CN202067790U - 圆片级玻璃型腔的硅通孔led封装结构 - Google Patents

圆片级玻璃型腔的硅通孔led封装结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，所述结构包括硅片（2）和LED晶片（1），硅片正面涂覆有一层绝缘胶体（3），LED晶片通过该绝缘胶体倒装于硅片正面；在LED晶片上方和外围，设置有玻璃壳体（4），玻璃壳体通过所述绝缘胶体与硅片正面粘接互联；在所述硅片内设置有通孔，在通孔内表面以及在硅片（2）背面设置有绝缘保护层（10）与金属线路层（9），在硅片（2）背面的金属线路层（9）表面设置有线路表面保护层（7）以及用于植焊球或金属凸点的开口；并在所述用于植焊球或金属凸点的开口设置有焊球或金属凸点（8）。本实用新型芯片散热快、透光率高和封装可靠性好。

Description

圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构
技术领域
本实用新型涉及一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，属半导体封装技术领域。
背景技术
发光二极管（Light-emitting diode ，简称LED）中的发光芯片是一种半导体材料，它对热很敏感，热会使它的电光转换效率降低，还会缩短LED的使用寿命，发光效率特别是光提取效率低和散热能力差是LED面临的主要技术瓶颈，所以LED在封装过程中，根据芯片不同的结构设计合理的封装方式是非常有必要的。现在市场上常用的LED封装芯片的结构有：平面结构芯片，即芯片的正、负电极同在芯片的出光面上；垂直结构芯片，即芯片的正电极、负电极分布在芯片的出光面和反射面这两个不同的面上；倒装芯片，即芯片的正、负电极都在芯片的发光面上。平面结构的芯片电极在芯片的出光面上，垂直结构的芯片也有部分电极在芯片的出光面上，这样的电极都会遮挡一部分芯片发出的光，而倒装芯片的电极都在芯片的反光面上，不会遮挡芯片发出的光，在出光方面较传统的正装的芯片有较大的优势。但对于大功率LED一般工作在350mA电流下，散热对器件性能是至关重要的，如果不能将电流产生的热量及时的散出，保持PN结温在允许范围内，将无法获得稳定的光输出和维持正常的器件寿命。对于GaN基的LED，其有源层远离散热体，蓝宝石衬底也是热的不良导体，因此散热问题将更为严重。同时LED封装通常采用的塑封结构，在透光率和封装可靠性方面是一个明显的不足。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种芯片散热快、透光率高和封装可靠性好的圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构。
本实用新型的目的是这样实现的：一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，包括硅片和LED晶片，所述硅片正面涂覆有一层绝缘胶体，LED晶片通过该绝缘胶体倒装于硅片正面；在LED晶片上方和外围，设置有玻璃壳体，玻璃壳体通过绝缘胶体与硅片正面粘接互联，在所述硅片内设置有通孔，在通孔表面以及在硅片背面设置有绝缘保护层与金属线路层；在硅片背面的金属线路层表面设置有线路表面保护层以及用于植焊球或金属凸点的开口；并在所述用于植焊球或金属凸点的开口设置有焊球或金属凸点。
本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，所述玻璃壳体呈弓形、方凸形、梯形等形状，玻璃壳体将LED晶片完全包封，以有效保护LED芯片。
本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，所述绝缘胶体是树脂类，或是硅胶类。
本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，所述金属线路层是单层、双层或多层。
本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，所述LED晶片为单芯片或多芯片，在所述玻璃壳体与LED晶片之间填充有透明胶体或混合荧光粉填充胶体。
本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，实施方法包括以下工艺步骤：
步骤一、在硅片正面涂覆一层绝缘胶体，将LED晶片通过该绝缘胶体倒装于硅片正面；
步骤二、在LED晶片上方和外围，设置有玻璃壳体，玻璃壳体通过绝缘胶体与硅片正面粘接互联，所述玻璃壳体是通过在玻璃圆片上进行型腔的制作形成；
步骤三、在硅片背面涂覆一层胶体做掩膜，曝光显影后得到设计的图形开口；
步骤四、采用激光打孔及蚀刻法在硅片与LED晶片间贯穿有通孔；
步骤五、采用喷胶或等离子体增强化学气相沉积方式在通孔表面及硅片背面涂覆一层绝缘保护层；
步骤六、使用电镀的方法在通孔内填充有金属线路层；
步骤七、通过光刻工艺在硅片背面的金属线路层表面涂覆一层胶体，形成线路表面保护层，显影后出现用于植焊球或金属凸点的开口；
步骤八、在硅片背面用于导通的开口处形成焊球或金属凸点；
步骤九、通过晶圆切割分离的方法形成单颗LED封装结构。 
本实用新型的有益效果是： 
1、本实用新型利用玻璃型腔代替传统的树脂或硅胶封装，提高封装体的气密性、透光率和可靠性。
2、本实用新型采用硅通孔和倒装技术，改变传统难散热方式，使LED晶片经硅穿孔后填充金属（单层或多层），使芯片直接散热，提高LED芯片的发光效率。
3、相比于传统LED封装，本实用新型提出的封装结构是基于整个晶圆进行的，而不是基于单颗进行的；所以具有生产效率高、封装成本低的特点。
4、本实用新型利用电极正面（传统LED封装通常采用芯片背面散热）硅穿孔的方式引出导线实现良好的散热，而且封装结构可以达到最小，最薄的封装。
附图说明
图1为本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构切面示意图。
图2为本实用新型的玻璃壳体结构切面示意图（玻璃方凸形）。
图3为本实用新型的玻璃壳体结构切面示意图（玻璃梯形）。
图4为本实用新型在玻璃壳体内沿涂覆一层透明胶体或混合荧光粉填充胶体结构的切面示意图。
图5为本实用新型在玻璃壳体内填充透明胶体或混合荧光粉胶体结构切面示意图。
图6为本实用新型在LED晶片表面涂覆透明胶体或混合荧光粉胶体结构切面示意图。
图中：
LED晶片1、硅片2、绝缘胶体3、玻璃壳体4、玻璃弓形体4-1，玻璃凹腔4-2、P电极5、N电极6、线路表面保护层7、焊球或金属凸点8、金属线路层9、绝缘保护层10。
具体实施方式
参见图1，图1为本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构切面示意图。由图1可以看出，本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，包括硅片2和LED晶片1，所述硅片2正面涂覆有一层绝缘胶体3，LED晶片1通过该绝缘胶体3倒装于硅片2正面；在LED晶片1上方和外围，设置有玻璃壳体4，玻璃壳体4通过所述绝缘胶体3与硅片2正面粘接互联；在所述硅片2内设置有通孔，在通孔内表面以及在硅片2背面设置有绝缘保护层10与金属线路层9，在硅片2背面的金属线路层9表面设置有线路表面保护层7以及用于植焊球或金属凸点的开口；并在所述用于植焊球或金属凸点的开口设置有焊球或金属凸点8。
所述玻璃壳体4呈弓形（图1），将LED晶片1完全包封在硅片2上面，以提高封装结构的气密性和耐老化性能。玻璃壳体4的弧度可根据包封LED晶片1尺寸和个数，光路设计需要进行设计。
所述玻璃壳体4呈方凸块形（图2），将LED晶片1完全包封在硅片2上面，以提高封装结构的气密性和耐老化性能。玻璃壳体4的凸块高度可根据包封LED晶片1尺寸和个数，光路设计需要进行设计。
所述玻璃壳体4呈梯形（图3），将LED晶片1完全包封在硅片2上面，以提高封装结构的气密性和耐老化性能。玻璃壳体4的梯形的高度与角度可根据包封LED晶片1尺寸和个数，光路设计需要进行设计。
玻璃壳体的结构不限于以上几种结构。
所述LED晶片为单芯片或多芯片，在所述玻璃壳体与LED晶片之间填充有透明胶体或混合荧光粉填充胶体。填充及涂覆的方式详见图4、图5、图6，图4沿玻璃型腔内表面涂覆一层透明胶体或混合荧光粉胶体，图5透明胶体或荧光粉胶体充满整个玻璃凹腔4-2，图6为在LED晶片表面涂覆一层透明胶体或混合荧光粉胶体材料。
涂覆胶体或混合荧光粉胶体填充的方式不限于以上几种。
所述绝缘胶体3可以是树脂类，也可以是硅胶类，以减小LED晶片发光的全反射和实现混光过程。
所述金属线路层9可以是单层、双层或多层，如采用导电和导热性能良好的铜、镍等金属。
本实用新型圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，具体实施方法包括以下工艺步骤：
步骤一、在硅片正面涂覆一层绝缘胶体，将LED晶片通过该绝缘胶体倒装于硅片正面；
步骤二、在LED晶片上方和外围，设置有玻璃壳体，玻璃壳体通过绝缘胶体与硅片正面粘接互联，所述玻璃壳体是通过在玻璃圆片上进行型腔的制作形成，将LED晶片用型腔进行保护；
步骤三、在硅片背面涂覆一层胶体做掩膜，曝光显影后得到设计的图形开口；
步骤四、采用激光打孔及蚀刻法在硅片与LED晶片间贯穿有通孔；
步骤五、采用喷胶或等离子体增强化学气相沉积方式在通孔表面及硅片背面涂覆一层绝缘保护层；
步骤六、使用电镀的方法在通孔内填充有金属线路层；
步骤七、通过光刻工艺在硅片背面的金属线路层表面涂覆一层胶体，形成线路表面保护层，显影后出现用于植焊球或金属凸点的开口；
步骤八、在硅片背面用于导通的开口处形成焊球或金属凸点；
步骤九、通过晶圆切割分离的方法形成单颗LED封装结构。

Claims (5)

1.一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，包括硅片（2）和LED晶片（1），其特征在于：所述硅片（2）正面涂覆有一层绝缘胶体（3），LED晶片（1）通过该绝缘胶体（3）倒装于硅片（2）正面；在LED晶片（1）上方和外围，设置有玻璃壳体（4），玻璃壳体（4）通过所述绝缘胶体（3）与硅片（2）正面粘接互联；在所述硅片（2）内设置有通孔，在通孔表面以及在硅片（2）背面设置有绝缘保护层（10）与金属线路层（9），在硅片（2）背面的金属线路层（9）表面设置有线路表面保护层（7）以及用于植焊球或金属凸点的开口；并在所述用于植焊球或金属凸点的开口设置有焊球或金属凸点（8）。
2.根据权利要求1所述的一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，其特征在于：所述玻璃壳体（4）呈弓形、方凸形或梯形，玻璃壳体（4）将LED晶片（1）完全包封在硅片（2）正面。
3.根据权利要求1所述的一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，其特征在于：所述LED晶片（1）为单芯片或多芯片，在所述玻璃壳体（4）与LED晶片（1）之间填充有透明胶体或混合荧光粉填充胶体。
4.根据权利要求1所述的一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，其特征在于：所述绝缘胶体（3）是树脂类，或是硅胶类。
5.根据权利要求1所述的一种圆片级玻璃型腔的硅通孔LED封装结构，其特征在于：所述金属线路层（9）是单层、双层或多层。
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