CN202871856U - 一种圆片级led芯片封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种圆片级LED芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。它包括LED晶片（1）和硅本体（2），所述LED晶片（1）的正面设有电极，所述硅本体（2）正面形成硅腔（2-1），在硅腔（2-1）表面沉积金属层（3），LED晶片（1）倒装于硅腔（2-1）底部，所述硅本体（2）背面设有若干个硅通孔（2-2），在硅通孔（2-2）内壁和硅本体（2）背面设有绝缘保护层（6），所述绝缘保护层（6）的外表面设有金属线路层（7）和线路表面保护层（8），所述金属线路层（7）与电极连接，并分别连通P电极（1-1）和N电极（1-2）所对应的硅通孔（2-2），使LED晶片（1）产生的热尽快散出。本实用新型的芯片结构散热性能好、出光效率高和封装可靠性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种圆片级LED芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。
背景技术
发光二极管（Light-emitting diode ，简称LED）作为一种直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有工作电压低，耗电量小，发光效率高，发光响应时间极短，光色纯，产品本身以及制作过程均无污染，抗冲击，耐振动，性能稳定可靠，重量轻，体积小，成本低等一系列的优点，被广泛认为21世纪最优质的光源。
提升LED的出光效率可以从反光层、防全反射设计着手，但如何解决LED封装结构的散热设计直接成为了影响LED应用到照明领域的主要原因。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，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LED芯片本身而言，其发光层远离散热体，衬底（蓝宝石）也是热的不良导体，因此散热问题是LED芯片工作效率的主要影响因素。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种散热性能好、出光效率高和封装可靠性好的圆片级硅通孔结构的LED芯片封装结构。
本实用新型是这样实现的：
一种圆片级LED芯片封装结构，它包括LED晶片和硅本体，所述LED晶片的正面设有电极，所述电极包括P电极和N电极，所述电极周围设有绝缘层。
所述硅本体正面形成硅腔，在硅腔表面沉积金属层，LED晶片倒装于硅腔底部；所述硅本体上方设有玻璃壳体，玻璃壳体通过绝缘胶体与硅本体连接；所述硅本体背面设有若干个硅通孔，所述硅通孔直达电极的正面、阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体的背面，在硅通孔内壁和硅本体背面设有绝缘保护层，所述绝缘保护层的外表面设有金属线路层和线路表面保护层，所述金属线路层与电极连接，并分别连通P电极和N电极所对应的硅通孔，所述金属线路层的末端分别设置P电极和N电极所对应的焊球或金属凸点，所述线路表面保护层覆盖金属线路层的外围，并露出焊球或金属凸点。
所述硅通孔成面阵分布。
所述硅通孔为直孔。
所述硅通孔为梯形孔，所述梯形孔的孔壁与电极的平面的夹角范围为60°～87°。
所述玻璃壳体呈平板形、圆拱形、弓形或方凸形。
所述LED晶片的个数为一个或数个。
所述玻璃壳体与LED晶片之间的空间设有填充物，所述填充物为透明胶体或混合荧光粉的填充胶体。
所述填充物设置在玻璃壳体的内表面或充满整个硅腔或设置在LED晶片的发光面上。
所述绝缘胶体为树脂类或硅胶类。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型利用玻璃壳体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、本实用新型采用面阵分布的硅通孔和倒装技术，改变传统封装难散热的缺陷，使LED晶片产生的热经硅通孔内填充的金属线路层导出，不仅降低了LED整体封装的热阻，而且提高了LED芯片的发光效率，提升了产品的可靠性及稳定性。
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LED电极正面（传统LED封装通常采用芯片背面散热）硅通孔的方式引出导线，不仅实现良好的散热，而且封装结构尺寸可以向更小、最薄方向推进。
附图说明
图1为本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构的实施例一的示意图。
图2为图1的实施例二的示意图。
图3为图1的实施例三的示意图。
其中：
LED晶片1
P电极1-1
N电极1-2
绝缘层1-3
硅本体2
硅腔2-1
硅通孔2-2
金属层3
玻璃壳体4
绝缘胶体5
线路表面保护层6
金属线路层7
绝缘保护层8
焊球或金属凸点9。
具体实施方式
参见图1，本实用新型涉及一种圆片级LED芯片封装结构，它包括LED晶片1和硅本体2，所述LED晶片1的正面设有电极，所述电极包括P电极1-1和N电极1-2，所述电极周围设有绝缘层1-3。
所述硅本体2正面形成硅腔2-1，在硅腔2-1表面沉积金属层3，LED晶片1倒装于硅腔2-1底部；所述硅本体2上方设有玻璃壳体4，所述玻璃壳体4呈平板形、圆拱形、弓形或方凸形。玻璃壳体4通过绝缘胶体5与硅本体2连接，所述绝缘胶体5为树脂类或硅胶类，以减小LED晶片发光的全反射效应，完成混光过程。
所述LED晶片1设置于玻璃壳体4与硅本体2形成的封闭空间内，以提高封装结构的气密性和耐老化性能。所述玻璃壳体4与LED晶片1之间的空间设有填充物，所述填充物为透明胶体或混合荧光粉的填充胶体。所述LED晶片1的个数为一个或数个。
所述硅本体2背面设有若干个硅通孔2-2，所述硅通孔2-2为直孔，如图1所示的实施例一；或所述硅通孔2-2梯形孔，所述梯形孔的孔壁与电极的平面的夹角范围为60°～87°，如图2所示的实施例二。
所述硅通孔2-2直达电极的正面、阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体2的背面，在硅通孔2-2内壁和硅本体2背面设有绝缘保护层6，所述绝缘保护层6的外表面设有金属线路层7和线路表面保护层8，所述金属线路层7与电极连接，并分别连通P电极1-1和N电极1-2所对应的硅通孔2-2，可以使LED晶片1产生的热尽快散出。所述金属线路层7的末端分别设置P电极1-1和N电极1-2所对应的焊球或金属凸点9，或填充焊膏，如图3所示的实施例三，以便后续工艺的实施。
所述金属线路层7是单层、双层或多层，其材质为导电和导热性能良好的铜、镍等金属。所述线路表面保护层8覆盖金属线路层7的外围，并露出焊球或金属凸点9。
本实用新型的一种圆片级LED芯片封装结构的封装工艺如下：
步骤一、取硅本体2，通过光刻、硅刻蚀以及光刻胶剥离工艺，在硅本体2的正面形成硅腔2-1；
步骤二、采用磁控溅射或电子束蒸发方法在硅腔2-1内壁形成金属层3，所述金属层3的材质为铝、钛/铝或钛/银；
步骤三、在硅腔2-1的底部、金属层3之上涂覆一层绝缘层1-3，将LED晶片通过绝缘层1-3倒装于硅腔2-1的底部；
步骤四、将玻璃壳体4与硅腔2-1之间的空间设置透明胶体或混合荧光粉的填充胶体；
步骤五、取玻璃壳体4，通过绝缘胶体5将玻璃壳体4与硅本体2粘合，形成封闭空间内；
步骤六、采用激光打孔及蚀刻法在硅本体2背面、对应电极的地方开设若干个硅通孔2-2，所述硅通孔2-2直达电极的正面，所述硅通孔2-2阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体2的背面；
步骤七、在上述硅通孔2-2内壁和硅本体2背面设置绝缘保护层6；
步骤八、通过溅射、光刻、电镀工艺在上述绝缘保护层6上形成单层、双层或多层金属线路层7，所述金属线路层7与电极连接，并分别连通P电极1-1和N电极1-2所对应的硅通孔2-2；
步骤九、通过光刻工艺在硅本体2背面的金属线路层7表面涂覆一层胶体，形成线路表面保护层8，显影后在形成用于植焊球或金属凸点9的开口；
步骤十、在上述开口处形成焊球或金属凸点9，所述焊球或金属凸点9通过金属线路层7分别与P电极1-1和N电极1-2连通；
步骤十一、通过晶圆切割分离的方法形成单颗圆片级硅通孔散热LED封装结构。
在步骤四中，所述透明胶体或混合荧光粉胶体填充及涂覆的方式可以为以下几种：
1、沿玻璃壳体4的内表面涂覆一层透明胶体或混合荧光粉胶体；
2、透明胶体或荧光粉胶体充满整个硅腔2-1；
3、在LED晶片1发光面上涂覆一层透明胶体或混合荧光粉胶体材料。
可使用上述的一种或几种方法实现透明胶体或混合荧光粉胶体的应用。
Claims (9)
1.一种圆片级LED芯片封装结构，包括LED晶片（1）和硅本体（2），所述LED晶片（1）的正面设有电极，所述电极包括P电极（1-1）和N电极（1-2），所述电极周围设有绝缘层（1-3），
其特征在于：所述硅本体（2）正面形成硅腔（2-1），在硅腔（2-1）表面沉积金属层（3），LED晶片（1）倒装于硅腔（2-1）底部；所述硅本体（2）上方设有玻璃壳体（4），玻璃壳体（4）通过绝缘胶体（5）与硅本体（2）连接；所述硅本体（2）背面设有若干个硅通孔（2-2），所述硅通孔（2-2）直达电极的正面、阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体（2）的背面，在硅通孔（2-2）内壁和硅本体（2）背面设有绝缘保护层（6），所述绝缘保护层（6）的外表面设有金属线路层（7）和线路表面保护层（8），所述金属线路层（7）与电极连接，并分别连通P电极（1-1）和N电极（1-2）所对应的硅通孔（2-2），所述金属线路层（7）的末端分别设置P电极（1-1）和N电极（1-2）所对应的焊球或金属凸点（9），所述线路表面保护层（8）覆盖金属线路层（7）的外围，并露出焊球或金属凸点（9）。
2.根据权利要求1所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述硅通孔（2-2）成面阵分布。
3.根据权利要求1或2所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述硅通孔（2-2）为直孔。
4.根据权利要求1或2所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述硅通孔（2-2）为梯形孔，所述梯形孔的孔壁与电极的平面的夹角范围为60～87°。
5.根据权利要求1所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述玻璃壳体（4）为平板形、圆拱形、弓形、或方凸形。
6.根据权利要求1所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述LED晶片（1）的个数为一个或数个。
7.根据权利要求1所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述玻璃壳体（4）与LED晶片（1）之间的空间设有填充物，所述填充物为透明胶体或混合荧光粉的填充胶体。
8.根据权利要求7所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述填充物设置在玻璃壳体（4）的内表面或充满整个硅腔（2-1）或设置在LED晶片（1）的发光面上。
9.根据权利要求1所述的一种圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述绝缘胶体（5）为树脂类或硅胶类。
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Publications (1)
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| CN108389951A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-08-10 | 马鞍山杰生半导体有限公司 | 一种深紫外led封装结构及其制作方法 |
| CN110335925A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-15 | 广东省半导体产业技术研究院 | 一种芯片结构及其制作方法 |
| CN113066910A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 华南师范大学 | 蓝光半导体器件及其制备方法 |
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2012
- 2012-10-10 CN CN2012205159133U patent/CN202871856U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105893303A (zh) * | 2015-02-17 | 2016-08-24 | 联发科技股份有限公司 | 晶圆级封装件 |
| CN105893303B (zh) * | 2015-02-17 | 2019-02-12 | 擎发通讯科技（合肥）有限公司 | 晶圆级封装件 |
| CN108389951A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-08-10 | 马鞍山杰生半导体有限公司 | 一种深紫外led封装结构及其制作方法 |
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| CN110335925A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-15 | 广东省半导体产业技术研究院 | 一种芯片结构及其制作方法 |
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