一种新型LED芯片封装制作方法技术

本发明专利技术提供一种新型LED芯片封装制作方法，将芯片再分布制作成阵列芯片、在阵列芯片电极面制作过渡隔离光刻胶层(或其他感光材料)，采用金属作为基板或在远离阵列芯片过渡隔离光刻胶层面上制作金属层作为基板，通过金属基板对应芯片电极区域光刻，蚀刻制作通孔，通过基板通孔曝光、显影阵列芯片上的过渡隔离光刻胶层(或其他感光材料)，然后采用锡膏、导电浆料或者溅射、蒸发镀膜、化学镀膜等焊接技术，对阵列分布的芯片进行电极焊接和封装，制作成带电路结构的封装器件，可以制作各类LED照明器件、模组、LED显示尤其是小间距显示屏、Mini LED、Micro LED显示面板或模组。

A New Packaging Method for LED Chips

The invention provides a novel packaging and fabrication method for LED chips. The chips are redistributed into array chips, transitional isolation photoresist layer (or other photosensitive material) is fabricated on the electrode surface of array chips, and metal layer is fabricated on the substrate or on the transitional isolation photoresist layer far from array chips. The substrate corresponds to the electrode area of the chip, and etches the through-hole. The through-hole exposure of the substrate, the transition isolation photoresist layer (or other sensitive materials) on the development array chip, and then solder paste, conductive paste or sputtering, evaporation coating, electroless coating and other welding technologies are used to weld the arrays of the chip. Packaging, making packaging devices with circuit structure, can produce various kinds of LED lighting devices, modules, LED display, especially small spacing display, Mini LED, Micro LED display panel or module.

【技术实现步骤摘要】
一种新型LED芯片封装制作方法
本专利技术涉及LED封装技术，尤其涉及一种新型LED芯片封装制作方法。
技术介绍
LED芯片封装技术有三种方式实现芯片电极与外部焊盘连接：倒装焊(FlipChipBonding)、载带自动焊(TAB－TapeAutomatedBonding)和引线键合(WireBonding)。LED芯片封装中，芯片和引线框架(支架或基板)的连接为电源和信号的分配提供了电路连接。虽然倒装焊的应用增长很快，但是目前90％以上的连接方式仍是引线键合。这个主要是基于成本的考虑。虽然倒装焊能大幅度提升封装的性能，但是过于昂贵的成本使得倒装焊仅仅用于一些高端的产品上。引线键合就是用非常细小的线把芯片上焊盘和引线框架(或者基板)连接起来的过程。有两种引线键合技术：球形焊接(ballbonding)和楔形焊接(wedgebonding)。对这两种引线键合技术，基本的步骤包括：形成第一焊点(通常在芯片表面)，形成线弧，最后形成第二焊点(通常在引线框架/基板上)。两种键合的不同之处在于：球形焊接中在每次焊接循环的开始会形成一个焊球(FreeAirBall，FAB)，然后把这个球焊接到焊盘上形成第一焊点；对于楔形焊接，引线在压力和超声能量下直接焊接到芯片的焊盘上。芯片与外部的电气连接是用金属引线以键合的方式把芯片上的I/O连至封装载体并经封装引脚来实现。随着IC芯片特征尺寸的缩小和集成规模的扩大，I/O的间距不断减小、数量不断增多。当I/O间距缩小到70um以下时，引线键合技术就不再适用，必须寻求新的技术途径。晶元级封装技术利用薄膜再分布上艺，使I/O可以分布在IC芯片的整个表面上而不再仅仅局限于窄小的IC芯片的周边区域，从而解决了高密度、细间距I/O芯片的电气连接问题。晶元级封装技术最具创新性、最受世人瞩目，是封装技术取得革命性突破的标志。晶元级封装技术以晶元为加工对象，在晶元上同时对众多芯片进行封装、老化、测试，最后切割成单个器件。它使封装尺寸减小至IC芯片的尺寸，生产成本大幅度下降。晶元级封装技术的优势使其一出现就受到极大的关注并迅速获得巨大的发展和广泛的应用。在移动电话等便携式产品中，已普遍采用晶元级封装型的EPROM、IPD(集成无源器件)、模拟芯片等器件。采用晶元级封装的器件门类正在不断增多，晶元级封装技术是一项正在迅速发展的新技术。晶元级封装主要采用薄膜再分布技术、凸点形成两大基础技术。前者用于把沿芯片周边分布的焊接区域转换为在芯片表面上按平面阵列形式分布的凸点焊区。后者则用于在凸点焊区上制作凸点，形成焊球阵列。最终形成的焊料凸点呈面阵列布局，该工艺中，采用BCB作为再分布的介质层，Cu作为再分布连线金属，采用溅射法淀积凸点底部金属层(UBM)，丝网印刷法淀积焊膏并回流焊接。LED指示、照明、显示屏市场容量高速增长，LED封装是将外部电路引线连接到LED芯片的电极上，以便于与其他器件连接。它不仅将用导线将芯片上的电极连接到封装外壳上实现芯片与外部电路的连接，而且将芯片固定和密封起来，以保护芯片电路不受水、空气等物质的侵蚀而造成电气性能降低。根据不同的应用需要，LED的芯片可通过不同封装方式做成不同结构和外观的器件，按封装成品是否带有引脚，LED可分为引脚式封装和表面贴装封装两种类型。按照封装采用的芯片类型可分为正装芯片封装和倒装芯片封装两个大类，一类是采用LED正装芯片配合支架，采用点胶、固晶、焊线、封胶等正装芯片封装技术，一类是采用倒装LED芯片配合基板(PCB、FPC、印制电路的陶瓷基板、玻璃基板等)，通过固晶、锡膏回流焊、封胶等的倒装芯片封装技术。采用正装芯片的LED封装技术是目前LED封装行业的主流技术，这种封装技术需要焊线(金线、银线或合金线等)、封装支架等原材料，生产设备需要固晶机、焊线机等，由于LED固晶机、焊线机的价格比较昂贵，造成设备折旧成本较高，正装芯片采用LED芯片的蓝宝石面贴装结合基板，由于LED芯片的蓝宝石衬底的低导热系数，致使芯片散热性能较差。倒装芯片LED封装技术，以PCB、FPC、印制电路的陶瓷基板、玻璃基板等为基板，在基板上印刷需要的连接线路和焊接倒装LED芯片的焊接点。在蚀刻好电路的基板上粘贴倒装LED芯片，过共晶焊或回流焊将芯片的电极与外部电路焊接连接，然后进行封胶、涂覆荧光粉加温固化制成成品。优点是可以节省打线机设备投资，同时由于LED芯片的P/N电极面通过锡膏或共晶焊料与基板电路连接导通，芯片散热较好，缺点是倒装芯片价格高于正装芯片15％以上，另外对于10*30mil以下芯片由于芯片尺寸太小，在进行锡膏焊接时，容易造成芯片P/N电极间焊接短路。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种新型LED芯片封装制作方法。将芯片再分布制作成阵列芯片、在阵列芯片电极面制作过渡隔离光刻胶层(或其他感光材料)，采用金属作为基板或在阵列芯片过渡隔离光刻胶层远离阵列芯片面上制作金属层作为基板，通过金属基板对应芯片电极区域光刻，蚀刻制作通孔，以及通过基板通孔曝光、显影阵列芯片上的过渡隔离光刻胶层(或其他感光材料)，然后采用锡膏、导电浆料或者溅射、蒸发镀膜、化学镀膜等焊接技术，对阵列分布的芯片进行电极焊接和封装，制作成带电路结构的封装器件，可以制作各类LED照明器件、模组、LED显示尤其是小间距显示屏、MiniLED、MicroLED显示面板或模组。把封装与芯片的制造融为一体，改变芯片制造业与芯片封装业分离的局面。这种新型封装技术不需要传统封装的固晶机、焊线机以及支架、焊接线(金线、银线、合金线)等设备和物料，在产品性能提升的同时，采用芯片阵列式制作，提升生产效率，生产成本大幅降低。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种新型LED芯片封装制作方法，将LED芯片再分布制作成阵列芯片，形成金属基板、过渡隔离光刻胶层、阵列芯片三明治结构，对过渡隔离光刻胶层进行处理，形成阵列芯片的电极区同金属基板的焊接通道，通过焊接通道实现阵列芯片的电极与金属基板的I/O焊接。作为本专利技术所述的新型LED芯片封装制作方法的一种优选方案，首先将芯片再分布制作成阵列芯片，然后将阵列芯片电极面与过渡隔离光刻胶层接触，通过金属基板对应LED芯片电极区域光刻，蚀刻制作通孔，通过基板通孔曝光、显影阵列芯片上的过渡隔离光刻胶层，然后采用焊接技术，对阵列芯片的芯片进行电极焊接和封装，制作带电路结构的封装器件。作为本专利技术所述的新型LED芯片封装制作方法的一种优选方案，所述的阵列芯片包括相对设置的第一芯片面和第二芯片面，阵列芯片的电极区包括P电极和N电极，P电极和N电极处于第一芯片面，P电极和N电极之间由绝缘区隔开，金属基板包括相对设置的第一基板表面和第二基板表面，制作方法包括以下步骤：1)由分选机或固晶机将至少一个LED芯片固定在透明胶膜上制作成阵列芯片，其中LED芯片的第一芯片面设置在远离透明胶膜的一侧；2)在金属基板上形成通孔，每个LED芯片的电极区对应位置制作一个通孔；3)形成通孔的金属基板的第一基板表面涂敷光刻胶或感光材料制作过渡隔离光刻胶层；4)将透明胶膜上的阵列芯片转移固定到涂有过渡隔离光刻胶层的金属基板第一基板表面上，去除透明胶膜；5)从金属基板的第二基板表面射入光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型LED芯片封装制作方法，其特征在于，将LED芯片再分布制作成阵列芯片，形成金属基板、过渡隔离光刻胶层、阵列芯片三明治结构，对过渡隔离光刻胶层进行处理，形成阵列芯片的电极区同金属基板的焊接通道，通过焊接通道实现阵列芯片的电极与金属基板的I/O焊接。

【技术特征摘要】
1.一种新型LED芯片封装制作方法，其特征在于，将LED芯片再分布制作成阵列芯片，形成金属基板、过渡隔离光刻胶层、阵列芯片三明治结构，对过渡隔离光刻胶层进行处理，形成阵列芯片的电极区同金属基板的焊接通道，通过焊接通道实现阵列芯片的电极与金属基板的I/O焊接。2.根据权利要求1所述的新型LED芯片封装制作方法，其特征在于：首先将芯片再分布制作成阵列芯片，然后将阵列芯片电极面与过渡隔离光刻胶层接触，通过金属基板对应LED芯片电极区域光刻，蚀刻制作通孔，通过基板通孔曝光、显影阵列芯片上的过渡隔离光刻胶层，然后采用焊接技术，对阵列芯片的芯片进行电极焊接和封装，制作带电路结构的封装器件。3.根据权利要求1或2所述的新型LED芯片封装制作方法，其特征在于：所述的阵列芯片包括相对设置的第一芯片面和第二芯片面，阵列芯片的电极区包括P电极和N电极，P电极和N电极处于第一芯片面，P电极和N电极之间由绝缘区隔开，金属基板包括相对设置的第一基板表面和第二基板表面，制作方法包括以下步骤：1)由分选机或固晶机将至少一个LED芯片固定在透明胶膜上制作成阵列芯片，其中LED芯片的第一芯片面设置在远离透明胶膜的一侧；2)在金属基板上形成通孔，每个LED芯片的电极区对应位置制作一个通孔；3)形成通孔的金属基板的第一基板表面涂敷光刻胶或感光材料制作过渡隔离光刻胶层；4)将透明胶膜上的阵列芯片转移固定到涂有过渡隔离光刻胶层的金属基板第一基板表面上，去除透明胶膜；5)从金属基板的第二基板表面射入光，对金属基本第一基板面和陈列芯片第一芯片面之间的过渡隔离光刻胶层进行曝光、显影；6)焊接，通过金属基板通孔，对应焊接金属基板与LED芯片电极区；7)去胶，将金属基板第一基板面和阵列芯片第一芯片面之间的光刻胶去除；8)合金，将焊接后的金属基板和芯片电极进行合金处理；9)灌胶、封装阵列芯片；10)按照需要的电路设计，在金属基板第二基板面进行金属蚀刻形成每个芯片的绝缘通道和电路连接，制作成一定电路结构的模组或面板。4.根据权利要求3所述的新型LED芯片封装制作方法，其特征在于：所述的步骤2在金属基板上形成通孔具体包括以下步骤：2-1)在金属基板至少一面涂光刻正胶；2-2)将PAD掩膜板覆盖在涂有光刻正胶的一面上；2-3)曝光、显影、蚀刻，形成通孔，然后去胶；其中，PAD掩膜板上具有透明区和非透明区，透明区与阵列芯片上LED芯片的电极区对应，其他位置为非透明区。5.根据权利要求4所述的新型LED芯片封装制作方法，其特征在于：所述的PAD掩膜板制作包括以下步骤：取一块石英玻璃板，单面制作金属涂层，在金属涂层上涂敷光刻负胶，阵列芯片覆盖到金属涂层上，进行曝光、显影，将PAD分隔掩膜光栅的透光条置于芯片正负电极中间，对准定位后，再进行曝光、显影，将显影后石英板放入蚀刻溶液中将芯片PAD电极显影区域的金属层去除，制作完成PAD掩膜板。6.根据权利要求5所述的新型LED芯片封装制作方法，其特征在于：所述的还包括PAD分隔掩膜光栅制作步骤，具体为：选...

【专利技术属性】
技术研发人员：申凤仪，王秀瑜，申广，
申请(专利权)人：申广，
类型：发明
国别省市：辽宁,21