免有机胶的晶圆级封装方法和LED倒装芯片封装体技术

本发明专利技术涉及一种免有机胶的晶圆级封装方法和LED倒装芯片封装体，该封装方法以低温键合的方式将具有荧光粉层的玻璃直接键合到LED倒装芯片的出光面上，使得整个LED封装体免除了有机胶的封装，避免了因有机胶所倒装的缺点。

Organic free wafer level packaging method and LED flip chip package

The invention relates to a method for wafer level packaging and LED flip chip package free organic adhesive, glass direct bonding of the packaging method in low temperature bonding manner with the phosphor layer close to the surface of LED flip chip, the LED package from the organic glue package, avoid organic rubber flip faults.

【技术实现步骤摘要】
免有机胶的晶圆级封装方法和LED倒装芯片封装体
本专利技术涉及LED封装领域，具体是涉及一种免有机胶的晶圆级封装方法和由该封装方法获得的LED倒装芯片封装体。
技术介绍
如今白光LED封装不管是何种结构(直插式LED、表贴式LED、COBLED、CSPLED)，均需有机胶进行灌封保护，而有机灌封胶(比如硅胶和环氧树脂)在照明产品使用过程中，在光辐射下，其主要的C-H，H-N、Si-H、C-Cl等键会吸收光子能量，在超过一定使用时间后，均会发生物理性质上的变化，从而导致胶体变脆、开裂和发黄等现象，光源发生色温、色坐标偏移、变暗，最终死灯。而采用免有机胶封装，如无机材料封装，其键合加工温度极高(>1000℃)，因而既保证高力学强度键合、又保证键合温度不使芯片受损的免有机胶封装方法，一直是LED封装的难题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供免有机胶的晶圆级封装方法和LED倒装芯片封装体，提供一种低温键合的方法，以解决现有的LED封装均需有机胶灌封保护以及无机材料封装时其键合加工温度过高倒装芯片受损的问题。具体方案如下：一种免有机胶的晶圆级封装方法，包括以下步骤，S1、准备平板状的硅酸盐玻璃和LED倒装芯片晶圆；S2、在玻璃的一个表面上形成荧光粉层，以该表面对应的另一个表面为待键合面；S3、在LED倒装芯片晶圆的出光面上形成SiO2钝化层；S4、将完成步骤S2后的玻璃的待键合面与钝化层直接键合，使得玻璃直接固定至LED倒装芯片晶圆的出光面上；S5、切割，将完成步骤S4后的固定有玻璃的LED倒装芯片晶圆切割成对应尺寸的LED倒装芯片封装体。优选的，步骤S2中在玻璃内形成荧光粉层的方法包括以下步骤，S21、制作荧光粉和挥发性有机溶剂混合而成的混合液；S22、将步骤S21中制成的混合液均匀喷涂在玻璃的其中一个表面上；S23、将步骤S22中喷涂有混合液的玻璃加热至其软化温度，并保温一定时间，以使位于玻璃表面上的荧光粉沉降至玻璃内。优选的，所述挥发性有机溶剂为丙酮或四氢呋喃。优选的，步骤S4中的直接键合方法包括以下步骤，S41、利用表面活化技术使玻璃的待键合面和钝化层活化；S42、将经过步骤S41处理后玻璃的待键合面和钝化层相贴合，在外力作用下使玻璃直接与钝化层键合，从而使玻璃直接固定到LED倒装芯片上。优选的，步骤S41中的表面活化技术包括以下步骤，S411、清洗，对LED倒装芯片晶圆以及玻璃进行清洗，以LED倒装芯片晶圆以及玻璃上的污染物，并使得LED倒装芯片晶圆的钝化层和玻璃的待键合面具有亲水性；S412、活化，将经过步骤S411处理后的LED倒装芯片晶圆和玻璃放入活化液中，以使玻璃的待键合面和LED倒装芯片晶圆的钝化层活化。优选的，所述活化液包括NH3·H2O、H2O2和H2O，所述活化液中NH3·H2O、H2O2和H2O的体积比为6:(1-12):(1-50)，其中NH3·H2O和H2O2的质量百分比浓度分别为28％和30％，活化时的反应温度为80℃-130℃，反应时间为1分钟-40分钟。优选的，所述步骤S411中的清洗步骤包括以下步骤，(1)、用等离子清洗或超声清洗LED倒装芯片晶圆和待键合的玻璃,清洗完成后用去离子水冲洗；(2)、配制体积比为(0.1-10):1的H2SO4和H2O2混合的清洗液，其中H2SO4和H2O2的质量百分比浓度分别为98％和30％，将经过步骤(1)处理后的LED倒装芯片晶圆和玻璃放置到清洗液中，将清洗液加热到80℃-130℃，在清洗液中清洗1分钟-30分钟，然后再用去离子水冲洗。优选的，所述步骤S411中的清洗步骤包括以下步骤，(a)、将LED倒装芯片晶圆和待键合的玻璃放入等离子处理仪内，用O2等离子体轰击钝化层表面和玻璃的待键合面，使得钝化层和玻璃的待键合面具有亲水性。本专利技术还提供了一种LED倒装芯片封装体，包括LED倒装芯片和平板状的硅酸盐玻璃，所述LED倒装芯片的出光面上具有SiO2钝化层，所述玻璃的一面上具有荧光粉层，另一面为待键合面，所述待键合面与钝化层直接键合，以使玻璃直接固定至LED倒装芯片上。本专利技术提供的免有机胶的晶圆级封装方法和LED倒装芯片封装体与现有技术相比较具有以下有益效果：1、本专利技术提供的免有机胶的晶圆级封装方法中荧光粉以加热沉降的方向沉降至玻璃中，形成一层荧光粉层，可通过时间来控制其沉降的程度，沉降荧光粉的玻璃，荧光粉不会在使用过程中发生沉降，光色一致性好，耐高温，并且玻璃基材不会发生黄变、脆变等问题，寿命长，透光率高，材料便宜，透光性高，热辐射系数大，有利于散热。2、本专利技术提供的免有机胶的晶圆级封装方法使用低温直接键合工艺，将玻璃和芯片晶圆片直接发生键合，玻璃与芯片界面形成了Si-O-Si键合，避免高温键合对芯片的损害。3、本专利技术提供的免有机胶的晶圆级封装方法通过晶圆级封装白光LED，可缩短后道的应用封装工序，应用端可以直接将封装体进行贴片应用，形成不同的封装产品，如COB封装LED、表贴式SMDLED、仿流明大功率LED等，免除了点有机荧光粉胶等工艺，并且避免了因有机荧光粉胶带来的低良品率、较差的一致性、低寿命等缺陷。附图说明图1示出了荧光粉在玻璃中沉降过程的示意图。图2示出了键合后的分子结构示意图。图3示出了LED倒装芯片封装体的示意图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。实施例1本专利技术提供了一种免有机胶的晶圆级封装方法，该方法包括以下步骤，S1、准备平板状的硅酸盐玻璃和LED倒装芯片晶圆，其中LED倒装芯片晶圆为已经在晶圆上的外延层上经过芯片工艺形成电极等工艺，但并未进行预裂和切割的晶圆；S2、在玻璃的一个表面上形成荧光粉层，以该表面对应的另一个表面为待键合面；S3、在LED倒装芯片晶圆的出光面上形成SiO2钝化层；S4、将完成步骤S2后的玻璃的待键合面与钝化层直接键合，使得玻璃直接固定至LED倒装芯片晶圆的出光面上；S5、切割，将完成步骤S4后的固定有玻璃的LED倒装芯片晶圆切割成对应尺寸的LED倒装芯片封装体。其中步骤S2中在玻璃内形成荧光粉层的方法包括以下步骤，S21、制作荧光粉和挥发性有机溶剂混合而成的混合液；S22、将步骤S21中制成的混合液均匀喷涂在玻璃的其中一个表面上；S23、将步骤S22中喷涂有混合液的玻璃加热至其软化温度，并保温一定时间，以使位于玻璃表面上的荧光粉沉降至玻璃内。优选的，其中所述挥发性有机溶剂为沸点在50℃-250℃，其在室温下的饱和蒸汽压超过133.32Pa的有机溶剂，优选丙酮或四氢呋喃。优选的，步骤S4中的直接键合方法包括以下步骤，S41、利用表面活化技术使玻璃的待键合面和钝化层活化；S42、将经过步骤S41处理后玻璃的待键合面和钝化层相贴合，在外力作用下使玻璃直接与钝化层键合，从而使玻璃直接固定到LED倒装芯片上。优选的，步骤S41中的表面活化技术包括以下步骤，S411、清洗，对LED倒装芯片晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免有机胶的晶圆级封装方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、准备平板状的硅酸盐玻璃和LED倒装芯片晶圆；S2、在玻璃的一个表面上形成荧光粉层，以该表面对应的另一个表面为待键合面；S3、在LED倒装芯片晶圆的出光面上形成SiO2钝化层；S4、将完成步骤S2后的玻璃的待键合面与钝化层直接键合，使得玻璃直接固定至LED倒装芯片晶圆的出光面上；S5、切割，将完成步骤S4后的固定有玻璃的LED倒装芯片晶圆切割成对应尺寸的LED倒装芯片封装体。

【技术特征摘要】
1.一种免有机胶的晶圆级封装方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、准备平板状的硅酸盐玻璃和LED倒装芯片晶圆；S2、在玻璃的一个表面上形成荧光粉层，以该表面对应的另一个表面为待键合面；S3、在LED倒装芯片晶圆的出光面上形成SiO2钝化层；S4、将完成步骤S2后的玻璃的待键合面与钝化层直接键合，使得玻璃直接固定至LED倒装芯片晶圆的出光面上；S5、切割，将完成步骤S4后的固定有玻璃的LED倒装芯片晶圆切割成对应尺寸的LED倒装芯片封装体。2.根据权利要求1所述的免有机胶的晶圆级封装方法，其特征在于：步骤S2中在玻璃上形成荧光粉层的方法包括以下步骤，S21、制作荧光粉和挥发性有机溶剂混合而成的混合液；S22、将步骤S21中制成的混合液均匀喷涂在玻璃的其中一个表面上；S23、将步骤S22中喷涂有混合液的玻璃加热至其软化温度，并保温一定时间，以使位于玻璃表面上的荧光粉沉降至玻璃内。3.根据权利要求2所述的免有机胶的晶圆级封装方法，其特征在于：所述挥发性有机溶剂为丙酮或四氢呋喃。4.根据权利要求1所述的免有机胶的晶圆级封装方法，其特征在于：步骤S4中的直接键合方法包括以下步骤，S41、利用表面活化技术使玻璃的待键合面和钝化层活化；S42、将经过步骤S41处理后玻璃的待键合面和钝化层相贴合，在外力作用下使玻璃直接与钝化层键合，从而使玻璃直接固定到LED倒装芯片上。5.根据权利要求4所述的免有机胶的晶圆级封装方法，其特征在于：步骤S41中的表面活化技术包括以下步骤，S411、清洗，对LED倒装芯片晶圆以及玻璃进行清洗，以LED倒装芯片晶圆以及玻璃上的污染物，并使得LED倒装芯片晶圆的钝化层和玻璃的待键合面具有亲水性；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：林丞，陈杰，
申请(专利权)人：厦门华联电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35