一种低成本的led封装结构及其晶圆级封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低成本的LED封装结构及其晶圆级封装方法，属于半导体封装技术领域。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light-Emitting D1de，简称LED)的发光元件芯片是通过PN结形成发光源来发射各种颜色的光的半导体器件。传统的LED封装结构将LED芯片I设置于基座中央，如图1所示，LED芯片I通过金线11将其电极信息引至固定于基座的引脚3，金属引脚3再与转接板连接，而基座包括位于LED芯片四周的塑料基座22和嵌于塑料基座中央的内嵌基座21，内嵌基座21 —般采用铜块，内嵌基座21的顶端固定LED芯片1，并将LED芯片I工作过程中产生的热从下导出。传统的LED封装结构的结构复杂，其高度在3?5毫米，限制了 LED封装结构的应用空间；同时，传统的LED封装结构采用单颗芯片封装方法，工艺复杂且大量且大块采用铜质的内嵌基座21，生产成本高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服当前LED封装结构和方法的不足，提供一种结构简单、减薄LED封装结构、降低生产成本的低成本的LED封装结构及其晶圆级封装方法。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
本发明一种低成本的LED封装结构，其包括LED芯片，所述LED芯片的出光面设置正负电极及其电路图案，所述LED芯片倒装于基座，其出光面面向基座，所述基座的中央开设一中空的型腔，所述型腔的内侧设置厚度比基座薄的凸块，所述凸块的上表面与基座的上表面齐平，所述凸块分别与LED芯片的正负电极连接，
所述基座由彼此绝缘的若干个子基座构成，各子基座与各凸块对应，且分别为一体结构，所述基座的上表面设置透光元件，所述基座的下表面设置若干个输入/输出端，在LED芯片的背面和基座的另一面覆盖保护层、并形成露出输入/输出端的保护层开口，在输入/输出端可以设置连接件。
[0005]本发明所述LED芯片的正负电极设置于出光面的临近边缘处。
[0006]本发明所述型腔的尺寸不小于LED芯片的尺寸。
[0007]本发明各所述凸块的高度h2 —致，其高度h2的范围为15?25微米。
[0008]本发明所述透光元件的出光面设置光学膜或光学结构。
[0009]本发明所述连接件为焊球/焊块或顶端设置有焊球的金属微柱。
[0010]本发明所述型腔内、于LED芯片的上方设置填充物。
[0011]本发明所述填充物的下表面与LED芯片的出光面的间距为h3，h3的范围为
O( h3〈各所述凸块的高度。
[0012]本发明一种低成本的LED封装结构的晶圆级封装方法，包括步骤:
取透光元件，并对透光元件进行表面处理，所述表面处理包括化学清洗、抛光或减薄处理及在透光元件的出光面设置光学膜或光学结构；
对完成表面处理的透光元件的非出光面采用晶圆级工艺复数次依次通过溅射金属种子层、光刻工艺塑造光刻图形开口、电镀工艺于光刻图形开口内电镀金属形成基座和凸块，并在基座的表面设置输入/输出端，所述基座由若干个彼此绝缘的子基座构成，所述子基座与凸块对应并分别为一体结构；
采用C2W方式(芯片倒装到晶圆方式)将LED芯片倒装于基座的型腔内，LED芯片的正负电极与上述凸块对应连接，LED芯片的出光面朝向基座；
在LED芯片的背面和基座的另一面覆盖保护层、并形成露出输入/输出端的保护层开
P ;
在输入/输出端设置连接件；
将上述采用晶圆级封装工艺完成的LED封装结构沿切割线进行切割，形成独立的单体。
[0013]本发明在采用C2W方式将LED芯片倒装于基座的型腔内之前还包括步骤:在所述型腔内填充填充物，所述填充物的高度不超过上述凸块的高度，所述填充物包括但不限于荧光物质。
[0014]相比与现有方案，本发明的有益效果是:
1、本发明采用正负电极置于出光面的LED芯片，并将LED芯片倒装至基座，使LED芯片的光从基座中央中空的型腔内出射，使LED封装结构简洁，可靠性高；型腔内可以设置荧光物质，可以获得诸如白光的LED封装结构；
2、本发明采用加工工艺成熟的晶圆级封装工艺，通过结构的巧妙设计，简化并减薄了LED封装结构，整个LED封装结构的厚度小于I微米，节约了玻璃、荧光粉涂层、镀层及绝缘层等的用量，降低了生产成本；同时，LED封装结构可以直接SMT在PCB板上，后期工艺成本也可进一步降低。
【附图说明】
[0015]图1为传统LED封装结构的剖面示意图；
图2为本发明一种低成本的LED封装结构的封装方法的流程图；
图3为本发明一种低成本的LED封装结构的示意图；
图4A至图4D为图3的实施例一的A-A剖面示意图；
图5为图3的实施例二的A-A剖面示意图；
图6为图5的变形；
图7至图13为图6的一种低成本的LED封装结构的封装方法的流程示意图；
图中:
LED芯片I 出光面11 电极I 131 电极II 132 电极III 133 基座2 型腔20 缝 I 201 缝 II 202 缝III 203
子基座I 21 子基座II 22 子基座III 23 凸块I 211 凸块II 221 凸块III 231 填充物24 输入/输出端25 荧光物质3 保护层4 保护层开口 41 连接件5 透光元件6 切割线7。
【具体实施方式】
[0016]参见图2，本发明一种低成本的LED封装结构的封装方法的工艺流程如下:
51:取透光元件，并对透光元件进行表面处理；
52:在透光元件的一面采用晶圆级工艺形成带有型腔的基座及凸块，并在基座的表面设置输入/输出端；
53:采用C2W方式将LED芯片倒装于基座的型腔内，LED芯片的出光面朝向基座；
54:在LED芯片的背面和基座的另一面覆盖保护层，在输入/输出端设置连接件；
55:将上述通过晶圆级封装工艺完成的LED封装结构沿切割线进行切割，形成独立的单体。
[0017]现在将在下文中参照附图更加充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例，从而本公开将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。
[0018]实施例一，参见图3和图4A、图4B、图4C、图4D
本发明一种低成本的LED封装结构，其LED芯片I的出光面11设置正负电极及其匹配的电路图案，其中正负电极在出光面11的临近边缘处。如图3所示，正电极为电极I 131，位于LED芯片I左侧中部；负电极为电极II 132、电极III133，电极II 132位于LED芯片I的右上角，电极III 133位于LED芯片I的右下角。
[0019]基座2优选采用导电性好、散热快的金属铜制作，但不限于铜，如图4A所示，基座2的厚度hl，厚度hi范围:50?80微米。基座2的中央开设一中空的型腔20，型腔20的横截面形状包括但不限于圆形、四边形、六边形等多边形，通常型腔20横截面形状与LED芯片I的一致，但该型腔20的尺寸比LED芯片I的尺寸略大。型腔20的内侧设置厚度比基座2薄的凸块I 211、凸块II 221、凸块III231，凸块I 211、凸块II 221、凸块III 231的高度一致，其高度h2的优选在20微米左右，具体地，高度h2的范围为15?25微米。凸块I 211设置于型腔20的左侧中部，凸块II 221设置于型腔20的右上角，凸块III 231设置于型腔20的右下角。基座2由彼此绝缘的子基座I 21、子基座II 22、子基座III 23构成，以与LED芯片I的正负电极数匹配。子基座I 21与子基座II 22之间的间隙为缝I 201，子基座II 22与子基座III 23之间的间隙为缝II 202，子基座I 21与子基座III 23之间的间隙为缝III 203。其中子基座I 21位于左侧，呈[状，其与凸块I 211为一体结构；子基座II 22位于右上侧，呈，状，其与凸块II 221为一体结构；子基座III 23位于右下侧，呈^状，其与凸块III 231为一体结构。凸块I 211、凸块II 221、凸块III 231的上表面与基座2的上表面齐平。
[0020]LED芯片I与基座2连接，LED芯片I的出光面11面向基座2。其中，LED芯片I的电极I 131与凸块I 211对应连接，LED芯片I的电极II 132与凸块II 221对应连接，LED芯片I的电极III 133与凸块III 231对应连接。可选地，电极I 131、电极II 132、电极III 133与凸块I 211、凸块II 221、凸块III 231可以分别仅部分连接，只需满足电信的可靠连通。因基座2的中央的型腔20为中空的开放区域，LED芯片I的出光面11发出的光线可以通过该型腔20从基座2出射，基座2能够阻挡或折转侧光，以改善光线方向性，提高出光率。型腔20的中空的开放区域内及缝I 201、缝II 202、缝III 203也可填充透光性能优良的填充剂24，如图4B所示，该填充剂24包括但不限于硅胶、环氧树脂等。
[0021]基座2的上表面设置透光元件6，透光元件6的厚度h4范围为300?400微米，其材质可是普通玻璃、光学玻璃、有机玻璃等，既可使光透出本LED封装结构，又能保护LED芯片I免于落灰、划伤等，并根据需要设计透光元件6的出光面，以调节出光角度、雾度、出光率等参数，如透光元件6的出光面设置光学透镜等光学结构61，如图4C所示；或设置厚度小于I微米的增透膜62等光学膜，如图4D所示，以提高出光率。
[0022]基座2的下表面设置输