LED芯片系统级封装结构及封装方法技术方案

本发明专利技术提供一种LED芯片的系统级封装结构及方法，封装结构包括：热沉结构、第一芯片、第一封装层、第二封装层、重新布线层、LED芯片、PCB板以及第三封装层。本发明专利技术采用扇出型系统级封装将多种功能的芯片，包括第一芯片(如ASIC芯片)、LED芯片等整合在一个封装结构中，可实现多种不同的系统功能需求，提高封装系统的性能。通过重新布线层、金属连接柱以及金属引线等，实现了第一芯片、LED芯片及PCB板的电性连接，实现了三维垂直堆叠封装，有效降低封装系统的面积，提高封装系统的集成度。通过第一封装层、第二封装层及第三封装层实现了芯片之间的封装及保护，得到了性能有益、稳定的封装结构。

【技术实现步骤摘要】
LED芯片系统级封装结构及封装方法
本专利技术属于芯片封装领域，特别是涉及一种LED芯片系统级封装结构及封装方法。
技术介绍
随着5G通讯和人工智能(AI)时代的到来，应用于此类相关领域的芯片所要传输和高速交互处理的数据量非常巨大，该类芯片通常具有数量巨大的pad引脚(几百甚至上千个)、超精细的管脚大小和间距(几个微米甚至更小)。另一方面，移动互联网以及物联网方面的需求越来越强劲，电子终端产品的小型化和多功能化成为产业发展的大趋势。如何将多个不同种类的高密度芯片集成封装在一起构成一个功能强大且体积功耗又比较小的系统或者子系统，成为半导体芯片先进封装领域的一大挑战。目前针对此类高密度芯片的多芯片集成封装，业界通常都是采用硅穿孔(TSV)、硅转接板(Siinterposer)等方式进行，从而把芯片的超精细引脚进行引出和有效互联从而形成一个功能模块或者系统，但该技术的成本比较高，从而大大局限了它的应用范围。扇出型封装技术采用重构晶圆和重新布线RDL的方式为实现多芯片的集成封装提供了很好的平台，但是现有的扇出型封装技术中由于布线精度有限从而使得封装体的面积较大厚度较高，而且存在工序繁多、可靠性不高等诸多问题。另外，现有的LED芯片封装结构一般为COB封装，多采用芯片级封装结构，该封装方式具有成本低、结构简单的优点，其连接方式容易断裂，随着芯片尺寸的缩小，难以有效与其他集成电路芯片有效集成。随着对封装组件及功能越来越高的需求，现有的系统级封装会占用越来越大的面积及厚度，不利于集成度的提高。因此，有必要提出一种新的系统级LED芯片封装结构及其制备方法，解决上述问题。
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LED芯片系统级封装结构及封装方法，用于解决现有技术中系统级封装体积难以缩小及LED芯片有效封装等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种LED芯片的系统级封装方法，所述封装方法包括如下步骤：提供具有相对第一面和第二面的芯片晶圆，所述芯片晶圆包括若干个第一芯片；于所述芯片晶圆的第一面上形成若干个连接柱结构，以将所述第一芯片电性引出；于所述芯片晶圆的第一面上形成第一封装层，所述第一封装层包覆所述连接柱结构；切割所述芯片晶圆，以形成若干个第一芯片初始封装结构，包括所述第一芯片、位于所述第一芯片上的连接柱结构以及包覆所述连接柱结构的所述第一封装层；提供支撑衬底，于所述支撑衬底上形成分离层，并将所述第一芯片初始封装结构的第二面形成在所述分离层上；于所述分离层上形成第二封装层，所述第二封装层包覆所述第一芯片初始封装结构，并减薄所述第二封装层，至显露出所述连接柱结构；于所述第二封装层上制备重新布线层，所述重新布线层与所述连接柱结构电连接；基于所述分离层剥离所述支撑衬底，显露出所述第一芯片初始封装结构的第二面，并进行切割，得到第一芯片中间封装结构；提供LED芯片，并将所述LED芯片形成在所述重新布线层远离所述第一芯片初始封装结构的一侧，得到芯片组合封装结构；将所述芯片组合封装结构形成在热沉结构上，并通过金属引线将形成有所述LED芯片一侧的所述重新布线层与PCB板进行电性连接；以及至少于所述LED芯片周围形成第三封装层，得到LED芯片系统级封装结构。可选地，所述封装方法还包括在所述分离层上形成保护层的步骤，其中，所述第一芯片初始封装结构形成在所述保护层表面，剥离所述支撑衬底之后还包括去除所述保护层的步骤。可选地，所述第一封装层的上表面高于所述连接柱结构上表面；所述第二封装层的上表面高于所述第一封装层上表面。可选地，所述LED芯片通过若干个金属凸块形成在所述重新布线层上进行电连接，所述第三封装层还形成在所述LED芯片底部的所述金属凸块之间。可选地，所述PCB板形成在所述热沉结构上且位于所述芯片组合封装结构侧部，所述第三封装层还形成在所述PCB板以及所述重新布线层上方并覆盖所述金属引线。可选地，所述芯片组合封装结构与所述热沉结构之间还形成有热胶层。可选地，所述第一芯片包括ASIC芯片。本专利技术还提供一种LED芯片的系统级封装结构，所述LED芯片系统级封装结构优选采用本专利技术的封装方法，当然，还可以采用其他封装方法，所述封装结构包括：热沉结构；第一芯片，形成在所述热沉结构上；连接柱结构，形成在所述第一芯片上，以将所述第一芯片电性引出；第一封装层，形成在所述第一芯片上，所述第一封装层包覆所述连接柱结构，所述第一芯片、所述连接柱结构及所述第一封装层构成第一芯片初始封装结构；第二封装层，形成在所述热沉结构上，包覆所述第一芯片初始封装结构；重新布线层，形成在所述第二封装层及所述第一芯片初始封装结构上，所述重新布线层与所述连接柱结构电连接；LED芯片，形成于所述重新布线层远离所述第一芯片初始封装结构的一侧；PCB板，所述PCB板通过金属引线与形成有所述LED芯片一侧的所述重新布线层电性连接；以及第三封装层，至少形成于所述LED芯片周围。可选地，所述第一封装层的上表面与所述第二封装层的上表面相平齐并显露出所述连接柱结构；所述LED芯片与所述重新布线层之间形成有若干个金属凸块，以实现所述LED芯片与所述重新布线层的电连接，且所述第三封装层还形成在所述LED芯片底部的所述金属凸块之间。可选地，所述PCB板形成在所述热沉结构上且位于所述芯片组合封装结构侧部，所述第三封装层还形成在所述PCB板以及所述重新布线层上方并覆盖所述金属引线。可选地，所述芯片组合封装结构与所示热沉结构之间还形成有热胶层。可选地，所述第一芯片包括ASIC芯片。如上所述，本专利技术的LED芯片系统级封装结构及封装方法，本专利技术采用扇出型系统级封装将多种功能的芯片，例如，包括LED芯片、ASIC芯片等整合在一个封装结构中，可实现多种不同的系统功能需求，提高封装系统的性能。通过重新布线层及金属连接柱，实现了三维垂直堆叠封装，有效降低封装系统的面积，提高封装系统的集成度。通过重新布线层、金属连接柱以及金属引线等，实现了第一芯片(如ASIC芯片)、LED芯片以及PCB板的电性连接，实现了重新布线层之间的紧密连接，可有效短芯片之间的传导路径，降低封装系统的功耗。通过第一封装层、第二封装层以及第三封装层实现了芯片之间的封装及保护，得到了性能有益、稳定的封装结构。附图说明图1显示为本专利技术LED芯片系统级封装的制备工艺流程图。图2-18显示为本专利技术LED芯片系统级封装制作方法各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明100芯片晶圆100a第一芯片101连接柱结构102第一封装层103第一芯片初始封装结构104第一芯片上第一封装层105支撑衬底106分离层107保护层108芯片粘接膜109第二封装层1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED芯片的系统级封装方法，其特征在于，所述封装方法包括如下步骤：/n提供具有相对第一面和第二面的芯片晶圆，所述芯片晶圆包括若干个第一芯片；/n于所述芯片晶圆的第一面上形成若干个连接柱结构，以将所述第一芯片电性引出；/n于所述芯片晶圆的第一面上形成第一封装层，所述第一封装层包覆所述连接柱结构；切割所述芯片晶圆，以形成若干个第一芯片初始封装结构，包括所述第一芯片、位于所述第一芯片上的连接柱结构以及包覆所述连接柱结构的所述第一封装层；/n提供支撑衬底，于所述支撑衬底上形成分离层，并将所述第一芯片初始封装结构的第二面形成在所述分离层上；/n于所述分离层上形成第二封装层，所述第二封装层包覆所述第一芯片初始封装结构，并减薄所述第二封装层，至显露出所述连接柱结构；/n于所述第二封装层上制备重新布线层，所述重新布线层与所述连接柱结构电连接；/n基于所述分离层剥离所述支撑衬底，显露出所述第一芯片初始封装结构的第二面，并进行切割，得到第一芯片中间封装结构；/n提供LED芯片，并将所述LED芯片形成在所述重新布线层远离所述第一芯片初始封装结构的一侧，得到芯片组合封装结构；/n将所述芯片组合封装结构形成在热沉结构上，并通过金属引线将形成有所述LED芯片一侧的所述重新布线层与PCB板进行电性连接；以及/n至少于所述LED芯片周围形成第三封装层，得到LED芯片系统级封装结构。/n...

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片的系统级封装方法，其特征在于，所述封装方法包括如下步骤：
提供具有相对第一面和第二面的芯片晶圆，所述芯片晶圆包括若干个第一芯片；
于所述芯片晶圆的第一面上形成若干个连接柱结构，以将所述第一芯片电性引出；
于所述芯片晶圆的第一面上形成第一封装层，所述第一封装层包覆所述连接柱结构；切割所述芯片晶圆，以形成若干个第一芯片初始封装结构，包括所述第一芯片、位于所述第一芯片上的连接柱结构以及包覆所述连接柱结构的所述第一封装层；
提供支撑衬底，于所述支撑衬底上形成分离层，并将所述第一芯片初始封装结构的第二面形成在所述分离层上；
于所述分离层上形成第二封装层，所述第二封装层包覆所述第一芯片初始封装结构，并减薄所述第二封装层，至显露出所述连接柱结构；
于所述第二封装层上制备重新布线层，所述重新布线层与所述连接柱结构电连接；
基于所述分离层剥离所述支撑衬底，显露出所述第一芯片初始封装结构的第二面，并进行切割，得到第一芯片中间封装结构；
提供LED芯片，并将所述LED芯片形成在所述重新布线层远离所述第一芯片初始封装结构的一侧，得到芯片组合封装结构；
将所述芯片组合封装结构形成在热沉结构上，并通过金属引线将形成有所述LED芯片一侧的所述重新布线层与PCB板进行电性连接；以及
至少于所述LED芯片周围形成第三封装层，得到LED芯片系统级封装结构。


2.根据权利要求1所述的LED芯片的系统级封装方法，其特征在于，所述封装方法还包括在所述分离层上形成保护层的步骤，其中，所述第一芯片初始封装结构形成在所述保护层表面，剥离所述支撑衬底之后还包括去除所述保护层的步骤。


3.根据权利要求1所述的LED芯片的系统级封装方法，其特征在于，所述第一封装层的上表面高于所述连接柱结构上表面；所述第二封装层的上表面高于所述第一封装层上表面。


4.根据权利要求1所述的LED芯片的系统级封装方法，其特征在于，所述LED芯片通过若干个金属凸块形成在所述重新布线层上进行电连接，所述第三封装层还形成在所述LED芯片底部的所述金属凸块之间。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的LED芯片的系统级封装方法，其特征在于，所述PCB板形成在所述热沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦亨，林正忠，
申请(专利权)人：中芯长电半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32