高亮度白色光发光二极管的封装方法

摘要

一种高亮度白色光发光二极管的封装方法，主要包括发光二极管芯片、散热基板、荧光粉胶膜，其特征在于所述在基板上焊接有发光二极管芯片，涂有脱模剂的模具加压定位于散热基板之上，然后把含有荧光粉的封装胶注入模具中，并抽取真空，待固化后脱模，在发光二极管芯片的上表面和侧面形成厚度均匀的含荧光粉的胶膜。本发明的优点是在发光二极管芯片的外表面形成一厚度均匀的荧光粉胶膜，提高了发光二极管芯片的发光均匀性和一致性，提高了封装的生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的封装技术，特别涉及一种高亮度白色光发光二极管的封装方法。

技术背景

现有的高亮度白光发光二极管LED是由各色光混合而成。如利用红、绿、蓝三色芯片组合后通过光学透镜混合形成白光，或采用紫光或者紫外光激发RGB(红绿蓝)荧光粉获得白光，或者采用蓝光激发黄色荧光粉获得白光。其中采用蓝光发光二极管LED芯片加YAG黄色荧光粉产生白光应用最多，通过把YAG黄色荧光粉掺到环氧树脂或者硅胶中，混合均匀后以涂覆或者点胶的方式涂覆在蓝光芯片上，但是这种方法的缺点在于如果在封装过程中黄色荧光粉的涂覆剂量控制不准，或者不能根据芯片的形状进行保形涂覆则会出现出射光偏蓝或者偏黄的现象。在实际操作中可以发现由于环氧树脂或者硅胶流动性很强，采用机械或手工方法进行涂覆时混合有荧光粉的封装胶液不能在芯片的表面和四周形成均匀的涂覆层，从而使白光LED品质难以保证。为了克服这个缺陷，人们提出把混合有荧光粉的胶液先固化成胶片，然后粘贴在发光芯片之上。但该方法同样不能保证芯片的侧边均匀地涂覆荧光粉；同时，由于发光芯片和胶片之间很难保证无隙粘合，致使光在没有完全粘合的界面上发生多次反射和折射，造成出光效率的下降；此外，由于每一个发光芯片都要粘贴固化后的胶片，生产效率很低，不利于规模化生产，且这种封装方法只适合于倒装芯片，应用上受到很大限制。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供了一种高亮度白色光发光二极管的封装方法。本发明主要解决了发光二极管芯片上表面和侧面同时涂覆厚度均匀的含荧光粉胶层，保证批量生产的发光二极管LED产品的发光均匀性和一致性。本发明主要包括：发光二极管芯片、散热基板、荧光粉胶膜，其特征在于所述在散热基板上焊接至少一个发光二极管芯片，发光二极管芯片之间留有模具定位的间隙，采用涂有脱模剂的模具对准发光二极管芯片的焊接位置，加压定位于散热基板之上，然后把含有荧光粉的封装胶注入模具中，并抽取真空，待固化后脱模，在发光二极管芯片的上表面和侧面形成厚度均匀的含荧光粉的胶膜。散热基板为硅基板或陶瓷基板或带绝缘钝化层的金属基板。封装胶为环氧树脂或硅胶。光发光二极管芯片是蓝光芯片时，封装胶内所含的荧光粉是钇铝石榴石荧光材料。光发光二极管芯片是紫外光芯片时，封装胶内所含的荧光粉是RGB(红绿蓝)荧光粉。

本发明的优点是在发光二极管芯片的外表面形成一厚度均匀的荧光粉胶膜，提高了发光二极管芯片的发光均匀性和一致性，提高了封装的生产效率。

附图说明

图1本发明的硅基板或陶瓷基板倒装发光二极管芯片的封装剖面图；

图1b本发明的含钝化层的金属基板倒装发光二极管芯片的封装剖面图；

图2本发明的引线键合发光二极管芯片封装图；

图2b本发明的含钝化层的金属基板引线键合发光二极管芯片封装图；

图2c本发明的发光二极管芯片封装点胶后对顶层表面处理的剖面图；

图3本发明的贴有发光二极管芯片阵列的硅基板阵列图；

图4本发明的贴有发光二极管芯片阵列的非硅基板阵列图；

图5本发明的模具图；

图5b本发明的模具剖面图；

图6本发明的冲模剖面图；

图7a本发明的LED封装脱模图；

图7b本发明的LED封装脱模图；

图8a本发明的LED封装点胶后的剖面图；

图8b本发明的LED封装时使用刮板对顶层胶层平整化的剖面图；

图9本发明的LED封装后的结构示意图。

100硅基板或陶瓷基板、101散热基板上的导线层、102蓝光芯片、103倒装焊球、104含有荧光粉的环氧胶或硅胶、120蓝光芯片、121倒装焊球、122钝化层、123金属基板、124电极、125含有荧光粉的环氧胶或者硅胶、200硅基板或陶瓷基板、201电极、202蓝光芯片、203引线、204含有荧光粉的环氧胶或硅胶、220绝缘钝化层、221蓝光芯片、222引线、223含有荧光粉的环氧胶或硅胶、224金属基板、230内凹的胶层顶面、231蓝光芯片、232引线、233硅基板或陶瓷基板、300硅基板、301发光二极管芯片、501模具通孔、400非硅基板、401发光二极管芯片、700倒装焊球、701发光二极管芯片、702散热基板、703含有荧光粉的环氧树脂或硅胶体、704凹模、705冲模、706真空吸盘、710含有荧光粉的环氧树脂或硅胶体、711发光二极管芯片、712电极、713硅基板或陶瓷基板、714凹模、715冲模、800散热基板、801电极、802凹模、803引线、804含荧光粉的硅胶或环氧树脂、805发光二极管芯片、810刮板、811含荧光粉胶层、812凹模、813散热基板、814发光二极管芯片、815多余的含荧光粉胶体、91胶体上表面厚度、92胶体侧边厚度

具体实施方式

实施例1

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：

封装工艺过程如下：A.将发光芯片或其阵列焊接到带IC电路的散热基板上；B.将模具与发光芯片对准定位，并压紧；C.在模具中注入适量的含荧光粉的灌封胶；D.在真空下除气，固化；E.脱模。

参见图1，图为倒装发光二极管芯片封装后的结构。蓝光芯片102通过倒装焊球103固定在硅基板或陶瓷基板100之上，硅基板或陶瓷基板100上设有导线层101，蓝光芯片102的外表面均匀的附设了一层含有荧光粉的环氧胶或者硅胶104。

参见图2，图为引线键合发光二极管芯片封装后的结构。蓝光芯片202通过引线203与电极201连接，并粘结固定在散热基板200之上，蓝光芯片202的外表面均匀的附设了一层含有荧光粉的环氧胶或者硅胶204。

图1和图2是划片后的发光二极管芯片。图1为单芯片类型，图2为多芯片类型。由于在散热基板上做电路后，对表面进行了平坦化处理，所以在点胶和抽真空除气过程中，含有荧光粉的环氧胶或硅胶不会从底面溢出而污染焊盘，同时由于脱模剂仅涂覆在模具内侧面，也避免了对焊盘的污染。

参见图2c，图为点胶涂覆时对胶液粘度没有作工艺要求，点完胶后没有使用刮板对胶层进行处理，蓝光芯片231通过引线232与电极连接，并固定在散热基板233之上，蓝光芯片231的外表面均匀的附设了一层含有荧光粉的环氧胶或者硅胶，胶层顶面向内凹陷230。

参见图3，在硅基板300上根据要求做电路层，多芯片的控制电路制成串联电路。电路完成后要对表面进行平坦化处理，或者在整个基板上金属化，再根据电路需要进行分割，从而可以避免表面的不平整导致的与模具结合不紧密。然后根据发光二极管芯片阵列的要求，在相应位置利用倒装焊技术焊上发光二极管芯片301。引线键合方案是在散热基板上根据控制要求做上电极后，再对散热基板的表面进行平坦化处理，然后在相应的位置粘结芯片，粘结可采用高导热贴片胶或无铅焊料或其他高导热材料，粘结发光二极管芯片时要求定位精确。

参见图4，与图3情况相同，但图中的发光二极管芯片401安装在陶瓷基板400之上。所用的基板是陶瓷基板或含钝化层的金属基板。

参见图5、图5b、图6，冲模的设计根据模具的结构而定。模具内表面涂有脱模剂。脱模剂的选用需根据使用的灌封胶材料而定。本发明中使用氟硅氧烷脱模剂或全氟脱模剂。脱模剂的涂覆采用毛刷浸过脱模剂后在模具内侧面旋转即可，然后把涂有脱模剂的模具置于热空气中，以除去脱模剂中的水分，根据发光二极管芯片位置把模具压在基板上，利用微调装置调整模具位置，保证发光二极管芯片各侧边的宽度一致，利用高精度点胶机在贴有芯片的模具内点胶。点胶量根据所要求的发光二极管芯片上荧光粉的厚度来控制。点胶过程可在真空环境下完成，或者大气中点胶完毕后放置到真空箱内抽真空，使胶体内的气泡排除。

参见图7，当倒装发光二极管芯片的结构脱模时，用真空吸盘706从底面吸住散热基板702，冲模705从顶部对准模具中凹槽，轻轻接触含荧光粉的环氧树脂或硅胶703的表面，施加很小的向下力f，保证冲模705和胶体间充分接触。冲模705侧边与凹模704侧边对齐，然后从模具周边施加向上的力F，以脱去模具。因为有冲模705直接作用在含有荧光粉的环氧树脂或硅胶体703侧面，所以脱模过程中对含有荧光粉的环氧树脂或硅胶703和发光二极管芯片701的影响很小。

参见图7b，当引线键合发光二极管芯片711的结构脱模时，同样用真空吸盘706从底面吸住散热基板713，冲模715从顶部对准模具中凹槽，轻轻接触含有荧光粉的环氧树脂或硅胶710的表面，施加很小的向下力f，保证冲模715和胶体间充分接触。冲模715侧边与凹模714侧边对齐，然后从模具周边施加向上的力F，以脱去模具。因为有冲模715直接作用在含有荧光粉的环氧树脂或硅胶体710侧面，所以脱模过程中对含有荧光粉的环氧树脂或硅胶710和发光二极管芯片711的影响很小。

模具点胶之后的结构如图8所示，发光二极管芯片805通过引线803与电极801连接，发光二极管芯片805粘结固定于散热基板800之上，发光二极管芯片805的周围是凹模802，凹模802内部注入含有荧光粉的硅胶或者环氧树脂804。参见图8。

图8b是控制了胶液的粘度后使用刮板对顶层胶层平整化的剖面图，当多余的含荧光粉胶体815高出凹模812的顶平面，采用刮板810刮去多余的含荧光粉体815，使含荧光粉胶层811的厚度均匀。参见图8b。

图9是根据模具的尺寸确定封装时荧光粉胶层的厚度。荧光粉胶层尺寸取决于定位精度和模具尺寸。凹模模具的厚度决定了胶体上表面厚度91，而凹模模具的孔的宽度决定了胶体侧边厚度92。

实施例2

实施例2与实施例1相同，所不同的是：

1.图1b中的散热基板为含钝化层的金属基板。蓝光芯片120通过倒装焊球121焊接在电极124之上，金属基板123之上为钝化层122，钝化层122之上为电极124，蓝光芯片120的外表面均匀的附设了一层含有荧光粉的环氧胶或者硅胶125。参见图1b。

2.图2b是引线键合发光二极管芯片封装图。其散热基板为含钝化层的金属基板224。发光二极管芯片221通过引线222与电极连接，金属基板224之上为绝缘钝化层220，发光二极管芯片221粘结固定在的绝缘钝化层220之上。发光二极管芯片芯片221的外表面均匀的附设了一层含有荧光粉的环氧胶或者硅胶223。