[实用新型]一种LED倒装芯片的圆片级封装结构

说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路或分立器件封装技术领域，具体涉及一种LED倒装芯片的圆片级封装结构。 

背景技术

近几年来，大功率LED的应用由于GaN基LED效率的提高而引起很多关注。随着照明技术的发展，大功率白光LED将是未来照明的核心。尽管如此，蓝宝石衬底的GaN-LED墙上插座的效率在350mA时只有40%，这意味着有60%的能量转化成了热量。另外，多芯片大功率LED还要通过键合封装进光器件里。最早发展起来的功率型LED芯片是正装结构的，这种结构存在较严重的缺点：（1）蓝宝石的导热性较差，使得有源层的热量不能及时散出，PN结温度很高；衬底会吸收有源区的发光，只能通过增加金属反射层来缓解。（2）由于两个电极在同一侧，不可避免地存在相互影响，使得输入电流的均匀性较差，电光转换效率降低。这种正装芯片不能满足大功率LED封装要求。2001年，LumiLeds公司研制出了倒装（Flip to Chip）结构的芯片。该结构将芯片通过焊料倒装在高导热系数的衬底上，衬底材料目前一般使用Si或者AlN。其优势在于热量不必经由芯片的蓝宝石衬底，而是直接经传导率更高的Si或陶瓷衬底传到金属底座，大大降低了热量由PN结到粘接层的热阻，提高了LED芯片可承受的电功率。 

传统的将倒装芯片直接贴装在基板上的封装方法容易使侧边发出的光散失，从而降低出光效率。传统的贴片式封装方法的另一个缺点是荧光粉涂覆难以控制。传统的贴片式封装方法每一片都需要对准，时间上的浪费使得整个封装成本提高，且对准时出现的误差也会降低封装质量。 

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种LED倒装芯片的圆片级封装结构，其目的在于，提高LED出光效率，加强散热能力，完成自对准。 

一种LED倒装芯片的圆片级封装结构，包括 

LED倒装芯片，其表面加工有两个电极； 

硅基板，其正面加工有用于放置LED倒装芯片的凹腔，凹腔作为反光杯用于收集并反射LED倒装芯片侧面发出的光，凹腔底部的长度与LED倒装芯片的长度相同；其反面加工有两组通孔，两组通孔与凹腔相连通；在凹腔和两通孔的表面沉积有绝缘层；凹腔表面的绝缘层上依次沉积有散热金属层和反光金属层；两通孔内填充有用于导电和散热的金属体，通孔内的金属体与凹腔表面的散热金属层相接；凹腔内底部的两金属层存在一开口，用于将该金属层隔离为两部分，该两部分别对应于LED倒装芯片的两电极；硅基板的反面还沉积有绝缘层，该绝缘层表面布线用于电极连接的金属层；凹腔内涂覆有荧光粉，凹腔的外围加工有用于固定透镜的环形定位腔； 

透镜，固定于硅基板的环形定位腔内； 

印刷电路板，与硅基板的两通孔外侧的布线金属层键合； 

热沉，与硅基板的两通孔之间的布线金属层键合。 

进一步地，所述环形定位的截面为X形且X形的下部分开口大于上部分开口。 

进一步地，所述散热金属层由粘附层和热传导层构成，热传导层通过粘附层粘附于凹腔表面的绝缘层；所述反光金属层由镍粘附层和反光层构成，反光层通过镍粘附层粘附于散热金属层上。 

进一步地，所述粘附层采用钛或铬，所述热传导层采用铜，所述反光层采用银或金。 

进一步地，所述绝缘层采用氮化硅。 

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比， 本实用新型通过凹腔反射提高LED出光效率，通过与热沉连接的金属层加强散热能力；通过使凹腔底部的长度和宽度与芯片相等实现自对准效果。进一步地，环形定位腔优选截面为“x”型的腔体且下腔大于上腔，这样当透镜受到垂直拉力时，下面凹腔的硅胶不会通过上下腔体的中间连接部分，从而保证透镜不会因为拉力作用脱落；当透镜受到横向剪切力的时候，剪切力转化为腔体内的硅胶对腔体内壁的压力，使透镜不致滑移。 

附图说明

图1为本实用新型圆片级封装结构示意图； 

图2为硅基板制作有凹腔和通孔的裸硅基体的剖视图； 

图3为凹腔和通孔表面沉积有绝缘层的剖面图； 

图4为制作完成了的硅基板的剖面图； 

图5为将芯片封装到硅基板上的剖面图； 

图6为封装完成的整个结构的剖视图。 

具体实施方式