CN102769087A

CN102769087A - 基于通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺

Info

Publication number: CN102769087A
Application number: CN2012102348072A
Authority: CN
Inventors: 殷录桥; 翁菲; 张建华; 付美娟
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: CN102769087B

Abstract

本发明涉及了一种基于通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺。本发光二极管包括：n型金焊盘、p型焊盘，发光层、芯片衬底、通孔、绝缘层、通孔导柱、固晶层、基板、荧光层。针对当前大功率LED存在的结构缺陷，提供一种基于通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺，在芯片正负电极位置分别通过刻蚀技术(激光技术)制作通孔至衬底底面，并通过填充金属导柱至芯片背面，并在芯片衬底背面正负电极位置分别进行镀金（正负焊盘分隔开），在封装的时候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。

Description

基于通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种基于通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺，该发明直接通过通孔将芯片电极引到衬底背面，通过共晶与基板互连，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解决的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于通孔封装技术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，在芯片四角正负电极位置分别通过刻蚀技术或者激光技术制作通孔至衬底底面，并通过填充金属导柱至芯片背面，并在芯片衬底背面正负电极位置分别进行镀金（正负焊盘分隔开），在封装的时候直接通过回流或者共晶技术完成固晶。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于通孔封装技术的发光二极管，包括：p型电极通孔、n型电极通孔直接将发光二极管正负电极引致芯片背面，通孔填充金属导电材料（如铜）；所述基板为陶瓷基基板，基板表面独有镀金或者银正电极、负电极；所述固晶方式，采用金锡共晶；所述的p型电极通孔、n型电极通孔是采用刻蚀技术或者激光技术制作出通孔，然后在p型电极通孔皱襞进行绝缘层制作，最后通过金属填充制作出p型电极通孔、n型电极通孔；所述的p型限流扩展层表面有微结构直径20-500nm、间距100-1500nm、高度20-200nm的微结构；所述荧光层，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（荧光层表面有微米级微结构）并在荧光晶片或者荧光胶片上表面进行粗化处理，然后直接覆盖于发光二极管发光面上；所述n型电极焊盘，p型电极焊盘表面镀有待金锡共晶的金锡层，厚度为1~5微米。

一种制造根据权利1要求所述的基于通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺，其特征在于工艺步骤如下：

1）在蓝宝石衬底上依次生长好N型电流扩散层、发光有源层、P型电流扩散层；

2）通过刻蚀技术或者激光技术将P、N型电极位置进行通孔制作，直至穿透蓝宝石衬底，在p型电极通孔周壁进行绝缘层制作，然后对P、N型通孔进行金属材料填充，其中P型通孔填充至P型电流扩散层，N型通孔填充至N型电流扩散层；

3）并在蓝宝石背面分别进行焊盘镀金镀锡处理制作正、负电极；

4）在陶瓷覆基板上制作出与LED芯片正、负电极相对应的电路，并通过金锡共晶技术将发光二极管芯片固晶于陶瓷基板上；

5）通过模具预先制作好荧光层，并对荧光层（陶瓷荧光晶片或者荧光胶片）进行表面粗化处理，然后直接粘结与发光二极管上表面；

6）灌封胶灌封，完成整个发光二极管的制作。

本发明的通孔电极优势与传统芯片相比具有显而易见的突出实质性特点和显著进步：无需金丝，间接降低了封装成本，提高了发光二极管的可靠性。

附图说明

图1是本发明纵截面图

图2是本发明俯视图。

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，本通过通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺，包括：p型电极通孔1、P型电流扩散层2、发光有源层3、n型电流扩展层4、蓝宝石衬底5、n型电极通孔6、绝缘层8、n型电极焊盘7，p型电极焊盘9、基板线路层正电极11、负电极10、焊盘隔离槽12、陶瓷基板13；其特征在于：在芯片正负电极位置分别通过刻蚀技术（或者激光技术）制作通孔至蓝宝石衬底5底面，并通过填充金属导柱至芯片背面（p型电极通孔先做绝缘层再填充），然后与芯片衬底背面正负电极位置分别进行n型电极焊盘7，p型电极焊盘9连接，其中n型电极焊盘7，p型电极焊盘9分别通过共晶技术与陶瓷基板上的正负电极连接，荧光层14直接与芯片上表面粘结在一起。在封装的时候直接通过共晶技术在陶瓷基板上完成固晶，本技术无需金丝键合。

实施例二：

本通过通孔封装技术的发光二极管及其制造工艺如下：

首先在蓝宝石衬底5上依次生长好N型电流扩散层4、发光有源层3、P型电流扩散层2；通过刻蚀技术或者激光技术将P、N型电极位置进行通孔制作，直至穿透蓝宝石衬底，在p型电极通孔1周壁进行绝缘层制作，然后对P、N型通孔进行金属材料填充，其中P型通孔填充至P型电流扩散层2，N型通孔填充至N型电流扩散层4；并在蓝宝石背面分别进行焊盘镀金镀锡处理制作正、负电极；在陶瓷覆基板13上制作出与LED芯片正、负电极相对应的电路，并通过金锡共晶技术将发光二极管芯片固晶于陶瓷基板13上；通过模具预先制作好荧光层14，并对荧光层（陶瓷荧光晶片或者荧光胶片）进行表面粗化处理，然后直接粘结与发光二极管上表面；灌封胶灌封，完成整个发光二极管的制作。

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p型电极通孔1、n型电极通孔2直接将发光二极管正负电极引致芯片背面，通孔填充金属导电材料；所述基板为陶瓷基基板，基板表面独有镀金或者银正电极11、负电极10；所述固晶方式，采用金锡共晶；所述的p型电极通孔1、n型电极通孔6是采用刻蚀技术或者激光技术制作出通孔，然后在p型电极通孔1皱襞进行绝缘层制作，最后通过金属填充制作出p型电极通孔1、n型电极通孔6；所述的p型限流扩展层2表面有微结构直径20-500nm、间距100-1500nm、高度20-200nm的微结构；所述荧光层14，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，荧光层表面有微米级微结构，并在荧光晶片或者荧光胶片上表面进行粗化处理，然后直接覆盖于发光二极管发光面上；所述n型电极焊盘7，p型电极焊盘9表面镀有待金锡共晶的金锡层，厚度为1~5微米。

Claims

1.一种基于通孔封装技术的发光二极管，包括：p型电极通孔（1）、P型电流扩散层（2）、发光有源层（3）、n型电流扩展层（4）、蓝宝石衬底（5）、n型电极通孔（6）、绝缘层（8）、n型电极焊盘（7），p型电极焊盘（9）、基板线路层（10、11）、焊盘隔离槽（12）、陶瓷基板（13）；其特征在于：在芯片正负电极位置分别通过刻蚀技术或者激光技术制作通孔至蓝宝石衬底（5）底面，并通过填充金属导柱至芯片背面，即：p型电极通孔先做绝缘层再填充，然后与芯片衬底背面正负电极位置分别进行n型电极焊盘（7），p型电极焊盘（9）连接，其中n型电极焊盘（7），p型电极焊盘（9）分别通过共晶技术与陶瓷基板上的正负电极连接，荧光层（14）直接与芯片上表面粘结在一起；在封装的时候直接通过共晶技术在陶瓷基板上完成固晶，无需金丝键合。

2.一种制造根据权利1要求所述的基于通孔封装技术的发光二极管的制造工艺，其特征在于工艺步骤如下：

1)在蓝宝石衬底（5）上依次生长好N型电流扩散层（4）、发光有源层（3）、P型电流扩散层（2）；

2)通过刻蚀技术或者激光技术将P、N型电极位置进行通孔制作，直至穿透蓝宝石衬底，在p型电极通孔（1）周壁进行绝缘层制作，然后对P、N型通孔进行金属材料填充，其中P型通孔填充至P型电流扩散层（2），N型通孔填充至N型电流扩散层（4）；

3)并在蓝宝石背面分别进行焊盘镀金镀锡处理制作正、负电极；

4)在陶瓷覆基板（13）上制作出与LED芯片正、负电极相对应的电路，并通过金锡共晶技术将发光二极管芯片固晶于陶瓷基板（13）上；

5)通过模具预先制作好荧光层（14），并对荧光层——陶瓷荧光晶片或者荧光胶片，进行表面粗化处理，然后直接粘结与发光二极管上表面；

6)灌封胶灌封，完成整个发光二极管的制作。

3.根据权利要求2所述的基于通孔封装技术的发光二极管的制造工艺，其特征在于所述的p型电极通孔（1）、n型电极通孔（2）直接将发光二极管正负电极引致芯片背面，通孔填充金属导电材料；所述基板为陶瓷基基板，基板表面独有镀金或者银正电极（11）、负电极（10）；所述固晶方式，采用金锡共晶；所述的p型电极通孔（1）、n型电极通孔（6）是采用刻蚀技术或者激光技术制作出通孔，然后在p型电极通孔（1）皱襞进行绝缘层制作，最后通过金属填充制作出p型电极通孔（1）、n型电极通孔（6）；所述的p型限流扩展层（2）表面有微结构直径20-500nm、间距100-1500nm、高度20-200nm的微结构；所述荧光层（14），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，荧光层表面有微米级微结构，并在荧光晶片或者荧光胶片上表面进行粗化处理，然后直接覆盖于发光二极管发光面上；所述n型电极焊盘（7），p型电极焊盘（9）表面镀有待金锡共晶的金锡层，厚度为1~5微米。