CN102694091A - 用于在晶圆级封装中暴露电极的方法及掩膜版 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在晶圆级封装中暴露电极的方法，包括：A、通过掩膜版的定位孔将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位，使所述掩膜版的网孔与所述晶圆的电极对位；B、向掩膜版的网孔中注入荧光胶溶解液，使晶圆电极表面与掩膜版网孔对位部分的荧光胶层溶解；C、从掩膜版取下所述晶圆并进行清洗和干燥处理。本发明还公开了一种用于在晶圆级封装中暴露电极的掩膜版，包括定位孔和网孔，其中所述定位孔用于将掩膜版与晶圆定位，使所述网孔与所述晶圆的电极对位。

Description

用于在晶圆级封装中暴露电极的方法及掩膜版

技术领域

本发明涉及一种用于在晶圆级封装中暴露电极的方法，以及该方法中所采用的掩膜版。

背景技术

近年来，半导体通用照明技术的迅速发展受到广泛关注。大功率白光LED器件大多是由紫外或蓝色LED加三基色或黄色荧光粉混合出白光，其中GaN基的蓝光LED加长波波长荧光粉合成白光是最常见的白光实现方案。所采用的制造方法一般为将荧光粉与透明聚合物胶水混合形成荧光胶，再将混合胶水涂覆在芯片上，从而使芯片发出的蓝光被荧光粉吸收并转换为长波长的发射光，最终合成得到白光。该制造方法所存在的一个显著问题是，由于荧光粉的比重远高于胶水的比重，因此荧光粉会逐渐的沉淀，进而导致荧光粉在LED芯片表面分布的厚度和浓度不均匀。一般而言，LED芯片四周的荧光胶会多于芯片正面的荧光胶，所以就会存在不同区域的荧光胶对于蓝光吸收强度不同的问题。因此所导致的一种典型结果是，在白光LED的中心区域的色温会高于边缘角度区域的色温，即中心偏蓝白、边缘偏黄绿。这种白光不均匀的特性，导致人眼从不同角度观察LED光源时，会有不同的颜色感受。反映在被照射物体上时，人眼会看到不同的照明区域有着不同的色彩表征。因此，LED发出的白光的不均匀性，一方面会导致人肉眼观察周围环境时的不舒适感，另一方面会导致物体颜色失真，从而不利于展现真实的照明效果。此外，普通点胶涂覆技术和喷涂技术是在LED组装阶段完成之后进行的，故金线（倒装结构芯片除外）上荧光胶挂球进一步降低了白光器件的光色一致性。

为避免芯片级涂覆方法的不足，一种保形涂覆法——晶圆级荧光粉涂覆技术——逐渐被广泛深入研究。晶圆级荧光粉涂覆是在制作完电极完成划片切割前道工序晶圆的LED上进行荧光粉涂覆的技术。这种技术可以显著改善荧光胶中荧光粉沉降或金线上荧光胶挂球造成芯片上各区域荧光粉不均匀而引起的光色不一致性。

在水平和垂直结构的晶圆上涂覆荧光胶之后，怎么暴露出电极以利种线完成电气连接是晶圆级荧光粉涂覆领域中的一项关键技术。当今在此领域应用较广泛的磨削方案是预先在电极上预种一定高度金球，然后在晶圆上涂覆一定厚度的荧光胶，之后利用磨削设备除去一定厚度的荧光胶露出预种金球；而另一种应用较广泛的光刻方案是在涂覆荧光胶之前将电极用光刻薄膜覆盖，然后涂覆荧光胶，之后再减薄荧光胶露出光刻薄膜，以利光刻或其他工艺露出电极。以上被较广泛采用的方案中，磨削精度难以精确控制，其中光刻技术成本较高。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提出一种用于在晶圆级封装中暴露电极的方法以及掩膜版，利用对荧光胶溶解性较强的溶液在掩膜版中定量定向溶解荧光胶，从而暴露出电极。

为达此目的，本发明一方面提出一种在晶圆级封装中暴露电极的方法，包括以下步骤：

S101将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位，使所述掩膜版的网孔与所述晶圆的电极对位；

S102向掩膜版的网孔中注入荧光胶溶解液，使晶圆电极表面与掩膜版网孔对位部分的荧光胶层溶解；

S103从掩膜版取下所述晶圆并进行清洗和干燥处理。

在一个实施例中，设置所述掩膜版的厚度，使其网孔的容积适合容纳溶解荧光胶所需的溶解液；

所述掩膜版的厚度优选设置为2mm-5mm。

在一个实施例中，可以利用自动点射溶液设备的针头向掩膜版的网孔中注入荧光胶溶解液。

在一个实施例中，所述荧光胶溶解液至少含有甲氧基物、氢氧化物之一。

在一个实施例中，所述网孔的直径小于所述电极的横向尺寸；

在一个实施例中，在所述掩膜版与荧光胶层接触面的网孔边缘处，设有凸起的针状结构，用于当掩膜版与晶圆接触时，嵌入所述荧光胶层。

在一个实施例中，当所述电极的正负极与网孔对应部分的荧光胶层厚度不一致时，分别先后向正极或负极对应的网孔注入溶解液。

在一个实施例中，通过在掩膜版上设置定位孔或者通过真空吸附的方式，将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位。

本发明的另一方面提供一种掩膜版，用于在晶圆级封装中暴露电极。该掩膜版包括网孔，所述网孔用于与所述晶圆的电极对位。

在一个实施例中，所述网孔的直径小于待暴露电极的横向尺寸。

在一个实施例中，在所述掩膜版与荧光胶层接触的一面的网孔边缘处，设有凸起的针状结构，当所述掩膜版与完成荧光粉涂覆的晶圆接触时，所述凸起的针状结构可嵌入所述晶圆荧光胶层；

所述掩膜版的厚度为2mm-5mm。

在一个实施例中，所述掩膜版设有定位孔，用于将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位。

采用本发明的技术方案，利用对荧光胶溶解性较强的溶液在掩膜版中定量定向溶解荧光胶从而暴露出电极，并且能够有效防止溶解液的横向扩散，还可通过调节溶解液的浓度和/或溶解时间控制溶解的精确度。

附图说明

图1为本发明实施例一的暴露电极方法流程图；

图2为本发明实施例一的掩膜版俯视示意图；

图3为本发明实施例一溶解液溶胶原理示意图；

图4为本发明实施例二溶解液溶胶原理示意图；

图5为本发明实施例三溶解液溶胶原理示意图；

示图标记如下：

10掩膜版；11定位孔；12网孔；13凸起的针状结构；20晶圆；21电极；211正极；212负极；23荧光胶层；25针头；D网孔直径；m电极的横向尺寸。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种用于在晶圆级封装中暴露电极的方法，工艺简单，成本低。如图1所示，该方法具体包括以下步骤：

S101，将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位，使所述掩膜版的网孔与所述晶圆的电极对位。

在该步骤中，首先要根据晶圆的尺寸来设计所述掩膜版的厚度。

因为掩膜版横向尺寸要根据晶圆的横向尺寸来设计，通过设计来保证掩膜版的网孔与所述晶圆的电极能够精确对位。也就是说，掩膜版的横向尺寸取决于晶圆的横向尺寸。所以，主要通过设计掩膜版的厚度来控制注入所述荧光胶溶解液的最大量。荧光胶溶解液的量要保证充分溶解网孔与电极对位部分的荧光胶层，因此，注入所述荧光胶溶解液的最大量还与溶解液对荧光胶的溶解性有关。

试验发现，较浓的溶解液能够较快地溶解荧光胶层（当然，完全不同成分的溶解液对荧光胶的溶解性有很大差异）；在一定温度范围内，温度越高溶解越快；此外，不同目标色温的荧光胶层厚度也有较大差异。

鉴于以上特性，溶解液越浓（或溶解性越强），温度越高，荧光胶层越薄，则所需掩膜版厚度越小；反之，所需掩膜版厚度越大。实践中，所述掩膜版的厚度既不宜过厚，也不宜太薄，优选为2～5mm。

为了将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位，使所述掩膜版的网孔与所述晶圆的电极对位，可采用进行真空吸附或者在掩膜版上设置定位孔的方式。

在掩膜版上设置有定位孔，结合图2和图3，所述掩膜版10与晶圆20上的电极21通过定位孔11精确定位，使掩膜版10上的网孔12与晶圆20对应的电极21精确对位。

将定位好的掩膜版与晶圆固定在一个温控平台上。所述温控平台用来控制进行荧光胶溶解的环境温度，在高温条件下，如90-120℃时，比在常温条件下进行荧光胶溶解的速度快很多，因此亦可通过控制温度的变化来调节溶解速度。

所述的晶圆是已完成荧光粉涂覆的晶圆。在本实施例中，所述的晶圆为垂直结构晶圆。

S102，向掩膜版的网孔中注入荧光胶溶解液。

参考图3，可以利用自动点射溶液设备的针头25向掩膜版10的网孔12中注入荧光胶溶解液；所述的自动点胶溶液设备可为常见的自动点胶设备。

现有技术中，一般采用的溶解液是混有酒精（ethanol）、甲氧基物（methoxy）、氢氧化物（如potassium hydroxide等）等的混合溶液。实验表明，含有甲氧基物（methoxy）、氢氧化物（如potassium hydroxide等）等的混合溶液都可以实现溶解荧光胶的目的。因此，这里所述的荧光胶溶解液可以为酒精或者含甲氧基物或者氢氧化物。

在该步骤中，为了解决溶解液的横向扩散问题，一方面，网孔12直径D小于电极21的横向尺寸m。另一方面，尽量选择对荧光胶溶解性强，流动性差有一定粘性的荧光胶溶解液。本实施例所用荧光胶溶解液的是含甲氧基物。

为了确保晶圆的荧光胶层能够高精度溶解，可通过控制溶解液的浓度、溶解时间来提高荧光胶层溶解的精确度。其中，溶解时间是指溶解液注入掩膜版网孔到清洗之间的时间。

S103，网孔与电极对位部分的荧光胶层溶解后，取下所述晶圆20，用清洗液清洗和干燥处理。

本实施例所用的清洗液可为酒精。

干燥处理可以通过使用烘箱低温（30～50℃）烘烤晶圆，达到干燥的目的。由于清洗液中含有水分，容易导致电极材料发生氧化，因此需要进行所述的干燥处理。

干燥处理后的晶圆可贮存于干燥柜，干燥柜的温度范围控制在20～30℃,湿度范围控制在30～45%RH比较适宜。在干燥柜进行贮存同样是为了起到电极材料被氧化的作用，电极材料被氧化后会影响焊接性和材料光泽（影响出光）。

通过采用以上方法，可以获得以下有益效果：

1、荧光胶溶解速度快；由于晶圆上荧光胶层本身很薄，所以选择较有针对性的溶解液能较迅速地溶解荧光胶层。

2、溶解控制条件简单，可操作性强；可通过温度、溶解时间、溶解液浓度等条件控制溶解过程，这些因素都是较容易控制的。

3、掩膜版加工难度相对低；相对于加工遮盖电极的掩膜版，这种露出电极的掩膜版加工难度低很多。

4、与传统的暴露电极方法相比，无需在电极上覆盖干膜或预种金球，工艺相对简单。

5、成本低。本发明提供的暴露电极方法相比于传统暴露电极的方法所应用的设备、材料成本都相对低很多。

实施例二

图4示出本发明的另一实施例。与实施例一所示的方法相比，在掩膜版10贴近荧光胶层23面设计形状如图所示的凸起的针状结构13，使掩膜版10紧贴荧光胶层23时，所述凸起的针状结构13嵌入荧光胶层23一定深度。

所述凸起的针状结构的设计，可进一步解决溶解液注射到荧光胶层时，溶解液横向扩散的问题，可更加精确地暴露电极，从而不会因为溶解液的横向扩散而影响电极以外的荧光胶层。

实施例三

图5示出本发明的另一实施例。在该实施例中，所述的晶圆20为普通水平结构晶圆，由于普通水平结构晶圆的正负电极高度不一致，所以所述的荧光胶层23在对应晶圆的正负极部分厚度不一致。在这种情况下，为了确保能精确地溶解电极表面的荧光胶，在针头25向掩膜版网孔中注入溶解液时，采用正负极分别注入方案。

在本实施例中，先向正极211对应的溶液网孔12注入溶解液，待荧光胶溶解完毕后，再向负极212对应的溶液网孔12注入溶解液。因为正负极对应的荧光胶厚度不一致，所以可在向负极对应的溶液网孔12注入溶解液前，改变溶解液的浓度；或者在溶解液注入网孔12后，通过控制溶解时间；或者改变溶解液浓度和控制溶解时间相结合以达到精确溶解不同厚度荧光胶层的目的。

本发明的另一方面，提出一种掩膜版，用于在晶圆级封装中形成电极。该掩膜版网孔，所述网孔用于与晶圆的电极对位，使自动点射溶液设备的针头注入荧光胶溶解液，将网孔与电极对位部分的荧光胶层溶解。所述掩膜版还可以包括定位孔，用于将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位。

图2所示为该掩膜版10的基本结构，其中11表示该掩膜版的定位孔，12表示网孔。

图3示出掩膜版10的网孔12与晶圆20的电极21相互配合实现电极暴露的方案。如图3所示，网孔12的直径D小于电极的横向尺寸M，从而可以解决溶解液的横向扩散问题。

图4和图5分别示出本发明的掩膜版的另一种结构。在该结构中，在掩膜版10贴近荧光胶层23的一面的网孔的边缘处设有形状如图所示的凸起的针状结构13，使掩膜版10紧贴荧光胶层23时，所述凸起的针状结构13嵌入荧光胶层23一定深度。

凸起的针状结构设计，可进一步解决溶解液注射到荧光胶层时，溶解液横向扩散的问题，可更加精确地暴露电极，从而不会因为溶解液的横向扩散而影响电极以外的荧光胶层。

以上实施例对本发明进行了详细介绍，文中应用具体实施例对本发明的方法原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明方法原理的前提下，还可以对本发明的方法进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种用于在晶圆级封装中暴露电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位，使所述掩膜版的网孔与所述晶圆的电极对位；

S102、向掩膜版的网孔中注入荧光胶溶解液，使晶圆电极表面与掩膜版网孔对位部分的荧光胶层溶解；

S103、从掩膜版取下所述晶圆并进行清洗和干燥处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S102中采用自动点射溶液设备的针头注入荧光胶溶解液。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述荧光胶溶解液至少含有甲氧基物、氢氧化物之一。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S101进一步包括设置所述掩膜版的厚度，使所述网孔的容积适合容纳溶解荧光胶所需的溶解液。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述掩膜版的厚度设置为2mm-5mm。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S101进一步包括设置所述掩膜版网孔的大小，使得所述网孔的直径小于对应电极的横向尺寸。

7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，步骤S101进一步包括在所述掩膜版与荧光胶层接触的一面的网孔边缘处，设置凸起的针状结构，用于当掩膜版与晶圆接触时，嵌入所述荧光胶层。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S102进一步包括调节溶解液浓度和/或溶解时间来控制荧光胶层溶解的精确度。

9.如权利要求1或8所述的方法，其特征在于，当所述电极的正负极与网孔对应部分的荧光胶层厚度不一致时，分别先后向正极或负极对应的网孔注入溶解液。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在掩膜版上设置定位孔或者通过真空吸附的方式，将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位。

11.一种掩膜版，用于在晶圆级封装中暴露电极，其特征在于，包括网孔，所述网孔用于与晶圆的电极对位。

12.如权利要求11所述的掩膜版，其特征在于，所述网孔的直径小于对应电极的横向尺寸。

13.如权利要求11所述的掩膜版，其特征在于，在所述掩膜版与荧光胶层接触的一面的网孔边缘处，设有凸起的针状结构，当所述掩膜版与完成荧光粉涂覆的晶圆接触时，所述凸起的针状结构可嵌入所述晶圆荧光胶层。

14.如权利要求11所述的掩膜版，其特征在于，所述掩膜版的厚度为2mm-5mm。

15.如权利要求11-14任一所述的掩膜版，其特征在于，所述掩膜版设有定位孔，用于将掩膜版与已完成荧光粉涂覆的晶圆定位。

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