CN201804913U - 圆片级led封装结构 - Google Patents

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赖志明
陈栋
陈锦辉
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Abstract

本实用新型涉及一种圆片级LED封装结构，包括LED芯片(4)和硅基载体(3)；LED芯片(4)包括芯片本体(401)，在芯片本体(401)表面设有至少两个电极(402))；硅基载体(3)正面设置有型腔(301)，在型腔(301)表面沉积有反光层(302)；在型腔(301)底部的硅基载体(3)上设置有硅通孔(303)；在硅基载体(3)背面及硅通孔(303)孔壁覆盖有第一绝缘层(304)，在所述硅基载体(3)背面及硅通孔(303)孔壁的第一绝缘层(304)表面布置有再布线金属(305)，在再布线金属(305)表面覆盖有第二绝缘层(306)，以及在硅通孔(303)内填充绝缘材料(307)；LED芯片(4)倒装于型腔(301)底部；在硅基载体(3)正面覆盖有玻璃(1)；在所述硅基载体(3)背面布置有焊球凸点(6)。本实用新型能提高LED发光效率、提升散热能力且低封装成本。

Description

圆片级LED封装结构
(一)技术领域
本实用新型涉及一种圆片级LED(发光二极管)封装结构。属于集成电路或分立器件封装技术领域。
(二)背景技术
近年来，随着国际社会对节能降耗的呼吁越来越高，LED市场如火如荼，广泛的应用于照明、液晶背光板、控制面板、闪光装置等领域。
LED发光二极管是利用当电压加载到半导体器件后发光的光学元件，具有与普通二极管相似的结构，即由典型的P-N结组成，其特殊之处在于，PN结的结构中，还包含一层发光层，该发光层由一些特殊的半导体复合材料组成，如氮化镓(GaN)，砷化镓(GaAs)，磷化镓(GaP)等。当有电压加载时，该发光层被激活，产生特定波长的光波。
现有的LED封装主要以单颗的打线(即引线键合方式)和倒装键合方式为主。为降低由该封装带来的LED发光效率损耗，目前有效的方式是增加大面积金属散热基座和减小LED芯片正面的遮挡，典型的封装方式如专利200810002321.x所述，其详细结构如图1所示。同时，发展贴装式LED圆片级封装技术也是目前的一种趋势，但这要求LED芯片尺寸增加至满足通常的倒装或表面贴装工艺，进而增加了芯片成本。因此，直接在LED圆片上进行凸点生长并不具备经济性，典型的如美国专利US2006/0278885
A1，其详细结构如图2所示。
综上所述，目前LED封装不足在于：
1)引线键合式封装
引线的遮光作用会损耗光强；引线键合封装的散热基座都在芯片背部，散热效果并不理想，特别是高亮度LED，引线键合方式封装的封装尺寸相对较大，不利于其在便携式产品中的应用。
2)贴装式圆片级LED封装
就封装本身而言，该封装结构可以实现LED性能的优化设计，但是受限于LED芯片成本较高。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能提高LED发光效率、提升散热能力且低成本的圆片级尺寸封装结构。
本实用新型是这样实现的：一种圆片级LED封装结构，包括LED芯片和硅基载体；
所述LED芯片包括芯片本体，在芯片本体表面设有至少两个电极，电极中间形成电极开口处；
所述硅基载体正面设置有型腔，型腔横截面呈倒梯形，在型腔表面沉积有反光层；在型腔底部的硅基载体上设置有硅通孔，硅通孔与所述型腔相通；
所述LED芯片通过第一粘结剂倒装于所述型腔底部，并使所述电极中间的开口处与硅通孔阵列相对应；
在所述硅基载体正面通过第二粘结剂覆盖有玻璃；
在硅基载体背面及硅通孔孔壁覆盖有第一绝缘层，并对硅通孔内绝缘层开口，在所述硅基载体背面及硅通孔孔壁的第一绝缘层表面布置有再布线金属，实现芯片电极被转接到硅基载体背面；
在所述硅基载体背面再布线金属表面覆盖有第二绝缘层，以及在所述表面布置有再布线金属的硅通孔内填充绝缘材料，该绝缘材料与所述第二绝缘层材质相同；
在所述硅基载体背面布置有焊球凸点，该焊球凸点与所述硅基载体背面的再布线金属相连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型圆片级LED封装结构能提高LED发光效率、提升散热能力且低封装成本。本封装结构可实现高导电、导热性能，同时满足标准的表面贴装工艺。
(四)附图说明
图1为以往中国专利ZL200810002321.x典型封装结构。
图2为以往美国专利US2006/0278885A1典型封装结构。
图3为本实用新型圆片级LED封装结构示意图。
图中附图标记：
玻璃1
第二粘结剂2
再布线金属305、第二绝缘层306、填充绝缘材料307；
硅基载体3、型腔301、反光层302、硅通孔303、第一绝缘层304、LED芯片4、芯片本体401、电极402、电极开口处403；
第一粘结剂5
焊球凸点6
密封封装件主题7
引线框电极8
密封物9
凹陷部10
散热区11
焊球12
热导材料13。
(五)具体实施方式
参见图3，图3为本实用新型圆片级LED封装结构示意图。由图3可以看出，本实用新型圆片级LED封装结构，包括：LED芯片4、硅基载体3和玻璃1；
在所述LED芯片4包括芯片本体201，在芯片本体201表面设有至少两个电极402，电极402中间形成电极开口处203；
所述硅基载体3正面设置有型腔301，型腔301横截面呈倒梯形，在型腔301表面沉积有反光层302；在硅基载体3背面设置有硅通孔303，硅通孔303与所述型腔301相通；在硅基载体3背面及硅通孔303孔壁覆盖
第一绝缘层304，在第一绝缘层304表面布置再布线金属305，在所述硅基载体3背面再布线金属305表面覆盖第二绝缘层以及在所述硅通孔303内填充第二绝缘层306。
将所述LED芯片4通过第一粘结剂倒装于型腔301底部，并使所述电极402与所述再布线金属305相接触；
在所述硅基载体3布置有焊球凸点6。
本实用新型专利是通过如下过程实现的：
1、切割LED圆片，形成单颗的LED芯片；
2、在硅基载体(硅圆片)上通过光刻、腐蚀的方法，形成型腔301，型腔通常为倒梯形，表面要求光滑，梯形角度直接影响到光的反射效果，其具体角度应根据型腔尺寸进行设计，型腔深度必须大于LED芯片厚度；
3、利用光刻、腐蚀的方法，在型腔底部区域形成硅盲孔，硅盲孔以LED芯片4的电极为基准，硅盲孔深度不超过150um，其目的在于LED芯片4的电极可通达硅基载体背面；
4、在型腔表面沉积反光层403，该反光层有助于提升LED出光效率；
5、在型腔底部覆盖第一粘结剂，并将LED芯片4倒装至型腔底部(电极朝下)，电极对应盲孔；
6、在型腔顶部通过第二粘结剂覆盖玻璃；
7、玻璃与硅基载体进行圆片粘合，以保护LED芯片表面不受玷污；
8、对硅基载体背面进行打磨，至硅盲孔形成硅通孔为止；
9、在硅基载体背面及通孔孔覆盖第一绝缘层，并打开通孔底部电极开口处；
10、在第一绝缘层表面布置再布线金属，以实现LED芯片电极转接到硅基载体背面；
11、在所述硅基载体背面再布线金属表面覆盖有第二绝缘层，以及在所述表面布置有再布线金属的硅通孔内填充绝缘材料，该绝缘材料与所述第二绝缘层材质相同；并在硅基载体背面的凸点位置开口；
12、采用涂覆焊膏或植球的方式，制备焊球凸点，该凸点兼容于标准的表面贴装工艺。

Claims (1)

1.一种圆片级LED封装结构，其特征在于：所述结构包括LED芯片(4)和硅基载体(3)；
LED芯片(4)包括芯片本体(401)，在芯片本体(401)表面设有至少两个电极(402)，电极(402)中间形成电极开口处(403)；
所述硅基载体(3)正面设置有型腔(301)，型腔(301)横截面呈倒梯形，在型腔(301)表面沉积有反光层(302)；在型腔(301)底部的硅基载体(3)上设置有硅通孔(303)，硅通孔(303)与所述型腔(301)相通；在硅基载体(3)背面及硅通孔(303)孔壁覆盖有第一绝缘层(304)，在所述硅基载体(3)背面及硅通孔(303)孔壁的第一绝缘层(304)表面布置有再布线金属(305)，
在所述硅基载体(3)背面再布线金属(305)表面覆盖有第二绝缘层(306)，以及在所述表面布置有再布线金属(305)的硅通孔(303)内填充绝缘材料(307)该绝缘材料(307)与所述第二绝缘层(306)材质相同；
所述LED芯片(4)通过第一粘结剂(5)倒装于所述型腔(301)底部，并使所述电极(402)中间的开口处(403)与所述硅通孔(303)相对应；
在所述硅基载体(3)正面通过第二粘结剂(2)覆盖有玻璃(1)；
在所述硅基载体(3)背面布置有焊球凸点(6)，该焊球凸点(6)与所述硅基载体(3)背面的再布线金属(305)相接触。
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