CN213093200U

CN213093200U - 一种发光封装体和像素阵列

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Publication number: CN213093200U
Application number: CN202021470120.5U
Authority: CN
Inventors: 廖燕秋; 林振端; 时军朋; 辛舒宁; 洪崇得; 曹爱华; 廖启维; 余长治; 徐宸科
Original assignee: Quanzhou Sanan Semiconductor Technology Co Ltd
Current assignee: Quanzhou Sanan Semiconductor Technology Co Ltd
Priority date: 2020-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2030-07-23

Abstract

本方案公开了一种发光封装体和像素阵列，其中，发光封装体包括：发光控制芯片、与发光控制芯片电连接的多个发光芯片和引线电路；所述发光芯片位于透明层上，且其发光面朝向透明层；所述发光控制芯片和发光芯片上覆盖有绝缘层；所述发光封装体通过引线电路输出四个电极焊盘；所述四个电极焊盘中的一个与多个发光芯片电连接，其余电极焊盘与发光控制芯片电连接。本方案通过在封装体中加入发光控制芯片，使多个发光芯片的最终封装体能够输出四个电极焊盘，从而降低封装体短路的风险，便于封装体的终端贴片。本方案采用无基板倒装芯片的方式，将发光芯片的发光面朝向透明层放置，不但能够提高产品的发光效果，还可以降低封装成本。

Description

一种发光封装体和像素阵列

技术领域

本方案涉及半导体封装领域，具体涉及一种具有IC芯片的多合一RGB芯片组合无基板封装的发光封装体和像素阵列。

背景技术

目前，市场上LED显示屏采用三种颜色的基本色的RGB(红、绿、蓝)芯片，通过组装形成一个发光单元，通过混色达到各种颜色，从而显示成各种效果，以满足基本的显示要求。

传统的封装方式是将多组发光芯片封装在一起，例如，将未包含IC芯片的四组发光芯片封装在一起，这种方式最少要输出7个电极焊盘，极大的增加了封装贴片短路的风险。

目前，市面上的RGB(红、绿、蓝)芯片封装体有两种模式，一种是红光、蓝光和绿光芯片，一种是红光LED芯片、蓝光LED芯片、绿光LED芯片加上IC芯片。其中带IC的发光封装体都是采用有基板模式，其中红、绿、蓝光芯片和IC芯片固晶于基板上，再覆盖一层透明胶。这种方式不但会增加封装成本，还会影响产品的发光效果和散热效果。

发明内容

本方案意在提供一种具有IC芯片的多合一的RGB芯片组合无基板封装的发光封装体和像素阵列。

为达到上述目的，本方案采用如下技术方案：

第一个方面，本方案提供了一种发光封装体，包括：发光控制芯片、与发光控制芯片电连接的多个发光芯片、引线电路、以及电极焊盘；

所述发光芯片位于透明层上，且其发光面朝向透明层；

所述发光控制芯片和发光芯片上覆盖有绝缘层；

所述电极焊盘设置于绝缘层上，通过引线电路与发光芯片和发光控制芯片电连接。

在一种优选地实施例中，所述发光芯片的发光面和所述发光控制芯片的电极表面的对侧表面在同一平面上。

在一种优选地实施例中，所述发光芯片的非发光面和所述发光控制芯片的电极表面的对侧表面不在同一平面上。

在一种优选地实施例中，所述发光芯片的发光面和电极表面以外的表面覆盖有黑色绝缘胶；和/或，所述发光控制芯片的非电极表面覆盖有黑色绝缘胶。

在一种优选地实施例中，所述发光控制芯片的电极表面通过多个凸点焊盘结构与引线电路连接。

在一种优选地实施例中，所述凸点焊盘结构包括：

位于所述发光控制芯片的电极表面上的金属焊盘；

位于金属焊盘边缘位置上的钝化层；

位于金属焊盘和钝化层上的金属支柱；

位于金属支柱上的焊杯。

在一种优选地实施例中，所述发光控制芯片为光检测器集成电路。

在一种优选地实施例中，所述多个发光芯片包括：四组发光芯片；每组发光芯片包括：蓝光芯片、绿光芯片和红光芯片。

在一种优选地实施例中，所述四组发光芯片均布在所述发光控制芯片周边。

在一种优选地实施例中，所述发光封装体具有四个所述电极焊盘。

在一种优选地实施例中，每组芯片中的蓝光芯片、绿光芯片和红光芯片均分别与所述光检测器集成电路上对应位置的输入控制电极连接；

四组发光芯片和所述光检测器集成电路上的电源端通过引线电路中的线路与一个电极焊盘连接；

所述光检测器集成电路上的接地端、数据端和信号端通过引线电路中的线路分别与其余三个电极焊盘连接。

在一种优选地实施例中，所述电极焊盘的面积为所述封装体面积的1/6～1/9。

第二个方面，本方案还提供了一种像素阵列，包括：以阵列方式排布的多个如上所述的发光封装体。

在一种优选地实施例中，所述发光封装体包括：四个电极焊盘；

所述发光封装体中的发光控制芯片具有电源端、接地端、数据端和信号端；

所述四个电极焊盘的第一电极与所述电源端形成电连接，第二电极与所述接地端形成电连接、第三电极与所述数据端形成电连接，第四电极和所述信号端形成电连接。

在一种优选地实施例中，位于同一列的各个所述发光封装体的第三电极并联连接，位于同一行的各个所述发光封装体的第四电极并联连接。

有益效果

本方案通过在封装体中加入发光控制芯片，使多个发光芯片的最终封装体能够输出四个电极焊盘，从而降低封装体短路的风险，便于封装体的终端贴片。

本方案采用无基板倒装芯片的方式，将发光芯片的发光面朝向透明层放置，不但能够提高产品的发光效果，还可以降低封装成本。

本方案由于增大电极焊盘的接触面积，从而提高产品的散热性能。

附图说明

图1示出本方案所述发光封装体的仰视图；

图2示出本方案所述封装体的一种实例的截面图；

图3示出本方案所述封装体的另一种实例的截面图；

图4示出本方案所述封装体中发光控制芯片和发光芯片所在层的一种实例的示意图；

图5示出本方案所述封装体中发光控制芯片和发光芯片的线路连接层的一种实例的示意图；

图6示出本方案所述封装体中接触孔层的一种实例的示意图；

图7示出本方案所述封装体中线路层的一种实例的示意图；

图8示出本方案所述封装体中电极焊盘所在层的一种实例的示意图；

图9示出本方案所述凸点焊盘结构的示意图；

图10示出本方案所述发光控制芯片上电极排布方式的示意图；

图11示出本方案所述封装体内部电路简图的示意图；

图12示出本方案所述由多个发光封装体组成的像素阵列的示意图。

附图标号

1、发光控制芯片；2、发光芯片；3、透明层；4、绝缘层；5、引线电路；6、凸点焊盘结构；7、电极焊盘；8、接触孔；

601、金属焊盘；602、钝化层；603、金属支柱；604、焊杯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本方案的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

经过研究和分析，现有技术中，在封装体中不设置IC芯片，仅对多组发光芯片进行封装，会使封装体最终输出至少七个电极焊盘，然而，电极焊盘数量越多，就会导致封装体短路的问题，严重影响产品工作。此外，现有技术中，采用基板模式，进行带有IC的发光封装体的封装，不但会增加封装成本，还会影响产品的发光效果和散热效果。

因此，本方案意在提供一种具有IC芯片的多合一的RGB芯片组合无基板封装的发光封装体。通过将发光芯片的发光面朝向透明层放置进行封装的方式，来取缔依托于单独基板进行封装的方式，最终使封装体输出四个电极焊盘，从而能够保证封装体具有较好的发光效果和散热效果，同时，避免封装体贴片短路的风险，便于终端贴片。

以下结合图1和图12，对实施例提出的一种具有IC芯片的四组RGB芯片组合无基板封装的发光封装体进行详细描述。

如图1所示，为所述发光封装体背面视图的一种实施例。本实施例所述发光封装体包括：发光控制芯片1、与发光控制芯片1电连接的多个发光芯片2和引线电路5；所述发光芯片2位于透明层3上，且其发光面朝向透明层3；所述发光控制芯片1和发光芯片2上覆盖有绝缘层4。所述封装体中通过引线电路5实现发光控制芯片1和发光芯片2之间的电连接，同时，通过引线电路5输出四个电极焊盘7。四个电极焊盘7中的一个电极焊盘7与多个发光芯片2电连接，其余电极焊盘7与发光控制芯片1电连接。

本实施例中，透明层3与发光芯片2的发光面直接接触，因此，透明层3可以采用例如透明胶、透明薄膜材料等，也可以根据情况采用透光玻璃等，以保证透明层3的透光度满足发光封装体的发光要求。本实施例通过将发光芯片2的发光面朝向透明层3放置，可以取缔常规工艺中有基板的封装工艺，不但能够提高产品的发光效果，还可以降低封装成本。

本实施例中，为了方便接线，且更好的使用封装体内的空间，多个发光芯片2可以选择均匀的布置在发光控制芯片1四周，待发光芯片2和发光控制芯片1位置布置完毕，利用第一绝缘材料覆盖所述发光控制芯片1和发光芯片2。其中，绝缘层4可以为绝缘胶。

本实施例中，可以根据封装工艺或布线要求，适当调整发光封装体内发光芯片2和发光控制芯片1的相对位置关系。例如，可以将所述发光芯片2的发光面和所述发光控制芯片1的电极表面的对侧表面设置在同一平面上。也可将所述发光芯片2的发光面和所述发光控制芯片1的电极表面的对侧表面设置在不同平面上。

在一种实施例中，如图2所示，所述发光芯片2和发光控制芯片1均位于透明层3上。发光芯片2的发光面朝向透明层3。所述发光控制芯片1的电极表面对侧的表面朝向透明层3。所述发光芯片2的电极表面和所述发光控制芯片1的电极表面不在同一平面。在填充绝缘层4时，先在透明层3上形成发光芯片2和发光控制芯片1，之后利用第一绝缘材料覆盖在发光芯片2和发光控制芯片1上。随后可通过光刻蚀等工艺，在绝缘层4上开出接触孔，进行引线电路5的布线，实现引线电路5与芯片之间的电连接。

在另一种实施例中，如图3所示，所述发光芯片2位于透明层3上。发光芯片2的发光面朝向透明层3。所述发光控制芯片1位于绝缘层4内，但是发光控制芯片1的电极表面对侧的表面不与透明层3接触。所述发光芯片2的电极表面和所述发光控制芯片1的电极表面不在同一平面。在填充绝缘层4时，先在透明层3上形成发光芯片2，之后利用第一绝缘材料填充在发光芯片2周边，发光芯片2周边的第一绝缘材料冷却后，将发光控制芯片1置于冷却的第一绝缘材料上，再利用第一绝缘材料覆盖在发光芯片2和发光控制芯片1上。随后可通过光刻蚀等工艺，在绝缘层4上开出接触孔，进行引线电路5的布线，实现引线电路5与芯片之间的电连接。

本实施例中，为了能够使发光芯片2、发光控制芯片1和引线电路5之间形成更好的绝缘效果，可以进行第一绝缘材料填充前，先在发光芯片2的发光面和电极表面以外的表面覆盖黑色绝缘胶，在发光控制芯片1的非电极表面覆盖黑色绝缘胶，从而提高芯片与芯片之间，芯片与引线电路5之间的绝缘性。

如图4至图8所示，为本方案所述发光封装体不同层的一种布局结构的示意图；将图4至图8所示层结构，由下至上依次叠放联接，即可组成发光封装体。具体地，如图4所示，四组发光芯片2均匀的布置在发光控制芯片1四周。在一种实施例中，发光芯片2的发光面和所述发光控制芯片1的电极表面的对侧表面设置在同一平面上；在另一种实施例中，发光芯片2的发光面和所述发光控制芯片1的电极表面的对侧表面设置在不同平面上。如图5所示，每组包括三个发光芯片2(红、绿、蓝发光芯片)，每个发光芯片2的一端与发光控制芯片1上对应的电极连接；左侧两组中每个发光芯片的另一端相互连接，右侧两组中每个发光芯片的另一端相互连接。如图6所示，该层中利用蚀刻工艺开设多个接触孔，用于不同层线路之间的互联。如图7所示，该层线路可以通过接触孔内填充的金属线路分别与发光控制芯片1、发光芯片2以及与二者连接的线路进行联接。如图8所示，该层中的电极焊盘7与图8所示的线路层中的线路联接。

本实施例中，如图9所示，所述发光控制芯片1的电极表面通过多个凸点焊盘结构6与引线电路5连接。具体地，所述凸点焊盘结构6包括：金属焊盘601、钝化层602、金属支柱603和焊杯604。金属焊盘601位于所述发光控制芯片1的电极表面上。钝化层602位于金属焊盘601上，其一部分位于金属焊盘601边缘，一部分延伸至金属焊盘601外部。金属支柱603位于金属焊盘601的中间位置，其同时与金属焊盘601和钝化层602接触。焊杯604固定在金属支柱603上，所述支撑柱上与金属焊盘601所在位置相反一侧的表面上开设有凹槽，焊杯604通过其下端设置的凸起机构与所述凹槽相配合，实现焊杯604与金属支柱603的固定。

在一种实施例中，采用铝焊盘设置在发光控制芯片1上，在铝焊盘的周边形成氮化硅层，氮化硅层的一部分位于铝焊盘上，一部分延伸至铝焊盘外部。在铝焊盘的中间形成铜柱，所述铜柱同时位于铝焊盘和氮化硅层上。在铜柱的顶端固定半圆形的焊锡。用于焊锡与引线电路5的线路完成焊接，通过金属焊盘601和金属支柱603实现与发光控制芯片1上的电极导电。

本方案中，所述发光控制芯片1可以采用光检测器集成电路(PDIC)。如图10所示，为光检测器集成电路的背面视图的一种实施例，该光检测器集成电路上具有接地端GND，信号端S_SIG，数据端DATA，电源端VCC，以及，与每个发光芯片2连接的输入控制电极。

在一种实施例中，如图11所示，采用四组RGB(红绿蓝)发光芯片，每个发光芯片2为三波长(Trichromatic)芯片。四组发光芯片2均匀的布置在光检测器集成电路四周。每组RGB发光芯片中的每个发光芯片2，与对应在光检测器集成电路上的输入控制电极电连接。例如，第一组RGB发光芯片中的第一个红光芯片，与光检测器集成电路上第一红光输入控制电极RI电极连接；第一组RGB发光芯片中的第一个绿光芯片，与光检测器集成电路上第一绿光输入控制电极GI电极连接；第一组RGB发光芯片中的第一个蓝光芯片，与光检测器集成电路上第一蓝光输入控制电极BI电极连接。其他组RGB发光芯片中的红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片与光检测器集成电路的连接方式与上面举例相同，此处不再赘述。

如图11所示，封装体输出的四个电极焊盘7中，其中有一个电极焊盘7通过引线电路5中的线路与所有发光芯片2，以及光检测器集成电路的电源端VCC连接；所述光检测器集成电路上的接地端GND、数据端DATA和信号端S_SIG通过引线电路5中的线路分别与其余三个电极焊盘7连接。通过这种连接方式，使得发光封装体能够输出四个电极焊盘7，从而降低封装体短路的风险，便于封装体的终端贴片。

如图12所示，将本方案所述发光封装体按照预定阵列方式排布后，将所有发光封装体的第一电极电连接在一起，将所有发光封装体的第四电极电连接在一起，从而像素阵列。可以用于成像装置、分析仪等图像处理设备中。在一种实施例中，第一电极可以为信号端电极焊盘，第四电极可以为数据端电极焊盘。

本方案可以采用倒装芯片封装工艺对本方案所述发光封装体进行封装。

在一种实施例中，本方案所述发光封装体的封装步骤如下：

S11、提供透明层3；

S12、将四组RGB发光芯片和光检测器集成电路放置在透明层3上；RGB发光芯片2的发光面朝向透明层3；光检测器集成电路的电极表面的对侧表面朝向透明层3；

S13、在RGB发光芯片和光检测器集成电路上覆盖绝缘层4；

S14、基于光刻蚀工艺，在绝缘层4上对应RGB发光芯片和光检测器集成电路电极的位置开设接触孔；

S15、在接触孔内布设线路，形成引线电路5，并通过引线电路5引出四个电极焊盘7。

在本实施例中，如图2所示，绝缘层4可以为多层结构，即在覆盖绝缘层4时，采用逐层覆盖绝缘材料的方式，最终形成完整的绝缘层4。再根据布线的要求，在每层开设接触孔进行不同层的走线；通过这种方式，可以合理的在发光封装体内布线，防止同一层线路过多，造成布线困难，线路之间发生短路等问题。

在本实施例中，如图2所示，光检测器集成电路的电极表面上设有凸点焊盘结构6，通过凸点焊盘结构6与引线电路5中的线路实现电连接。发光芯片2直接通过电极表面与引线电路5中的线路实现电连接。

在另一种实施例中，本方案所述发光封装体的封装步骤如下：

S21、提供透明层3；

S22、将四组RGB发光芯片放置在透明层3上，RGB发光芯片的发光面朝向透明层3；光检测器集成电路的电极表面的对侧表面朝向透明层3；

S23、在透明层3上，位于RGB发光芯片周边填充绝缘材料，形成第一层绝缘层4；

S24、将光检测器集成电路放置在第一层绝缘层4上，光检测器集成电路的电极表面的对侧表面朝向透明层3；

S25、在RGB发光芯片和光检测器集成电路上继续填充第一绝缘材料，形成完整的绝缘才老层；

S26、基于光刻蚀工艺，在绝缘层4上对应RGB发光芯片和光检测器集成电路电极的位置开设接触孔；

S27、在接触孔内布设线路，形成引线电路5，并通过引线电路5引出四个电极焊盘7。

在本实施例中，如图3所示，绝缘层4可以为多层，即在覆盖绝缘层4时，采用逐层覆盖绝缘材料的方式，最终形成完整的绝缘层4。通过这种方式便于将RGB发光芯片2和光检测器集成电路置于不同层，通过调整发光封装体内线路在不同层的布局，防止同一层线路过多，造成布线困难，线路之间发生短路等问题。

在本实施例中，如图3所示，光检测器集成电路的电极表面上设有凸点焊盘结构6，通过凸点焊盘结构6与引线电路5中的线路实现电连接。发光芯片2直接通过电极表面与引线电路5中的线路实现电连接。

本方案中，电极焊盘7的面积可以为发光封装体面积的1/6～1/9。在一种实施例中，如图6所示，电极焊盘7的面积可以为发光封装体面积的1/6。在另一种实施例中，电极焊盘7的面积可以为发光封装体面积的1/7或1/8。在另一种实施例中，电极焊盘7的面积可以为发光封装体面积的1/9。

综上所述，本方案通过在封装体中加入光检测器集成电路，使四组RGB发光芯片的最终封装体能够输出四个电极焊盘，从而降低封装体短路的风险，便于封装体的终端贴片。本方案采用无基板倒装芯片的方式封装，直接将发光芯片的发光面朝向透明层放置，不但能够提高产品的发光效果，还可以降低封装成本。本方案由于增大电极焊盘的接触面积，从而提高产品的散热性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种发光封装体，其特征在于，包括：发光控制芯片、与发光控制芯片电连接的多个发光芯片、引线电路、以及电极焊盘；

所述发光芯片位于透明层上，且其发光面朝向透明层；

所述发光控制芯片和发光芯片上覆盖有绝缘层；

2.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述发光芯片的发光面和所述发光控制芯片的电极表面的对侧表面在同一平面上。

3.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述发光芯片的非发光面和所述发光控制芯片的电极表面的对侧表面不在同一平面上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的发光封装体，其特征在于，所述发光芯片的发光面和电极表面以外的表面覆盖有黑色绝缘胶；和/或，所述发光控制芯片的非电极表面覆盖有黑色绝缘胶。

5.根据权利要求1至3任一项所述的发光封装体，其特征在于，所述发光控制芯片的电极表面通过多个凸点焊盘结构与引线电路连接。

6.根据权利要求5所述的发光封装体，其特征在于，所述凸点焊盘结构包括：

位于所述发光控制芯片的电极表面上的金属焊盘；

位于金属焊盘边缘位置上的钝化层；

位于金属焊盘和钝化层上的金属支柱；

位于金属支柱上的焊杯。

7.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述发光控制芯片为光检测器集成电路。

8.根据权利要求7所述的发光封装体，其特征在于，所述多个发光芯片包括：四组发光芯片；每组发光芯片包括：蓝光芯片、绿光芯片和红光芯片。

9.根据权利要求8所述的发光封装体，其特征在于，所述四组发光芯片均布在所述发光控制芯片周边。

10.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述发光封装体具有四个所述电极焊盘。

11.根据权利要求8所述的发光封装体，其特征在于，

每组芯片中的蓝光芯片、绿光芯片和红光芯片均分别与所述光检测器集成电路上对应位置的输入控制电极连接；

12.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述电极焊盘的面积为所述封装体面积的1/6～1/9。

13.一种像素阵列，其特征在于，包括：以阵列方式排布的多个如权利要求1至12中任意一项所述的发光封装体。

14.根据权利要求13所述的像素阵列，其特征在于，所述发光封装体包括：四个电极焊盘；所述发光封装体中的发光控制芯片具有电源端、接地端、数据端和信号端；

15.根据权利要求14所述的像素阵列，其特征在于，位于同一列的各个所述发光封装体的第三电极并联连接，位于同一行的各个所述发光封装体的第四电极并联连接。