一种低热阻的晶圆级LED封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低热阻的晶圆级LED封装结构，属于半导体封装技术领域。其在硅基本体（1）的正面通过金属凸块（42）设置倒装的LED芯片（4），背面设置由导电电极（21）和散热体（22）构成的热电分离电极组件，散热体（22）设置于LED芯片（4）的正下方，而硅通孔（11）设置于LED芯片（4）的垂直区域之外，芯片电极（41）经硅通孔（11）通过金属布线反射层（3）与导电电极（21）实现电气连通。本实用新型专利技术通过设计有利于LED芯片散热的倒装封装基板和热电分离电极组件，显著降低了LED封装结构的热阻，提升了LED芯片到封装体外的散热性能。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种低热阻的晶圆级LED封装结构，属于半导体封装
。其在硅基本体（1）的正面通过金属凸块（42）设置倒装的LED芯片（4），背面设置由导电电极（21）和散热体（22）构成的热电分离电极组件，散热体（22）设置于LED芯片（4）的正下方，而硅通孔（11）设置于LED芯片（4）的垂直区域之外，芯片电极（41）经硅通孔（11）通过金属布线反射层（3）与导电电极（21）实现电气连通。本技术通过设计有利于LED芯片散热的倒装封装基板和热电分离电极组件，显著降低了LED封装结构的热阻，提升了LED芯片到封装体外的散热性能。【专利说明】—种低热阻的晶圆级LED封装结构
本技术涉及一种低热阻的晶圆级LED封装结构，属于半导体封装
。
技术介绍
大功率LED在照明、汽车电子、显示等领域有诸多应用，但大功率LED产品在实际应用中最为关注的是产品寿命与发光效率，即单位功率的流明数。影响LED产品寿命与发光效率的主要因素除芯片本身外，主要在于封装结构的设计，尤其是LED芯片发光面产生的热(约占输入功率的25%)如何通过封装结构传出封装体外，成为大功率LED封装性能表现优劣的关键。如图1所示，传统的大功率LED芯片采用正装结构，LED芯片4置于光学透镜I内，封装是通过引线键合的方式(电极引线2)将外加电流(或电压)加载给LED芯片4，这种封装结构的不足在于LED芯片4发光面在蓝宝石基体上，如图2所示，其散热通道中蓝宝石、蓝宝石与陶瓷基板(或预包封引线框架基板)(基板3)之间的界面材料均会成为其散热通路的主要障碍，其热阻值偏高，在8-15°C /ff (差异源于基板导热系数的不同)。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述LED芯片的封装结构的不足，提供一种带有热电分离电极组件的低热阻的晶圆级LED的封装结构，以提升LED芯片到封装体外的散热性能。 本技术的目的是这样实现的: 本技术一种低热阻的晶圆级LED封装结构，其包括硅基本体和LED芯片，所述硅基本体的下表面设置绝缘层II，所述硅基本体的正面设置若干个贯穿硅基本体的硅通孔，所述硅通孔的内壁和硅基本体的上表面设置绝缘层I，并于硅通孔的下端口形成绝缘层I开口，所述LED芯片带有若干个芯片电极，所述LED芯片倒装于硅基本体的正面， 所述硅通孔设置于LED芯片的垂直区域之外，且其上端口不小于其下端口，所述绝缘层I的表面设置金属布线反射层并于LED芯片的垂直区域之内设置若干个金属布线反射层的输入/输出端，所述金属布线反射层的输入/输出端的表面设置金属凸块，所述LED芯片通过金属凸块与金属布线反射层固连，所述金属布线反射层于相邻所述芯片电极之间选择性断开， 所述绝缘层II的表面设置热电分离电极组件，所述热电分离电极组件包括若干个导电电极和散热体，所述导电电极覆盖硅通孔的下端口，所述金属布线反射层在硅通孔底部向下延伸，并通过绝缘层I开口与对应的导电电极连接，所述散热体设置于LED芯片的正下方，且与相邻的导电电极隔离， 还包括树脂，所述树脂位于硅基本体的上方并覆盖LED芯片和金属布线反射层。 本技术所述导电电极与娃通孔一对一设置。 本技术一个所述导电电极对应同侧的两个或两个以上硅通孔。 本技术所述热电分离电极组件的材质为铜。 本技术所述热电分离电极组件的表面设置镍金层或锡层。 本技术所述金属布线反射层为局部设为布线层的银层或铝层。 本技术所述金属凸块的材质为铜，其两端设有锡层或锡合金层。 本技术所述树脂的外表面呈凸面。 本技术所述硅通孔区域的金属布线反射层的表面设置保护层。 本技术还包括荧光物质，所述荧光物质设置于LED芯片的发光面。 本技术的有益效果是: 本技术通过设计有利于LED芯片散热的倒装封装基板和热电分离结构，提升了 LED芯片到封装体外引脚的散热性能，显著降低了封装结构的热阻。 【专利附图】【附图说明】 图1为传统正装LED芯片的封装结构的剖面示意图； 图2为传统LED芯片结构的剖面示意图； 图3为本技术一种低热阻的晶圆级LED封装结构的实施例的剖面示意图； 图4为图3的LED芯片与硅通孔位置关系的正面的示意图(图3为图4的A-A剖面示意图)； 图5为图3的热电分离电极组件与硅通孔位置关系的背面的示意图； 图6本技术一种低热阻的晶圆级LED封装结构的实施例的变形的剖面示意图； 图7为本技术一种低热阻的晶圆级LED封装结构的实施例的另一变形的剖面示意图； 其中，硅基本体I 硅通孔11 绝缘层I 12 绝缘层I开口 121 绝缘层II 13 导电电极21 散热体22 金属布线反射层3 金属布线反射层的输入/输出端31 凹坑32 保护层33 LED 芯片 4 芯片电极41 金属凸块42 荧光物质43 树脂5。 【具体实施方式】 现在将在下文中参照附图更加充分地描述本技术，在附图中示出了本技术的示例性实施例，从而本公开将本技术的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本技术可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。 实施例，参见图3至图7 本技术一种带有热电分离电极组件的晶圆级LED的封装结构，LED芯片4带有两个芯片电极41。在硅基本体I的正面设置4个贯穿硅基本体I的硅通孔11，硅通孔11的上端口不小于其下端口。硅通孔11设置于LED芯片4的垂直区域之外，如图4所示。硅通孔11的内壁和硅基本体I的上表面设置绝缘层I 12，并于硅通孔11的下端口形成绝缘层I开口 121，绝缘层I 12通常为氧化硅薄膜。绝缘层I 12的表面设置金属布线反射层3，并设置金属布线反射层的输入/输出端31，以确定LED芯片4的固定位置。金属布线反射层3为局部设有布线层的银层或铝层，其具有电气连通功能，同时具有反射光线的功能。 金属布线反射层的输入/输出端31的表面设置金属凸块42, LED芯片4通过金属凸块42与金属布线反射层3固连,LED芯片4的芯片电极41与金属布线反射层的输入/输出端31之间通过金属凸块42实现电气连通。金属凸块42的材质为铜，以充分利用金属铜的导电性。金属凸块42的上端与芯片电极41之间、金属凸块42的下端与金属布线反射层的输入/输出端31之间均有焊锡层或锡银等低熔点锡基合金层，使金属凸块42为复合层结构，以利于LED芯片4倒装固定。此两处的焊锡层或锡基合金层未示出。金属布线反射层3于相邻芯片电极41之间选择性断开。 硅基本体I的下表面设置绝缘层II 13，绝缘层II 13通常为硅基本体I自带的氧化膜，通常也为氧化硅薄膜。绝缘层II 13的表面设置热电分离电极组件，热电分离电极组件由两个导电电极21和一个散热体22构成。左侧的导电电极21覆盖左侧的两个硅通孔11的下端口，右侧的导电电极21覆盖右侧的两个硅通孔11的下端口。金属布线反射层3在硅通孔11底部向下延伸，并通过绝缘层I开口 121与对应的导电电极21连接。散热体22设置于LED芯片4的正下方，且与相邻的导电电极21隔离，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低热阻的晶圆级LED封装结构，其包括硅基本体（1）和LED芯片（4），所述硅基本体（1）的下表面设置绝缘层Ⅱ（13），所述硅基本体（1）的正面设置若干个贯穿硅基本体（1）的硅通孔（11），所述硅通孔（11）的内壁和硅基本体（1）的上表面设置绝缘层Ⅰ（12），并于硅通孔（11）的下端口形成绝缘层Ⅰ开口（121），所述LED芯片（4）带有若干个芯片电极（41），所述LED芯片（4） 倒装于硅基本体（1）的正面， 其特征在于：所述硅通孔（11）设置于LED芯片（4）的垂直区域之外，且其上端口不小于其下端口，所述绝缘层Ⅰ（12）的表面设置金属布线反射层（3）并于LED芯片（4）的垂直区域之内设置若干个金属布线反射层的输入/输出端（31），所述金属布线反射层的输入/输出端（31）的表面设置金属凸块（42），所述LED芯片（4）通过金属凸块（42）与金属布线反射层（3）固连，所述金属布线反射层（3）于相邻所述芯片电极（41）之间选择性断开，所述绝缘层Ⅱ（13）的表面设置热电分离电极组件，所述热电分离电极组件包括若干个导电电极（21）和散热体（22），所述导电电极（21）覆盖硅通孔（11）的下端口，所述金属布线反射层（3）在硅通孔（11）底部向下延伸，并通过绝缘层Ⅰ开口（121）与对应的导电电极（21）连接，所述散热体（22）设置于LED芯片（4）的正下方，且与相邻的导电电极（21）隔离，还包括树脂（5），所述树脂（5）位于硅基本体（1）的上方并覆盖LED芯片（4）和金属布线反射层（3）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎，赖志明，陈栋，陈锦辉，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32