基於通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝的製作方法

2023-11-03 11:46:57 1

專利名稱：基於通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝，該發明直接通過通孔將晶片電極引到襯底背面，通過共晶與基板互連，無需金絲鍵合，工藝簡單，可靠性高。
背景技術：
LED作為新一代照明光源，具有發光效率高、壽命長、綠色環保三大優勢，伴隨著外延、封裝技術的不斷提高，已經逐步應用於普通照明領域。目前 大部分的LED失效並不是LED晶片本身失效，而是封裝的金絲焊點接觸不良、脫落、冷熱膨脹斷裂等原因造成的，伴隨著高集成封裝趨勢的發展，對可靠性的要求也越來越高，因此如何提高LED封裝器件的可靠性是一個非常困難但是又必須去解決的瓶頸。

發明內容
本發明的目的在於針對已有技術存在的缺陷，提供一種基於通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝，本發光二極體晶片提高了大功率發光二極體(LED)無需金絲鍵合，直接通過固晶焊接就可以完成電極的連接，無需再進行金絲鍵合，此技術有利於在大規模晶片級封裝的開展，而且此技術不僅通過通孔提高了散熱性能，而且提高了 LED晶片封裝的
可靠性。為達到上述目的，本發明的構思是針對當前大功率LED存在的結構缺陷，在晶片四角正負電極位置分別通過刻蝕技術或者雷射技術製作通孔至襯底底面，並通過填充金屬導柱至晶片背面，並在晶片襯底背面正負電極位置分別進行鍍金(正負焊盤分隔開)，在封裝的時候直接通過回流或者共晶技術完成固晶。根據上述的發明構思，本發明採用下述技術方案
一種基於通孔封裝技術的發光二極體，包括p型電極通孔、η型電極通孔直接將發光二極體正負電極引致晶片背面，通孔填充金屬導電材料(如銅)；所述基板為陶瓷基基板，基板表面獨有鍍金或者銀正電極、負電極；所述固晶方式，採用金錫共晶；所述的P型電極通孔、η型電極通孔是採用刻蝕技術或者雷射技術製作出通孔，然後在P型電極通孔皺襞進行絕緣層製作，最後通過金屬填充製作出P型電極通孔、η型電極通孔；所述的P型限流擴展層表面有微結構直徑20-500nm、間距100_1500nm、高度20_200nm的微結構；所述螢光層，是採用預先用模具製作好的相應尺寸的螢光膠、或者採用透明陶瓷技術，製作的陶瓷螢光晶片技術製作的螢光層(螢光層表面有微米級微結構)並在螢光晶片或者螢光膠片上表面進行粗化處理，然後直接覆蓋於發光二極體發光面上；所述η型電極焊盤，P型電極焊盤表面鍍有待金錫共晶的金錫層，厚度為I飛微米。一種製造根據權利I要求所述的基於通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝，其特徵在於工藝步驟如下
1)在藍寶石襯底上依次生長好N型電流擴散層、發光有源層、P型電流擴散層；
2)通過刻蝕技術或者雷射技術將P、N型電極位置進行通孔製作，直至穿透藍寶石襯底，在P型電極通孔周壁進行絕緣層製作，然後對P、N型通孔進行金屬材料填充，其中P型通孔填充至P型電流擴散層，N型通孔填充至N型電流擴散層；
3)並在藍寶石背面分別進行焊盤鍍金鍍錫處理製作正、負電極；
4)在陶瓷覆基板上製作出與LED晶片正、負電極相對應的電路，並通過金錫共晶技術將發光二極體晶片固晶於陶瓷基板上；
5)通過模具預先製作好螢光層，並對螢光層(陶瓷 螢光晶片或者螢光膠片)進行表面粗化處理，然後直接粘結與發光二極體上表面；
6)灌封膠灌封，完成整個發光二極體的製作。本發明的通孔電極優勢與傳統晶片相比具有顯而易見的突出實質性特點和顯著進步無需金絲，間接降低了封裝成本，提高了發光二極體的可靠性。


圖I是本發明縱截面圖 圖2是本發明俯視圖。
具體實施例方式本發明的一個優選實施例結合

如下
實施例一
參見圖1，圖2，本通過通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝，包括p型電極通孔
I、P型電流擴散層2、發光有源層3、η型電流擴展層4、藍寶石襯底5、η型電極通孔6、絕緣層8、η型電極焊盤7，P型電極焊盤9、基板線路層正電極11、負電極10、焊盤隔離槽12、陶瓷基板13 ;其特徵在於在晶片正負電極位置分別通過刻蝕技術(或者雷射技術)製作通孔至藍寶石襯底5底面，並通過填充金屬導柱至晶片背面(P型電極通孔先做絕緣層再填充)，然後與晶片襯底背面正負電極位置分別進行η型電極焊盤7，P型電極焊盤9連接，其中η型電極焊盤7，ρ型電極焊盤9分別通過共晶技術與陶瓷基板上的正負電極連接，螢光層14直接與晶片上表面粘結在一起。在封裝的時候直接通過共晶技術在陶瓷基板上完成固晶，本技術無需金絲鍵合。實施例二
本通過通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝如下
首先在藍寶石襯底5上依次生長好N型電流擴散層4、發光有源層3、P型電流擴散層
2;通過刻蝕技術或者雷射技術將Ρ、Ν型電極位置進行通孔製作，直至穿透藍寶石襯底，在P型電極通孔I周壁進行絕緣層製作，然後對Ρ、Ν型通孔進行金屬材料填充，其中P型通孔填充至P型電流擴散層2，N型通孔填充至N型電流擴散層4 ;並在藍寶石背面分別進行焊盤鍍金鍍錫處理製作正、負電極；在陶瓷覆基板13上製作出與LED晶片正、負電極相對應的電路，並通過金錫共晶技術將發光二極體晶片固晶於陶瓷基板13上；通過模具預先製作好螢光層14，並對螢光層(陶瓷螢光晶片或者螢光膠片)進行表面粗化處理，然後直接粘結與發光二極體上表面；灌封膠灌封，完成整個發光二極體的製作。實施例三本實施例與實施例二基本相同，特別之處如下
所述的P型電極通孔I、η型電極通孔2直接將發光二極體正負電極引致晶片背面，通孔填充金屬導電材料；所述基板為陶瓷基基板，基板表面獨有鍍金或者銀正電極11、負電極10 ;所述固晶方式，採用金錫共晶；所述的P型電極通孔I、η型電極通孔6是採用刻蝕技術或者雷射技術製作出通孔，然後在P型電極通孔 I皺襞進行絕緣層製作，最後通過金屬填充製作出P型電極通孔I、η型電極通孔6 ;所述的P型限流擴展層2表面有微結構直徑20-500nm、間距100_1500nm、高度20_200nm的微結構；所述螢光層14，是採用預先用模具製作好的相應尺寸的螢光膠、或者採用透明陶瓷技術，製作的陶瓷螢光晶片技術製作的螢光層，螢光層表面有微米級微結構，並在螢光晶片或者螢光膠片上表面進行粗化處理，然後直接覆蓋於發光二極體發光面上；所述η型電極焊盤7，P型電極焊盤9表面鍍有待金錫共晶的金錫層，厚度為I飛微米。
權利要求
1.一種基於通孔封裝技術的發光二極體，包括P型電極通孔(I)、P型電流擴散層(2)、發光有源層(3)、n型電流擴展層(4)、藍寶石襯底(5)、n型電極通孔(6)、絕緣層(8)、n型電極焊盤(7)，P型電極焊盤(9)、基板線路層(10、11)、焊盤隔離槽(12)、陶瓷基板(13)；其特徵在於在晶片正負電極位置分別通過刻蝕技術或者雷射技術製作通孔至藍寶石襯底(5)底面，並通過填充金屬導柱至晶片背面，S卩p型電極通孔先做絕緣層再填充，然後與晶片襯底背面正負電極位置分別進行η型電極焊盤(7)，p型電極焊盤(9)連接，其中η型電極焊盤(7)，P型電極焊盤(9)分別通過共晶技術與陶瓷基板上的正負電極連接，螢光層(14)直接與晶片上表面粘結在一起；在封裝的時候直接通過共晶技術在陶瓷基板上完成固晶，無需金絲鍵合。
2.一種製造根據權利I要求所述的基於通孔封裝技術的發光二極體的製造工藝，其特徵在於工藝步驟如下 1)在藍寶石襯底(5)上依次生長好N型電流擴散層(4)、發光有源層(3)、Ρ型電流擴散層⑵； 2)通過刻蝕技術或者雷射技術將P、N型電極位置進行通孔製作，直至穿透藍寶石襯底，在P型電極通孔(I)周壁進行絕緣層製作，然後對P、N型通孔進行金屬材料填充，其中P型通孔填充至P型電流擴散層(2 )，N型通孔填充至N型電流擴散層(4 ); 3)並在藍寶石背面分別進行焊盤鍍金鍍錫處理製作正、負電極； 4)在陶瓷覆基板(13)上製作出與LED晶片正、負電極相對應的電路，並通過金錫共晶技術將發光二極體晶片固晶於陶瓷基板(13)上； 5)通過模具預先製作好螢光層(14)，並對螢光層——陶瓷螢光晶片或者螢光膠片，進行表面粗化處理，然後直接粘結與發光二極體上表面； 6)灌封膠灌封，完成整個發光二極體的製作。
3.根據權利要求2所述的基於通孔封裝技術的發光二極體的製造工藝，其特徵在於所述的P型電極通孔(I)、η型電極通孔(2)直接將發光二極體正負電極引致晶片背面，通孔填充金屬導電材料；所述基板為陶瓷基基板，基板表面獨有鍍金或者銀正電極(11)、負電極(10);所述固晶方式，採用金錫共晶；所述的P型電極通孔(1)、η型電極通孔(6)是採用刻蝕技術或者雷射技術製作出通孔，然後在P型電極通孔(I)皺襞進行絕緣層製作，最後通過金屬填充製作出P型電極通孔(1)、η型電極通孔(6);所述的P型限流擴展層(2)表面有微結構直徑20-500nm、間距100_1500nm、高度20_200nm的微結構；所述螢光層(14)，是採用預先用模具製作好的相應尺寸的螢光膠、或者採用透明陶瓷技術，製作的陶瓷螢光晶片技術製作的螢光層，螢光層表面有微米級微結構，並在螢光晶片或者螢光膠片上表面進行粗化處理，然後直接覆蓋於發光二極體發光面上；所述η型電極焊盤(7 )，P型電極焊盤(9 )表面鍍有待金錫共晶的金錫層，厚度為I飛微米。
全文摘要
本發明涉及了一種基於通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝。本發光二極體包括n型金焊盤、p型焊盤，發光層、晶片襯底、通孔、絕緣層、通孔導柱、固晶層、基板、螢光層。針對當前大功率LED存在的結構缺陷，提供一種基於通孔封裝技術的發光二極體及其製造工藝，在晶片正負電極位置分別通過刻蝕技術(雷射技術)製作通孔至襯底底面，並通過填充金屬導柱至晶片背面，並在晶片襯底背面正負電極位置分別進行鍍金(正負焊盤分隔開)，在封裝的時候直接通過固晶焊接就可以完成電極的連接，無需再進行金絲鍵合，此技術有利於在大規模晶片級封裝的開展，而且此技術不僅通過通孔提高了散熱性能，而且提高了LED晶片封裝的可靠性。
文檔編號H01L33/62GK102769087SQ20121023480
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月9日 優先權日2012年7月9日
發明者付美娟, 張建華, 殷錄橋, 翁菲 申請人:上海大學