一種芯片尺寸白光led的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種LED的芯片尺寸封裝技術(shù)，主要應(yīng)用在照明及背光產(chǎn)品上，屬于半導(dǎo)體照明應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的LED封裝是將芯片放置在支架或者基板上，將熒光粉和硅膠混合體涂布于支架上方或者通過噴涂熒光粉后molding —次光學(xué)透鏡實(shí)現(xiàn)LED封裝。這些形式的封裝體體積較發(fā)光芯片本身會(huì)大出至少7-8倍，而且發(fā)光角度和亮度均受到基板或者支架的限制，無法滿足一些應(yīng)用場合的需求，具有一定的局限性。如圖1、圖2所示，分別為帶有一次光學(xué)的封裝結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的SMD封裝形式。
[0003]LED作為第四代照明光源，具有無法比擬的優(yōu)勢，但其成本相對(duì)較高，雖然近年來LED產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的成本均在一定程度上有所下降，但LED完全取代傳統(tǒng)照明光源仍然需要一段時(shí)間。使用壽命長是LED的優(yōu)點(diǎn)之一，理論值可達(dá)10萬小時(shí)以上，但目前受限于封裝材料及封裝結(jié)構(gòu)的影響，其使用壽命僅達(dá)3萬小時(shí)左右。雖然LED支架的材料及性能在不斷提升，但其散熱能力有限，仍然是影響LED壽命的重要因素。
[0004]另外，傳統(tǒng)的封裝形式還存在以下幾個(gè)技術(shù)問題:
[0005]由于受支架碗杯結(jié)構(gòu)的限制，其發(fā)光角度僅為120°左右。對(duì)光束角有特殊要求的應(yīng)用場合，需要封裝一次光學(xué)透鏡來調(diào)整LED的發(fā)光角度。如照明用LED手電筒，要求LED發(fā)光角度小些，既可充分利用光能，也更有利于其二次光學(xué)的設(shè)計(jì)。通裝一次光學(xué)透鏡或其它手段調(diào)整LED的光束角，增大了 LED光束角的自由度，但也增加了封裝難度和復(fù)雜度，同時(shí)也增加了成本；
[0006]由于封裝體的碗杯結(jié)構(gòu)相對(duì)于芯片尺寸較大，熒光粉層的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于芯片表面積，芯片發(fā)出的藍(lán)光無法與熒光粉被激發(fā)的黃光充分混合，導(dǎo)致光的色空間分布不均，影響產(chǎn)品的光學(xué)性能和使用效果；
[0007]電極的設(shè)計(jì)多使用金線，金線既影響光的空間分布，同時(shí)也增加LED的封裝成本，金線焊球的大小和形狀往往影響到LED的性能，增添了工藝難度。金線斷裂也是LED中常見的失效模式，影響LED產(chǎn)品可靠性。
[0008]大功率LED封裝一直受到支架和碗杯結(jié)構(gòu)的限制，對(duì)于大功率的LED，目前只能采用陶瓷基板封裝或COB的封裝形式或加大封裝尺寸來完成，既增加了封裝成本，技術(shù)上也面臨很多瓶頸。隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代和消費(fèi)者需求的不斷提高，對(duì)一些背光源及高精端產(chǎn)品提出了體積小、薄型化的要求。目前的LED封裝體積較大，無法實(shí)現(xiàn)薄型化產(chǎn)品。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型提供了一種新型封裝技術(shù)，即芯片尺寸封裝CSP(chip scalepackage)技術(shù)，本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案具體為:
[0010]一種芯片尺寸白光LED的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括裸芯片和熒光粉包覆層，其中，所述封裝結(jié)構(gòu)的面積略大于所述裸芯片的面積，所述裸芯片采用倒裝的形式封裝在散熱基板上，省去了 LED支架和金線；所述封裝結(jié)構(gòu)通過減少熱傳導(dǎo)界面增強(qiáng)了散熱性能，并由此使得白光反光面接近芯片表面尺寸，進(jìn)而使得光密度大。
[0011]進(jìn)一步地，所述封裝結(jié)構(gòu)的面積小于所述裸芯片面積的1.5倍。
[0012]本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果:
[0013]1.芯片級(jí)封裝(CSP)無需使用支架和金線，與相同性能的封裝形式相比，成本節(jié)省了 20%以上，使LED在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛，尤其是商業(yè)照明和民用照明領(lǐng)域。
[0014]2.無支架結(jié)構(gòu)，散熱性能極佳，延長了使用壽命。由于無支架對(duì)光的吸收和散射作用，光能利用率提尚。
[0015]3.五面發(fā)光型CSP光束角可以達(dá)到150°以上，便于二次光學(xué)設(shè)計(jì)；一面發(fā)光型CSP光束角可以達(dá)到120°以內(nèi)，便于軸向取光設(shè)計(jì)。
[0016]4.光的色空間分布均勻，發(fā)光均勻，出光效率高。提高了 LED的光學(xué)性能、提升了應(yīng)用端產(chǎn)品品味。
[0017]5.節(jié)省了封裝材料，簡化了封裝工藝和程序。
[0018]6.大功率LED的封裝不再受封裝材料和支架結(jié)構(gòu)的限制，可以根據(jù)需要封裝適合的功率和選擇發(fā)光面的大小和形狀。
[0019]7.封裝體為芯片級(jí)大小，能夠很好滿足背光產(chǎn)品的薄型化需求和其它軍用、民用高端產(chǎn)品對(duì)光源小體積的要求。
[0020]8.發(fā)光面形狀和大小可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，靈活度高。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中帶有一次光學(xué)的封裝結(jié)構(gòu)。
[0022]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的SMD封裝形式。
[0023]圖3是本實(shí)用新型的芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)。
[0024]圖4是本實(shí)用新型的芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的CSP工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。
[0026]本實(shí)用新型提供了一種新型封裝技術(shù)，即芯片尺寸封裝CSP(chip scalepackage)技術(shù)，如圖3所示。CSP技術(shù)是指封裝體面積略大于裸芯片面積(一般小于1.5倍)的單芯片封裝技術(shù)。具體的，是把芯片直接封裝到散熱基板上，免去了原有的支架，減少了一個(gè)熱傳導(dǎo)界面，具有極佳的散熱性能；由于散熱性能的提升，白光反光面接近芯片表面尺寸，因此光密度大，適合電光源的光學(xué)設(shè)計(jì)；由于采用倒裝芯片，免去了金線，降低封裝材料及制作成本，同時(shí)提高了產(chǎn)品信賴性。代表了下一代高功率LED的發(fā)展趨勢，是現(xiàn)在和未來的高性價(jià)比LED封裝產(chǎn)品。
[0027]芯片面積與封裝面積之比接近1:1，產(chǎn)品整體外形尺寸小，能夠滿足多種電視背光源產(chǎn)品薄型化的需求，而且還可以用于此前無法封裝光源的空間，在普通照明燈具中也具有優(yōu)勢，有助于提升LED的光色混合效果和便于二次光學(xué)設(shè)計(jì)。在高電流密度下保持較高的發(fā)光效率，比傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)LED更有優(yōu)勢。本實(shí)用新型涉及的芯片尺寸封裝是在倒裝LED芯片上進(jìn)行熒光粉直接覆蓋，采用了簡單可行、適合批量生產(chǎn)的封裝材料及工藝流程，可實(shí)現(xiàn)尚良率、低制造成本的白光LED封裝廣品。
[0028]芯片級(jí)封裝(CSP)是把芯片呈陣列式排布在臨時(shí)基板上，制作成承載熒光粉和膠水的上模板，再向模具里注入配好比例的熒光粉和硅膠混合體，與載有芯片的臨時(shí)基板進(jìn)行合模、離膜、烘烤，然后根據(jù)芯片尺寸切割、基板剝離，完成制作單顆LED光源。
[0029]具體地，CSP結(jié)構(gòu)的工藝流程如圖4所示:
[0030]1.基板準(zhǔn)備:使用自動(dòng)覆膜機(jī)將可改變粘性的膜片(如熱剝離膜、UV膜等)貼在臨時(shí)基板的功能區(qū)上。膜兩面均帶有粘性，一面貼合基板、一面貼合芯片；
[0031]2.芯片固定:使用通用固晶機(jī)，將倒裝結(jié)構(gòu)芯片陣列排布在臨時(shí)基板上，基板帶有CCD可識(shí)別標(biāo)示。由于倒裝芯片P/N結(jié)設(shè)計(jì)，無需金線焊接；
[0032]3.反射膠填充:使用通用點(diǎn)膠機(jī)，在芯片四周填充上高反射硅膠，使硅膠與芯片表面水平。然后烘烤固化，最終形成一面發(fā)光型CSP。高反射硅膠反射率可達(dá)98%以上，其主要成本為Ti02或者BaS04等。如果希望五面發(fā)光型CSP，可以省去此步驟；
[0033]4.上模:將臨時(shí)基板放入模具中；
[0034]5.注膠:將配好比例的熒光粉和硅膠混合體注入模具。
[0035]6.合模:將注有熒光粉的模具和載有倒裝芯片的基板合模，使熒光粉和硅膠均勻分布于芯片四周，厚度可調(diào)；
[0036]7.離模:烘烤定型后，將臨時(shí)基板取出。
[0037]8.切割:根據(jù)陣列的倒裝芯片排布進(jìn)行切割。
[0038]9.剝離:采用UV方式或加熱的方式將膜片兩面的粘性降低，通常會(huì)降低到0.03N/20mm左右，然后再分成單顆；
[0039]10.分光分色，測試包裝。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種芯片尺寸白光LED的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括裸芯片和熒光粉包覆層，其中，所述封裝結(jié)構(gòu)的面積略大于所述裸芯片的面積，所述裸芯片采用倒裝的形式封裝在散熱基板上，所述封裝結(jié)構(gòu)的面積小于所述裸芯片面積的1.5倍。
【專利摘要】一種芯片尺寸白光LED的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括裸芯片和熒光粉包覆層，其中，所述封裝結(jié)構(gòu)的面積略大于所述裸芯片的面積，所述裸芯片采用倒裝的形式封裝在散熱基板上，省去了LED支架和金線；所述封裝結(jié)構(gòu)通過減少熱傳導(dǎo)界面增強(qiáng)了散熱性能，并由此使得白光反光面接近芯片表面尺寸，進(jìn)而使得光密度大。
【IPC分類】H01L33-58, H01L33-64, H01L33-60, H01L33-48
【公開號(hào)】CN204407355
【申請?zhí)枴緾N201420538298
【發(fā)明人】劉國旭, 張俊福
【申請人】易美芯光（北京）科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年9月18日