[发明专利]一种LED芯片级白光光源的晶圆级封装方法

说明书

 

技术领域

本发明属于LED封装技术领域，涉及LED封装中一种实现芯片级LED白光光源封装方法，特别应用于实现大功率LED晶圆级封装。

 

背景技术

LED（Light Emitting Diode）是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，如能应用于传统照明领域将得到十分显著的节能效果，这在全球能源日趋紧张的当今意义重大。随着以氮化物为代表的第三代半导体材料技术的突破，基于大功率高亮度发光二极管（LED）的半导体照明产业在全球迅速兴起，正成为半导体光电子产业新的经济增长点，并在传统照明领域引发了一场革命。LED由于其独特的优越性，已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是未来照明技术的主要发展方向，具有巨大的市场潜力。

大功率白光LED通常是由两波长光（蓝色光+黄色光）或者三波长光（蓝色光+绿色光+红色光）混合而成。目前广泛采用的白光LED是通过蓝色LED芯片（GaN）和黄色荧光粉（YAG或TAG）组成。在LED封装中荧光粉层的几何形貌，浓度和厚度等参数严重影响LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能；为了获得良好光学性能的LED产品，荧光粉层的实现工艺是非常关键的。

目前的LED封装工艺是将从LED晶圆片上切割得到的芯片固定在基板或者支架上面，先实现电连接，再将荧光粉和环氧树脂或者硅胶的混合物涂覆到LED芯片周围，形成荧光粉层。由于荧光粉胶粘度很大，在涂覆荧光粉的过程中荧光粉胶量在不同的封装模块之间变化比较大，造成封装得到的LED产品光色变化很大，影响产品的一致性，由于当色温超过一定范围，LED产品将不能够使用，所以同时也影响LED的成品率，增大产品的成本。而且在国内的封装企业中荧光粉胶一般是通过点涂到LED周围，形成球帽状荧光粉形貌，这种形貌将导致LED产品的空间颜色不均匀，这将影响LED产品用户的照明舒适感。为此必须发展新型LED荧光粉涂覆工艺，克服目前封装工艺的低色温一致性、低成品率和空间颜色均匀性不高的一些不足。

 

发明内容

基于传统LED封装技术的不足，出现一种芯片级封装（CSP）封装结构。LED产业不断追求越来越小的封装体积，并且要在体积更小的情况下达到相同的出光率与发光效率，简言之，在体积越小下达到相同出光与效率，“越小就越便宜”趋势成形。另一方面，根据不同的应用，LED尺寸也牵动着光学设计，特别是在超高流明装置下，传统LED产品等就可能碰到光学的限制，而CSP提供了高封装密度选择，另一方面，更加直观的， CSP产品采用半导体制程，省去了封装的主体部分，包含支架基板材料、引线和焊线设备、制程等都可以拿掉，只留下芯片搭配荧光粉与封装胶，可以直接贴片(SMT)使用，几乎相当于芯片就等于封装。CSP同时具有优良的耐热性与耐冷热冲击，并且有耐静电的优势，由于没有基板和支架，热阻大大降低，所以CSP的LED器件有非常好的性价比优势。

本发明所采用的技术方案是：一种LED芯片级白光光源的晶圆级封装方法，其特征在于：

倒装LED芯片级白光光源的晶圆级封装方法包括以下步骤：

步骤A1：先将N颗芯片通过固晶工艺集成到晶圆基板片上，或者转移到能够实现芯片粘结同时也便于剥离的晶圆基板膜上，N≥3；

步骤A2：通过模具挤压成型的方法在晶圆基板片上实施荧光粉涂覆，或者将通过薄膜真空压印的方法在晶圆基板膜上实施荧光粉涂覆；

步骤A3：在完成荧光粉层固化后，在晶圆基板片或晶圆基板膜上进行切割获得单颗芯片级的LED直接白光光源芯片。

正装LED芯片级白光光源的晶圆级封装方法包括以下步骤：

步骤B1：首先N颗LED芯片在晶圆基板片上完成固晶和金线键合工艺，N≥3；

步骤B2：随后对每颗LED芯片通过涂覆形成一硅胶保护透镜；

步骤B3：接下来通过薄膜真空压印的方法在硅胶保护透镜上涂覆荧光粉层；

步骤B4：最后在晶圆基板片上进行切割获得单颗芯片级的LED直接白光光源芯片。

作为优选，所述的晶圆基板片为LED封装基板，具体为LED封装硅基板、陶瓷基板或印刷电路板；所述的晶圆基板膜为转移用薄膜，具体为PE蓝膜、铜薄膜和铝薄膜。