一种LED封装支架及封装结构的制作方法

本实用新型涉及器件封装技术领域，特别是涉及一种led封装支架及封装结构。

背景技术：

随着集成电路集成度的增加，芯片的封装技术也越来越多样化，因为芯片倒装技术具有缩短封装内的互连长度，进而能够更好地适应高度集成的发展需求，目前已广泛应用于芯片封装领域。随着显示屏对像素要求的不断提升，要求像素间距越来越小，led芯片及其封装器件的尺寸越来越小，其制作过程面临的困难与挑战越来越多。

现有led封装支架的焊盘表层大多设置为一层金(au)层来作为保护层防止下层金属被氧化，金层的厚度对焊接过程中锡膏的扩散和溶解至关重要。焊接时，金层在充足的热量下，会以比镍(ni)快几万倍的速度(溶速为117微英寸/秒)迅速溶入焊锡的主体中形成四处分散的界面金属间化合物(imc)ausn4，而金层下的镍与焊锡在较慢速度下形成的界面金属间化合物(imc)ni3sn4才是决定焊接强度的关键，只有形成良好的ni3sn4的imc层，才能保证焊接的牢固程度。若金层太厚，会导致焊锡扩散进而不能很好地溶入镍层以形成良好的ni3sn4的imc层，甚至造成“金脆”现象，最终降低焊接强度；若金层太薄，又易导致金层不能全部覆盖到镍层上，产生漏镍现象，进而使得镍层被氧化影响封装结构性能。因此具有适合金层厚度的封装支架也是目前研究的重点。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的一个目的提供一种led封装支架，所述支架可有效解决现有技术中因焊盘金层厚度不佳导致的焊接强度低，芯片易脱落问题以及漏镍问题；本实用新型还提供一种使用该封装支架的led封装结构。

为了实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种led封装支架，所述支架包括：基板，设置于所述基板上的焊盘，与led芯片的电极进行连接，所述焊盘的面积大于所述led芯片的电极面积，所述焊盘表层为金层，所述金层的厚度小于或者等于25nm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述金层的厚度为10～20nm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述焊盘的面积是所述led芯片电极的面积的1.2～200倍。

作为本实用新型的一种优选方案，所述led包括miniled以及microled。所述miniled通常是指至少一个边长小于300μm的led芯片，例如150μm×150μm，所述microled通常是指边长为1～100μm的led芯片。

作为本实用新型的一种优选方案，所述焊盘为包括钛层，铜层，镍层以及金层的叠层结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述钛层为所述焊盘的底层，所述铜层设置于所述钛层之上，所述镍层设置于所述铜层之上，所述金层为所述焊盘的表层。

作为本实用新型的一种优选方案，所述钛层的厚度为50nm～500nm，所述铜层的厚度为20μm～50μm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述镍层的厚度为500～5000nm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述铜层包括至少三层铜结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述铜层包括三层铜结构，其中所述铜层中的底层铜结构厚度为300nm～500nm，中间层铜结构厚度为3μm～5μm，上层铜结构厚度为20μm～30μm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述焊盘的形状为矩形、台阶状或异形结构，所述台阶状焊盘至少包括一级台阶。

作为本实用新型的一种优选方案，所述封装支架为双面配线封装支架或单面配线封装支架。

作为本实用新型的一种优选方案，所述焊盘包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘之间的间隙为50μm以下。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一焊盘和所述第二焊盘垂直于所述间隙的宽度为1mm以下。

本实用新型还提供一种led封装结构，所述封装结构包括上述任一所述的led封装支架，固定于所述封装支架上的led芯片以及覆盖于所述led芯片上的封固胶。

作为本实用新型的一种优选方案，所述led芯片与封装支架之间包括ni3sn4介面金属间化合物层，其厚度为1～3μm。

作为本实用新型的一种优选方案，还包括一镍层，该镍层位于所述ni3sn4介面金属间化合物层与所述支架的基板之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述ni3sn4介面金属间化合物层的横截面积是所述led芯片电极的面积的1.2～1.5倍。

作为本实用新型的一种优选方案，所述led芯片的一个边长为300μm以下。

如上所述，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型设计的封装支架，包括基板，设置于所述基板上的焊盘，与led芯片的电极进行连接，所述焊盘的面积大于所述led芯片的电极面积，所述焊盘表层为金层，所述金层的厚度小于或者等于25nm。通过将焊盘表层的金层厚度设置在25nm及以下范围内，使得焊接芯片过程中，锡膏不易扩散，且可以充分的溶入镍层，从而与镍形成良好的ni3sn4的imc层，有效保证led芯片的焊接牢固程度，芯片不易脱落，封装结构的可靠性大大提升；进一步地，本实用新型还提供了所述金层厚度的优选范围，为10～20nm，该厚度范围的金层不仅可保证焊接牢固程度还可避免漏镍的情况发生，有效防止镍层被氧化。

附图说明

图1显示为现有封装支架在在固晶状态下经过回流焊之后的锡膏状态图。

图2显示为现有封装支架在在未固晶状态下经过回流焊之后的锡膏状态图。

图3显示为使用现有支架的封装结构可靠性测试图。

图4显示为本实用新型于一实施例中公开的一种led封装支架结构示意图。

图5显示为本实用新型于一实施例中公开的一种led封装支架经过回流焊之后的锡膏状态图。

图6显示为使用本实用新型于一实施例中公开的一种支架的封装结构可靠性测试图。

图7显示为本实用新型于一实施例中公开的一种led封装支架结构示意图。

附图标号说明：

1.基板

2.焊盘

3.金层

4.钛层

5.铜层

6.镍层

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1至图7。须知，本申请实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

现有常见的封装支架金层厚度一般在50nm以上，由于目前led芯片的尺寸逐渐减小，焊盘的面积要比芯片面积大得多，焊接过程中金层对于锡膏的扩散和溶解影响程度也进一步增大，如图1和2所示，分别为现有封装支架在固晶状态与未固晶状态下经过回流焊之后的锡膏状态，可明显看出两种情况下锡膏均有大范围的扩散且溶解不充分；同时在测试封装结构电压与初始电压值的比值(δvf)随时间的变化关系以判定封装结构可靠性时，如图3所示，现有封装结构的δvf均有升高现象，表明其随着时间的增长led芯片均存在松动甚至脱落的情况，导致电压异常升高，使得封装结构失效，进一步突显出现有封装支架与芯片焊接的牢固性不佳的问题。

实施例一：

如图4所示，本实施例提供一种led封装支架，所述支架包括：基板1，设置于所述基板1上的焊盘2，与led芯片的电极进行连接，所述焊盘2的面积大于所述led芯片的电极面积，所述焊盘1表层为金层3，所述金层3的厚度w小于或者等于25nm。

可选地，所述金层3的厚度w为10～20nm。

可选地，所述焊盘2的面积是所述led芯片电极的面积的1.2～200倍。例如5mil*9mil的芯片，其面积比优先为1.2～2，随着芯片尺寸越小，其面积比将增加，例如2mil*4mil，其面积比可以为50～200。

可选地，所述焊盘2为包括钛层4，铜层5，镍层6以及金层3的叠层结构。

可选地，所述钛层4为所述焊盘2的底层，所述铜层5设置于所述钛层4之上，所述镍层6设置于所述铜层5之上，所述金层3为所述焊盘2的表层。

可选地，所述钛层4的厚度为50nm-500nm，所述铜层5的厚度为20μm-50μm。

可选地，所述镍层6的厚度为500～5000nm。

本实施例中的封装支架，经过回流焊之后的锡膏扩散情况和溶解情况如图5所示，图中的亮点即代表锡膏，可明显看出锡膏不扩散且溶解充分，表明在本实施例所设置的金层厚度范围内，封装支架经过回流焊后可有效避免锡膏扩散，保证锡膏充分溶入镍层，以形成良好的ni3sn4的imc层，进而提升支架与led芯片的焊接结合力度；进一步地，本实施例还提供了所述金层厚度的优选范围，为10～20nm，该厚度范围的金层不仅可保证焊接牢固程度还可避免漏镍的情况发生，有效防止镍层被氧化。

同时对应用本实施例封装支架的封装结构也进行了相应的可靠性验证，如图6所示，可看出应用本实施例封装支架后封装结构的可靠性大大提升，电压长期处于稳定状态，表明本实施例的封装支架能与led芯片较好的焊接并保证焊接强度的稳定性。

可选地，所述led包括miniled以及microled。所述miniled通常是指至少一个边长小于300μm的led芯片，例如150μm×150μm，所述microled通常是指边长为1～100μm的led芯片。

可选地，所述焊盘2的形状为矩形、台阶状或异形结构，所述台阶状焊盘至少包括一级台阶。

可选地，所述封装支架为双面配线封装支架或单面配线封装支架。

可选地，所述焊盘2包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘之间的间隙为50μm以下。

可选地，所述第一焊盘和所述第二焊盘垂直于所述间隙的宽度为1mm以下。

本实施例中的封装支架，通过设置焊盘表层的金层厚度小于或者等于25nm，使得焊接过程中，锡膏不易扩散，且可以充分溶入镍层，从而与镍形成良好的ni3sn4的imc层，有效保证led芯片的焊接牢固程度，芯片不易脱落，封装结构的可靠性大大提升。

实施例二：

本实施例提供一种led封装支架，其基本结构与实施例一中相同，在此不再赘述，其与实施例一的区别在于：本实施例中所述铜层5包括至少三层铜结构。

可选地，所述铜层5包括三层铜结构，如图7所示，其中所述铜层5中的底层铜结构厚度为300nm-500nm，中间层铜结构厚度为3μm-5μm，上层铜结构厚度为20μm-30μm。

实施例三：

本实施例提供了一种led封装结构，所述封装结构包括上述实施例中任一所述的led封装支架，固定于所述封装支架上的led芯片以及覆盖于所述led芯片上的封固胶。

可选地，所述led芯片与封装支架之间包括ni3sn4介面金属间化合物层，其厚度为1～3μm。

可选地，还包括一镍层，该镍层位于所述ni3sn4介面金属间化合物层与所述支架的基板之间。

可选地，所述ni3sn4介面金属间化合物层的横截面积是所述led芯片电极的面积的1.2～1.5倍。

可选地，所述led芯片的一个边长为300μm以下。

综上所述，本实用新型提供了一种led封装支架及封装结构，所述支架包括：基板，设置于所述基板上的焊盘，与led芯片的电极进行连接，所述焊盘的面积大于所述led芯片的电极面积，所述焊盘表层为金层，所述金层的厚度小于或者等于25nm。通过将焊盘表层的金层厚度设置在25nm及以下范围内，使得焊接芯片过程中，锡膏不易扩散，且可以充分的溶入镍层，从而与镍形成良好的ni3sn4的imc层，有效保证led芯片的焊接牢固程度，芯片不易脱落，封装结构的可靠性大大提升；进一步地，本实用新型还提供了所述金层厚度的优选范围，为10～20nm，该厚度范围的金层不仅可保证焊接牢固程度还可避免漏镍的情况发生，有效防止镍层被氧化。本实用新型提供的led封装结构中包括所述封装支架。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的结构及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。