CN113661579A - 发光二极管芯片级封装及其制造方法 - Google Patents

发光二极管芯片级封装及其制造方法 Download PDF

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李在晔
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Abstract

本发明涉及发光二极管芯片级封装及其制造方法，所述发光二极管芯片级封装由一面形成有与外部对象电连接的焊盘的发光二极管芯片、包覆发光二极管芯片但向外部露出焊盘的结合面的荧光硅胶膜、以及与结合面连接且扩张焊盘的表面积的金属层构成。

Description

发光二极管芯片级封装及其制造方法
技术领域
本发明涉及发光二极管芯片的焊盘大小扩张的芯片级封装及其制造方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode：LED)相比于白炽灯具有寿命长、电能消耗少、亮度优异、对人体无害的优点，因此受到关注，尤其自可生产通过芯片级封装(ChipScale Package)发出白色光的发光二极管以来，实际上更加受到青睐。
一般来讲，这种发光二极管芯片级封装采用发出蓝色光的发光二极管芯片，为了将发光二极管芯片的蓝色光转换成白色光、红色光、绿色光中任意一个，如图1配置成发光二极管芯片10表面包覆硅胶荧光膜20的形态。即，硅胶荧光膜20包覆发出蓝色光的发光二极管芯片10以转换从发光二极管芯片10发光后向外部发出的光的颜色。
然而，这种现有发光二极管芯片级封装30由于与外部对象电连接的发光二极管芯片10的焊盘40非常小，因此利用表面贴装技术(Surface Mounting technology)电连接基板与发光二极管芯片10的工程中实际上具有发生开路/短路(Open/Short)等不良的问题，这种问题在发光二极管芯片10的大小越小时演变成更大的问题。具体来讲，如图1所示的现有发光二极管芯片10的情况下焊盘40的宽度R1非常窄，因此能够实质上与基板电连接的面积窄，因此不仅具有与形成于基板的电路电连接不佳的问题，而且还具有即使焊盘40与基板电连接良好但由于焊盘40之间的间隔L1窄，因此容易发生短路的问题。
因此，需要提出能够解决这种现有发光二极管芯片级封装具有的问题的新型发光二极管芯片级封装及其制造方法。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)国内公开专利公报第2019-0017439号(名称：发光元件封装及发光元件封装模块，公开日期：2019.02.20)
发明内容
技术问题
本发明旨在解决如上所述的问题，本发明的目的是提供一种通过扩张与基板电连接的发光二极管芯片上形成的焊盘的面积，能够解决发光二极管芯片级封装电连接到基板的过程中发生的电气问题的发光二极管芯片级封装及其制造方法。
技术方案
根据用于达成上述目的的本发明的发光二极管芯片级封装，其特征在于包括：一面形成有与外部对象电连接的焊盘(110)的发光二极管芯片(100)；包覆所述发光二极管芯片(100)但向外部露出所述焊盘(110)的结合面(111)的荧光硅胶膜(200)；以及连接于所述结合面(111)且扩张所述焊盘(110)的表面积的金属层(300)。
并且，其特征在于所述焊盘(110)包括相隔配置的一对焊盘单体(110A)，所述金属层(300)包括与各所述焊盘单体(110A)连接的一对金属层单(体(300A)，金属层单体(300A)之间的相隔距离(L2)为焊盘单体(110A)之间的相隔距离(L1)以上。
根据用于达成上述目的的本发明的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于包括：用所述荧光硅胶膜(200)包覆所述发光二极管芯片(100)但向外部露出所述焊盘(110)的结合面(111)的封装形成步骤(S100)；以及在所述结合面(111)结合金属层(300)以扩张所述焊盘(110)的焊盘扩张步骤(S200)。
并且，其特征在于所述封装形成步骤(S100)包括：在基板(400)结合垂直框架(500)形成孔(600)的框架结合步骤(S110)；在所述孔(600)上排列发光二极管芯片(100)的二极管排列步骤(S120)；在所述孔(600)上注入混合液(200A)的液注入步骤(S130)；通过加工注入到孔(300)的所述混合液(200A)将所述混合液(200A)转换成荧光硅胶膜(200)的膜形成步骤(S140)；以及去除所述基板(400)形成所述焊盘(110)向外部露出的封装板(700)的基板去除步骤(S150)。
并且，其特征在于所述混合液(200A)为荧光体与硅胶的混合物。
并且，其特征在于所述焊盘扩张步骤(S200)包括向位于形成于在所述基板去除步骤(S150)去除所述基板(400)而露出的所述垂直框架(500)的一面与焊盘之间的槽(111)的荧光硅胶膜(200)的一面结合阴罩(800)的阴罩结合步骤(S210)。
并且，其特征在于所述焊盘扩张步骤(S200)包括在所述焊盘(110)露出的所述封装板(700)的一面沉积金属的金属沉积步骤(S220)。
并且，其特征在于在所述金属沉积步骤(S220)中，通过真空沉积法(E-beam)及溅射(souttering)方式中任意一种方式沉积所述金属。
并且，其特征在于所述焊盘扩张步骤(S200)还包括去除结合于封装板(700)的阴罩(800)的阴罩去除步骤(S230)；以及去除所述垂直框架(500)的框架去除步骤(S240)。
技术效果
利用本发明的发光二极管芯片级封装制造方法制造的发光二极管芯片级封装能够利用金属层扩张形成于发光二极管的焊盘的面积，因此具有能够最小化由于焊盘的大小小而发生的电气不良的优点。
并且，发光二极管芯片级封装的下面结合有金属层且发光二极管芯片级封装的表面积增大，从而具有能够更顺畅地散发由发光二极管芯片发出的热的优点。
并且，向发光二极管芯片的下面放出的光会在入射到金属层后反射并向上侧或侧面放出，因此具有能够极大化发光二极管的光效率的优点。
附图说明
图1为示出现有发光二极管芯片级封装的概念图；
图2为示出本发明的发光二极管芯片级封装的立体图；
图3为示出本发明的发光二极管芯片级封装的剖面图；
图4为示出本发明的发光二极管芯片级封装制造方法的流程图；
图5至图8为示出本发明的发光二极管芯片级封装制造方法的工程图。
附图标记说明
100：发光二极管芯片
110：焊盘 110A：焊盘单体
111：结合面 200：荧光硅胶膜
200A：混合液 300：金属层
300A：金属层单体 400：基板
500：垂直框架 600：孔
700：封装板 800：阴罩
S100：封装形成步骤 S110：框架结合步骤
S120：二极管排列步骤 S130：液注入步骤
S140：膜形成步骤 S150：基板去除步骤
S200：焊盘扩张步骤 S210：阴罩结合步骤
S220：金属沉积步骤 S230：阴罩去除步骤
S240：框架去除步骤
具体实施方式
参见附图及以下一并详细说明的实施例便可明确本发明的实施例的优点、特征及实现方法。但本发明并非限定于以下公开的实施例，而是能够以不同的多种形态实现，本实施例只是使得本发明公开完整，使得本发明所属技术领域的普通技术人员容易理解发明的范畴，本发明由技术方案的范畴定义。在说明书全文中相同的附图标记表示相同的构成要素。
在说明本发明实施例方面，当判断认为对公知功能或构成的具体说明可能会不必要地混淆本发明的主旨的情况下省略对其具体说明。并且，下述术语是考虑到在本发明的实施例中的功能而定义的术语，可能会根据使用者、运用者的意图或惯例而异。因此应基于本说明书全文的内容确定其定义。
以下参见附图对本发明的发光二极管芯片级封装1000进行说明。
图2为示出本发明的发光二极管芯片级封装1000的立体图，图3为示出本发明的发光二极管芯片级封装1000的剖面图。
参见图2及图3，发光二极管芯片级封装1000构成为包括一面形成有与外部对象电连接的焊盘110的发光二极管芯片100、包覆所述发光二极管芯片100但向外部露出所述焊盘110的结合面111的荧光硅胶膜200、以及与所述结合面111连接且扩张所述焊盘110的表面积的金属层300。
具体来讲，如以上参见图1所述说明，发光二极管芯片为了向外部发出白色光而应具有通过荧光硅胶膜包覆发光二极管芯片的外周面的结构，此时形成于发光二极管芯片的下面的焊盘的边缘部分也被荧光硅胶膜包覆，因此实质上与基板连接的部分限于焊盘的下面，在基板贴装发光二极管芯片的过程中发生电连接不佳的问题，而且由于形成于发光二极管芯片的底面的焊盘之间的间隔窄，因此与各焊盘连接的导线靠近而发生短路。因此本发明通过所述金属层300扩大与基板连接的焊盘110的表面积使得发光二极管芯片100与外部电路很好地电连接，使得与焊盘110连接的导线之间的距离能够增宽，进而最小化短路发生率。
在此，所述焊盘110可以由一对焊盘单体110A汇聚构成，所述金属层300可构成为包括与各所述焊盘单体110A连接的一对金属层单体300A，为了扩张向外部露出的所述焊盘单体110A的表面积，金属层单体300A的宽度方向长度R2大于焊盘单体110A的宽度方向长度R1为佳，为了加宽原本与焊盘连接的导线之间的距离，金属层单体300A的相隔距离L2大于焊盘单体110A的相隔距离L1为佳。
换而言之，通过使得金属层单体300A的宽度方向长度R2大于焊盘单体110A的宽度方向长度R1，能够使得金属层单体300A能够更好地与基板电连接，通过使得金属层单体300A之间的相隔距离L2大于焊盘单体110之间的相隔距离L1，防止电流通过金属层单体300A流通时通过金属层单体300A流通的电流由于不必要的接触而流动到原本要流通的根外从而发生短路。
并且，本发明的发光二极管芯片级封装1000如以上所述说明在下面形成有与焊盘110电连接的金属层300，不仅能够解决电气不良问题，金属层300还起到散热板的作用及反射板的作用，从而还提高散热效率及光效率。具体来讲，在下面形成所述金属层300的情况下金属层300的表面积大于附着金属层300的焊盘110的结合面111与荧光硅胶膜200的表面积相加的面积，因此不仅提高散热效率，而且从所述发光二极管芯片100放出的光中向下面放出并在与发光二极管芯片级封装结合的基板的表面发生散射或被吸收而浪费的光被金属层300反射以向上侧或侧面放出，因此还会提高光效率。
以下参见附图对以上说明的发光二极管芯片级封装1000的制造方法进行说明。
图4示出发光二极管芯片级封装制造方法的顺序。
参见图4，发光二极管芯片级封装的制造构成为包括用荧光硅胶膜200包覆发光二极管芯片100但向外部露出焊盘110结合面111的封装形成步骤(S100)、在所述结合面111结合金属层300以扩张所述焊盘110的焊盘扩张步骤(S200)，所述封装形成步骤(S100)包括在基板结合垂直框架形成孔的框架结合步骤(S110)、在孔上排列发光二极管芯片的二极管排列步骤(S120)、在孔上注入混合液的液注入步骤(S130)、加工注入到孔的混合液将混合液转换成荧光硅胶膜的膜形成步骤(S140)、去除基板形成焊盘向外部露出的封装板的基板去除步骤(S150)，所述焊盘扩张步骤(S200)构成为包括结合阴罩以限制待沉积金属的位置的阴罩结合步骤(S210)、在结合有阴罩的封装板的一面沉积金属的金属沉积步骤(S220)、沉积金属后去除阴罩的阴罩去除步骤(S230)、去除垂直框架的框架去除步骤(S240)。
参见图5至图8所示的工程图具体来讲，在所述框架结合步骤(S110)中如图5的(a)所示，在基板400上放置垂直框架500后，如图5的(b)结合基板400与垂直框架500以在垂直框架500之间形成孔600，在所述二极管排列步骤(S120)如图5的(c)将发光二极管芯片100配置于各所述孔600的中央使得焊盘110的结合面111与基板400相接，在所述液注入步骤(S130)中如图6的(d)在各所述孔600投入混合一个以上的荧光体与硅胶制造的混合液200A，如图6的(e)使得投入的混合液200A包覆位于孔600的所述发光二极管芯片100，在所述膜形成步骤(S140)向液态的混合液200A施加热或光使得混合液200A固化以转换成荧光硅胶膜200后，在所述基板去除步骤(S150)如图7的(g)去除基板400形成如图7的(h)所示的所述焊盘110向外部露出的封装板700，向位于形成于在所述阴罩结合步骤(S210)中如图7的(i)去除基板400而露出的垂直框架500的一面与焊盘单体110A之间的槽112的荧光硅胶膜200的一面结合阴罩800，之后在所述金属沉积步骤(S220)如图8的(j)在封装板700的一面沉积金属形成金属层300时，金属层300形成于指定区域从而与焊盘110连接，在所述阴罩去除步骤(S230)如图8的(k)去除位于指定区域以外的阴罩800使得金属层300只位于原本无阴罩的特定区域，在所述框架去除步骤(S240)如图8的(l)去除所述垂直框架500制造本发明的发光二极管芯片级封装1000。
并且，在所述金属沉积步骤(S220)进行的金属的沉积应使得金属层形成得非常薄，因此通过将在真空中对金属加热后蒸发的分子附着在低温的封装板一面形成金属层300的真空沉积(Vacuum Evaporation Coating，Vacuum Deposition)方式及将电离的气体原子碰撞到封装板的一面在基板形成金属层300的溅射方式中任意一种方式构成为佳，所述金属层300可以是Cr/Au或Cr/AuSu合金。
本发明不限于上述实施例，适用范围有多种，在不超出权利要求范围中要求保护的本发明的主旨的前提下本领域任何普通技术人员都可以进行多种变形实施。

Claims (9)

1.一种发光二极管芯片级封装，其特征在于，包括：
一面形成有与外部对象电连接的焊盘(110)的发光二极管芯片(100)；
包覆所述发光二极管芯片(100)但向外部露出所述焊盘(110)的结合面(111)的荧光硅胶膜(200)；以及
连接于所述结合面(111)且扩张所述焊盘(110)的表面积的金属层(300)。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片级封装，其特征在于：
所述焊盘(110)包括相隔配置的一对焊盘单体(110A)，所述金属层(300)包括与各所述焊盘单体(110A)连接的一对金属层单(体(300A)，金属层单体(300A)之间的相隔距离(L2)为焊盘单体(110A)之间的相隔距离(L1)以上。
3.一种发光二极管芯片级封装制造方法，是用于制造权利要求1或2所述的发光二极管芯片级封装的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于，包括：
用所述荧光硅胶膜(200)包覆所述发光二极管芯片(100)但向外部露出所述焊盘(110)的结合面(111)的封装形成步骤(S100)；以及
在所述结合面(111)结合金属层(300)以扩张所述焊盘(110)的焊盘扩张步骤(S200)。
4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于，所述封装形成步骤(S100)包括：
在基板(400)结合垂直框架(500)形成孔(600)的框架结合步骤(S110)；
在所述孔(600)上排列发光二极管芯片(100)的二极管排列步骤(S120)；
在所述孔(600)上注入混合液(200A)的液注入步骤(S130)；
通过加工注入到孔(300)的所述混合液(200A)将所述混合液(200A)转换成荧光硅胶膜(200)的膜形成步骤(S140)；以及
去除所述基板(400)形成所述焊盘(110)向外部露出的封装板(700)的基板去除步骤(S150)。
5.根据权利要求4所述的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于：
所述混合液(200A)为荧光体与硅胶的混合物。
6.根据权利要求4所述的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于，所述焊盘扩张步骤(S200)包括：
向位于形成于在所述基板去除步骤(S150)去除所述基板(400)而露出的所述垂直框架(500)的一面与焊盘之间的槽(111)的荧光硅胶膜(200)的一面结合阴罩(800)的阴罩结合步骤(S210)。
7.根据权利要求6所述的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于，所述焊盘扩张步骤(S200)包括：
在所述焊盘(110)露出的所述封装板(700)的一面沉积金属的金属沉积步骤(S220)。
8.根据权利要求7所述的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于：
在所述金属沉积步骤(S220)中，通过真空沉积法(E-beam)及溅射(souttering)方式中任意一种方式沉积所述金属。
9.根据权利要求7所述的发光二极管芯片级封装制造方法，其特征在于，所述焊盘扩张步骤(S200)还包括：
去除结合于封装板(700)的阴罩(800)的阴罩去除步骤(S230)；以及
去除所述垂直框架(500)的框架去除步骤(S240)。
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