CN203746908U - 一种圆片级led芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种圆片级LED芯片封装结构及其应用，属于半导体封装技术领域。包括设置有若干个硅腔（112）的硅基本体（111）和带有芯片电极（131、132）的LED芯片（130），在硅腔（112）内，每一金属反光膜于芯片电极（131）、芯片电极（132）之间断开，断开的每一金属反光膜的一端与芯片电极（131）或芯片电极（132）实现电气连通，其另一端沿绝缘层（120）向外延展至硅腔（112）的肩部，并在硅腔（112）的肩部处设置与金属反光膜连接的导电电极Ⅰ（161）、导电电极Ⅱ（162），或者其另一端沿绝缘层（120）延展至相邻硅腔与另一LED芯片（130）的芯片电极（132）或芯片电极（131）实现电气连通。本实用新型结构简洁、制造工艺简单、降低制造成本、使用和更换方便。

Description

一种圆片级LED芯片封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种圆片级LED芯片封装结构，属于半导体芯片封装技术领域。 

背景技术

发光二极管(LED：Light Emitting Diode)是将电转化为光的半导体器件，作为新型固态照明光源已经取得了长足的发展。由于受产品性能、制造成本、及外形尺寸等因数的影响，LED的封装形式也不断演变与丰富，硅基板式封装是近年来出现的LED封装形式，由于硅易于加工、价格便宜，受到了业内关注。 

专利200620058968.0公开了一类硅基板式封装结构，请参见图1，其需要制作隔离层Ⅰ22、23与隔离层Ⅱ51、53，并通过P型硅及N型硅掺杂进行绝缘，制造工艺复杂。 

专利201080070299.0公开了另一种硅基板式封装结构，请参见图2，其通过硅通孔将焊盘分布到硅基板背面，硅通孔涉及到光刻开口、刻蚀通孔、硅面钝化、金属填充等复杂工艺，制造成本高。 

同时对于这两类硅基板式LED封装方法，LED芯片是通过电极或焊球直接倒装在金属层上，因此金属层需要用Cu、Ni等具有可焊性的金属，但是Cu、Ni之类的金属反光性较差，因此会造成较多光损失；而反光性比较好的金属Ag、Al与焊球直接互联，经过长时间工作会产生金属间化合物过渡生长、耗尽，从而引发断路，影响产品长期的可靠性。 

另外这两类硅基板式LED封装产品在使用时不方便，特别是对集成多颗芯片的大尺寸硅基板式LED封装产品；前者需要手动焊线连接电源，效率低，失效概率高，后期更换不方便；后者需要用到复杂的自动贴装设备，后期更换也很复杂。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服当前硅基板式LED封装技术的不足，提供一种结构简洁、制造工艺简单、降低制造成本、使用和更换方便的圆片级LED芯片封装结构。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构，包括设置有若干个硅腔的硅基本体和带有芯片电极的LED芯片，所述LED芯片倒装在硅腔的底部，所述硅腔的内壁和硅腔所在的硅基本体的表面设置绝缘层。

本实用新型还包括与芯片电极分别对应的金属凸块Ⅰ、金属凸块Ⅱ，所述绝缘层的表面设置若干个不连续的金属反光膜，彼此相邻的两个所述金属反光膜于芯片电极与芯片电极之间断开，在硅腔内，LED芯片通过金属凸块Ⅰ、金属凸块Ⅱ分别倒装至相邻的两个所述金属反光膜的表面，每一所述金属反光膜的一端与芯片电极或芯片电极实现电气连通，其另一端沿绝缘层向外延展至硅腔的肩部，并在硅腔的肩部处设置与所述金属反光膜连接的导电电极Ⅰ或导电电极Ⅱ，或者其另一端沿绝缘层延展至相邻硅腔与另一LED芯片的芯片电极或芯片电极实现电气连通。 

可选的，所述金属反光膜的反射率为≥80%，且导电率≥50%。 

可选的，每一所述硅腔内至少能容纳一个LED芯片。 

可选的，所述硅腔内设置填充剂。 

可选的，所述LED芯片的上方设置透光片，所述透光片为平板或透镜，且固定于硅腔的肩部。 

可选的，所述填充剂填充透光片与硅腔之间的空间。 

本实用新型的有益效果是： 

1、在坐落LED芯片的硅腔的反光杯罩内，利用于芯片电极之间不连续的金属反光膜不仅实现了光线的反射及出射，而且实现了芯片电极与导电电极的电气连通，封装结构简洁；

2、用于LED芯片倒装焊接的金属凸块与用于接通电源的导电电极采用相同的工艺同时成型，简化了制造工艺，降低了制造成本；

3、产品在使用时将金属片压上导电电极就可以接通电源，无需用手工焊线或者自动设备贴装，方便使用和维护、更换。

附图说明

图1为一种现有技术的封装结构示意图。 

图2为另一种现有技术的封装结构示意图。 

图3为本实用新型圆片级LED芯片封装结构的实施例一的剖面示意图。 

图4为本实用新型圆片级LED芯片封装结构的实施例二的剖面示意图。 

图5为本实用新型圆片级LED芯片封装结构的实施例三的剖面示意图。 

图6为图5的应用示意图。 

图中： 

硅基本体111、硅腔112、绝缘层120、LED芯片130、芯片电极131、芯片电极132、金属反光膜Ⅰ141、金属反光膜Ⅱ142、金属凸块Ⅰ151、金属凸块Ⅱ152、导电电极Ⅰ161、导电电极Ⅱ162、填充剂170；

硅基本体211、硅腔212、LED芯片230、填充剂270、透光片280；

基本体311、硅腔312、硅腔313、绝缘层320、LED芯片331、芯片电极332、芯片电极333、LED芯片335、芯片电极336、芯片电极337、金属反光膜Ⅰ341、金属反光膜Ⅱ342、金属反光膜Ⅲ343、金属凸块Ⅰ352、金属凸块Ⅱ353、金属凸块Ⅰ356、金属凸块Ⅱ357、导电电极Ⅰ361、导电电极Ⅱ362、填充剂371、填充剂372；

面板400

金属片510、520。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更加充分地描述本实用新型，在附图３至附图６中示出了本实用新型的示例性实施例，从而本公开将本实用新型的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本实用新型可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。 

实施例一 

参见图3，本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构，包括硅基本体111和带有芯片电极131、132的LED芯片130，硅基本体111的表面设置下凹的硅腔112，硅腔112的侧壁向外倾斜一角度，形成反光杯罩，以利于光线更多地反射出硅腔112，提高出光率。硅腔112的内壁和硅腔112所在的硅基本体111的表面覆盖绝缘层120。绝缘层120可以是单层，通过热氧化形成氧化硅，或者通过化学气相沉积形成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅的薄膜绝缘层；也可以是通过这些方法形成的氧化硅、氮化硅、或者氮氧化硅的多层组合的绝缘层。绝缘层120的表面设置铝、银、钛、铬等具有优良反光性的金属反光膜Ⅰ141、142，其反射率为≥80%，且导电率≥50%。金属反光膜Ⅰ141与金属反光膜Ⅱ142不连续。

在硅腔112内，金属反光膜Ⅰ141与金属反光膜Ⅱ142于芯片电极131与芯片电极132之间断开。LED芯片130的两个芯片电极131、芯片电极132分别通过金属凸块Ⅰ151、金属凸块Ⅱ152倒装在硅腔112的底部,并分别与金属反光膜Ⅰ141与金属反光膜Ⅱ142连接。在金属凸块Ⅰ151、金属凸块Ⅱ152上，LED芯片130通过回流焊或热压焊工艺实现倒装。芯片电极131通过金属凸块Ⅰ151与金属反光膜Ⅰ141的一端实现电气连通，芯片电极132通过金属凸块Ⅱ152与金属反光膜Ⅱ142的一端实现电气连通。金属凸块Ⅰ151、金属凸块Ⅱ152为具有焊接可靠性的材料，如铜/锡，铜/银、镍/锡或金等。金属反光膜Ⅰ141和金属反光膜Ⅱ142的另一端沿绝缘层120向外延展至硅腔112的肩部，并在硅腔112的肩部处分别设置与金属凸块Ⅰ151、金属凸块Ⅱ152材质相同的导电电极Ⅰ161与导电电极Ⅱ162，导电电极Ⅰ161与导电电极Ⅱ162预留用于接通电源。 

在工艺制作过程中，本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构采用先进的圆片级工艺，结合光刻工艺和电镀工艺在金属反光膜Ⅰ141与金属反光膜Ⅱ142上同时形成具有一定高度的金属凸块Ⅰ151、金属凸块Ⅱ152和导电电极Ⅰ161、导电电极Ⅱ162。在硅腔112内通过设置硅胶、环氧树脂等填充剂170来保护LED芯片130，以防LED芯片130被玷污或划伤，提高封装的可靠性。在需要混合光的场合，填充剂170内可以均匀混合荧光粉，如采用蓝色（光）LED芯片130激发黄色荧光粉物质即可获得白光。 

实施例二 

如图4所示，本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构，其封装结构与实施例一类似，不同之处在于：在LED芯片230的上方可以固定平板、透镜等透光片280，透光片280与硅腔212的肩部固定连接。透光片280与硅腔212之间的空间可以填充硅胶、环氧树脂等填充剂270；在需要混合光的场合，填充剂270内可以均匀混合荧光粉，如采用蓝色（光）LED芯片230激发黄色荧光粉物质即可获得白光。在不需要透光片280的场合，填充剂270也可以根据需要制成保护LED芯片230的球冠状、平面状等不同的形状。透光片280采用具有优良透光性的材料，如玻璃、石英、蓝宝石等，也可以使用有机树脂，以便于成形。另外，透光片280起到减少外部湿气、沾污等对填充剂270的影响；透光片280的存在也可以方便进行清洁。

实施例三 

如图5所示，本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构，其在硅基本体311的同一面设置相邻的两个硅腔312与硅腔313，LED芯片331设置于硅腔312内、LED芯片335设置于硅腔313内。

不连续的金属反光膜Ⅰ341、金属反光膜Ⅱ342、金属反光膜Ⅲ343覆盖于绝缘层312的表面，金属反光膜Ⅰ341、金属反光膜Ⅱ342于LED芯片331的芯片电极332、芯片电极333之间断开，金属反光膜Ⅱ342、金属反光膜Ⅲ343于LED芯片335的芯片电极336、芯片电极337之间断开。换句话说，金属反光膜Ⅰ341覆盖硅腔312的一部分，金属反光膜Ⅲ343覆盖硅腔312的另一部分、且同时越过硅腔312与硅腔313的肩部覆盖硅腔313的与硅腔312相邻的一部分，金属反光膜Ⅱ342覆盖硅腔313的另一部分。LED芯片331的芯片电极332通过金属凸块Ⅰ352与金属反光膜Ⅰ341的一端实现电气连通，LED芯片335的芯片电极337通过金属凸块Ⅱ357与金属反光膜Ⅱ342的一端实现电气连通，LED芯片331的芯片电极333通过金属凸块Ⅱ353与金属反光膜Ⅲ343一端实现电气连通、LED芯片335的芯片电极336通过金属凸块Ⅰ356与金属反光膜Ⅲ343另一端实现电气连通。金属反光膜Ⅰ341的另一端沿绝缘层312向外延展至硅腔312的肩部，并设置导电电极Ⅰ361；金属反光膜Ⅱ342的另一端沿绝缘层312向外延展至硅腔硅腔313的肩部，并设置导电电极Ⅱ362。填充剂371填充硅腔312、填充剂372填充硅腔313。 

本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构不限于上述优选实施例，硅腔可以不止一个，一个硅腔可以容纳一个LED芯片，也可以容纳多个LED芯片, LED芯片之间通过断开的金属反光膜有序连接。因此任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围内。 

如图6所示，为本实用新型一种圆片级LED芯片封装结构的应用示意图。其设置于面板400的表面，金属片510、520分布于上述圆片级LED芯片封装结构的两侧，其导电电极Ⅰ361、导电电极Ⅱ362分别通过具有弹性的金属片510、520与面板400连接，金属片510、520呈Z字形，该圆片级LED芯片封装结构形成的产品，如手电、照明灯、杀菌灯、固化灯等，在使用时，所述金属片510、520的一端与面板400固连、另一端压分别压住导电电极Ⅰ361、导电电极Ⅱ362即可接通电源。此种电源接通方式比焊接金属线接通电源更为方便、灵活，若产品发生故障，更换也比较方便。 

Claims (6)

1.一种圆片级LED芯片封装结构，包括设置有若干个硅腔（112）的硅基本体（111）和带有芯片电极（131）、132的LED芯片（130），所述LED芯片（130）倒装在硅腔（112）的底部，所述硅腔（112）的内壁和硅腔（112）所在的硅基本体（111）的表面设置绝缘层（120），

其特征在于：还包括与芯片电极（131）、132分别对应的金属凸块Ⅰ（151）、金属凸块Ⅱ（152），所述绝缘层（120）的表面设置若干个不连续的金属反光膜，彼此相邻的两个所述金属反光膜于芯片电极（131）与芯片电极（132）之间断开，在硅腔（112）内，LED芯片（130）通过金属凸块Ⅰ（151）、金属凸块Ⅱ（152）分别倒装至相邻的两个所述金属反光膜的表面，每一所述金属反光膜的一端与芯片电极（131）或芯片电极（132）实现电气连通，其另一端沿绝缘层（120）向外延展至硅腔（112）的肩部，并在硅腔（112）的肩部处设置与所述金属反光膜连接的导电电极Ⅰ（161）或导电电极Ⅱ（162），或者其另一端沿绝缘层（120）延展至相邻硅腔与另一LED芯片（130）的芯片电极（132）或芯片电极（131）实现电气连通。

2.如权利要求1所述的圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述金属反光膜的反射率为≥80%，且导电率≥50%。

3.如权利要求1所述的圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：每一所述硅腔内至少能容纳一个LED芯片。

4.如权利要求1所述的圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述硅腔内设置填充剂。

5.如权利要求4所述的圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述LED芯片的上方设置透光片（280），所述透光片（280）为平板或透镜，且固定于硅腔（112）的肩部。

6.如权利要求5所述的圆片级LED芯片封装结构，其特征在于：所述填充剂填充透光片（280）与硅腔（112）之间的空间。