发光二极管的封装制造技术

本发明专利技术以硅晶片为基板，利用其晶面具有特定方向做湿蚀刻使形成凹槽，在硅基板的背面，利用干蚀刻制作贯孔电极，同时利用硅表面形成绝缘的气化膜层或氮化膜层后再镀反射层与电极层，将发光二极管晶粒放于硅基板凹槽内并做固晶、打线、封胶、切割等步骤，即可形成ＳＭＤ发光二极管成品。本发明专利技术优点是散热佳、耐温高，小型化等。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种发光二极管的封闭，具体地说，涉及一种粘着型发光二极管的封闭。耐温性不佳、散热性不佳、微小化反射凹槽不易制作，是传统SMDLED最大问题所在。本专利技术的目的在提供一种发光二极管的封闭，具有耐热性高，制作反向槽容易，散热性佳，微小化容易等优点。为实现上述目的，本专利技术提供的一种发光二极管的封装，是在硅晶片基板正面上光阻层经曝光显影后利用湿蚀刻方式蚀刻出具有倾斜壁的凹槽反射座，另在硅晶片基板的背面同样上光阻层并在凹槽底部背面的相对位置设有电极孔图案经曝光显影后利用于蚀刻方式蚀刻出贯孔电极孔，后去除光阻，再将硅晶片基板经高温炉氧化或氮化处理使硅基板表面形成一层氧化硅或氮化硅的绝缘层，再利用电镀方式使硅基板正、反面及贯孔电极孔内均镀一层金属导电层，并利用激光加工将凹槽内的电极面分割成具有正、负电极的电极接触面，以利LED发光晶粒的置于其中并与电极接合。其中镀金属导电层须同时具有导电与光反射功能，其材料为Ag、Au、Pd、pt等。其中硅晶片基板选用100结晶方位的硅晶片能蚀刻出倾斜壁的凹槽。其中硅晶片基板运用110结晶方位的硅晶片能蚀刻出具垂直壁的凹槽。其中湿蚀刻液为碱性(氢氧化钾KOH)时，其光阻须用酸性显影光阻。由硅晶片基板经氮气高温炉加热使硅晶片表面形成一层氮化硅层，再上光阻并配合光罩曝光显影，用反应性离子蚀刻(RIE)把显影区的氮化硅层去除，后再用湿蚀刻法蚀刻出具有凹槽的结构；在硅晶片基板的背面上光阻并配合光罩在凹槽的相对位置设有电极孔图做曝光显影，再用反应性离子蚀刻(RIE)把氮化硅层去除，用干蚀刻感应耦合电浆(ICP)制作出贯孔电极孔，将硅晶片基板经氧化或氮化处理使凹槽及贯孔电极孔内壁形成一层绝缘层，后再将硅基板镀金属层，利用激光加工分割出凹槽内的正、负电极面，以利LED晶粒置于凹槽内并与电极接合。将LED发光晶粒放置于具有凹槽反射座的硅晶片基板凹槽内，并将LED发光晶粒的正、负电极连接硅晶片基板凹槽的正、负电极，利用封胶树脂包覆LED发光晶粒且填满整个凹槽，经加温使封胶树脂固化后并切割成颗粒状的表面粘着型发光二极管元件。其中封胶树脂为一种透明耐高温的硅胶或环氧树脂(EPOXY)其中晶片基板可为硅晶片(Si)或二氧化硅(SiO2)晶片基板。其中封胶树脂以模铸方式成型使其表面形成具有凸透镜功能的结构。其中在晶片基板的单一凹槽反射座内可同时放置二颗LED晶粒以上。发光二极管(LED)硅基板制作过程如下(A)1.首先选用100结晶方位(Orientation)的硅晶片(6寸)；2.上光阻并利用曝光显影方式将不要的光阻去除；3.利用非等向性湿蚀刻(Anisotropic wet etching)，蚀刻达到一定深度，即形成具有倾斜角54.74°的凹槽(反射座)；4.硅晶片背面用干蚀刻或激光加工制作贯孔电极孔；5.经氧化或氮化处理，使表面形成一绝缘氧化硅层(SiO2)或氮化硅层(Si3N4)；6.镀金属层(镀银，含凹槽反射层与背面电极层)；7.利用激光(Nd-YAG)加工分割凹槽内的电极使形成正、负电极面两端。在硅基板蚀刻凹槽特别在湿蚀刻硅材料大多选用氢氧化钾，使用碱性氢氧化钾(KOH)蚀刻时，若使用一般光阻则光阻会被KOH所溶蚀，因必须运用特殊的光阻液即用酸性显影的光阻液(此种光阻市面上不易买到)。若用一般光阻要达到蚀刻硅基板则必须改用另一制程(B)。发光二极管(LED)硅基板制作过程(B)1.运用100结晶方位的硅晶片；2.先送进氮气高温炉加热使硅晶片表面形成一层氮化硅层(Si3N4)；3.上光阻并曝光显影；4.用反应性离子蚀刻(RIE)把Si3N4层(又称hard mask)去除(又称开窗)；5.利用湿蚀刻液(KOH)使蚀刻出具有凹槽的结构；6.硅晶片背面上光阻并曝光显影； 7.用RIE电浆蚀刻把Si3N4层去除；8.再用感应耦合电浆(ICP)做干蚀刻制作出贯孔电极孔；9.再将硅晶片经氧化或氮化处理使凹槽及贯孔的表面形成一绝缘膜层；10.电镀金属层；11.利用激光加工切割出凹槽内的正负电极面。B制程与A制程最大不同处在于B制程采用一般光阻，A制程采用酸性显影光阻。B制程须先长一层Si3N4膜层再用RIE电浆蚀刻该层(RIE蚀刻硅(Si)的速度很慢，在干蚀刻硅时必须改用ICP蚀刻硅)。以上步骤即完成本专利技术SMD发光二极管的封装专用硅基板基本制程方法，在100结晶方位硅基板利用湿蚀刻方式其蚀刻深度并非垂直往下而是形成倾斜角54.74°的凹槽，此角度刚好很适合SMD LED的发射角。而选用110结晶方位的硅基板利用湿蚀刻其蚀刻深度为一垂直壁，其所形成的凹槽亦可应用于小角度的SMD LED元件。将LED晶粒(Chip)固晶于硅基板凹槽内并打线、点胶、切割成SMD型LED颗粒，即完成以硅晶片为基板的SMD型LED装置。图2是传统电路板型SMD发光二极管的封装结构剖面图。图3是本专利技术发光二极管的封装的硅基板剖面图。图4是本专利技术发光二极管的封装于硅基板上光阻层示意图。图5是本专利技术发光二极管的封装于硅基板上的部份光阻曝光显影的示意图。图6是本专利技术发光二极管的封装在硅基板上做蚀刻凹槽成型的结构图。图7是本专利技术发光二极管的封装硅基板上去除光阻后的形成具有凹槽结构的硅基板结构图。图8是本专利技术发光二极管的封装做挖或贯孔处理的剖面图。图9是本专利技术发光二极管的封装做长绝缘层及镀金属层的结构图。附图说明图10A是本专利技术发光二极管的封装分割金属层使形成正、负电极面的结构图。图10B是本专利技术发光二极管的封装分割金属层使形成覆晶接合的正、负电极面图示。图11是本专利技术发光二极管的封装LED晶粒固晶、打线、点封胶的结构图。图12是本专利技术发光二极管的封装利用LED晶粒以覆晶方式接合并点封胶的结构图。图13是本专利技术发光二极管的封装利用点胶封胶并切割SMD型LED元件结构图。图14是本专利技术发光二极管的封装LED晶粒以覆晶方式形成SMD型LED元件结构图。图15是本专利技术发光二极管的封装SMD型LED元件背面电极配置图。图16是本专利技术发光二极管的封装覆晶接合的SMD型LED元件的立体图。图17是本专利技术发光二极管的封装SMD型LED元件的表面封胶以模铸成型方式形成。图18是本专利技术发光二极管的封装SMD型LED元件表面封胶形成具有凸透镜的结构。图19是本专利技术发光二极管的封装硅基板采用110结晶方位经蚀刻成垂直壁凹槽的结构图。图20是本专利技术发光二极管的封装在晶片基板上单一凹槽反射座内可同时放置多颗LED晶粒的封装结构图。图2是传统电路板SMD型LED的结构图，其制程为先将LED晶粒固定于基板6上并打电极线4后再用模铸成型方式形成封胶5，后再经切割成粒状SMD型LED的元件，其主要封装材料为透明的环氧树脂。本专利技术发光二极管之封装请参阅图3所示，首先在硅晶片基板8上一层光阻层9(如图4所示)，利用曝光显影方式将曝光显影区10的光阻去除(如图5所示)，后将硅晶片经蚀刻液(KOH)蚀刻形成凹槽，由于硅晶片8采用100结晶方位的结构，因蚀刻出的凹槽为一具倾斜角54.74°的倾斜壁12，此倾斜壁有利于光的反射，图7为去除光阻后形成具有凹槽结构的硅基板结构图。图8是将硅基板8的背面上光阻及于凹槽的背面相对位置光罩设有显影电极贯孔图案，利用曝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的封装，其特征在于，基板的制作方法为：以硅晶片为基板，在其正面上光阻层经曝光显影后利用湿蚀刻方式蚀刻出具有倾斜壁的凹槽反射座，另在硅晶片基板的背面同样上光阻层并在凹槽底部背面的相对位置设有电极孔图案经曝光显影后利用干蚀刻方 式蚀刻出贯孔电极孔，去除光阻，将硅晶片基板经高温炉氧化或氮化处理使硅基板表面形成一层氧化硅或氮化硅的绝缘层，利用电镀方式使硅基板正、反面及贯孔电极孔内均镀一层金属导电层，并用激光加工将凹槽内的电极面分割成具有正、负电极的电极接触面，以利发光二极管的发光晶粒置于其中并与电极接合。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的封装，其特征在于，基板的制作方法为以硅晶片为基板，在其正面上光阻层经曝光显影后利用湿蚀刻方式蚀刻出具有倾斜壁的凹槽反射座，另在硅晶片基板的背面同样上光阻层并在凹槽底部背面的相对位置设有电极孔图案经曝光显影后利用干蚀刻方式蚀刻出贯孔电极孔，去除光阻，将硅晶片基板经高温炉氧化或氮化处理使硅基板表面形成一层氧化硅或氮化硅的绝缘层，利用电镀方式使硅基板正、反面及贯孔电极孔内均镀一层金属导电层，并用激光加工将凹槽内的电极面分割成具有正、负电极的电极接触面，以利发光二极管的发光晶粒置于其中并与电极接合。2.如权利要求1所述的一种发光二极管的封装，其特征在于，其中镀金属导电层须同时具有导电与光反射功能，其材料为银、金、钯、铂等。3.如权利要求1所述的一种发光二极管的封装，其特征在于，其中硅晶片基板选用100结晶方位的硅晶片能蚀刻出倾斜壁的凹槽。4.如权利要求1所述的一种发光二极管的封装，其特征在于，其中硅晶片基板选用110结晶方位的硅晶片能蚀刻出具垂直壁的凹槽。5.如权利要求1所述的一种发光二极管的封装，其特征在于，其中湿蚀刻液为碱性(氢氧化钾)时，其光阻须用酸性显影光阻。6.一种发光二极管的封装，其特征在于，硅晶片基板经氮气高温炉加热使硅晶片表面形成一层氮化硅层，再上光阻并配合光罩曝光显影，用反应性离子蚀刻把显影区的氮化硅层去除，后再用湿蚀刻法蚀刻出具有凹槽的结构；在硅晶片基板的背面上光阻并配合光罩在凹槽的相对位置设有电极孔图做曝光显影，再用反应性离子蚀刻把氮化硅层去除，用干蚀刻感应耦合电浆制作出贯孔电极孔，将硅晶片基板经氧化或氮化处理使凹槽及贯孔电极孔内壁形成一层绝缘层，再将硅基板镀金属层，利用激光加工分割出凹槽内的正、负电极面，以利发光二极管晶粒置于凹槽内并与电极接合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴，
申请(专利权)人：诠兴开发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]