专利名称：倒装芯片发光器件封装件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及倒装芯片发光器件(LED)封装件及其制造方法，具体来说涉及能够简化制造エ艺并増加可靠性的倒装芯片LED封装件及其制造方法。
背景技术：
发光器件(LED)指的是能够通过改变化合物半导体(例如GaAs、AlGaAs, GaN、InGaInP等)的材料来通过光源发出各种颜色的光的半导体器件。通常以封装件形式来制 造 LED。近年来开发和制造的LED封装件为倒装芯片结构。可通过在设置于LED中的电极焊盘上形成焊料凸块、执行回流处理以及将LED倒装芯片接合到封装件衬底来制造倒装芯片LED封装件。在回流处理之后，需要另外执行消除残留在焊料凸块上的剰余助焊剂的处理。另夕卜，在将LED倒装芯片接合到封装件衬底之后，接下来需进行底部填充(underfill)处理来增大焊料凸块的粘附力。助焊剂去除处理和底部填充处理会増加处理成本和处理时间。在执行底部填充处理时，底部填充材料包围了 LED的侧表面，因而引起了通过侧表面的光的损失。而且在回流处理之后，虽然LED被倒装芯片接合到封装件衬底，但LED还是可能移位。在这种情况下，可靠性会降低。
发明内容
本发明的ー个方面提供了一种倒装芯片发光器件(LED)封装件及其制造方法，其能够通过直接在封装件衬底上形成焊料膏(solder paste)和接合带层(bonding tapelayer)、安装LED并执行回流处理来减少处理成本和处理时间。根据本发明的ー个方面，提供了一种倒装芯片发光器件(LED)封装件，其包括包括空腔和芯片安装部分的封装件衬底，其中所述空腔暴露电路图案，而所述芯片安装部分布置在所述空腔的底表面上；布置在所述电路图案上的焊料层；布置在所述芯片安装部分上的接合带层；以及包括接合目标区和布置在ー个表面上的多个电极焊盘的LED，所述LED安装在所述封装件衬底上，使所述多个电极焊盘接合到所述焊料层并使所述接合目标区接合到所述接合带层。所述芯片安装部分在所述空腔的底表面上可以具有阶梯形状。所述接合带层的高度可以大于布置在所述电路图案上的所述焊料层的高度。布置在所述芯片安装部分上的所述接合带层可以包括环氧基树脂和固化剂(curing agent)。
所述倒装芯片LED封装件还可以包括对所述LED的发光层进行涂覆的荧光粉层；以及对包括所述荧光粉层的所述空腔的内部进行填充的模塑单元。所述多个电极焊盘可以被布置在所述芯片安装部分的两侧上。根据本发明的另一方面，提供了一种针对倒装芯片发光器件(LED)封装件的制造方法，该制造方法包括步骤将包括了布置在ー个表面上的多个LED的LED晶片切割成多个独立的LED，每个LED均包括接合目标区和多个电极焊盘；制备封装件衬底，该封装件衬底包括暴露出电路图案的空腔和布置在所述空腔的底表面上的芯片安装部分；在所述电路图案上丝网印刷焊料膏；将接合带层接合到所述芯片安装部分；将切割的多个LED安装在所述封装件衬底上，使所述多个电极焊盘面对所述焊料膏并使所述接合目标区接合到所述接 合带层；以及对安装有切割的多个LED的所述封装件衬底进行回流。可以执行所述制备封装件衬底的步骤，使所述芯片安装部分在所述空腔的底表面上具有阶梯形状。将所述接合带层接合到所述芯片安装部分的步骤可以包括步骤形成包括环氧基树脂和固化剂的接合材料；通过施加预定厚度的所述接合材料来形成尺寸对应于所述接合目标区的接合带层；以及将所述接合带层接合到所述芯片安装部分。可以执行所述将接合带层接合到所述芯片安装部分的步骤，使所述接合带层的高度大于布置在所述电路图案上的所述焊料膏的高度。在对安装有切割的多个LED的所述封装件衬底进行回流期间，所述接合带层可以固定切割的多个LED。对安装有切割的多个LED的所述封装件衬底进行回流的步骤可以包括通过以回流的方式对所述焊料膏进行焊接来将所述多个电极焊盘接合到所述焊料膏；以及对所述接合带层进行固化。该制造方法还可以包括步骤用荧光粉材料涂敷发光表面，该发光表面包括安装在所述封装件衬底上的多个LED的侧表面；以及用透明树脂对包括多个LED的空腔内部进行填充。该制造方法还可以包括步骤在将切割的多个LED安装到所述封装件衬底之前，用荧光粉材料对包括了多个LED的侧表面的发光表面进行涂敷。
通过随后结合附图对示例实施例的描述，本发明的上述这些和/或其他方面、特征和优点将变得显见且更易于理解，在所述附图中图I是示出根据本发明一个实施例的倒装芯片发光器件(LED)封装件的结构的平面图；图2是图I所示倒装芯片LED沿线1_1’截取的截面图；图3至图10是描述了根据本发明一个实施例来制造倒装芯片LED封装件的方法的不意图；以及图11是根据本发明另一实施例的倒装芯片LED封装件的截面图。
具体实施方式
现在将对本发明的示例性实施例进行參考，这些示例性实施例的示例在附图中示出，其中在全部附图中，相同的參考数字表示相同的组件。这里所使用的术语仅仅为了描述具体的实施例，而并不意在对本发明进行限制。因此，对这些术语的定义不应被解释为与整个说明书所描述的含义完全相同。图I是示出根据本发明一个实施例的倒装芯片发光器件(LED)封装件100的结构的平面图。图2是图I所示倒装芯片LED封装件100沿线1-1’截取的截面图。将參照图I和图2来详细 描述根据该实施例的倒装芯片LED封装件。參照图2，倒装芯片LED封装件100可以包括封装件衬底110、焊料层120a和120b、接合带层130、LED 140、荧光粉层150、和模塑单元160。尽管在图I中仅示出了封装件衬底110和LED 140，但倒装芯片LED封装件100还可以包括荧光粉层150和模塑单元160。封装件衬底110可以包括空腔111，电路图案114和115通过该空腔111暴露。电路图案114和115可以对应于包括在LED 140中的例如电极焊盘141和142之类的多个电极焊盘。封装件衬底110还可以包括形成在空腔111的底表面112上的阶梯形状的芯片安装部分113。焊料层120a和120b布置在通过空腔111暴露出来的电路图案114和115上。焊料层120a和120b接合LED 140并将LED 140与外部电路电连接。焊料层120a和120b可以具有第一高度h。尽管布置在芯片安装部分113的两侧的焊料层120a和120b如图所示具有不同高度，但图中示出的是通过熔融焊料层120a和120b来改变它们高度的回流处理的結果。因此，在回流处理之后焊料层120a和120b中仅有ー个具有第一高度h。接合带层130可以被布置在芯片安装部分113上。接合带层130可以作为底部填充材料用以保护焊料层120a和120b并用以提高LED140的粘附力。接合带层130可以包括包含有环氧基树脂和固化剂的接合材料。接合带层130可以具有第二高度h2，该高度大于布置在电路图案114和115上的焊料层120a和120b的第一高度h”具体来说，接合带层130的第二高度h2可以从空腔111的底表面112起包括了芯片安装部分113的高度。接合带层130将布置在芯片安装部分113两侧上的焊料层120a和120b物理地分离。LED 140可以包括接合目标区A和布置在ー个表面上的电极焊盘141和142。电极焊盘141和142可以包括第一电极焊盘141和第二电极焊盘142。第一电极焊盘141和第二电极焊盘142可以被分别布置在接合目标区A的两侧。第一电极焊盘141可以布置在被刻蚀成台式结构的区域中。此外，可以将LED 140安装在封装件衬底110上，使第一电极焊盘141和第二电极焊盘142接合到被布置在芯片安装部分113两侧上的焊料层120a和120b，并使接合目标区A接合到接合带层130。也就是说，LED 140可以被安装成封装件衬底110上的倒装芯片结构。可以用荧光粉层150来涂敷LED 140的发光表面，该发光表面包括LED 140的侧表面。突光粉层150可以包括用于对LED 140所发出光的波长进行转换的突光粉粒子。模塑单元160可以填充包括了荧光粉层150的空腔111的内部。模塑单元160可以包括透明的硅基树脂或环氧基树脂。模塑单元160可以保护LED 140和荧光粉层150免受外部环境影响。另外，模塑单元160可以具有用于获得更高效的光提取的向上凸起的半球形。根据图I所示的LED封装件100，由于将LED 140通过接合带层130安装在封装件衬底110上，所以増加了 LED 140的粘附力。另外，由于具有环氧功能的接合带层130仅被布置在接合目标区A上而未被布置在LED 140的侧表面上，因此可以防止通过侧表面的光的损失。图3至图10是描述根据本发明一个实施例来制造倒装芯片LED封装件的方法的示意图。參考图3，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括将LED晶片1000切割成多个独立的LED。具体来说，如图3所示的包括多个LED的LED晶片1000被切割并分离成多 个独立的芯片。由于LED晶片1000的多个LED 300全部具有相同的结构，所以将对ー个LED 300的结构作代表性的解释。參考图3中LED晶片1000的ー个LED 300的放大图，LED 300可以包括衬底310、第一氮化物半导体层320、有源层(active layer) 330、第二氮化物半导体层340、第一电极焊盘350和第二电极焊盘360。衬底310包括发光表面。可以使用诸如蓝宝石(Al2O3)衬底、SiC衬底、GaAs衬底等之类的透明衬底来作为衬底310。可以将第一氮化物半导体层320、有源层330、和第二氮化物层340顺序沉积在衬底310上。从第二氮化物半导体层340开始直到第一氮化物半导体层320的一部分来形成台式刻蚀结构，其中第一氮化物半导体层320的一部分可以被该台式刻蚀结构暴露出来。第一电极焊盘350可以被布置在第一氮化物半导体层320上，而第二电极焊盘360可以被布置在第二氮化物层340上。第一电极焊盘350和第二电极焊盘360布置在LED 300的一个表面上。在LED 300的一个表面上,第一电极焊盘350和第二电极焊盘360之间的空间可以被指定为接合目标区A。參考图4，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括制备封装件衬底400。封装件衬底400可以包括暴露出电路图案430和440的空腔410、以及形成在空腔410的底表面410a上的阶梯形状的芯片安装部分420。可通过注射模塑法来形成封装件衬底400。例如在将电路图案430和440布置在用于形成封装件衬底400的模具(未示出)中的情况下，可以将模塑材料(绝缘材料)注入模具中，对其进行固化井随后去除，从而形成封装件衬底400。这里，模具可以包括用于形成芯片安装部分420的结构。也就是说，模具可以包括形状对应于空腔410的下沉部分(d印ression)，该下沉部分可以包括凸起空间以使模塑材料注入到该凸起空间。因此形成了芯片安装部分420。芯片安装部分420可以以阶梯形状形成在空腔410的底表面410a上。因此，该芯片安装部分420可以具有从空腔410的底表面410a起的第一高度h”參考图5，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括在电路图案430和440上丝网印刷焊料膏450a和450b。具体来说，由从锡(Sn)、银(Ag)、锌(Zn)和铋(Bi)中选出的至少ー种金属材料来制造焊料膏450a和450b。将具有与电路图案430和440的一部分相对应的孔图案的掩模(未示出)布置在封装件衬底400上。这里的孔图案可以仅暴露电路图案430和440的部分区域，即对应于LED 300的电极焊盘350和360的区域。接着将焊料膏450a和450b丝网印刷在孔图案中，并从封装件衬底400去除掩模。由此可以在对应于LED 300的电极焊盘350和360的区域中形成焊料膏450a和450b。參考图6，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括将接合带层460接合到芯片安装部分420。该接合带层460可以包括包含有环氧基树脂和固化剂的接合材料。例如，可以通过在专用片上施加预定厚度的接合材料、干燥该接合材料并将干燥后的接合材料接合到芯片安装部分420来制造接合带层460。可替换地，可将接合带层460直接施加到芯片安装部分420。 接合带层460可以具有第二高度h2，该第二高度h2大于形成在电路图案430和440上的焊料膏450a和450b的第一高度Ii1。接合带层460的第二高度h2可以从空腔410的底表面410a起包括芯片安装部分420的高度。接合带层460将布置在芯片安装部分420两侧上的焊料膏450a和450b物理分离。參考图7，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括将LED 300安装在封装件衬底 400上。当LED晶片1000(图3)被切割成多个LED单元并被分离成独立的芯片(即，图3所示的多个LED 300)时，将这些LED 300安装在封装件衬底400上，从而制造倒装芯片LED封装件。在此，LED 300以倒装芯片结构被安装在封装件衬底400上，其中第一电极焊盘350和第二电极焊盘360分别面向焊料膏450a和450b，并且将接合目标区A接合到接合带层 460。參考图8，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括对其上安装有LED 300的封装件衬底400进行回流。在回流处理期间，焊料膏450a和450b被焊接，从而将第一电极焊盘350和第二电极焊盘360接合到焊料膏450a和450b。另外，接合带层460可以在回流处理中被固化。焊接处理和底部填充处理可在回流处理期间被同时执行。也就是说，可以简化焊接处理和底部填充处理。在回流处理期间，形成在芯片安装部分420上的接合带层460可以对安装在封装件衬底400上的LED 300进行固定，从而封装件衬底400不会移位。从而可以防止由于封装件衬底400的移位而造成的可靠性下降。由于焊料膏450a和450b被直接形成在封装件衬底400上并随后对LED 300进行安装和回流，所以无需进行消除残留在焊料膏450a和450b上的剰余助焊剂的处理。因此省略了助焊剂消除处理，从而降低了处理时间和处理成本。另外，尽管焊料膏450a和450b在回流处理期间熔融并流动，但接合带层460物理地分隔焊料膏450a和450b可以防止它们彼此连接在一起。因此可以减小由于焊料膏450a和450b在接合目标区A的连接而引起的可靠性下降。參考图9，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括用荧光粉材料500来对包括了LED 300侧表面的发光表面进行涂敷。荧光粉材料500包以括用于对LED 300所发出光的波长进行转换的荧光粉粒子。荧光粉粒子的类型可以根据从LED 300所发出光的波长以及将要通过倒装芯片LED封装件来实现的光的颜色而改变。根据图9的描述，用荧光粉材料500对安装在封装件衬底400上的LED 300进行涂敷。然而，也可以在将LED 300安装在封装件衬底400上之前就施加荧光粉材料500。具体来说，在将LED 300安装在封装件衬底400上之前，包括LED 300的侧表面的发光表面可以被涂敷有荧光粉材料500，并将涂敷有荧光粉材料500的LED 300安装在封装件衬底400上。參考图10，倒装芯片LED封装件的制造方法可以包括用透明树脂600来填充包括了 LED 300的空腔410内部。该透明树脂600可以是环氧基树脂或硅基树脂。透明树脂600可以在空腔410上形成为向上凸起的半球形，从而增加光提取效率。
图11是根据本发明另一实施例的倒装芯片LED封装件的截面图。參考图11，倒装芯片LED封装件可以包括封装件衬底710、焊料层720a和720b、接合带层730、LED 740以及模塑单元750。封装件衬底710包括空腔711以及通过空腔711的底表面712暴露出来的电路图案714和715。电路图案714和715可以对应于包括在LED 740中的多个电极焊盘。封装件衬底710还可以包括在空腔711的底表面712上形成的芯片安装部分713。在安装LED 740时，芯片安装部分713可以与包括在LED 740中的接合目标区A相对应。以与图2所示的芯片安装部分113不同的方式，芯片安装部分713相对于空腔711的底表面712可以不具有阶梯形状。根据其他实施例，芯片安装部分可以从空腔711的底表面712下沉预定深度。可替换地，芯片安装部分在接触电路图案720a和720b的区域上可以凸出预定高度。而且，可以对芯片安装部分涂敷预定厚度的绝缘材料。前述芯片安装部分的示例结构可以被用作焊料层720a和720b之间的阻挡层，用以防止焊料层720a和720b在回流处理期间彼此连接
在一起。可以将焊料层720a和720b布置在通过空腔711暴露出来的电路图案714和715上。焊料层720a和720b可以接合LED 740并将LED 740电连接到外部电路。可以将接合带层730布置在芯片安装部分713上。接合带层730可以作为底层填充材料来保护焊料层720a和720b并提高LED 740的粘附力。接合带层730的高度可以大于焊料层720a和720b的高度，并对布置在芯片安装部分713两侧的焊料层720a和720b物理地进行分隔。LED 740可以包括接合目标区A和多个电极焊盘。将LED 740安装在封装件衬底710上，使得多个电极焊盘接合到布置在芯片安装部分713两侧上的焊料层720a和720b，并使得接合目标区A接合到接合带层730。也就是将LED 740安装进入封装件衬底710上的倒装芯片结构中。模塑单元750可以对包括LED 740的空腔711内部进行填充。模塑单元750可以包含透明的硅基树脂或环氧基树脂。模塑单元750可以保护LED 740免受外部环境影响另外，模塑单元750可以包括用于对LED 740所发出光的波长进行转换的荧光粉粒子。与图2所示用荧光粉层150涂敷LED 140的发光表面的结构不同，模塑单元750通过包括了荧光粉粒子从而可以具有波长转换功能。尽管已经图示并描述了本发明的一些示例性实施例，但本发明并不限于这些描述的示例性实施例。相反，本领域技术人员将意识到在不背离本发明原理和精神的情况下可以对这些示例性实施例进行改变，由权利要求及其等同物来定义本发明的范围。
权利要求
1.一种倒装芯片发光器件(LED)封装件，包括 封装件衬底，其包括暴露出电路图案的空腔以及布置在所述空腔的底表面上的芯片安装部分； 焊料层，其布置在所述电路图案上； 接合带层，其布置在所述芯片安装部分上；以及 LED，其包括接合目标区和布置在一个表面上的多个电极焊盘，所述LED安装在所述封装件衬底上，使所述多个电极焊盘接合到所述焊料层并使所述接合目标区接合到所述接合带层。
2.如权利要求I所述的倒装芯片LED封装件，其中所述芯片安装部分在所述空腔的底表面上具有阶梯形状。
3.如权利要求I所述的倒装芯片LED封装件，其中所述接合带层的高度大于布置在所述电路图案上的所述焊料层的高度。
4.如权利要求I所述的倒装芯片LED封装件，其中布置在所述芯片安装部分上的所述接合带层包括环氧基树脂和固化剂。
5.如权利要求I所述的倒装芯片LED封装件，还包括 对所述LED的发光层进行涂敷的荧光粉层；以及 对包括所述荧光粉层的所述空腔的内部进行填充的模塑单元。
6.如权利要求I所述的倒装芯片LED封装件，其中所述多个电极焊盘被布置在所述芯片安装部分的两侧上。
7.一种针对倒装芯片发光器件(LED)封装件的制造方法，该制造方法包括步骤 将包括了布置在一个表面上的多个LED的LED晶片切割成多个独立的LED，每个LED均包括接合目标区和多个电极焊盘； 制备封装件衬底，该封装件衬底包括暴露出电路图案的空腔和布置在所述空腔的底表面上的芯片安装部分； 在所述电路图案上丝网印刷焊料膏； 将接合带层接合到所述芯片安装部分； 将切割的多个LED安装在所述封装件衬底上，使所述多个电极焊盘面对所述焊料膏并使所述接合目标区接合到所述接合带层；以及 对安装有切割的多个LED的所述封装件衬底进行回流。
8.如权利要求7所述的制造方法，其中执行所述制备封装件衬底的步骤，使所述芯片安装部分在所述空腔的底表面上具有阶梯形状。
9.如权利要求7所述的制造方法，其中所述将接合带层接合到所述芯片安装部分的步骤包括 形成包括环氧基树脂和固化剂的接合材料； 通过施加预定厚度的所述接合材料来形成尺寸对应于所述接合目标区的接合带层；以及 将所述接合带层接合到所述芯片安装部分。
10.如权利要求7所述的制造方法，其中执行所述将接合带层接合到所述芯片安装部分的步骤，使所述接合带层的高度大于布置在所述电路图案上的所述焊料膏的高度。
11.如权利要求7所述的制造方法，其中在对安装有切割的多个LED的所述封装件衬底进行回流期间，所述接合带层固定切割的多个LED。
12.如权利要求7所述的制造方法，其中对安装有切割的多个LED的所述封装件衬底进行回流的步骤包括 通过以回流的方式对所述焊料膏进行焊接来将所述多个电极焊盘接合到所述焊料膏；以及 对所述接合带层进行固化。
13.如权利要求7所述的制造方法，还包括步骤 用荧光粉材料涂敷发光表面，该发光表面包括安装在所述封装件衬底上的多个LED的侦U表面；以及 用透明树脂对包括多个LED的空腔内部进行填充。
14.如权利要求7所述的制造方法，还包括步骤在将切割的多个LED安装到所述封装件衬底之前，用荧光粉材料对包括多个LED的侧表面的发光表面进行涂敷。
全文摘要
本发明提供了一种倒装芯片发光器件封装件及其制造方法。该倒装芯片发光器件封装件包括包括空腔和芯片安装部分的封装件衬底，其中空腔暴露电路图案，而芯片安装部分布置在空腔的底表面上；布置在电路图案上的焊料层；布置在芯片安装部分上的接合带层；以及包括接合目标区和布置在一个表面上的多个电极焊盘的LED，该LED安装在封装件衬底上，使多个电极焊盘接合到焊料层并使接合目标区接合到接合带层。
文档编号H01L33/00GK102637811SQ20121003033
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月10日 优先权日2011年2月10日
发明者白好善, 金学焕, 金权中 申请人:三星Led株式会社