[发明专利]直接倒装于支架内的发光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管的制造组装领域，尤其是一种直接倒装于支架内的发光二极管的制造方法。

背景技术

传统的氮化镓基(GaN)发光二极管(LED)的结构，是在蓝宝石(sapphire)基板上形成多层氮化镓的外延晶体层制成。如图1-1和图1-2所示，在LED芯片1的P型区域及N型区域上，分别形成金属电极：P电极2与N电极3。传统发光二极管LED通常的组装方法是，将LED芯片用界面导热材料(TIM)4贴装固定在封装支架5内，通过金线6键合(Wire Bonding)连接LED器件上的金属电极2、金属电极3与封装支架的焊盘7。其中，LED芯片的金属电极向上，固定放置在一基板上。金线键合(Wire Bonding)完成后，使用高透明的树脂将LED芯片包封起来，以保护发光器件和封装结构。如果是使用表面粘着型支架，支架的焊盘7则跟支架外部的电极8通过金属连接导通。

传统的侧面出光SMD支架内封装的蓝光LED芯片1，如图4-1和图4-2所示，芯片1上用金线6键合的焊盘就占了芯片很大的面积，而且需要留打线的空间，所以芯片也只能占支架内很小部分的面积，这种情况下，单颗LED灯亮度提高的空间就很小，而且焊盘面积和金线都阻碍出光，影响了LED发光的亮度。

随着市场对发光二极管LED性能要求的不断提高，应用范围的不断扩大，上述的传统LED在制造和封装上存在许多缺陷就成为限制LED应用的瓶颈。对于功率型芯片的封装，最大的缺陷是大功率芯片的散热问题。LED芯片的功率越大，传统芯片封装结构的散热问题就越突出。因为界面导热材料4的导热参数受到限制。对于小尺寸LED的封装，最大的缺陷就是LED的出光受限。焊接金线需要一定尺寸的焊盘，焊盘面积和金线都阻碍出光，而且随着LED尺寸越来越小，焊盘和金线的影响越来越显著，从而制约LED的进一步小型化，无法满足市场的需求。对于多芯片LED的封装，无论是功率型和普通功率型，键合的金线数量的增加以及多个焊点的可靠性都成为多芯片组装发展的制约。

发明内容

本发明的目的是针对以上所述传统的发光二极管LED存在的不足，提供一种直接倒装于支架内的发光二极管的制造方法，实现了单一芯片或者多芯片，直接倒装于支架内，省略了固晶和焊线的步骤，大大降低了封装制造的成本，同时提高了多芯片模组的可靠性，解决了功率型芯片的散热问题。

一种直接倒装于支架内的发光二极管的制造方法，最少一个发光二极管芯片是通过金属凸点直接安装于支架内。

所述的金属凸点可以是制造在发光二极管芯片的P、N电极上，然后发光二极管芯片的P、N电极直接与支架内对应于P、N电极的金属焊盘倒装连接；或者金属凸点是制造在支架上，然后发光二极管芯片通过P、N电极的金属焊盘直接与金属凸点倒装连接。

所述的金属凸点可以通过电镀工艺或者机械栽植的方式形成；金属凸点的材料可以为铅、锡、金、铜中单一的材料或者共晶合金；P、N电极的金属焊盘的材料可以为镍、金、银、铝、钛、钨、镉等中单一的材料、多层材料或者合金，焊盘的厚度为0.5～10微米。

所述的金属凸点同金属焊盘的键合过程可以是用回流焊的方式或是用加热后加超声波的邦定工艺。

所述的支架可以包括表面粘着型(SMD)、直插式支架、侧面出光(Side View)的支架、正面出光的支架、单芯片支架、多芯片支架；支架的材料可以是树脂、金属或者陶瓷。

所述的发光二极管芯片可以是单一的一个；

所述的发光二极管芯片可以是两个及两个以上；

所述的发光二极管芯片可以是不同尺寸、不同颜色芯片的组合。

所述的发光二极管芯片可以是红、绿、蓝(RGB)全彩显示用的多芯片组合；或者双色或单色的芯片模组。

所述的红色芯片可以是通过金线键合的形式连接，而蓝光、绿光芯片是通过倒装不打线的形式组装于支架内。

本发明倒装焊发光二极管芯片的方法具有以下的优点：1、发光二极管芯片直接通过金属凸点同支架连接，实现了单一芯片或者多芯片，直接倒装于支架内，省略了固晶和焊线的步骤，大大降低了封装制造成本，同时提高了多芯片模组的可靠性。2、本发明实现的全金属导热通道，降低了热阻，对于功率型芯片，解决了功率型芯片的散热问题。3、发光二极管芯片直接通过金属凸点同支架连接，省略了固晶和焊线，解决了小尺寸的LED封装中焊盘和引线的挡光问题，大幅度提高了LED的出光效率，实现了LED封装尺寸的进一步小型化，满足市场日益对小型化封装的要求。

附图说明

图1-1为传统LED封装于SMD支架的剖面结构示意图；