一种倒装芯片封装结构及成型方法与流程

本发明涉及一种倒装芯片的封装结构及成型方法。

背景技术：

倒装芯片与正装芯片相比，它具有较好的散热功能，具有低电压、高亮度、高可靠性、高饱和电流密度等优点，因此倒装芯片在大功率LED器件上有着广泛的应用。

对于现有的贴片式倒装LED封装结构常是在支架固晶区点锡膏，然后将倒装芯片贴放在锡膏上，芯片电极与锡膏对应，经过回流焊，实现固晶。但是由于金属支架和塑胶料的膨胀系数不同 ，在过回流焊固晶的时候，金属支架会存在弯曲的情况，使得金属支架变得不平整，因此锡膏无法均匀的分布在芯片电极和金属支架之间，使得芯片电极和金属支架之间会存在空洞，甚至存在没有焊接在一起存在虚焊的问题，这直接影响了芯片的散热和稳定性。为了解决这个问题，有人提出增加锡膏的量，但是由于支架的两个电极之间的绝缘层间距比较小，而且倒装芯片的两个电极的之间的间隙也比较小，会存在点在支架两个电极上的锡膏跨过绝缘层连接在一起，造成短路。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种倒装芯片封装结构及成型方法，该倒装芯片封装结构通过在倒装芯片和封装支架之间插入缓冲层的方式，以解决现有倒装芯片在回流焊时因膨胀系数差异大造成焊接质量不好的问题。

具体方案如下：

一种倒装芯片封装结构，包括支架本体、倒装芯片以及封装胶体，所述支架本体包括至少两个金属电极以及绝缘材料，所述倒装芯片固定在支架本体的碗杯内，所述封装胶体涂覆在倒装芯片上，所述支架本体的碗杯内还设有对应金属电极数量的缓冲层，所述缓冲层均由金属材料制成，所述缓冲层之间通过绝缘河道进行分割和电性隔离，所述缓冲层的上表面设置有第一可焊接金属层以对应连接倒装芯片的电极，所述缓冲层的下表面设有第二可焊金属层以对应连接支架本体上的金属电极。

优选的，所述支架本体的金属电极与缓冲层相焊接的面上设有第三可焊金属层，所述缓冲层和金属电极之间通过第二可焊金属层和第三可焊金属层直接焊接固定。

优选的，所述第二可焊金属层和第三可焊金属层均为锡或者锡合金。

优选的，所述第二可焊金属层的厚度为100-200um，所述第三可焊金属层的厚度为150-250um。

优选的，所述缓冲层的上表面包括焊盘区和反射区，所述焊盘区位于缓冲层的对应固定倒装芯片的位置，所述反射区位于其他位置，所述反射区上设有反射层。

优选的，所述绝缘河道内填充有绝缘材料，所述绝缘材料为有机硅胶绝缘材料。

优选的，所述绝缘材料的顶面超过缓冲层的上表面20-30um。

优选的，所述绝缘河道的宽度为180-220um。

本发明还提供了一种倒装芯片封装结构的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将上述的缓冲层放入到支架本体的碗杯内，并且使各缓冲层分别与支架本体的各金属电极相对应，使其不会短路；

S2、在缓冲层的正负电极上点锡膏；

S3、将倒装芯片放置在缓冲层上，并且倒装芯片的电极分别与缓冲层对应；

S4、过回流焊，使得倒装芯片通过锡膏焊接在缓冲层上，缓冲层焊接在支架本体的金属电极上；

S5、点封装胶体；

S6、烘烤，使封装胶体固化。

优选的，所述步骤S2中所点锡膏的厚度为40-200um。

与现有的倒装芯片封装结构相比较，本发明提供的一种倒装芯片封装结构及其成型方法具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种倒装芯片封装结构在倒装芯片的电极和支架的金属电极之间插入缓冲层，倒装芯片焊接在缓冲层上，缓冲层再焊接在支架的金属电极上，可以减少倒装芯片和支架在回流焊时因支架的金属电极和塑胶料之间膨胀系数差异大造成焊接质量不好的问题。

2、本发明提供的一种倒装芯片封装结构的缓冲层的下表面和支架的金属电极的上表面都设有锡层，两种通过锡层直接焊接在一起，而不需要在两者之间点锡膏，可以大幅度减少焊接处的空洞，使得两者之间焊接更加紧密，提高焊接质量和散热效果。

3、本发明提供的一种倒装芯片封装结构的缓冲层的绝缘河道中填充的绝缘材料的顶面超过缓冲层的上表面，绝缘材料采用软质的有机硅胶绝缘材料，在缓冲层在回流焊时膨胀时，由于有机硅胶柔软的特性，仍能保证缓冲层的平整，并且由于绝缘材料的阻挡，正负电极上的锡膏也不会连在一起，可以保证倒装芯片的与缓冲层之间的焊接质量。

4、本发明提供的一种倒装芯片封装结构的缓冲层的上表面包括焊盘区和反射区，反射区采用镜面银镀层，可以提高倒装芯片的出光效率，提高该封装结构的光效。

5、本发明提供的一种倒装芯片封装结构的成型方法，该成型方法先将缓冲层放入到支架本体的碗杯内，再在缓冲层上点锡膏，放置倒装芯片，然后过回流焊，直接将倒装芯片通过锡膏焊接在缓冲层上，缓冲层焊接在支架本体的金属电极上，最后进行点胶和烘干步骤，整个成型过程简单方便，并且良品率高。

附图说明

图1示出了倒装芯片封装结构的示意图。

图2示出了实施例1中缓冲层的结构示意图。

图3示出了实施例2中支架本体的金属电极的示意图。

图4示出了实施例3中缓冲层的俯视图。

图5示出了实施例4中缓冲层的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1

如图1所述，本发明提供了一种倒装芯片封装结构，该封装结构包括支架本体1，倒装芯片2以及封装胶体3，其中支架本体包括至少两个金属电极12和塑胶料10，塑胶料10将金属电极12固定并形成碗杯形状，金属电极12的中部也由塑胶料分割开，使各金属电极12之间电气隔离，金属电极12优选热导率高并且电阻小的金属材料，比如铜，在金属电极12的下表面还可以喷涂或者电镀可焊金属层，以便于金属电极12可以通过焊料直接焊接到PCB板上。金属电极12的大小由倒装芯片2的正负电极20的大小来确定，当倒装芯片2的正负电极为左右等大时，则金属电极12也采用等大布设；当倒装芯片2的正负电极为一大一小时，则金属电极12也采用一大一小布设。倒装芯片2的正负电极20的焊接面上同样镀设有可焊金属层，比如金锡合金，使得倒装芯片可以通过共晶焊或者锡膏焊接到支架上。封装胶体3涂覆在倒装芯片的出光面及其四周，封装胶体优选高折射率的有机硅胶，或者是混合有荧光粉的有机硅胶，也可以在封装胶体的表面上直接molding（成型）透镜，以提高该封装结构的出光效率。

本实例中以支架本体1的碗杯内只有一个倒装芯片为例进行说明，参考图1和图2，在支架本体1内，倒装芯片2和支架本体1的金属电极12之间还设有缓冲层4，缓冲层4由导电的金属材料制成，优选具有高热导率和低电阻的金属材料，例如铜。缓冲层4的中部设有绝缘河道40，绝缘河道40将缓冲层分割成正负两个电极42，并且使正负两个电极42之间电气隔离，在缓冲层4的上表面设有第一可焊金属层44，下表面设有第二可焊金属层46，第一可焊金属层44用于与倒装芯片2的正负电极20相焊接，第二可焊金属层46用于与支架本体的金属电极12相焊接，因此缓冲层4分割成的两个电极42的大小与支架本体1的金属电极12相同也由倒装芯片2的电极20的大小决定，在此不再赘述。绝缘河道40支架本体1的两个金属电极12之间的绝缘层10上并与之平行，使缓冲层4与支架本体1上的金属电极12焊接在一起后不会短路。

参考图2，其中绝缘河道40为布设在缓冲层4中部的凹槽，在倒装芯片焊接在缓冲层4上时，由于中部凹槽的存在，左右两边的缓冲层4在受热膨胀后有延伸的空间，缓冲层4仍然能够平整，不会因缓冲层4的翘起导致锡膏无法均匀的分布在芯片电极和缓冲层之间，使得芯片电极可以很好在焊接在缓冲层4上，并且芯片电极和缓冲层之间的空洞率低。

实施例2

参考图1和图3，本实施例与实施例1中的结构大致相同，其差异在于，支架本体的金属电极12与缓冲层4相焊接的面上设有第三可焊金属层14，所述缓冲层4和金属电极12之间通过第二可焊金属层46和第三可焊金属层14直接焊接固定。第二可焊金属层46和第三可焊金属层14可以是采用喷涂或者电镀的方式形成，优选喷涂的方式。第二可焊金属层46和第三可焊金属层14优选锡或者锡合金，进一步优选的，第二可焊金属层46的厚度为100-200um，所述第三可焊金属层14的厚度为150-250um。

由于第二可焊金属层46和第三可焊金属层14采用直接焊接固定的方式，因此该倒装芯片封装结构在进行成型的时候，不需要在第二可焊金属层46和第三可焊金属层14之间点锡膏，不仅可以减少点锡膏的步骤，还可以避免因锡膏的不平整造成缓冲层4和金属电极12之间的接触不良而导致热阻变大，影响其散热效果。

实施例3

参考图1和4，本实施例与实施例1中的结构大致相同，其差异在于，所述缓冲层4的上表面包括焊盘区400和反射区410，所述焊盘区400位于缓冲层4的中部，绝缘河道40将焊盘区分割成左右两个电气隔离的区域，所述反射区410位于焊盘区的周侧，所述反射区上设有反射层。其中，所述焊盘区400上的可焊金属层选用与倒装芯片2的正负电极20的焊接面上镀设材料相同的金锡合金，所述反射区410上的反射层为镜面银反射层，反射区410可以增加该倒装芯片封装结构的出光效率，提高光效。

实施例4

参考图1和图5，本实施例与实施例1中的结构大致相同，其差异在于，所述绝缘河道40内填充有绝缘材料，优选绝缘材料为有机硅胶绝缘材料，在倒装芯片焊接在缓冲层4上时，左右两边的缓冲层4在受热膨胀后往绝缘河道内挤压，由于有机硅胶的柔软特性，因此在缓冲层4焊接的时候仍然能够平整，不会因缓冲层4的翘起导致锡膏无法均匀的分布在芯片电极和缓冲层之间，使得芯片电极可以很好在焊接在缓冲层4上，并且芯片电极和缓冲层之间的空洞率低。进一步的，该绝缘材料的顶面超过缓冲层4的上表面20-30um。因此在点锡膏的时候，锡膏点在绝缘河道40的两侧，由于绝缘河道40高于缓冲层4的上表面，因此在焊接的时候，绝缘河道40两侧的锡膏不会连在一块。进一步优选的，绝缘河道40的宽度为180-220um。

参考图1，所述缓冲层4的外形和大小与支架本体1的碗杯相同或者大致相同，在缓冲层4放置到支架本体1的碗杯内时，缓冲层4可以被定位，并且在焊接的时候，缓冲层4不会产生位移。

上述实施例1-实施例4中都是以支架本体的碗杯内只有一个倒装芯片为例，支架本体的碗杯内有多个倒装芯片的原理与只有一个倒装芯片的原理相同，差异只是在缓冲层的数量不同，因此不再赘述。

实施例5

参考图1-图5，本发明还提供了一种倒装芯片封装结构的成型方法，该成型方法包括以下步骤：

S1、将实施例1-实施例4任一所述的缓冲层放入到支架本体的碗杯内，并且使各缓冲层分别与支架本体的各金属电极相对应，使其不会短路；

S2、在缓冲层的正负电极上点锡膏；

S3、将倒装芯片放置在缓冲层上，并且倒装芯片的电极分别与缓冲层对应；

S4、过回流焊，使得倒装芯片通过锡膏焊接在缓冲层上，缓冲层焊接在支架本体的金属电极上；

S5、点封装胶体；

S6、烘烤，使封装胶体固化。

其中，S2步骤中所点锡膏的厚度优选40-200um。

上述的倒装芯片封装结构的成型方法采用缓冲层、倒装芯片、支架本体通过一次回流焊成型固定的方式，整个成型过程简单方便，并且焊接处的空洞率低，焊接质量好，产品的良品率高。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。