CN220189687U - 一种led封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED封装结构，包括分别与LED芯片的两个电极电连接的第一焊盘结构和第二焊盘结构，第一焊盘结构与第二焊盘结构之间相互绝缘，所述第一焊盘结构和第二焊盘结构的尺寸分别电性连接LED芯片的第一极性电极和第二极性，第一焊盘结构与第二焊盘结构的底面积之和是LED芯片封装底面积的0.3~1倍。该方案通过在小尺寸的芯片电极下生长更大面积焊盘结构的方式，扩大芯片与基板焊盘之间的接触面积，增加放置容错率，从而可以在不引入导电板的情况下实现CSP的直接使用，提高贴片良率。

Description

一种LED封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种LED封装结构。

背景技术

微型LED（Mini/MicroLED）是一种新型的显示技术，它由数百万个微小的LED组成，每个LED都能独立发光。这种结构使得微型LED能够提供更高的对比度和更广的色域。此外，微型LED显示屏具有更高的亮度和更快的刷新率，这使得它在显示动态图像时表现得更加出色。与传统的LCD显示屏相比，微型LED显示屏不需要背光源，因为每个LED都能独立发光。这使得微型LED显示屏能够更好地控制每个像素的亮度，从而提供更高的对比度和更真实的颜色；与OLED显示屏相比，微型LED显示屏具有更高的亮度和更长的使用寿命。这是因为OLED材料会随着时间的推移而退化，而LED材料则不会。

但微型LED目前还面临一些技术瓶颈，其中一个就是封装的效率和良品率低。微型LED采用的芯片尺寸极小，其电极面积也相对应的较小。在封装过程中难以对微型LED芯片进行非常精确的控制，以实现芯片电极与基板焊盘正确连接，难以确保每个LED都能被正确地放置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种LED封装结构，通过增加芯片焊盘的面积、改进芯片焊盘结构和与焊盘直接连接的电极结构，提高微型芯片焊盘在基板上放置的准确度，提高封装的效率和良品率。

本实用新型通过以下技术方案实现：

提供一种LED封装结构，包括LED芯片、覆盖LED芯片上表面的荧光膜、设在LED芯片下表面的焊盘结构、包覆在LED芯片侧壁的第一反射层以及包覆所述LED焊盘结构侧壁的第二反射层，所述焊盘结构包括分别与LED芯片的第一电极电连接的第一焊盘和与LED芯片的第二电极连接的第二焊盘，第一焊盘与第二焊盘之间相互绝缘，所述LED芯片的第一电极和/或第二电极由多层金属构成，从靠近LED芯片端至靠近焊盘结构端依次包括Ti层、Cu层、Ni层、Au层，或者依次为Cr层、Cu层、Ni层、Au层。

进一步的：所述第一电极和/或第二电极的厚度为1μm ~100μm；其中Ti层或Cr层厚度为100Å~5000Å ；Cu层厚度1μm~100μm；Ni层厚度1μm ~10μm ；Au 层厚度200 Å ~5000。

进一步的：所述第一焊盘和第二焊盘包括靠近LED芯片的上金属层和远离LED芯片的下金属层，所述上金属层为Cu金属层，所述下金属层为Au金属层或者Sn金属层或者SnAg合金层。

进一步的：所述上金属层的厚度 1μm ~100μm，所述下金属层的厚度为1μm ~100μm；和/或，上金属层和所述LED芯片（2）之间还设置有Cr或Ti粘附金属层，所述粘附金属层的厚度为100 Å ~5000Å；和/或，上金属层和所述下金属层之间还设置有Ni或Pt阻挡层，所述阻挡层的厚度为1μm ~10μm ；和/或，下金属层为SnAg合金层，其中Ag含量为0.5%~3.5%。

进一步的：第一焊盘中开设有不与第一电极连通的第一通槽，和/或，第二焊盘中开有不与第二电极连通的设第二通槽。

进一步的：所述第一通槽和所述第二通槽的图案和/或大小不同，用于区分第一焊盘和第二焊盘；所述第一通槽的面积占第一焊盘的0%~15%；和/或，所述第二通槽的面积占第二焊盘的0%~15%。

进一步的：一焊盘与第二焊盘之间的间距D2≤第一电极和第二电极之间的间距D1，且D2≥150μm。

进一步的：所述第一反射层的上端高于LED芯片的下表面，下端与LED芯片的下表面齐平；所述第二反射层的上端与LED芯片的下表面齐平，下端与焊盘结构的下表面齐平。

进一步的：所述荧光膜（1）的宽度大于LED芯片（2）的宽度，且荧光膜的宽度小于第一反射层（4）的宽度，所述第一反射层的顶面与所述荧光膜（1）的顶面齐平；和/或，所述荧光膜（1）的宽度大于LED芯片（2）的宽度，所述第一反射层（4）的顶面与所述LED芯片（2）的上表面齐平，所述荧光膜（1）覆盖所述LED芯片（2）的上表面以及所述第一反射层（4）的顶面；和/或，所述荧光膜（1）的宽度大于LED芯片（2）的宽度，所述荧光膜（1）覆盖所述LED芯片（2）的上表面并包裹LED芯片（2）的部分侧面，所述第一反射层（4）的顶面与所述荧光膜（1）的侧面底部齐平。

进一步的：所述荧光膜的宽度大于LED芯片的宽度，所述荧光膜覆盖所述LED芯片的上表面并包裹LED芯片的部分侧面，所述第一反射层的顶面与所述荧光膜的侧面底部齐平。

进一步的：所述第一反射层（4）和LED芯片（2）之间设有碗杯结构（5），所述碗杯结构（5）设在所述LED芯片（2）的四周侧壁。

本实用新型和现有技术相比有以下优点：

现有的芯片电极尺寸过小，较难直接进行SMD贴片使用，通常需要借助支架封装。该方案通过在小尺寸的芯片电极下生长更大面积的焊盘结构的方式，扩大芯片与导电基板之间的接触面积，增加放置容错率，从而可以在不引入支架的情况下实现CSP的直接使用，提高贴片良率；

扩大焊盘结构与LED电极的面积差，会增加焊盘结构与第一层高反射白胶的应力，因此需要控制焊盘结构的面积。同时通过对焊盘结构进行开槽，可以有效缓解应力，降低脱落风险，同时通过设计不同形状的开槽可用于区分LED的正负极。

第二层高反色白胶对焊盘结构进行包覆，起到保护扩大焊盘结构稳定性的作用。

附图说明

图1为实施例1中LED封装结构的示意图；

图2 为实施例1中LED芯片结构示意图；

图3 为图1之仰视图示意图；

图4 为实施例2中LED封装结构的示意图；

图5为实施例3中LED封装结构的示意图；

图6为实施例4中LED封装结构第一焊盘、第二焊盘生长区域的示意图；

图7为实施例5中LED封装结构第一焊盘、第二焊盘生长区域的示意图。

图中：

1、荧光膜；2、LED芯片；2a、上表面；2b、下表面；2c、侧壁；210、衬底；211、N型半导体层；212、多量子阱层；213、P型半导体层；214、N电极；2141、第一N电极；2142、第二N电极；215、P电极；2151、第一P电极；2152、第二P电极；216、绝缘层；217、导电层；3、电极；4、第一反射层；5、碗杯结构；6.1、第一焊盘；6.11、第一通槽；6.2、第二焊盘；6.21、第二通槽；7、第二反射层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型通过以下技术方案实现：

实施例1

如图1所示的一种LED封装结构示意图，包括LED芯片2、荧光膜1、焊盘结构6、第一反射层4和第二反射层7。 LED芯片2作为发光单元具有彼此相对的一上表面2a和一下表面2b，一连接上表面2a与下表面2b的侧壁2c以及位于下表面上且彼此分离的第一电极3.1和第二电极3.2，第一电极3.1和第二电极3.2的相反，即若第一电极3.1为P型电极，则第二电极3.2为N型电极；若第一电极3.1为N型电极，则第二电极3.2为P型电极，且第一电极3.1和第二电极3.2的个数根据设计需要可以为1个，也可以为多个。荧光膜1设置在LED芯片2的上表面（即出光面），用于将LED芯片2所述发出的至少部分光线的波长转换成其它波长。第一反射层4包覆在LED芯片的侧壁2c且暴露出第一电极3.1的至少部分底面以及第二电极3.2的至少部分底面。焊盘结构6包括与第一电极电3.1性连接的第一焊盘6.1和与第二电极3.2电性连接的第二焊盘3.2，在水平投影上，第一焊盘6.1和第二焊盘6.2的形状相同，且分别大于第一电极3.1和第二电极3.2的面积，见图3，LED封装结构的仰视结构示意图。第二反射层7包覆在第一焊盘6.1和第二焊盘6.2侧壁且暴露出第一焊盘6.1的至少部分底面和第二焊盘6.2的至少部分底面。

更具体地，图2展示了前述的LED芯片2的结构示意图，其为一种倒装LED芯片2，包括N型半导体层211、多量子阱层212、P型层213、以及分别与N型半导体层和P型半导体层电极连接的N电极214和P电极215，第一电极3.1和第二电极3.2分别与前述N电极214和P电极215中的任意一个电性连接。在N电极214和P电极215制备的过程中，其分别可以由多道工艺形成，进而形成多个N电极和多个P电极，在本实施例中，N电极214则包括电性连接的第一N电极2141和第二N电极2142，P电极则包括电性连接第一P电极2151和第二P电极2152，以及使N电极214和P电极215相互绝缘的绝缘层216，和设置在P电极215和P型半导体层之间的导电层217。通常第一N电极2141和第一P电极2151为分散设置的点状电极或者指状电极，和第二N电极2142和第二P电极2152则为面电极。第一电极3.1和第二电极3.2作为连接LED芯片和焊盘结构的连接电极，可以是在芯片厂完成，也可以在封装前单独完成，其通常为柱状结构其厚度要大于N电极214和P电极215，厚度为1μm ~100μm，优选30μm ~70μm，材质为金属材料或金属合金，例如Ti、Ni、Cu、Au、Pt或其组合，但不限以此为限。绝缘层除起到P、N电极相互绝缘的目的，还具有保护LED芯片结构的作用，在一些实施方式中，还兼具反射性，如将其设置为有不同绝缘材料沟槽的DBR结构，或者是在绝缘材料中夹设金属反射层等。导电层217起到电流扩展作用，其尽可能大面积的平铺在P型半导体层213表面上且具有透光性，为氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)层或是一氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)层。

在本实施例中，第一电极3.1和第二电极3.2作为连接LED芯片和第一焊盘6.1和第二焊盘6.2的结构，其由多层金属构成，从靠近LED芯片端至靠近焊盘结构端依次包括Ti层、Cu层、Ni层、Au层，或者依次为Cr层、Cu层、Ni层、Au层；其中Ti层或Cr层作为粘附层，厚度100Å~5000 Å ；Cu层有极好的导电和导热性能，作为第一电极3.1和第二电极3.2的主要构成部分其厚度 为1μm ~100μm，优选30μm~60μm； Au 层作为最外层金属，其厚度为200 Å ~5000Å，优选650 Å ~950 Å；Ni层设置在Cu层和Au之间，其厚度1μm ~10μm，优选2μm ~4μm。

在本实施例中，第一焊盘6.1和第二焊盘6.2的设置完全重叠于第电极3.1和第二电极3.2，且朝着第一反射层4的边缘延伸但未延伸至第一反射层4的边缘。第一焊盘6.1与第二焊盘6.2的形状俯视为长方形或者正方形或者圆形，尺寸之和是LED芯片2封装尺寸Dw的0.3~1倍，优选0.6~0.95倍，较大的焊盘结构一是为了散热需要，另外是便于连接外部电极。在其它未示出的实施方式中，第一焊盘6.1和第二焊盘6.2可以延伸至第一反射层4的边缘或者超过第一反射层4边缘。

具体地，第一焊盘6.1和第二焊盘6.2包括靠近LED芯片2的上金属层和远离LED芯片的下金属层，所述上金属层为Cu金属层，下金属层为Au金属层或者Sn膏层或者SnAg合金层。上金属层的厚度 1μm ~100μm，优选20μm ~50μm，所述下金属层的厚度为1μm ~100μm，优选20μm ~50μm。当下金属层为SnAg合金层时，其中Ag含量为0.5%~3.5%。

在一实施例中，上金属层和LED芯片2之间还设置有Cr或Ti粘附金属层，粘附金属层的厚度为100 Å ~5000Å。在另一实施例中，上金属层和下金属层之间还设置有Ni或Pt阻挡层，阻挡层的厚度为1μm ~10μm ，优选1.5μm ~4μm。

荧光膜层1可以是先通过掺杂物与胶体混合的方式形成前驱物，之后再通过成膜工艺而形成。掺杂物为荧光粉，包括KSF粉、氮化物荧光粉、硅酸盐荧光粉、氯酸盐荧光粉、YAG荧光粉、含硫化物荧光粉中的一种或多种。在本实施例中，由于需要的LED封装件是白光，但LED芯片2所发出的光是蓝光，因此，需要黄色荧光粉将蓝光转换成白光。

在本实施例中第一反射层4和/或所述第二反射层7的反射率大于90%，材质为掺杂有反射粒子的透明硅胶，即高反射白胶反射粒子可以为绝缘性颗粒，如TiO2、SiO2、SiN等，也可以是金属颗粒，如Al颗粒、Ag颗粒、Cu颗粒等。

进一步地，第一焊盘6.1与第二焊盘6.2之间的间距D2≤ 第一电极和第二电极之间的间距D1，且D2≥150μm，若D2小于150μm，D2太窄会导致第一焊盘6.1和第二焊盘6.2在进行实际贴片使用的时候，Sn膏的扩散迁移，易导致连第一焊盘6.1和第二焊盘6.2连通而短路。第一焊盘6.1和第二焊盘6.2侧壁距离第二反射层7侧壁的最短距离D3＞0，优选大于100μm。

第一反射层4的上端与LED芯片2的上表面2a平齐，下端与第一电极3.1和/或第二电极3.2的下表面齐平；第二反射层7的上端与第一电极3.1和/或第二电极3.2的下表面齐平，下端与第一焊盘6.1和/或第二焊盘6.2的下表面齐平。荧光膜1的宽度大于LED芯片2的宽度，覆盖所述LED芯片的上表面2a以及所述第一反射层4的顶面。

进一步地，在本实用新型所提供的LED封装结构中，第一反射层4和LED芯片2之间设有碗杯结构5，所述碗杯结构5设在所述LED芯片2的四周侧壁，碗杯结构为透明的反射腔体，优选的，为透明硅胶制成。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中荧光膜1先设置在LED芯片的上表面，因为有切割道，其宽度大于LED芯片2的宽度，并由于本实施例中的芯片封装结构中包含碗杯结构，荧光膜1宽度大于LED芯片2的宽度尺寸大概为50~200μm。然后设置碗杯结构5和第一反射层4，碗杯结构设在LED芯片2侧面上端四周；第一反射层4包覆LED芯片2和荧光膜1的侧壁，且第一反射层4的顶面与荧光膜的顶面1齐平。其余部分结构相同，不再赘述。

本实施例的结构较实施例1中的结构，一样是单面出光，但是其发光角度更小（110~120°），光在空间中的色温分布更集中。

实施例3

如图5所示：本实施例与实施例1的区在于，本实施例中荧光膜1的宽度大于LED芯片2的宽度，且荧光膜1覆盖LED芯片的上表面的同时包裹部分LED芯片的侧面2c。第一反射层4的顶面与荧光膜的底面共面，侧壁与荧光膜的侧壁共面。其余部分结构相同，不再赘述。

本实施例中的结构较实施例1中的结构，为五面发光结构，发光角度更大，可达到150°，利用了LED侧面光，出光亮度会更高。

实施例4

如图6所示，实施例与实施1的区别在于：第一焊盘6.1中开设有第一通槽6.11，第二焊盘6.2中开设第二通槽6.21，第一通槽6.11和第二通槽6.21的作用在于，第一焊盘6.1和第二焊盘6.2与第一电极3.1和第二电极3.2的面积差会增加与第一反射层4高反射白胶之间的应力，通过在第一焊盘6.1和第二焊盘6.2上设计通槽，可以有效缓解应力，降低金属层脱落的风险。但第一通槽6.11不与第一电极3.1连通，且第二通槽6.21也不与第二电极3.2连通以避免漏电，因此，如本实施例所示第一通槽6.11和第二通槽6.21需设置在远离第一电极3.1和第二电极3.2的边缘侧，或者第一通槽6.1和第二通槽的深度小于第一焊盘和第二焊盘的厚度。第一通槽6.11和第二通槽6.21的形状可以方形、圆形、弧形、三角形、多边形或者前述一种或多种形状的组合，本实施例中选用方形。第一通槽6.11和第二通槽6.21的可以分别为多个，分布在第一焊盘6.1和第二焊盘6.2中并分别占第一焊盘6.1面积和第二焊盘6.2面积的0%~15%；优选为2%~10%。

在本实施例中，第一通槽6.1和第二通槽6.2需设置在远离第一电极3.1和第二电极3.2的边缘侧，且两者的图案不同，第一通槽6.1为多个方形结构组成的U型通槽，第二通槽6.2为弧形通槽，以用于区分第一焊盘6.1和第二焊盘6.2的极性，同样，由于第一通槽6.1和第二通槽6.2的形状不同，导致两者的面积较难相同，但在第一焊盘6.1和第二焊盘6.2面积相同的情况下，第一通槽6.1和第二通槽6.2的面积差小于等于10%。

实施例5

如图7所示：本实施例与实施4的区别在于，本实施例中第一焊盘6.1和第二焊盘6.2为两个相互拼合的半圆盘，两个电极3分别位于靠近半圆盘直边一侧。其余部分结构相同，不再赘述。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种LED封装结构，其特征在于：包括LED芯片（2）、覆盖LED芯片（2）上表面的荧光膜（1）、设在LED芯片（2）下表面的焊盘结构（6）、包覆在LED芯片（2）侧壁的第一反射层（4）以及包覆所述LED焊盘结构侧壁的第二反射层（7），所述焊盘结构包括分别与LED芯片（2）的第一电极（3.1）电连接的第一焊盘（6.1）和与LED芯片的第二电极（3.2）连接的第二焊盘（6.2），第一焊盘（6.1）与第二焊盘（6.2）之间相互绝缘，所述LED芯片（2）的第一电极（3.1）和/或第二电极（3.2）由多层金属构成，从靠近LED芯片（2）端至靠近焊盘结构（6）端依次包括Ti层、Cu层、Ni层、Au层，或者依次为Cr层、Cu层、Ni层、Au层。

2.根据权利要求1所述的一种LED封装结构,其特征在于：所述第一电极（3.1）和/或第二电极（3.2）的厚度为1μm ~100μm；其中Ti层或Cr层厚度为100Å~5000Å ；Cu层厚度1μm~100μm；Ni层厚度1μm ~10μm ；Au 层厚度200 Å ~5000。

3.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：所述第一焊盘（6.1）和第二焊盘（6.2）包括靠近LED芯片（2）的上金属层和远离LED芯片（2）的下金属层，所述上金属层为Cu金属层，所述下金属层为Au金属层或者Sn金属层或者SnAg合金层。

4.根据权利要求3所述的一种LED封装结构，其特征在于：所述上金属层的厚度 1μm ~100μm，所述下金属层的厚度为1μm ~100μm；

和/或，上金属层和所述LED芯片（2）之间还设置有Cr或Ti粘附金属层，所述粘附金属层的厚度为100 Å ~5000Å；

和/或，上金属层和所述下金属层之间还设置有Ni或Pt阻挡层，所述阻挡层的厚度为1μm ~10μm ；

和/或，下金属层为SnAg合金层，其中Ag含量为0.5%~3.5%。

5.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：第一焊盘（6.1）中开设有不与第一电极（3.1）连通的第一通槽（6.11），和/或，第二焊盘（6.2）中开有不与第二电极（3.2）连通的设第二通槽（6.21）。

6.根据权利要求5所述的一种LED封装结构，其特征在于：所述第一通槽（6.11）和所述第二通槽（6.21）的图案和/或大小不同；所述第一通槽（6.11）的面积占第一焊盘（6.1）的0%~15%；

和/或，所述第二通槽（6.21）的面积占第二焊盘（6.2）的0%~15%。

7.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于：第一焊盘（6.1）与第二焊盘（6.2）之间的间距D2≤第一电极（3.1）和第二电极（3.2）之间的间距D1，且D2≥150μm。

8.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述第一反射层（4）的上端高于LED芯片（2）的下表面，下端与LED芯片（2）的下表面齐平；所述第二反射层（7）的上端与LED芯片（2）的下表面齐平，下端与焊盘结构（6）的下表面齐平。

9.根据权利要求8所述的LED封装结构，其特征在于：所述荧光膜（1）的宽度大于LED芯片（2）的宽度，且荧光膜（1）的宽度小于第一反射层（4）的宽度，所述第一反射层的顶面与所述荧光膜（1）的顶面齐平；

和/或，所述荧光膜（1）的宽度大于LED芯片（2）的宽度，所述第一反射层（4）的顶面与所述LED芯片（2）的上表面齐平，所述荧光膜（1）覆盖所述LED芯片（2）的上表面以及所述第一反射层（4）的顶面；

和/或，所述荧光膜（1）的宽度大于LED芯片（2）的宽度，所述荧光膜（1）覆盖所述LED芯片（2）的上表面并包裹LED芯片（2）的部分侧面，所述第一反射层（4）的顶面与所述荧光膜（1）的侧面底部齐平。

10.根据权利要求9所述的LED封装结构，其特征在于：所述荧光膜（1）的宽度大于LED芯片（2）的宽度，所述荧光膜（1）覆盖所述LED芯片（2）的上表面并包裹LED芯片（2）的部分侧面，所述第一反射层（4）的顶面与所述荧光膜（1）的侧面底部齐平。

11.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述第一反射层（4）和LED芯片（2）之间设有碗杯结构（5），所述碗杯结构（5）设在所述LED芯片（2）的四周侧壁。