一种led封装结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种LED封装结构，属于半导体封装【技术领域】。其包括硅基本体（110）和LED芯片（200），硅基本体（110）的正面设置不连续的金属反光层（410、420），硅通孔（111）内设置不连续的金属层Ⅰ（810）、金属层Ⅱ（820），LED芯片电极（210）、金属块/柱（321）、金属反光层（410）、金属层Ⅰ（810）实现电气连接，LED芯片电极（220）、金属块/柱（322）、金属反光层（420）、金属层Ⅱ（820）实现电气连接；金属层Ⅲ（830）位于硅基本体（110）的背面的绝缘层Ⅱ（520）的表面且位于金属层Ⅰ（810）、金属层Ⅱ（820）之间。本实用新型封装结构依靠圆片级封装技术获得全角度出光的LED封装结构，能够降低热阻、提高可靠性、使出光角度不受限、且能降低设计和制造成本。
【专利说明】一种LED封装结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种LED封装结构，属于半导体封装【技术领域】。
【背景技术】
[0002]一般的,发光二极管(Light-Emitting Diode,简称LED,下同)的封装有多种封装形式。早期的，采用引线框为基板进行封装，将LED芯片通过导热膏(或导电胶)贴装至引线框上，通过引线键合的方式实现电流加载从而使其发光；随着技术进步，一些新的、高性能的基板材料出现，在大功率LED的应用中起到了引领作用，如陶瓷基板、AlN基板等。但作为商用化的产品而言，现有的LED封装技术还存在如下问题:①热阻高。由于LED芯片发光是通过电子复合过程所激发，因而在产生光的同时产生大量的热。众所周知，热的产生反过来影响着电转化为光的效率，降低了 LED本身的发光性能。②LED芯片通过贴装工艺与金属反光层连接，由于LED芯片的自身重量越来越轻，其电极与焊锡的润湿力常存在不平衡，在回流时就可能发生的漂移、立碑或旋转等不良连接方式，影响LED封装的可靠性；
I:出光角度受限。现有的LED灯珠，其LED芯片坐落于下凹的反光杯罩内，出光角度最大
不超过150度，受限的出光角度导致LED灯珠使用范围受限，在某些需要超大角度甚至全角度的场合，必须辅以二次光学设计结构；由于出光角度大小不一致，二次光学设计结构需要考虑具体的出光角度有针对性地进行设计，不仅增加了二次光学设计难度，而且增加了 LED结构的复杂性，同时，设计和制造成本也相应增加。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能够降低热阻、提高可靠性、使出光角度不受限、并且能降低设计和制造成本的LED封装结构。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:
[0005]本实用新型一种LED封装结构，包括背面开设若干个硅通孔的硅基本体和带有LED芯片电极的LED芯片，所述硅基本体的正面设置绝缘层I，所述硅通孔的内壁设置绝缘层II，
[0006]所述绝缘层I的表面设置不连续的金属反光层，所述硅通孔的顶部设置贯穿绝缘层I和绝缘层II的绝缘层开口，所述绝缘层II的表面设置不连续的金属层1、金属层II，所述金属层1、金属层II一端分别通过绝缘层开口与金属反光层连接，另一端沿硅通孔向外延展至硅基本体的背面并向相反方向延展，所述LED芯片通过金属块/柱倒装至金属反光层，所述LED芯片电极、金属块/柱、金属反光层、金属层I实现电气连接，所述LED芯片电极、金属块/柱、金属反光层、金属层II实现电气连接；
[0007]本实用新型一种LED封装结构，还包括金属层III，所述金属层III位于硅基本体的背面的绝缘层II的表面且位于金属层1、金属层II之间，所述金属层III与金属层1、金属层
II均不连接。[0008]可选地，所述金属块/柱材质为铜,其高度为5_15um。
[0009]可选地，所述金属块/柱和/或金属块/柱的个数至少两个以上。
[0010]可选地，所述金属块/柱与LED芯片电极之间分别设置金属连接层。
[0011]可选地,所述金属连接层材质为锡或锡合金,高度在8-20um。
[0012]可选地，所述金属层III通过若干个金属柱与金属反光层连接，所述金属柱贯穿绝缘层II，部分或全部进入硅基本体。
[0013]可选地，还包括透光层，所述透光层通过粘合剂设置于LED芯片的上方。
[0014]可选地，所述粘合剂填充透光层与硅基本体之间的空间。
[0015]可选地，所述LED芯片与金属反光层的间隙填充填充剂。
[0016]可选地，所述LED芯片的外围涂覆荧光粉胶层。
[0017]本实用新型结构旨在通过圆片级封装方式提升LED灯珠的出光性能、散热性能，降低设计和封装成本。LED芯片落座于平展的反射层上，四周无遮挡，LED光线能够全角度出射；针对实际使用需要的LED出光角度，后续的二次光学设计结构均可在LED光线全角度出射的基础上加以优化；LED芯片通过铜/锡栅结构与金属反光层实现倒装连接，提升了倒装工艺的稳定性和可操作性；特意设置于硅基本体背面的大比例的金属反光层II快速地传导LED芯片工作时产生的热，有效地降低LED封装结构的热阻，有助于提升LED性能。
[0018]本实用新型有益效果是:
[0019]1、LED芯片落座于平展的反射层上，四周无遮挡，LED光线能够全角度出射；
[0020]2、针对实际使用需要的LED出光角度，后续的二次光学设计结构均可在LED光线全角度出射的基础上加以优化；
[0021]3、LED芯片通过金属栅结构与金属反光层实现倒装连接，提升了倒装工艺的稳定性和可操作性；
[0022]4、特意设置于硅基本体背面的大比例的金属反光层快速地传导LED芯片工作时产生的热，有效地降低LED封装结构的热阻，有助于提升LED性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型一种LED封装结构的实施例的示意图；
[0024]图2为图1的实施例的LED芯片与金属反光层II的位置关系示意图；
[0025]图3为图1的实施例的LED芯片与金属反光层II的位置关系示意图；
[0026]图4为图1的变形实施例一的示意图；
[0027]图5和图6为图1的变形实施例二的示意图；
[0028]图7为图1的变形实施例二的不意图；
[0029]图中:
[0030]硅基本体110
[0031]硅通孔111
[0032]LED 芯片 200
[0033]LED 芯片电极 210、220
[0034]金属连接层311、312
[0035]金属块/ 柱 321、322[0036]金属反光层410、420
[0037]绝缘层I 510
[0038]绝缘层II 520
[0039]绝缘层开口501、502
[0040]填充剂610
[0041]粘合剂620
[0042]荧光粉胶层630
[0043]透光层700
[0044]金属层I 810
[0045]金属层II 820
[0046]金属层III830
[0047]金属柱831。
【具体实施方式】
[0048]参见图1，本实用新型一种LED封装结构，在硅基本体110的背面开设若干个硅通孔111，LED芯片200带有LED芯片电极210、220，硅基本体110的正面设置绝缘层I 510，硅通孔111的内壁设置绝缘层II 520。
[0049]绝缘层I 510的表面设置银、招等材质的金属反光层410、420，金属反光层410和金属反光层420不连续，其之间的间隔小于LED芯片电极210与LED芯片电极220之间的间隔。利用银、铝等材质的高反射率性质，金属反光层410、420可以作为LED芯片200的反射层。由于LED芯片200坐落于平展的反射层上，可以实现了 LED光线的全角度出射。LED芯片200与金属反光层410与金属反光层420之间可以无任何物质，也可以设置硅胶等填充剂610，提高其可靠性。
[0050]硅通孔111的顶部设置贯穿绝缘层I 510和绝缘层II 520的绝缘层开口 501、502，所述绝缘层II 520的表面设置不连续的金属层I 810、金属层II 820,所述金属层I 810、金属层II 820 一端分别通过绝缘层开口 501、502与金属反光层410、420连接，另一端沿硅通孔111向外延展至娃基本体110的背面并向相反方向延展,金属层I 810、金属层II 820之间存在间隙。金属层I 810、金属层II 820在硅基本体110的背面可以延展呈矩形，如图2所示；也可以延展呈带有凸起801的矩形，凸起801的个数不少于硅通孔111的个数，一个凸起801至少对应一个硅通孔111，如图3所示。
[0051]LED芯片200通过金属块/柱321、322倒装至金属反光层410、420，LED芯片电极210、金属块/柱321、金属反光层410、金属层I 810实现电气连接，LED芯片电极220、金属块/柱322、金属反光层420、金属层II 820实现电气连接。在硅基本体110的背面绝缘层II 520的表面且位于金属层I 810、金属层II 820之间设置金属层III 830,所述金属层
III830与金属层I 810、金属层II 820均不连接。金属层III 830能够有效地将LED芯片200工作时传导至硅基本体110上的热量散出。
[0052]在LED芯片200的上方通过硅胶等粘合剂620固定玻璃、有机树脂等材质的透光层700，粘合剂620填充透光层700与硅基本体110之间的空间。其中，耐候性较好的玻璃材质的透光层700有助于延长LED灯珠在户外环境的寿命。[0053]本实用新型一种LED封装结构，根据实际需要，也可以作如下结构变形。
[0054]变形实施例一,如图7所示
[0055]金属层I 810和金属层II 820之间的间隙可以大于LED芯片电极210、220之间的间距，以便最大限度地扩大金属层III 830的面积。在金属反光层410下方设置若干个金属柱831，金属柱831贯穿绝缘层II 520，与硅基本体110直接接触；也可以部分或全部进入硅基本体110，以增大接触面积。通过金属柱831可以将LED芯片200工作时产生的热快速地传导至硅基本体110背面的金属层III 830，实现LED芯片200温度节点到封装引脚的低热阻，有助于提升LED性能。
[0056]变形实施例二，如图5、图6和图7所示
[0057]金属块/柱321的个数至少两个以上，平行排列，形成金属栅结构，其材质为铜，其上设置锡或锡合金的金属连接层311。另一边的金属块/柱322的个数也可以至少两个以上，平行排列，也可以形成铜质金属栅结构，其上设置锡或锡合金的金属连接层312。LED芯片200通过金属栅与金属反光层410、420实现倒装连接，提升了倒装工艺的稳定性和可操作性，克服了 LED芯片200在回流工艺中可能发生的漂移、立碑或旋转等不良连接方式，保证了圆片级工艺过程中LED芯片200连接的一致性与均匀性。其中金属块/柱321和金属块/柱322的厚度范围为5-15um，锡或锡合金的厚度范围为8_20um，能在实现可靠连接的同时，最大限度的降低热阻。金属栅也可以应用于传统的设置有LED反射杯的LED灯珠，或其他微小金属部件与金属面/块的连接。
[0058]变形实施例三，如图4、图5和图7所示
[0059]单色的LED芯片200 —般只能激发R (红)、G (绿)、B (蓝)三色光。而在人们的实际生活中，更需要地是使用白光，为了得到白光LED灯珠，可以选择蓝色LED芯片200激发分布于其周围的荧光粉，该荧光粉制成的荧光粉胶层630可以涂覆于蓝色LED芯片200的发光面，荧光粉也可以与硅胶等粘合剂620混合，填充于透光层700与硅基本体110之间的空间。
[0060]本实用新型一种LED封装结构，变形结构的实施例一、实施例二、实施例三可以根据实际需要自由组合，以提高LED封装结构的各项性能。
[0061]本实用新型的LED封装结构不限于上述实施例，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种LED封装结构，包括背面开设若干个硅通孔(111)的硅基本体(110)和带有LED芯片电极(210、220)的LED芯片(200)，所述硅基本体(110)的正面设置绝缘层I (510)，所述硅通孔(111)的内壁设置绝缘层II (520 )， 其特征在于:所述绝缘层I (510)的表面设置不连续的金属反光层(410、420)，所述硅通孔(111)的顶部设置贯穿绝缘层I (510)和绝缘层II (520 )的绝缘层开口(501、502)，所述绝缘层II (520 )的表面设置不连续的金属层I (810)、金属层II (820)，所述金属层I(810)、金属层II (820)—端分别通过绝缘层开口(501、502)与金属反光层(410、420)连接，另一端沿硅通孔(111)向外延展至硅基本体(110)的背面并向相反方向延展，所述LED芯片(200)通过金属块/柱(321、322)倒装至金属反光层(410、420)，所述LED芯片电极(210)、金属块/柱(321)、金属反光层(410)、金属层I (810)实现电气连接，所述LED芯片电极(220)、金属块/柱(322)、金属反光层(420)、金属层II (820)实现电气连接； 还包括金属层111(830)，所述金属层111(830)位于硅基本体(110)的背面的绝缘层II(520 )的表面且位于金属层I (810)、金属层II (820)之间,所述金属层111(830)与金属层I(810)、金属层II (820)均不连接。
2.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于:所述金属块/柱(321、322)材质为铜，其高度为5-15um。
3.根据权利要求2所述的一种LED封装结构，其特征在于:所述金属块/柱(321)和/或金属块/柱(322)的个数至少两个以上。
4.根据权利要求3所述的一种LED封装结构，其特征在于:所述金属块/柱(321、322)与LED芯片电极(210、220)之间分别设置金属连接层(311、312)。
5.根据权利要求4所述的一种LED封装结构，其特征在于:所述金属连接层(311、312)材质为锡或锡合金，高度在8-20um。
6.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于:所述金属层111(830)通过若干个金属柱(831)与金属反光层(410)连接，所述金属柱(831)贯穿绝缘层II (520 )，部分或全部进入硅基本体(110)。
7.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于:还包括透光层(700)，所述透光层(700 )通过粘合剂(620 )设置于LED芯片(200 )的上方。
8.根据权利要求7所述的一种LED封装结构，其特征在于:所述粘合剂(620)填充透光层(700)与硅基本体(110)之间的空间。
9.根据权利要求1所述的一种LED封装结构，其特征在于:所述LED芯片(200)与金属反光层(410、420 )的间隙填充填充剂(610)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的LED封装结构，其特征在于:所述LED芯片(200)的外围涂覆荧光粉胶层(630)。
【文档编号】H01L33/62GK203644815SQ201320835533
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】张黎, 赖志明, 陈栋, 陈锦辉 申请人:江阴长电先进封装有限公司