[发明专利]基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法，属于芯片封装技术领域。

背景技术

LED作为新一代照明光源，具有发光效率高、寿命长、绿色环保三大优势，伴随着外延、封装技术的不断提高，已经逐步应用于普通照明领域。目前大部分的LED失效并不是LED芯片本身失效，而是封装的金丝焊点接触不良、脱落、冷热膨胀断裂等原因造成的。伴随着高集成封装趋势的发展，对可靠性的要求也越来越高，因此如何提高LED封装器件的可靠性，是一个非常困难但是又必须去解决的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法。倒装发光二极管芯片通过通孔技术实现正负电极共面，然后与带有阻焊层的通孔基板实现自对位金属互连，无需金丝键合，结构紧凑，工艺简单，有利于在大规模晶片级封装的开展。本发明不仅通过通孔提高了散热性能，而且克服了金丝低可靠性的缺陷。

为达到上述目的，本发明的构思是：针对当前大功率LED对金丝的过度依赖，但是金丝的缺陷又是LED可靠性的主要失效方式之一，通过通孔技术，将n型电极引至与p型电极共面，然后与带有阻焊层的通孔基板实现自对位互连，无须金丝；最后可以直接把荧光层（陶瓷荧光晶片）与芯片表面粘结在一起，提高出光均匀性；实现结构紧凑的倒装LED器件封装。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于通孔技术的倒装发光二极管芯片封装方法，其工艺步骤如下：

1）在蓝宝石衬底上依次生长n型GaN、发光层、p型GaN、ITO电流扩展层、反光层，完成发光二极管芯片制作；

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，在硅基板上制作通孔；然后通过物理化学气相沉积法分别在芯片的盲孔周壁上制作芯片绝缘层，在硅基板的通孔周壁上制作基板绝缘层，将芯片盲孔底面的芯片绝缘层通过等离子刻蚀法刻蚀掉，露出n型GaN，再通过蒸镀法分别在芯片的盲孔的芯片绝缘层内制作n电极金属导柱、p电极金属导柱，在硅基板通孔的基板绝缘层内制作基板电极金属导柱；

3）通过蒸镀技术分别在芯片电极表面制作n电极焊盘、p电极焊盘，在硅基板表面制作基板上表面金属线路层、背面正电极焊盘、散热焊盘、背面负电极焊盘；

4）通过丝网印刷技术在基板上表面金属线路层上进行阻焊层的制作，然后将发光二极管芯片、硅基板切割成所需要的尺寸；

5）通过丝网在硅基板上表面金属线路层上进行锡膏印刷，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的互连；其中n型GaN与p型GaN分别通过n电极金属导柱、p电极金属导柱与n电极焊盘、p电极焊盘连接；n电极焊盘、p电极焊盘与硅基板上的基板上表面金属线路层连接在一起；基板上表面金属线路层通过基板电极金属导柱连接至硅基板的背面正电极焊盘、背面负电极焊盘；

6）将荧光层与蓝宝石衬底粘结在一起；

7）灌封胶灌封完成整个发光二极管器件的封装。

对所述的蓝宝石衬底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。

所述p电极焊盘与n电极焊盘之间有20~150μm的分离槽。

所述的倒装发光二极管芯片的ITO电流扩展层下面有一层金属反光层，该反光层是金属银或铝，反光层下面有一层芯片绝缘层，该绝缘层是SiO₂，在该芯片绝缘层上通过蒸镀技术制作n电极焊盘、p电极焊盘，该n电极焊盘、p电极焊盘的金属是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。

通过等离子刻蚀技术或蚀刻技术或激光技术在硅基板的通孔的基板绝缘层内制作基板电极金属导柱，在基板上表面金属线路层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的制作，该阻焊层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，同时实现高反射率的目的。

所述的基板上表面金属线路层上没有阻焊层的形状尺寸，比倒装LED芯片尺寸大4%~10%，以实现回流焊接时倒装发光二极管芯片的焊接位置不偏移。

所述的基板上表面金属线路层是金属锡或Au镀层或Ag镀层，在该镀层的底部是一层金属阻挡层镍/铜，其中金属层的厚度为35μm~100μm之间。

所述的硅基板为陶瓷基板，不需要制作基板绝缘层。