CN105390570A - 一种led封装结构及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED封装结构及制造方法，制造方法包括提供载胶装置、载板、铺设第一隔离膜和第二隔离膜、注胶、固化、切割、分离。LED封装结构包括倒装晶片，倒装晶片的底部具有电极，在倒装晶片的侧面和顶面上包覆有封装胶，封装胶的下表面高于电极的下表面。本发明能制造出电极与封装胶之间有台阶的LED封装结构。减小LED封装结构与基板连接的空洞率，提高对LED封装结构的固定可靠性，提高LED封装结构与基板的电连接可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装结构及制造方法。
背景技术
LED的传统封装是先将芯片固定到基板上，然后在基板上对芯片实现封装工艺，采用这种封装工艺形成的LED器件，一方面，在封装过程中，芯片可能会出现移动的现象，造成芯片封装的位置精度不高，而且还会影响到芯片与基板的导电性能，另一方面，封装胶的厚度均匀性难以控制，造成LED器件的体积较大、重量较大，对出光也有一定的影响。对于在同一基板上封装了多个芯片的LED器件，如COB光源等，一旦封装完成，被封装的芯片被确定，假如出现芯片一致性不好或是某些芯片被损坏的现象，则会影响出光的一致性和出光效率，在这个情况下，如需要更换芯片，操作起来非常的困难。
后来，随着倒装晶片的出现，人们开始研究芯片级封装(CSP)技术，现有技术一般是在将芯片安装到基板上之前对芯片进行封装。目前，这种封装技术形成的封装级芯片，体积最小、重量轻、电性能好。
现有不带基板的单个CSP的制作工艺是：首先在机台上铺设薄膜，然后在薄膜上放置多个芯片，接着在薄膜上封装荧光胶，并让荧光胶固化，让荧光胶包覆在除底面以外的芯片上，然后将上述成型芯片群切割成单颗的CSP。
在切割过程中，在荧光胶层的下边缘可能会形成向下的毛刺，从而导致荧光胶层与芯片底部存在高低不平的现象，在将CSPLED封装到平面基板上时，因毛刺的存在，使得芯片与基板之间难以紧密的接触，影响电连接的可靠性。
目前，CSPLED与基板的连接方法是在基板上点锡膏和助焊剂，然后过回流焊。这样在受热过程中荧光胶层会受热膨胀从而导致荧光胶层与芯片底部所在面呈现高低不平，进而导致芯片与基板上焊盘贴合时出现接触不良、空洞甚至不能接触的现象，影响芯片与基板电连接的可靠性。
发明人针对上述技术问题，利用倒装晶片的特殊结构，发明人认为如果让倒装晶片的电极与封装胶形成台阶，则可能解决上述技术问题，但在制造芯片级封装时，由于封装胶在固化前为流体状，因此，在封装过程中，难以在电极与封装胶之间形成台阶，给制造造成了很大的瓶颈。
发明内容
为了能制造出电极与封装胶之间有台阶的LED封装结构，且简化工艺、降低成本，本发明提供了一种LED封装结构的制造方法。
为了减小LED封装结构与基板连接的空洞率，提高对LED封装结构的固定可靠性，提高LED封装结构与基板的电连接可靠性，本发明提供了一种LED封装结构。
为达到上述第一目的，一种LED封装结构的制造方法，包括如下步骤：
(1)提供一载胶装置，在载胶装置上铺设第一隔离膜，在第一隔离膜上预先注上封装胶；
(2)提供一载板，在载板上铺设第二隔离膜，在第二隔离膜上设置一个以上的倒装晶片；
(3)让倒装晶片逐渐伸入到封装胶内，让封装胶包覆在倒装晶片的侧面和顶面上；控制载板与载胶装置的距离，让封装胶与倒装晶片的电极底面具有间隙；
(4)待封装胶固化后将封装胶与第一隔离膜分离；封装胶与倒装晶片形成LED封装结构组；
(5)将LED封装结构组切割成单颗的LED封装结构；
(6)将载板与第二隔离膜分离；
(7)将第二隔离膜与LED封装结构分离。
进一步的，所述的载胶装置为载胶台，载胶台具有胶腔，注入到胶腔内的封装胶低于载胶台上边缘；注入到胶腔内的封装胶胶面到载胶台上边缘的距离为h。
进一步的，设定胶腔的正投影面积为S1，倒装晶片未伸入时封装胶在胶腔中的高度为h1；单个倒装晶片的正投影面积为S2，单个倒装晶片的高度为h2，设置在载板上的倒装晶片的数量为n，控制封装胶与倒装晶片的电极底面的间隙为h3，第一隔离膜的厚度为h5，则有封装胶的体积V1＝S1h1，所有倒装晶片的体积V2＝n·S2h2，当倒装晶片伸入到封装胶内后封装胶的变化高度注入到胶腔内的封装胶胶面到载胶台上边缘的距离为h＝h3+h4-h5。。
进一步的，所述的封装胶为半固化胶。
进一步的，所述的载胶装置为平板，在平板上位于封装胶外围设有限位柱。
进一步的，所述的载胶装置为平板，平板位于载板的上方，封装胶设置在平板的底面上，封装胶与倒装晶片的电极底面的间隙由平板的运动距离来控制。
进一步的，所述的第一隔离膜为UV膜，第二隔离膜为UV膜。
为达到上述第二目的，一种利用所述的制造方法制造的LED封装结构，包括倒装晶片，倒装晶片的底部具有电极，在倒装晶片的侧面和顶面上包覆有封装胶，封装胶的下表面高于电极的下表面。
进一步的，封装胶的截面呈倒U形。
进一步的，封装胶为荧光胶。
本发明的有益效果是：
(1)控制载板与载胶装置的距离，让封装胶与倒装晶片的电极底面具有间隙，当LED封装结构组被分割后，由于采用了本发明的制造方法，因此，封装胶的下表面会高于电极的下表面，使得封装胶与电极之间形成台阶。
(2)根据本发明所记载的工艺过程，只需要提供一载胶装置和载板，然后铺设第一隔离膜、第二隔离膜、放置倒装晶片、在第一隔离膜上注胶、让倒装晶片伸入到封装胶内使得封装胶自动包覆在倒装晶片上、固化、切割，因此，工艺步骤非常的简单，同时能达到本发明的目的，从而降低了制造成本。
(3)由于封装胶与载胶台上边缘具有距离h，利用该距离能自动控制封装胶与倒装晶片电极底面之间的间隙，让工艺更加的简单，操作方便。
(4)对于采用胶腔的结构，当倒装晶片伸入到胶腔内的封装胶内时，封装胶的高度会变化，因此，通过体积相等的原理计算h的数值，这样，能精确的控制封装胶与倒装晶片的电极底面之间的间隙，提高LED封装结构的精度。
(5)由于采用半固化封装胶，使得封装胶的流动性较差，因此，容易控制封装胶的形状，易于成型LED封装结构。
(6)由于设置了限位柱，因此，能更好的控制封装胶与倒装晶片电极底面之间的间隙。
(7)由于封装胶的下表面高于电极的下表面，在将LED封装结构固定到基板上的过程中，封装胶下表面与基板之间形成空间，因此，即使封装胶具有向下的毛刺，也不会影响倒装晶片的电极与基板的紧密接触，另外，如果封装胶受热膨胀，封装胶下方也给予其膨胀的空间，因此，减小LED封装结构与基板连接的空洞率，解决了由于封装胶切割存在毛刺以及倒装晶片的电极与基板焊接过程中受热导致倒装晶片与基板之间电连接不可靠的问题，使得倒装晶片与基板的连接更加的牢固。
附图说明
图1为LED封装结构的示意图。
图2为LED器件的示意图。
图3为实施例3载胶装置的示意图。
图4为实施例3向载胶装置内注入封装胶的示意图。
图5为实施例3载板、第二隔离膜和设置有倒装晶片的示意图。
图6为实施例3倒装晶片未伸入到封装胶时的示意图。
图7为实施例3倒装晶片伸入到封装胶内的示意图。
图8为实施例3第一隔离膜与封装胶分离后的示意图。
图9为实施例3切割后的示意图。
图10为实施例3载板从第二隔离膜分离后的示意图。
图11为实施例3第二隔离膜从倒装晶片分离后的示意图。
图12为实施例4载胶装置的示意图。
图13为实施例4向载胶装置内注入封装胶的示意图。
图14为实施例4载板、第二隔离膜和设置有倒装晶片的示意图。
图15为实施例4倒装晶片未伸入到封装胶时的示意图。
图16为实施例4倒装晶片伸入到封装胶内的示意图。
图17为实施例4第一隔离膜与封装胶分离后的示意图。
图18为实施例4切割后的示意图。
图19为实施例4载板从第二隔离膜分离后的示意图。
图20为实施例4第二隔离膜从倒装晶片分离后的示意图。
图21为实施例5倒装晶片未伸入到封装胶时的示意图。
图22为实施例5倒装晶片伸入到封装胶时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
实施例1。
如图1所示，LED封装结构100包括倒装晶片1，倒装晶片1包括倒装晶片本体和电极11，电极11设置在倒装晶片本体的底部，电极11凸出倒装晶片本体的底面。在倒装晶片本体的侧面和顶面上包覆有封装胶2，所述的封装胶2为荧光胶。封装胶2的下表面高于电极11的下表面。在本实施例中，封装胶2的下表面与倒装晶片本体的下表面平齐。
如图2所示，由于封装胶2的下表面高于电极11的下表面，在将LED封装结构100固定到基板3上的过程中，封装胶2下表面与基板3之间形成空间，因此，即使封装胶2具有向下的毛刺，也不会影响倒装晶片的电极11与基板3的紧密接触，另外，如果封装胶2受热膨胀，封装胶2下方也给予其膨胀的空间，因此，减小LED封装结构100与基板3连接的空洞率，解决了由于封装胶2切割存在毛刺以及倒装晶片的电极11与基板2焊接过程中受热导致倒装晶片1与基板3之间电连接不可靠的问题，使得倒装晶片1与基板3的连接更加的牢固。
实施例2。
如图2所示，LED器件包括LED封装结构100和基板3。
LED封装结构100包括倒装晶片1，倒装晶片1包括倒装晶片本体和电极11，电极11设置在倒装晶片本体的底部，电极11凸出倒装晶片本体的底面。在倒装晶片本体的侧面和顶面上包覆有封装胶2，所述的封装胶2为荧光胶。封装胶2的下表面高于电极11的下表面。在本实施例中，封装胶2的下表面与倒装晶片本体的下表面平齐。
如图2所示，由于封装胶2的下表面高于电极11的下表面，在将LED封装结构100固定到基板3上的过程中，封装胶2下表面与基板3之间形成空间，因此，即使封装胶2具有向下的毛刺，也不会影响倒装晶片的电极11与基板3的紧密接触，另外，如果封装胶2受热膨胀，封装胶2下方也给予其膨胀的空间，因此，减小LED封装结构100与基板3连接的空洞率，解决了由于封装胶2切割存在毛刺以及倒装晶片的电极11与基板2焊接过程中受热导致倒装晶片1与基板3之间电连接不可靠的问题，使得倒装晶片1与基板3的连接更加的牢固。
实施例3。
制造上述实施例1LED封装结构的方法为：
(1)如图3和图4所示，提供一载胶装置，在本实施例中，载胶装置为载胶台4，载胶台4具有胶腔41，在载胶台上铺设第一隔离膜5，第一隔离膜5为UV膜，第一隔离膜5的厚度为h5。设定胶腔41正投影面积为S1，上述的正投影是指沿着图3中A方向投影的方向。如图4所示，向胶腔41内注入封装胶2，所述的封装胶2为半固化胶，半固化胶的粘度为10—80Pa.s(帕·每秒)，第一隔离膜5将载胶台与封装胶2隔离，注入到胶腔内的封装胶2低于载胶台上边缘；注入到胶腔41内的封装胶2的胶面到载胶台上边缘的距离为h，倒装晶片1未伸入时封装胶2在胶腔41中的高度为h1，则有封装胶的体积V1＝S1h1。
(2)如图5所示，提供一载板6，载板6为平板状，在载板6的底面铺设第二隔离膜7，第二隔离膜7为UV膜，在第二隔离膜7上设置一个以上的倒装晶片1。单个倒装晶片的正投影面积为S2，如图5所示，B方向为正投影方向，单个倒装晶片的高度为h2，设置在载板6上的倒装晶片的数量为n，则有所有倒装晶片的体积V2＝n·S2h2。
(3)如图6所示，让倒装晶片1连同载板6和第二隔离膜7逐渐向封装胶方向运动，如图7所示，让倒装晶片1伸入到封装胶2内，当第一隔离膜5与第二隔离膜7接触后，载板6停止运动，让封装胶2包覆在倒装晶片1的侧面和顶面上；让封装胶2与倒装晶片1的电极11底面具有间隙h3。为了更好、更加精确的控制封装胶2与倒装晶片1的电极11底面之间的间隙h3，应当精确的控制h值，根据体积相同的原理，h＝h3+h4-h5，h4为当倒装晶片伸入到封装胶内后封装胶的变化高度，
(4)如图8所示，待封装胶2固化后将封装胶2与第一隔离膜5分离。
(5)如图9所示，将LED封装结构组切割成单颗的LED封装结构；在切割过程中，让刀片切割至第二隔离膜上；其中所述的LED封装结构组包括倒装晶片和封装胶，且为未切割前的状态。
(6)如图10所示，将载板6与第二隔离膜7分离；
(7)如图11所示，将第二隔离膜7与LED封装结构分离。
在本实施例中，控制载板6与载胶装置的距离，让封装胶2与倒装晶片1的电极底面具有间隙，当LED封装结构组被分割后，由于采用了本发明的制造方法，因此，封装胶的下表面会高于电极的下表面，使得封装胶与电极之间形成台阶。根据本发明所记载的工艺过程，只需要提供一载胶装置和载板6，然后铺设第一隔离膜5、第二隔离膜7、放置倒装晶片1、在第一隔离膜5上注胶、让倒装晶片1伸入到封装胶2内使得封装胶2自动包覆在倒装晶片1上、固化、切割，因此，工艺步骤非常的简单，同时能达到本发明的目的，从而降低了制造成本。由于封装胶2与载胶台4上边缘具有距离h，利用该距离能自动控制封装胶与倒装晶片电极底面之间的间隙，让工艺更加的简单，操作方便。对于采用胶腔41的结构，当倒装晶片1伸入到胶腔41内的封装胶2内时，封装胶2的高度会变化，因此，通过体积相等的原理计算h的数值，这样，能精确的控制封装胶与倒装晶片的电极底面之间的间隙，提高LED封装结构的精度。由于采用半固化封装胶，使得封装胶的流动性较差，因此，容易控制封装胶的形状，易于成型LED封装结构。
实施例4。
制造上述实施例1LED封装结构的方法为：
(1)如图12所示，提供一载胶装置，在本实施例中，载胶装置为平板8，平板8上位于封装胶2外设有限位柱9，在平板8上铺设第一隔离膜5，第一隔离膜5为UV膜。如图13所示，向平板8上注入封装胶2，所述的封装胶2为半固化胶，第一隔离膜5将平板8与封装胶2隔离。
(2)如图14所示，提供一载板6，载板6为平板状，在载板6的底面铺设第二隔离膜7，第二隔离膜7为UV膜，在第二隔离膜7上设置一个以上的倒装晶片1。
(3)如图15所示，让倒装晶片1连同载板6和第二隔离膜7逐渐向封装胶方向运动，如图16所示，让倒装晶片1伸入到封装胶2内，当第一隔离膜5与限位柱9接触后，载板6停止运动，让封装胶2包覆在倒装晶片1的侧面和顶面上；让封装胶2与倒装晶片1的电极11底面具有间隙，该间隙利用限位柱来控制。
(4)如图17所示，待封装胶2固化后将封装胶2与第一隔离膜5分离。
(5)如图18所示，将LED封装结构组切割成单颗的LED封装结构；在切割过程中，让刀片切割至第二隔离膜上；其中所述的LED封装结构组包括倒装晶片和封装胶，且为未切割前的状态。
(6)如图19所示，将载板6与第二隔离膜7分离；
(7)如图20所示，将第二隔离膜7与LED封装结构分离。
在本实施例中，控制载板6与限位柱的距离，让封装胶2与倒装晶片1的电极底面具有间隙，当LED封装结构组被分割后，由于采用了本发明的制造方法，因此，封装胶的下表面会高于电极的下表面，使得封装胶与电极之间形成台阶。根据本发明所记载的工艺过程，只需要提供一载胶装置和载板6，然后铺设第一隔离膜5、第二隔离膜7、放置倒装晶片1、在第一隔离膜5上注胶、让倒装晶片1伸入到封装胶2内使得封装胶2自动包覆在倒装晶片1上、固化、切割，因此，工艺步骤非常的简单，同时能达到本发明的目的，从而降低了制造成本。由于采用半固化封装胶，使得封装胶的流动性较差，因此，容易控制封装胶的形状，易于成型LED封装结构。
实施例5。
制造上述实施例1LED封装结构的方法为：
(1)如图21所示，提供一载胶装置，在本实施例中，载胶装置为平板10，且平板上位于封装胶外设有限位柱(图中未示意出来)，限位柱也可以是限位板，用于防止封装胶侧面变形，在平板10底面上铺设第一隔离膜5，第一隔离膜5为UV膜。在第一隔离膜5上设有封装胶2，所述的封装胶2为半固化胶，半固化胶的粘度为10—80Pa.s(帕·每秒)，第一隔离膜5将平板10与封装胶2隔离。
(2)如图21所示，提供一载板6，载板6为平板状，或当封胶装置为没有设置限位柱的平板时，可以在载板6对应封装胶外设有限位柱，防止封装胶侧面变形，在载板6的底面铺设第二隔离膜7，第二隔离膜7为UV膜，在第二隔离膜7上设置一个以上的倒装晶片1。
(3)如图21和图22所示，让封装胶2连同载胶装置和第一隔离膜5逐渐向倒装晶片方向运动，如图22所示，让倒装晶片1伸入到封装胶2内，封装胶2与倒装晶片1的电极11底面具有间隙，该间隙通过载胶装置的运动距离来控制。
(4)待封装胶2固化后将封装胶2与第一隔离膜5分离。
(5)将LED封装结构组切割成单颗的LED封装结构；在切割过程中，让刀片切割至第二隔离膜上；其中所述的LED封装结构组包括倒装晶片和封装胶，且为未切割前的状态。
(6)将载板6与第二隔离膜7分离；
(7)将第二隔离膜7与LED封装结构分离。
在本实施例中，让封装胶2与倒装晶片1的电极底面具有间隙，当LED封装结构组被分割后，由于采用了本发明的制造方法，因此，封装胶的下表面会高于电极的下表面，使得封装胶与电极之间形成台阶。根据本发明所记载的工艺过程，只需要提供一载胶装置和载板6，然后铺设第一隔离膜5、第二隔离膜7、放置倒装晶片1、在第一隔离膜5上注胶、让倒装晶片1伸入到封装胶2内使得封装胶2自动包覆在倒装晶片1上、固化、切割，因此，工艺步骤非常的简单，同时能达到本发明的目的，从而降低了制造成本。由于采用半固化封装胶，使得封装胶的流动性较差，因此，容易控制封装胶的形状，易于成型LED封装结构。
Claims (10)
1.一种LED封装结构的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)提供一载胶装置，在载胶装置上铺设第一隔离膜，在第一隔离膜上预先注上封装胶；
(2)提供一载板，在载板上铺设第二隔离膜，在第二隔离膜上设置一个以上的倒装晶片；
(3)让倒装晶片逐渐伸入到封装胶内，让封装胶包覆在倒装晶片的侧面和顶面上；控制载板与载胶装置的距离，让封装胶与倒装晶片的电极底面具有间隙；
(4)待封装胶固化后将封装胶与第一隔离膜分离；封装胶与倒装晶片形成LED封装结构组；
(5)将LED封装结构组切割成单颗的LED封装结构；
(6)将载板与第二隔离膜分离；
(7)将第二隔离膜与LED封装结构分离。
2.根据权利要求1所述的LED封装结构的制造方法，其特征在于：所述的载胶装置为载胶台，载胶台具有胶腔，注入到胶腔内的封装胶低于载胶台上边缘；注入到胶腔内的封装胶胶面到载胶台上边缘的距离为h。
3.根据权利要求2所述的LED封装结构的制造方法，其特征在于：设定胶腔的正投影面积为S1，倒装晶片未伸入时封装胶在胶腔中的高度为h1；单个倒装晶片的正投影面积为S2，单个倒装晶片的高度为h2，设置在载板上的倒装晶片的数量为n，控制封装胶与倒装晶片的电极底面的间隙为h3，第一隔离膜的厚度为h5，则有封装胶的体积V1＝S1h1，所有倒装晶片的体积V2＝n·S2h2，当倒装晶片伸入到封装胶内后封装胶的变化高度注入到胶腔内的封装胶胶面到载胶台上边缘的距离为h＝h3+h4-h5。
4.根据权利要求1所述的LED封装结构的制造方法，其特征在于：所述的封装胶为半固化胶。
5.根据权利要求4所述的LED封装结构的制造方法，其特征在于：所述的载胶装置为平板，在平板上位于封装胶外围设有限位柱。
6.根据权利要求4所述的LED封装结构的制造方法，其特征在于：所述的载胶装置为平板，平板位于载板的上方，封装胶设置在平板的底面上，封装胶与倒装晶片的电极底面的间隙由平板的运动距离来控制。
7.根据权利要求1所述的LED封装结构的制造方法，其特征在于：所述的第一隔离膜为UV膜，第二隔离膜为UV膜。
8.一种利用权利要求1所述的制造方法制造的LED封装结构，包括倒装晶片，倒装晶片的底部具有电极，在倒装晶片的侧面和顶面上包覆有封装胶，其特征在于：封装胶的下表面高于电极的下表面。
9.根据权利要求7所述的LED封装结构，其特征在于：封装胶的截面呈倒U形。
10.根据权利要求7所述的LED封装结构，其特征在于：封装胶为荧光胶。
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