一种倒装芯片的3D打印封装方法技术

本发明专利技术提供了一种倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：利用计算机设计LED器件的三维数字模型，对LED器件进行程序编排，并通过分层切片处理后，导入3D打印机，由计算机控制各层的打印；S2：用吸嘴吸附倒装芯片，固定在反射杯下；S3：3D打印焊料层和散热基板，所述的散热基板中设有与芯片电极连接的引出电路，还可进一步包括步骤S4：填充荧光粉。本发明专利技术相对于普通封装，不需要固晶焊线和共晶焊，提高封装良率，不需要购买支架和PCB板或COB板，降低了封装成本，缩短封装研发周期，增加封装外形多样化，促进LED薄型化和小型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED封装
，尤其是一种倒装芯片的3D打印封装方法。
技术介绍
现有倒装芯片，其剖面结构如图1所示，具体封装方法按如下步骤进行：S1：制作芯片（2），芯片（2）的外延层上制作有反射层、多层绝缘层，并通过金属扩展层将非对称电极制作成两个对称电极；S2：利用共晶焊或锡膏焊等方式以焊料层（7）连接芯片电极（3）和引出电路（9），使倒装芯片（2）固定在散热基板（6）上；S3：在电极下方填充材料（8）；S4：填充荧光粉（10）。由于倒装芯片形状的局限性，其存在如下的问题：1、对于倒装芯片，为提升共晶的准度，一般都用多层绝缘的方法，将内部的非对称电极做成对称电极，方便共晶，但由于绝缘层材料的导热能力不好，这种方式增加了热阻；2、由于倒装芯片无法看到背面形态，底部只能使用平面进行固晶，要求所封装的基板必须是平整的，且所采用的共晶焊方法还会产生焊接不均匀、空焊、虚焊等问题；3、倒装芯片固晶的时候看不到电极面的图案，只能从背面的轮廓确定位置，而且芯片也会遮挡住基板，所以很难对准，共晶焊精准度较差，倒装焊接的精度低；4、光路较差，当光型不好时，封装后，点光源从芯片直接扩大到灯珠或者COB板，再加上灯具整体效果并不是很好。3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术，节省材料，不用剔除边角料，提高材料利用率；能做到很高的精度和复杂程度；可直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，不再需要传统的刀具、夹具和机床或任何模具；可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的设计转化为模型，直接制造零件或模具，有效的缩短产品研发周期；3D打印成型时间短，它让设计人员和开发人员实现了从平面图到实体的飞跃；能打印出组装好的产品，大大降低了组装成本，可挑战大规模生产方式，因此本专利技术探索一种将3D打印技术应用于倒装芯片的封装当中，以解决现有倒装芯片封装工艺的相应问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，和3D打印技术的优势，本专利技术提供一种倒装芯片的3D打印封装方法，增加封装设计多样化，能高精度做出外部电路，不需要固晶焊线和共晶焊，不需要购买支架和PCB板或COB板，缩短封装研发周期，促进LED薄型化和小型化。本专利技术的技术方案为：一种倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：利用计算机设计LED器件的三维数字模型，对LED器件进行程序编排，并通过分层切片处理后，导入3D打印机，由计算机控制各层的打印；S2：用吸嘴吸附倒装芯片，固定在反射杯下；S3：3D打印焊料层和散热基板，所述的散热基板中设有与芯片电极连接的引出电路。所述的倒装芯片的3D打印封装方法，还包括步骤S4：填充荧光粉。所述引出电路和焊料层均由导电材料制成，散热基板由绝缘材料制成或是能导电但与引出电路之间有绝缘层。所述焊料层、散热基板和引出电路的打印方法，既可以是各材料层逐层打印，也可以是先逐层打印好散热基板，然后将焊料层和引出电路的导电材料填充进空洞。所述倒装芯片包括衬底和设置在衬底上的芯片外延层，所述的芯片外延层包括依次设置的N型层、发光层、P型层和反射层（银镜），外延层上部分蚀刻至N型层的台面，P型层和N型层的交界处设有绝缘层，芯片电极包括N电极和P电极，N电极制作在N型层上，P电极制作在反射层上并与P型层连接。所述倒装芯片的N型层、发光层和P型层用MOCVD法形成，反射层用溅射镀膜形成，N型层的蚀刻用ICP法，芯片电极采用蒸发镀膜形成。所述倒装芯片可以为单颗芯片、多颗芯片或为芯片集成器件。所述倒装芯片用普通的倒装芯片结构，反射杯用现有反射杯。所述3D打印技术为电子束快速成型、激光数字成型等技术，打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体，且3D打印的精度要求在10um以上。本专利技术相对现有倒装芯片封装技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术直接用3D打印技术打印散热基板和焊料层层，不需要购买支架和PCB板或COB板，直接封装成型，减少制模和封装的成本；2、3D打印技术精度高，使得芯片设计自由度变高，直接根据芯片设计好内部线路，3D打印好基板就可以了，可减少倒装芯片绝缘层和对称电极这两道工序，使得芯片更薄且减少芯片制造成本，加上导热不佳的绝缘层材料减少，因而散热能力好，减少了热阻；3、可用3D打印技术精准固晶，解决现有封装方法无法看到焊接面导致的空焊、虚焊、焊接填充不全等问题，提高封装良率；4、现有封装方法，仅能将芯片固定在平面的PCB板上或平底的支架上，因为这些带弧度的形状，并不适合现有封装产量产，而通过3D打印技术，可以充分设计出最适合该芯片的灯罩；或从芯片开始就改变它的光路，如将芯片固定在弧状的反射杯中，光路可控，从而具有更高的亮度利用和更好的出光效果；5、可用3D打印技术逐层打印焊料层和引出电路，使得芯片和基板的热膨胀系数逐渐变化，解决一般封装材料由于材料单一而导致芯片电极和PCB板或COB板之间热膨胀系数差异较大，从而产生如下问题：1）材料之间热膨胀系数不匹配；2）弯曲变形可能造成失效；3）跌落/冲击/机械振动造成失效；4）静态负荷，如散热片工作产生的热量导致失效；5）需要提高热循环寿命和解决热失配问题。附图说明图1为现有倒装芯片封装的剖面示意图。图2为本专利技术实施例的剖面示意图。图中，1-吸嘴，2-倒装芯片，3-芯片电极，4-反射杯，6-散热基板，7-焊料层，8-填充材料，9-引出电路，10-荧光粉。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：如图2所示，本专利技术实施例的剖面示意图。具体实施方法，按如下步骤进行：S1：利用计算机设计LED器件的三维数字模型，对LED器件的尺寸和材料参数进行程序编排，并通过分层切片处理后，导入3D打印机，由计算机控制各层的打印；S2：用吸嘴（1）吸附倒装芯片（2），固定在反射杯（4）下；S3：3D打印焊料层（7）和散热基板（6），所述的散热基板（6）中设有与芯片电极（3）连接的引出电路，各材料层由3D打印机自下而上逐层打印出来。S4：填充荧光粉。其中，所述倒装芯片（2）包括衬底和设置在衬底上的芯片外延层，所述的芯片外延层包括依次设置的N型层、发光层、P型层和反射层，外延层上部分蚀刻至N型层的台面，P型层和N型层的交界处设有绝缘层，芯片电极包括N电极和P电极，N电极制作在N型层上，P电极制作在反射层上并与P型层连接。其中，所述倒装芯片（2）的N型层、发光层和P型层用MOCVD法形成，反射层（银镜）用溅射镀膜形成，N型层的蚀刻用ICP法，芯片电极采用蒸发镀膜形成。其中，所述倒装芯片（2）可以为单颗芯片、多颗芯片或为芯片集成器件。其中，所述步骤S2中，倒装芯片用具有多层绝缘层（两层以上）的普通倒装芯片结构，反射杯（4）用现有反射杯（4）。其中，所述步骤S3中，引出电路由导电材料制成（通常为金属材料），散热基板（6）和引出电路之间必须是绝缘的，散热基板（6）由绝缘材料制成或是能导电但与引出电路之间有绝缘层，基板需保证内部电路和外部电路连通以及散热这两种功能，绝缘材料可以为环氧树脂或其他绝缘材料，能保证绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：利用计算机设计LED器件的三维数字模型，对LED器件进行程序编排，并通过分层切片处理后，导入3D打印机，由计算机控制各层的打印；S2：用吸嘴吸附倒装芯片，固定在反射杯下；S3：3D打印焊料层和散热基板，所述的散热基板中设有与芯片电极连接的引出电路。

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：利用计算机设计LED器件的三维数字模型，对LED器件进行程序编排，并通过分层切片处理后，导入3D打印机，由计算机控制各层的打印；S2：用吸嘴吸附倒装芯片，固定在反射杯下；S3：3D打印焊料层和散热基板，所述的散热基板中设有与芯片电极连接的引出电路。2.根据权利要求1所述的倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：所述引出电路和焊料层均由导电材料制成，散热基板由绝缘材料制成或是能导电但与引出电路之间有绝缘层。3.根据权利要求2所述的倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：所述焊料层、散热基板和引出电路既可以是各材料层逐层打印，也可以是先逐层打印好散热基板，然后将焊料层和引出电路的导电材料填充进空洞。4.根据权利要求1或2或3所述的倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：所述倒装芯片包括衬底和设置在衬底上的芯片外延层，所述的芯片外延层包括依次设置的N型层、发光层、P型层和反射层，外延层上部分蚀刻至N型层的台面，P型层和N型层的交界处设有绝缘层，芯片电极包括N电极和P电极，N电极制作在N型层上，P电极制作在反射层上并与P型层连接。5.根据权利要求1或2或3所述的倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：所述散热基板的材质为陶瓷、塑料、有机胶、金属中的一种或多种的组合。6.根据权利要求1所述的倒装芯片的3D打印封装方法，其特征在于：所述的焊料层、引出电路和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，蔡啸，罗长得，郝锐，
申请(专利权)人：广东德力光电有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44