[发明专利]LED封装和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED封装和制造这样的封装的方法。

背景技术

各种LED封装是已知的。例如，在适当的衬底上直接可焊的晶片级芯片规模的LED封装是已知的。这样的封装通常具有到二极管的p-n结的两个触头。LED封装可以例如被安装至承载用于LED的控制电路（例如，ESD二极管或者控制晶体管）的衬底。

举例来说，LED管芯可以被安装在硅衬底上，其中该衬底包含嵌入式ESD保护二极管。在衬底顶部上的触头做出与LED管芯端子的电连接，并且衬底在相同顶面上、在LED管芯被安装所在的区域之外具有另外的外部触头。这要求衬底上方的每个LED管芯的单独放置，例如使用球栅阵列。

还已知的是，除了ESD保护之外，通过将LED与控制晶体管相关联，驱动和控制LED串成为可能。例如，通过将各个FET晶体管并联连接至每个LED，可以单独地控制串联的多个LED。通过闭合晶体管开关，对应的LED被短路并且将被切断。

仍然有针对用于LED和相关联的控制器件（例如晶体管或者ESD保护二极管或者更复杂的控制电路）的有成本效益且紧凑的封装解决方案的需要。

US6281032B1公开了制备半导体激光器晶片，其中多个半导体激光器形成在衬底上的半导体层上并且通过足够深以到达衬底的槽彼此分离，并且在每个半导体激光器中形成p-侧电极和n-侧电极。通过将p-侧电极和n-侧电极定位成分别与焊接电极对准，半导体激光器晶片被接合至具有形成的用于监视光输出的光电二极管和每个片状器件（pellet）中的焊接电极的光电二极管内置晶片。

US2007/0272939A1公开了在支撑硅芯片的第一表面上形成第一和第二电极，在支撑硅芯片的第二表面上形成第三和第四电极。第一和第二电极分别与第三和第四电极电连接。第二电极的位置和形状对应于半导体芯片的接合层的位置和形状，而第一电极的位置和形状对应于保护塞的位置和形状。

US2012/0018745A1公开了至少包括照明器件、控制器件和连接器的集成照明装置，所述控制器件包括集成电路，所述连接器被用于电连接照明器件和控制器件。

发明内容

根据本发明，提供了如在独立权利要求中限定的方法和装置。

根据一个方面，提供了形成LED封装的方法，包括：

- 形成集成电路LED的阵列作为第一半导体衬底的部分；

- 形成开关晶体管的阵列作为第二半导体衬底的部分，包括形成在第二半导体衬底的相对的面之间延伸的通孔；

- 将第一和第二半导体衬底接合在一起，其中第一半导体衬底的每一个LED定位在第二半导体衬底的对应的开关晶体管上方，从而做出LED和开关晶体管之间的电连接；

- 对所接合的第一和第二半导体衬底进行划片以形成各个LED封装或者LED封装的组，

其中每个LED封装在第二半导体衬底的与第一面相对的面上具有三个封装端子，包括两个电力线端子和一个控制端子，并且其中控制端子连接至开关晶体管的栅极。

该方法提供作为LED封装的部分、并且直接在LED下方的开关晶体管。这允许紧凑的设计。晶片级接合发生在LED衬底和晶体管衬底之间，使得仅要求一个划片步骤来形成封装，并且在两个衬底之间仅需要一次对准过程。

形成开关晶体管的阵列包括形成在第二半导体衬底的相对面之间延伸的通孔。这样，第二衬底的一侧具有连接至LED（使用过孔）以及（直接地）连接至开关晶体管的所有所要求的封装端子。

开关晶体管可被用作控制器件，以控制各个LED。这可例如被用于调光控制或者LED阵列的照射图案的控制。

根据另一方面，提供了LED封装，包括：

- 被形成为第一半导体衬底并且在一面上具有LED连接端子的集成电路LED；

- 被形成为第二半导体衬底的开关晶体管，其中第一半导体衬底的所述一面和第二半导体衬底的第一面接合在一起，其中第一半导体衬底的LED定位在开关晶体管上方，并且在LED和对应的开关晶体管之间具有电连接，

其中封装在第二半导体衬底的与第一面相对的面上具有三个封装端子，包括两个电力线端子（56a、56b）和一个控制端子，并且第二衬底具有提供封装端子和LED连接端子之间的连接的至少一个通孔，并且其中控制端子连接至开关晶体管的栅极。

该封装具有使得能够实现到LED和相关联的开关晶体管的连接的单个连接面。通过将LED堆叠在其相关联的开关晶体管上方，该布置是空间高效的。