一种高集成微阵列LED封装模块制作方法技术

本发明专利技术提供了一种高集成微阵列LED封装模块制作方法，包括S1，提供LED预制件，包括微阵列透镜盖板、外延片，清洗所述外延片表面；S2，对所述外延片进行阵列加工，加工的沟道深度至所述缓冲层处，得到呈阵列排布的若干芯片，在所述芯片表面设置P电极；S3，将所述微阵列透镜盖板安装在所述外延片上；S4，将所述微阵列透镜盖板倒置，采用激光剥离工艺对所述外延片进行衬底剥离，剥离位置为所述缓冲层处；S5，清理所述缓冲层残余，对所述芯片表面进行处理，制作N电极；S6，将所述微阵列透镜盖板安装在基板上，得到高集成微阵列LED封装模块。本发明专利技术具有制程简单、散热好、集成度高且成本低的优点，在新型照明、可见光通信及显示领域具有显著优势。

【技术实现步骤摘要】
一种高集成微阵列LED封装模块制作方法
本专利技术涉及半导体封装领域，特别涉及一种高集成微阵列LED封装模块制作方法。
技术介绍
随着LED半导体照明技术的发展，LED光源的亮度和流明密度已成为制约其大规模应用的主要障碍。体积小，光通量大、发光均匀微阵列LED封装光源越来越受到新型照明、可见光通信及显示领域的重视，而垂直式LED在大功率微阵列LED方面更有优势。现有制作垂直式LED微阵列模块的步骤主要包括外延片准备（以蓝宝石为例）-芯片制作（蒸发-光刻-剥离衬底或离子布值-划片裂片-分拣）-基板制作-驱动电极制作-阵列提取与转印-焊线-均胶-盖帽。此外，现有制作垂直式LED微阵列模块的方式，对于LED裸片及LED封装而言，总共要使用到三个不同的基板，即用于生长外延层的外延基板(Epi-Substrate)、用于晶片键合(WaferBonding)移转后承载外延层的导电承载基板(ChipCarrier)，以及最后承载垂直式LED裸片的封装电路基板(PackageSubstrate)。现有技术主要存在四个问题：第一，现有LED外延承载基板为了导电需在半导体基板晶片上做离子布值，还需在LED外延承载基板底部制作正电极，此制程上的需求造成现有垂直式LED微阵列模块的制程复杂度与成本无法进一步的降低；第二，垂直式LED裸片上方的负极再以打线的方式连接到LED封装基板上，此种方式没有发挥垂直结构芯片的优势，存在引线且负极引出后与正极在一个平面，存在短路风险且增加了成本；第三，垂直式LED微阵列模块需要大量LED裸片呈阵列分布，对设备精度要求高，尤其是小尺寸的裸片面临巨量转移困难的问题；第四，垂直式LED微阵列模块需要三个基板，成本高且影响散热，当垂直式LED封装模块大功率操作下，将导致LED的结点温度居高不下，进而造成光衰及光源有效寿命减短。因此，针对现有垂直式LED微阵列模块所面临的问题，市场上迫切需要一种新颖的微阵列LED模块及制作方法，其能同时解决制程复杂度、因散热而导致光源有效寿命短、小尺寸巨量转移及生产成本的问题。本专利技术提供了一种高集成微阵列LED封装模块制作方法，具有制程简单、散热好、集成度高且成本低的优点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案包括如下步骤：S1，提供LED预制件，包括微阵列透镜盖板、外延片，所述微阵列透镜盖板包括微阵列透镜、金属布线层和电极焊盘；所述外延片包括衬底、缓冲层和外延层，所述外延片的边缘区域设置有安装区，清洗所述外延片表面；S2，对所述外延片进行阵列加工，加工的沟道深度至所述缓冲层处，得到呈阵列排布的若干芯片，在所述芯片表面设置P电极；S3，将所述微阵列透镜盖板安装在所述外延片上；S4，将所述微阵列透镜盖板倒置，采用激光剥离工艺对所述外延片进行衬底剥离，剥离位置为所述缓冲层处；S5，清理所述缓冲层残余，对所述芯片表面进行处理，制作N电极；S6，将所述微阵列透镜盖板安装在基板上，得到高集成微阵列LED封装模块。进一步地，提供的所述微阵列透镜盖板的制作方法包括以下步骤：S11，利用模具通过熔融压合模成型工艺得到所述微阵列透镜，所述模具包括上模具和下模具，所述上模具压合得到透镜曲面，所述下模具得到凸条、布线凹槽和平板三部分组成的微阵列透镜下表面；S12，将所述微阵列透镜倒置，在所述布线凹槽处设置金属布线层，在所述凸条十字交汇处设置电极焊盘，完成微阵列透镜盖板制作。进一步地，将所述微阵列透镜盖板安装在所述外延片上包括以下步骤：S31，在所述外延片的安装区上设置第一垫片，所述第一垫片与所述外延片的平边处形成灌胶口；S32，将所述电极焊盘与所述芯片的P电极相连，在所述灌胶口处注入第一胶体，进行固化操作，完成安装。进一步地，将所述微阵列透镜盖板安装在基板上包括以下步骤：S61，在所述基板上设置电极焊点，将所述电极焊点与所述芯片的N电极相连；S62，在所述微阵列透镜盖板与所述基板间注入第二胶体，在所述第一垫片上放置第二垫片，进行固化操作，得到高集成微阵列LED封装模块。进一步地，所述外延片尺寸为2英寸、4英寸或8英寸。进一步地，所述透镜曲面为多个透镜单元呈阵列分布形成或自由曲面。进一步地，所述平板上设置所述凸条，所述凸条呈十字网状排列，相邻所述凸条平行间距与相邻所述芯片间距相同，所述凸条内设置有布线凹槽。进一步地，所述芯片、所述电极焊盘与所述电极焊点相互对应，均呈方型阵列分布，阵列周期为50-250μm。进一步地，通过丝网印刷工艺在所述基板设置电极焊点，通过共晶工艺将所述电极焊点与所述芯片的N电极相连。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：第一，制程简单且成本低，现有的垂直式微阵列LED封装模块制程：外延片准备（以蓝宝石为例）-芯片制作（蒸发-光刻-剥离衬底或离子布值-划片-裂片-分拣）-基板制作-驱动电极制作-阵列提取-转印-焊线-均胶-盖帽；本专利技术将芯片制备过程与封装过程相结合，主要包括：外延片、微阵列透镜盖板准备-阵列制作-P电极制作-微阵列透镜盖板安装-衬底剥离-N电极制作-基板安装，省略了芯片制作过程的划片、裂片和分拣，省略了封装过程的阵列提取、转印和焊线，制程简单且节约成本。第二，无引线封装，现有的垂直式微阵列LED封装模块焊线步骤：垂直式LED裸片上方的负极（P电极）以打线的方式连接到LED封装基板上；本专利技术中芯片的P电极连接微阵列透镜盖板，N电极连接基板，此种方式有效发挥了垂直结构芯片的优势，无引线且非共平面，不存在短路风险且降低了成本。第三，无巨量转移困难的问题，现有垂直式LED阵列模块需要大量LED裸片呈阵列分布，对设备精度要求高，尤其是小尺寸的裸片面临巨量转移困难的问题；本专利技术中采用微阵列透镜盖板通过焊接工艺与芯片结合，通过灌胶固化方式与外延片结合，即是芯片的转移基板，又是LED封装模块的光学部件，还是电气连接部件，在微阵列透镜盖板安装过程，完成了阵列的选取及转印，巨量转移简单且对设备要求低。第四，散热好，现有垂直式LED阵列模块需要三个基板，成本高且影响散热，当垂直式LED封装模块大功率操作下，将导致LED的结点温度居高不下，进而造成光衰及光源有效寿命减短；本专利技术中芯片与基板直接接触，之间不存在衬底和缓冲层，散热速度快、效果好，能有效地提高模块寿命。综上所述，本专利技术提供的一种高集成微阵列LED封装模块制作方法，具有制程简单、散热好、集成度高且成本低的优点，在新型照明、可见光通信及显示领域具有显著优势。附图说明图1为本专利技术实施例的高集成微阵列LED封装模块制作过程示意图；图2为本专利技术实施例的外延片与第一垫片安装示意图；图3为本专利技术实施例的模具结构示意图；图中：1-微阵列透镜盖板；101-微阵列透镜；102-金属布线层；103-电极焊盘；1011-透镜曲面；1012-凸条；1013-布线凹槽；1014-平板；2-芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高集成微阵列LED封装模块制作方法，包括以下步骤：/nS1，提供LED预制件，包括微阵列透镜盖板、外延片，所述微阵列透镜盖板包括微阵列透镜、金属布线层和电极焊盘；所述外延片包括衬底、缓冲层和外延层，所述外延片的边缘区域设置有安装区，清洗所述外延片表面；/nS2，对所述外延片进行阵列加工，加工的沟道深度至所述缓冲层处，得到呈阵列排布的若干芯片，在所述芯片表面设置P电极；/nS3，将所述微阵列透镜盖板安装在所述外延片上；/nS4，将所述微阵列透镜盖板倒置，采用激光剥离工艺对所述外延片进行衬底剥离，剥离位置为所述缓冲层处；/nS5，清理所述缓冲层残余，对所述芯片表面进行处理，制作N电极；/nS6，将所述微阵列透镜盖板安装在基板上，得到高集成微阵列LED封装模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种高集成微阵列LED封装模块制作方法，包括以下步骤：
S1，提供LED预制件，包括微阵列透镜盖板、外延片，所述微阵列透镜盖板包括微阵列透镜、金属布线层和电极焊盘；所述外延片包括衬底、缓冲层和外延层，所述外延片的边缘区域设置有安装区，清洗所述外延片表面；
S2，对所述外延片进行阵列加工，加工的沟道深度至所述缓冲层处，得到呈阵列排布的若干芯片，在所述芯片表面设置P电极；
S3，将所述微阵列透镜盖板安装在所述外延片上；
S4，将所述微阵列透镜盖板倒置，采用激光剥离工艺对所述外延片进行衬底剥离，剥离位置为所述缓冲层处；
S5，清理所述缓冲层残余，对所述芯片表面进行处理，制作N电极；
S6，将所述微阵列透镜盖板安装在基板上，得到高集成微阵列LED封装模块。


2.根据权利要求1所述的一种高集成微阵列LED封装模块制作方法，其特征在于：提供的所述微阵列透镜盖板的制作方法包括以下步骤：
S11，利用模具通过熔融压合模成型工艺得到所述微阵列透镜，所述模具包括上模具和下模具，所述上模具压合得到透镜曲面，所述下模具得到凸条、布线凹槽和平板三部分组成的微阵列透镜下表面；
S12，将所述微阵列透镜倒置，在所述布线凹槽处设置金属布线层，在所述凸条十字交汇处设置电极焊盘，完成微阵列透镜盖板制作。


3.根据权利要求1所述的一种高集成微阵列LED封装模块制作方法，其特征在于：将所述微阵列透镜盖板安装在所述外延片上包括以下步骤：
S31，在所述外延片的安装区上设置第一垫片...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，杨私私，王晓鹏，李峰，郝晶龙，王好伟，
申请(专利权)人：石家庄费米原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13