CN109599474B - 一种led芯片的csp封装方法及其封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明利用第一和第二透明树脂层、聚合物层的热膨胀系数的三明治结构，防止LED芯片因热而产生的翘曲和层间剥离，有效的释放应力。更为巧妙的是，本发明在第一透明树脂层内填充较少的散射金属颗粒，而在第二透明树脂层内填充较多的散热金属颗粒以实现热膨胀系数相对大小关系的同时，增强第二透明树脂层的光反射，保证出光的均匀性。此外，本申请中的LED封装结构无需电镀和光刻板刻蚀工艺，仅需要激光刻蚀和油墨涂抹即可。
Description
技术领域
本发明LED封装领域，尤其涉及一种LED芯片的CSP封装方法及其封装结构。
背景技术
现有的LED芯片封装，多为COB结构，其在制备过程中随温度变化，塑封材料会产生膨胀或收缩，进而导致封装结构的翘曲，影响封装的密封性，且可能导致塑封材料的剥离。有人利用双层结构进行密封，其利用热膨胀系数（CTE）不同的两层材料进行密封，但是大量的光刻工艺和电镀均会对封装层产生不利的溶解、热软化的风险，并且两层结构不足以完全抑制翘曲。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种LED芯片的CSP封装方法，包括：
（1）提供一载板，并在所述载板上形成一层半固化第一透明树脂层；
（2）在所述第一透明树脂层中形成凹陷，所述凹陷的深度小于所述第一透明树脂的厚度；
（3）提供一LED芯片，在所述LED芯片的电极处形成导电插针，所述导电插针位于所述LED芯片的周边，在所述周边的内侧形成有多个绝缘插针；将所述LED插入所述凹陷中，使得所述导电插针和绝缘插针插入所述第一透明树脂层中；
（4）在所述第一透明树脂层和LED芯片上覆盖半固化的第二透明树脂层，并进行加热，固化所述第一和第二透明树脂层；
（5）去除所述载体，在所述第一透明树脂层内开槽，形成通孔和布线槽，其中，所述通孔暴露所述导电插针，所述布线与所述通孔相连通；
（6）在所述通孔和布线槽内填充导电油墨，所述导电油墨经固化后与所述导电插针电连接；
（7）在所述第一透明树脂层下方形成一层聚合物层，所述聚合物层经开口植球工艺，形成与所述导电油墨电连接的焊球；
对于本发明的最重要的设计，所述第一透明树脂层的热膨胀系数（CTE）小于所述第二透明树脂层的热膨胀系数（CTE），且所述第一透明树脂层的热膨胀系数（CTE）小于所述聚合物层的热膨胀系数（CTE）。
其中，所述第一透明树脂层中的无机填料的重量百分比小于所述第二透明树脂层中的无机填料的重量百分比。
其中，所述第一透明树脂层和第二透明树脂层包括环氧树脂中分散有银、金、铂等无机填料。
其中，所述聚合物层包括PI或PBO。
其中，形成所述第一透明树脂层的方法为压缩成型、传递模塑、液封成型、真空层压或旋涂。
本发明由上述方法得到一种LED芯片的CSP封装结构，包括：
第一透明树脂层，在所述第一透明树脂层中形成有凹陷，所述凹陷的深度小于所述第一透明树脂的厚度；
LED芯片，在所述LED芯片的电极处形成导电插针，所述导电插针位于所述LED芯片的周边，在所述周边的内侧形成有多个绝缘插针；所述LED插入在所述凹陷中，使得所述导电插针和绝缘插针插入所述第一透明树脂层中；
第二透明树脂层，覆盖在所述第一透明树脂层和LED芯片上；
布线层，由导电油墨固化形成，包括通孔和布线，形成在所述第一透明树脂层内，其中，所述通孔与所述导电插针电连接；
聚合物层，在所述第一透明树脂层下方，所述聚合物层具有开口；
焊球，形成于所述开口处，且与所述导电油墨电连接；
对于本发明的最重要的设计，所述第一透明树脂层的热膨胀系数（CTE）小于所述第二透明树脂层的热膨胀系数（CTE），且所述第一透明树脂层的热膨胀系数（CTE）小于所述聚合物层的热膨胀系数（CTE）。
其中，所述绝缘插针大于所述导电插针的长度。
其中，所述第一透明树脂层中的无机填料的重量百分比小于所述第二透明树脂层中的无机填料的重量百分比。
其中，所述第一透明树脂层和第二透明树脂层包括环氧树脂，所述无机填料为银、金、铂等。
其中，所述LED芯片的侧面与所述第一透明树脂和第二透明树脂层均接触。
本发明利用第一和第二透明树脂层、聚合物层的热膨胀系数的三明治结构，防止LED芯片因热而产生的翘曲和层间剥离，有效的释放应力。更为巧妙的是，本发明在第一透明树脂层内填充较少的散射金属颗粒，而在第二透明树脂层内填充较多的散热金属颗粒以实现热膨胀系数相对大小关系的同时，增强第二透明树脂层的光反射，保证出光的均匀性。此外，本申请中的LED封装结构无需电镀和光刻板刻蚀工艺，仅需要激光刻蚀和油墨涂抹即可。
附图说明
图1-7为本发明LED芯片的CSP封装方法及其封装结构的示意图。
具体实施方式
参见图1-7，本发明提供了一种LED芯片的CSP封装方法，包括：
参见图1，提供一载板1，并在所述载板1上形成一层半固化第一透明树脂层2；
参见图2，在所述第一透明树脂层2中形成凹陷3，所述凹陷3的深度小于所述第一透明树脂2的厚度；
参见图3，提供一LED芯片4，在所述LED芯片4的电极处形成导电插针5，所述导电插针5位于所述LED芯片4的周边，在所述周边的内侧形成有多个绝缘插针6；将所述LED芯片4插入所述凹陷3中，使得所述导电插针5和绝缘插针6插入所述第一透明树脂层2中；其中，所述LED芯片4的厚度大于所述凹陷3的深度以使得所述LED芯片4的部分突出。
参见图4，在所述第一透明树脂层2和LED芯片4上覆盖半固化的第二透明树脂层7，并进行加热，固化所述第一和第二透明树脂层2、7；
参见图5，去除所述载体1，在所述第一透明树脂层2内开槽，形成通孔8和布线槽9，其中，所述通孔8暴露所述导电插针5，所述布线槽9与所述通孔8相连通；
参见图6，在所述通孔8和布线槽9内填充导电油墨10，所述导电油墨10经固化后与所述导电插针5电连接；
参见图7，在所述第一透明树脂层2下方形成一层聚合物层11，所述聚合物层11经开口植球工艺，形成与所述导电油墨10电连接的焊球12；
其中，所述第一透明树脂层2的热膨胀系数（CTE）小于所述第二透明树脂层7的热膨胀系数（CTE），且所述第一透明树脂层2的热膨胀系数（CTE）小于所述聚合物层11的热膨胀系数（CTE）。第一透明树脂层2和第二透明树脂层7的热膨胀系数的相对大小通过调节透明树脂层内的无机填料的百分比来实现，所述第一透明树脂层2中的无机填料的重量百分比小于所述第二透明树脂层7中的无机填料的重量百分比。例如第一透明树脂层2的无机填料的重量百分比为1-3%，而第二透明树脂层7的无机填料百分比为4-5%。其中，所述第一透明树脂层2和第二透明树脂层7包括环氧树脂中分散有银、金、铂等无机填料。
此外，所述聚合物层11包括PI或PBO。为了保证聚合物层11与第一透明树脂层2的热膨胀系数的相对大小，所述聚合物层中可以添加无机填料，作为一种散热的封装体而言，优选的，所述聚合物层11的无机填料为二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氧化钛等，其重量百分比为10-20%。
其中，形成所述第一透明树脂层2的方法为压缩成型、传递模塑、液封成型、真空层压或旋涂。形成所述第二透明树脂层7的方法为真空层压。
本发明由上述方法得到一种LED芯片的CSP封装结构，包括：
第一透明树脂层，在所述第一透明树脂层中形成有凹陷，所述凹陷的深度小于所述第一透明树脂的厚度；
LED芯片，在所述LED芯片的电极处形成导电插针，所述导电插针位于所述LED芯片的周边，在所述周边的内侧形成有多个绝缘插针；所述LED插入在所述凹陷中，使得所述导电插针和绝缘插针插入所述第一透明树脂层中；
第二透明树脂层，覆盖在所述第一透明树脂层和LED芯片上；
布线层，由导电油墨固化形成，包括通孔和布线，形成在所述第一透明树脂层内，其中，所述通孔与所述导电插针电连接；
聚合物层，在所述第一透明树脂层下方，所述聚合物层具有开口；
焊球，形成于所述开口处，且与所述导电油墨电连接；
对于本发明的最重要的设计，所述第一透明树脂层的热膨胀系数（CTE）小于所述第二透明树脂层的热膨胀系数（CTE），且所述第一透明树脂层的热膨胀系数（CTE）小于所述聚合物层的热膨胀系数（CTE）。
其中，所述绝缘插针大于所述导电插针的长度。
其中，所述第一透明树脂层中的无机填料的重量百分比小于所述第二透明树脂层中的无机填料的重量百分比。
其中，所述第一透明树脂层和第二透明树脂层包括环氧树脂，所述无机填料为银、金、铂等。
其中，所述LED芯片的侧面与所述第一透明树脂和第二透明树脂层均接触。
本发明利用第一和第二透明树脂层、聚合物层的热膨胀系数的三明治结构，防止LED芯片因热而产生的翘曲和层间剥离，有效的释放应力。更为巧妙的是，本发明在第一透明树脂层内填充较少的散射金属颗粒，而在第二透明树脂层内填充较多的散热金属颗粒以实现热膨胀系数相对大小关系的同时，增强第二透明树脂层的光反射，保证出光的均匀性。此外，本申请中的LED封装结构无需电镀和光刻板刻蚀工艺，仅需要激光刻蚀和油墨涂抹即可。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种LED芯片的CSP封装方法，包括：
(1)提供一载板，并在所述载板上形成一层半固化第一透明树脂层；
(2)在所述第一透明树脂层中形成凹陷，所述凹陷的深度小于所述第一透明树脂的厚度；
(3)提供一LED芯片，在所述LED芯片的电极处形成导电插针，所述导电插针位于所述LED芯片的周边，在所述周边的内侧形成有多个绝缘插针；将所述LED插入所述凹陷中，使得所述导电插针和绝缘插针插入所述第一透明树脂层中；
(4)在所述第一透明树脂层和LED芯片上覆盖半固化的第二透明树脂层，并进行加热，固化所述第一和第二透明树脂层；
(5)去除所述载板，在所述第一透明树脂层内开槽，形成通孔和布线槽，其中，所述通孔暴露所述导电插针，所述布线槽与所述通孔相连通；
(6)在所述通孔和布线槽内填充导电油墨，所述导电油墨经固化后与所述导电插针电连接；
(7)在所述第一透明树脂层下方形成一层聚合物层，所述聚合物层经开口植球工艺，形成与所述导电油墨电连接的焊球；
其特征在于，所述第一透明树脂层的热膨胀系数(CTE)小于所述第二透明树脂层的热膨胀系数(CTE)，且所述第一透明树脂层的热膨胀系数(CTE)小于所述聚合物层的热膨胀系数(CTE)。
2.根据权利要求1所述的LED芯片的CSP封装方法，其特征在于：所述第一透明树脂层中的无机填料的重量百分比小于所述第二透明树脂层中的无机填料的重量百分比。
3.根据权利要求1所述的LED芯片的CSP封装方法，其特征在于：所述第一透明树脂层和第二透明树脂层包括环氧树脂以及分散在环氧树脂中的银、金、铂无机填料。
4.根据权利要求1所述的LED芯片的CSP封装方法，其特征在于：所述聚合物层包括PI或PBO。
5.根据权利要求1所述的LED芯片的CSP封装方法，其特征在于：形成所述第一透明树脂层的方法为压缩成型、传递模塑、液封成型、真空层压或旋涂。
6.一种LED芯片的CSP封装结构，包括：
第一透明树脂层，在所述第一透明树脂层中形成有凹陷，所述凹陷的深度小于所述第一透明树脂的厚度；
LED芯片，在所述LED芯片的电极处形成导电插针，所述导电插针位于所述LED芯片的周边，在所述周边的内侧形成有多个绝缘插针；所述LED插入在所述凹陷中，使得所述导电插针和绝缘插针插入所述第一透明树脂层中；
第二透明树脂层，覆盖在所述第一透明树脂层和LED芯片上；
布线层，由导电油墨固化形成，包括通孔和布线，形成在所述第一透明树脂层内，其中，所述通孔与所述导电插针电连接；
聚合物层，在所述第一透明树脂层下方，所述聚合物层具有开口；
焊球，形成于所述开口处，且与所述导电油墨电连接；
其特征在于，所述第一透明树脂层的热膨胀系数(CTE)小于所述第二透明树脂层的热膨胀系数(CTE)，且所述第一透明树脂层的热膨胀系数(CTE)小于所述聚合物层的热膨胀系数(CTE)。
7.根据权利要求6所述的LED芯片的CSP封装结构，其特征在于：所述绝缘插针大于所述导电插针的长度。
8.根据权利要求6所述的LED芯片的CSP封装结构，其特征在于：所述第一透明树脂层中的无机填料的重量百分比小于所述第二透明树脂层中的无机填料的重量百分比。
9.根据权利要求8所述的LED芯片的CSP封装结构，其特征在于：所述第一透明树脂层和第二透明树脂层包括环氧树脂，所述无机填料为银、金、铂。
10.根据权利要求6所述的LED芯片的CSP封装结构，其特征在于：所述LED芯片的侧面与所述第一透明树脂和第二透明树脂层均接触。
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| CN109599474A (zh) | 2019-04-09 |
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