一種esd保護的led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。其包括嵌入硅基本體（110）的型腔（111）內(nèi)的LED芯片（200）和嵌入硅基本體（110）另一面的盲孔（113）內(nèi)的ESD保護芯片（300），通過型腔（111）下方的硅通孔（112）內(nèi)和盲孔（113）的內(nèi)多層金屬層以及連接多層金屬層的金屬引線（900），實現(xiàn)了LED芯片（200）、ESD保護芯片（300）之間電氣連通和LED芯片（200）、ESD保護芯片（300）與外界基板的電氣連通。本實用新型封裝結(jié)構(gòu)將LED芯片與ESD靜電保護芯片集成整合到同一封裝體中，增強LED封裝結(jié)構(gòu)的ESD防靜電能力；散熱通路的增加，大大降低了封裝熱阻，提升了LED芯片的使用性能與壽命。
【專利說明】一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]一般的,發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode,簡稱LED,下同)的封裝有多種封裝形式。早期的，采用引線框為基板進行封裝，將LED芯片通過導(dǎo)熱膏(或?qū)щ娔z)貼裝至引線框上，通過引線鍵合的方式實現(xiàn)電流加載從而使其發(fā)光；隨著技術(shù)進步，一些新的、高性能的基板材料出現(xiàn)，在大功率LED的應(yīng)用中起到了引領(lǐng)作用，如陶瓷基板、AlN基板等。但作為商用化的產(chǎn)品而言，現(xiàn)有的LED封裝還存在如下缺陷:①熱阻高。由于LED芯片發(fā)光是通過電子復(fù)合過程激發(fā)，因而在產(chǎn)生光的同時產(chǎn)生大量的熱。眾所周知，產(chǎn)生的熱反過來影響著電轉(zhuǎn)化為光的效率，從而降低LED本身的發(fā)光性能。②LED芯片在貼片工藝中，極易產(chǎn)生靜電擊穿，而傳統(tǒng)的在基板上添置ESD靜電保護器件的方式只能幫助LED燈珠在貼裝后減少靜電擊穿的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種降低熱阻并整合ESD靜電保護芯片的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]本實用新型一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括硅基本體和帶有LED芯片電極的LED芯片，所述硅基本體的一面設(shè)有型腔、另一面設(shè)有若干個孔，所述LED芯片設(shè)置于型腔內(nèi)、其LED芯片電極朝向型腔的內(nèi)側(cè)，所述型腔上方設(shè)置透光層，所述透光層通過粘合劑與型腔固連。
[0006]本實用新型所述孔包括硅通孔和盲孔，所述硅通孔位于型腔的下方、盲孔位于硅通孔的一側(cè)，所述硅通孔和盲孔的內(nèi)壁均設(shè)置絕緣層I，在各個孔內(nèi)的所述絕緣層I上分別設(shè)置獨立的多層金屬層，所述LED芯片通過所述LED芯片電極與硅通孔內(nèi)填充的所述多層金屬層實現(xiàn)電氣連通；
[0007]還包括帶有ESD保護芯片電極的ESD保護芯片，所述ESD保護芯片設(shè)置于盲孔內(nèi)的所述多層金屬層之間，并實現(xiàn)電氣連通，所述多層金屬層之間設(shè)置絕緣層II，所述ESD保護芯片通過金屬引線與所述LED芯片實現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)，所述金屬引線設(shè)置于所述多層金屬層的一側(cè)；
[0008]在所述多層金屬層的外圍和在所述多層金屬層的彼此之間的間隙內(nèi)設(shè)置保護層，并開設(shè)保護層開口，所述保護層開口露出部分所述多層金屬層的最外層。
[0009]可選地，所述絕緣層I向外延展至硅通孔和/或盲孔所在的硅基本體的表面。
[0010]可選地，所述多層金屬層包括金屬層1、金屬層II和/或金屬層III。
[0011]可選地，所述金屬層I設(shè)置于硅通孔內(nèi)的所述絕緣層I上，在硅通孔的頂部，所述金屬層I分別與LED芯片電極連接，所述金屬層I的表面設(shè)置金屬層II，在所述金屬層II的表面設(shè)置金屬層III。
[0012]可選地，在所述LED芯片與金屬層I之間設(shè)置貼片膠，并于硅通孔的頂部處開設(shè)貼片膠開口，所述金屬層I與LED芯片通過貼片膠開口連接。
[0013]可選地，所述金屬層I設(shè)置于盲孔內(nèi)的所述絕緣層I上，所述ESD保護芯片通過導(dǎo)電膠固定于盲孔內(nèi)，所述ESD保護芯片電極朝向盲孔的外側(cè)，并在其上設(shè)置所述金屬層II，所述金屬層I與金屬層II之間設(shè)置絕緣層II。
[0014]可選地，所述盲孔的橫截面形狀為圓形、矩形或多邊形。
[0015]可選地，所述透光層的面向型腔的表面設(shè)置熒光粉層。
[0016]可選地，所述型腔內(nèi)設(shè)置填充劑。
[0017]可選地，所述型腔的內(nèi)壁設(shè)置反光層。
[0018]本實用新型結(jié)構(gòu)利用半導(dǎo)體的圓片級封裝技術(shù)在封裝中將傳統(tǒng)的LED芯片與ESD靜電保護芯片進行嵌入整合，提升了 LED芯片在貼片過程中及在后續(xù)使用中的抗靜電擊穿能力，而大面積比例使用的多層金屬層，增加了散熱通路，有助于降低封裝結(jié)構(gòu)的熱阻。
[0019]本實用新型有益效果是:
[0020]1、利用圓片級封裝技術(shù)，將LED芯片與ESD靜電保護芯片集成整合到同一封裝結(jié)構(gòu)中，降低了 LED芯片在封裝過程中的靜電擊穿風(fēng)險，保證了 LED燈珠在貼裝工藝等使用中的抗靜電沖擊能力，同時，減小了占用基板的空間，可以大幅度擴大其應(yīng)用領(lǐng)域；
[0021]2、散熱通路由大面積比例使用的銅布線金屬層為主，將芯片電極與銅布線金屬層直接鍵合，無外加熱阻，大大降低了封裝熱阻，遠低于傳統(tǒng)LED燈珠封裝熱阻，有助于提升LED芯片的使用性能與壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0023]圖2為圖1的LED芯片與ESD保護芯片相對位置關(guān)系以及與各金屬層之間的相對位置關(guān)系的示意圖；
[0024]圖3為圖1中局部I的放大的示意圖；
[0025]圖4為圖1中局部II的放大的示意圖；
[0026]圖中:硅基本體110
[0027]型腔111
[0028]硅通孔112
[0029]盲孔113
[0030]反光層120
[0031]反光層開口圖形121
[0032]填充劑131
[0033]粘合劑141
[0034]貼片膠151
[0035]貼片膠開口 152
[0036]導(dǎo)電膠161
[0037]LED 芯片 200[0038]LED芯片電極210
[0039]ESD保護芯片300
[0040]ESD保護芯片電極310
[0041]透光層410
[0042]熒光粉層510
[0043]絕緣層I 610
[0044]絕緣層I開口 611
[0045]絕緣層II 620
[0046]金屬層I 711、712、713
[0047]金屬層II 721、722、723
[0048]金屬層III731、732
[0049]保護層800
[0050]保護層開口 I 801
[0051]保護層開口 II 802
[0052]保護層開口III 803
[0053]金屬引線900。
【具體實施方式】
[0054]參見圖1，本實用新型一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其將LED芯片200和ESD保護芯片300以嵌入的方式整合封裝于硅基本體110內(nèi)，并實現(xiàn)彼此之間以及與外界基板的電氣連接。其中，LED芯片200和ESD保護芯片300均可以一個或一個以上，以實現(xiàn)多功能的集成。
[0055]本實用新型一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，如圖1至4所示，具體地，硅基本體110的一面設(shè)有下凹的能容納LED芯片200的型腔111、另一面設(shè)有若干個硅通孔112和盲孔113,娃通孔112位于型腔111的下方、盲孔113位于娃通孔112的一側(cè)。一般地,娃通孔112的個數(shù)不少于LED芯片電極210的個數(shù)，盲孔113可以一個或一個以上。硅通孔112的橫截面形狀為圓形、矩形或多邊形，根據(jù)實際需要采用合適的形狀。盲孔113的橫截面形狀也可為圓形、矩形或多邊形，其深度以能容納ESD保護芯片電極310為準。
[0056]LED芯片200設(shè)置于型腔111內(nèi)，其LED芯片電極210朝向型腔111的內(nèi)側(cè)，其通過半導(dǎo)體工藝的倒裝工藝倒置在型腔111的底部，并用貼片膠151將其固定，并在硅通孔112內(nèi)對應(yīng)LED芯片電極210處開設(shè)貼片膠開口 152。
[0057]硅基本體110的型腔111內(nèi)壁光滑，具有一定的反射和折射光線的作用，為了提升其對光的作用，一般在型腔111內(nèi)壁設(shè)置銀、鋁等材質(zhì)的反光層120。反光層120于型腔111的底部留有反光層開口圖形121，以容納LED芯片電極210，并使LED芯片電極210與反光層120絕緣。型腔111上方設(shè)置玻璃、有機樹脂等透光性能優(yōu)良的透光層410，透光層410的設(shè)置還有助于提高LED芯片封裝結(jié)構(gòu)在耐候性方面的特性，特別是在戶外環(huán)境，環(huán)境溫度、濕度等都將直接影響LED燈珠的使用壽命。透光層410通過粘合劑141與型腔111固連，粘合劑141可以是一般粘合膠，也可以是硅膠。一般地，型腔111內(nèi)也可以填充硅膠等填充劑131，以提高LED芯片200在型腔111內(nèi)的可靠性。透光層410的面向型腔111的表面也可以涂布熒光粉層510，以實現(xiàn)白光的出射。用圓片級封裝的方式形成的熒光粉層510均勻一致，可以有效地提升LED封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)分級測試良率。當然，熒光粉物質(zhì)也可以混合于型腔111內(nèi)的填充劑131中。
[0058]在硅基本體110的另一面的硅通孔112和盲孔113的內(nèi)壁均設(shè)置絕緣層I 610，絕緣層I 610可以向外延展至硅通孔112和/或盲孔113所在的硅基本體110的表面。在各個硅通孔112內(nèi)的絕緣層I 610上分別設(shè)置獨立的多層金屬層，多層金屬層可以由金屬層I 711、712、713 ;金屬層II 721、722、723和金屬層III 731、732組成。其中，金屬層I 711、712分別設(shè)置于硅通孔112內(nèi)的絕緣層I 610上，在硅通孔112內(nèi)，金屬層I 711、712通過貼片膠開口 152分別與LED芯片電極210連接。金屬層I 711、712為再布線薄銅層，其下端面分別設(shè)置金屬層II 721,722 ;金屬層II 721、722也為再布線薄銅層，順著金屬層I 711、712附著在硅通孔112內(nèi)；在金屬層II 721、722上設(shè)置厚錫層的金屬層III 731、732，使金屬層III 731,732填平硅通孔112。LED芯片200通過LED芯片電極210與硅通孔112內(nèi)填充的多層金屬層實現(xiàn)電氣連通。
[0059]盲孔113內(nèi)的絕緣層I 610上設(shè)置金屬層I 713，帶有ESD保護芯片電極310的ESD保護芯片300設(shè)置于盲孔113內(nèi)，ESD保護芯片電極310朝向盲孔113的外側(cè)，ESD保護芯片300的ESD保護芯片電極310的另一側(cè)通過導(dǎo)電膠161固定于金屬層I 713上，ESD保護芯片電極310上設(shè)置與外界基板聯(lián)系的再布線薄銅層的金屬層II 723，并且在金屬層I 713與金屬層II 723之間設(shè)置絕緣層II 620。由金屬層I 713和金屬層II 723構(gòu)成的多層金屬層與分布于每一硅通孔112處的多層金屬層彼此獨立。其中ESD保護芯片300的金屬層I 713通過設(shè)置于其一側(cè)的金屬引線900與LED芯片200的LED芯片電極210之一的金屬層I 711或金屬層I 712的連接，實現(xiàn)ESD保護芯片300與LED芯片200的串聯(lián)或并聯(lián)關(guān)系。金屬引線900的材質(zhì)可以與金屬層I 711、712、713的材質(zhì)相同，也可以不同。
[0060]一般地，對應(yīng)LED芯片電極210的N極電極和P極電極，與LED芯片電極210的N極電極對應(yīng)的金屬層III 731為N極導(dǎo)電金屬層、與LED芯片電極210的P極電極對應(yīng)的金屬層III 732為P極導(dǎo)電金屬層；與ESD保護芯片300的ESD保護芯片電極310連接的金屬層II 723為P極導(dǎo)電金屬層、與ESD保護芯片電極310的另一側(cè)連接的金屬層I 713為N極導(dǎo)電金屬層；若ESD保護芯片300的金屬層I 713通過金屬引線900與LED芯片200的N極電極的金屬層I 711連接，則實現(xiàn)了 ESD保護芯片300與LED芯片200的并聯(lián)關(guān)系；若ESD保護芯片300的金屬層I 713通過金屬引線900與LED芯片200的P極電極的金屬層
I 712連接，則實現(xiàn)了 ESD保護芯片300與LED芯片200的串聯(lián)關(guān)系。ESD保護芯片300與LED芯片200的串聯(lián)或并聯(lián)關(guān)系的確定由實際需要確定。
[0061]本實用新型多層金屬層的設(shè)置，增加了散熱通路，大大降低了封裝熱阻，提升了LED芯片的使用性能與壽命。在多層金屬層的外圍和在多層金屬層的彼此之間的間隙內(nèi)設(shè)置保護層800，并開設(shè)保護層開口 I 801、保護層開口 II 802、保護層開口III 803，分別露出LED芯片200的P極導(dǎo)電金屬層和N極導(dǎo)電金屬層、ESD保護芯片300的P極導(dǎo)電金屬層。
[0062]本實用新型的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)不限于上述實施例，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權(quán)利要求所界定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括硅基本體(110)和帶有LED芯片電極(210)的LED芯片(200)，所述硅基本體(110)的一面設(shè)有型腔(111)，所述LED芯片(200)設(shè)置于型腔(111)內(nèi)、其LED芯片電極(210)朝向型腔(111)的內(nèi)側(cè)，所述型腔(111)上方設(shè)置透光層(410)，所述透光層(410)通過粘合劑(141)與型腔(111)固連， 其特征在于:所述硅基本體(110)的另一面設(shè)有若干個孔，所述孔包括硅通孔(112)和盲孔(113)，所述硅通孔(112)位于型腔(111)的下方、盲孔(113)位于硅通孔(112)的一側(cè)，所述硅通孔(112)和盲孔(113)的內(nèi)壁均設(shè)置絕緣層I (610)，在各個孔內(nèi)的所述絕緣層I(610)上分別設(shè)置獨立的多層金屬層，所述LED芯片(200)通過所述LED芯片電極(210)與硅通孔(112)內(nèi)填充的所述多層金屬層實現(xiàn)電氣連通； 還包括帶有ESD保護芯片電極(310)的ESD保護芯片(300)，所述ESD保護芯片(300)設(shè)置于盲孔(113)內(nèi)的所述多層金屬層之間，并實現(xiàn)電氣連通，所述多層金屬層之間設(shè)置絕緣層II (620)，所述ESD保護芯片(300)通過金屬引線(900)與所述LED芯片(200)實現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)，所述金屬引線(900 )設(shè)置于所述多層金屬層的一側(cè)； 在所述多層金屬層的外圍和在所述多層金屬層的彼此之間的間隙內(nèi)設(shè)置保護層(800)，并開設(shè)保護層開口，所述保護層開口露出部分所述多層金屬層的最外層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述絕緣層I(610)向外延展至硅通孔(112)和/或盲孔(113)所在的硅基本體(110)的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述多層金屬層包括金屬層 I (711、712、713)、金屬層 II (721、722、723)和 / 或金屬層 111(731、732)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬層I(711、712)設(shè)置于硅通孔(112)內(nèi)的所述絕緣層I (610)上，在硅通孔(112)的頂部，所述金屬層I(711、712)分別與LED芯片電極(210)連接，所述金屬層I (711、712)的表面設(shè)置金屬層II(721、722)，在所述金屬層II (721,722)的表面設(shè)置金屬層111(731、732)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述LED芯片(200)與金屬層I (711、712)之間設(shè)置貼片膠(151)，并于硅通孔(112)的頂部處開設(shè)貼片膠開口(152)，所述金屬層I (711、712)與LED芯片(200)通過貼片膠開口(152)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬層I(713)設(shè)置于盲孔(113)內(nèi)的所述絕緣層I (610)上，所述ESD保護芯片(300)通過導(dǎo)電膠(161)固定于盲孔(113)內(nèi)，所述ESD保護芯片電極(310)朝向盲孔(113)的外側(cè)，并在其上設(shè)置所述金屬層II (723),所述金屬層I (713)與金屬層II (723)之間設(shè)置絕緣層II (620)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述盲孔(113)的橫截面形狀為圓形、矩形或多邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述透光層(410)的面向型腔(111)的表面設(shè)置熒光粉層(510)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述型腔(111)內(nèi)設(shè)置填充劑(131)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的ESD保護的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述型腔(111)的內(nèi)壁設(shè)置反光層(120)。
【文檔編號】H01L33/64GK203674260SQ201320811051
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】張黎, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝 申請人:江陰長電先進封裝有限公司