CN103337583A - Led倒装结构及倒装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED倒装结构，包括基板、焊膏层及LED晶片。基板设有固晶区，固晶区的表面设有凹凸部。焊膏层涂布于固晶区的表面，并覆盖凹凸部。LED晶片设于固晶区上，LED晶片的P型电极和N型电极分别与焊膏层粘接。还提供一种LED倒装工艺。按照上述LED倒装工艺制得的LED倒装结构，通过固晶区的凹凸部增大固晶区的表面积，即增加焊膏层与基板的接触面积，提高焊膏层与基板界面的结合强度。并且凹凸部有利于界面间的气体排出，可以减少气孔形成。焊膏层替代助焊剂。基板上的焊接金属层无需选用Au/Sn合金，降低成本。对基板的要求较低，使LED倒装结构的应用范围较广。

Description

LED倒装结构及倒装工艺

技术领域

本发明涉及LED封装技术领域，特别是涉及一种LED倒装结构及倒装工艺。

背景技术

LED光源作为第四代绿色照明光源，目前已经得到广泛的应用，是工业、生活必不可少的照明工具。

一般的，传统正装LED封装过程主要包括固晶—焊线—封胶三个步骤。常见倒装LED晶片的共晶金属层一般为Au/Sn合金。在对倒装LED晶片进行封装时，通常是根据倒装LED晶片电极尺寸，在基板上预先镀Au/Sn合金层；然后在基板上点助焊剂，将LED晶片固定在基板对应的合金层上；放入回流炉，使合金融化形成共晶焊接接头。

但是，当采用Au/Sn合金倒装共晶时，若基板表面片的平整度低，会导致熔融共晶材料不能完全填充界面不平的地方，使LED晶片与基板的结合不稳固，影响LED封装结构的质量。

发明内容

基于此，有必要针对传统LED封装结构和工艺LED晶片与基板的结合不稳固、生产成本和加工成本均较高的问题提供一种LED倒装结构及工艺。

一种LED倒装结构，包括：

基板，设有固晶区，所述固晶区的表面设有凹凸部；

焊膏层，涂布于所述固晶区的表面，并覆盖所述凹凸部；及

LED晶片，设于所述固晶区上，所述LED晶片的P型电极和N型电极分别与所述焊膏层粘接。

在其中一个实施例中，所述凹凸部包括多个压印凹槽，所述多个压印凹槽呈矩形分布。

在其中一个实施例中，所述压印凹槽的形状为圆形、方形或沟槽形。

在其中一个实施例中，所述固晶区的周缘设有环形凹槽。

在其中一个实施例中，所述凹凸部为微米级粗化处理。

在其中一个实施例中，所述焊膏层的焊膏的熔点为170℃～260℃。

在其中一个实施例中，所述焊膏层为点涂焊膏层或丝网印刷焊膏层。

在其中一个实施例中，所述基板的表面设有焊接金属层，所述焊接金属层设置于所述基板与焊膏层之间。

还提供一种LED倒装工艺。

一种LED倒装工艺，包括以下步骤：

划分固晶区；

粗化处理固晶区，使固晶区的表面形成凹凸部；

涂布焊膏，在完成处理的基板固晶区的表面涂布焊膏，形成焊膏层；

固晶，LED晶片倒装压合于焊膏层上，电极层与焊膏层粘合；及

焊接，所述完成固晶的LED晶片与基板结构通过回流焊方式进行焊接。

在其中一个实施例中，所述粗化处理为在固晶区的表面通过压印方式形成多个凹槽。

按照上述LED倒装工艺制得的LED倒装结构，通过固晶区的凹凸部增大固晶区的表面积，即增加焊膏层与基板的接触面积，提高焊膏层与基板界面的结合强度。并且凹凸部有利于界面间的气体排出，可以减少气孔形成。

焊膏层替代助焊剂。当焊膏层选用熔点较低的焊膏的时候，则基板上的焊接金属层无需选用Au/Sn合金，降低成本。并且，LED倒装结构中，对基板的要求较低，使LED倒装结构的应用范围较广。

附图说明

图1为一实施方式的LED倒装结构的结构图；

图2为图1所示的LED倒装结构的基板的另一实施方式的结构示意图；

图3为图1所示的LED倒装结构的基板的另一实施方式的结构示意图；

图4为图1所示的LED倒装结构的基板的另一实施方式的结构示意图；

图5为图1所示的LED倒装结构的基板的另一实施方式的结构示意图；

图6为一实施方式的LED倒装工艺的具体流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，本实施方式的LED倒装结构100包括基板110、焊膏层120及LED晶片130。LED晶片130通过焊膏层120固定在基板110上。

基板110上设有固晶区111。固晶区111上设有凹凸部。具体在本实施方式中，凹凸部为多个压印凹槽113。固晶区111的周缘开设有环形凹槽115。基板110的表面设有焊接金属层117。

固晶区111用于固定LED晶片130。根据LED倒装结构100的设计要求，在基板110的相应位置设有固晶区111。固晶区111的表面设有凹凸部。凹凸部可以使固晶区111的表面积增大。基板110可选用金属、陶瓷以及PPA与金属的复合基板110等。优选的，基板110为铜基板。

具体在本实施方式中，凹凸部包括多个压印凹槽113。压印凹槽113通过机械压印法形成。具体地，压印模具上设有压印图案，将模具压在基板110的固晶区111上，即形成凹凸不平的图案。根据不同的设计需要，可以设计不同的模具，以形成不同的压印图案。并且根据模具的精度，可以得到不同精度的凹凸部。

具体在本实施方式中，压印模具在固晶区111形成的压印凹槽113为多条圆形沟槽形。多条圆形沟槽并列排布，且圆形沟槽等间距设置。凹凸部为微米级粗化处理。微米级处理即压印凹槽113的深度为10～100微米、宽度可以达到10～100微米。并且，压印凹槽113的深度与宽度相匹配，并且深度略小于宽度。

请参阅图3、4、5，可以理解，压印凹槽113的可以为圆形凹槽、方形凹槽或方形沟槽。并且多个压印凹槽113还可以呈矩形分布。

固晶区111的周缘设有环形凹槽115。环形凹槽115围绕凹凸部设置。

可以理解，凹凸部还可以为设于固晶区111的凸起。同理，凸起可以均匀分布在固晶区111内，以使固晶区111形成凹凸部，同样可以达到增大固晶区111的表面积的目的。

焊接金属层117设于基板110的表面。焊接金属层117设置于基板110与焊膏层120之间。焊接金属层117可加强基板110的导电性。具体在本实施方式中，焊接金属层117为镀银层。并且，为提高焊接强度，铜基板和镀银层之间可镀有镍过渡层。焊接金属层117无需选用Au/Sn合金，因此，可降低LED倒装结构100的成本。并且，由于Au/Sn合金的熔点较高，在共晶的时候，要求LED基板110的熔点高于Au/Sn合金的熔点，降低LED倒装结构100的通用性。

焊膏层120涂布于固晶区111的表面，并覆盖凹凸部。焊膏层120的焊膏的熔点为170℃～280℃。焊膏层120为点涂焊膏层120或丝网印刷焊膏层120。焊膏层120的材料可选用熔点在170～260℃、无铅无毒无卤、可焊性好的焊膏。因此，焊膏层120可代替助焊剂，降低生产成本。并且，相较于Au/Sn合金的熔点，所选的焊膏层120的熔点较低，因此对基板110的性能及焊接金属层117的性能要求不高，应用范围广。

可以理解，焊膏层120可以为Sn-Ag-Cu焊膏层或Sn-Ag焊膏层。

LED晶片130设于固晶区111上。LED晶片130自下而上依次排列有第一层为电极金属镀层131、第二层为电流扩散反光层及P型电极133、N型电极134、第三层为N-GaN135、P-GaN136、第四层为蓝宝石衬底137。电流扩散反光层可防止电极和引线的挡光，提高LED倒装结构100的发光面积。LED晶片130的P型电极133和N型电极134通过焊膏层120与基板110粘接。

由于固晶区111设有凹凸部，则凹凸部可增加焊膏层120与基板110的接触面积，提高焊膏层120与基板110界面的结合强度。并且，微米级粗化处理可以使凹凸部分布更为均匀，进一步提高焊膏层120与基板110界面的结合强度。当涂布焊膏的时候，压印凹槽113有利于界面间的气体排出，可以减少气孔形成。

并且，当LED晶片130与焊膏层120压合的时候，由于固晶区111边缘设有环形凹槽115，则环形凹槽115能有效控制焊膏的涂覆面积，可以防止焊膏压合时流出固晶区111，避免由焊膏溢出导致的电极短路现象的发生。

再次，P型电极133和N型电极134通过焊膏层120与基板110形成合金焊接接头，有利于LED晶片130热量的传导，提高了LED倒装结构100的散热效果。

还提供一种LED倒装工艺。请参阅图6，LED倒装工艺10包括以下步骤：

步骤S11，划分固晶区。

根据LED倒装结构的设计要求，在基板上划分固晶区。

步骤S12，粗化处理固晶区，使固晶区的表面形成凹凸部。

具体在本实施方式中，粗化处理为在固晶区的表面通过压印方式形成多个凹槽。

可以理解，粗化处理还可以为机械磨损或化学腐蚀等，只要使固晶区表面形成凹凸部即可。

步骤S13，涂布焊膏，在完成处理的基板固晶区的表面涂布焊膏，形成焊膏层。

焊膏涂覆时，可采用点涂或丝网印刷等方式将焊膏涂覆在基板的固晶区对上。

步骤S14，固晶，LED晶片倒装压合于焊膏层上，电极层与焊膏层粘合。

步骤S15，焊接，完成固晶的LED晶片与基板结构通过回流焊方式进行焊接。

按照上述LED倒装工艺10制得的LED倒装结构100，通过固晶区111的凹凸部增大固晶区111的表面积，即增加焊膏层120与基板110的接触面积，提高焊膏层120与基板110界面的结合强度。并且压印凹槽113有利于界面间的气体排出，可以减少气孔形成。

焊膏层120替代助焊剂。当焊膏层120选用熔点较低的焊膏的时候，则基板110上的焊接金属层117无需选用Au/Sn合金，降低成本。并且，LED倒装结构100中，对基板110的要求较低，使LED倒装结构100的应用范围较广。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED倒装结构，其特征在于，包括：

基板，设有固晶区，所述固晶区的表面设有凹凸部；

焊膏层，涂布于所述固晶区的表面，并覆盖所述凹凸部；及

LED晶片，设于所述固晶区上，所述LED晶片的P型电极和N型电极分别与所述焊膏层粘接。

2.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述凹凸部包括多个压印凹槽，所述多个压印凹槽呈矩形分布。

3.根据权利要求2所述的LED倒装结构，其特征在于，所述压印凹槽的形状为圆形、方形或沟槽形。

4.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述固晶区的周缘设有环形凹槽。

5.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述凹凸部为微米级粗化处理。

6.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述焊膏层的焊膏的熔点为170℃～260℃。

7.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述焊膏层为点涂焊膏层或丝网印刷焊膏层。

8.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述基板的表面设有焊接金属层，所述焊接金属层设置于所述基板与焊膏层之间。

9.一种LED倒装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

划分固晶区；

粗化处理固晶区，使固晶区的表面形成凹凸部；

涂布焊膏，在完成处理的基板固晶区的表面涂布焊膏，形成焊膏层；

固晶，LED晶片倒装压合于焊膏层上，电极层与焊膏层粘合；及

焊接，所述完成固晶的LED晶片与基板结构通过回流焊方式进行焊接。

10.根据权利要求9所述的LED倒装工艺，其特征在于，所述粗化处理为在固晶区的表面通过压印方式形成多个凹槽。

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