專利名稱：圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,或LED)將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，在正向電流的作用下，其PN中的空穴和電子在擴散過程中復(fù)合，發(fā)出特定波長范圍的光子。為了實現(xiàn)發(fā)光二極管的白光照明，需要發(fā)光二極管發(fā)出多種波長光譜的光。一類解決方法是幾種顏色發(fā)光二極管的混光，例如使用紅綠藍三種芯片封裝在一個器件中。另一類方法是采用一種發(fā)出特定波長范圍光線的芯片，在芯片出光位置上增加一個熒光粉涂層。突光粉改變了部分芯片出光的波長和顏色，并與芯片的本身的光混合形成白光。常用的例子有正在大規(guī)模使用的藍光芯片加上黃色熒光粉的方案，鋁酸鹽類黃色熒光粉相對成熟，出光效率高，并且成本相對比較低，是目前主流的白光照明配光方法。另一個正在開發(fā)的是紫外光芯片加上紅綠藍熒光粉的方案，熒光粉激活的三種三元色紅綠藍混合形成白·光。芯片表面的熒光粉涂層質(zhì)量對芯片出光的顏色有直接的影響。現(xiàn)有熒光粉涂布工藝的一個主要問題是熒光粉涂層的厚度均勻性不高。圖I是一個傳統(tǒng)的芯片封裝工藝流程，含有熒光粉的液體高分子膠通過針管滴涂或噴涂的方法疊放到芯片的中央，然后熒光粉膠流動覆蓋芯片的表面和側(cè)面。熒光粉涂層厚度與眾多因素有關(guān)，如疊放膠的總體積，膠的粘滯系數(shù)，膠是不是滴放在芯片的正中央等等。針管涂布的方法不是一個重復(fù)性很好的工藝，因此涂布的熒光粉厚度不一致，導(dǎo)致芯片發(fā)出的光線的顏色不一致以及芯片之間的色差。對單個芯片進行熒光粉針管涂布的另一個問題是工藝時間較長，工藝效率較低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)。為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供的圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、通過芯片粘合劑固定在基板上的發(fā)光二級管芯片，所述發(fā)光二級管芯片由發(fā)光二級管圓片切割而獲得，所述發(fā)光二級管芯片具有引線鍵合墊，其特征在于所述發(fā)光二級管芯片的正面涂布有一層厚薄均勻的熒光粉涂層，所述熒光粉涂層開設(shè)有使引線鍵合墊暴露在熒光粉涂層之外的窗口，鍵合引線的一端與基板的鍵合盤連接，另一端透過所述窗口后與引線鍵合墊連接，所述發(fā)光二級管芯片通過密封膠與基板密封為一體。在發(fā)光二極管圓片上涂布一層均勻的熒光粉膠，然后熒光粉膠固化形成熒光粉涂層，提高單個芯片上熒光粉涂層厚度的均勻性，再切割圓片成多個芯片。切割后的芯片上已經(jīng)覆蓋有一層熒光粉涂層，免除了傳統(tǒng)工藝中單個芯片的熒光粉膠滴涂，大大節(jié)約了工藝時間，且降低了生產(chǎn)成本。此外，本實用新型圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝包括如下步驟[0008]第一步、在發(fā)光二級管圓片表面制作引線鍵合墊；第二步、在發(fā)光二級管圓片的正面涂布熒光粉膠并進行固化，使發(fā)光二級管圓片的正面形成一層厚薄均勻的熒光粉涂層；第三步、通過化學腐蝕或激光刻蝕的方法，在熒光粉涂層上開設(shè)使引線鍵合墊暴露在突光粉涂層之外的窗口；第四步、切割發(fā)光二級管圓片，獲得多個發(fā)光二級管芯片；第五步、將發(fā)光二級管芯片的背面通過芯片粘合劑固定在基板上并進行引線鍵合，所述引線的一端與基板的鍵合盤通過金屬鍵合連接，另一端透過所述窗口與引線鍵合墊連接；第六步、灌膠，密封芯片。進一步的，所述第六步在真空箱中進行，或者所述第六步完成后將芯片放入真空箱內(nèi)，以便去除灌膠中的氣泡。本實用新型圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝與傳統(tǒng)封裝工藝相反，需要先涂布熒光粉膠，然后進行引線鍵合。一個挑戰(zhàn)是涂布熒光粉膠后，芯片上的引線鍵合墊不能被熒光粉膠覆蓋，以便金屬(如金絲)引線能鍵合到鍵合墊上，為芯片提供需要的電流。為了引線鍵合墊不被熒光粉膠覆蓋，專利CN101290959B提出一種對貼在基板上發(fā)光二極管芯片的覆蓋光刻膠，圖案化芯片需要熒光粉的區(qū)域，并在該區(qū)域填入熒光粉光刻膠，鍵合墊上不需要熒光粉膠的區(qū)域沒有填入熒光粉膠。該方法在單個芯片上處理，工藝效率低。本發(fā)明創(chuàng)造的創(chuàng)新點在于I)熒光粉膠直接涂布在發(fā)光二極管的圓片正面，涂布效率高；2)先在圓片上涂布一層均勻的熒光粉膠，然后通過激光刻蝕打孔或光刻膠加化學腐蝕的方法去除芯片需要引線鍵合的鍵合墊區(qū)域上的熒光粉膠。與前面專利光刻膠工藝中的熒光粉膠的加法工藝(在芯片上增加所需要的熒光粉)不同，本發(fā)明創(chuàng)造采用熒光粉膠減法工藝(先涂布一層均勻材料，然后減法去除鍵合墊區(qū)域的熒光粉)得到的熒光粉厚度一致性較好，且激光刻蝕工藝簡單。平整圓片上的光刻膠加上化學腐蝕的方法也比基板上發(fā)光二極管芯片的光刻膠工藝容易控制。為了使芯片側(cè)面也能發(fā)光，本實用新型圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)中，發(fā)光二級管圓片的側(cè)面也能涂布有熒光粉涂層。具體實現(xiàn)方法為在前述工藝基礎(chǔ)之上的改進進行所述第二步之前，先對發(fā)光二級管圓片進行切割(利用較寬的砂輪或激光束切割)，進行所述第二步涂布熒光粉膠的同時，使發(fā)光二級管圓片的縫隙之間也填充熒光粉膠；進行所述第四步切割發(fā)光二級管圓片時，沿發(fā)光二級管圓片的縫隙中央進行切割(用較窄的砂輪或激光束)，使發(fā)光二級管圓片的側(cè)面保留一層熒光粉涂層。通過該方法制造出的圓片級發(fā)光二級管，其芯片的側(cè)面涂布有一層厚度均勻的熒光粉涂層，可以對芯片側(cè)光進行激發(fā)，提高熒光粉的總體激發(fā)效率。
以下結(jié)合附圖
對本實用新型作進一步的說明。圖I為傳統(tǒng)圓片級發(fā)光二級管芯片封裝工藝流程圖。圖2為本實用新型實施例I的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖3為本實用新型實施例I工藝流程圖。圖4為本實用新型實施例2的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型實施例2的部分工藝流程圖。
具體實施方式
實施例I如圖2所示，本實用新型實施例一的圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板2、通過芯片粘合劑7固定在基板2上的發(fā)光二級管芯片1，，所述發(fā)光二級管芯片I由發(fā)光二級管圓片切割而獲得，發(fā)光二級管芯片I具有引線鍵合墊5，發(fā)光二級管芯片I的正面涂布有一層厚薄均勻的熒光粉涂層3，熒光粉涂層3開設(shè)有使鍵合墊5暴露在熒光粉涂層3之外的 窗口 4，鍵合引線6的一端與基板2的鍵合盤連接，另一端透過窗口 4后與鍵合墊5連接，發(fā)光二級管芯片I通過密封膠8與基板2密封。本例中，每個發(fā)光二級管芯片有一到兩個引線鍵合墊，以便金屬鍵合引線，通過引線施加電流到芯片上，驅(qū)動芯片發(fā)光。垂直型發(fā)光二極管芯片的有二極管的一面只有一個正極引線的鍵合墊，另一個負級在芯片的另一面。本實用新型以芯片上有一個鍵合墊的情況為例進行說明。如圖3所示，為本實用新型實施例I圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝流程圖，依次具體包括如下步驟3a——首先在圓片上制作引線鍵合墊。3b——在發(fā)光二級管圓片的正面(具有PN結(jié)和引線鍵合墊的一面)涂布熒光粉膠并進行固化，使發(fā)光二級管圓片的正面形成一層厚薄均勻的熒光粉涂層。熒光粉的材料有YAG鋁酸鹽，硅酸鹽、氮化物以及氮氧化物等熒光材料。白光照明市場上用得比較多的是YAG鋁酸鹽熒光粉，配上藍光的芯片。熒光粉可以是顆粒狀或片狀，尺寸約在一微米到十幾微米之間。熒光粉均勻分布在高分子膠中，膠的材料是硅膠、環(huán)氧樹脂等。熒光粉在圓片上的涂布方法與高分子膠的狀態(tài)有關(guān)，液態(tài)和膠狀的高分子膠通過旋轉(zhuǎn)涂布、濺射或模板印刷的方法涂布到圓片上。高分子膠也可以是固態(tài)的薄膜，通過真空壓印的方法將熒光粉膠的薄膜壓在稍稍加熱的圓片上。根據(jù)熒光粉的涂布要求，熒光粉層的厚度可以約在10微米到100微米左右。圓片上涂布熒光粉膠后，還需要全部或部分固化，使它能在后面圓片切割時保持形狀。根據(jù)熒光粉膠的成分，固化方法包括加熱，紫外線照射等方法。3c——通過化學腐蝕或激光刻蝕的方法，在熒光粉涂層上開設(shè)使鍵合墊暴露在熒光粉涂層之外的窗口。該步驟是本實用新型的主要創(chuàng)新工藝之一。暴露引線鍵合墊的方法有兩種1)激光刻蝕。通過激光束去除引線鍵合墊上固化的熒光粉膠，激光束與鍵合墊的直徑相近。激光通過加熱氣化或者在較低的能量下使熒光粉高分子膠的分子鍵斷裂，從而分解高分子膠。熒光粉顆粒不一定能被激光氣化，但會隨著作為熒光粉基底的高分子膠一塊兒被去除；2)化學腐蝕。在具有一層熒光粉涂層的圓片上覆蓋光刻膠，圖案化引線鍵合墊區(qū)域上的光刻膠，然后用化學溶劑腐蝕引線鍵合墊上的熒光粉膠?；瘜W溶劑的選擇與熒光粉基底的高分子材料有關(guān)，例如對環(huán)氧樹脂類高分子，可采用硫酸等溶劑腐蝕。3d——切割發(fā)光二級管圓片，獲得多個發(fā)光二級管芯片。[0034]與傳統(tǒng)圓片切割不同的是圓片上有一層熒光粉高分子膠涂層。使用金剛砂輪切割時，考慮到該涂層對砂輪的粘滯阻力，應(yīng)適當提高砂輪的旋轉(zhuǎn)速度，并降低砂輪在圓片上橫向移動的速度。切割完畢后，熒光粉膠在芯片邊緣應(yīng)保持切口整齊均勻，避免毛邊和膠體隨砂輪的滑移。另一種方法是激光切割，同樣由于熒光粉涂層的影響，需要改變一些參數(shù)，例如要提高激光的功率，以便在同樣的時間內(nèi)切割帶有熒光粉涂層的圓片。該切割工藝，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過有限次的試驗便可掌握，因此本例中不再詳細描述。3e——將發(fā)光二級管芯片的背面通過芯片粘合劑固定在基板上并進行引線鍵合，所述引線的一端與基板的鍵合盤通過金屬鍵合連接，另一端透過所述窗口與引線鍵合墊連接。圓片切割后的下一步是將單個具有熒光粉涂層的芯片封裝。首先將芯片通過銀漿或鍵合金屬粘結(jié)到基板上，然后將金屬引線(如金絲)通過超聲波鍵合的方法連接芯片鍵合墊和基板上的鍵合盤。 3f——灌膠，密封芯片。與傳統(tǒng)的工藝一樣，密封材料是硅膠、環(huán)氧樹脂等高分子材料。不同的是密封前芯片鍵合區(qū)域上的鍵合金屬點不能完全填充熒光粉涂層的間隙，灌膠時氣泡容易留在鍵合區(qū)域上。本實用新型推薦灌封在真空環(huán)境中進行，或在大氣環(huán)境下灌封后將發(fā)光二極管器件移到真空箱中去除灌膠中的氣泡。實施例2為了使芯片側(cè)面也涂布熒光粉膠層，轉(zhuǎn)化部分從芯片側(cè)面發(fā)出的光。如圖4所示，本實施例圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)中，發(fā)光二級管圓片的側(cè)面也涂布有熒光粉涂層。圖4中標號示意參見圖2。芯片從側(cè)面發(fā)出的光的比例與芯片種類和尺寸有關(guān)。對I毫米左右的垂直芯片，約有15%的側(cè)光。對同樣尺寸的水平芯片，側(cè)光約有30%。對幾個毫米大小的芯片，側(cè)光可能會降低到總光通量的10%以下。此結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法系在實施例I工藝基礎(chǔ)之上的改進。如圖5所示，包括如下步驟5a——在圓片上制作鍵合墊；5b——對發(fā)光二級管圓片進行切割(利用較寬的砂輪或激光束切割)；5c——在發(fā)光二級管圓片正面涂布熒光粉膠的同時，使發(fā)光二級管圓片的縫隙之間也填充熒光粉膠，并固化熒光粉；5d——通過化學腐蝕或激光刻蝕的方法，在熒光粉涂層上開設(shè)使鍵合墊暴露在熒光粉涂層之外的窗口；5e——(用較窄的砂輪或激光束)在發(fā)光二級管圓片的縫隙中央進行切割，使發(fā)光二級管圓片的側(cè)面保留一層熒光粉涂層；接著從實施例I中的3e步驟往下進行，此處不再贅述。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、通過芯片粘合劑固定在基板上的發(fā)光二級管芯片，所述發(fā)光二級管芯片由發(fā)光二級管圓片切割而獲得，所述發(fā)光二級管芯片具有引線鍵合墊，其特征在于所述發(fā)光二級管芯片的正面涂布有一層厚薄均勻的熒光粉涂層，所述熒光粉涂層開設(shè)有使弓I線鍵合墊暴露在熒光粉涂層之外的窗口，鍵合引線的一端與基板的鍵合盤連接，另一端透過所述窗口后與引線鍵合墊連接，所述發(fā)光二級管芯片通過密封膠與基板密封為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述發(fā)光二級管圓片的側(cè)面也涂布有熒光粉涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鍵合引線為金屬引線。
專利摘要本實用新型公開了一種圓片級發(fā)光二級管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、發(fā)光二級管芯片，其改進之處在于所述發(fā)光二級管芯片的正面涂布有一層厚薄均勻的熒光粉涂層，熒光粉涂層開設(shè)有使引線鍵合墊暴露在熒光粉涂層之外的窗口，鍵合引線的一端與基板的鍵合盤連接，另一端透過所述窗口后與引線鍵合墊連接，發(fā)光二級管芯片通過密封膠與基板密封為一體。實施本實用新型的優(yōu)勢在于多個芯片的熒光粉涂布一次完成，工藝效率高；同時圓片級芯片涂層厚度均勻，芯片出光的顏色和色溫的一致性好。
文檔編號H01L33/62GK202487660SQ20122009485
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者宋永江, 趙一凡, 陸振剛, 陳榮高 申請人:連云港陸億建材有限公司, 陳榮高