專利名稱：基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大功率LED制造工藝，尤其是一種基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
大功率發(fā)光二極管(Light Emitting Diodes，LED)因具有高光效、低能耗、長壽命等優(yōu)點而被認為是21世紀最有價值的新光源，并將取代傳統(tǒng)光源成為第四代照明市場的主導(dǎo)。然而，目前大功率LED逐步取代傳統(tǒng)照明光源面臨的主要問題有兩個一是LED器件的制造成本遠高于傳統(tǒng)光源的制造成本；二是LED器件由熱引起的光衰等可靠性問題較為嚴重。美國 NIST (National Institute of Standards and Technology, NIST)在創(chuàng)新計劃白皮書中提到，3-D TSV (Through Silicon Via, TSV)在封裝尺寸、重量、功耗與多功能集成等方面的諸多優(yōu)勢將為半導(dǎo)體技術(shù)帶來新的發(fā)展方向。基于娃通孔技術(shù)(ThroughSilicon Via, TSV)的晶圓級(Wafer LevelPackaging, WLP)LED封裝結(jié)構(gòu)是大功率LED封裝的發(fā)展趨勢，由于工藝技術(shù)的發(fā)展和市場的需求，要求LED產(chǎn)品具有更低成本、更高發(fā)光效率及可靠性等特性。WLP技術(shù)可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率、降低了成本，但其熱可靠性問題未得到改善；而采用TSV技術(shù)并在通孔處填充銅，其優(yōu)良的散熱性能可提升熱管理，但其生產(chǎn)成本較高。公開號為CN201556637U “一種大功率LED封裝基板”的專利中公開的一種在LED封裝陶瓷基板上使用通孔的技術(shù)，其中通孔內(nèi)壁上的純銅層實現(xiàn)了芯片的電氣互連，但其散熱效率并不能滿足高功率的需求；公開號為CN1862765A的專利中公開的一種“芯片級硅穿孔散熱方法及其結(jié)構(gòu)”，其裸芯片經(jīng)過硅穿孔后填充金屬或?qū)崮z直接散熱，改善了散熱性能，但未能實現(xiàn)電氣互連、且成本較高；公開號為CN201804913U的專利中公開的一種“圓片級LED封裝結(jié)構(gòu)”，通過通孔布線實現(xiàn)電氣互連，但其散熱性能不佳，工藝復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對目前LED封裝成本高和熱管理兩大難題，為提高LED產(chǎn)品的發(fā)光效率、降低封裝成本、并改善芯片的散熱性能，而提供一種基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，包括硅載體、LED芯片和散熱基板，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是所述的硅載體設(shè)有導(dǎo)電通道和導(dǎo)熱通道，導(dǎo)電通道與安置于硅載體上的LED芯片連接，導(dǎo)電通道與設(shè)置在硅載體下端的散熱基板連接；導(dǎo)熱通道作為LED芯片的散熱通道與散熱基板連接；所述的散熱通道與導(dǎo)電通道互不干涉。所述的硅載體設(shè)有貫穿其本體的硅通孔，硅通孔中填充金屬柱形成所述的導(dǎo)電通道和導(dǎo)熱通道。所述的硅載體呈凹槽形。[0010]所述的導(dǎo)電通道設(shè)置在凹槽形硅載體的兩端，導(dǎo)熱通道設(shè)置在凹槽形硅載體的中部。所述的金屬柱為銅柱。一種基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝方法，包括硅載體的制作方法，硅載體的制作方法包括以下步驟步驟I :制作硅通孔于硅片底面穿盲孔；步驟2 :鍍制SiO2絕緣層于硅片穿盲孔面電鍍SiO2絕緣層；步驟3 :銅填充于硅片穿盲孔面點電鍍銅，將銅柱填充盲孔，并點光刻膠于用于電氣連接端和散熱孔道上，蝕刻溝槽； 步驟4 :硅載體圓形凹槽加工于硅片正面涂光刻膠，同時在光刻版上制作出與圓形凹槽相對應(yīng)的圖形，圓形凹槽包括上圓面和下圓面，曝光后采用干法蝕刻，刻蝕面積逐漸由上圓面至下圓面大小，再刻蝕中間部分至凹形槽高度，預(yù)留出用于電氣連接的銅柱，得到散熱通道和導(dǎo)電通道；步驟5 =LED芯片焊盤的制作對在步驟4中預(yù)留的電氣連接的銅柱處電鍍芯片焊盤，得到芯片連接焊盤，完成硅載體的制備。上述步驟3中，蝕刻溝槽后，再對銅填充進行熱處理，去除銅填充中的熱應(yīng)力，并進行化學機械拋光處理鍍銅表面。上述步驟4后，對凹槽表面進行化學機械拋光處理。本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.降低封裝成本，相對傳統(tǒng)封裝形式而言，采用WLP技術(shù)可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)、減少封裝體積、節(jié)省材料，使電子產(chǎn)品更加小型化；2.提高電氣性能和熱可靠性能，相對一般封裝形式而言，采用TSV技術(shù)在通孔中填充銅可提高芯片的散熱性能，并利用銅導(dǎo)線實現(xiàn)電氣互連，可減小LED的封裝體積使其電氣互聯(lián)線路更短，集成度更高；3.提高發(fā)光效率，通過通孔及圓形凹槽的工藝制作，可減少光的散射，提高光通量，并通過預(yù)留出熒光粉涂覆層的位置，實現(xiàn)熒光粉配量可控性和操作的方便，可提高生產(chǎn)效率。

圖I為實施例中傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用TSV技術(shù)的LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實施例中垂直結(jié)構(gòu)采用TSV技術(shù)的LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例中倒裝結(jié)構(gòu)采用TSV技術(shù)的LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a_圖4e為截面圖，其示意性地示出了本發(fā)明實施例硅載體的制作方法。圖中，I.硅載體2.熒光粉涂層3. LED芯片4.焊盤5.銅柱5_1.絕緣層5_2.芯片連接焊盤6.散熱基板7.導(dǎo)線8.盲孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明內(nèi)容作進一步的闡述，但不是對本發(fā)明的限定。實施例[0031]參照圖I-圖3，一種基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，包括硅載體
I、LED芯片3和散熱基板6，硅載體I設(shè)有導(dǎo)電通道和導(dǎo)熱通道，導(dǎo)電通道與安置于硅載體I上的LED芯片3連接，導(dǎo)電通道與設(shè)置在硅載體I下端的散熱基板6連接；導(dǎo)熱通道作為LED芯片3的散熱通道與散熱基板6連接；所述的散熱通道與導(dǎo)電通道互不干涉。導(dǎo)熱通道與散熱基板6設(shè)有的可貼裝焊接的焊盤4粘結(jié)。散熱基板6為氮化鋁(AIN)基板。硅載體I設(shè)有貫穿其本體的硅通孔，硅通孔中填充金屬柱形成所述的導(dǎo)電通道和導(dǎo)熱通道，金屬柱為銅柱5。導(dǎo)電通道通過引線鍵合將LED芯片3與導(dǎo)電通道上設(shè)有的芯片連接焊盤5_2粘接，導(dǎo)電通道通過導(dǎo)線7與散熱基板6連接?！す栎d體I呈凹槽形，在凹槽中設(shè)置熒光粉涂層2。導(dǎo)電通道設(shè)置在凹槽形硅載體I的兩端，導(dǎo)熱通道設(shè)置在凹槽形硅載體I的中部。—種基于娃通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝方法,該方法將娃載體I的中心部分表面涂銀膠，并貼裝LED芯片3于其上端，通過引線鍵合將LED芯片3的正、負極與硅載體I連接，將帶有LED芯片3的硅載體I焊接于散熱基板6上，并通過散熱基板6上的散熱焊盤4和芯片連接焊盤5-2貼裝于PCB板上，實現(xiàn)了散熱和電氣互聯(lián)互不干涉，并具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。上述方法中的硅載體I,其制作方法包括以下步驟步驟I :硅通孔制作于硅片底面穿盲孔8，如圖4a所示；步驟2 :鍍制SiO2絕緣層于硅片穿盲孔8面電鍍SiO2絕緣層5-1，如圖4b所示；步驟3 :銅填充于硅片穿盲孔8面點電鍍銅，將銅柱5填充盲孔8，并點光刻膠于用于電氣連接端和散熱孔道上，蝕刻溝槽，如圖4c所示；步驟4 :硅載體圓形凹槽加工于硅片正面涂光刻膠，同時在光刻版上制作出與圓形凹槽相對應(yīng)的圖形，圓形凹槽包括上圓面和下圓面，曝光后采用干法蝕刻，刻蝕面積逐漸由上圓面至下圓面大小，再刻蝕中間部分至凹形槽高度，預(yù)留出用于電氣連接的銅柱，得到散熱通道和導(dǎo)電通道，如圖4d所示；步驟5 :芯片焊盤的制作對在步驟4中預(yù)留的電氣連接的銅柱處電鍍芯片焊盤，得到芯片連接焊盤5-2，完成硅載體I的制備，如圖4e所示。步驟3中，蝕刻溝槽后，再對銅填充進行熱處理，去除銅填充中的熱應(yīng)力，并進行化學機械拋光處理鍍銅表面。步驟4后，對凹槽表面進行化學機械拋光處理。
權(quán)利要求1.一種基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，包括硅載體、LED芯片和散熱基板，其特征在于所述的硅載體設(shè)有導(dǎo)電通道和導(dǎo)熱通道，導(dǎo)電通道與安置于硅載體上的LED芯片連接，導(dǎo)電通道與設(shè)置在硅載體下端的散熱基板連接；導(dǎo)熱通道作為LED芯片的散熱通道與散熱基板連接；所述的散熱通道與導(dǎo)電通道互不干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的硅載體設(shè)有貫穿其本體的硅通孔，硅通孔中填充金屬柱形成所述的導(dǎo)電通道和導(dǎo)熱通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的硅載體呈凹槽形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)電通道設(shè)置在凹槽形硅載體的兩端，導(dǎo)熱通道設(shè)置在凹槽形硅載體的中部。
專利摘要本實用新型公開了一種基于硅通孔技術(shù)的晶圓級大功率LED封裝結(jié)構(gòu)，包括硅載體、LED芯片和散熱基板，其特征在于所述的硅載體設(shè)有導(dǎo)電通道和導(dǎo)熱通道，導(dǎo)電通道與安置于硅載體上的LED芯片連接，導(dǎo)電通道與設(shè)置在硅載體下端的散熱基板連接；導(dǎo)熱通道作為LED芯片的散熱通道與散熱基板連接；所述的散熱通道與導(dǎo)電通道互不干涉。本實用新型降低了封裝成本，可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)、減少封裝體積、節(jié)省材料，使電子產(chǎn)品更加小型化；提高電氣性能和熱可靠性能；提高發(fā)光效率，通過通孔及凹槽的工藝制作，可減少光的散射，提高光通量，通過預(yù)留出熒光粉涂覆層的位置實現(xiàn)熒光粉配量可控性和操作的方便，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號H01L33/64GK202736972SQ20122034306
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者潘開林, 朱瑋濤, 任國濤, 黃靜, 黃鵬 申請人:桂林電子科技大學