[发明专利]基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法

摘要

本发明涉及了一种基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装技术及其制造工艺。本发光二极管包括倒装LED芯片、基板、荧光胶层三大部分组成。针对当前大功率LED存在的散热缺陷，提供一种基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装技术及其制造工艺，通过刻蚀技术或者激光技术分别在倒装LED芯片及硅基板上制作出盲孔电极、通孔焊盘，分别实现倒装发光二极管芯片、通孔基板，通过阻焊层形状的设计，可方便实现倒装芯片与通孔基板的自对位，而且本发明无需金丝键合，不仅工艺简单、成本低，而且此技术通过通孔提高了散热性能，提高了LED芯片封装的可靠性。

主权项

一种基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法，其特征在于，其工艺步骤如下：1）在蓝宝石衬底（7）上依次生长n型GaN（6）、发光层（5）、p型GaN（4）、ITO电流扩展层（3）、反光层（2），完成发光二极管芯片制作，ITO电流扩展层（3）下面有一层金属反光层（2），该反光层（2）是金属银或铝，反光层（2）下面有一层芯片绝缘层（1），该绝缘层是SiO2，在该芯片绝缘层（1）上通过蒸镀技术制作n电极焊盘（8）、p电极焊盘（9），p电极焊盘（9）与n电极焊盘（8）之间有20~150μm的分离槽，该n电极焊盘（8）、p电极焊盘（9）的金属是Au或Ag或Sn或Au80Sn20，厚度为0.5μm~4μm，在蒸镀该金属前先蒸镀一层镍；2）通过刻蚀技术或者激光技术分别在发光二极管芯片上制作盲孔，在硅基板（18）上制作通孔；然后通过物理化学气相沉淀法分别在芯片的盲孔周壁上制作芯片绝缘层（1），在硅基板（18）的通孔周壁上制作基板绝缘层（15），将芯片盲孔底面的芯片绝缘层（1）通过等离子刻蚀法刻蚀掉，露出n型GaN（6），再通过蒸镀法分别在芯片的盲孔的芯片绝缘层（1）内制作n电极金属导柱（10）、p电极金属导柱（11），在硅基板（18）的通孔的基板绝缘层（15）内制作基板电极金属导柱（16）；3）在硅基板（18）表面制作基板上表面金属线路层（14）、背面正电极焊盘（17）、散热焊盘（19）、背面负电极焊盘（20），其中金属线路层（14）是金属锡或Au镀层或Ag镀层，在该镀层的底部是一层金属阻挡层镍/铜，其中金属阻挡层的厚度为35μm~100μm之间；4）通过丝网印刷技术在基板上表面金属线路层（14）上除需要与倒装发光二极管芯片互连的位置外的地方进行阻焊层（13）的制作，该阻焊层（13）是具有高反光率的线路板用白色油墨，或进行一层金属Al的蒸镀作为阻焊层（13），同时实现高反射率的目的，然后将发光二极管芯片、硅基板（18）切割成所需要的尺寸；5）通过丝网在硅基板（18）上表面金属线路层（14）上进行锡膏印刷，将发光二极管芯片倒装放置在该锡膏上，然后进行回流焊接工艺，完成倒装发光二极管芯片与硅基板（18）的互连；其中n型GaN（6）与p型GaN（4）分别通过n电极金属导柱（10）、p电极金属导柱（11）与n电极焊盘（8）、p电极焊盘（9）连接；n电极焊盘（8）、p电极焊盘（9）与硅基板（18）上的基板上表面金属线路层（14）连接在一起；基板上表面金属线路层（14）通过基板电极金属导柱（16）连接至硅基板（18）的背面正电极焊盘（17）、背面负电极焊盘（20）；互连锡膏焊料熔点在270度以上，通过丝网印刷的方法在基板上表面金属线路层（14）上印刷焊料，在回流焊接时，预热温度180度~200度超过30S的时间，峰值285度时间在10S~20S；6）将蓝宝石衬底（7）通过减薄并进行表面微结构制作，微结构的尺寸为：直径50‑550nm、间距200‑1600nm、高度50‑300nm，荧光层（12）是采用预先用模具制作好的相应尺寸的荧光胶或采用透明陶瓷技术制作的陶瓷荧光晶片，并在荧光胶或荧光晶片上表面进行粗化处理成纳米或微米级微结构，然后通过高反射率的硅胶连接粘结与减薄的蓝宝石衬底（7）上；7）灌封胶灌封完成整个发光二极管器件的封装。