CN103560196B - 倒装led芯片封装结构 - Google Patents

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Abstract

一种倒装LED芯片结构包括外延片、多个LED芯片、金属条及绝缘层，多个LED芯片间隔分布于外延片表面，相邻两个LED芯片之间通过金属条电连接，每一LED芯片包括P极电极层及N极电极层，绝缘层填充于多个LED芯片之间的间隔处及P极电极层与N极电极层之间的间隔处，金属条嵌设于绝缘层中，位于外延片相对两侧最边缘的P极电极层与N极电极层外露于绝缘层。金属条嵌设于绝缘层里面，对金属条起保护作用，且金属条的宽度较大，提高了金属条的强度。多个LED芯片同时封装于一外延片上，减少或避免LED芯片的切割次数，防止切割对LED芯片的机械损伤，从而提高LED芯片的可靠性。同时提供一种倒装LED芯片封装结构。

Description

倒装LED芯片封装结构
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，特别是涉及一种倒装LED芯片结构及倒装LED芯片封装结构。
背景技术
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)芯片是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
目前LED多芯片大多采用单芯片金线键合封装。该方法是在外延片上制作出多个LED芯片，然后将制作好的外延片进行切割，分割成单个的小LED芯片，再利用固晶胶将单个的小LED芯片固定于基板上，然后通过正装LED金线键合将每个LED芯片进行电连接，最后在每个小LED芯片的上表面涂覆硅胶，防止外部的水分和空气对LED芯片进行破坏。
首先，在LED多芯片的制作工艺中，切割外延片上的LED芯片时，会对LED芯片造成机械损伤，进而影响LED芯片的可靠性。其次，采用正装LED金线键合方式将多个LED芯片进行电连接时，工艺复杂，且金线比较细强度较低，受到外力时很容易损伤。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可以有效避免机械损伤、金属条强度高的倒装LED芯片结构及倒装LED芯片封装结构。
一种倒装LED芯片结构，包括：
外延片；
多个LED芯片，间隔分布于所述外延片表面，每一所述LED芯片包括：
P极电极层；及
N极电极层，与所述P极电极层相互间隔设置以相互绝缘；
金属条，每一所述P极电极层与相邻所述LED芯片的N极电极层通过所述金属条电连接，每一所述N极电极层与相邻所述LED芯片的N极电极层通过所述金属条并联；
绝缘层，填充于多个所述LED芯片之间的间隔处及所述P极电极层与N极电极层之间的间隔处，所述金属条嵌设于所述绝缘层上；
其中，位于所述外延片相对两侧最边缘的所述P极电极层与N极电极层外露于所述绝缘层。
在其中一个实施例中，所述金属条为由金质材料形成。
在其中一个实施例中，位于所述外延片中部的多个所述LED芯片远离所述外延片的一表面、靠近最边缘所述P极电极层的所述N极电极层远离所述外延片的一表面及靠近最边缘所述N极电极层的所述P极电极层远离所述外延片的一表面均覆设有绝缘片。
在其中一个实施例中，所述绝缘层及所述绝缘片均由二氧化硅形成。
一种倒装LED芯片封装结构，包括：
基板；
衬底，贴附于所述基板的一表面上，所述衬底上还开设有第一凹槽及与所述第一凹槽平行且间隔设置的第二凹槽；
如以上所述的倒装LED芯片结构，所述第一凹槽及第二凹槽分别与位于所述外延片最边缘的P极电极层与N极电极层之间的间隔处的绝缘层一一对应，远离所述第二凹槽的一侧的衬底与位于所述外延片边缘的所述P极电极层电连接，远离所述第一凹槽的一侧的衬底与位于所述外延片边缘的所述N极电极层电连接，所述外延片的中部的多个所述LED芯片、靠近最边缘所述P极电极层的所述N极电极层及靠近最边缘所述N极电极层的所述P极电极层均与所述衬底间相互绝缘；及
封装壳体，覆设于所述外延片背向所述多个LED芯片的一表面及衬底背向所述基板的表面，所述外延片及LED芯片密封封装于所述封装壳体内，所述衬底的边缘部分外露于所述封装壳体。
在其中一个实施例中，所述衬底与所述倒装LED芯片结构之间还设置有导电胶层，所述导电胶层上开设有与所述第一凹槽及第二凹槽正对的两个通槽，所述绝缘片贴附于两个所述通槽之间的导电胶层表面上。
在其中一个实施例中，所述第一凹槽远离所述第二凹槽的一侧的衬底尺寸与外露于所述绝缘层的所述P极电极层尺寸大小相等，所述第二凹槽远离所述第一凹槽的一侧的衬底尺寸与外露于所述绝缘层的所述N极电极层尺寸大小相等。
在其中一个实施例中，所述衬底上与所述第一凹槽平行的相对两侧边缘形成有连接部，所述连接部沿所述第一凹槽长度方向的长度大于衬底中间部分沿所述第一凹槽长度方向的长度。
在其中一个实施例中，所述衬底为铜质衬底，所述基板为铜质基板。
在其中一个实施例中，所述封装壳体为硅胶材质形成。
上述倒装LED芯片结构及倒装LED芯片封装结构至少包括以下优点：
首先，多个LED芯片间隔分布于外延片的表面，每一LED芯片包括P极电极层及与P极电极层绝缘的N极电极层，且相邻的两个LED芯片直接通过金属条电连接，其中多个所述LED芯片的间隔处及所述P极电极层与N极电极层的间隔处均填充有绝缘层，金属条嵌设于绝缘层里面，从而对金属条起保护作用，且金属条的宽度较大，提高了金属条的强度。多个LED芯片同时封装于一外延片上，减少或避免LED芯片的切割次数，防止切割对LED芯片的机械损伤，从而提高LED芯片的可靠性。
其次，衬底上开设有第一凹槽及第二凹槽，位于外延片最边缘的P极电极层与N极电极层被衬底引出，然后衬底外露于封装外壳，有利于LED芯片的P极电极层与N极电极层的对准。
附图说明
图1为一实施方式中的倒装LED芯片封装结构的结构示意图；
图2为图1中衬底及基板的结构示意图；
图3为一实施方式中的倒装LED芯片结构的结构示意图；
图4为图3中倒装LED芯片结构的另一视角的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
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例的目的，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，为一实施方式中的倒装LED芯片封装结构10。该倒装LED芯片封装结构10包括基板100、衬底200、倒装LED芯片结构300、导电胶层400及封装壳体500。
请一并参阅图2，基板100可以为高热导率的材料，实现倒装LED芯片封装结构10的传热功能。
衬底200贴附于基板100的一表面上。衬底200为铜质衬底，铜具有较好的导热性及导电性。当然，衬底200也可以为其它高热导率的导电材料，实现倒装LED芯片封装结构10的电连接及传热功能。衬底200上还开设有第一凹槽210及第二凹槽220，第一凹槽210与第二凹槽220相互平行设置。第一凹槽210及第二凹槽220将衬底200分割成三部分：位于第一凹槽210远离第二凹槽220的第一侧、位于第一凹槽210与第二凹槽220之间的中间侧及位于第二凹槽220远离第一凹槽210的第二侧。
请一并参阅图3和图4，倒装LED芯片结构300包括外延片310、多个LED芯片320、金属条330、绝缘层340及绝缘片350。外延片310为单晶硅材质。多个LED芯片320间隔分布于外延片310表面，具体到本实施方式中，多个LED芯片320呈阵列间隔分布于外延片310表面。多个LED芯片320之间的间隔距离可根据实际情况适当设置的较宽一些，可以增大倒装LED芯片结构300与衬底200之间的接触面积，提高散热能力。相邻的两个LED芯片320之间通过金属条330电连接。每一LED芯片320包括P极电极层322和N极电极层324。P极电极层322与N极电极层324之间间隔设置以相互绝缘。其中每一P极电极层322与相邻LED芯片320的N极电极层324通过金属条330电连接，每一N极电极层324与相邻LED芯片320的N极电极层324通过金属条330并联，实现多个LED芯片320之间电连接。
绝缘层340填充于多个LED芯片320之间的间隔处以及每一LED芯片320的P极电极层322与N极电极层324之间的间隔处，将LED芯片320保护起来。其中，位于外延片310相对两侧最边缘的P极电极层322与N极电极层324外露于绝缘层340，用于与外电路进行连接。金属条330嵌设于绝缘层340上，可以通过先形成金属条330，然后再填充绝缘层340的方式，使金属条330嵌设于绝缘层340上。金属条330的直径可以根据实际需要适当增大，以保证金属条330的强度，防止金属条330轻易断裂影响倒装LED芯片结构的电学性能。金属条330可以为由金质材料形成的导电条，相较于由金线键合的方式，直接形成金属条330以导通相邻的LED芯片320方式更为简单，而且金属条330的强度更大。
绝缘片350覆设于位于外延片310中部的多个LED芯片320远离外延片310的一表面、靠近最边缘P极电极层322的N极电极层324远离外延片310的一表面以及靠近最边缘N极电极层324的P极电极层322远离外延片310的一表面，以将位于外延片310中部的LED芯片320、靠近最边缘P极电极层322的N极电极层324以及靠近最边缘N极电极层324的P极电极层322与衬底200之间相互绝缘。也就是说，位于外延片310中部的LED芯片320、金属条330、靠近最边缘P极电极层322的N极电极层324以及靠近最边缘N极电极层324的P极电极层322被绝缘层340及绝缘片350包围住。具体地，绝缘层340及绝缘片350由二氧化硅形成。
请继续参阅图1，第一凹槽210及第二凹槽220分别与填充于位于外延片310最边缘的P极电极层322与N极电极层324之间的间隔处的绝缘层340一一对应，第一凹槽210远离第二凹槽220的衬底200与位于外延片310边缘的P极电极层322电连接，第二凹槽220远离第一凹槽210的衬底200与位于外延片310边缘的N极电极层324电连接。外延片310中部的多个LED芯片320、靠近最边缘P极电极层322的N极电极层324及靠近最边缘N极电极层324的P极电极层322均与中间衬底200之间相互绝缘。也即是说，由多个LED芯片320组成一个倒装LED芯片结构300，并由位于外延片310最边缘的P极电极层322及N极电极层324引出，以与外电路连接，而外延片310中间部分的LED芯片320、金属条330靠近最边缘P极电极层322的N极电极层324及靠近最边缘N极电极层324的P极电极层322均由绝缘层340及绝缘片350包围，以与外界绝缘。
导电胶层400贴附于衬底200与倒装LED芯片结构300之间，以将倒装LED芯片结构300与衬底200更好的贴合。导电胶层400为固晶胶。导电胶层400上开设有与第一凹槽210及第二凹槽220正对的两个通槽410，以防止外延片310最边缘的P极电极层322与N极电极层324与导电胶层400和衬底200电连通。此时，绝缘片350贴合于两个通槽410之间的导电胶层400表面上。
远离第二凹槽220的一侧衬底200尺寸与外露于绝缘层340的P极电极层322尺寸大小相等，远离第一凹槽210的一侧衬底200尺寸与外露于绝缘层340的N极电极层324尺寸大小相等。当将倒装LED芯片结构300与衬底200及基板100封装时，有利于P极电极层322与N极电极层324的对位及固晶作用。当然，在其它的实施方式中，也可以在衬底200上与第一凹槽210平行的相对两侧边缘形成连接部230，连接部230沿第一凹槽210长度方向的长度大于衬底200中间部分沿第一凹槽310长度方向的长度。有利于引出电极引脚，从而有利于更方便的与外部电路连接。
封装壳体500覆设于外延片310背向多个LED芯片320的一表面及衬底200背向基板100的表面，保证外延片310及多个LED芯片320密封封装于封装壳体500内，衬底200的边缘部分外露于封装壳体500，衬底200分别与外露于绝缘层340的P极电极层322及N极电极层324电连接，故而外露于封装壳体500的衬底200可与外电路电连接。封装壳体500可以为硅胶材质形成的壳体。该倒装LED芯片封装结构可实现多多LED芯片一次性封装的功能。
上述倒装LED芯片结构300及倒装LED芯片封装结构10至少包括以下优点：
首先，多个LED芯片320间隔分布于外延片310的表面，每一LED芯片320包括P极电极层322及与P极电极层322绝缘的N极电极层324，且相邻的两个LED芯片320直接通过金属条330电连接，其中多个所述LED芯片320的间隔处及所述P极电极层322与N极电极层324的间隔处均填充有绝缘层340，金属条330嵌设于绝缘层340里面，从而对金属条330起保护作用，且金属条330的宽度较大，提高了金属条330的强度。多个LED芯片320同时封装于一外延片310上，减少或避免LED芯片320的切割次数，防止切割对LED芯片320的机械损伤，从而提高LED芯片320的可靠性。
其次，衬底200上开设有第一凹槽210及第二凹槽220，位于外延片310最边缘的P极电极层322与N极电极层324被衬底200引出，然后衬底200外露于封装外壳500，有利于LED芯片320的P极电极层322与N极电极层324的对准。
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 (9)

1.一种倒装LED芯片封装结构，其特征在于，包括：
基板；
衬底，贴附于所述基板的一表面上，所述衬底上还开设有第一凹槽及与所述第一凹槽平行且间隔设置的第二凹槽；
倒装LED芯片结构，包括：
外延片；
多个LED芯片，间隔分布于所述外延片表面，每一所述LED芯片包括P极电极层及N极电极层，所述N极电极层与所述P极电极层相互间隔设置以相互绝缘；
金属条，每一所述P极电极层与相邻所述LED芯片的N极电极层通过所述金属条电连接，每一所述N极电极层与相邻所述LED芯片的N极电极层通过所述金属条并联；及
绝缘层，填充于多个所述LED芯片之间的间隔处及所述P极电极层与N极电极层之间的间隔处，所述金属条嵌设于所述绝缘层上；其中，位于所述外延片相对两侧最边缘的所述P极电极层与N极电极层外露于所述绝缘层；
所述第一凹槽及第二凹槽分别与位于所述外延片最边缘的P极电极层与N极电极层之间的间隔处的绝缘层一一对应，远离所述第二凹槽的一侧的衬底与位于所述外延片边缘的所述P极电极层电连接，远离所述第一凹槽的一侧的衬底与位于所述外延片边缘的所述N极电极层电连接，所述外延片的中部的多个所述LED芯片、靠近最边缘所述P极电极层的所述N极电极层及靠近最边缘所述N极电极层的所述P极电极层均与所述衬底间相互绝缘；及
封装壳体，覆设于所述外延片背向所述多个LED芯片的一表面及衬底背向所述基板的表面，所述外延片及LED芯片密封封装于所述封装壳体内，所述衬底的边缘部分外露于所述封装壳体。
2.根据权利要求1所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，所述金属条为由金质材料形成。
3.根据权利要求1所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，位于所述外延片中部的多个所述LED芯片远离所述外延片的一表面、靠近最边缘所述P极电极层的所述N极电极层远离所述外延片的一表面及靠近最边缘所述N极电极层的所述P极电极层远离所述外延片的一表面均覆设有绝缘片。
4.根据权利要求3所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，所述绝缘层及所述绝缘片均由二氧化硅形成。
5.根据权利要求3所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，所述衬底与所述倒装LED芯片结构之间还设置有导电胶层，所述导电胶层上开设有与所述第一凹槽及第二凹槽正对的两个通槽，所述绝缘片贴附于两个所述通槽之间的导电胶层表面上。
6.根据权利要求5所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，所述第一凹槽远离所述第二凹槽的一侧的衬底尺寸与外露于所述绝缘层的所述P极电极层尺寸大小相等，所述第二凹槽远离所述第一凹槽的一侧的衬底尺寸与外露于所述绝缘层的所述N极电极层尺寸大小相等。
7.根据权利要求5所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，所述衬底上与所述第一凹槽平行的相对两侧边缘形成有连接部，所述连接部沿所述第一凹槽长度方向的长度大于衬底中间部分沿所述第一凹槽长度方向的长度。
8.根据权利要求1所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，所述衬底为铜质衬底，所述基板为铜质基板。
9.根据权利要求1所述的倒装LED芯片封装结构，其特征在于，所述封装壳体为硅胶材质形成。
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