一种圆片级LED芯片封装结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种圆片级LED芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。它包括LED晶片（1）和硅本体（2），所述LED晶片（1）的正面设有电极，所述硅本体（2）正面形成硅腔（2-1），在硅腔（2-1）表面沉积金属层（3），LED晶片（1）倒装于硅腔（2-1）底部，所述硅本体（2）背面设有若干个硅通孔（2-2），在硅通孔（2-2）内壁和硅本体（2）背面设有绝缘保护层（6），所述绝缘保护层（6）的外表面设有金属线路层（7）和线路表面保护层（8），所述金属线路层（7）与电极连接，并分别连通P电极（1-1）和N电极（1-2）所对应的硅通孔（2-2），使LED晶片（1）产生的热尽快散出。本实用新型专利技术的芯片结构散热性能好、出光效率高和封装可靠性好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种圆片级LED芯片封装结构，属于半导体封装

技术介绍
发光二极管(Light-emitting diode ,简称LED)作为一种直接将电能转化为可见光和福射能的发光器件，具有工作电压低，耗电量小，发光效率高，发光响应时间极短，光色纯，产品本身以及制作过程均无污染，抗冲击，耐振动，性能稳定可靠，重量轻，体积小，成本低等一系列的优点，被广泛认为21世纪最优质的光源。提升LED的出光效率可以从反光层、防全反射设计着手，但如何解决LED封装结构的散热设计直接成为了影响LED应用到照 明领域的主要原因。LED中的发光芯片是一种半导体材料，它对热很敏感，热会使它的电光转换效率降低，还会缩短LED的使用寿命，散热对器件性能是至关重要的，如果不能将电流产生的热量及时的散出，保持PN结温在允许范围内，将无法获得稳定的光输出和维持正常的器件寿命。对于LED芯片本身而言,其发光层远离散热体，衬底(蓝宝石)也是热的不良导体，因此散热问题是LED芯片工作效率的主要影响因素。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足，提供一种散热性能好、出光效率高和封装可靠性好的圆片级硅通孔结构的LED芯片封装结构。本技术是这样实现的一种圆片级LED芯片封装结构，它包括LED晶片和硅本体，所述LED晶片的正面设有电极，所述电极包括P电极和N电极,所述电极周围设有绝缘层。所述硅本体正面形成硅腔，在硅腔表面沉积金属层，LED晶片倒装于硅腔底部；所述硅本体上方设有玻璃壳体，玻璃壳体通过绝缘胶体与硅本体连接；所述硅本体背面设有若干个硅通孔，所述硅通孔直达电极的正面、阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体的背面，在硅通孔内壁和硅本体背面设有绝缘保护层，所述绝缘保护层的外表面设有金属线路层和线路表面保护层，所述金属线路层与电极连接，并分别连通P电极和N电极所对应的硅通孔，所述金属线路层的末端分别设置P电极和N电极所对应的焊球或金属凸点，所述线路表面保护层覆盖金属线路层的外围，并露出焊球或金属凸点。所述硅通孔成面阵分布。所述硅通孔为直孔。所述硅通孔为梯形孔，所述梯形孔的孔壁与电极的平面的夹角范围为60° 87。。所述玻璃壳体呈平板形、圆拱形、弓形或方凸形。所述LED晶片的个数为一个或数个。所述玻璃壳体与LED晶片之间的空间设有填充物，所述填充物为透明胶体或混合荧光粉的填充胶体。所述填充物设置在玻璃壳体的内表面或充满整个硅腔或设置在LED晶片的发光面上。 所述绝缘胶体为树脂类或硅胶类。本技术的有益效果是1、本技术利用玻璃壳体代替传统的树脂或硅胶封装，提高封装体的气密性、透光率和可靠性。2、本技术采用面阵分布的硅通孔和倒装技术，改变传统封装难散热的缺陷，使LED晶片产生的热经硅通孔内填充的金属线路层导出，不仅降低了 LED整体封装的热阻，而且提高了 LED芯片的发光效率，提升了产品的可靠性及稳定性。3、相比于传统LED封装，本技术提出的封装结构是基于整个晶圆进行的，而不是基于单颗进行的，所以具有生产效率高、封装成本低的特点。4、本技术利用LED电极正面(传统LED封装通常采用芯片背面散热)硅通孔的方式引出导线，不仅实现良好的散热，而且封装结构尺寸可以向更小、最薄方向推进。附图说明图1为本技术一种圆片级LED芯片封装结构的实施例一的示意图。图2为图1的实施例二的示意图。图3为图1的实施例三的示意图。其中LED 晶片 IP 电极 1-1N 电极 1-2绝缘层1-3硅本体2硅腔2-1硅通孔2-2金属层3玻璃壳体4绝缘胶体5线路表面保护层6金属线路层7绝缘保护层8焊球或金属凸点9。具体实施方式参见图1，本技术涉及一种圆片级LED芯片封装结构，它包括LED晶片I和硅本体2，所述LED晶片I的正面设有电极，所述电极包括P电极1-1和N电极1-2，所述电极周围设有绝缘层1-3。所述硅本体2正面形成硅腔2-1，在硅腔2-1表面沉积金属层3，LED晶片I倒装于硅腔2-1底部；所述硅本体2上方设有玻璃壳体4，所述玻璃壳体4呈平板形、圆拱形、弓形或方凸形。玻璃壳体4通过绝缘胶体5与娃本体2连接,所述绝缘胶体5为树脂类或娃胶类，以减小LED晶片发光的全反射效应，完成混光过程。所述LED晶片I设置于玻璃壳体4与硅本体2形成的封闭空间内，以提高封装结构的气密性和耐老化性能。所述玻璃壳体4与LED晶片I之间的空间设有填充物，所述填充物为透明胶体或混合荧光粉的填充胶体。所述LED晶片I的个数为一个或数个。所述硅本体2背面设有若干个硅通孔2-2，所述硅通孔2-2为直孔，如图1所示的实施例一；或所述硅通孔2-2梯形孔，所述梯形孔的孔壁与电极的平面的夹角范围为60° 87°，如图2所示的实施例二。所述硅通孔2-2直达电极的正面、阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体2的背面，在硅通孔2-2内壁和硅本体2背面设有绝缘保护层6，所述绝缘保护层6的外表面设有金属线路层7和线路表面保护层8，所述金属线路层7与电极连接，并分别连通P电极1-1和N电极1-2所对应的硅通孔2-2，可以使LED晶片I产生的热尽快散出。所述金属线路层7的末端分别设置P电极1-1和N电极1-2所对应的焊球或金属凸点9，或填充焊膏，如图3所示的实施例三，以便后续工艺的实施。所述金属线路层7是单层、双层或多层，其材质为导电和导热性能良好的铜、镍等金属。所述线路表面保护层8覆盖金属线路层7的外围，并露出焊球或金属凸点9。本技术的一种圆片级LED芯片封装结构的封装工艺如下步骤一、取硅本体2，通过光刻、硅刻蚀以及光刻胶剥离工艺，在硅本体2的正面形成娃腔2_1 ；步骤二、采用磁控溅射或电子束蒸发方法在硅腔2-1内壁形成金属层3，所述金属层3的材质为铝、钛/铝或钛/银；步骤三、在硅腔2-1的底部、金属层3之上涂覆一层绝缘层1-3，将LED晶片通过绝缘层1-3倒装于硅腔2-1的底部；步骤四、将玻璃壳体4与硅腔2-1之间的空间设置透明胶体或混合荧光粉的填充胶体；步骤五、取玻璃壳体4，通过绝缘胶体5将玻璃壳体4与硅本体2粘合，形成封闭空间内；步骤六、采用激光打孔及蚀刻法在硅本体2背面、对应电极的地方开设若干个硅通孔2-2，所述硅通孔2-2直达电极的正面，所述硅通孔2-2阵列排布并布满整个电极所对应的娃本体2的背面；步骤七、在上述硅通孔2-2内壁和硅本体2背面设置绝缘保护层6 ；步骤八、通过溅射、光刻、电镀工艺在上述绝缘保护层6上形成单层、双层或多层金属线路层7，所述金属线路层7与电极连接，并分别连通P电极1-1和N电极1-2所对应的硅通孔2-2 ；步骤九、通过光刻工艺在 硅本体2背面的金属线路层7表面涂覆一层胶体，形成线路表面保护层8，显影后在形成用于植焊球或金属凸点9的开口；步骤十、在上述开口处形成焊球或金属凸点9，所述焊球或金属凸点9通过金属线路层7分别与P电极1-1和N电极1-2连通；步骤十一、通过晶圆切割分离的方法形成单颗圆片级硅通孔散热LED封装结构。在步骤四中，所述透明胶体或混合荧光粉胶体填充及涂覆的方式可以为以下几种1、沿玻璃壳体4的内表面涂覆一层透明胶体或混合荧光粉胶体；2、透明胶体或荧光粉胶体充满整个硅腔2-1 ；3、在LED晶片I发光面上涂覆一层透明胶体或混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆片级LED芯片封装结构，包括LED晶片（1）和硅本体（2），所述LED晶片（1）的正面设有电极，所述电极包括P电极（1?1）和N电极（1?2），所述电极周围设有绝缘层（1?3），其特征在于：所述硅本体（2）正面形成硅腔（2?1），在硅腔（2?1）表面沉积金属层（3），LED晶片（1）倒装于硅腔（2?1）底部；所述硅本体（2）上方设有玻璃壳体（4），玻璃壳体（4）通过绝缘胶体（5）与硅本体（2）连接；所述硅本体（2）背面设有若干个硅通孔（2?2），所述硅通孔（2?2）直达电极的正面、阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体（2）的背面，在硅通孔（2?2）内壁和硅本体（2）背面设有绝缘保护层（6），所述绝缘保护层（6）的外表面设有金属线路层（7）和线路表面保护层（8），所述金属线路层（7）与电极连接，并分别连通P电极（1?1）和N电极（1?2）所对应的硅通孔（2?2），所述金属线路层（7）的末端分别设置P电极（1?1）和N电极（1?2）所对应的焊球或金属凸点（9），所述线路表面保护层（8）覆盖金属线路层（7）的外围，并露出焊球或金属凸点（9）。

【技术特征摘要】
1.一种圆片级LED芯片封装结构，包括LED晶片(I)和硅本体(2)，所述LED晶片(I) 的正面设有电极，所述电极包括P电极(1-1)和N电极(1-2),所述电极周围设有绝缘层 (1_3),其特征在于所述硅本体(2 )正面形成硅腔(2-1)，在硅腔(2-1)表面沉积金属层(3 )， LED晶片(I)倒装于硅腔(2-1)底部；所述硅本体(2)上方设有玻璃壳体(4)，玻璃壳体(4) 通过绝缘胶体(5)与硅本体(2)连接；所述硅本体(2)背面设有若干个硅通孔(2-2)，所述硅通孔(2-2)直达电极的正面、阵列排布并布满整个电极所对应的硅本体(2)的背面，在硅通孔(2-2)内壁和硅本体(2)背面设有绝缘保护层(6)，所述绝缘保护层(6)的外表面设有金属线路层(7)和线路表面保护层(8)，所述金属线路层(7)与电极连接，并分别连通P电极(1-1)和N电极(1-2)所对应的硅通孔(2-2)，所述金属线路层(7)的末端分别设置P电极(1-1)和N电极(1-2)所对应的焊球或金属凸点(9)，所述线路表面保护层(8)覆盖金属线路层(7)的外围，并露出焊球或金属凸点(9)。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎，陈栋，段珍珍，赖志明，陈锦辉，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：实用新型
国别省市：