光电子组件

背景技术

从制造的角度来看，尤其是关于有缺陷的LED芯片的对准和再加工两者，将分立的LED（发光二极管）芯片（管芯）附着到驱动器芯片以产生光电子组件（optoelectronicassembly）是有挑战性的。因此，存在对于用于生产光电子组件的改进技术的需要。

发明内容

根据光电子组件的实施例，该光电子组件包括：多个半导体光源，半导体光源中的每一个包括多个焊盘（pad）；以及驱动器设备，其被配置成驱动半导体光源中的每一个，其中，对于每个半导体光源的每个焊盘，驱动器设备具有面对半导体光源的焊盘的对应焊盘以形成可连接焊盘的对，其中，对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘具有第一形状并且可连接焊盘的对中的第二焊盘具有与第一形状互补的第二形状，使得第一焊盘和第二焊盘在彼此接触时形成配合（mated）连接。

根据驱动器设备的实施例，驱动器设备包括：半导体衬底；驱动器电路，形成在半导体衬底中和/或上并且被配置成驱动多个半导体光源；以及多个焊盘，被配置成提供用于驱动器设备到半导体光源的电接口，其中，对于驱动器设备的每个焊盘，焊盘具有与驱动器设备的焊盘要连接到的半导体光源焊盘的第二形状互补的第一形状，使得驱动器设备的焊盘和驱动器设备的焊盘要连接到的半导体光源焊盘在彼此接触时形成配合连接。

根据半导体光源的实施例，半导体光源包括：半导体衬底；电致发光（electroluminescent）元件，其被包括在半导体衬底中并且被配置成响应于电流或电场而发光；以及多个焊盘，其被配置成提供用于半导体光源到驱动器设备的电接口，其中，对于半导体光源的每个焊盘，焊盘具有与半导体光源的焊盘将连接到的驱动器设备焊盘的第二形状互补的第一形状，使得半导体光源的焊盘和半导体光源的焊盘将连接到的驱动器设备焊盘在彼此接触时形成配合连接。

本领域技术人员在阅读以下详细描述时并查看附图时将认识到附加特征和优势。

附图说明

附图的元素不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记表示相应的类似部分。各种所示实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘了实施例并且在随后的描述中详细描述了实施例。

图1A和1B示出了光电子组件的实施例，其中，图1A示出了光电子组件的俯视平面图并且图1B示出了光电子组件沿图1A中的标记为A-A'的线的部分截面图。

图2示出了光电子组件的另一实施例的截面图。

图3A和3B示出了生产用于光电子组件的驱动器设备焊盘的方法的实施例的截面图。

图4A至4C示出了通过光电子组件的形状互补的焊盘的对实现的配合连接的实施例，其中，图4A示出了半导体光源焊盘的俯视平面图，图4B示出了驱动器设备焊盘的俯视平面图，并且图4C示出了在光电子组件的组装或测试期间的两个相邻对的可连接焊盘的截面图。

图5A至5C示出了通过光电子组件的形状互补的焊盘的对实现的配合连接的另一实施例，其中，图5A示出了半导体光源焊盘的俯视平面图，图5B示出了驱动器设备焊盘的俯视平面图，并且图5C示出了在光电子组件的组装或测试期间的两个相邻对的可连接焊盘的截面图。

图6A至6C示出了通过光电子组件的形状互补的焊盘的对实现的配合连接的另一实施例，其中，图6A示出了半导体光源焊盘的俯视平面图，图6B示出了驱动器设备焊盘的俯视平面图，并且图6C示出了在光电子组件的组装或测试期间的两个相邻对的可连接焊盘的截面图。

图7A至7C示出了通过光电子组件的形状互补的焊盘的对实现的配合连接的另一实施例，其中，图7A示出了半导体光源焊盘的俯视平面图，图7B示出了驱动器设备焊盘的俯视平面图，并且图7C示出了在光电子组件的组装或测试期间的两个相邻对的可连接焊盘的截面图。

图8A至8C示出了通过光电子组件的形状互补的焊盘的对实现的配合连接的另一实施例，其中，图8A示出了半导体光源焊盘的俯视平面图，图8B示出了驱动器设备焊盘的俯视平面图，并且图8C示出了在光电子组件的组装或测试期间的两个相邻对的可连接焊盘的截面图。

图9A至9C示出了通过光电子组件的形状互补的焊盘的对实现的配合连接的另一实施例，其中，图9A示出了半导体光源焊盘的俯视平面图，图9B示出了驱动器设备焊盘的俯视平面图，并且图9C示出了在光电子组件的组装或测试期间的两个相邻对的可连接焊盘的截面图。

具体实施方式

本文描述的是光电子组件、用于在光电子组件中使用的半导体光源和用于半导体光源的驱动器设备的实施例。对于每个半导体光源的每个焊盘，驱动器设备具有面对半导体光源的焊盘的对应焊盘以形成可连接焊盘的对。对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘具有第一形状并且可连接焊盘的对中的第二焊盘具有与第一形状互补的第二形状，使得第一和第二焊盘在彼此接触时形成配合连接。互补焊盘形状虑及在将半导体光源和驱动器设备带到一起时的侧向（lateral）引导（guidance）。也就是说，通过形状互补的焊盘确保了半导体光源和驱动器设备之间的对准。因此，简化了光电子组件的生产，特别是在分立半导体光源芯片（管芯）的情况下。

接下来参考附图描述的是光电子组件、包括在光电子组件中的半导体光源和用于半导体光源的驱动器设备的示例性实施例。

图1A和1B示出了光电子组件100的实施例。图1A示出了光电子组件100的俯视平面图。图1B示出了沿着图1A中的标记为A-A'的线的光电子组件100的部分截面图。

光电子组件100包括半导体光源102。每个半导体光源102的光子发射在图1B中由具有箭头的曲折（squiggly）线的对指示。每个光源102都包括电致发光元件104，该电致发光元件104包括在半导体衬底中并且被配置成响应于电流或电场而发光。

半导体光源102可以以x乘y（x-by-y）阵列进行布置，其中，x是大于或等于1的正整数并且y是大于或等于1的正整数。例如，半导体光源102可以以250 x 70个“像素”的阵列进行布置，分辨率大约为16K。然而，这仅是一个示例。通常，光电子组件100可以包括数十、数百、数千或甚至更多的半导体光源102。

根据图1A和1B中所示的实施例，半导体光源102被实现为分立的半导体芯片（管芯），诸如LED芯片，例如GaN LED芯片，其中，每个LED芯片都包括半导体衬底，电致发光元件104包括在该半导体衬底中。半导体光源102彼此间隔开限定的间距（pitch）d1，诸如例如50μm。然而，这仅是一个示例，并且半导体光源102中的个体或组可以与半导体光源102中的其他半导体光源间隔开相同或不同的距离。每个半导体光源102都包括用于与相应光源102进行电接触的焊盘106。

光电子组件100还包括用于驱动每一个半导体光源102的驱动器设备108。驱动器设备108可以个别地驱动每个半导体光源102或者可以单独地驱动不同组的半导体光源102。在一个实施例中，驱动器设备108被实现为诸如Si晶片之类的半导体晶片，并且在单片化/划切（singulation/dicing）时从相同的晶片产生若干个光电子组件100。替代地，驱动器设备108可以被实现为半导体芯片。

在任一情况下，驱动器设备108包括用于驱动/控制半导体光源102的驱动器电路110。例如，用于驱动/控制半导体光源102的驱动器电路110可以包括用于控制流过半导体光源102的个体和/或组的电流量以提供期望亮度的电路、用于限制电流以防止损坏半导体光源102的电路、调光（dimming）电路等。例如，驱动器电路110可以部分地形成在驱动器设备108的半导体衬底中并且部分地形成在提供在半导体衬底上方的金属层中。也就是说，驱动器设备108可以具有标准半导体芯片或晶片构造。

对于每个半导体光源102的每个焊盘106，驱动器设备108具有面对半导体光源102的焊盘106的对应焊盘112，以形成可连接焊盘的对106/112。对于每对可连接焊盘106/112来说，可连接焊盘的对106/112中的第一焊盘具有第一形状并且可连接焊盘的对106/112的第二焊盘具有与第一形状互补的第二形状，使得第一焊盘和第二焊盘在彼此接触时形成配合连接。由可连接焊盘的对106/112对使能的配合连接可以形成可修理/临时互连和/或永久互连。稍后在本文中更详细地描述焊盘形状和所得配合连接的各种实施例。利用这种形状互补的焊盘106、112，当将半导体光源102和驱动器设备108带到一起时显著地改进了侧向引导。

图2示出了光电子组件200的另一实施例的截面图。图2中所示的实施例与图1A和1B中所示的实施例相似。然而，不同在于，半导体光源102被包括在一个半导体管芯202中。与图1A和1B中所示的实施例类似，光电子组件200的半导体光源102和驱动器设备108具有形状互补的焊盘106、112，当半导体光源102和驱动器设备108在组装或测试期间彼此接触时形状互补的焊盘106、112形成配合连接。

图3A和3B示出了在一个焊盘112的区中生产驱动器设备焊盘112的方法的实施例。在图3A中，驱动器设备焊盘112的基部300是由第一金属或金属合金形成的。例如，基部300可以包括Au、NiP、NiPPdAu、Ag、Cu等。例如，可以通过诸如溅射之类的金属沉积过程形成基部300。在图3B中，在基部300上形成图案化结构302。图案化结构302包括第二金属或金属合金并且具有与基部300不同的形状。例如，图案化结构302可以包括Au、NiP、NiPPdAu、Ag、Cu等。

在一个实施例中，通过包括抗蚀剂（resist）的沉积和显影（development）的“揭开-剥离（lift-off）”过程形成图案化结构302。然后在去除抗蚀剂的每个开口区域上和抗蚀剂的剩余部分上沉积金属或金属合金。然后通过揭开剥离去除抗蚀剂，仅在抗蚀剂先前未覆盖的开放区域上留下沉积的金属或金属合金。例如，金（Au）可以被溅射在抗蚀剂上并且然后通过这种揭开剥离过程被去除，以形成图案化结构302。

在另一实施例中，使用电镀来形成图案化结构302。在有一实施例中，驱动器设备接合焊盘（bod pad）112被实现为单个的金属或金属合金层。也就是说，驱动器设备108的每个焊盘112都包括单个图案化的金属或金属合金层，例如，如图6B-6C中所示。

图4A至4C示出了通过每对形状互补的焊盘106、112实现的配合连接的实施例。图4A示出了半导体光源焊盘106的俯视平面图。图4B示出了驱动器设备焊盘112的俯视平面图。图4C示出了在组装或测试期间两个相邻对的可连接焊盘106/112的截面图。根据该实施例，半导体光源焊盘106包括包含第一金属或金属合金的基部400和基部400上并且包括第二金属或金属合金的图案化结构402。半导体光源焊盘106的图案化结构402具有与半导体光源焊盘106的基部400不同的形状。在一个实施例中，半导体光源焊盘106的图案化结构402是由相对软的金属形成的，相对软的金属诸如是焊料（solder）、Sn、In、In合金、具有Sn或In岛的NiP、Pb焊料，诸如例如PbSnAg等，并且半导体光源焊盘106的基部400包括具有比图案化结构402的相对软的金属更高硬度的金属或金属合金，例如诸如Au、NiP、NiPPdAu、Ag、Cu等。替代地，半导体光源焊盘106的基部400和图案化结构402包括相同的金属或金属合金。

驱动器设备焊盘112类似地包括包含第一金属或金属合金的基部404和基部404上的并且包括第二金属或金属合金的图案化结构406。驱动器设备焊盘112的图案化结构406具有与驱动器设备焊盘112的基部404不同的形状。在一个实施例中，驱动器设备焊盘112的图案化结构406包括Au，并且驱动器设备焊盘112的基部404包括具有比焊料更高硬度的金属或金属合金，例如诸如Au、NiP、NiPPdAu、Cu等。替代地，驱动器设备焊盘112的基部404和图案化结构406包括相同的金属或金属合金。驱动器设备焊盘112可以具有比半导体光源焊盘106更高的硬度。例如，半导体光源焊盘106的图案化结构402可以包括焊料并且驱动器设备焊盘112的图案化结构406可以包括Au。

半导体光源焊盘106的图案化结构402限定了半导体光源焊盘106的形状，并且驱动器设备焊盘112的图案化结构406限定了驱动器设备焊盘112的形状。例如，如图4A中所示，半导体光源焊盘106的图案化结构402可以具有十字（cross）特征408，并且每个驱动器设备焊盘112的图案化结构406可以具有四个间隔开的柱（post）410，柱410被配置成在组装或测试期间接收半导体光源焊盘106的十字特征408。用于每对形状互补的焊盘106、112的十字特征408和形状互补的柱410虑及在将半导体光源102和驱动器设备108带到一起时的侧向引导，如图4C中所示。

图5A至5C示出了通过每对形状互补的焊盘106、112实现的配合连接的另一实施例。图5A示出了半导体光源焊盘106的俯视平面图。图5B示出了驱动器设备焊盘112的俯视平面图。图5C示出了在组装或测试期间两个相邻对的可连接焊盘106/112的截面图。图5A-5C中所示的实施例与图4A-4C中所示的实施例相似。然而，不同在于，形成半导体光源焊盘106的十字特征408的图案化结构402不是由焊料制成的。代之以，图案化结构402由可以被图案化的非焊料金属或金属合金500制成的，可以被图案化的非焊料金属或金属合金500诸如是Au、NiP、NiPPdAu、Ag、Cu等。

图6A至6C示出了通过每对形状互补的焊盘106、112实现的配合连接的另一实施例。图6A示出了半导体光源焊盘106的俯视平面图。图6B示出了驱动器设备焊盘112的俯视平面图。图6C示出了在组装或测试期间两个相邻对的可连接焊盘106/112的截面图。图6A-6C中所示的实施例与图4A-4C中所示的实施例相似。然而，不同在于，驱动器设备焊盘112包括单个图案化金属或金属合金层600。例如，单个图案化金属或金属合金层600可以包括Au、NiP、NiPPdAu、Ag、Cu等。在半导体光源焊盘106的十字特征408的情况下，驱动器设备焊盘112的单个金属或金属合金层600可以被图案化为四个间隔开的柱602，其被配置成在组装或测试期间接收半导体光源焊盘106的十字特征408，如图6C中所示。

图7A至7C示出了通过每对形状互补的焊盘106、112实现的配合连接的另一实施例。图7A示出了半导体光源焊盘106的俯视平面图。图7B示出了驱动器设备焊盘112的俯视平面图。图7C示出了在组装或测试期间两个相邻对的可连接焊盘106/112的截面图。图7A-7C中所示的实施例与图4A-4C中所示的实施例相似。然而，不同在于，驱动器设备焊盘112的图案化结构406具有十字特征700，并且半导体光源焊盘106的图案化结构402具有四个间隔开的柱702，其被配置成在组装或测试期间接收驱动器设备焊盘112的十字特征700。用于每对形状互补的焊盘106、112的十字特征700和形状互补的柱702虑及在将半导体光源102和驱动器设备108带到一起时的侧向引导，如图7C中所示。

图8A至8C示出了通过每对形状互补的焊盘106、112实现的配合连接的另一实施例。图8A示出了半导体光源焊盘106的俯视平面图。图8B示出了驱动器设备焊盘112的俯视平面图。图8C示出了在组装或测试期间两个相邻对的可连接焊盘106/112的截面图。图8A-8C中所示的实施例与图4A-4C中所示的实施例相似。然而，不同在于，驱动器设备焊盘112的图案化结构406具有柱状特征800，并且半导体光源焊盘106的图案化结构402具有壁（wall）特征802，其限定了被配置成在组装或测试期间接收驱动器设备焊盘112的柱状特征800的开放内部空间804。用于每对形状互补的焊盘106、112的壁特征802和互补柱状特征800虑及当将半导体光源102和驱动器设备108带到一起时的侧向引导，如图8C中所示。

例如，半导体光源焊盘106的壁特征802可以由焊料制成并且驱动器设备焊盘112的柱状特征800可以由具有比焊料高的熔化温度的金属或金属合金制成。如果代之以驱动器设备焊盘112的柱状特征800由焊料制成并且半导体光源焊盘106的壁特征802由具有比焊料高的熔化温度的金属或金属合金制成，则壁特征802防止焊料回流（reflow）/联结过程期间的焊料溢出（overflow）。

图9A至9C示出了通过每对形状互补的焊盘106、112实现的配合连接的另一实施例。图9A示出了半导体光源焊盘106的俯视平面图。图9B示出了驱动器设备焊盘112的俯视平面图。图9C示出了在组装或测试期间两个相邻对的可连接焊盘106/112的截面图。图9A-9C中所示的实施例与图4A-4C中所示的实施例相似。然而，不同在于，半导体光源焊盘106的图案化结构402具有柱状特征900，并且驱动器设备焊盘112的图案化结构406具有壁特征902，其限定了被配置成在组装或测试期间接收半导体光源焊盘106的柱状特征900的开放内部空间904。用于每对形状互补的焊盘106、112的壁特征902和互补柱状特征900虑及当将半导体光源102和驱动器设备108带到一起时的侧向引导，如图9C中所示。半导体光源焊盘106的柱状特征900可以由焊料制成，并且驱动器设备焊盘112的壁特征902可以由具有比焊料高的熔化温度的金属或金属合金制成，例如，使得壁特征902防止焊料在焊料回流/联结过程期间溢出。

尽管本公开不限于此，但以下编号的示例说明了本公开的一个或多个方面。

示例1.一种光电子组件，包括：多个半导体光源，半导体光源中的每一个包括多个焊盘；以及驱动器设备，其被配置成驱动半导体光源中的每一个，其中，对于每个半导体光源的每个焊盘，驱动器设备具有面对半导体光源的焊盘的对应焊盘以形成可连接焊盘的对，其中，对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘具有第一形状并且可连接焊盘的对中的第二焊盘具有与第一形状互补的第二形状，使得第一焊盘和第二焊盘在彼此接触时形成配合连接。

示例2.示例1的光电子组件，其中，驱动器设备的每个焊盘包括：包括第一金属或金属合金的基部；以及在基部上并且包括第二金属或金属合金的图案化结构，其中，图案化结构具有与基部不同的形状。

示例3.示例1的光电子组件，其中，驱动器设备的每个焊盘包括：单个图案化的金属或金属合金层。

示例4.示例1至3中任一项的光电子组件，其中，每个半导体光源的每个焊盘包括：包括第一金属或金属合金的基部；以及在基部上并且包括第二金属或金属合金的图案化结构，其中，图案化结构具有与基部不同的形状。

示例5.示例4的光电子组件，其中，图案化结构由焊料形成并且基部包括具有比焊料更高硬度的金属或金属合金，或者其中，图案化结构和基部包括相同的金属或金属合金。

示例6.示例1至5中任一项的光电子组件，其中，对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘和第二焊盘两者都包括：包括第一金属或金属合金的基部；以及在基部上并包括第二金属或金属合金的图案化结构，其中，可连接焊盘的对中的第一焊盘的图案化结构限定了第一形状，其中，可连接焊盘的对中的第二焊盘的图案化结构限定了第二形状。

示例7.示例1至6中任一项的光电子组件，其中，当将多个半导体光源和驱动器设备带到一起时，第一形状和/或第二形状虑及侧向引导。

示例8.示例1至7中任一项的光电子组件，其中，对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘或第二焊盘具有十字特征，并且可连接焊盘的对中的第一焊盘或第二焊盘中的另一个具有被配置成接收十字特征的四个间隔开的柱。

示例9.示例1至7中任一项的光电子组件，其中，对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘或第二焊盘具有柱状特征，并且可连接焊盘的对中的第一焊盘或第二焊盘中的另一个具有壁特征，壁特征限定被配置成接收柱状特征的开放内部空间。

示例10.示例1至7中任一项的光电子组件，其中，对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘或第二焊盘具有柱状特征，并且可连接焊盘的对中的第一焊盘或第二焊盘中的另一个具有被配置成接收柱状特征的凹陷（recess）特征。

示例11.示例1至10中任一项的光电子组件，其中，驱动器设备的焊盘具有比半导体光源的焊盘更高的硬度。

示例12.示例1至11中任一项的光电子组件，其中，对于每对可连接焊盘，可连接焊盘的对中的第一焊盘的第一形状是从焊料图案化的，并且可连接焊盘的对中的第二焊盘的第二形状是从具有比焊料更高硬度的金属或金属合金图案化的。

示例13.一种驱动器设备，包括：半导体衬底；驱动器电路，其形成在半导体衬底中和/或上并且被配置成驱动多个半导体光源；以及多个焊盘，被配置成提供用于驱动器设备到半导体光源的电接口，其中，对于驱动器设备的每个焊盘，焊盘具有与驱动器设备的焊盘要连接到的半导体光源焊盘的第二形状互补的第一形状，使得驱动器设备的焊盘和驱动器设备的焊盘要连接到的半导体光源焊盘彼此接触时形成配合连接。

示例14.示例13的驱动器设备，其中，驱动器设备的每个焊盘包括：包括第一金属或金属合金的基部；以及在基部上并且包括第二金属或金属合金的图案化结构，其中，图案化结构具有与基部不同的形状。

示例15.示例13的驱动器设备，其中，驱动器设备的每个焊盘包括：单个图案化的金属或金属合金层。

示例16.示例13至15中任一项的驱动器设备，其中，驱动器设备的每个焊盘具有十字特征或被配置成接收十字特征的四个间隔开的柱。

示例17.示例13至15中任一项的驱动器设备，其中，驱动器设备的每个焊盘具有柱状特征或壁特征，壁特征限定被配置成接收柱状特征的开放内部空间。

示例18.示例13至15中任一项的驱动器设备，其中，驱动器设备的每个焊盘具有柱状特征或被配置成接收柱状特征的凹陷特征。

示例19.一种半导体光源，包括：半导体衬底；电致发光元件，其被包括在半导体衬底中并且被配置成响应于电流或电场而发光；以及多个焊盘，其被配置成提供用于半导体光源到驱动器设备的电接口，其中，对于半导体光源的每个焊盘，焊盘具有与半导体光源的焊盘将连接到的驱动器设备焊盘的第二形状互补的第一形状，使得半导体光源的焊盘和半导体光源的焊盘将连接到的驱动器设备焊盘在彼此接触时形成配合连接。

示例20.示例19的半导体光源，其中，半导体光源的每个焊盘包括：包括第一金属或金属合金的基部；以及在基部上并且包括第二金属或金属合金的图案化结构，其中，图案化结构具有与基部不同的形状。

示例21.示例20的半导体光源，其中，图案化结构由焊料形成并且基部包括具有比焊料更高的硬度的金属或金属合金，或者其中，图案化结构和基部包括相同的金属或金属合金。

示例22.示例19至21中任一项的半导体光源，其中，半导体光源的每个焊盘具有十字特征或被配置成接收十字特征的四个间隔开的柱。

示例23.示例19至21中任一项的半导体光源，其中，半导体光源的每个焊盘具有柱状特征或壁特征，壁特征限定了被配置成接收柱状特征的开放内部空间。

示例24.示例19至21中任一项的半导体光源，其中，半导体光源的每个焊盘具有柱状特征或被配置成接收柱状特征的凹陷特征。

诸如“第一”、“第二”以及诸如此类的术语用于描述各种元素、区、部分等，并且也不旨在是限制性的。相同的术语贯穿说明书指代相同的元素。

如本文所用的，术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”以及诸如此类是开放式术语，其指示所述元素或特征的存在，但不排除附加的元素或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数，除非上下文另有明确指示。

尽管在本文中已经示出和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不偏离本发明的范围的情况下，多种替代和/或等同实现可以替代所示出和描述的具体实施例。本申请旨在覆盖本文中讨论的具体实施例的任何修改或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求书和其等同物来限制。