CN105374911A - 一种新型薄膜衬底led器件及其制造方法 - Google Patents

一种新型薄膜衬底led器件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型薄膜衬底LED器件的制造方法，包括以下步骤：步骤1：制备厚度在0.4-1mm之间的至少具有一面线路的基板；步骤2：将至少一个LED芯片安装在基板线路上；步骤3：将基板进行减薄；步骤4：利用金属化工艺在减薄的基板底面制备出对应的电极；步骤5：对该LED芯片进行封装；步骤6：对基板进行切割，分离出单个LED器件。本发明还提供了一种新型薄膜衬底LED器件，包括基板、LED芯片和封装胶体；所述基板上设有两个电极通孔，所述两电极通孔上分别设有相互绝缘的第一导电层；所述两电极通孔下方分别设有相互绝缘的第二导电层；所述LED芯片的正负电极分别安装在两相邻的第一导电层上；所述封装胶体包裹在LED芯片的四周。

Description

一种新型薄膜衬底LED器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种LED器件的制造方法，特别是一种新型薄膜衬底LED器件的制造方法；本发明还涉及一种新型薄膜衬底LED器件。
背景技术
随着电子集成度越来越高，大功率LED器件的小型化是未来LED封装的必然趋势。芯片尺寸封装CSP(chipscalepackage)是近些年最新提出来的封装形式，CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1：1.14，已经相当接近1：1的理想情况，相比传统封装体积减小了一倍以上。从而可使封装密度得到大大提高，器件的生产效率也明显提升。在此基础上，可使封装材料的成本得到有效控制。
但如此小的大功率器件封装面临着三个主要的技术瓶颈：1、封装集成度高，功率密度大，散热问题是CSP器件封装首先要考虑的技术问题；2、CSP器件厚度薄，无论是基板制造、芯片键合、荧光粉涂覆均需要严格控制尺度精准，制造难度大；3、CSP器件尺寸非常小，极易造成基板碎裂等失效的产生。
现有技术中，LED用封装陶瓷基板通常采用的是LTCC(低温共烧)或HTCC(高温共烧)技术，是利用氧化铝或氮化铝高纯度粉末在烧结成形。然而。此种技术工艺最薄的基板只能制备0.2mm厚度，但此厚度的板在实际生产中很难使用，极易破碎。而常见的基板厚度需要在0.4mm左右，因此现有技术难以满足基板厚度的要求。
而且，由于CSP器件尺寸非常小，极易造成基板碎裂等失效问题的产生，由于传统CSP器件均是先制备薄膜基板，再进行管芯安放的步骤。而在管芯安放的过程中，一般通过锡膏对LED芯片的引脚与陶瓷基板上的导电层进行焊接。而焊接过程中对陶瓷基板的冲击力很大，如果陶瓷基板过薄，很容易造成基板断裂等现象。
发明内容
本发明在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种新型薄膜衬底LED器件的制造方法。
本发明是通过以下的技术方案实现的：一种新型薄膜衬底LED器件的制造方法，包括以下步骤：
步骤1：制备厚度在0.5-1mm之间的基板；
步骤2：将LED芯片的正负引脚分别安装在基板上；
步骤3：将基板进行减薄；
步骤4：利用金属化工艺在减薄的基板底面制备出对应的电极；
步骤5：对该LED芯片进行封装；
步骤6：对基板进行切割，分离出单个LED器件。
相比于现有技术，本发明采用先在常规陶瓷基板上安放管芯，然后进行基板剪薄处理，不会产生由于基板过薄而导致安放管芯的过程中冲击基板使其断裂，避免了由于传统CSP器件均是先制备薄膜基板，再进行管芯安放的步骤，而造成基板断裂的现象。
其次，本发明先对LED进行封装，再对基板进行切割处理，分离成单个LED的制造方法，可以精确控制LED芯片周围荧光粉的厚度，便于工业生产。
作为本发明的进一步改进，所述基板为陶瓷或硅；在步骤3中，通过一金刚石砂轮对该基板进行减薄，直至基板厚度为0.1-0.2mm。
作为本发明的进一步改进，在步骤1中，先在基板上钻设至少两个电极通孔；接着在每个电极通孔上方，且电极通孔以外区域铺设第一导电层，相邻两第一导电层相互绝缘；
在步骤2中，将LED芯片的正负引脚分别安装在两相邻的第一导电层上；
在步骤4中，在基板底面的每个电极通孔下方利用金属化工艺在减薄的基板底面制备出对应的电极，并对电极通孔进行金属填充，形成第二导电层，相邻两第二导电层电极相互绝缘。
作为本发明的进一步改进，在步骤2中，将相邻两个LED芯片的间距设置为0.3-1.0mm。
作为本发明的进一步改进，在步骤4中，先通过光刻工艺对电极以外的区域进行胶体覆盖，暴露出电极与电极通孔，利用电镀或蒸镀，或溅射工艺对基板的底部和电极通孔进行金属化形成第二导电层与导电电极通孔；该基板的底部形成第二导电层通过该金属化的电极通孔与第一导电层实现电连接。
作为本发明的进一步改进，在步骤5时，通过在基板上涂覆封装胶体，该封装胶体包裹每个LED芯片的四周。
作为本发明的进一步改进，所述封装胶体为环氧树脂或硅胶，且该封装胶体内混合有散射颗粒、红色荧光粉、黄色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，在对每个LED芯片完成胶体的封装后，在所述两相邻LED芯片之间分别设置一切割位标志，且该切割位标志位于基板边缘处。
本发明还提供了一种新型薄膜衬底LED器件，包括基板、LED芯片和封装胶体；
所述基板上设有两个电极通孔，所述两电极通孔上分别设有相互绝缘的第一导电层；所述两电极通孔下方分别设有相互绝缘的第二导电层；所述两第一导电层分别通过一电极通孔与两第二导电层电连接；所述基板厚度为0.1-0.2mm；
所述LED芯片的正负电极分别安装在两相邻的第一导电层上；
所述封装胶体包裹在LED芯片的四周。
作为本发明的进一步改进，所述LED芯片外围的封装胶体的包裹厚度为0.1-0.3mm。
相比于现有技术，通过本发明的新型薄膜衬底LED器件的制造方法所制造的单个LED器件，基板的厚度为0.1-0.2mm，可以保证LED芯片的散热效果。
作为本发明的进一步改进，所述LED芯片外围的封装胶体的包裹厚度为0.1-0.3mm。其中，该芯片顶面荧光粉厚度与芯片侧面荧光粉厚度可不同，该厚度根据各面发光强度进行调节，发光强度越高，厚度越大。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的LED器件制造方法的流程图。
图2是本发明的基板制备的示意图。
图3是本发明的LED芯片与基板安装示意图。
图4是本发明的基板减薄的示意图。
图5是本发明在基板上增加电极的示意图。
图6是本发明封装胶体的示意图。
图7是本发明在封装胶体上增加切割位标记的示意图。
图8为本发明的单个LED器件的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，其为本发明的LED器件制造方法的流程图。本发明的新型薄膜衬底LED器件的制造方法，包括以下步骤：
S1：制备基板。请同时参阅图2，其为本发明的基板的结构示意图。具体包括以下步骤：
S11：烧结制成一陶瓷或硅的基板1，该基板1的厚度在0.5-1mm之间，且最终成型的基板1可以为矩形、圆形或其他多边形。在本实施例中，优选为陶瓷基板，基板1的厚度优选为0.5-0.6mm，基板1的形状优选为矩形。
S12：在基板1上钻设至少两个电极通孔11。
S13：在每个电极通孔11上表面分别铺设第一导电层12，且相邻的两个第一导电层12之间相互绝缘。所述第一导电层12为铜层、镍层或银层。本实施例中，优选为铜层。
S2：将至少一个LED芯片2安装在基板1上，本实施例中，优选为多个LED芯片2安装在基板1上。请同时参阅图3，其为LED芯片与基板1安装示意图。具体的包括以下步骤：
S21：选择一正装或倒装或垂直式的LED芯片2，在本实施例中，优选为一种倒装的LED芯片2。其中，所述LED芯片2可以为紫外光芯片、蓝光芯片、绿光芯片或红光芯片中的一种，优选为氮化镓基蓝光芯片。所述LED芯片2的面积为0.58-2.32mm2。在本实施例中，优选为0.79mm2-1.95mm2。
S22：分别将每个LED芯片2的正负引脚分别安装到相邻两第一导电层12上时，且在安装LED芯片时，将相邻两个LED芯片2的间距设定为0.3-1.0mm。在本实施例中，优选为0.4-0.6mm。
S3：将基板1进行减薄。请同时参阅图4，其为基板1减薄后的示意图。具体的步骤为：
通过减薄设备对该基板1进行切割减薄，直至基板1厚度为0.1-0.2mm，形成薄膜形状，达到薄膜效果。在本实施中，减薄设备优选为金刚石砂轮的精密减薄设备。
S4：在基板1底部铺设第二导电层13。请同时参阅图5，其为在基板1上铺设第二导电层13的示意图。具体的步骤为：
先通过光刻工艺对电极以外的区域进行胶体覆盖，暴露出电极与电极通孔，利用电镀或蒸镀，或溅射工艺对基板1的电极通孔11和底部进行金属化，从而在基板1底部形成多个相互绝缘的第二导电层13，且该第二导电层13分别通过电极通孔11与第一导电层12形成接通电路。
S5：对该LED芯片2进行封装。请同时参阅图6和图7，其分别为封装胶体的示意图，封装胶体上增加切割位标记的示意图。具体的步骤包括：
S51：选择封装胶体3，所述封装胶体3可以为环氧树脂或硅胶，在本实施例中，优选为散射颗粒的有机硅胶。
S52：在该封装胶体3内混合散射颗粒、红色荧光粉、黄色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或几种。本实施例中，优选为混有黄色荧光粉。
S53：通过使用模具进行注塑封装，或通过在所需涂覆的区域设置围坝结构，在基板1上涂覆封装胶体3，从而使封装胶体3自由成形涂覆在该区域的表面。在本实施例中，使用模具进行注塑封装。
S54：将封装胶体3包裹每个LED芯片2的四周。
S55：根据LED芯片2周围荧光粉的厚度的需要，在所述两相邻LED芯片2之间分别通过激光切割或刀具切割设置一切割位标志31，该切割位标志31位于基板1边缘处。
S6：对步骤S5得到的样品进行切割，分离出单个LED器件。具体的步骤为：
通过使用一刀具对该基板1进行切割，从而分离出单个LED器件。其中，该切割刀具的厚度范围为0.1-0.3mm，在本实施例中，优选为0.2mm。
相比于现有技术，本发明采用先在常规陶瓷基板上安放管芯，然后进行基板剪薄处理，不会产生由于基板过薄而导致安放管芯的过程中冲击基板使其断裂，避免了由于传统CSP器件先制备薄膜基板，再进行管芯安放的步骤，而造成基板断裂的现象。
其次，本发明先对LED进行封装，再对基板进行切割处理，分离成单个LED的制造方法，可以精确控制LED芯片周围荧光粉的厚度，便于工业生产。
经过上述的方法流程，最终形成一单个新型薄膜衬底LED器件。请参阅图8，其为本发明的单个LED器件的结构示意图。所述的新型薄膜衬底LED器件，包括基板1、LED芯片2和封装胶体3。
所述基板上1设有两个电极通孔11，所述两电极通孔11的上方分别设有两相互绝缘的第一导电层12；所述两电极通孔的下方设有两相互绝缘的第二导电层13；所述两第一导电层12分别通过一电极通孔11与两第二导电层13电连接；所述基板1厚度为0.1-0.2mm。
所述LED芯片2的正负引脚分别安装在两相邻的第一导电层12上。
所述封装胶体3包裹在LED芯片2的四周。
其中，LED芯片2侧面包裹封装胶体3的厚度通过步骤S2中相邻两LED芯片2间距，以及刀片的厚度共同决定，其对应关系为：包覆厚度＝(相邻两芯片间距-刀具宽度)/2。因此，所述LED芯片2外围的封装胶体3的包裹厚度为0.1-0.3mm。
最终，单个LED器件整体尺寸厚度范围为0.3-0.5mm，所述LED器件面积为0.66mm2-2.64mm2，优选为0.90mm2-2.22mm2，即可实现大功率LED器件小型化的效果。
相比于现有技术，由本发明的新型薄膜衬底LED器件的制造方法所制造的单个LED器件，基板的厚度为0.1-0.2mm，可以保证LED芯片的散热效果。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：制备厚度在0.4-1mm之间且至少具有一面线路的基板；
步骤2：将至少一个LED芯片安装在基板的线路上；
步骤3：将基板进行减薄；
步骤4：利用金属化工艺在减薄的基板底面制备出对应的电极；
步骤5：对该LED芯片进行封装；
步骤6：对基板进行切割，分离出单个LED器件。
2.根据权利要求1所述新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：所述基板为陶瓷或硅；在步骤3中，通过一金刚石砂轮对该基板进行减薄，直至基板厚度为0.1-0.2mm。
3.根据权利要求1所述新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：在步骤1中，先在基板上钻设至少两个电极通孔；接着在每个电极通孔上方，通孔以外的区域铺设第一导电层，相邻两第一导电层相互绝缘，形成至少具有一面线路的基板；
在步骤2中，将至少一个LED芯片的正负引脚分别安装在两相邻的第一导电层上；
在步骤4中，在基板底面的每个电极通孔下方利用金属化工艺在减薄的基板底面制备出对应的电极，并对电极通孔进行金属填充，形成第二导电层，相邻两第二导电层电极相互绝缘。
4.根据权利要求3所述新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：在步骤4中，先通过光刻工艺对电极以外的区域进行胶体覆盖，暴露出电极与电极通孔，利用电镀或蒸镀，或溅射工艺对基板的底部和电极通孔进行金属化形成第二导电层与导电电极通孔；该基板底部形成的第二导电层通过该金属化的电极通孔与第一导电层实现电连接。
5.根据权利要求1所述新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：在步骤5时，通过在基板上涂覆封装胶体，该封装胶体包裹每个LED芯片的四周。
6.根据权利要求5所述新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：所述封装胶体为环氧树脂或硅胶或硅树脂，且该封装胶体内混合有散射颗粒、红色荧光粉、黄色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：在对每个LED芯片完成胶体的封装后，在所述两相邻LED芯片之间分别设置一切割位标志，且该切割位标志位于基板边缘处。
8.根据权利要求7所述新型薄膜衬底LED器件的制造方法，其特征在于：在步骤2中，基板上设置有多个LED芯片，相邻两个LED芯片的间距设置为0.3-1.0mm，此间距等于2倍芯片侧面荧光粉厚度加上切割位标志宽度。
9.一种新型薄膜衬底LED器件，其特征在于：包括基板、LED芯片和封装胶体；
所述基板上设有两个电极通孔，所述两电极通孔的上方分别设置相互绝缘的第一导电层；
所述电极通孔的下方分别设置相互绝缘的第二导电层；所述两第一导电层分别通过电极通孔与两第二导电层电连接；所述基板厚度为0.1-0.2mm，所述基板的宽度为0.3～1.0mm；
所述LED芯片的正负引脚分别安装在两相邻的第一导电层上；
所述封装胶体包裹在LED芯片的四周。
10.根据权利要求9所述新型薄膜衬底LED器件，其特征在于：所述LED芯片外围的封装胶体的包裹厚度为0.1-0.3mm。
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