[實(shí)用新型]無(wú)襯底芯片封裝LED

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720367695.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN206774575U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董翊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 導(dǎo)裝光電科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/50
• 分類號(hào): H01L33/50;H01L33/52;H01L33/62
• 代理公司: 東莞市神州眾達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)44251
• 代理人: 劉漢民

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及LED領(lǐng)域，尤指一種無(wú)襯底芯片封裝LED及其制作工藝。

背景技術(shù)

LED發(fā)展趨勢(shì)是無(wú)焊線無(wú)封裝，所謂無(wú)焊線就是采用倒裝結(jié)構(gòu)芯片，直接焊接在基板上。倒裝芯片的結(jié)構(gòu)是電極和發(fā)光層在透明藍(lán)寶石襯底的底部，與正裝芯片（平行結(jié)構(gòu)）相反，這樣熱量可以直接從基板導(dǎo)走，不必通過(guò)絕熱的藍(lán)寶石襯底，而且電流分布更加均勻，使得芯片可以在更大的電流密度下使用，更免去了焊線的成本和斷線的隱患。倒裝芯片結(jié)構(gòu)包括無(wú)色透明藍(lán)寶石襯底，厚度約120-250um；生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上的GaN外延層，這是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，芯片的發(fā)光層就在其中，整個(gè)外延層厚度僅5-10um；電極，兩個(gè)電極分別為P和N，鍍?cè)谕庋訉由希姾笸庋訉又械陌l(fā)光層就發(fā)光，因藍(lán)寶石是無(wú)色透明的，所以發(fā)光可以毫無(wú)阻礙的透過(guò)藍(lán)寶石發(fā)出來(lái)。

所謂無(wú)封裝是指事先涂敷了熒光粉的倒裝芯片，也稱作(CSP = Chip Scale Package)，即芯片級(jí)封裝。因?yàn)樗{(lán)寶石襯底是透明晶體，倒裝芯片是五面出光，所以熒光粉必須涂敷在上表面和四個(gè)側(cè)面，同時(shí)底部的電極區(qū)域不得被硅膠和熒光粉污染。目前熒光粉的涂敷結(jié)構(gòu)如下：

采用硅膠熒光粉壓制而成，五面出光，光效高，但是頂部和四周的色溫一致性控制較差，德豪潤(rùn)達(dá)的CSP也是以這種為主。

采用周圍二氧化鈦保護(hù)再覆熒光膜，只有頂部一個(gè)發(fā)光面，光的一致性和指向性很好，但是損失了四周的光輸出，光效會(huì)偏低。目前三星主要采用以此技術(shù)為主，但是也在開發(fā)德豪潤(rùn)達(dá)的第一種技術(shù)。德豪潤(rùn)達(dá)也在開發(fā)三星這種技術(shù)產(chǎn)品。

采用熒光膜全覆蓋，再加透明硅膠固定成型，也是五面出光，光效高，光品質(zhì)稍差，此款主要是飛利浦采用。

再有一種方法就是目前在車燈LED以及2525、3535、5050等陶瓷基板LED中采用的噴粉方式。

無(wú)論上述哪種制備方法，共同的特點(diǎn)就是：

芯片表面熒光粉與基板之間都隔著120-250um厚的藍(lán)寶石襯底，而藍(lán)寶石是隔熱材料，LED在點(diǎn)亮?xí)r，熒光粉吸收芯片發(fā)出的藍(lán)光轉(zhuǎn)換成黃光或綠光或紅光或上述幾種顏色的組合，根據(jù)熒光粉的種類而不同，熒光粉在發(fā)光的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而藍(lán)寶石襯底的阻擋了熒光粉產(chǎn)生的熱量向基板的有效傳導(dǎo)，造成了熒光粉溫度很高，大大降低了發(fā)光效率，同時(shí)，過(guò)高的溫度加速了硅膠的老化，特別是在高密度大功率的情況下，問(wèn)題更加嚴(yán)重；

在射燈投光燈及車燈等配有聚光的光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用中，真正高效利用的是LED的正面出光，在單顆CSP中，LED越厚側(cè)面占的面積越大，側(cè)面出光的很大一部分是損失掉了;

藍(lán)寶石襯底本身是厚度均勻表面表面光潔的無(wú)色透明晶體，折射率高于硅膠，光線在藍(lán)寶石襯底與硅膠界面處會(huì)發(fā)生全反射，對(duì)出光有很大影響。

可以看到，上述這些問(wèn)題都藍(lán)寶石襯底造成的，藍(lán)寶石作為GaN外延層（發(fā)光層）的襯底在外延生長(zhǎng)過(guò)程中是必不可少的，同時(shí)也是外延層的剛性支承。藍(lán)寶石襯底是可以剝離的，藍(lán)寶石襯底的剝離是一個(gè)很成熟的技術(shù)，芯片生產(chǎn)廠家在制作另外一種芯片——垂直結(jié)構(gòu)芯片時(shí)，要把絕緣的藍(lán)寶石襯底換成導(dǎo)電襯底，必須將藍(lán)寶石襯底剝離，采用的辦法是先將導(dǎo)電襯底貼合到外延層上，再用激光剝離技術(shù)或其它方法將背面的藍(lán)寶石襯底剝離。而對(duì)于倒裝芯片則都是帶著藍(lán)寶石襯底一起封裝成LED，不做襯底剝離，原因是：

發(fā)光外延層厚度只有5um左右，極為脆弱，一碰就碎，襯底剝離后失去支撐無(wú)法拾取、分選、運(yùn)輸、包裝，封裝廠也無(wú)法固晶；

藍(lán)寶石本身是透明的，對(duì)出光有影響但不大，本身又極為堅(jiān)硬，無(wú)論拾取、分選、運(yùn)輸、包裝、固晶都可以承受很大的壓力和沖擊，封裝廠使用極為方便；

激光剝離需要專門的設(shè)備，嚴(yán)格的條件，封裝廠一般不具備；

襯底剝離通常都是整張外延片剝離，而封裝廠拿到的芯片已經(jīng)是切割成單顆的了。

從上述分析，將倒裝芯片的襯底剝離做成無(wú)襯底LED是具有很大優(yōu)點(diǎn)的，目前已有的辦法是：