CN101393950A - 发光二极管的倒装封装制作方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管的倒装封装制作方法，包含下列步骤：提供具有多个凹槽的硅凹槽阵列；在每个凹槽内形成多个导通孔，且在凹槽底部形成对应导通孔的多个底部电极；将发光二极管芯片倒装安装在凹槽内，且该发光二极管芯片的电极与导通孔电连接；将硅凹槽阵列切割成多个硅基座，且每个硅基座具有至少一个凹槽；利用保护胶将硅基座的凹槽填平，以提供平整的上表面；并且在保护胶上利用印刷方式形成荧光层。由于荧光层印刷在平整表面上，因此可以提供均匀的光转换效果。此外，也可另外制成荧光片体，在测试好荧光片体色温后，将预定色温的荧光片体贴覆在保护胶的平坦的上表面上，以取代印刷工艺。

Description

发光二极管的倒装封装制作方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的倒装封装制作方法，特别涉及一种具有均匀荧光粉层的发光二极管的倒装封装制作方法。

背景技术

发光二极管(Light emitting diode，LED)因为利用直接能隙(directbandgap)发光，且可以由半导体工艺生产，所以具有高效率及低成本的优点。随着蓝光二极管的研发成功及功率提升，发光二极管在一般照明(general lighting)及背光(back light)应用也逐渐被人们重视。

图1示出了第20050274959号美国专利公开的一种高功率发光二极管封装，以封装高功率发光二极管芯片401。如图1所示，该高功率发光二极管封装主要包含硅基座(silicone submount)402、散热座409和聚光杯413。硅基座402具有凹槽及位于凹槽中的电极(未标号)，发光二极管芯片401以倒装方式安装在硅基座402的凹槽中，且通过焊锡414a及414b电连接至凹槽中的电极。凹槽中的电极由焊接线412a及412b连接至位于散热座409上的外部电极406a及406b，从而与外部电源连接，以为发光二极管芯片401供电。聚光杯413安装在散热座409上，以使发光二极管芯片401所发出的光线可以集中。

然而上述现有的高功率发光二极管封装有以下缺点：

在此高功率发光二极管封装中，荧光粉(phosphor)通常以点胶方式注入凹槽中。由于荧光粉在点胶工艺中均匀度不易控制，造成光线的不均匀。

此外，因为该现有的发光二极管封装采用焊线方式连接发光二极管芯片401的接点，因此工艺较为复杂，且难以达到表面安装(surfacemount)。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种具有均匀荧光粉层、且易于表面安装的发光二极管的倒装封装制作方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种发光二极管的倒装封装制作方法，包含下列步骤：提供具有多个凹槽的硅凹槽阵列；在每个凹槽内形成多个导通孔，且在凹槽底部形成对应导通孔的多个底部电极；将发光二极管芯片倒装安装在凹槽内，且发光二极管芯片的电极与导通孔电连接；将硅凹槽阵列切割成多个的硅基座，且每个硅基座具有至少一个凹槽；利用保护胶将硅基座的凹槽填平，以提供平整的上表面；并且在保护胶上利用印刷方式形成荧光层。由于荧光层印刷在平整表面上，因此可以提供均匀的光转换效果。

此外，根据本发明，也可预先制成荧光片，在测试好荧光片色温参数后，将所需色温参数的荧光片贴覆在保护胶的平坦的上表面的上，以取代前述的印刷步骤。

与现有技术相比，本发明提供的发光二极管的倒装封装制作方法可以使光线更加均匀，而且工艺简单，并适于表面安装。

附图说明

图1为现有技术的发光二极管封装侧视图；

图2为根据本发明一个优选实施例的发光二极管封装制作方法流程图；

图3A至图3G为与图2中的步骤相对应的侧视图；

图4为根据图2的流程所制成发光二极管封装的侧视图；

图5为根据本发明的另一个优选实施例的发光二极管封装制作方法流程图；

图6A和图6B示出了发光二极管的电极配置；以及

图7为导通孔的俯视图(假设对接电极已经去除)。

在附图中，各标号所代表的部件列表如下：

凹槽阵列            300              硅基座             300a

缺口              302           底部电极            304

导通孔            305           对接电极            305a、305b

发光二极管芯片    310           保护胶              320

荧光层            322           发光二极管芯片      401

硅基座            402           绝缘层              403

黏胶              404           外部电极            406a，406b

散热座            409           焊接线              412a，412b

焊锡              414a，414b

聚光杯            413

具体实施方式

图2为根据本发明一个优选实施例的高功率发光二极管封装制作方法的流程图，该方法包含下列步骤：

步骤200(如图3A所示)，在硅晶圆上利用非等向性湿蚀刻方式，制作出具有多个凹槽的凹槽阵列300，其中该非等向性湿蚀刻方式可以用KOH或TMAH(四甲基氢氧化铵)来进行。该硅晶圆可以选用磊晶硅晶圆，且在非等向性湿蚀刻之后凹槽深度为100-300毫米，凹槽角度θ为7.5-70度。

步骤202(如图3B所示)，在每一个凹槽的底部，利用击穿或激光蚀刻方式形成两个缺口，并用钛铝金合金在缺口302处形成两个底部电极304。

步骤204(如图3C所示)，在凹槽正面，使用光阻形成对应缺口的图形303，并进行蚀刻以制作对应缺口302的通孔(未标号)。

步骤206(如图3D所示)，在通孔的内壁上形成导电层，再去除光阻以形成导通孔(via hole)305，且有露出导通孔305表面的对接电极305a、305b。

步骤208(如图3E所示)，将发光二极管芯片310以倒装方式安装在每一个凹槽内，并使发光二极管芯片310的电极(未标号)与对接电极305a、305b连接，以使发光二极管芯片310可以通过底部电极304而获得电力。例如，发光二极管芯片310可以为氮化镓系(GaN-based)蓝光发光二极管，且阴极和阳极均位于蓝光发光二极管芯片的一侧。

步骤210，将凹槽中已经安装好发光二极管芯片310的凹槽阵列300切割成硅基座300a，其中每一个硅基座300a可以根据发光需求而具有一个或多个的凹槽。

步骤212(如图3F所示)，在所获得的结构上添加保护胶320，以提供平整的上表面。其中保护胶320可以是例如多层且分次涂布的硅树脂(silicone)层，且硅树脂可以由于调配成份及工艺条件的不同而改变折射率(refractive index)，因此可以达到折射率匹配(indexmatching)的效果。

步骤214(如图3G所示)，在所获得的结构上利用印刷方式，涂布一层荧光层322。根据本发明的一个优选实施例，荧光层322在光刻室环境下，通过使用刮刀将荧光粉溶液涂抹在平整的保护胶320的上表面而成。该荧光粉溶液可以是例如由硅树脂(silicone)与YAG黄色荧光粉以100：13的比例调配而成，且所形成的荧光层322的厚度为50-200微米，且与发光二极管芯片310的距离约为100微米。

图4示出了根据上述流程所制作的高功率发光二极管封装。由于使用保护胶320提供了平整的上表面后，再用印刷方式形成荧光层322，因此可以达到均匀的光转换效果。

图6A及图6B示出了发光二极管芯片310的电极配置；图7为导通孔305的俯视图(假设对接电极305a、305b已经去除)，由此两图可以看出发光二极管芯片310的电极310a，310b为两个分离的电极以避免短路，且具有不同的图案设计以增加发光效率。此外，对于每一个凹槽内的发光二极管芯片310，提供两个导通孔305以提供发光二极管芯片310的外接电力，以使发光二极管芯片310适于表面安装用途。

图5为根据本发明另一个优选实施例的高功率发光二极管封装制作方法的流程图，该流程大致与图2所示的流程类似，上述步骤214(如图2所示)可以由贴上荧光片取代。该荧光片可以先由钢模或玻璃模等模具压制并且固化后(步骤513A)，再筛选适度色温的荧光片(步骤513B)，再将这些筛选好的荧光片贴覆在保护胶320的平整的上表面上(步骤514)。现有技术利用点胶方式将荧光粉注入凹杯或凹槽中，要在整个发光二极管封装完成后，才能进行色温的筛选工作，这样会增加工艺的不确定性。在本实施例的中，由于荧光片在制作好后已经固化，因此具有固定且均匀的色温系数，可以在筛选之后，将预定色温参数的荧光片放置在保护胶的平整上表面上，这样即可提高工艺的效率。

上述仅为本发明的优选实施例，而并非用来限制本发明实施的范围。凡按本发明的权利要求范围所做的均等变化与修饰，均为本发明的专利范围所涵盖。

Claims (20)

1.一种发光二极管的倒装封装制作方法，包含下列步骤：

提供具有多个凹槽的硅凹槽阵列；

在每个所述凹槽内形成多个导通孔，且在每个所述凹槽的底部形成对应所述导通孔的多个底部电极；

将发光二极管芯片倒装安装在所述凹槽内，且所述发光二极管芯片的电极与所述导通孔电连接；

将所述硅凹槽阵列切割成多个硅基座，且每个所述硅基座具有至少一个所述凹槽；

利用保护胶将所述硅基座的所述凹槽填平，以提供平整的上表面；并且

利用印刷方式在所述保护胶上形成荧光层。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述导通孔的制作步骤包含：

在所述凹槽的底部利用击穿或激光蚀刻方式形成多个缺口；以及

使用钛铝金合金在所述缺口处形成对应所述缺口的多个底部电极。

3.如权利要求2所述的方法，其中进一步包含：

利用光阻在所述凹槽的正面形成对应所述缺口的图案；

利用湿蚀刻形成通孔；以及

在所述通孔内形成导通金属，以制作所述导通孔，其中在所述导通孔的上方具有露出的对接电极。

4.如权利要求3所述的方法，其中当所述发光二极管芯片倒装安装在所述凹槽内时，所述发光二极管芯片的电极通过所述对接电极与所述导通孔电连接。

5.如权利要求3所述的方法，其中利用电镀或沉积的方式在所述通孔内形成所述导通金属。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述利用印刷方式形成荧光层的步骤在光刻室中进行。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述利用印刷方式形成荧光层的步骤由用刮刀涂布荧光粉溶液完成。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述荧光粉溶液为硅树脂与YAG黄色荧光粉以100:13的比例调配而成。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述硅凹槽阵列由对硅晶圆进行湿蚀刻而制成，且所述凹槽的深度为100-300毫米，所述凹槽的角度为7.5-70度。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述荧光层的厚度为50-200微米，且与所述发光二极管芯片的距离为100微米。

11.一种发光二极管的倒装封装制作方法，包含下列步骤：

提供具有多个凹槽的硅凹槽阵列；

在每个所述凹槽内形成多个导通孔，且在每个所述凹槽的底部形成对应所述导通孔的多个底部电极；

将发光二极管芯片倒装安装在所述凹槽内，且所述发光二极管芯片的电极与所述导通孔电连接；

将所述硅凹槽阵列切割成多个硅基座，且每个所述硅基座具有至少一个所述凹槽；

利用保护胶将所述硅基座的所述凹槽填平，以提供平整的上表面；并且

在所述保护胶上放置具有预定色温参数的荧光片。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述荧光片由压模方式形成，且在固化后进行色温参数筛选。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述荧光片由YAG黄色荧光粉制成。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述保护胶为多层的硅树脂层，且各层所述硅树脂层具有不同的折射率以达到折射率匹配效果。

15.一种倒装封装的发光二极管装置，用以倒装安装发光二极管芯片，包含：

硅基座，具有一个凹槽；

多个导通孔，在所述凹槽的底面形成，将所述发光二极管芯片以倒装方式安装在所述凹槽内，且所述发光二极管芯片的电极与所述导通孔电连接；

在所述凹槽内形成的保护胶，具有平坦的上表面；以及

荧光层，放置在所述保护胶的上方。

16.如权利要求15所述的装置，其中在每个所述导通孔之下均具有底部电极，且所述底部电极的材质为钛铝金合金。

17.如权利要求15所述的装置，其中所述保护胶为多层的硅树脂层，且各层所述硅树脂层具有不同的折射率以达到折射率匹配效果。

18.如权利要求15所述的装置，其中所述凹槽的深度为100-300毫米，所述凹槽的角度为7.5-70度。

19.如权利要求15所述的装置，其中所述荧光层的厚度为50-200微米，且与所述发光二极管芯片的距离为100微米。

20.如权利要求15所述的装置，其中所述荧光层为YAG荧光层。

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