CN104112811B - 一种led的封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED的封装方法，属于半导体封装技术领域。本发明多次以铁箔（8）作为导电层进行高精度的电镀工艺，并结合光刻工艺实现再布线金属层和金属块，其次以包封树脂包封再布线金属层和金属块形成金属引线框本体（1），再在金属引线框本体（1）上正装固定LED芯片（2），然后完成整个封装结构。本发明采用高精度的电镀工艺实现金属引线框本体，克服了湿法腐蚀工艺存在的框架的翘曲缺陷，有效地解决了芯片贴装与打线工艺的协调问题，提高了产品的良率和一致性。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED的封装方法，属于半导体封装技术领域。
背景技术
在节能环保的大背景下，我国LED产业发展迅速，LED产业发展前景备受看好，EMC（环氧包封料）封装是LED行业目前高端发展方向之一。由于EMC封装方法中，引线框是通过湿法腐蚀工艺形成，即所谓的半刻蚀工艺，该工艺形成的引线框的框架本身的翘曲较大，导致芯片贴装与打线工艺较难调整，良率损失大；同时，该工艺形成的引框架刻蚀精度低，产品的一致性不好。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统引线框封装LED的不足，提供一种提高产品的良率和一致性的LED封装方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种LED的封装方法，其工艺过程如下：
取一载板和铁箔，在载板上固定铁箔；
在铁箔上贴光刻膜Ⅰ，顺次通过设定图形、曝光、显影，形成光刻膜Ⅰ开口图形；
在光刻膜Ⅰ开口图形内电镀金属，形成再布线金属层，并在再布线金属层的表面化学镀镍/金，通过去胶工艺去除剩余的光刻膜；
在完成再布线金属层的铁箔上贴光刻膜Ⅱ，顺次通过设定图形、曝光、显影，形成光刻膜Ⅱ开口图形，露出再布线金属层；
在光刻膜Ⅱ开口图形内电镀形成金属块，通过去胶工艺去除剩余的光刻膜，再布线金属层与金属块一对一连接，分别形成金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ；
对形成金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ的铁箔上方进行包封，形成包封层；
采用研磨、抛光的工艺减薄铁箔上方的包封层，露出金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ的一端面，且在金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ的该端面化学镀镍/金层；
将上述完成封装的结构上下翻转180°，取下载板，并腐蚀掉铁箔，露出金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ的另一端面，在金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ的该端面化学镀镍/金层；
在完成镍/金层的金属组块Ⅲ的表面点上粘合剂Ⅰ，并将LED芯片的背面通过粘合剂Ⅰ贴装至金属组块Ⅲ的区域内；
打线，将LED芯片的电极通过引线分别与金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ的再布线金属层连接；
点封装物，所述封装物包裹LED芯片及其引线；
将上述完成封装的LED封装结构切割成单颗封装体。
本发明所述金属组块Ⅲ的再布线金属层的边界不小于LED芯片的边界。
本发明所述光刻膜Ⅰ开口图形的开口尺寸不小于对应的光刻膜Ⅱ开口图形的开口尺寸。
本发明所述金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ均呈T字型。
本发明所述金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ、金属组块Ⅲ的高度相等。
本发明所述金属块的高度为100微米～200微米。
本发明所述金属块的材质为金属铜。
本发明所述再布线金属层的材质为金属铜。
本发明在打线之后还包括步骤：在引线与金属组块Ⅰ、金属组块Ⅱ的连接处点上粘合剂Ⅱ。
本发明在点封装物之前还包括工艺步骤：在LED芯片的发光面喷涂荧光物质。
本发明采用光刻工艺结合电镀工艺实现金属引线框本体的再布线金属层和金属块，提升了金属引线框的加工精度。
本发明的有益效果是：
本发明的金属引线框通过高精度的电镀工艺实现，克服了湿法腐蚀工艺存在的框架的翘曲缺陷，有效地解决了芯片贴装与打线工艺的协调问题，提高了产品的良率和一致性。
附图说明
图1为本发明一种LED的封装方法的流程示意图；
图2为本发明一种LED的封装方法的封装结构的实施例的剖面示意图；
图3为图2的各部件位置关系的俯视示意图；
图4至图17为图2实施例的封装方法的流程示意图；
其中，金属引线框本体1
包封层10
再布线金属层111、112、113
金属块121、122、123
金属组块Ⅰ11
金属组块Ⅱ12
金属组块Ⅲ13
镍/金层151、152
切割道16
LED芯片2
电极21、22
粘合剂Ⅰ31
粘合剂Ⅱ32
荧光物质4
引线51、52
封装物6
载板7
铁箔8
光刻膜Ⅰ91
光刻膜Ⅰ开口图形911
光刻膜Ⅱ92
光刻膜Ⅱ开口图形921。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更加充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例，从而本公开将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。
参见图1，本发明一种LED的封装方法的工艺过程如下：
S101：在载板上固定铁箔；
S102：在铁箔上形成再布线金属层；
S103：在再布线金属层上形成金属块；
S104：包封再布线金属层和金属块，形成金属引线框本体；
S105：除去载板和铁箔；
S106：将LED芯片固定于金属引线框本体的表面；
S107：打线；
S108：点封装物，封闭LED芯片；
S109：切割成单颗封装体。
实施例，参见图2和图3
一种LED的封装结构，其包括金属引线框本体1和LED芯片2，LED芯片2正装设置于金属引线框本体1之上。金属引线框本体1由金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13和包封金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的包封层10构成。金属组块Ⅲ13位于金属引线框本体1的中央，所占区域最大，金属组块Ⅰ11设置于金属组块Ⅲ13的左侧，金属组块Ⅱ12设置于金属组块Ⅲ13的右侧，金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13三者的高度相等。
金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的上部分分别为再布线金属层111、112、113，其下部分分别为金属块121、122、123，且金属再布线层111与金属块121、金属再布线层112与金属块122、金属再布线层113与金属块123分别上下固定连接。再布线金属层111、112、113的边界分别不小于对应金属块121、122、123的边界。金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的材质通常为金属铜，在其上端面设置镍/金层151、在其下端面设置镍/金层152，以防止金属铜表面氧化，同时也可满足焊接可靠性的要求。
包封层10由一种有很好的电绝缘性的包封树脂形成，其连接并紧固金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13；同时包封层10内一般还含有氧化硅、氧化铝等填充料，以提高包封树脂的弹性模量和导热系数、降低热膨胀系数，从而提升封装方法的导热性能和可靠性。
金属组块Ⅲ13上设置粘合剂Ⅰ31，LED芯片2通过粘合剂Ⅰ31与金属组块Ⅲ13固连，金属组块Ⅲ13的再布线金属层113的边界不小于LED芯片2的边界，以实现快速散热。粘合剂Ⅰ31一般为导热胶或导热膜，以银粉为主要导热材质居多，其延展面积以略大于LED芯片2的底部面积为佳。
电极21通过引线51与金属组块Ⅰ11的再布线金属层111实现电气连通，电极22通过引线52与金属组块Ⅱ12的再布线金属层112实现电气连通。因此以选择再布线金属层的边界大于金属块的边界为佳，呈T字型，以分别固定金属引线51、引线52，在SMT（表面贴装）工艺过程和使用过程中可以避免引线51、引线52被拉出，以提升产品结构的力学可靠性。金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12的上方也可点上粘合剂Ⅱ32，以增加引线51与金属组块Ⅰ11的再布线金属层111、引线52与金属组块Ⅱ12的再布线金属层112的连接强度。粘合剂Ⅱ32一般为导热胶或导热膜，以银粉为主要导热材质居多。
金属引线框本体1的上表面设置硅胶、光学树脂等材质的封装物6，封装物6将LED芯片2和引线51、52封闭于其内，以保护LED芯片2和引线51、52，封装物6的外表面呈凸面。
为了获得白光，需要选择发蓝色光的芯片，并在LED芯片2的发光面涂覆黄色荧光粉的荧光物质4，通过蓝光激发黄色荧光物质获得白光，形成白光LED的封装结构。
上述实施例的LED的封装方法的工艺过程如下：
如图4所示，取一平整的载板7和铁箔8，在载板7上固定铁箔8，铁箔8比载板7稍微小些。
如图5和图6所示，在铁箔8上贴可光刻的光刻膜Ⅰ91，顺次通过设定图形、曝光、显影等工艺，形成光刻膜Ⅰ开口图形911。
如图7所示，以铁箔8作为导电层，在光刻膜Ⅰ开口图形911内电镀铜，形成再布线金属层111、112、113，再布线金属层113位于再布线金属层111、112之间；在再布线金属层111、112、113的表面化学镀镍/金，再布线金属层113的边界不小于LED芯片2的边界；通过去胶工艺去除剩余的光刻膜。
如图8和图9所示，在完成再布线金属层111、112、113的铁箔8上贴可光刻的光刻膜Ⅱ92，顺次通过设定图形、曝光、显影，形成光刻膜Ⅱ开口图形921，露出表面完成化学镀镍/金的部分再布线金属层111、112、113；光刻膜Ⅰ开口图形911的开口尺寸不小于对应的光刻膜Ⅱ开口图形921的开口尺寸。
如图10所示，再次以铁箔8作为导电层，在光刻膜Ⅱ开口图形921内电镀形成金属块121、122、123，金属块121、122、123的高度为100微米～200微米。通过去胶工艺去除剩余的光刻膜，再布线金属层111、112、113与金属块121、122、123一对一连接，分别形成金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13，通常金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13均呈T字型，有效地固定了金属引线，在SMT（表面贴装）工艺过程和使用过程中，金属引线不会被拉出 ，提升了产品结构的力学可靠性。
如图11所示，对形成金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的整个铁箔8进行包封，形成包封层10。
如图12所示，采用研磨、抛光的工艺减薄铁箔8上方的包封层10，露出金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的一端面，且在金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的该端面化学镀形成镍/金，形成镍/金层151。
如图13所示，将上述完成的封装结构上下翻转180°，取下载板7，并腐蚀掉铁箔8，露出金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的另一端面，在金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12、金属组块Ⅲ13的另一端面化学镀镍/金，形成镍/金层152。
如图14所示，在完成化学镀镍/金的金属组块Ⅲ13的表面点上粘合剂Ⅰ31，粘合剂Ⅰ31的边界一般不小于LED芯片2的边界，并将LED芯片2的背面通过粘合剂Ⅰ31贴装至金属组块Ⅲ13的区域内；打线，将LED芯片2的电极21通过引线51与金属组块Ⅰ11的再布线金属层111连通、电极22通过引线52与金属组块Ⅱ12的再布线金属层112连接。
如图15所示，在金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12的上方，引线51、52与金属组块Ⅰ11、金属组块Ⅱ12的连接处也可点上粘合剂Ⅱ32，以增加引线51与金属组块Ⅰ11的再布线金属层111、引线52与金属组块Ⅱ12的再布线金属层112的连接强度。
如图16所示，在LED芯片2的发光面喷涂荧光物质4，点封装物6包裹LED芯片2和引线51、引线52。封装物6的外形通常形成具有聚光或散光效应的结构，如半球状、凸透镜状等，以适应各种场合需要。
如图17所示，将上述完成封装的LED封装结构沿切割道16切割成单颗封装体。
本发明一种LED的封装方法不限于上述优选实施例，如LED芯片2的个数可以不止一个，可根据产品设计需要增加个数，所有芯片均设置在金属组块Ⅲ13的上方，通过金属组块Ⅲ13直接散热，散热通道短，热阻小、性能稳定。
任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED的封装方法，其工艺过程如下：
取一载板（7）和铁箔（8），在载板（7）上固定铁箔（8）；
在铁箔（8）上贴光刻膜Ⅰ（91），顺次通过设定图形、曝光、显影，形成光刻膜Ⅰ开口图形（911）；
在光刻膜Ⅰ开口图形（911）内电镀金属，形成再布线金属层（111、112、113），并在再布线金属层（111、112、113）的表面化学镀镍/金，通过去胶工艺去除剩余的光刻膜；
在完成再布线金属层（111、112、113）的铁箔（8）上贴光刻膜Ⅱ（92），顺次通过设定图形、曝光、显影，形成光刻膜Ⅱ开口图形（921），露出再布线金属层（111、112、113）；
在光刻膜Ⅱ开口图形（921）内电镀形成金属块（121、122、123），通过去胶工艺去除剩余的光刻膜，再布线金属层（111、112、113）与金属块（121、122、123）一对一连接，分别形成金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）；
对形成金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）的铁箔（8）上方进行包封，形成包封层（10）；
采用研磨、抛光的工艺减薄铁箔（8）上方的包封层（10），露出金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）的一端面，且在金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）的该端面化学镀镍/金层（151）；
将上述完成的封装结构上下翻转180°，取下载板（7），并腐蚀掉铁箔（8），露出金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）的另一端面，在金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）的该端面化学镀镍/金层（152）；
在完成镍/金层（152）的金属组块Ⅲ（13）的表面点上粘合剂Ⅰ（31），并将LED芯片（2）的背面通过粘合剂Ⅰ（31）贴装至金属组块Ⅲ（13）的区域内；
打线，将LED芯片（2）的电极通过引线分别与金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）的再布线金属层连接；
点封装物（6），所述封装物（6）包裹LED芯片（2）及其引线；
将上述完成封装的LED封装结构切割成单颗封装体。
2.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于：所述再布线金属层（113）的边界不小于LED芯片（2）的边界。
3.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于：所述光刻膜Ⅰ开口图形（911）的开口尺寸不小于对应的光刻膜Ⅱ开口图形（921）的开口尺寸。
4.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于：所述金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）均呈T字型。
5.根据权利要求4所述的LED封装方法，其特征在于：所述金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）、金属组块Ⅲ（13）的高度相等。
6.根据权利要求5所述的LED封装方法，其特征在于：所述金属块（121、122、123）的高度为100微米～200微米。
7.根据权利要求6所述的LED封装方法，其特征在于：所述金属块（121、122、123）的材质为金属铜。
8.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于：所述再布线金属层（111、112、113）的材质为金属铜。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的LED封装方法，其特征在于：在打线之后还包括步骤：在引线与金属组块Ⅰ（11）、金属组块Ⅱ（12）的连接处点上粘合剂Ⅱ（32）。
10.根据权利要求9所述的LED封装方法，其特征在于：在点封装物（6）之前还包括工艺步骤：在LED芯片（2）的发光面喷涂荧光物质（4）。
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