[发明专利]发光二极管元件装置与其制作方法

说明书

技术领域

本发明关于一种发光二极管元件装置与其制作方法，且特别关于一种考虑封装结构进行改良的发光二极管元件装置与其制作方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)灯作为新世代的照明光源，因其发光效率高、寿命长、省能源、不易破损、环保之特点逐步在家居、办公、公共设施建设等照明领域得到应用。

球泡灯是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具。传统白炽灯、钨丝灯耗能高、寿命短，在全球自然资源紧张的情况下，已渐渐被各国政府禁止生产，随之而来的替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于制造过程使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速发展，LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。由于白炽灯及电子节能灯在人们的日常使用中仍占据着非常高的比例，为了减少浪费，LED照明制造厂商必须开发符合现有接口、使用习惯的LED照明产品，使得使用者在不需要更换原有的传统灯具基座和线路的情况下就可使用新一代的LED照明产品。于是LED球泡灯就应运而生。LED球泡灯采用了现有的接口方式，即螺口、插口方式，甚至为了符合人们的使用习惯模仿了白炽灯泡的外形。

除了LED球泡等，LED也陆续广泛地应用到各种灯具。在这些灯具中，LED模组是个关键的组件。在不同的制作技术里头，LED模组也有不同的形态。由于LED模组作为发光的核心来源，因此不管是针对其散热或是改善发光效率的各种改良，对于整个灯具的发展都会有很大的帮助。

发明内容

根据本发明的实施例，其中主要针对的是发光二极管的倒装芯片类型，通过对于相关的封装结构进行改良，进而改善发光效率跟散热等技术问题，使得发光二极管灯具的整体能得到更大效能的提升。

因此，根据本发明的一个实施例，提供一种发光二极管元件装置。这种发光二极管元件装置包括倒装芯片、封装结构与荧光层。倒装芯片(flip chip)具有发光二极管元件与两个芯片电极。所述两个芯片电极安装于所述发光二极管元件的下方。所述发光二极管元件的上方与侧壁在电导通时发光。这里提到的发光二极管元件可以是通过各种半导体技术，例如在一个集成电路晶圆(Wafer)上制造多个发光二极管元件，并且经过切割而获得。这里提到的芯片电极可以指直接从集成电路晶圆直接长出的导体，也可以指包含锡球加上导体的组合。

倒装芯片技术既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术。倒装芯片技术已成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。今天，倒装芯片封装技术的应用范围日益广泛，封装形式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。同时，倒装芯片也向制造者提出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对PCB基板和贴后键合，如引线健合和载带自动健全(TAB)。FC则将芯片有源区面对PCB基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连.硅片直接以倒扣方式安装到PCB从硅片向四周引出I/O，互联的长度大大缩短，减小了RC延迟，有效地提高了电性能。显然，这种芯片互连方式能提供更高的I/O密度。倒装占有面积几乎与芯片大小一致。在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。

倒装芯片又称倒装片，是在I/O pad上沉积锡铅球，然后将芯片翻转佳热利用熔融的锡铅球与陶瓷机板相结合此技术替换常规打线接合，逐渐成为未来的封装主流。当前主要应用于高时脉的CPU、GPU(Graphic Processor Unit)及Chipset等产品为主，但已经陆续推广到发光二极管芯片的制作。与COB相比，该封装形式的芯片结构和I/O端(锡球)方向朝下，由于I/O引出端分布于整个芯片表面，故在封装密度和处理速度上倒装芯片技术已达到顶峰。特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工，因此是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。

倒装片连接有三种主要类型C4(Controlled Collapse Chip Connection)、DCA(Direct chip attach)和FCAA(Flip Chip Adhesive Attachment)。C4是类似超细间距BGA的一种形式与硅片连接的焊球阵列一般的间距为0.23、0.254mm。焊球直径为0.102、0.127mm。焊球组份为97Pb/3Sn。这些焊球在硅片上可以呈完全分布或部分分布。