CN103378282A - 发光二极管封装结构的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管封装结构的制造方法，包括以下步骤：提供一基板，在该基板上形成若干相互间隔的电极，每两电极为一组，每一组的两电极之间的基板形成绝缘区；在每一绝缘区上设置一异方性导电胶，并使该异方性导电胶与绝缘区两侧的电极接触；在每一绝缘区的异方性导电胶上设置发光二极管芯片，并采用热压合的方式将发光二极管芯片通过异方性导电胶固定并电连接于相应绝缘区两侧的电极上；采用封装层将发光二极管芯片覆盖于基板上；以及切割基板形成若干个发光二极管封装结构。

Description

发光二极管封装结构的制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体的制造方法，尤其涉及一种发光二极管封装结构的制造方法。
背景技术
相比于传统的发光源，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有重量轻、体积小、污染低、寿命长等优点，其作为一种新型的发光源，已经被越来越多地应用到各领域当中，如路灯、交通灯、信号灯、射灯及装饰灯等。
现有的发光二极管封装结构为了提升发光效率，通常采用覆晶技术将发光二极管芯片的焊垫朝向基板放置，并将焊垫与基板的电极通过焊接固定连接。然而，由于发光二极管芯片尺寸较小，因此对发光二极管芯片底部的焊垫进行焊接操作对精确度和操作技巧等要求甚为严格，若有偏差则会造成错焊、漏焊，从而形成不良品，降低发光二极管封装结构的制造良率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种制造良率较高的发光二极管封装结构的制造方法。
一种发光二极管封装结构的制造方法，包括以下步骤：
提供一基板，在该基板上形成若干相互间隔的电极，每两电极为一组，每一组的两电极之间的基板形成绝缘区；
在每一绝缘区上设置一异方性导电胶，并使该异方性导电胶与绝缘区两侧的电极接触；
在每一绝缘区的异方性导电胶上设置发光二极管芯片，并采用热压合的方式将发光二极管芯片通过异方性导电胶固定并电连接于相应绝缘区两侧的电极上；
采用封装层将发光二极管芯片覆盖于基板上；以及
切割基板形成若干个发光二极管封装结构。
本发明通过热压合方式利用异方性导电胶将发光二极管芯片与电极电性连接，避免了采用覆晶方式连接发光二极管芯片中所需要进行的焊锡等操作。且由于电极垫与电极的结合处位于靠近基板的底面，从而也避免了正装结构中采用固晶打线连接发光二极管芯片和电极结构时封装体对导线产生压力而造成导线断裂等缺失。
下面参照附图，结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明实施方式的发光二极管封装结构的制造方法制成的发光二极管封装结构的剖视示意图。
图2至图4、图6至图8为本发明实施方式的发光二极管封装结构的制造过程中各步骤示意图。
图3A为图3中圈IV-IV处的放大图。
图4A至图4C为图4中热压合步骤的分解步骤示意图。
图5为图4中圈IX-IX处的放大图。
主要元件符号说明
发光二极管封装结构    100a
基板                  10、10a
绝缘区                11
电极                  20、20a
反射杯                30、30a
切割区                31
异方性导电胶          40
导电粒子              41
粘胶                  42
发光二极管芯片        50
出光面                51
电极垫      52
缓冲层      60
模具        70
平坦部      71
压块        72
胶状封装层  80
封装层      80a
第二模具    90
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施方式提供的发光二极管封装结构100a包括基板10a、形成于基板10a上的电极20a、承载于基板10a上并与电极20a电性连接的发光二极管芯片50，以及封装该发光二极管芯片50的封装层80a。
所述发光二极管芯片50包括出光面51和电极垫52，在本实施方式中，发光二极管芯片50为水平式结构且采用倒装的方式连接固定于基板10a上，即两发光二极管芯片50的两电极垫52是位于发光二极管芯片50的同一侧面，且电极垫52与发光二极管芯片50的出光面51相背离。该发光二极管芯片50通过异方性导电胶(ACP，Anisotropic Conductive Paste)40与基板10a的电极20a接触连接。异方性导电胶40是一种导电粒子41与粘胶42的混合物，该异方性导电胶40在垂直连接发光二极管芯片50和电极20a的方向上(以下称为竖直方向)具有单一导电性能，由于在此方向上的导电粒子41相互接触，因此在竖直方向上通过相互接触的导电粒子进行导电，而在平行于基板10a的水平方向上(以下简称水平方向)导电粒子41之间的接触不充分从而被绝缘的粘胶42阻隔致使该异方性导电胶40在水平方向上呈现绝缘的电学性能。
该发光二极管封装结构100a进一步包括反射杯30a，该反射杯30a形成于基板10a上并环绕发光二极管芯片50。该反射杯30a用以将发光二极管芯片50发出的光线进行反射，从而形成会聚的、光强较强的光束。
本发明还提供上述发光二极管封装结构100a的制造方法，以下，将结合其他附图对该制造方法进行详细说明。
请参考图2，提供一基板10，并在基板10上形成若干相互间隔的电极20。该基板10呈板状结构，可采用高分子材料、蓝宝石、碳化硅或硅材料制作。该电极20包括若干电极组，每一电极组包括两个相互间隔的电极20a，该两电极20a之间的基板10形成绝缘区11。该电极20形成于基板10上的步骤为，先在基板10上形成若干通孔，再采用喷镀或溅镀的方式将金属材料填充于通孔中。在本实施方式中，基板10上还形成有若干反射杯30，该反射杯30采用注塑成型或转移成型的方式形成，每一反射杯30对应一组电极20，即每一反射杯30内包括两个相互间隔的电极20a。各反射杯30之间相互间隔，形成切割区31，即在切割区31处不形成反射杯30，基板10在切割区31的上表面裸露，从而为后续切割形成若干个相互独立的发光二极管封装结构100a预留切割空间。
请参阅图3，在每一绝缘区11上设置一异方性导电胶40，并使该异方性导电胶40与绝缘区40两侧的电极30接触。请同时参阅图3A，在此步骤中，该异方性导电胶40在竖直方向上和在水平方向上的导电粒子41在常态下是被绝缘的粘胶42阻隔而不充分接触的，因此该异方性导电胶40在水平方向或垂直方向均表现出不导电的特性。
请参阅图4，在每一绝缘区11的异方性导电胶40上设置发光二极管芯片50，并采用热压合的方式将发光二极管芯片50通过异方性导电胶40固定并电连接于相应绝缘区11两侧的电极20上。
该热压合的步骤包括以下几个具体步骤：
请参阅图4A，在反射杯30上铺设一缓冲层60，该缓冲层60为聚四氟乙烯材料制成，其能在250摄氏度以下具有良好的化学稳定性、高润滑不粘性和电绝缘性。
请同时参阅图4B，采用一模具70将缓冲层60压向发光二极管芯片50，并将异方性导电胶40与发光二极管芯片50热压合连接。该模具70包括一平坦部71和自平坦部71向下延伸的若干压块72，每一压块72对应一反射杯30a设置。将模具70向靠近基板10的方向移动时，压块72先将缓冲层60压入反射杯30a内，在模具70进一步下压的过程中，压块72进一步将缓冲层60压向发光二极管芯片50并进一步将发光二极管芯片50下压，直至异方性导电胶40变形，同时使发光二极管芯片50与电极20固定连接。
请同时参阅图4C，移除模具70和缓冲层60。在热压合操作的过程中在模具70和发光二极管芯片50之间设置缓冲层60，避免了模具70与发光二极管芯片50的直接接触，从而避免模具70对发光二极管芯片50表面造成损伤。此外，由于异方性导电胶40受热挤压时产生的变形在水平方向上并不均匀，而通过在热压合的过程中将缓冲层60覆盖于发光二极管芯片50的表面，从而在缓冲层60的缓冲下使异方性导电胶40变形均匀，避免由于异方性导电胶40的不均匀变形造成发光二极管芯片50与电极20的连接失效而产生不良品。
请同时参阅图5，在热压合的步骤中，发光二极管芯片50的出光面51朝向背离基板10的方向，电极垫52与异方性导电胶40接触，将温度保持在200℃至250℃之间，再对发光二极管芯片50施以靠近基板10的向下的压力。在高温和压力的共同作用下，异方性导电胶40在竖直方向上发生挤压形变，导电粒子41在竖直方向上相互键合接触，从而在竖直方向上实现导电性能。而导电粒子41在水平方向上被粘胶42阻隔从而不充分接触，仍然在水平方向上呈现绝缘的性能。
请参阅图6，在反射杯30上覆盖一胶状封装层80，该胶状封装层80内包含荧光粉。由于该胶状封装层80为固态结构且尺寸大于反射杯30的开口，因此其放置于反射杯30的上方时不会从反射杯30的开口处落入反射杯30内。
请参阅图7，采用胶状封装层80将发光二极管芯片50覆盖于基板10上。在该步骤中，可采用一第二模具90将胶状封装层80朝靠近基板10的方向下压，使胶状封装层80逐渐被压入反射杯30内，直至将胶状封装层80完全填充于各反射杯30内。在本实施方式中，该胶状封装层80被整体向下压，使反射杯30和切割区31中均被胶状封装层80填充，且胶状封装层80的顶面高于反射杯30的顶面。胶状封装层80覆盖于反射杯30的顶面上，可使该胶状封装层80和反射杯30的结合处形成于反射杯30的侧面，可避免外界的水气或杂质直接由反射杯30的顶面进入封装体内部，进而避免发光二极管芯片50受到损坏。
请参阅图8，最后沿切割区31切割基板10以形成多个发光二极管封装结构100a，如图1所示。
本发明通过热压合方式利用异方性导电胶40将发光二极管芯片50与电极20电性连接，避免了采用覆晶方式连接发光二极管芯片中所需要进行的焊锡等操作，从而避免焊锡步骤中精准对位、对接安装等操作产生误差而产生不良品的缺失，提高产品制造良率。且由于电极垫52与电极20的结合处位于靠近基板10的面上，从而也避免了正装结构中采用固晶打线连接发光二极管芯片和电极结构时封装体对导线产生压力而造成导线断裂等缺失。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管封装结构的制造方法，包括以下步骤：
提供一基板，在该基板上形成若干相互间隔的电极，每两电极为一组，每一组的两电极之间的基板形成绝缘区；
在每一绝缘区上设置一异方性导电胶，并使该异方性导电胶与绝缘区两侧的电极接触；
在每一绝缘区的异方性导电胶上设置发光二极管芯片，并采用热压合的方式将发光二极管芯片通过异方性导电胶固定并电连接于相应绝缘区两侧的电极上；
采用封装层将发光二极管芯片覆盖于基板上；以及
切割基板形成若干个发光二极管封装结构。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述在基板上形成电极的步骤还在基板上形成若干反射杯，每一反射杯内包括一组相互间隔的电极，各反射杯之间相互间隔而在基板上形成切割区。
3.如权利要求2所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述热压合的步骤包括在反射杯上铺设一缓冲层；采用模具将缓冲层压向发光二极管芯片并将异方性导电胶与发光二极管芯片热压合连接；以及移除模具和缓冲层的步骤。
4.如权利要求3所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述采用模具将缓冲层压向发光二极管芯片并将异方性导电胶与发光二极管芯片热压合连接的步骤采用的模具包括若干压块，该步骤将模具的每一压块压入每一反射杯内，以使缓冲层与发光二极管接触并进一步将发光二极管压向异方性导电胶。
5.如权利要求3或4所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述缓冲层采用聚四氟乙烯制成。
6.如权利要求1所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述热压合的步骤的操作温度为200℃至250℃之间。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述发光二极管芯片包括出光面和电极垫，该电极垫面向基板设置并通过异方性导电胶和电极连接，该出光面和电极垫相背对设置。
8.如权利要求7所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述异方性导电胶包括导电粒子和粘胶，该导电粒子在常态下在连接电极和发光二极管芯片的方向上不充分接触，所述采用热压合的方式将发光二极管芯片通过异方性导电胶固定并电连接于相应绝缘区两侧的电极上步骤是将发光二极管芯片压向电极以使该导电粒子在连接电极和发光二极管芯片的方向上发生键合而将电极和发光二极管芯片电性连接。
9.如权利要求2所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：采用封装层将发光二极管芯片覆盖于基板上的步骤是采用一第二模具将置于所述反射杯的顶面上的胶状封装层压入反射杯内部以使封装层覆盖发光二极管芯片。
10.如权利要求9所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述封装层内包括荧光粉。
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