本发明专利技术公开一种利用发光二极管的玻璃-硅圆片级板上芯片（chiponboard，COB）封装方法，包括以下步骤：第一步，刻蚀硅微槽阵列，微槽之间通过微流道相连通，在微槽内放置适量的热释气剂；第二步，将带有图案和热释气剂的上述Si圆片与硼硅玻璃圆片在空气中或者真空中阳极键合形成密封腔体；第三步，加热，并保温，形成球形玻璃微腔，热却至常温，退火，去除硅得到圆片级玻璃微腔；第四步，引线基板的制备；第五步，芯片贴装、引线；第六步，圆片级键合；第七步，填充硅胶，实现LED的圆片级封装。该发明专利技术集成了圆片级的LED反光杯，降低了热阻，降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种MEMS (微电子机械系统)封装技术，尤其涉及一种发光二极管的 玻璃-硅圆片级板上芯片(chip on board, COB)封装方法。
技术介绍
作为照明用途，大功率的白光发光二极管(LED)被科研和企业广泛关注，由于发光 二极管(LED)为了产生足够的光强，工作电流要尽量大，而工作电流大给发光二极管(LED) 封装的散热问题带来了严峻的挑战。所以，通过设计白光发光二极管(LED)的光学封装结 构，提高其出光率，可以在一定电流下得到足够大的光强，同时透镜可以用于提高光束的准 直性，所以发光二极管(LED)封装结构中必须要有用于提高出光率的透镜。同时封装透镜 结构要有好的气密性，因为芯片受潮气影响会大大影响发光性能。封装发光二极管(LED)的透镜对出射光线进行汇聚和光束准直至关重要。环氧树 脂等透明有机胶备广泛应用于发光二极管(LED)透镜的制备，但是用有机胶制作的透镜透 光性不好，而且性质不稳定，在受热情况下，工作一定时间会变色，透光性能变得恶劣，同时 有机物防潮性较差。发光二极管(LED)的荧光粉涂覆大多采用在芯片上点胶(混有荧光粉的硅胶)的 方法进行涂覆，这样荧光粉涂覆的效率很低；而且芯片的封装，也采用点胶固化的方法，逐 个封装，并且需要安装特制的反光杯，用于增加光的出射率。这种单片封装的方法效率很 低，所以如果能够进行圆片级的涂覆荧光粉和封装，减少封装步骤，将大大提高效率、降低 成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺方法简单、可进行圆片级发光杯制作和荧光粉层涂 覆的发光二极管的圆片级玻璃球腔封装方法。本专利技术采用如下技术方案一种发光二极管的圆片级玻璃球腔封装方法，包括以 下步骤第一步，在Si圆片上刻蚀与所封装LED阵列相对应的图案微槽阵列，微槽之间通 过微流道相连通，微槽为方形或圆形，在微槽内放置适量的热释气剂；第二步，将带有图案 和热释气剂的上述Si圆片与硼硅玻璃圆片在空气中或者真空中阳极键合使上述微槽和微 流道密封，形成密封腔体；第三步，将上述键合好的圆片在空气中加热至820°C、50°C，并 保温0. 5 10min，热释气剂因受热分解产生气体在密闭腔体内形成的正压力，使得在熔融玻 璃上形成与所述硅微槽相对应的球形玻璃微腔以及连接球形玻璃微腔的圆柱形玻璃微流 道对应于微槽的熔融玻璃形成球形玻璃微腔，对应于微流道的玻璃形成圆柱形微流道，热 却至常温，退火，去除硅得到圆片级玻璃微腔；第四步，引线基板的制备在硅圆片上刻蚀 形成特定尺寸的微槽，微槽与玻璃微腔位置相对应；再在硅圆片表面溅射金属铝，通过光刻 腐蚀制作金属引线和LED芯片的反光杯，得到引线基板；第五步，芯片贴装、引线将发光二 极管芯片贴装在引线基板的反光杯内相应位置，并引线使得芯片与引线基板相连接；第六步，圆片级键合将所述圆片级玻璃微腔与载有LED芯片的基板进行键合，形成键合圆片； 第七步，通过玻璃微流道向发光二极管(LED)芯片与圆片级玻璃微腔间隙内填充的硅胶， 使得发光二极管芯片处于所述玻璃封装体中，实现LED的圆片级封装。上述技术方案中，热释气剂优选为碳酸钙粉末。所述Si圆片上浅槽的微加工工 艺为湿法腐蚀工艺。所述的Si圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工艺条 件为温度400°C，电压600V。在第三步中，所述热退火的工艺条件为退火温度范围在 510°C飞60°C中，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温。第三步中去除硅模具圆片 的方法是使用90°C浓度为25%的TMAH进行腐蚀。第五步中，LED芯片是通过导电银胶或锡 膏与引线Pad区进行贴装，导电银胶的固化条件为固化温度为175°C，固化时间为45min。 表面电极都过金丝球焊进行电极互联，金丝球焊的温度为125°C，另外加超声辅助压焊。在 第六步中，圆片级玻璃微腔封装体与载有发光二极管芯片的硅引线圆片粘接采用低温玻璃 焊料键合或者金属键合或者粘结剂键合。第七步中，在两个圆片键合后的封装体上，打磨掉 一个玻璃球腔，作为硅胶的注入口。硅胶通过使用点胶机注入圆片级的腔体中，硅胶通过微 流道流入各个LED封装腔，这样就实现了白光LED的圆片级封装。荧光粉的涂覆方式为以 下三种中的一种在第三步制备得到玻璃微腔后在玻璃微腔表面涂覆荧光粉，或在第五步 芯片贴装后将荧光粉涂覆在芯片表面，或在第七步在填充的硅胶中均勻混入荧光粉。荧光 粉的涂覆方式为以下三种中的一种在第三步制备得到玻璃微腔后在玻璃微腔表面涂覆荧 光粉，或在第五步芯片贴装后将荧光粉涂覆在芯片表面，或在第七步在填充的硅胶中均勻 混入荧光粉。本专利技术获得如下效果1.本专利技术中发光二极管(LED)芯片的封装结构外层不是环氧树脂或硅胶，而是采用了 Pyrex玻璃制作的透镜微腔进行封装，由于Pyrex玻璃相比有机材料，有着好的同光性、高 温稳定性以及密封性。这样使用玻璃透镜微腔封装的发光二极管(LED)芯片的光线出射率 更高，工作电流较大，抗高温能力强，不易老化，防潮气，实现了更可靠稳定的大功率发光二 极管(LED)封装。2.本专利技术中使用制作出的玻璃透镜封装发光二极管(LED)芯片，玻璃透镜是在 微腔内外压力作用下吹起圆片级玻璃球腔，表面光滑，同时Pyrex玻璃对于可见光的通过率很高(>90%)，所以玻璃透镜具有很高的光线出射率，而且透镜具有聚焦可见光的作 用，出射的光束视角较小，可以实现光束的准直。3.本专利技术中在制作引线基板的同时，制作了圆片级的反光杯，溅射的金属Al作为 反光层。TMAH在硅片上刻微槽的角度为7° (该角度可以根据工艺调整)，制作的反光 杯可以实现良好的光线汇聚作用。同时将基板与反光被一体化制造，大大降低了工艺成本。4.本专利技术中将LED芯片使用导电银胶将芯片贴装在硅片微槽内，这样在贴装芯片 的同时，实现了芯片正电极的电学互联。5.本专利技术中，由于芯片贴装在与形成反光杯同时形成了凹槽，贴装芯片的硅微槽 刻蚀深度为400um 450um，因此芯片底部硅层厚度很小，而且使用了导电银胶贴装，该方 法封装的LED芯片具有很小的热阻，提供了良好散热通道，减小芯片发光衰减，提高了芯片 性能，适用于大功率LED的封装。6.本专利技术中制作玻璃透镜微腔采用湿法腐蚀在硅表面加工微槽，工艺过程简单可靠，成本低廉，可实现玻璃透镜微腔的圆片级制造。7.本专利技术中基于传统MEMS加工工艺，首先在Si片上加工欲成型的微腔和微流道 浅槽结构，特定的区域填充高温释气剂，再用阳极键合工艺将Pyrex7740玻璃覆盖到该浅 槽上形成密闭微腔，然后加热使得玻璃融化，高温释气剂释放出气体，气体通过微流道传输 到各个微腔中，腔内外压力差使得熔融玻璃形成玻璃球形微腔或玻璃微流道。根据制备微 腔和微流道的要求，调整微腔和微流道的尺寸比，当微腔和微流道尺寸接近时，热成型时微 腔和微流道所受的表面张力接近，成型高度接近，当微腔尺寸远大于微流道时，热成型时玻 璃微流道所受的表面张力远大于微腔，玻璃微流道很难成型圆柱形微流道，所以可以通过 控制微腔和微流道的尺寸来控制它们的高度，使微流道成形后高度较低，满足流淌硅胶的 同时不影响LED封装玻璃透镜性能。由于吹气的玻璃流道和微腔表面很光滑，所以在注入 混有荧光粉的硅胶时阻力很本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光二极管的玻璃－硅圆片级板上芯片封装方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，在Ｓｉ圆片（１）上刻蚀与所封装ＬＥＤ阵列相对应的图案：微槽（２）阵列，微槽之间通过微流道（３）相连通，微槽（２）为方形或圆形，在微槽内放置适量的热释气剂（４）； 第二步，将带有图案和热释气剂的上述Ｓｉ圆片（１）与硼硅玻璃圆片在空气中或者真空中阳极键合使上述微槽和微流道密封，形成密封腔体；第三步，将上述键合好的圆片在空气中加热至８２０℃～９５０℃，并保温０．５～１０ｍｉｎ，热释气剂因受热分解产生气体在密闭腔体内形成的正压力，使得在熔融玻璃上形成与所述硅微槽相对应的球形玻璃微腔（５）以及连接球形玻璃微腔的圆柱形玻璃微流道：对应于微槽（２）的熔融玻璃形成球形玻璃微腔，对应于微流道（３）的玻璃形成圆柱形微流道，热却至常温，退火，去除硅得到圆片级玻璃微腔；第四步，引线基板的制备：在硅圆片（６）上刻蚀形成特定尺寸的微槽（７），微槽与玻璃微腔（５）位置相对应；再在硅圆片（６）表面溅射金属铝，通过光刻腐蚀制作金属引线（９）和ＬＥＤ芯片（１０）的反光杯（８），得到引线基板（６）；第五步，芯片贴装、引线：将发光二极管芯片（１０）贴装在引线基板（６）的反光杯（８）内相应位置，并引线（１１）使得芯片与引线基板相连接；第六步，圆片级键合：将所述圆片级玻璃微腔与载有ＬＥＤ芯片的基板（６）进行键合，形成键合圆片（１３）；第七步，通过玻璃微流道（１６）向发光二极管（ＬＥＤ）芯片与圆片级玻璃微腔间隙内填充的硅胶（１２），使得发光二极管芯片处于所述玻璃封装体（５）中，实现ＬＥＤ的圆片级封装；上述步骤中，荧光粉的涂覆方式为以下三种中的一种：在第三步制备得到玻璃微腔后在玻璃微腔表面涂覆荧光粉，或在第五步芯片贴装后将荧光粉涂覆在芯片表面，或在第七步在填充的硅胶中均匀混入荧光粉。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尚金堂，徐超，陈波寅，张迪，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84
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