[发明专利]一种晶圆级芯片级CSP封装结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种晶圆级芯片级CSP封装结构及其制备方法，包括一芯片，在所述芯片出光面上设置有第一浓度荧光层，形成封装体A，且所述芯片出光面的侧面＜10％面积被第一浓度荧光层覆盖；在所述封装体A的顶面和侧面还设有呈半透明或透明状的第二浓度荧光层，形成封装体B；所述第一浓度荧光层中的荧光粉浓度记作w₁，第二浓度荧光层中的荧光粉浓度记作w₂，且w₁＞w₂；所述第一浓度荧光层和第二浓度荧光层通过前后两次喷荧光粉形成，更有利于工艺生产达到目标值，降低工艺难度，提高器件良率。本发明的优点在于：本发明晶圆级芯片级CSP封装结构，能够提高发光芯片散热性能、降低器件制备成本以及提高器件可靠性和均一性。

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，特别涉及一种晶圆级芯片级CSP封装结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(LED)具有体积小、使用寿命长节能环保、响应速度快和坚固耐用等优点，广泛应用于汽车和室内照明、交通信号灯、屏幕显示和液晶背光等邻域，是替代传统光源的理想光源。发光二极管的封装结构通常包裹荧光粉。所述荧光粉通常混合在封装胶中，用以改变发光二极管所发出光的颜色。而LED从封装形式出现的早晚，可以大致分为：最早的直插式封装(LAMP)，常见于一些低端的照明显示器件；表面贴片式封装(SMD，SurfaceMount Device)，这种封装方式大致在2008年前后在国内兴起；板上芯片封装(COB，Chip OnBoard)，这种封装方式最早由东芝公司推动，2010年以后在国内盛行；芯片级封装(CSP，Chip Scale Package)，这种封装方式是最近几年基于倒装芯片技术的发展应运而生的，在2015年之后出现商业化量产。封装技术的发展具体可参考文献：王杰田，LED封装技术的现状与发展[J]。科技创新与应用，2017(12)：42。

COB封装是将LED芯片直接用导电胶或绝缘胶固定在PCB板上，然后进行LED芯片导通性能的焊接和荧光粉胶体封装。COB封装技术的主要工艺流程如图8所示。

近年来，随着LED在器件材料、芯片工艺、封装技术等方面的研究不断进步，尤其是倒装芯片的逐渐成熟与荧光粉涂覆技术的多样化，一种新的芯片尺寸级封装CSP技术应运而生。所谓CSP光源是指一类LED器件，其核心是CSP光源采用荧光粉或荧光胶体膜包裹住倒装芯片结构。因此免除了传统LED光源的大部分封装步骤和结构，使得封装体尺寸大大减小，是原来的1/5到1/10。但是，目前CSP光源封装技术往往是将晶圆切割裂片后，通过对发光芯片分选重排后再进行荧光粉或荧光胶体压膜、喷涂等后续工艺，且往往所形成单层不透明荧光粉胶体层较厚。这样的工序仍然较为繁琐，工艺成本较高；且因为荧光粉或荧光胶体层较厚，造成发光芯片散热较差；发光芯片在裂片后间距较小，这就对再次切割分离覆盖荧光粉或荧光胶体的发光芯片有较大的精度要求。而且一次喷粉往往难以达到喷粉量要求或者对喷粉量精度要求极高。这些问题都会造成器件成本增加，器件的可靠性与均一性大大下降。

常规CSP光源技术主要面临的四大挑战：

(1)CSP不易贴装，上板焊接较为困难。由于芯片正负电极间距仅90-200微米，对SMT贴片的精度要求高，易造成CSP的旋转或翘起，所以芯片和锡膏需要非常精准的对准，否则容易漏电、开路可靠性风险。加之传统CSP荧光粉不透明，芯片在封装体内是否排列整齐，是否发生偏移均不可知，这样就会加大贴装难度，芯片与焊盘无法实现精准定位，如图9和图10所示(红色框内为芯片内核)。

(2)CSP侧面胶体宽度一般参差不齐，导致光色不均匀，部分产品甚至会产生黄边现象，如图11所示；芯片摆放、切割误差带来CSP侧面胶厚不一致，从而导致侧面出光均匀性受到影响，如图12所示。同时，高精度的贴装、切割设备价格高、产能低。

(3)由于荧光粉分布均匀性、宽度、侧发光难以控制，一次涂布后入Bin率低，如图13所示。