[發明專利]直接倒裝于支架內的發光二極管的制造方法

無效

• 申請號: 200710029220.7
• 申請日: 2007-07-18
• 公開（公告）號: CN101350321A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 陳海英;羅珮璁;肖國偉;陳正豪
• 申請（專利權）人: 晶科電子（廣州）有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L33/00
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司
• 代理人: 宋冬濤

技術領域

本發明涉及發光二極管的制造組裝領域，尤其是一種直接倒裝于支架內的發光二極管的制造方法。

背景技術

傳統的氮化鎵基(GaN)發光二極管(LED)的結構，是在藍寶石(sapphire)基板上形成多層氮化鎵的外延晶體層制成。如圖1-1和圖1-2所示，在LED芯片1的P型區域及N型區域上，分別形成金屬電極：P電極2與N電極3。傳統發光二極管LED通常的組裝方法是，將LED芯片用界面導熱材料(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器件上的金屬電極2、金屬電極3與封裝支架的焊盤7。其中，LED芯片的金屬電極向上，固定放置在一基板上。金線鍵合(Wire?Bonding)完成后，使用高透明的樹脂將LED芯片包封起來，以保護發光器件和封裝結構。如果是使用表面粘著型支架，支架的焊盤7則跟支架外部的電極8通過金屬連接導通。

傳統的側面出光SMD支架內封裝的藍光LED芯片1，如圖4-1和圖4-2所示，芯片1上用金線6鍵合的焊盤就占了芯片很大的面積，而且需要留打線的空間，所以芯片也只能占支架內很小部分的面積，這種情況下，單顆LED燈亮度提高的空間就很小，而且焊盤面積和金線都阻礙出光，影響了LED發光的亮度。

隨著市場對發光二極管LED性能要求的不斷提高，應用范圍的不斷擴大，上述的傳統LED在制造和封裝上存在許多缺陷就成為限制LED應用的瓶頸。對于功率型芯片的封裝，最大的缺陷是大功率芯片的散熱問題。LED芯片的功率越大，傳統芯片封裝結構的散熱問題就越突出。因為界面導熱材料4的導熱參數受到限制。對于小尺寸LED的封裝，最大的缺陷就是LED的出光受限。焊接金線需要一定尺寸的焊盤，焊盤面積和金線都阻礙出光，而且隨著LED尺寸越來越小，焊盤和金線的影響越來越顯著，從而制約LED的進一步小型化，無法滿足市場的需求。對于多芯片LED的封裝，無論是功率型和普通功率型，鍵合的金線數量的增加以及多個焊點的可靠性都成為多芯片組裝發展的制約。

發明內容

本發明的目的是針對以上所述傳統的發光二極管LED存在的不足，提供一種直接倒裝于支架內的發光二極管的制造方法，實現了單一芯片或者多芯片，直接倒裝于支架內，省略了固晶和焊線的步驟，大大降低了封裝制造的成本，同時提高了多芯片模組的可靠性，解決了功率型芯片的散熱問題。

一種直接倒裝于支架內的發光二極管的制造方法，最少一個發光二極管芯片是通過金屬凸點直接安裝于支架內。

所述的金屬凸點可以是制造在發光二極管芯片的P、N電極上，然后發光二極管芯片的P、N電極直接與支架內對應于P、N電極的金屬焊盤倒裝連接；或者金屬凸點是制造在支架上，然后發光二極管芯片通過P、N電極的金屬焊盤直接與金屬凸點倒裝連接。

所述的金屬凸點可以通過電鍍工藝或者機械栽植的方式形成；金屬凸點的材料可以為鉛、錫、金、銅中單一的材料或者共晶合金；P、N電極的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，焊盤的厚度為0.5～10微米。

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后加超聲波的邦定工藝。

所述的支架可以包括表面粘著型(SMD)、直插式支架、側面出光(Side?View)的支架、正面出光的支架、單芯片支架、多芯片支架；支架的材料可以是樹脂、金屬或者陶瓷。

所述的發光二極管芯片可以是單一的一個；

所述的發光二極管芯片可以是兩個及兩個以上；

所述的發光二極管芯片可以是不同尺寸、不同顏色芯片的組合。

所述的發光二極管芯片可以是紅、綠、藍(RGB)全彩顯示用的多芯片組合；或者雙色或單色的芯片模組。

所述的紅色芯片可以是通過金線鍵合的形式連接，而藍光、綠光芯片是通過倒裝不打線的形式組裝于支架內。

本發明倒裝焊發光二極管芯片的方法具有以下的優點：1、發光二極管芯片直接通過金屬凸點同支架連接，實現了單一芯片或者多芯片，直接倒裝于支架內，省略了固晶和焊線的步驟，大大降低了封裝制造成本，同時提高了多芯片模組的可靠性。2、本發明實現的全金屬導熱通道，降低了熱阻，對于功率型芯片，解決了功率型芯片的散熱問題。3、發光二極管芯片直接通過金屬凸點同支架連接，省略了固晶和焊線，解決了小尺寸的LED封裝中焊盤和引線的擋光問題，大幅度提高了LED的出光效率，實現了LED封裝尺寸的進一步小型化，滿足市場日益對小型化封裝的要求。

附圖說明

圖1-1為傳統LED封裝于SMD支架的剖面結構示意圖；