晶圆级封装LED制造技术

晶圆级封装LED，涉及LED封装。设有LED芯片、透镜、透镜粘结层，LED芯片设衬底层、掺杂半导体层、半导体发光层、导电反光层、电极、绝缘层和包覆介质，半导体发光层设于第一和第二掺杂半导体层之间，导电反光层设于第二掺杂半导体层下方，第二电极通过导电反光层实现与第二掺杂半导体层之间的电导通，第一电极与第一掺杂半导体层直接连接，第一电极与半导体发光层、第二掺杂半导体层、导电反光层之间由绝缘层绝缘，包覆介质设于LED芯片侧壁的非衬底区域，衬底层内部设有过孔，过孔内壁设高反射率层，透镜包括平板部和光耦合部，平板部固定至衬底层上，光耦合部设于衬底层内的过孔内，且光耦合部的光接收面朝向第一掺杂半导体层。

Wafer level packaging LED

Wafer level package LED, involving LED packaging. With LED chip, lens, lens bonding layer, LED chip substrate layer, doped semiconductor layer, semiconductor light-emitting layer, conductive reflective layer, an insulating layer and a dielectric coated electrode, and semiconductor light emitting layer is arranged between the first and second doped semiconductor layer below the conductive reflective layer is arranged on the second doped semiconductor layer between second electrode by conductance the conductive reflective layer and a second doped semiconductor layer, a first electrode and a first doped semiconductor layer is directly connected between the first electrode and the semiconductor light emitting layer, a second doped semiconductor layer, a conductive reflective layer insulated by insulating layer, non coated dielectric substrate region LED located in the side wall of the chip and the substrate layer is arranged inside the through hole, the through hole wall a high reflectivity layer, the lens includes a panel part and coupling part, flat plate fixed to the substrate layer, the optical coupling part is arranged on the surface of the substrate layer The light receiving surface of the optically coupled portion faces the first doped semiconductor layer in the through hole.

【技术实现步骤摘要】
晶圆级封装LED
本专利技术涉及LED封装，尤其是涉及晶圆级封装LED。
技术介绍
LED具有节能、环保、安全、体积小、寿命长、色彩丰富、性能可靠等显著优点，将成为人造光源史上继爱迪生专利技术电灯之后最重要的一次革命。传统的LED封装形式，都需要使用导线架，并且需要打线制程。LED封装技术的发展趋势为：不断小型化、持续减少封装使用的材料。晶圆级封装的定义为，封装外形尺寸与芯片相同，或是封装外形尺寸不大于芯片外形尺寸的120％，且功能完整的封装元件。LED封装从过去包含芯片、支架、金线、硅胶、荧光粉开始发展为倒装芯片，省去金线；进一步发展至晶圆级封装，则会将支架、金线全部省去。晶圆级封装不仅可以使LED的热阻最小化，而且能够实现封装的小型化，大幅降低器件的物料成本，被认为是LED封装的必然发展趋势。现有的晶圆级封装LED技术方案为，将LED芯片排列成固定间距的阵列，再将封装胶膜覆盖于芯片阵列上，然后把封装胶膜从芯片阵列的间隙中间切开，得到单颗的晶圆级封装LED。其缺点在于，芯片位置排列的误差和封装胶膜的切割误差相累加，造成芯片对称中心与封装体外形对称中心难以重合，导致焊接容易短路、配光分布不对称等困扰。另外，现有的晶圆级封装LED技术方案实现的出光配光分布均为朗伯体，无法满足车灯、小间距显示屏等有指向性照射要求的应用场景需求。中国专利CN104037305A公开一种低热阻的晶圆级LED封装方法及其封装结构，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。该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；同时采用圆片级的封装方式，实现批量加工，降低了封装工艺的成本。中国专利CN103280508A公开一种晶圆级LED封装方法，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。该专利技术提供了一种热阻低、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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的晶圆级封装LED存在的焊接容易短路、配光分布不对称、无法满足指向性照射应用场景需求等问题，提供晶圆级封装LED。本专利技术设有LED芯片、透镜、透镜粘结层，所述LED芯片设有衬底层、第一掺杂半导体层、半导体发光层、第二掺杂半导体层、导电反光层、第一电极、第二电极、绝缘层和包覆介质，所述半导体发光层设置于第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间，导电反光层设置于第二掺杂半导体层下方，第二电极通过导电反光层实现与第二掺杂半导体层之间的电导通，第一电极与第一掺杂半导体层直接连接实现电导通，第一电极与半导体发光层、第二掺杂半导体层、导电反光层之间由绝缘层进行绝缘，所述包覆介质设置于LED芯片侧壁的非衬底区域，衬底层内部设置有过孔，所述过孔的内壁设置有高反射率层，所述透镜包括透镜平板部和透镜光耦合部，所述透镜平板部通过透镜粘结层粘结固定至衬底层上表面，所述透镜光耦合部设置于衬底层内部的杯状过孔内，且透镜光耦合部的光接收面朝向第一掺杂半导体层。所述过孔可采用杯状过孔，所述第一掺杂半导体层设于杯状过孔底部。所述透镜粘结层最好将透镜平板部的底面与衬底层上表面粘合密封，在所述杯状过孔内形成密闭腔体，所述的密闭腔体可为真空，或密闭腔体内充有氦气、氦氢混合气、氮气、空气等中的任意一种。在所述杯状过孔的底部，在第一掺杂半导体层上，最好依次设置有第一透明包封层、波长转换层、第二透明包封层，所述波长转换层包含波长转换材料，所述波长转换材料用于吸收LED芯片发出的光并发出另一波长的光。所述波长转换材料可选自稀土离子掺杂YAG荧光粉、稀土离子掺杂TbAG荧光粉、稀土离子掺杂硅酸盐荧光粉、稀土离子掺杂氮化物荧光粉、InP量子点、CdSe量子点、CdSe/ZnS核壳结构量子点、钙钛矿结构CsPbX3(X＝Cl，Br，I)量子点等中的至少一种。所述设置于杯状过孔内壁的高反射率层为金属反射层。所述透镜平板部的外形尺寸不大于LED芯片的外形尺寸。所述透镜采用透明材料，所述透镜的材料可选自玻璃、蓝宝石、碳化硅、硅胶、聚二甲基硅氧烷、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯等中的一种。所述包覆介质可选自环氧树脂、聚酰亚胺、苯并环丁烯等中的一种。本专利技术针对现有的晶圆级封装LED存在的焊接容易短路、配光分布不对称、无法满足指向性照射应用场景需求等问题，本专利技术提供完全避免芯片位置排列的误差或者封装胶膜的切割误差，不存在芯片对称中心与封装体外形对称中心不重合的问题，解决了现有技术方案存在的焊接容易短路、配光分布不对称等困扰，同时借助于设置在衬底层的杯状过孔内的透镜将LED芯片发出朝向各个方向的光线进行汇聚，可以获得小光束角的出光配光分布，可以满足指向性照射应用场景需求。附图说明图1为本专利技术实施例1的晶圆级封装LED横截面示意图。图2为本专利技术实施例2～5的晶圆级封装LED横截面示意图。图3为晶圆级封装LED俯视示意图。具体实施方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。实施例1参见图1和3，本专利技术实施例包括LED芯片、透镜30、透镜粘结层20，所述LED芯片包括材质为GaAs的衬底层10、材质为AlGaAs的第一掺杂半导体层11、材质为AlGaAs的半导体发光层12、材质为AlGaAs的第二掺杂半导体层13、材质为银的导电反光层14、第一电极16、第二电极15、绝缘层17和包覆介质18，所述半导体发光层12设置于第一掺杂半导体层11和第二掺杂半导体层13之间，导电反光层14设置于第二掺杂半导体层13下方，第二电极15通过导电反光层14实现与第二掺杂半导体层13之间的电导通，第一电极16与第一掺杂半导体层11直接连接实现电导通，第一电极16与半导体发光层12、第二掺杂半导体层13、导电反光层14之间由绝缘层17进行绝缘，所述包覆介质18设置于LED芯片侧壁的非衬底区域，衬底层内部设置有杯状过孔40，所述杯状过孔40的内壁设置有高反射率层19，所述透镜30包括透镜平板部31和透镜光耦合部32，所述透镜平板部31通过透镜粘结层20粘结固定至衬底层10上表面，所述透镜光耦合部32设置于衬底层10内部的杯状过孔40内，且透镜光耦合部32的光接收面朝向第一掺杂半导体层11。所述设置于衬底层10内部的杯状过孔40，下表面为第一掺杂半导体层11。参见图1，所述透镜粘结层20将透镜平板部31的底面与衬底层10表面粘合密封，在所述杯状过本文档来自技高网...

【技术保护点】
晶圆级封装LED，其特征在于设有LED芯片、透镜、透镜粘结层，所述LED芯片设有衬底层、第一掺杂半导体层、半导体发光层、第二掺杂半导体层、导电反光层、第一电极、第二电极、绝缘层和包覆介质，所述半导体发光层设置于第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间，导电反光层设置于第二掺杂半导体层下方，第二电极通过导电反光层实现与第二掺杂半导体层之间的电导通，第一电极与第一掺杂半导体层直接连接实现电导通，第一电极与半导体发光层、第二掺杂半导体层、导电反光层之间由绝缘层进行绝缘，所述包覆介质设置于LED芯片侧壁的非衬底区域，衬底层内部设置有过孔，所述过孔的内壁设置有高反射率层，所述透镜包括透镜平板部和透镜光耦合部，所述透镜平板部通过透镜粘结层粘结固定至衬底层上表面，所述透镜光耦合部设置于衬底层内部的杯状过孔内，且透镜光耦合部的光接收面朝向第一掺杂半导体层。

【技术特征摘要】
1.晶圆级封装LED，其特征在于设有LED芯片、透镜、透镜粘结层，所述LED芯片设有衬底层、第一掺杂半导体层、半导体发光层、第二掺杂半导体层、导电反光层、第一电极、第二电极、绝缘层和包覆介质，所述半导体发光层设置于第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间，导电反光层设置于第二掺杂半导体层下方，第二电极通过导电反光层实现与第二掺杂半导体层之间的电导通，第一电极与第一掺杂半导体层直接连接实现电导通，第一电极与半导体发光层、第二掺杂半导体层、导电反光层之间由绝缘层进行绝缘，所述包覆介质设置于LED芯片侧壁的非衬底区域，衬底层内部设置有过孔，所述过孔的内壁设置有高反射率层，所述透镜包括透镜平板部和透镜光耦合部，所述透镜平板部通过透镜粘结层粘结固定至衬底层上表面，所述透镜光耦合部设置于衬底层内部的杯状过孔内，且透镜光耦合部的光接收面朝向第一掺杂半导体层。2.如权利要求1所述晶圆级封装LED，其特征在于所述过孔采用杯状过孔，所述第一掺杂半导体层设于杯状过孔底部。3.如权利要求1所述晶圆级封装LED，其特征在于所述透镜粘结层将透镜平板部的底面与衬底层上表面粘合密封，在所述杯状过孔内形成密闭腔体。4.如权利要求1所述晶圆级封装LED，其特征在于所述的密闭腔体为真空，或密闭腔体内充有...

【专利技术属性】
技术研发人员：林岳，郭伟杰，陈忠，吕毅军，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35