發光二極體倒裝焊集成封裝結構及製作方法

2023-05-29 17:49:56

專利名稱：發光二極體倒裝焊集成封裝結構及製作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極體的製造及組裝領域，具體是以矽加工工藝為基礎， 將發光二極體直接倒裝於帶有反光杯的矽集成封裝結構中的一種發光二極體倒 裝焊集成封裝結構和製作方法。
背景技術：
氮化鎵基(GaN)發光二極體(LED)的結構，大多是先在藍寶石(sapphire) 的基板上通過外延生長多層氮化鎵(GaN)的晶體層，然後通過製造工藝在LED 晶片的P型區域及N型區域上分別引出金屬電極，如圖l-l和l-2所示，在芯 片1上形成金屬電極--P電極2和N電極3。傳統的LED通常的組裝方法是，將 LED晶片1用界面導熱材料(TIM) 4貼裝固定在封裝支架5內，通過金線6 鍵合(Wire Bonding)連接LED'晶片上的P電極2和N電極3與封裝支架的電 極焊盤7。其中，LED晶片1的金屬電極向上，固定放置在一基板上。金線鍵 合完成後，使用高透明的樹脂將LED晶片包封起來，以保護髮光器件和封裝結' 構。
隨著LED亮度和功率的提高，封裝結構和材料對LED的性能和使用壽命 起著至關重要的作用。大功率LED的封裝結構對於散熱有較高要求，目前常用 的封裝結構有兩種普通仿流明型和表面貼裝型。普通仿流明型的結構如圖1-1 所示，支架中間是一個反光杯10，先將晶片1用界面導熱材料4貼裝固定在杯 中，晶片1底部直接與導熱金屬9接觸，可以加快散熱；通過金線6跨過反光杯，鍵合連接LED的金屬電極2、 3和支架外部電極7。這種封裝結構可以用一 般的焊錫焊線的方法連接兩個引出電極8，也可以貼裝於金屬PCB板上再進行 焊接。普通表面貼裝型的結構如圖l-2所示，同樣是將晶片l貼裝固定在杯中， 金線6直接打在反光杯中的外部電極焊盤7上，然後通過金屬電連接到背面形 成電極8，其餘與普通仿流明型的結構差不多，可直接表面貼裝在PCB板上。 從目前的兩種封裝結構看，LED晶片都是正面朝上，需要打金線連接LED晶片 和外部導電電極；金線的存在不僅會阻礙一部分出光，而且對後工序的封裝工 作(如螢光粉塗敷、封樹脂等)造成不便；特別是對於多晶片的封裝，晶片之 間和晶片與外部電極之間都是通過金線連接，金線數量的增加以及多個焊點的 可靠性就成為了多晶片組裝發展的制約。同時由於要打金線，整個封裝結構的 體積不可能做得太小；普通仿流明結構有兩個杯口，本身體積就較大；而表面 貼裝型由於需要在反光杯中實現金線鍵合，因而要預留打線的空間，整個封裝 結構也不可能太小。
隨LED產業的發展，大功率高亮度的LED的應用範圍不斷擴大，市場對 LED性能要求也不斷提高。目前對於大功率LED的發展主要集中在如何進一步 提高LED的亮度和如何更好地解決散熱問題。倒裝焊LED方案(Flip-chip LED) 是其中解決出光和散熱問題比較有效的方法之一，如圖1-3所示。倒裝焊工藝是
將LED晶片的P和N電極通過倒裝焊的形式直接連接到一個矽片襯底3上，該 襯底多採用矽襯底，也可以是其它導熱較好的材料。倒裝後LED從藍寶石面出 光，沒有了P和N電極擋光，出光效率提高；而且發光氮化鎵層直接通過導熱 較好的襯底散熱，比傳統的LED通過藍寶石散熱要好得多。但目前的倒裝焊LED 晶片的應用大多還是採用上面提到的兩種封裝方式，如圖1-3所示是倒裝焊LED晶片採用普通仿流明型的封裝結構。從中可見，這種封裝結構的應用仍然需要
打金線，只是打金線的焊盤位置由LED晶片上改到了矽襯底上，但以上提到的
這些封裝結構的缺點仍然沒有解決。

發明內容
本發明的目的是針對以上所述傳統大功率LED封裝結構存在的不足，提供 一種省略了固晶和焊金線的步驟，有利於後工序的螢光粉塗敷和封膠等工藝的 生產，提高了晶片特別是多晶片模組的連接可靠性，並解決了功率型晶片的散 熱問題的發光二極體倒裝焊集成封裝結構。
本發明的另一目的是提供一種發光二極體倒裝焊集成封裝方法。 發光二極體倒裝焊集成封裝結構，以矽片襯底直接作為LED晶片的結構支. 撐的表面貼裝支架和散熱通道，將至少一個LED晶片直接倒裝焊接在具有反光 杯的矽片襯底上。
所述的矽片襯底的正面設置有正面電極連接層，正面電極連接層從矽片襯 底的正面引到背面與矽片襯底背面的電極金屬焊盤連接，至少一個LED晶片直 接通過金屬凸點倒裝焊接在具有反光杯的矽片襯底的正面電極連接層上。
所述的矽片襯底可以集成有LED所需的各種配套電路，如LED的保護電 路、電源轉換和驅動電路等；在矽片襯底背面設置有背面導熱金屬焊盤。
所述的正面電極連接層從矽片襯底的正面引到背面與矽片襯底背面的電極 金屬焊盤連接的方式可以是矽槽側壁引線或者矽片襯底通孔引線的方式。
所述的反光杯可以是通過直接在矽片襯底上形成矽槽作為反光杯口 ，矽槽 表面沉積上高反射率的金屬層作為反光層，反光金屬層可以是鋁或銀等。
所述的反光杯可以是一片反光杯圓片與矽片襯底通過圓片級鍵合(WaferBonding)連接在一起形成的。反光杯圓片與矽片襯底之間是通過中間介質層粘 合連接在 -起。反光杯圓片由已經加工好杯口和反光層組成，反光杯圓片與矽 片襯底的尺寸相當。反光杯圓片為片狀材料製成的，所用的材料可以是玻璃、 塑料、陶瓷、矽或者金屬等。
所述的LED晶片可以是單一的一個晶片，或者是兩個或兩個以上晶片形成 的陣列模組(如lx2、 1x3、 1x4、 2x2、 3x3......等)；晶片可以是不同尺寸、不
同顏色晶片的組合。相應的封裝結構的外形可以是方形、長方形或其它要求的 形狀。
所述的金屬凸點可以是製造在LED晶片的P、 N電極上，然後LED晶片的 電極凸點直接與矽片上的電極金屬焊盤倒裝連接；或者金屬凸點是製造在矽片 上，然後LED晶片的電極焊盤倒裝直接與矽片的金屬凸點連接。所述的金屬凸 點是通過電鍍工藝或者其它方式形成；金屬凸點的材料可以為鉛、錫、金、鎳、 銅中單一的材料、多層材料或者合金。金屬焊盤的材料可以為鎳、金、銀、鋁、 鈦、鎢、鎘等中單一的材料、多層材料或者合金。所述的金屬凸點同金屬焊盤 的鍵合過程可以是用回流焊的方式或是用加熱後加超聲波的焊接。
一種發光二極體倒裝焊集成封裝方法，其製作步驟如下(l)進行LED晶片 製造；(2)製作矽片襯底，在矽片襯底上形成反光杯，(3)將LED晶片直接倒裝 焊矽片襯底內；(4)最後進行LED的後封裝。
所述的(2)步驟的製作步驟如下a、首先製作矽片襯底和反光杯圓片；b、 然後將有著相同特徵尺寸的反光杯圓片與矽片襯底進行位置對準，進行圓片級 的鍵合，使矽片襯底和反光杯圓片連接在一起，圓片級鍵合可以是採用中間介 質層連接，並通過回流固化工藝實現，也可以是通過其它工藝方法實現。c、在矽片襯底的背面開出凹槽。d、在矽片襯底的凹槽內和背面金屬布線。
所述的(2)步驟的包括的製作步驟如下a、在矽片襯底上形成矽槽反光杯口
和底部通孔。b、然後在矽片襯底的正面和背面進行金屬布線。
本發明的製造方法結合了矽集成電路技術(Silicon IC Technology)、矽槽布. 線技術(Silicon Trench Metallization Technology)以及倒裝焊技術(Flip-Chip Teclmology)等。通過在矽片表面形成合適的反光杯，再通過矽片挖槽和金屬布 線等工藝，將LED導電電極從矽片正面引到背面，實現表面貼裝型的封裝結構。 然後將最少一個LED晶片通過金屬凸點直接倒裝在反光杯中的矽片上，實現電 連接。
本發明具有以下優點
1、 矽片襯底上可以預先集成各種電源轉換、驅動和LED保護等電路，為. LED的最終應用提供了集成的解決方案。
2、 省略了固晶和焊金線的步驟，整個結構中沒有一根金線，有利於後工序 的螢光粉塗敷和封膠工藝的進行，同時提高了晶片特別是多晶片模組的連接可靠性。
3、 倒裝焊接的LED晶片直接通過矽片襯底散熱到下面的金屬PCB板，解 決了功率型晶片的散熱問題。
4、 同一個矽片襯底的封裝結構中，LED晶片可以是單一的晶片，也可以是. 兩個或兩個以上晶片形成的陣列模組。為大功率LED在照明領域的應用提供了 系統的解決方案，可以形成不同亮度要求和不同形狀要求的光源。
5、 直接用矽襯底作為支撐的支架，省略了單獨支架的加工製造，也不用預 留打金線位置和空間，使整個封裝結構非常小型化，滿足市場日益對小型化封裝的要求。
6、整個製作過程基本都是圓片(wafer)級的加工和操作工藝，使整個工藝 很容易實現自動化和大生產化。


圖l一l a為傳統功率型LED仿流明封裝結構剖面示意圖l一lb為傳統功率型LED仿流明封裝結構俯視示意圖l一2 a為傳統功率型LED SMD封裝結構剖面示意圖l一2 b為傳統功率型LED SMD封裝結構俯視示意圖l一3 a為功率型倒裝LED晶片仿流明封裝結構剖面示意圖l一3 b為功率型倒裝LED晶片仿流明封裝結構俯視示意圖2—1 a為本發明的側壁引線型倒裝LED晶片封裝結構剖面圖2—1 b為本發明的側壁引線型倒裝LED晶片封裝結構俯視示意圖2_1 c為本發明的側壁引線型倒裝LED晶片封裝結構後視示意圖2—2 a為本發明的通孔引線型倒裝LED晶片封裝結構剖面圖2—2 b為本發明的通孔引線型倒裝LED晶片封裝結構俯視示意圖2 — 2c為本發明的通孔引線型倒裝LED晶片封裝結構後視示意圖3 — 1 a為已加工好金屬凸點的矽片剖面示意圖3 — 1 b為矽片與反光杯圓片鍵合連接剖面示意圖3 — 1 c為矽片背面開槽示意圖3—1 d為在矽槽內和矽片背面金屬布線示意圖3 — 1 e為LED晶片倒裝焊示意圖； 圖4一1 a為矽片反光杯槽和通孔示意圖；圖4_1 b為矽片正面和背面金屬布線示意圖； 圖4 —1 c為LED晶片倒裝焊示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖及具體實施例對本發明發光二極體倒裝焊集成封裝結構及其 封裝方法進行詳細地說明。
本發明提供的發光二極體倒裝焊集成封裝結構及其封裝方法。該封裝方法 結構採用了矽集成電路和矽槽布線技術、圓片級鍵合技術以及倒裝焊技術等， 形成了一種系統化、集成化和小型化的LED封裝結構。
發光二極體倒裝焊集成封裝結構，以矽片襯底18直接作為LED晶片1的 整個結構支撐的表面貼裝支架和散熱通道，將至少一個LED晶片1直接倒裝焊 接在具有反光杯的矽片襯底上。矽片襯底18的正面設置有正面電極連接層15， 正面電極連接層15從矽片襯底的正面引到背面與矽片襯底18背面的電極金屬 焊盤20連接，至少一個LED晶片直接通過金屬凸點14倒裝焊接在具有反光杯 的矽片襯底的正面電極連接層15上。在矽片襯底18集成有LED晶片1所需的 各種配套電路，如發光二極體保護電路、電源驅動和轉換電路等。矽片襯底18 的背面設置有背面導熱金屬焊盤19。 實施例l
如圖2-la和圖2-lb所示，發光二極體倒裝焊集成封裝結構，以矽片襯底18 直接作為LED晶片1的整個結構支撐的表面貼裝(SMD)支架和散熱通道。在 矽片襯底18上形成有反光杯，矽片襯底18的正面設置有正面電極連接層15， 至少一個LED晶片1直接通過金屬凸點14倒裝焊接在具有反光杯的矽片襯底 18的正面電極連接層15上，實現電連接。矽片襯底18的正面電極連接層15通過矽槽側壁引線的方式與設置在矽片襯底18側面和背面的電極金屬焊盤20連 接。正面電極連接層15與電極金屬焊盤20在矽片襯底18側壁實現電連接。反 光杯可以是一片反光杯圓片16與矽片襯底18通過圓片級鍵合連接在一起形成 的。反光杯圓片16與矽片襯底18之間是通過中間介質層17粘合連接在一起。 反光杯圓片16由已經加工好杯口和反光層組成，反光杯圓片16與矽片襯底18 的尺寸相當。反光杯圓片16為片狀材料製成的，所用的材料可以是玻璃、塑料、 陶瓷、矽或者金屬材料等。矽片襯底18背面採用矽加工工藝形成矽槽，用矽槽 布線工藝在矽槽的兩邊側壁和矽片襯底的背面布上所需的電極金屬焊盤20，以 實現電路從矽片襯底正面的電極連接層15連接到矽片襯底18的背面，形成表 面貼裝形式的焊盤結構。在矽片襯底18的背面還設置有導熱金屬焊盤19。
圖2-la和圖2-lb中顯示的是倒裝了一個LED晶片的單晶粒的情況；對於 多LED晶片模組來說，只是倒裝多個LED晶片1在具有反光杯矽片襯底18上，' 其封裝結構和製造方法與單晶片的情況完全相同。 實施例2
如圖2-2a和圖2-2b所示，發光二極體倒裝焊集成封裝結構，以矽片襯底18 直接作為LED晶片1的整個結構支撐的表面貼裝(SMD)支架和散熱通道，在 矽片襯底18上形成有反光杯，矽片襯底18的正面設置有正面電極連接層15。 至少一個LED晶片1直接通過金屬凸點14倒裝焊接在具有反光杯的矽片襯底 18的正面電極連接層15上，實現電連接。正面電極連接層15通過矽片襯底通 孔引線的方式與設置在矽襯底18背面的電極金屬焊盤20連接。反光杯可以是 通過直接在矽片襯底18上形成矽槽21作為反光杯口，矽槽21的表面沉積上高 反射率的金屬層作為反光層，反光金屬層可以是鋁或銀等。矽片襯底18的表面加工出反光杯所需的矽槽21，然後在矽槽21的底部開出兩個通孔22，通孔22 穿通到矽片襯底18的背面。在矽槽21的底部形成與LED晶片電極連接所需的 正面電極連接層15和通孔內金屬布線17，同時在矽片襯底18的背面沉積上貼 裝用的電極金屬焊盤20和背面導熱金屬焊盤19，形成表面貼裝結構。
圖2-2a和圖2-2b中顯示出的是倒裝了一個LED晶片的單晶粒的情況；對 於多晶片模組來說，只是倒裝多個LED晶片在反光杯中，其封裝結構和製造方 法與單晶片的情況完全相同。
以上矽槽側壁引線和矽片襯底通孔引線兩種引線方式的結構，其整個製造 過程基本相似。只是兩種引線結構在製造上有較大差別。下面對基於矽工藝的 發光二極體倒裝焊集成封裝方法進行詳細地說明。
基於矽工藝的發光二極體倒裝焊集成封裝方法，其總體製作步驟如下(1) 進行LED晶片製造；(2)製作矽片襯底，在矽片襯底上形成反光杯；(3)將LED. 晶片的直接倒裝焊矽片襯底內；(4)最後進行LED的後封裝。 實施例3:
如圖3-la、圖3-lb、圖3-lc、圖3-ld和圖3-le所示，這裡主要是通過矽槽 側壁引線的結構實現正面電極連接層15與電極金屬焊盤20的連接。製作步驟 如下
(1) 進行LED晶片1製造。LED晶片1是將藍寶石襯底上生長有多層氮 化鎵的外延片，經過光刻、刻蝕、金屬層沉積和鈍化層保護等一系列工藝步驟，' 將LED晶片1的P電極2和N電極3製作出來。
(2) 製作矽片襯底18，在矽片襯底18上形成反光杯。製作步驟如下a、 首先製作矽片襯底18和反光杯圓片16; b、然後將有著相同特徵尺寸的反光杯圓片與矽片襯底進行位置對準，進行圓片級的鍵合，使矽片襯底18和反光杯圓 片16連接在一起，圓片級鍵合可以是採用中間介質層17連接，並通過回流固
化工藝實現，也可以是通過其它工藝方法實現。c、在矽片襯底18的背面開出 凹槽。d在矽片襯底18的凹槽內和背面金屬布線。
矽片襯底18的製作完全與矽集成電路工藝兼容，通過光刻、刻蝕、矽摻雜、 介質層沉積等工藝製作出所需的保護和驅動電路，同時形成與LED晶片P電極 2和N電極3相對應的正面電極連接層15。然後可以是進行金屬凸點14的加工。 金屬凸點14可以製作在矽片襯底18的正面電極連接層15之上，也可以製作於 LED晶片1的P電極和N電極上;但無論是製作在正面電極連接層15或者LED 晶片1的P電極和N電極，都需要在圓片製造工藝完成後再進行一步金屬凸點 的製作。金屬凸點14的材料可以為鉛、錫、金、鎳、銅中單一的材料、多層材 料或者合金，常用的金屬凸點14的高度為2~60微米；金屬凸點14的加工工藝，' 可以是電鍍工藝，也可以是機械栽植或者其它方式等。正面電極連接層15—側 的材料可以為鎳、金、銀、鋁、鈦、鎢、鎘等中單一的材料、多層材料或者合 金，焊盤的厚度在0.5 10微米之間，最優值是2微米。
反光杯圓片16的材料可以是玻璃、塑料、陶瓷、矽、金屬材料等，可以採 用開模熔注或燒結的方式製作。根據反光杯厚度的要求，也可以選擇合適材料 的板材，通過精密加工的方式製作出反光杯口。反光杯圓片16製作完成後，可 以通過蒸發、濺射或離子鍍等方式在反光杯口一側沉積一層或多層金屬層，以 達到所需的反光要求。
反光杯圓片16與矽片襯底18的鍵合連接。在襯底矽片18在表面已加工好 金屬凸點14後，將有著相同特徵尺寸的反光杯圓片16與矽片襯底18進行位置對準，接著進行圓片級的鍵合，使矽片襯底18和反光杯圓片16連接在一起，
如圖3-lb所示。矽片襯底18和反光杯圓片16的圓片級鍵合可以是採用中間介 質層17連接，並通過回流固化工藝實現，也可以是通過其它工藝方法實現。
矽片襯底18的背面開出凹槽。矽片襯底18的背面開出凹槽是在矽片襯底 18和反光杯圓片16完成連接後，從矽片襯底18的背面沿封裝結構單元間的劃. 片道位置開出凹槽，如圖3-lc所示。開凹槽的方法可以採用矽溼法或矽幹法腐 蝕工藝，也可以採用精密加工的方法。凹槽的深度要超過矽片襯底18的正面電 極連接層15的引線位置，使矽片襯底18的正面電極連接層15露出來，以便進 行電連接。
在矽片襯底18的凹槽內和背面金屬布線。採用布線工藝在矽片襯底18的 凹槽內實現電極金屬焊盤20布線，電極金屬焊盤20與矽片襯底18的正面電極 連接層15電連接，同時電極金屬焊盤20還要與矽片襯底18絕緣，。從而將矽 片襯底18正面的LED晶片1所需要的兩個正面電極連接層15沿凹槽側壁連接 到矽片襯底18的背面的電極金屬焊盤20，如圖3-ld所示。每個LED封裝單元 的矽片襯底18的背面將形成如圖2-lc所示三個金屬區域，包括兩個電極金屬焊 盤20區域和一個背面導熱金屬焊盤19區域，從而實現了 LED的熱電分離。最 後在側壁電極金屬焊盤20和矽片襯底18背面導熱金屬焊盤19的表面塗上保護 和阻焊塗層，只露出表面貼裝(SMD)焊所需的背面三個金屬區域的金屬焊盤。 通過以上的工藝步驟，基本形成了 LED封裝所需的支架和反光杯。
(3)將LED晶片1直接倒裝焊接於矽片襯底18內。將已製作好的LED圓 片先切割成單顆的LED晶片1，然後通過自動化的倒裝焊設備將一個個的LED 晶片1倒裝焊接到反光杯中的矽片襯底18上，如圖3-le所示。LED晶片1是通過金屬凸點14直接倒裝焊接到具有反光杯的矽片襯底18的正面電極連接層
15表面。倒裝焊過程實際是金屬凸點14同LED晶片1的P電極和N電極的金 屬焊盤的鍵合過程，可以是用回流悍的方式或是用加熱後加超聲波的焊接工藝。 LED晶片可以是單一的一個晶片，或者是兩個或兩個以上晶片形成的陣列模組 (如1x2、 1x3、 1x4、 2x2、 3x3......等)；晶片可以是不同尺寸、不同顏色晶片
的組合。相應的封裝結構的外形可以是方形、長方形或其它要求的形狀。
(4)最後進行LED的後封裝。整個圓片表面所有單元都完成LED晶片1的 倒裝焊接工藝後，可以將圓片切割成一個個的LED封裝單元(單個LED晶粒或 具有多個晶片的模組)，然後再進行後面的螢光粉塗敷、封膠等封裝工藝，這些 工藝同目前業界的工藝完全相同。也可以接著在整個圓片表面完成螢光粉塗敷、 封膠等工藝，甚至可以在表面貼上片狀的透鏡(Lens)片後，再進行切割劃片。劃 片後的LED封裝單元可以直接貼裝於PCB板上作為白光、藍光或綠光LED燈. 使用。 實施例4:
如圖4-la、圖4-lb和圖4-lc所示，這裡主要是通過矽片襯底18通孔引線的 結構實現正面電極連接層15與電極金屬焊盤20的連接。製作步驟如下-
(1) 進行LED晶片1製造。.LED晶片1實施3所述的相同。
(2) 製作矽片襯底，在矽片襯底上形成反光杯。製作步驟如下a、在矽片襯 底18上形成矽槽反光杯口和底部通孔。b、然後在矽片襯底18的正面和背面進. 行金屬布線。
在矽片襯底18上形成矽槽反光杯口和底部通孔的步驟如下:如圖4-la所示， 首先在矽片襯底18表面形成適當的介質層，並開出要進行矽刻蝕的窗口。然後通過介質層的掩蔽進行矽的腐蝕，腐蝕出所需的反光杯槽21和底部通孔22。
在矽片襯底18的正面和背面進行金屬布線的步驟如下如圖4-lb所示，首 先在矽片襯底18正面的矽槽21內形成電極連接金屬層15和杯壁反光層，並通 過腐蝕形成相應的圖形；然後在矽片襯底18的背面沉積電極金屬焊盤20和背 面導熱金屬焊盤19，實現底部通孔22內金屬與正面電極金屬層15的電性接觸， 完成電連接，同時在背面形成表面貼^M需的電極金屬焊盤20和背面導熱金屬 焊盤19的UBM金屬層，實現表面貼裝結構。在正面電極金屬層15上，還需一 步進行金屬凸點14的加工。金屬凸點14可以製作在矽片襯底18上的正面電極 金屬層15之上，也可以製作於LED晶片1的P電極和N電極上。如果製作在 LED晶片1上，則需要在(1)步驟LED晶片1製作完成後增加一步金屬凸點 14製作工藝；如果製作在矽片襯底18上，則需要在矽片襯底18金屬布線過程 中增加一步金屬凸點14的製作；製作過程與實施方案3所述的相同。通過以上 的工藝步驟，已經形成了LED封裝所需的支架和反光杯。
(3) 將LED晶片的直接倒裝焊矽片襯底內。具體過程與實施例3所述的內 容相同，在此不再贅述。
(4) 最後進行LED的後封裝。具體過程與實施例3所述的內容相同，在此不
再贅述。 .
通過以上的技術方案實現了本發明的LED封裝結構。本發明省略了固晶和
悍金線的步驟，有利於後工序的螢光粉塗敷和封膠順利進行，提高了晶片特別. 是多晶片模組的連接可靠性。同時由於倒裝的LED晶片直接通過矽片散熱到下 面的金屬PCB板，解決了功率型晶片的散熱問題。整個加工過程都是圓片級操 作，方便快捷，易於實現自動化大生產。整個封裝結構很小，使大功率LED的封裝特別是多晶片模組的封裝更加趨於小型化，如果再加上矽片上集成的電源
驅動和LED保護電路，將為大功率LED照明提供一個系統的、集成的封裝解決 方案。 .
以上所述僅為本發明的兩個實施方案舉例，並非限定本發明實施範圍。凡 按照本發明權利要求保護範圍所作的相似變化和修飾，均為本發明內容所涵蓋。.
權利要求
1、發光二極體倒裝焊集成封裝結構，其特徵在於以矽片襯底直接作為LED晶片結構支撐的表面貼裝支架和散熱通道，將至少一個LED晶片直接倒裝焊接在具有反光杯的矽片襯底上。
2、 如權利要求1所述的發光二極體倒裝焊集成封裝結構，其特徵在於所述的矽片襯底的正面設置有正面電極連接層，正面電極連接層從矽片襯底的正面引到背面與矽片襯底背面的電極金屬焊盤連接，至少一個LED晶片直接通過 金屬凸點倒裝焊接在具有反光杯的矽片襯底的正面電極連接層上。
3、如權利要求1或2所述的發光二極體倒裝焊集成封裝結構，其特徵在 於所述的矽片襯底上集成有LED所需的配套電路，矽片襯底的背面設置有背 面導熱金屬焊盤。
4、 如權利要求2所述的發光二極體倒裝焊集成封裝結構，其特徵在於所 述的正面電極連接層從矽片襯底的正面引到背面與矽片襯底背面的電極金屬焊 盤連接的方式是矽槽側壁引線或者矽片襯底通孔引線的方式。
5、 如權利要求1或2所述的發光二極體倒裝焊集成封裝結構，其特徵在於: 所述的反光杯是通過直接在矽片襯底上形成矽槽作為反光杯口，矽槽表面沉積 金屬層作為反光層。
6、 如權利要求1或2所述的發光二極體倒裝焊集成封裝結構，其特徵在於所述的反光杯是反光杯圓片與矽片襯底之間是通過中間介質層粘合連接在一 起。 .
7、 如權利要求2所述的發光二極體倒裝焊集成封裝結構，其特徵在於所 述的金屬凸點是製造在LED晶片的P電極和N電極上；或者金屬凸點是製造在. 矽片襯底上，LED晶片的電極焊盤倒裝直接與矽片襯底的金屬凸點連接。
8、 一種發光二極體倒裝焊集成封裝方法，其特徵在於製作步驟如下(1) 進行LED晶片製造；(2)製作矽片襯底，在矽片襯底上形成反光杯；(3)將LED 晶片直接倒裝焊在矽片襯底內；(4)進行LED的後封裝。
9、 如權利要求8所述的發光二極體倒裝焊集成封裝方法，其特徵在於所 述的(2)歩驟包括的製作步驟如下a、首先製作矽片襯底和反光杯圓片；b、然 後將矽片襯底和反光杯圓片進行圓片級的鍵合，使矽片襯底和反光杯圓片連接 在一起；c、在矽片襯底的背面開出凹槽；d、在矽片襯底的凹槽內和背面金屬 布線。 '
10、 如權利要求8所述的發光二極體倒裝焊集成封裝方法，其特徵在於所述的(2)步驟的包括的製作步驟如下a、在矽片襯底上形成矽槽反光杯口和底部通孔；b、然後在矽片襯底的正面和背面進行金屬布線。
全文摘要
本發明提供新型發光二極體(LED)封裝結構，以矽片襯底直接作為LED晶片的整個結構支撐的表面貼裝支架和散熱通道，矽片襯底的正面設置有正面電極連接層，正面電極連接層從矽片襯底的正面通過矽槽側壁引線或者矽片襯底通孔引線的方式與矽片襯底背面的電極金屬焊盤連接，至少一個LED晶片直接通過金屬凸點倒裝焊接在具有反光杯的矽片襯底的正面電極連接層上。本發明還提供了該發光二極體(LED)封裝結構的製作方法。本發明省略了固晶和焊金線的步驟，提高了晶片特別是多晶片模組的連接可靠性。使大功率LED的封裝特別是多晶片模組的封裝更加趨於小型化，而且矽片上可以集成電源驅動和LED保護等電路，為大功率LED照明提供了一個系統的、集成的封裝方案。
文檔編號H01L21/50GK101567411SQ20091003978
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者宇 侯, 周玉剛, 曾照明, 肖國偉 申請人:晶科電子(廣州)有限公司