专利名称：直接发出白光的发光二极管晶圆片结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发光二极管光源，特别涉及一种直接发出白光的发光二极管晶圆片的制造方法。
背景技术：
LED (Light Emitting Diode)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，随着以氮化物为代表的第三代半导体材料技术的突破，基于大功率高亮度发光二极管(LED)的半导体照明产业在全球迅速兴起，并在传统照明领域引发了一场革命。LED由于其独特的优越性，已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是未来照明技术的主要发展方向，具有巨大的市场潜力。 大功率白光LED通常是由两波长光(蓝色光+黄色光)或者三波长光(蓝色光+绿色光+红色光)混合而成。目前广泛采用的白光LED是通过蓝色LED芯片(GaN)和黄色荧光粉(YAG或TAG)组成。在LED封装中荧光粉层的几何形貌，浓度和厚度等参数严重影响LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能；为了获得良好光学性能的LED产品，荧光粉层的实现工艺是非常关键的。目前的LED封装工艺是将从LED晶圆片上切割得到的芯片固定在基板或者支架上面，先实现电连接，再将荧光粉和环氧树脂或者硅胶的混合物涂覆到LED芯片周围，形成荧光粉层。在这种封装工艺流程中，由于荧光粉胶粘度很大，在涂覆荧光粉的过程中荧光粉胶量在不同的封装模块之间往往是不同的，这将导致封装得到的LED产品光色变化很大，影响产品的一致性；而且由于当色温超过一定范围，LED产品将不能够使用，所以使得LED的成品率不是很高，低成品率带来的直接后果是增大用户使用LED产品的成本。而且在封装过程中荧光粉胶一般是通过点涂到LED周围，形成球帽状荧光粉形貌，这种形貌将导致LED产品的空间颜色不均匀，这将影响LED产品用户的照明舒适感。为此必须发展新型LED荧光粉涂覆工艺，克服目前封装工艺的低色温一致性、低成品率和空间颜色均匀性不高的缺陷。
发明内容本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种直接发出白光的发光二极管晶圆片的制造方法。本实用新型包括发光二极管晶圆片、金属凸点、荧光粉层，其特征在于在发光二极管晶圆片的芯片焊盘上制作有电连接金属凸点，发光二极管晶圆片的芯片上涂覆有一层荧光粉层，其厚度与金属凸点的高度相同，荧光粉层为黄色荧光粉YAG和TAG的荧光粉和环氧树脂或者荧光粉和硅胶的混合物。所述荧光粉层为利用置于电连接金属凸点上平板夹具与晶圆片之间的间隙经填充黄色荧光粉YAG和TAG的荧光粉和环氧树脂或者荧光粉和硅胶的混合物形成。荧光粉层在制作过程中先在发光二极管晶圆片的芯片焊盘上制作的电连接金属凸点，利用一个平板夹具，将平板夹具贴合在凸点之上，使平板夹具与晶圆片之间形成一间隙，通过外部装置控制晶圆片和夹具之间的间隙，使间隙的高度一致，在间隙中填充满荧光粉和环氧树脂或者荧光粉和硅胶混合物，然后加温固化间隙中的填充物，剥离平板夹具，完成制作。在对间隙中填充荧光粉和环氧树脂的过程是利用间隙之间毛细抽吸过程填充，或利用外界压力主动填充。所述发光二极管晶圆片为正装或倒装或垂直结构。所述发光二极管晶圆片上的金属凸点的形状为圆柱形或球形经丝网印刷、打线机植球和电镀制作，金属凸点材料为铅锡焊料或金 或铜或镍等导电材料。本实用新型的优点是在晶圆上实现大规模的LED芯片封装并能保持荧光粉层厚度一致，提高了直接输出白光的LED封装效率和成品率，使LED芯片具有良好的空间颜色均匀性和整体色温一致性。
图I实施例一的LED晶圆片上制作的电连接凸点的结构示意图；图2实施例一的在间隙中填充荧光粉等填充物的结构示意图；图3实施例一的剥离平板夹具的结构示意图；图4实施例一的切割涂覆好的LED晶圆片的结构示意图；图5实施例二的LED晶圆片上制作的电连接凸点的结构示意图；图6实施例二的在间隙中填充荧光粉等填充物的结构示意图；图7实施例二的剥离平板夹具的结构示意图；图8实施例三的LED晶圆片上制作的电连接凸点的结构示意图；图9实施例三的在间隙中填充荧光粉等填充物的结构示意图；图10实施例三的剥离平板夹具的结构示意图。图中IILED晶圆片、12电连接金属凸点、13平板夹具、14点涂装置、15荧光粉胶、16荧光粉层、17白光LED芯片、21夹具中软材料、22夹具中硬材料、31注射装置。
具体实施方式
实施例一
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例参见图1，在LED晶圆片11上通过电镀工艺和光刻工艺在芯片的焊盘上制作圆柱形铜质电连接金属凸点12，圆柱形凸点为直径50 ii m，高100 ii m。参见图2，单一材料的平板夹具13贴合在圆柱形电连接金属凸点12上，平板夹具13和LED晶圆片11之间形成间隙，并且控制晶圆片和夹具之间的间隙，使间隙的高度一致，平板夹具13贴合在圆柱形电连接金属12之上，平板夹具13保持非常高的表面平整度和非常小的表面粗糙度，荧光粉胶15通过点涂装置14点涂在平板夹具13和LED晶圆片11之间的间隙内，荧光粉胶15将在毛细抽吸力的作用下沿着间隙流入，待填充满之后将整个装置放入120°C的烘烤箱中固化。参见图3，待荧光粉，15固化完成后，在发光二极管晶圆片11的芯片上形成一层荧光粉层16，其厚度与金属凸点的高度相同，然后，将平板夹具13从荧光粉层16上剥离。参加图4，切割涂覆好的LED晶圆片11获得单颗白光LED芯片17，白光LED芯片17上的圆柱形电连接金属凸点12上表面未涂覆荧光粉胶，将用于后封装的引线键合的焊点。[0024]具体的制造方法及步骤是首先在LED晶圆片11的芯片焊盘上制作电连接金属凸点12，使用一平板夹具13贴合在电连接金属凸点12之上，在LED晶圆片11和平板夹具13之间形成间隙，并通过外部装置保证间隙高度一致；然后将荧光粉和环氧树脂或者荧光粉和硅胶的混合物通过点涂装置14来填充满LED晶圆片11和平板夹具13之间的间隙；最后加温固化填充在间隙内的荧光粉胶，待固化完全后，平板夹具13同荧光粉胶层16脱离，通过切割制作了电极和涂覆好的荧光粉层的LED晶圆片，获得白光LED芯片17，并用于后续的封装。本实施例所用的LED晶圆片可以是正装、倒装或者垂直结构的晶圆片；本实施例在LED晶圆片上所用的金属凸点材料是铅锡焊料。也可以采用金或铜或镍的金属导电材料，金属凸点的形状可以是圆柱形、球形等，制作工艺通过丝网印刷、打线机植球和电镀等。本实施例所用的平板夹具为均匀材料制作，均匀材料为软材料或者硬材料。平板夹具也可以采用复合材料制作，复合材料为软材料和硬材料粘结而成。·荧光粉胶中荧光粉材料是YAG和TAG，胶材为环氧树脂，硅胶和旋涂玻璃等。实施例二实施例二与实施例一相同，所不同的是在LED晶圆片11上通过植球机在芯片的焊盘上制作球形电连接金属凸点12，凸点为直径lOOiim，参见图5。复合材料平板夹具13，为一层软材料21和硬材料22复合而成，平板夹具软材料贴合在球形焊料凸点上，通过施加一定作用力，软材料将包裹一部分焊球，荧光粉胶15通过点涂装置14点涂在平板夹具和晶圆片间隙的周围，荧光粉胶将沿着在毛细抽吸力的作用下流入间隙中，待填充满之后将整个装置放入120°C的烘烤箱中固化，参见图6。待荧光粉胶固化完成后，将平板夹具从荧光粉层16上剥离。后续切割工艺和实施例一相同，参加图7。实施例三实施例三与实施例一相同，所不同的是在LED晶圆片11上通过植球机在芯片的焊盘上制作球形电连接金属凸点12，凸点为直径lOOiim，参见图8，复合材料平板夹具13，为一层软材料21和硬材料22复合而成，平板夹具软材料贴合在球形金属凸点12上，通过施加一定作用力，软材料将包裹一部分焊球，荧光粉胶15通过注射装置31注入平板夹具和晶圆片间隙，待填充满之后将整个装置放入120°C的烘烤箱中固化，参见图9。待荧光粉胶固化完成后，将平板夹具从荧光粉层16上剥离，参加图10。后续切割工艺和实施例一相同。
权利要求1.一种直接发出白光的发光二极管晶圆片结构，包括发光二极管晶圆片、金属凸点、荧光粉层，其特征在于在发光二极管晶圆片的芯片焊盘上设有电连接金属凸点，发光二极管晶圆片的芯片上涂覆有一层荧光粉层，其厚度与金属凸点的高度相同。
2.根据权利要求I所述的直接发出白光的发光二极管晶圆片结构，其特征在于所述发光二极管晶圆片为正装或倒装或垂直结构。
3.根据权利要求I所述的直接发出白光的发光二极管晶圆片结构，其特征在于所述电连接金属凸点的形状为经丝网印刷、打线机植球和电镀制作的圆柱形或球形。
4.根据权利要求I所述的直接发出白光的发光二极管晶圆片结构，其特征在于所述荧光粉层为利用置于电连接金属凸点上平板夹具与晶圆片之间的间隙经填充形成。
专利摘要一种直接发出白光的发光二极管晶圆片结构，本实用新型包括发光二极管晶圆片、金属凸点、荧光粉层，其特征在于在发光二极管晶圆片的芯片焊盘上制作有电连接金属凸点，发光二极管晶圆片的芯片上涂覆有一层荧光粉层，其厚度与金属凸点的高度相同，荧光粉层为黄色荧光粉YAG和TAG的荧光粉和环氧树脂或者荧光粉和硅胶的混合物。本实用新型的优点是在晶圆上实现大规模的LED芯片封装并能保持荧光粉层厚度一致，提高了LED直接输出白光的封装效率和成品率，并且白光LED芯片具有良好的空间颜色均匀性和整体色温一致性。
文档编号H01L33/50GK202523758SQ20122012496
公开日2012年11月7日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者付星, 刘胜, 罗小兵, 郑怀, 陈明祥 申请人:刘胜