CN103022307B - 一种圆片级led封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆片级LED封装方法，属于半导体封装技术领域。其结构包括LED芯片（100）、带有硅基型腔（210）的硅本体（200）、绝缘层（211）、金属反射层（212）、设置在硅本体（200）上方的玻璃（300）和设置在硅基型腔（210）下方的若干个硅通孔（220），所述LED芯片（100）通过左导电电极（601）和右导电电极（602）倒装在硅基型腔（210）内，所述硅通孔（220）的侧壁和硅本体（200）的下表面沉积绝缘保护层（221）、再在绝缘保护层（221）上用溅射、光刻和电镀的方法形成金属线路层（222），光刻形成的线路表面保护层（223）露出金属线路层（222）的两侧，用于涂覆焊膏或植球。本发明提供了一种热阻低、散热性能好、提升出光效率和发光均匀性的圆片级LED封装方法。

Description

一种圆片级LED封装方法

技术领域

本发明涉及一种圆片级LED封装方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术

半导体照明行业是未来的新型产业，LED照明更是未来照明的主宰，在过去的国际大环境下，资源的紧张、环境的恶劣，从而影响了人们的居住生活环境；节能减排已成为各国重中之重急需解决的问题，故各国都采取措施，将LED照明列为未来照明的核心，通过政府的扶持、补贴来带动LED照明市场的迅猛发展，中国从2009年开展的十城万盏示范城市，到今年的城市亮化工程及今年11月出台了，在2016年10月逐步全面淘汰白炽灯的措施，都可看出LED在未来照明中的核心位置。

发明内容

目前，市场上所售的品牌LED照明灯标出的使用寿命在2万到3万小时，远低于其理论的使用寿命，而且它的电光转换效率也会随点亮时间很快降低，其中主要原因在于LED的芯片很小，但通电后发热量很大，内部热量难以很快的扩散出去，内部P/N结结温过高所致，所以需要靠封装来帮助其散热。目前所售LED的封装几乎都是采用引线键合的方式实现，该方式的不足在于，引线会在发光时产生阴影，影响发光均匀性。

发明内容

本发明的目的在于克服当前封装结构的不足，提供一种热阻低、散热性能好、提升出光效率和发光均匀性的圆片级LED封装方法。

本发明的目的是这样实现的：一种圆片级LED封装方法，其工艺过程如下：

步骤一、在硅本体上顺次通过光刻、刻蚀工艺形成硅基型腔；

步骤二、采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法在硅基型腔内壁和底部沉积一层有机或无机的绝缘层；

步骤三、采用磁控溅射或电子束蒸发方法在硅基型腔内壁形成金属反射层； 

步骤四、顺次通过溅射、光刻、电镀工艺在上述硅基型腔的底部绝缘层上、金属反射层开口内设置左导电电极和右导电电极；

步骤五、采用热压焊或倒装回流的方式，将LED芯片与左导电电极和右导电电极连接；

步骤六、在玻璃上利用喷涂的方法均匀涂上一层光致发光层；

步骤七、在硅基型腔内通过涂胶或背胶工艺填充胶类填充层，然后用圆片键合的方式把涂有光致发光层的玻璃和硅本体键合在一起；

步骤八、采用研磨、蚀刻的方法在硅本体背面，对应左导电电极和右导电电极的地方开设若干个硅通孔，所述硅通孔面阵排布并布满整个左导电电极和右导电电极所对应的硅本体的背面；

步骤九、在上述硅通孔内和硅本体背面采用涂胶法或等离子体增强化学气相沉积法沉积一层有机或无机绝缘保护层；

步骤十、利用光刻显影、蚀刻或激光打孔的方法将硅通孔的顶部绝缘层保护层打开，露出左导电电极和右导电电极，然后再用溅射、光刻和电镀的方法在绝缘保护层上覆盖单层或多层金属线路层，并将左导电电极和右导电电极的信号通过金属线路层从硅本体的背面引出； 

步骤十一、通过光刻工艺在金属线路层表面涂覆一层胶体，形成线路表面保护层，并在金属线路层的两侧形成线路表面保护层开口；

步骤十二、通过晶圆切割分离的方法形成单颗圆片级LED封装结构。

本发明的有益效果是： 

本发明LED芯片的N电极和P电极分别通过左导电电极和右导电电极倒装在硅基型腔内，与左导电电极和右导电电极相通的硅通孔内填充金属线路层，将LED芯片的信息导出封装结构，同时消除引线阴影，提升LED封装结构的发光均匀性；硅通孔采用面阵排布，增大了散热面积、增多了散热通道，降低了LED整体封装的热阻，提升了LED芯片的散热速度，有助于LED芯片的发光效率的提高和产品的性能的提升。

附图说明

图1为本发明一种圆片级LED封装结构的示意图。

图中：

LED芯片100

N电极101

P电极102

硅本体200

硅基型腔210

绝缘层211

金属反射层212

金属反射层开口213

硅通孔220

绝缘保护层221

金属线路层222

线路表面保护层223

线路表面保护层开口224

玻璃300

光致发光层400

胶类填充物500

左导电电极601

右导电电极602。

具体实施方式

参见图1，图1为本发明一种圆片级LED封装结构，包括一个或一个以上的LED芯片100、带有硅基型腔210的硅本体200、设置在硅基型腔210内及硅本体200上表面的绝缘层211、选择性地覆盖于绝缘层211上的金属反射层212、设置在硅本体200上方的玻璃300和设置在硅基型腔210下方的若干个硅通孔220。所述硅基型腔210的深度大于LED芯片100厚度。所述绝缘层211的材料为氧化硅、氮化硅或有机绝缘材料。所述金属反射层212的材料为铝、钛或银等金属反射材料。所述玻璃300的形状为平面形、半球形或方凸形，其下表面设置光致发光层400。所述光致发光层400为有机硅胶和光致发光物的混合层，具体的组分根据芯片和封装后的出光来调试。

所述金属反射层212在硅基型腔210底部形成金属反射层开口213。

所述LED芯片100的正面设置N电极101和P电极102，所述硅基型腔210内充满胶类填充物500，所述胶类填充物500为一种或几种硅胶类树脂的混合物，也可以是硅胶和光致发光物的混合物。

本发明还包括设置在金属反射层开口213内的左导电电极601和右导电电极602，所述左导电电极601和右导电电极602与金属反射层212不接触。所述左导电电极601和右导电电极602呈块状或柱状，左导电电极601与N电极101连接，右导电电极602与P电极102连接。所述左导电电极601和右导电电极602为铜/锡、金/锡等材料制成，大小可根据实际情况决定。所述LED芯片100通过相对应的左导电电极601和右导电电极602倒装在硅基型腔210内。所述硅通孔220的纵切面形状为直孔、梯形孔或倒Y形孔，其顶部分别为左导电电极601和右导电电极602的下表面，所述硅通孔220成面阵排布。所述硅通孔220的侧壁和硅本体200的下表面选择性地设置绝缘保护层221，所述绝缘保护层221上和硅通孔220顶部设置金属线路层222，所述金属线路层222于N电极101和P电极102的交界的下方断开，所述金属线路层222上选择性地设置线路表面保护层223，并设有线路表面保护层开口224。所述线路表面保护层223覆盖所有硅通孔220及其外围空间，所述线路表面保护层开口224露出金属线路层222的两侧，可以根据贴装工艺选择涂覆焊膏或植球的方式来实现焊接。所述金属线路层222为单层或多层金属，其材质为钛/铜、钛钨/铜、钛钨/金等。 

本发明一种圆片级LED封装方法，其工艺过程如下：

步骤一、在硅本体200上顺次通过光刻、刻蚀工艺形成硅基型腔210；

步骤二、采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法在硅基型腔210内壁和底部沉积一层有机或无机的绝缘层211，绝缘层211的覆盖区域可以是整面，也可以是选择性地只覆盖腔内需要绝缘的部分，具体根据LED芯片100和腔内结构做调整；

步骤三、采用磁控溅射或电子束蒸发方法在硅基型腔210内壁形成金属反射层212，所述金属反射层212的材质为铝、钛或银，该金属反射层212有助于提升LED出光效率； 

步骤四、顺次通过溅射、光刻、电镀工艺在上述硅基型腔210的底部绝缘层211上、金属反射层开口213内设置左导电电极601和右导电电极602，所述的电极材质为铜/锡，金/锡等；

步骤五、采用热压焊或倒装回流的方式，将LED芯片与左导电电极601和右导电电极602连接；

步骤六、在玻璃300上利用喷涂的方法均匀涂上一层光致发光层400，光致发光层400包含有机硅胶和光致发光物；

步骤七、在硅基型腔210内通过涂胶或背胶工艺填充胶类填充层500，胶类填充层500可以为一种或几种硅胶类树脂的混合物，也可以是硅胶和光致发光物的混合物，然后用圆片键合的方式把涂有光致发光层400的玻璃300和硅本体200键合在一起；

步骤八、采用研磨、蚀刻在硅本体200背面，对应左导电电极601和右导电电极602的地方开设若干个硅通孔220，所述硅通孔220面阵排布并布满整个电极所对应的硅本体200的背面；

步骤九、在上述硅通孔220内和硅本体200背面采用涂胶法或等离子体增强化学气相沉积法沉积一层有机或无机绝缘保护层221；

步骤十、利用光刻显影、蚀刻或激光打孔的方法将硅通孔220的顶部打开，露出左导电电极601和右导电电极602，然后再用溅射、光刻和电镀的方法在绝缘保护层221上覆盖单层或多层金属线路层222，并将左导电电极601和右导电电极602的信号通过金属线路层222从硅本体200的背面引出，该金属线路层222的材料为铜、银、金等导电金属，根据芯片焊接时的方法来选用；

步骤十一、通过光刻工艺在金属线路层222表面涂覆一层胶体，形成线路表面保护层223，用于覆盖金属线路层222及填充硅通孔220，并在金属线路层222的两侧形成线路表面保护层开口224，在所述线路表面保护层开口224上可以根据贴装工艺选择涂覆焊膏或植球的方式来实现焊接； 

步骤十二、通过晶圆切割分离的方法形成单颗圆片级硅通孔散热LED封装结构。

Claims (1)

1.一种圆片级LED封装方法，其工艺过程如下：

步骤一、在硅本体（200）上顺次通过光刻、刻蚀工艺形成硅基型腔（210）；

步骤二、采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法在硅基型腔（210）内壁和底部沉积一层有机或无机的绝缘层（211）；

步骤三、采用磁控溅射或电子束蒸发方法在硅基型腔（210）内壁形成金属反射层（212）； 

步骤四、顺次通过溅射、光刻、电镀工艺在上述硅基型腔（210）的底部绝缘层（211）上、金属反射层开口（213）内设置左导电电极（601）和右导电电极（602）；

步骤五、采用热压焊或倒装回流的方式，将LED芯片（100）与左导电电极（601）和右导电电极（602）连接；

步骤六、在玻璃（300）上利用喷涂的方法均匀涂上一层光致发光层（400）；

步骤七、在硅基型腔（210）内通过涂胶或背胶工艺填充胶类填充层（500），然后用圆片键合的方式把涂有光致发光层（400）的玻璃（300）和硅本体（200）键合在一起；

步骤八、采用研磨、蚀刻的方法在硅本体（200）背面，对应左导电电极（601）和右导电电极（602）的地方开设若干个硅通孔（220），所述硅通孔（220）面阵排布并布满整个左导电电极（601）和右导电电极（602）所对应的硅本体（200）的背面；

步骤九、在上述硅通孔（220）内和硅本体（200）背面采用涂胶法或等离子体增强化学气相沉积法沉积一层有机或无机绝缘保护层（221）；

步骤十、利用光刻显影、蚀刻或激光打孔的方法将硅通孔（220）的顶部打开，露出左导电电极（601）和右导电电极（602），然后再用溅射、光刻和电镀的方法在绝缘保护层（221）上覆盖单层或多层金属线路层（222），并将左导电电极（601）和右导电电极（602）的信号通过金属线路层（222）从硅本体（200）的背面引出； 

步骤十一、通过光刻工艺在金属线路层（222）表面涂覆一层胶体，形成线路表面保护层（223），并在金属线路层（222）的两侧形成线路表面保护层开口（224）；

步骤十二、通过晶圆切割分离的方法形成单颗圆片级LED封装结构。