CN102832331B - 一种圆片级led封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆片级LED封装方法，属于半导体芯片封装技术领域。本发明的硅基载体（2）的正面通过光刻、刻蚀的方法形成下凹的型腔（21），利用光刻、刻蚀的方法成形的硅孤岛（22）与型腔（21）的底部跨接，并与倒装在型腔（21）底部的LED芯片（1）粘接，散热用金属块（72）设置在硅孤岛（22）的下表面，呈岛结构的感光树脂层Ⅰ（61）覆盖在硅基载体（2）的下表面，再布线金属层（71）与电极Ⅰ（121）、电极Ⅱ（122）连接，将LED芯片信号引至硅基载体（2）的背面，同时大面积的再布线金属层（71）有助于封装体的散热。本发明采用非TSV结构，封装工艺难度低、封装成本低，并且提升了散热能力，适于便携式产品中应用。

Description

一种圆片级LED封装方法

技术领域

本发明涉及一种圆片级芯片封装方法，属于半导体芯片封装技术领域。

背景技术

LED（发光二极管）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，其被广泛应用于照明、液晶背光板、控制面板、闪光装置等领域。

LED（发光二极管）由P-N结组成。目前，LED封装主要以单颗芯片通过打线（即引线键合方式）和倒装键合的方式进行，存在以下不足：

1）引线键合式封装

引线的位置会遮掉并损失光强，引线键合方式封装的散热基座都在芯片背部，散热效果并不理想，特别是高亮度的LED，引线键合方式封装的封装尺寸相对较大，不利于其在便携式产品中的应用。其次，单颗芯片的封装形式生产效率低，产品一致性难以保证，导致产品的测试结果分类较多，影响工厂的产品实际输出。

2）贴装式圆片级LED封装

随着人们对引线键合方式LED封装的认识加深，以圆片为载体的LED封装技术开始发展起来，但在目前的技术发展中，圆片级LED封装基本采用硅通孔(Through Silicon Via)互联方法，利用TSV（硅通孔）结构实现LED电极的背面转移和分布，其工艺难度较大，封装成本较高，散热的有效区域受约束，不利于产业化发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种封装工艺难度低、封装成本低、提升散热能力、适于便携式产品中应用的圆片级LED芯片封装方法。

本发明的目的是这样实现的：一种圆片级LED封装方法，包括以下工艺步骤：

步骤一、切割LED圆片，形成单颗的LED芯片；

步骤二、准备硅基载体；

步骤三、通过光刻、刻蚀的方法在硅基载体的正面形成下凹的型腔；

步骤四、在型腔表面和硅基载体上表面沉积反光层，并在型腔底部的反光层上形成反光层开口；

步骤五、在型腔底部的反光层开口内涂布连结胶，并将LED芯片倒装至型腔底部，电极朝下，电极对应反光层开口；

步骤六、取玻璃，在玻璃的下表面涂布荧光粉层；

步骤七、在型腔内填满填充胶，并将上述带有荧光粉层的玻璃与硅基载体通过填充胶键合；

步骤八、对上述硅基载体的背面进行减薄至下一工艺需要的厚度；

步骤九、利用光刻、刻蚀的方法去除上述硅基载体背面的硅和部分连结胶，并形成硅孤岛；

步骤十、在上述硅基载体的背面用光刻、刻蚀的方法形成感光树脂层Ⅰ；

步骤十一、利用光刻、电镀的方法在上述感光树脂层Ⅰ的背面形成再布线金属层和在硅孤岛的下表面形成金属块，再布线金属层与电极Ⅰ、电极Ⅱ连接； 

步骤十二、在上述封装体的下表面涂布感光树脂层Ⅱ，利用光刻、刻蚀的方法形成感光树脂开口，露出金属块和再布线金属层的部分区域。

在步骤三和步骤九中，对硅基载体的刻蚀采用干法或湿法刻蚀。

在步骤六中，所述玻璃上荧光粉层的涂布采用喷涂或旋涂的方式。

在步骤七中，所述填充胶的设置采用印刷或点胶的方式，并且键合过程在真空条件下进行。

本发明的上述封装方法使硅基载体的正面形成下凹的型腔、背面形成硅孤岛和呈岛结构的感光树脂层Ⅰ，硅孤岛与型腔的底部跨接，LED芯片倒装至型腔底部，与硅孤岛粘接，散热用金属块设置在硅孤岛的下表面，感光树脂层Ⅰ覆盖在硅基载体的下表面，其高度与硅孤岛齐平，利用光刻、电镀的方法形成的再布线金属层成形于感光树脂层Ⅰ的背面，再布线金属层与电极Ⅰ、电极Ⅱ连接，将LED芯片信号引至硅基载体的背面。

本发明的有益效果是：

1、硅基载体背面的硅孤岛与型腔的底部跨接，LED芯片与硅孤岛粘接，硅孤岛支撑LED芯片于硅基载体的型腔底部，加强了封装体的牢固度。

2、硅孤岛下表面设置的金属块主要起散热作用，与电极Ⅰ、电极Ⅱ连接的再布线金属层，既起导电作用，又提升了封装体的散热功能。

3、本发明的封装结构采用非TSV结构，从工艺上降低了LED芯片封装难度，降低封装工艺成本，实现了LED芯片封装的高导电、导热性能，同时满足标准的表面贴装工艺，适于便携式产品中应用。

附图说明

图1为本发明一种圆片级LED封装结构的示意图。

图2～图12为本发明一种圆片级LED封装方法的示意图。

图中： 

LED芯片1

芯片本体11

电极12

电极Ⅰ121

电极Ⅱ122

连结胶13

硅基载体2

型腔21

硅孤岛22

玻璃3

荧光粉层31

填充胶4

反光层5

反光层开口51

感光树脂层6

感光树脂层Ⅰ61

感光树脂层Ⅱ62

感光树脂开口621

金属层7

再布线金属层71

金属块72。

具体实施方式

参见图1，本发明一种圆片级LED封装结构，包括LED芯片1、硅基载体2和填充胶4，所述LED芯片1包括芯片本体11，在芯片本体11上表面设有电极12，所述电极12包括电极Ⅰ121和电极Ⅱ122，所述硅基载体2的上方设置玻璃3，所述玻璃3的下表面设有荧光粉层31。

所述硅基载体2的正面设有下凹的型腔21、背面设有硅孤岛22，所述型腔21的纵截面呈倒梯形。所述硅孤岛22跨过型腔21的两端，与型腔21的底部跨接。所述硅孤岛22起支撑作用。型腔21内的LED芯片1通过连结胶13与硅孤岛22连接，所述硅孤岛22的长度大于型腔21的底部尺寸，宽度小于LED芯片1的宽度。所述型腔21表面和硅基载体2的上表面设有反光层5，所述反光层5有助于提升LED出光效率。

所述玻璃3与硅基载体2通过填充胶4连接，并且填充胶4填充满型腔21内部，所述填充胶4包括硅胶。所述型腔21的深度大于LED芯片1的厚度。

所述硅基载体2的下方设有感光树脂层6和金属层7，所述感光树脂层6包括感光树脂层Ⅰ61和感光树脂层Ⅱ62，所述感光树脂层Ⅰ61覆盖在硅基载体2的下表面，呈岛结构，其高度与硅孤岛22齐平。所述金属层7包括再布线金属层71和金属块72，所述金属块72设置在硅孤岛22的下表面，主要起散热作用。所述再布线金属层71与电极Ⅰ121、电极Ⅱ122连接，将LED芯片信号引至硅基载体2的背面。所述感光树脂层Ⅱ62覆盖在金属层7上，所述感光树脂层Ⅱ62上设有数个感光树脂开口621，露出金属块72和部分再布线金属层71。

一种圆片级LED封装方法，包括以下工艺步骤：

步骤一、切割LED圆片，形成单颗的LED芯片1。

步骤二、准备硅基载体2。如图2所示。

步骤三、通过光刻、刻蚀的方法在硅基载体2的正面形成下凹的型腔21。所述刻蚀采用干法或湿法刻蚀。如图3所示。

步骤四、在型腔21表面和硅基载体2上表面沉积反光层5，并在型腔21底部的反光层5上形成反光层开口51。如图4所示。

步骤五、在型腔21底部的反光层开口51内涂布连结胶13，并将LED芯片1倒装至型腔21底部，电极12朝下，电极12对应反光层开口51。如图5所示。

步骤六、取玻璃3，在玻璃3的下表面涂布荧光粉层31。所述涂布采用喷涂或旋涂的方式。如图6所示。

步骤七、在型腔21内采用印刷或点胶的方式填满填充胶4，并将上述带有荧光粉层31的玻璃3与硅基载体2通过填充胶4在真空条件下进行键合。如图7所示。

步骤八、对上述硅基载体2的背面进行减薄至下一工艺需要的厚度。如图8所示。

步骤九、利用光刻、刻蚀的方法去除上述硅基载体2背面的硅和部分连结胶13，并形成硅孤岛22。所述刻蚀采用干法或湿法刻蚀。如图9所示。

步骤十、在上述硅基载体2的背面用光刻、刻蚀的方法形成感光树脂层Ⅰ61，露出硅孤岛22和电极Ⅰ121、电极Ⅱ122。如图10所示。

步骤十一、利用光刻、电镀的方法在上述感光树脂层Ⅰ61的背面形成再布线金属层71和在硅孤岛22的下表面形成金属块72，再布线金属层71与电极Ⅰ121、电极Ⅱ122连接。如图11所示。 

步骤十二、在上述封装体的下表面涂布感光树脂层Ⅱ62，利用光刻、刻蚀的方法形成感光树脂开口621，露出金属块72和再布线金属层71的部分区域。如图12所示。

Claims (4)

1.一种圆片级LED封装方法，包括以下工艺步骤：

步骤一、切割LED圆片，形成单颗的LED芯片（1）；

步骤二、准备硅基载体（2）；

步骤三、通过光刻、刻蚀的方法在硅基载体（2）的正面形成下凹的型腔（21）；

步骤四、在型腔（21）表面和硅基载体（2）上表面沉积反光层（5），并在型腔（21）底部的反光层（5）上形成反光层开口（51）；

步骤五、在型腔（21）底部的反光层开口（51）内涂布连结胶（13），并将LED芯片（1）倒装至型腔（21）底部，电极（12）朝下，电极（12）对应反光层开口（51）；

步骤六、取玻璃（3），在玻璃（3）的下表面涂布荧光粉层（31）；

步骤七、在型腔（21）内填满填充胶（4），并将上述带有荧光粉层（31）的玻璃（3）与硅基载体（2）通过填充胶（4）键合；

步骤八、对上述硅基载体（2）的背面进行减薄至下一工艺需要的厚度；

步骤九、利用光刻、刻蚀的方法去除上述硅基载体（2）背面的硅和部分连结胶（13），并形成硅孤岛（22）；

步骤十、在上述硅基载体（2）的背面用光刻、刻蚀的方法形成感光树脂层Ⅰ（61）；

步骤十一、利用光刻、电镀的方法在上述感光树脂层Ⅰ（61）的背面形成再布线金属层（71）和在硅孤岛（22）的下表面形成金属块（72），再布线金属层（71）与电极Ⅰ（121）、电极Ⅱ（122）连接； 

步骤十二、在上述封装体的下表面涂布感光树脂层Ⅱ（62），利用光刻、刻蚀的方法形成感光树脂开口（621），露出金属块（72）和再布线金属层（71）的部分区域。

2.根据权利要求1所述的一种圆片级LED封装方法，其特征在于：在步骤三和步骤九中，对硅基载体（2）的刻蚀采用干法或湿法刻蚀。

3.根据权利要求1所述的一种圆片级LED封装方法，其特征在于：在步骤六中，所述玻璃（3）上荧光粉层（31）的涂布采用喷涂或旋涂的方式。

4.根据权利要求1所述的一种圆片级LED封装方法，其特征在于：在步骤七中，所述填充胶（4）的设置采用印刷或点胶的方式，并且键合过程在真空条件下进行。