准化的光子构建块被用于制成分立的具有一个构建块的光发射器以及具有多个构建块的阵列产品两者。每个光子构建块具有被安装在载体基板上的一个或多个LED芯片。在基板的顶表面与底表面之间没有电导体经过。光子构建块由被附接到散热器的互连结构支撑。互连结构的示例包括模塑互连器件(MID)、引线框架器件或印刷电路板。

每个光子构建块的基板的顶表面上的连接焊盘(landing pad)使用焊料或胶黏剂被附接到被置于互连结构的唇缘的下侧上的接触焊盘(contact pad)。该唇缘在基板的侧边界内在基板之上延伸。在焊料回流或SAC回流过程中，光子构建块在互连结构内自对准。连接焊盘的熔化的SAC或焊料合金使镀有金属的接触焊盘变湿，并且熔化的合金的表面张力拉动在接触焊盘下面的连接焊盘。互连结构上的导体通过接触焊盘和连接焊盘被电耦合到光子构建块中的LED裸片。互连结构的底表面与光子构建块的基板的底表面共面。

在阵列产品中，多个光子构建块的基板被互连结构支撑。所有光子构建块的基板具有基本相同的尺寸。在散热器的上表面放置热界面材料，并且互连结构的底表面接触热界面材料。互连结构通过穿过互连结构中的通孔的螺栓被固定到散热器上。

一种使用由互连结构支撑的相同的标准化光子构建块来制造分立的光发射器以及阵列产品两者的方法。该方法包括将LED裸片安装在载体基板上的步骤，从载体基板的顶表面到其底表面，没有电导体经过。基板的顶表面上的连接焊盘被放置在接触焊盘的下面并且与接触焊盘相邻放置，所述接触焊盘被置于互连结构的唇缘的下侧上。为了将连接焊盘放置在接触焊盘的下面，互连结构的唇缘被置于基板的顶表面之上并且在基板的侧边界内。