蓝宝石基led封装结构及其封装方法
【专利摘要】本发明涉及一种蓝宝石基LED封装结构，包括蓝宝石基板和LED芯片；所述蓝宝石基板上具有相互绝缘的第一和第二金属电极层；所述LED芯片倒装在所述第一和第二金属电极层上，并且所述LED芯片的正极和负极分别与所述第一和第二金属电极层连接；在所述蓝宝石基板的下表面分别设置有正极和负极金属焊盘，所述正极和负极金属焊盘与蓝宝石基板上表面的第一和第二金属电极层通过金线电连接；并且在所述蓝宝石基板的上表面具有胶体透镜。本发明所述的封装结构直接在蓝宝石基板的表面倒装LED芯片降低了工艺成本和工艺难度；而且使用蓝宝石基体替代PT板或者陶瓷板，可以显著的提高光提取效率。
【专利说明】蓝宝石基LED封装结构及其封装方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体照明器件的【技术领域】，更具体的说，本发明涉及一种高亮度的蓝宝石基LED封装结构及其封装方法。
【背景技术】
[0002]LED,即发光二极管是一种半导体发光器件，被广泛的用做指示灯、显示屏等；其因具有光效高、无辐射、寿命长、低功耗和环保等优点。目前形成白光LED的一种传统方式是蓝光或紫外芯片激发荧光粉，芯片在电流驱动下发出的光激励荧光粉产生其它波段的可见光，各部分混色形成白光；而且随着白光LED技术的迅猛发展，使得LED的应用领域越来越广泛，从路灯、车灯等室外照明到装饰灯等室内照明，均纷纷使用或更换成LED作为光源；因而也被誉为替代荧光灯和白炽灯的第四代照明光源。
[0003]对于LED封装而言，散热是个关键技术问题，散热效果的好坏将直接影响到LED的性能。LED表面贴装型(SMD)的封装结构由于其应用方便和体积小等优势已经成为了主要的封装形式。现有技术中常用的LED表面贴装结构包括封装支架和通过固晶工艺贴装在封装支架内的LED芯片。封装支架表面设置有金属引线，在LED芯片两侧的金属引线上设置有电极，LED芯片的正负电极通过金线分别与封装支架上的电极电连接。通过荧光粉涂敷和封胶工艺在LED芯片的上方填充灌封胶体，从而完成对LED芯片的封装。然而，目前这种LED表面贴装结构存在以下问题:由于封装支架是采用金属支架为基板，再以射出塑胶凹槽或模铸成型方式封胶后并切割而成，因此其耐温性不佳、散热性不够理想。此外，由于采用了将LED芯片正面朝上装贴及采用金线连接电极的结构，而金线连接失效往往是LED生产和使用过程中出现最多的失效模式。而且现有技术中通常使用BT或陶瓷基板材料，出光效率也有待提闻。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高亮度的蓝宝石基LED封装结构及其封装方法。
[0005]一种蓝宝石基LED封装结构，包括蓝宝石基板和LED芯片；所述蓝宝石基板上具有第一金属电极层和第二金属电极层，并且所述第一金属电极层和第二金属电极层相互绝缘；而且所述LED芯片倒装在所述第一金属电极层和第二金属电极层上，并且所述LED芯片的正极和负极分别与所述第一金属电极层和第二金属电极层连接；在所述蓝宝石基板的下表面分别设置有正极金属焊盘和负极金属焊盘，所述正极金属焊盘和负极金属焊盘与蓝宝石基板上表面的第一金属电极层和第二金属电极层通过金线电连接；并且在所述蓝宝石基板的上表面具有使得LED芯片与外界隔离的胶体透镜。
[0006]其中，作为优选地，所述蓝宝石基板内，对应所述第一金属电极层和第二金属电极层处具有上下导通的通孔，所述金线穿过所述通孔分别将正极金属焊盘与第一金属电极层；以及负极金属焊盘与第二金属电极层电连接。[0007]其中，作为优选地，所述蓝宝石的下表面具有金属反射层，并且所述金属反射层为银或银合金，厚度为20-200nm。
[0008]其中，作为优选地，所述第一金属电极层和第二金属电极层的材料选自镍、银、铜、钛、铝、铬或钥及其合金。
[0009]其中，作为优选地，所述正极金属焊盘和负极金属焊盘的材料选自镍、银、铜、钛、铝、铬或钥及其合金。
[0010]其中，作为优选地，所述胶体透镜的材料为透明树脂或硅胶；或者是混合有颗粒状荧光粉的树脂或硅胶。
[0011]本发明的第二方面还涉及上述蓝宝石基LED封装结构的封装方法，其特征在于包括如下步骤:
[0012]步骤S1:在蓝宝石基板的上表面采用PVD方法沉积金属电极层，并蚀刻形成相互绝缘的第一金属电极层和第二金属电极层；
[0013]步骤S2:在所述蓝宝石基板内，对应所述第一金属电极层和第二金属电极层处通过激光蚀刻工艺分别形成上下导通的通孔；
[0014]步骤S3:在所述蓝宝石基板的下表面形成正极金属焊盘和负极金属焊盘，并利用穿过所述通孔的金线将所述正极金属焊盘和负极金属焊盘分别与所述蓝宝石基板上表面的第一金属电极层和第二金属电极层；
[0015]步骤S4:将LED芯片倒装在所述蓝宝石基板上，并使LED芯片上P电极和N电极对应的金属焊盘分别与所述蓝宝石基板上的第一金属电极层和第二金属电极层连接；
[0016]步骤S5:在所述蓝宝石基板上表面的LED芯片上方形成胶体透镜。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0018]相对于现有技术，本发明的结构具有散热效果好、体积小的优点；同时直接在蓝宝石基板的表面倒装LED芯片降低了工艺成本和工艺难度，并且可容易地在所述蓝宝石基体表面进行LED芯片的排布，可以方便地实现多芯片模组连接及封装；而且使用蓝宝石基体替代PT板或者陶瓷板，可以显著的提高光提取效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明所述的蓝宝石基LED封装结构的示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合具体实施例对本发明所述的蓝宝石基LED封装结构的结构及其封装方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0021]如附图1所示，本实施例所述的蓝宝石基LED封装结构，包括蓝宝石基板10和LED芯片30 ;所述蓝宝石基板10上具有第一金属电极层21和第二金属电极层22，并且所述第一金属电极层21和第二金属电极层22相互绝缘；而且所述LED芯片30倒装在所述第一金属电极层21和第二金属电极层22上，并且所述LED芯片的正极和负极分别与所述第一金属电极层21和第二金属电极层22连接；在所述蓝宝石基板10的下表面分别设置有正极金属焊盘51和负极金属焊盘52 ;而在所述蓝宝石基板10内，对应所述第一金属电极层21和第二金属电极层22处具有上下导通的两个通孔40，并且利用金线穿过所述通孔40分别将正极金属焊盘51与第一金属电极层21 ；以及负极金属焊盘52与第二金属电极层22电连接；此外在所述蓝宝石基板的上表面具有使得LED芯片与外界隔离的胶体透镜70。作为优选地，所述蓝宝石的下表面具有金属反射层，并且所述金属反射层为银或银合金，厚度为20-200nm ;此时应当在所述金属反射层与正极和负极金属焊盘之间设置绝缘层(例如沉积金属氧化物涂层)；并且在所述通孔内壁的部分区域或全部区域进行绝缘处理。此外，作为优选地，所述第一金属电极层和第二金属电极层的材料选自镍、银、铜、钛、铝、铬或钥及其合金；并且所述正极金属焊盘和负极金属焊盘的材料选自镍、银、铜、钛、铝、铬或钥及其合金；所述胶体透镜的材料为透明树脂或硅胶(用于形成蓝光)；或者是混合有颗粒状荧光粉的树脂或硅胶(用于形成白光)。
[0022]上述蓝宝石基LED封装结构的封装方法，包括如下步骤:
[0023]步骤S1:在蓝宝石基板的上表面采用PVD方法，例如蒸镀或溅射方法沉积金属电极层，并通过干蚀刻、湿蚀刻或反应蚀刻等蚀刻方法形成相互绝缘的第一金属电极层和第二金属电极层；
[0024] 步骤S2:在所述蓝宝石基板内，对应所述第一金属电极层和第二金属电极层处通过激光蚀刻工艺分别形成上下导通的通孔；
[0025]步骤S3:在所述蓝宝石基板的下表面形成正极金属焊盘和负极金属焊盘，并利用穿过所述通孔的金线将所述正极金属焊盘和负极金属焊盘分别与所述蓝宝石基板上表面的第一金属电极层和第二金属电极层；
[0026]步骤S4:将LED芯片倒装在所述蓝宝石基板上，并使LED芯片上P电极和N电极对应的金属焊盘分别与所述蓝宝石基板上的第一金属电极层和第二金属电极层连接；通过自动化的倒装焊设备将LED芯片倒装焊接在蓝宝石基板上，倒装焊过程实际是金属电极层同LED芯片3的P电极和N电极的金属焊盘的键合过程，可以采用常规的回流焊工艺。
[0027]步骤S5:在所述蓝宝石基板上表面的LED芯片上方形成胶体透镜。透镜的制作可以是通过铸模形成，也可以是通过点胶方式利用胶本身的表面张力直接形成。如果是制作蓝光LED，则不需要进行荧光粉涂敷，直接在硅片表面制作透镜。
[0028]作为优选地，所述胶体透镜由透明复合树脂制成，其中所述透明复合树脂是通过螺杆挤出机在加热条件下反应制备得到的，所述原料，按照重量份数，包括:32-40份的MDI,30-35份的聚四氢呋喃醚二醇、2-5份的1，4_ 丁二醇、12-15份的环氧树脂、18-20份的甲基丙烯酸酯、3-5份的1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯、0.5-0.8份的2，3-环氧丙基苯醚、0.2-0.3份的2-羟基苯甲酮和0.5-0.8份的N-乙基吗啉。
[0029]其中，所述挤出机为三段式单螺杆挤出机，压缩比为2:1-3:1之间，长径比为28:1-33:1之间，所述单螺杆挤出机第一加热区的温度为195-205?，第二加热区的温度为205-2150C，第三加热区的温度为205-195°C。
[0030]上述透明复合树脂不仅具有优异的耐水解性、耐磨性；而且折射率高达
1.48-1.53，能够进一步提高封装的LED芯片的光提取效率。
[0031]对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种蓝宝石基LED封装结构，其特征在于:包括蓝宝石基板和LED芯片；所述蓝宝石基板上具有第一金属电极层和第二金属电极层，并且所述第一金属电极层和第二金属电极层相互绝缘；而且所述LED芯片倒装在所述第一金属电极层和第二金属电极层上，并且所述LED芯片的正极和负极分别与所述第一金属电极层和第二金属电极层连接；在所述蓝宝石基板的下表面分别设置有正极金属焊盘和负极金属焊盘，所述正极金属焊盘和负极金属焊盘与蓝宝石基板上表面的第一金属电极层和第二金属电极层通过金线电连接；并且在所述蓝宝石基板的上表面具有使得LED芯片与外界隔离的胶体透镜。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石基LED封装结构，其特征在于:所述蓝宝石基板内，对应所述第一金属电极层和第二金属电极层处具有上下导通的通孔，所述金线穿过所述通孔分别将正极金属焊盘与第一金属电极层；以及负极金属焊盘与第二金属电极层电连接。
3.根据权利要求1或2所述的蓝宝石基LED封装结构，其特征在于:所述蓝宝石的下表面具有金属反射层，并且所述金属反射层为银或银合金，厚度为20-200nm。
4.根据权利要求1或2所述的蓝宝石基LED封装结构，其特征在于:所述第一金属电极层和第二金属电极层的材料选自镍、银、铜、钛、铝、铬或钥及其合金。
5.根据权利要求1或2所述的蓝宝石基LED封装结构，其特征在于:所述正极金属焊盘和负极金属焊盘的材料选自镍、银、铜、钛、铝、铬或钥及其合金。
6.根据权利要求1或2所述的蓝宝石基LED封装结构，其特征在于:所述胶体透镜的材料为透明树脂或硅胶；或者是混合有颗粒状荧光粉的树脂或硅胶。
7.根据权利要求1或2所述的蓝宝石基LED封装结构的封装方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤S1:在蓝宝石基板的上表面采用PVD方法沉积金属电极层，并蚀刻形成相互绝缘的第一金属电极层和第二金属电极层； 步骤S2:在所述蓝宝石基板内，对应所述第一金属电极层和第二金属电极层处通过激光蚀刻工艺分别形成上下导通的通孔； 步骤S3:在所述蓝宝石基板的下表面形成正极金属焊盘和负极金属焊盘，并利用穿过所述通孔的金线将所述正极金属焊盘和负极金属焊盘分别与所述蓝宝石基板上表面的第一金属电极层和第二金属电极层； 步骤S4:将LED芯片倒装在所述蓝宝石基板上，并使LED芯片上P电极和N电极对应的金属焊盘分别与所述蓝宝石基板上的第一金属电极层和第二金属电极层连接； 步骤S5:在所述蓝宝石基板上表面的LED芯片上方形成胶体透镜。
【文档编号】H01L33/62GK103545436SQ201310456683
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】李秀富, 袁永刚 申请人:苏州东山精密制造股份有限公司