CN102769086A - 基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺 - Google Patents
基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102769086A CN102769086A CN2012102348087A CN201210234808A CN102769086A CN 102769086 A CN102769086 A CN 102769086A CN 2012102348087 A CN2012102348087 A CN 2012102348087A CN 201210234808 A CN201210234808 A CN 201210234808A CN 102769086 A CN102769086 A CN 102769086A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon substrate
- hole
- electrode pad
- led
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明涉及了一种基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺。本发光二极管包括：荧光层、n型电流扩展层、发光层、p型电流扩展层、金属反光层、p型电极焊盘、金属通孔、绝缘层、n型电极焊盘、硅基板线路层、硅基板绝缘层、硅基板、硅基板负电极、硅基板负电极金属通孔、硅基板正电极金属通孔、硅基板正电极焊盘、硅基板通孔绝缘层、芯片蓝宝石衬底。针对当前大功率LED存在的结构缺陷，提供一种基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺，通过刻蚀技术或者激光技术分别在倒装LED芯片及硅基板上制作出通孔电极、并进行共晶焊接完成封装。本发光二极管器件无需金丝键合，此技术有利于在大规模晶片级封装的开展，而且此技术不仅通过通孔提高了散热性能，而且提高了LED芯片封装的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺，该发明将倒装发光二极管芯片与有通孔的硅基板直接通过共晶键合在一起，无需金丝键合，工艺简单，可靠性高。
背景技术
LED作为新一代照明光源，具有发光效率高、寿命长、绿色环保三大优势，伴随着外延、封装技术的不断提高，已经逐步应用于普通照明领域。目前大部分的LED失效并不是LED芯片本身失效，而是封装的金丝焊点接触不良、脱落、冷热膨胀断裂等原因造成的，伴随着高集成封装趋势的发展，对可靠性的要求也越来越高，因此如何提高LED封装器件的可靠性是一个非常困难但是又必须去接军的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺，本发光二极管芯片提高了大功率发光二极管（LED）无需金丝键合，直接通过固晶焊接就可以完成电极的连接，无需再进行金丝键合，此技术有利于在大规模晶片级封装的开展，而且此技术不仅通过通孔提高了散热性能，而且提高了LED芯片封装的可靠性。
为达到上述目的，本发明的构思是：针对当前大功率LED存在的结构缺陷，通过通孔技术，将n型电极引至与p型电极共面，然后通过共晶技术与带有通孔的硅基板直接键合，无须金丝；可以直接把荧光层（陶瓷荧光晶片）与芯片表面粘结在一起，提高出光均匀性；而且硅基板有通孔，因此可以直接把电极引至硅基板背面。
根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管，包括：荧光层、n型电流扩展层、发光层、p型电流扩展层、金属反光层、p型电极焊盘、金属通孔、绝缘层、n型电极焊盘、硅基板线路层、硅基板绝缘层、硅基板负电极焊盘、硅基板电极金属通孔、硅基板正电极焊盘、硅基板通孔绝缘层、芯片蓝宝石衬底、硅基板；其特征在于在蓝宝石衬底上依次生长有n型电流扩展层、发光层、p型电流扩展层、金属反光层、p型电极焊盘；通过金属通孔将n型电流扩展层与n型电极焊盘相连接，n型电极焊盘与硅基板线路层通过共晶连接在一起，并通过硅基板电极金属通孔连接到硅基板背面的硅基板负电极焊盘，p型电流扩展层依次通过p型电极焊盘、硅基板线路层、硅基板电极金属通孔与硅基板正电极焊盘相连接。
一种制造上述的基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺，其特征在于工艺步骤如下：
1）在在蓝宝石衬底上依次制作n型电流扩展层、发光层、p型电流扩展层、金属反光层、p型电极焊盘，制作成发光二极管芯片；
2）通过刻蚀技术或者激光技术在发光二极管芯片、硅基板上进行通孔制作，并在通孔周壁分别制作绝缘层、硅基板通孔绝缘层后进行金属通孔、电极金属通孔的制作；
3）分别在芯片电极表面、硅基板表面进行金属层n型电极焊盘、硅基板线路层、硅基板负电极焊盘、硅基板正电极焊盘的制作；
4）将发光二极管芯片、硅基板进行切割，并通过共晶技术将发光二级管芯片与硅基板进行焊接；
5）将荧光层与蓝宝石衬底粘结在一起；
6）灌封胶灌封完成整个发光二极管器件的封装。
根据上述基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管的制造工艺，其特征在于所述的n型电流扩展层通过金属通孔连接到n型电极焊盘；所述的发光二级管芯片为倒装芯片直接与硅基板通过金锡共晶连接，无须金丝键合；上述蓝宝石衬底通过减薄并进行表面微结构制作直径20-500nm、间距100-1500nm、高度20-200nm的微结构（或者激光剥离）；上述硅基板通过刻蚀技术或者激光技术制作有电极金属通孔，将n型电极焊盘与p型电极焊盘引至硅基板底面；上述荧光层是采用预先用模具制作好的相应尺寸的荧光胶、或者采用透明陶瓷技术，制作的陶瓷荧光晶片技术制作的荧光层，并在荧光晶片或者荧光胶片上表面进行粗化处理（表面微结构制作如直径20-500nm、间距100-1500nm、高度20-200nm的微结构），然后直接覆盖于发光二极管发光面上；上述n型电极焊盘、p型电极焊盘通过共晶技术与硅基板线路层）进行连接；所述的p型电极焊盘、n型电极焊盘表面镀有待金锡共晶的金锡层(厚度为1~6微米)；其中上述金属通孔、绝缘层制作之前首先通过刻蚀技术或者激光技术进行制孔。
本发明的基于硅基板通孔技术的倒装发光二极管芯片与传统芯片结构相比具有显而易见的突出实质性特点和进步：无须金丝键合、荧光层均匀、尺寸结构紧凑，提高了发光二级管的可靠性和出光均匀性。
附图说明
图1是本发明发光二极管器件截面图
图2是本发明芯片底面图
图3 是本发明基板底面图。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例结合附图说明如下：
实施例一：
参见图1，图2，图3，本基于硅基板通孔技术的倒装芯片的发光二极管，包括：荧光层1、n型电流扩展层2、发光层3、p型电流扩展层4、金属反光层5、p型电极焊盘6、金属通孔7、绝缘层8、n型电极焊盘9、硅基板线路层10、硅基板绝缘层11、硅基板负电极焊盘12、硅基板电极金属通孔13、硅基板正电极焊盘14、硅基板通孔绝缘层15、芯片蓝宝石衬底17、硅基板16；其特征在于在蓝宝石衬底17上依次生长有n型电流扩展层2、发光层3、p型电流扩展层4、金属反光层5、p型电极焊盘6；通过金属通孔7将n型电流扩展层2与n型电极焊盘9相连接，n型电极焊盘9与硅基板线路层10通过共晶连接在一起，并通过硅基板电极金属通孔13连接到硅基板背面的硅基板负电极焊盘12，p型电流扩展层4依次通过p型电极焊盘6、硅基板线路层10、硅基板电极金属通孔13与硅基板正电极焊盘14相连接。
实施例二：
上述发光二极管的制备工艺如下：
首先在在蓝宝石衬底17上依次制作n型电流扩展层2、发光层3、p型电流扩展层4、金属反光层5、p型电极焊盘6，制作成发光二极管芯片；通过刻蚀技术或者激光技术在发光二极管芯片、硅基板上进行通孔制作，并在通孔周壁分别制作绝缘层8、硅基板通孔绝缘层15后进行金属通孔7、电极金属通孔13的制作；然后分别在芯片电极表面、硅基板表面进行金属层n型电极焊盘9、硅基板线路层10、硅基板负电极焊盘12、硅基板正电极焊盘14的制作；将发光二极管芯片、硅基板进行切割，并通过共晶技术将发光二级管芯片与硅基板进行焊接；将荧光层1与蓝宝石衬底17粘结在一起；最后灌封胶灌封完成整个发光二极管器件的封装。
实施例三：
本实施例与实施例二基本相同，特别之处如下：
所述的蓝宝石衬底17通过减薄并进行表面微结构制作直径20-500nm、间距100-1500nm、高度20-200nm的微结构（或者激光剥离）；所述的硅基板16通过刻蚀技术或者激光技术制作有电极金属通孔13，将n型电极焊盘9与p型电极焊盘6引至硅基板16底面；所述的荧光层1是采用预先用模具制作好的相应尺寸的荧光胶、或者采用透明陶瓷技术，制作的陶瓷荧光晶片技术制作的荧光层1，并在荧光晶片或者荧光胶片上表面进行粗化处理（纳米、微米级微结构），然后直接覆盖于发光二极管发光面上；所述的n型电极焊盘9、p型电极焊盘6通过共晶技术与硅基板线路层10进行连接；所述的p型电极焊盘6、n型电极焊盘9表面镀有待金锡共晶的金锡层,厚度为1~6微米；所述的金属通孔7、绝缘层8制作之前首先通过刻蚀技术或者激光技术进行制孔。
Claims (3)
1.一种基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管，包括：荧光层（1）、n型电流扩展层（2）、发光层（3）、p型电流扩展层（4）、金属反光层（5）、p型电极焊盘（6）、金属通孔（7）、绝缘层（8）、n型电极焊盘（9）、硅基板线路层（10）、硅基板绝缘层（11）、硅基板负电极焊盘（12）、硅基板电极金属通孔（13）、硅基板正电极焊盘（14）、硅基板通孔绝缘层（15）、芯片蓝宝石衬底（17）、硅基板（16）；其特征在于在蓝宝石衬底（17）上依次生长有n型电流扩展层（2）、发光层（3）、p型电流扩展层（4）、金属反光层（5）、p型电极焊盘（6）；通过金属通孔（7）将n型电流扩展层（2）与n型电极焊盘（9）相连接，n型电极焊盘（9）与硅基板线路层（10）通过共晶连接在一起，并通过硅基板电极金属通孔（13）连接到硅基板（16）背面的硅基板负电极焊盘（12），p型电流扩展层（4）依次通过p型电极焊盘（6）、硅基板线路层（10）、硅基板电极金属通孔（13）与硅基板正电极焊盘（14）相连接。
2.一种制造根据权利1要求所述的基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管的制造工艺，其特征在于工艺步骤如下：
1）在在蓝宝石衬底（17）上依次制作n型电流扩展层（2）、发光层（3）、p型电流扩展层（4）、金属反光层（5）、p型电极焊盘（6），制作成发光二极管芯片；
2）通过刻蚀技术或者激光技术在发光二极管芯片、硅基板上进行通孔制作，并在通孔周壁分别制作绝缘层（8）、硅基板通孔绝缘层（15）后进行金属通孔（7）、电极金属通孔（13）的制作；
3）分别在芯片电极表面、硅基板表面进行金属层n型电极焊盘（9）、硅基板线路层（10）、硅基板负电极焊盘（12）、硅基板正电极焊盘（14）的制作；
4）将发光二极管芯片、硅基板进行切割，并通过共晶技术将发光二级管芯片与硅基板进行焊接；
5）将荧光层（1）与蓝宝石衬底（17）粘结在一起；
6）灌封胶灌封完成整个发光二极管器件的封装。
3.根据权利要求2所述的基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管的制造工艺，其特征在于所述的蓝宝石衬底（17）通过减薄并进行表面微结构制作直径20-500nm、间距100-1500nm、高度20-200nm的微结构（或者激光剥离）；所述的硅基板（16）通过刻蚀技术或者激光技术制作有电极金属通孔（13），将n型电极焊盘（9）与p型电极焊盘（6）引至硅基板（16）底面；所述的荧光层（1）是采用预先用模具制作好的相应尺寸的荧光胶、或者采用透明陶瓷技术，制作的陶瓷荧光晶片技术制作的荧光层（1），并在荧光晶片或者荧光胶片上表面进行粗化处理（纳米、微米级微结构），然后直接覆盖于发光二极管发光面上；所述的n型电极焊盘（9）、p型电极焊盘（6）通过共晶技术与硅基板线路层（10）进行连接；所述的p型电极焊盘（6）、n型电极焊盘（9）表面镀有待金锡共晶的金锡层,厚度为1~6微米；所述的金属通孔(7)、绝缘层（8）制作之前首先通过刻蚀技术或者激光技术进行制孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210234808.7A CN102769086B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210234808.7A CN102769086B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102769086A true CN102769086A (zh) | 2012-11-07 |
| CN102769086B CN102769086B (zh) | 2015-02-25 |
Family
ID=47096400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210234808.7A Active CN102769086B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102769086B (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103247743A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-14 | 安徽三安光电有限公司 | 贴面式发光器件及其制作方法 |
| CN103311261A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-18 | 安徽三安光电有限公司 | 集成led发光器件及其制作方法 |
| CN103579477A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-12 | 上海大学 | 基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法 |
| CN103700738A (zh) * | 2013-12-29 | 2014-04-02 | 哈尔滨固泰电子有限责任公司 | 基于特殊基底的led封装方法及led装置 |
| CN103915429A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-09 | 昆山开威电子有限公司 | 白光led灯及灯丝 |
| CN107910407A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-13 | 江苏新广联半导体有限公司 | 一种大功率倒装led芯片的制作方法 |
| CN108281540A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-13 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种热电分流垂直结构led芯片及其制作方法 |
| CN108987547A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-11 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种发光二极管及其制备方法 |
| CN109545931A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-29 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种垂直结构led晶圆及剥离方法 |
| CN111146315A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-05-12 | 华引芯（武汉）科技有限公司 | 一种全无机封装的倒装uv-led器件及制作方法 |
| CN112687772A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 纳米图形衬底上生长的AlInGaN紫外发光二极管及其制造方法 |
| CN113594324A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-11-02 | 河源市众拓光电科技有限公司 | 一种电极共面led基板及其制备方法 |
| CN115224166A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-21 | 广东金鉴实验室科技有限公司 | 一种用于发光器件加工过程中的防失效定位检验方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1905224A (zh) * | 2006-08-01 | 2007-01-31 | 金芃 | 通孔垂直结构的半导体芯片或器件 |
| CN102194949A (zh) * | 2010-03-08 | 2011-09-21 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN102270730A (zh) * | 2011-07-27 | 2011-12-07 | 晶科电子（广州）有限公司 | 一种无金线的led器件 |
-
2012
- 2012-07-09 CN CN201210234808.7A patent/CN102769086B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1905224A (zh) * | 2006-08-01 | 2007-01-31 | 金芃 | 通孔垂直结构的半导体芯片或器件 |
| CN102194949A (zh) * | 2010-03-08 | 2011-09-21 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN102270730A (zh) * | 2011-07-27 | 2011-12-07 | 晶科电子（广州）有限公司 | 一种无金线的led器件 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103247743A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-14 | 安徽三安光电有限公司 | 贴面式发光器件及其制作方法 |
| CN103311261A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-18 | 安徽三安光电有限公司 | 集成led发光器件及其制作方法 |
| CN103311261B (zh) * | 2013-05-24 | 2016-02-17 | 安徽三安光电有限公司 | 集成led发光器件及其制作方法 |
| US9472726B2 (en) | 2013-05-24 | 2016-10-18 | Xiamen Sanan Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Integrated LED light-emitting device and fabrication method thereof |
| CN103579477A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-12 | 上海大学 | 基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法 |
| CN103579477B (zh) * | 2013-11-04 | 2017-05-10 | 上海大学 | 基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法 |
| CN103700738A (zh) * | 2013-12-29 | 2014-04-02 | 哈尔滨固泰电子有限责任公司 | 基于特殊基底的led封装方法及led装置 |
| CN103915429A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-09 | 昆山开威电子有限公司 | 白光led灯及灯丝 |
| CN107910407A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-13 | 江苏新广联半导体有限公司 | 一种大功率倒装led芯片的制作方法 |
| CN108281540A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-13 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种热电分流垂直结构led芯片及其制作方法 |
| CN108987547A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-11 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种发光二极管及其制备方法 |
| CN109545931A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-29 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种垂直结构led晶圆及剥离方法 |
| CN111146315A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-05-12 | 华引芯（武汉）科技有限公司 | 一种全无机封装的倒装uv-led器件及制作方法 |
| CN112687772A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 纳米图形衬底上生长的AlInGaN紫外发光二极管及其制造方法 |
| CN112687772B (zh) * | 2020-12-25 | 2022-04-22 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 纳米图形衬底上生长的AlInGaN紫外发光二极管及其制造方法 |
| WO2022135304A1 (zh) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 纳米图形衬底上生长的AlInGaN紫外发光二极管及其制造方法 |
| CN113594324A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-11-02 | 河源市众拓光电科技有限公司 | 一种电极共面led基板及其制备方法 |
| CN115224166A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-21 | 广东金鉴实验室科技有限公司 | 一种用于发光器件加工过程中的防失效定位检验方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102769086B (zh) | 2015-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102769086B (zh) | 基于硅基板通孔技术倒装芯片的发光二极管及其制造工艺 | |
| CN103579477B (zh) | 基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法 | |
| CN102479916B (zh) | 发光二极管芯片结构 | |
| CN102769087B (zh) | 基于通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺 | |
| CN102185091B (zh) | 一种发光二极管器件及其制造方法 | |
| CN203205453U (zh) | 一种半导体发光芯片、及半导体照明灯具 | |
| CN102214649B (zh) | 一种led封装结构及其制备方法 | |
| CN102610735B (zh) | 一种具有电热分离结构的发光器件及其制造方法 | |
| TWI381564B (zh) | 發光二極體 | |
| CN101350321A (zh) | 直接倒装于支架内的发光二极管的制造方法 | |
| TW201349599A (zh) | 發光單元及其發光模組 | |
| CN104253200A (zh) | 发光组件及制作方法 | |
| US20080121920A1 (en) | Flip-Chip Packaging Structure for Light Emitting Diode and Method Thereof | |
| CN101442099A (zh) | 一种低热阻发光二极管芯片的结构及其制作方法 | |
| CN102222625A (zh) | 发光二极管封装结构及其基座的制造方法 | |
| CN103296174B (zh) | 一种led倒装芯片的圆片级封装结构、方法及产品 | |
| CN101188224A (zh) | 高散热多芯片集成大功率白光发光二极管模块及其制备方法 | |
| CN104134744A (zh) | 易封装高压倒装led芯片及其制作方法 | |
| JP2006157025A (ja) | 高効率散熱及び光度のチップ | |
| CN101170151A (zh) | 倒装键合贴片led封装结构 | |
| TWI517442B (zh) | 發光二極體裝置及其製作方法 | |
| TWI393273B (zh) | 發光二極體組件之製造方法 | |
| CN202205814U (zh) | 一种发光二极管器件 | |
| CN102881802B (zh) | 发光二极管封装结构 | |
| TW201532316A (zh) | 封裝結構及其製法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |