在晶圓上制造和封裝發光二極管芯片的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發光二極管的制造方法，特別涉及一種在大功率發光二極管晶圓上制造和封裝發光二極管芯片的工藝方法。
【背景技術】
[0002]LED (LightEmittingD1de)是一種基于P-N結電致發光原理制成的半導體發光器件，具有電光轉換效率高、使用壽命長、環保節能、體積小等優點，被譽為21世紀綠色照明光源，隨著以氮化物為代表的第三代半導體材料技術的突破，基于大功率高亮度發光二極管(LED)的半導體照明產業在全球迅速興起，并在傳統照明領域引發了一場革命。LED由于其獨特的優越性，已經開始在許多領域得到廣泛應用，被業界認為是未來照明技術的主要發展方向，具有巨大的市場潛力。
[0003]大功率白光LED通常是由兩波長光(藍色光+黃色光)或者三波長光(藍色光+綠色光+紅色光)混合而成。目前廣泛采用的白光LED是通過藍色LED芯片(GaN)和黃色熒光粉(YAG或TAG)組成。在LED封裝中，熒光粉層的幾何形貌、濃度和厚度等參數嚴重影響LED的出光效率、色溫、空間顏色均勻性等重要光學性能。為了獲得良好光學性能的LED產品，熒光粉層的實現工藝是非常關鍵的。
[0004]目前的LED封裝工藝是將從LED晶圓片上切割得到的芯片固定在基板或者支架上面，先實現電連接，再將熒光粉混合環氧樹脂或者熒光粉混合硅膠，其混合物涂覆到LED芯片周圍，形成熒光粉層。在這種封裝工藝流程中，由于熒光粉膠粘度很大，在涂覆熒光粉的過程中熒光粉膠量在不同的封裝模塊之間往往是不同的，這將導致封裝得到的LED產品光色變化很大，影響產品的一致性；而且當色溫超過一定范圍時，LED產品將不能夠使用，從而使得LED的成品率不是很高，低成品率帶來的直接后果是增大用戶使用LED產品的成本。在封裝過程中熒光粉膠一般是通過點膠法涂覆到LED周圍，形成球帽狀熒光粉形貌，這種形貌將導致LED產品的空間顏色不均勻，從而影響LED產品用戶的照明舒適感。為此必須發展新型LED熒光粉涂覆工藝，克服目前封裝工藝的低色溫一致性、低成品率和空間顏色均勻性不高的缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對已有技術中存在的缺陷，提供一種在晶圓上制造和封裝發光二極管芯片的工藝方法。
[0006]本發明所述工藝方法包含以下步驟:
[0007]A.在發光二極管晶圓片焊盤上制作電連接金屬凸點；
[0008]B.制作一層與發光二極管晶圓片同樣尺寸的突光粉層；
[0009]C.在熒光粉層上制作通孔，該通孔的位置與發光二極管晶圓片金屬凸點的位置對應；
[0010]D.在熒光粉層的一面上均勻涂覆一層的環氧樹脂膠或熱固性高分子粘結劑，并保留步驟C制作的熒光粉層中的通孔不被填充；
[0011]E.將熒光粉層涂有粘結劑的表面和發光二極管晶圓片有金屬凸點的表面以機械對準的方式粘結在一起；
[0012]F.加熱固化熒光粉層和發光二極管晶圓片中間的粘結劑；
[0013]G.對粘結后的發光二極管晶圓片進行切割，完成單顆白光發光二極管
[0014]芯片的制作和后續的電子封裝。
[0015]所述發光二極管晶圓片為水平或垂直或倒裝結構。
[0016]步驟A中在發光二極管晶圓片焊盤上制作的金屬凸點為球形或圓柱形或長方體，金屬凸點的高度為40 μ m?0.15 mm,經絲網印刷、電鍍、打線機植球或激光植球制作在發光二極管晶圓片上，金屬凸點由金屬銅、金、鎳與鉛錫焊料制成。
[0017]步驟B中的熒光粉層為:玻璃熒光粉層或固化的硅膠熒光粉層或陶瓷熒光粉層，熒光粉材料為YAG黃色熒光粉或TAG熒光粉，基材為玻璃、硅膠或陶瓷。
[0018]步驟D中所述粘結劑為環氧樹脂膠或熱固性的高分子聚合物粘結劑，經絲網印刷或保形涂覆方法涂覆于熒光粉層表面。
[0019]步驟A中所述熒光粉層為圓形薄層，熒光粉層的厚度小于金屬凸點的高度，熒光粉層的直徑與發光二極管晶圓片直徑相同，熒光粉層經絲網印刷或激光刻蝕或或ICP(InductivelyCoupledPlasma)感應稱合等離子體刻蝕或納米壓印或機械微加工的方法,在熒光粉層上與發光二極管晶圓片金屬凸點的對應位置的通孔直徑大于金屬凸點。
[0020]步驟D所述一層均勻的粘結劑涂覆在熒光粉層表面，通過發光二極管晶圓片焊盤上金屬凸點和熒光粉層通孔的對應關系，以機械對準的方式粘結到發光二極管晶圓片有金屬凸點的一面，將熒光粉層和發光二極管晶圓片粘結為一體。
[0021]本發明在發光二極管晶圓片的焊盤上制作金屬凸點實現電連接，在同樣大小經燒結的玻璃熒光粉層、經固化的硅膠熒光粉層或者陶瓷熒光粉層對應位置上制作尺寸略大于金屬凸點的通孔，并利用環氧樹脂膠或熱固性的粘結劑將晶圓片和熒光粉層對應粘結，同時確保金屬凸點上表面顯露出來，經加熱固化粘結劑后，將發光二極管晶圓片切割為單顆直接白光LED，
[0022]本發明的優點是在發光二極管晶圓上直接實現大規模的白光發光二極管芯片制作和封裝并能保證熒光粉層均勻且厚度一致，很大程度提高白光LED的封裝效率和成品率，同時使得白光LED芯片成品具有良好的空間顏色均勻性和整體色溫一致性。
【附圖說明】
[0023]圖1發光二極管晶圓片焊盤上制作的電連接金屬凸點的結構示意圖；
[0024]圖2具有通孔的突光粉層的結構不意圖；
[0025]圖3在熒光粉層的一個表面印刷粘結劑層的結構示意圖；
[0026]圖4涂覆粘結劑后的突光粉層的結構不意圖；
[0027]圖5發光二極管晶圓片和熒光粉層結合后的結構示意圖；
[0028]圖6切割粘結熒光粉層后的發光二極管晶圓片使其形成單顆白光LED芯片的結構示意圖；
[0029]圖7實施例二中發光二極管晶圓片焊盤上制作的電連接金屬凸點的結構示意圖；
[0030]圖8實施例二中的具有通孔的熒光粉層的結構示意圖；
[0031]圖9實施例二中在熒光粉層的一個表面印刷粘結劑層的結構示意圖；
[0032]圖10實施例二中涂覆粘結劑后的熒光粉層的結構示意圖；
[0033]圖11實施例二中發光二極管晶圓片和熒光粉層粘結后的結構示意圖；
[0034]圖12實施例二中切割結合熒光粉層的發光二極管晶圓片使其形成單顆白光LED芯片的結構示意圖；
[0035]圖中:1金屬凸點、2熒光粉層、3粘結劑、4發光二極管晶圓片、5白光LED芯片、6刮刀、7印刷模板。
【具體實施方式】
[0036]實施例一
[0037]下面結合附圖進一步說明本發明的實施例:
[0038]本實施例的工藝方法的特征包含以下步驟:
[0039]A.在發光二極管晶圓片4的焊盤上制作電連接金屬凸點I ;
[0040]B.制作一層薄層的與發光二極管晶圓片同樣尺寸的熒光粉層2，熒光粉層2可以是玻璃或固化的硅膠熒光粉層或陶瓷熒光粉層，利用機械加工和燒結工藝制造玻璃(陶瓷)熒光粉層2或者利用絲網印刷和加熱固化制造硅膠熒光粉層2，本實施例為玻璃熒光粉層；
[0041]C.在熒光粉層2與發光二極管晶圓片4上金屬凸點I對應的位置，經絲網印刷、激光刻蝕、ICP刻蝕、納米壓印或機械微加工等方法形成一系列通孔，通孔的直徑略大于金屬凸點的通孔；
[0042]D.通過絲網印刷或保形涂覆方法在熒光粉層2的一面上均勻涂覆一薄層的環氧樹脂膠或熱固性高分子粘結劑3，本實施例為高分子粘結劑3，保證粘結劑3的均勻和厚度一致，并保留步驟C制作的熒光粉層中的通孔不被填充；
[0043]E.利用光發光二極管晶圓片4焊盤上金屬凸點I和熒光粉層2上的通孔對應關