CN103280508B - 一种晶圆级led封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶圆级LED封装方法，属于半导体封装技术领域。其方法包括步骤：提供具有正负电极（110）的LED芯片（100）；提供一个表面设置硅基型腔（210）、另一个表面设置硅通孔（220）的硅本体（200）；所述硅基型腔（210）内设置导电电极（300）；将LED芯片（100）倒装于导电电极（300）上；所述硅基型腔（210）的内填充光致发光层（400），所述光致发光层（400）覆盖LED芯片（100）的出光面；通过晶圆切割分离的方法形成单颗晶圆级LED封装结构。本发明提供了一种热阻低、散热性能好、提升出光效率、封装费用低、可以有效地拓宽LED的应用的晶圆级LED封装方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆级LED封装方法，属于半导体封装技术领域。
背景技术
整个社会对节能降耗呼吁之声日高，国家也正在推行所谓的“十城万盏”工程，其目的在于通过推进LED照明技术，有效降低电力消耗。然而，与现有的荧光灯管相比较，目前LED本身的封装成本是推行节能降耗的最大障碍，其价格是荧光灯管的2-3倍，因而与荧光管相当或更低成本的LED照明技术成为产业追逐的对象。
目前LED封装主要以单颗形式进行，即将切割后的LED芯片逐颗贴装基板（如金属支架，引线框、陶瓷基板、金属基板）上，然后逐颗进行引线互联、逐颗点胶；由于几乎所有工步都是以单颗进行，生产效率比较低，且生产成本比较高；同时，存在散热控制难、光效不高的问题，这严重制约了LED的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服当前封装方法的不足，提供一种热阻低、散热性能好、提升出光效率、封装费用低、能有效拓宽LED的应用的晶圆级LED封装方法。
本发明的目的是这样实现的：一种晶圆级LED封装方法，包括步骤：
提供具有正负电极的LED芯片；
提供硅本体，所述硅本体的一个表面设置硅基型腔，所述硅基型腔内壁和底部沉积若干层绝缘层，所述绝缘层的表面形成反射层，所述硅基型腔底部的反射层上形成反射层开口，所述硅基型腔内设置导电电极，所述导电电极成形于反射层开口内；
提供载体圆片，所述载体圆片与硅本体的上述表面通过键合物质进行键合；
所述硅基型腔的另一个表面通过研磨、蚀刻的方法形成若干个硅通孔，所述硅通孔内沉积若干层绝缘保护层，所述绝缘保护层同时覆盖硅本体的上述表面，利用光刻、显影、蚀刻和/或激光打孔等方法将硅通孔顶部的绝缘保护层打开，露出导电电极，在绝缘保护层上覆盖金属线路层，所述金属线路层亦覆盖露出的导电电极的上述表面，并于电极的正负极间隙的对应下方断开，通过光刻工艺在金属线路层表面涂覆线路表面保护层，并选择性地形成线路表面保护层开口；
通过圆片解键合工艺把载体圆片从硅本体表面剥离；
将LED芯片倒装于硅基型腔内，所述电极与导电电极连接，所述硅基型腔内填充光致发光层，所述光致发光层覆盖LED芯片的出光面，所述光致发光层的出光面为平面、弧面或球面；
通过晶圆切割分离的方法形成单颗晶圆级LED封装结构。
进一步地，所述导电电极通过溅射、光刻和/或电镀工艺形成于硅基型腔内。
进一步地，所述导电电极与反射层不接触。
进一步地，所述硅基型腔通过光刻工艺和/或刻蚀工艺方法形成。
进一步地，所述绝缘层采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法沉积于硅基型腔内壁和底部。
进一步地，所述反射层采用磁控溅射或电子束蒸发方法形成于绝缘层上。
进一步地，所述反射层开口通过光刻和/或腐蚀的工艺在硅基型腔底部的反射层上形成。
进一步地，所述绝缘保护层采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法沉积于硅本体的另一个表面。
进一步地，所述金属线路层通过溅射、光刻和/或电镀的方法覆盖于绝缘保护层上。
进一步地，所述倒装方式为倒装回流或热压焊的方式。
本发明的有益效果是：
本发明的LED芯片的正负电极通过导电电极倒装在硅基型腔内，与导电电极相通的面阵排布的硅通孔内填充的金属线路层，增大了散热面积、增多了散热通道，降低了LED整体封装的热阻，提升了LED芯片的散热速度，提高了产品的可靠性；LED芯片的上方设置的用树脂封装的光致发光层，有助于提高LED芯片的出光效率，尤其是其球面形状的光致发光层，还可延展LED的出光角；本发明的主要工艺都是以晶圆级方式实现的，因此生产成本较低，封装尺寸可以更小，从而可以有效地拓宽LED的应用。
附图说明
图1为本发明一种晶圆级LED封装方法的流程图。
图2至图9为本发明一个实施例的一种晶圆级LED封装方法的示意图。
图中：
LED芯片100
电极110
硅本体200
硅基型腔210
绝缘层211
反射层212
反射层开口213
硅通孔220
绝缘保护层221
金属线路层222
线路表面保护层223
线路表面保护层开口224
导电电极300
光致发光层400
载体圆片T1
键合物质T2。
具体实施方式
参见图1，图1为本发明一种晶圆级LED封装方法，其工艺流程如下：
执行步骤S101：提供设置正负电极110的LED芯片100；
执行步骤S102：提供硅本体200，硅本体200的一个表面设置硅基型腔210，硅基型腔210内设置若干个导电电极300，硅基型腔210的另一个表面设置硅通孔220；
执行步骤S103：将LED芯片100倒装于导电电极300上；
执行步骤S104：硅基型腔210内填充光致发光层400，光致发光层400覆盖LED芯片100的出光面；
执行步骤S105：通过晶圆切割分离的方法形成单颗晶圆级LED封装结构。
本发明一种晶圆级LED封装方法的实施例
如图2所示，在硅本体200上通过光刻和/或刻蚀工艺形成空间足够放置若干个LED芯片100的硅基型腔210，在硅基型腔210内壁和底部采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法沉积若干层绝缘层211，绝缘层211的材料可以为氧化硅、氮化硅等无机绝缘材料或硅胶、有机树脂等有机绝缘材料。
如图3所示，采用磁控溅射或电子束蒸发方法在硅基型腔210内壁形成反射层212，再通过光刻和/或腐蚀的工艺在硅基型腔210的底部打开反射层开口213，并在反射层开口213内通过溅射、光刻和/或电镀工艺形成导电电极300。导电电极300的材质为铜/锡、金/锡等，其形状、大小可根据LED芯片100的电极110情况或实际封装要求决定。为提高反射率，可采用材料为铝、钛或银等金属反射材料的金属反射层。采用金属反射层时，为防止LED芯片100短路，导电电极300与金属反射层不接触，必要时可增设防呆结构。
如图4所示，采用圆片键合的方法，把硅本体200和载体圆片T1用键合物质T2进行临时键合。载体圆片T1可以为透明的玻璃或是普通硅片；键合物质T2可以是有机胶类，也可以是金属。
如图5所示，采用研磨、蚀刻的方法在硅本体200背面，对应导电电极300的地方开设若干个硅通孔220，硅通孔220的形状为直孔、斜孔或倒Y形孔，图中以斜孔示意。硅通孔220的顶部为导电电极300的下表面，所述硅通孔220面阵排布并布满整个导电电极300所对应的硅本体200的背面；在硅通孔220侧壁和硅本体200背面采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法沉积绝缘保护层221，绝缘保护层221的材料可以为氧化硅、氮化硅等无机绝缘材料或硅胶、有机树脂等有机绝缘材料。
如图6所示，利用光刻显影、蚀刻或激光打孔的方法将硅通孔220的顶部绝缘保护层221打开，露出导电电极300，然后再用溅射、光刻和/或电镀的方法在绝缘保护层221上覆盖单层或多层金属线路层222，所述金属线路层222亦覆盖露出的导电电极300的表面，并于电极110的正负极间隙的下方断开，以避免LED芯片100的正负电极110短路。金属线路层222将导电电极300之上的LED芯片100的电信息传输至硅本体200的背面。
如图7所示，通过光刻工艺在金属线路层222表面涂覆线路表面保护层223，并选择性地形成线路表面保护层开口224。线路表面保护层223覆盖所有硅通孔220及其***空间，线路表面保护层开口224露出金属线路层222的信号输出端，可以根据贴装工艺选择涂覆焊膏或植球的方式来实现焊接。所述金属线路层222为单层或多层金属，其材质为钛/铜、钛钨/铜、钛钨/金等。
如图8所示，通过圆片解键合工艺把载体圆片T1从硅本体200表面剥离；采用倒装回流或热压焊的方式把LED芯片100上的电极110与导电电极300焊接在一起。
如图9所示，采用模具对整张圆片进行圆片注塑的工艺，在硅基型腔210的内填充光致发光层400，光致发光层400覆盖LED芯片100的出光面，光致发光层400的出光面为平面、弧面或球面。所述光致发光层400为有机硅胶和光致发光物的混合层，具体的组分根据芯片和封装后的出光来调试，目的是提高LED的出光率。其中，尤其是其凸球面形状的光致发光层400还可延展LED的出光角，如图中所示。最后，通过晶圆切割分离的方法形成单颗晶圆级LED封装结构。
本发明所提出的一种晶圆级LED封装方法的主要工艺都是以晶圆级方式实现的，因此生产成本较低，封装尺寸可以更小，从而可以有效地拓宽LED的应用。
Claims (10)
1.一种晶圆级LED封装方法，包括步骤：
提供具有正负电极（110）的LED芯片（100）；
提供硅本体（200），所述硅本体（200）的一个表面设置硅基型腔（210），所述硅基型腔（210）内壁和底部沉积若干层绝缘层（211），所述绝缘层（211）的表面形成反射层（212），所述硅基型腔（210）底部的反射层（212）上形成反射层开口（213），所述硅基型腔（210）内设置导电电极（300），所述导电电极（300）成形于反射层开口（213）内；
提供载体圆片（T1），所述载体圆片（T1）与所述硅本体（200）的一个表面通过键合物质（T2）进行键合；
所述硅基型腔（210）的另一个表面通过研磨、蚀刻的方法形成若干个硅通孔（220），所述硅通孔（220）内沉积若干层绝缘保护层（221），所述绝缘保护层（221）同时覆盖所述硅基型腔（210）的另一个表面，利用光刻、显影、蚀刻和/或激光打孔等方法将硅通孔（220）顶部的绝缘保护层（221）打开，露出导电电极（300），在绝缘保护层（221）上覆盖金属线路层（222），所述金属线路层（222）亦覆盖露出的上述导电电极（300）的表面，并于电极（110）的正负极间隙的对应下方断开，通过光刻工艺在金属线路层（222）表面涂覆线路表面保护层（223），并选择性地形成线路表面保护层开口（224）；
通过圆片解键合工艺把载体圆片（T1）从硅本体（200）表面剥离；
将LED芯片（100）倒装于硅基型腔（210）内，所述电极（110）与导电电极（300）连接，所述硅基型腔（210）内填充光致发光层（400），所述光致发光层（400）覆盖LED芯片（100）的出光面，所述光致发光层（400）的出光面为平面、弧面或球面；
通过晶圆切割分离的方法形成单颗晶圆级LED封装结构。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述导电电极（300）通过溅射、光刻和/或电镀工艺形成于硅基型腔（210）内。
3.根据权利要求1或2所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述导电电极（300）与反射层（212）不接触。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述硅基型腔（210）通过光刻工艺和/或刻蚀工艺方法形成。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述绝缘层（211）采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法沉积于硅基型腔（210）内壁和底部。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述反射层（212）采用磁控溅射或电子束蒸发方法形成于绝缘层（211）上。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述反射层开口（213）通过光刻和/或腐蚀的工艺在硅基型腔（210）底部的反射层（212）上形成。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述绝缘保护层（221）采用涂胶或等离子体增强化学气相沉积法沉积于硅本体（200）的另一个表面。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述金属线路层（222）通过溅射、光刻和/或电镀的方法覆盖于绝缘保护层（221）上。
10.根据权利要求1所述的一种晶圆级LED封装方法，其特征在于：所述倒装方式为倒装回流或热压焊的方式。
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- 2013-05-24 CN CN201310197548.5A patent/CN103280508B/zh active Active
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