[發(fā)明專利]在晶圓上制造和封裝發(fā)光二極管芯片的工藝方法

在審

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• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN104979452A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉勝;鄭懷;雷翔;但強;羅小兵
• 申請（專利權）人: 劉勝
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/62
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 李平

技術領域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制造方法,特別涉及一種在大功率發(fā)光二極管晶圓上制造和封裝發(fā)光二極管芯片的工藝方法。

背景技術

LED（LightEmittingDiode）是一種基于P-N結電致發(fā)光原理制成的半導體發(fā)光器件，具有電光轉換效率高、使用壽命長、環(huán)保節(jié)能、體積小等優(yōu)點，被譽為21世紀綠色照明光源，隨著以氮化物為代表的第三代半導體材料技術的突破，基于大功率高亮度發(fā)光二極管（LED）的半導體照明產業(yè)在全球迅速興起，并在傳統(tǒng)照明領域引發(fā)了一場革命。LED由于其獨特的優(yōu)越性，已經開始在許多領域得到廣泛應用，被業(yè)界認為是未來照明技術的主要發(fā)展方向，具有巨大的市場潛力。

大功率白光LED通常是由兩波長光（藍色光+黃色光）或者三波長光（藍色光+綠色光+紅色光）混合而成。目前廣泛采用的白光LED是通過藍色LED芯片（GaN）和黃色熒光粉（YAG或TAG）組成。在LED封裝中，熒光粉層的幾何形貌、濃度和厚度等參數(shù)嚴重影響LED的出光效率、色溫、空間顏色均勻性等重要光學性能。為了獲得良好光學性能的LED產品，熒光粉層的實現(xiàn)工藝是非常關鍵的。

目前的LED封裝工藝是將從LED晶圓片上切割得到的芯片固定在基板或者支架上面，先實現(xiàn)電連接，再將熒光粉混合環(huán)氧樹脂或者熒光粉混合硅膠，其混合物涂覆到LED芯片周圍，形成熒光粉層。在這種封裝工藝流程中，由于熒光粉膠粘度很大，在涂覆熒光粉的過程中熒光粉膠量在不同的封裝模塊之間往往是不同的，這將導致封裝得到的LED產品光色變化很大，影響產品的一致性；而且當色溫超過一定范圍時，LED產品將不能夠使用，從而使得LED的成品率不是很高，低成品率帶來的直接后果是增大用戶使用LED產品的成本。在封裝過程中熒光粉膠一般是通過點膠法涂覆到LED周圍，形成球帽狀熒光粉形貌，這種形貌將導致LED產品的空間顏色不均勻，從而影響LED產品用戶的照明舒適感。為此必須發(fā)展新型LED熒光粉涂覆工藝，克服目前封裝工藝的低色溫一致性、低成品率和空間顏色均勻性不高的缺陷。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對已有技術中存在的缺陷,提供一種在晶圓上制造和封裝發(fā)光二極管芯片的工藝方法。

本發(fā)明所述工藝方法包含以下步驟：

A.在發(fā)光二極管晶圓片焊盤上制作電連接金屬凸點；

B.制作一層與發(fā)光二極管晶圓片同樣尺寸的熒光粉層；

C.在熒光粉層上制作通孔，該通孔的位置與發(fā)光二極管晶圓片金屬凸點的位置對應；

D.在熒光粉層的一面上均勻涂覆一層的環(huán)氧樹脂膠或熱固性高分子粘結劑，并保留步驟C制作的熒光粉層中的通孔不被填充；

E.將熒光粉層涂有粘結劑的表面和發(fā)光二極管晶圓片有金屬凸點的表面以機械對準的方式粘結在一起；

F.加熱固化熒光粉層和發(fā)光二極管晶圓片中間的粘結劑；

G.對粘結后的發(fā)光二極管晶圓片進行切割，完成單顆白光發(fā)光二極管

芯片的制作和后續(xù)的電子封裝。

所述發(fā)光二極管晶圓片為水平或垂直或倒裝結構。

步驟A中在發(fā)光二極管晶圓片焊盤上制作的金屬凸點為球形或圓柱形或長方體，金屬凸點的高度為40μm～0.15㎜，經絲網(wǎng)印刷、電鍍、打線機植球或激光植球制作在發(fā)光二極管晶圓片上，金屬凸點由金屬銅、金、鎳與鉛錫焊料制成。

步驟B中的熒光粉層為：玻璃熒光粉層或固化的硅膠熒光粉層或陶瓷熒光粉層，熒光粉材料為YAG黃色熒光粉或TAG熒光粉，基材為玻璃、硅膠或陶瓷。

步驟D中所述粘結劑為環(huán)氧樹脂膠或熱固性的高分子聚合物粘結劑，經絲網(wǎng)印刷或保形涂覆方法涂覆于熒光粉層表面。

步驟A中所述熒光粉層為圓形薄層，熒光粉層的厚度小于金屬凸點的高度，熒光粉層的直徑與發(fā)光二極管晶圓片直徑相同，熒光粉層經絲網(wǎng)印刷或激光刻蝕或或ICP（InductivelyCoupledPlasma）感應耦合等離子體刻蝕或納米壓印或機械微加工的方法，在熒光粉層上與發(fā)光二極管晶圓片金屬凸點的對應位置的通孔直徑大于金屬凸點。

步驟D所述一層均勻的粘結劑涂覆在熒光粉層表面，通過發(fā)光二極管晶圓片焊盤上金屬凸點和熒光粉層通孔的對應關系，以機械對準的方式粘結到發(fā)光二極管晶圓片有金屬凸點的一面，將熒光粉層和發(fā)光二極管晶圓片粘結為一體。