專利名稱：表面安裝型發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于表面安裝型發(fā)光二極管(A Surface Mounting Type LightEmitting Diode)的發(fā)明。具體說明如下用發(fā)光的InGaN、GaN發(fā)光二極管芯片在鍍銀的導(dǎo)線架的杯狀焊盤上采用芯片鍵合法，然后可以增加微型封裝部件的光反射率和光亮度。
背景技術(shù)：
一般來講，光半導(dǎo)體元件(發(fā)光二極管)是通過電信號(hào)用于光傳送的部件，分別是通過發(fā)光二極管把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)后通過腔體前部發(fā)光的發(fā)光元件(350nm-990nm)和接收光信號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光敏元件(光敏晶體管、光敏二極管、光敏可控硅、光敏IC)等。這些光半導(dǎo)體元件根據(jù)構(gòu)成PN結(jié)的摻雜物質(zhì)的材質(zhì)、種類、密度和構(gòu)造，可制造出從紫外光到可見光、紅外光等各種波長(zhǎng)的產(chǎn)品。
可見光發(fā)光二極管是利用PN結(jié)的注入電致發(fā)光(injection ElectroLuminescence)原理的發(fā)光元件，由于其發(fā)光所需的外加電壓非常低，而且壽命長(zhǎng)，所以廣泛應(yīng)用于固體指示元件、顯像指示等領(lǐng)域的半導(dǎo)體元件中。
可見光光半導(dǎo)體元件可以制作成各種封裝的部件，具有代表性的是適用于手機(jī)背光(Back Light)的表面安裝型微型發(fā)光二極管(Chip LED)元件和電子標(biāo)示及固體指示元件或顯像指示用的3φ、5φ立式燈類元件。
下面以可見光發(fā)光二極管為例對(duì)表面安裝型微型發(fā)光二極管元件加以詳細(xì)說明。
傳統(tǒng)的表面安裝型發(fā)光二極管的構(gòu)造如圖1所示，外加電壓時(shí)發(fā)光的芯片(A)和給上述芯片(A)外加電壓時(shí)所用的導(dǎo)電性金屬材料的陰極和陽極導(dǎo)線(C)(D)組成。所述芯片(A)與陰極導(dǎo)線(C)頂端部位所形成的芯片焊盤(DiePad)(E1)用銀粘合劑(E2)粘合，同時(shí)，芯片(A)與陰極/陽極導(dǎo)線的末端以及導(dǎo)線(A2)(A1)鍵合(bongding)，然后在陰極和陽極發(fā)光二極管導(dǎo)線(C)(D)之間電氣連接。
而且，為了從外部保護(hù)上述芯片(A)，用絕緣材質(zhì)的透光的涂覆材料(F)對(duì)芯片(A)進(jìn)行涂覆，使陰極和陽極發(fā)光二極管導(dǎo)線(C)(D)的另一末端露出，使得能從外部向芯片(A)施加電壓。
若把外露的發(fā)光二極管的陰極與陽極端導(dǎo)線(C)(D)與正要使用的電路電氣連接，當(dāng)電源通過陰極和陽極導(dǎo)線(C)(D)施加到芯片(A)上時(shí)，光半導(dǎo)體元件的芯片(A)發(fā)光，使其發(fā)揮功能。涂覆材料(F)通常是由透明環(huán)氧樹脂(Epoxy)構(gòu)成，根據(jù)發(fā)光二極管芯片種類的不同，產(chǎn)生紅色、綠色、藍(lán)色、桔色等。
上述具有代表性的傳統(tǒng)表面安裝型微型發(fā)光二極管元件是以很厚的PCB基板(J)構(gòu)成。這種PCB基板(J)耐熱性能非常低。所以在發(fā)光二極管制造流程中，由于熱壓力會(huì)產(chǎn)生PCB基板(J)的熱變形，導(dǎo)致PCB的環(huán)氧樹脂的粘合力降低，從而無法保障其牢固度。因?yàn)楸Ｕ掀淅喂潭鹊墓に嚵鞒毯軓?fù)雜，所以會(huì)導(dǎo)致制造費(fèi)用增加。而且，由于使用很厚的PCB，不能實(shí)現(xiàn)微型芯片LED的輕薄化。另外，若使用此方法會(huì)降低PCB基板的光反射率、芯片焊盤鍍的金的光反射率也很低，因而會(huì)導(dǎo)致面發(fā)光芯片(InGaN、GaN的LED芯片)(390nm-470nm)光亮度降低的問題。由于這種PCB基板100％都要依靠進(jìn)口，原材料價(jià)格很高。而且要使用貴金屬—金，所以制造費(fèi)用是很昂貴的。
并且，在手機(jī)等領(lǐng)域里，通過回流焊接(Solder Reflow)工藝安裝芯片LED光元件，這種回流焊接工藝在220℃-320℃的作業(yè)條件下進(jìn)行?？墒荘CB基板的熱變形溫度是220℃以下，所以回流焊接工藝會(huì)給傳統(tǒng)的表面安裝型(SMD)的微型發(fā)光二極管(Chip LED)元件帶來致命的熱沖擊，導(dǎo)致金質(zhì)導(dǎo)線(A1)(A2)和銀環(huán)氧樹脂(E2)從PCB基板上脫落下來。由此可見，傳統(tǒng)的表面安裝型(SDM)微型芯片LED元件很難保障其使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述傳統(tǒng)表面安裝型微型發(fā)光二極管元件的諸多問題。將表面發(fā)光芯片(InGaN、GaN的LED芯片)(390nm-470nm)用絕緣性的透光的芯片粘合劑(紫外粘合劑、絕緣透明粘合劑)粘附在導(dǎo)線架的杯狀焊盤上，避免了使用銀環(huán)氧粘合劑，徹底解決陽極和陰極之間的短路問題。發(fā)射面的反方向釋放的光，通過絕緣的透光的環(huán)氧粘合劑進(jìn)行透射，使這個(gè)透射光在反射率極高的鍍銀芯片焊盤上得到反射，并集中到發(fā)射方向上，從而增加光的亮度。
本發(fā)明的另一目的是，以很薄的引線架作為基板，采用透光的環(huán)氧樹脂涂覆在導(dǎo)線架上，使透光的環(huán)氧樹脂下面的環(huán)氧樹脂比導(dǎo)線架部件的相同平面突出10-50μm，再通過貫通孔使上面的透光的環(huán)氧樹脂與下面的環(huán)氧樹脂連接起來，使光元件的熱沖擊力達(dá)到最小化，從而提供超薄的芯片LED。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是在高溫220℃-320℃狀態(tài)下，機(jī)械裝置(setmachinery)回流焊接工藝的熱壓力達(dá)到最小化，從而解決了由于表面安裝型微型發(fā)光二極管元件遭到致命的熱沖擊，使金質(zhì)導(dǎo)線和銀環(huán)氧樹脂從PCB板上脫落的傳統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)。傳統(tǒng)技術(shù)很難保證表面安裝型微型LED元件的壽命，本發(fā)明通過使用熱變形溫度在450℃以上的耐熱性導(dǎo)線架基板，從而提供了保障光半導(dǎo)體元件的壽命和熱沖擊最小化的微型發(fā)光二極管。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是傳統(tǒng)的PCB板(J)作為高價(jià)的基板材料并且只有在芯片焊盤鍍金后才能使用，而且PCB板100％依靠進(jìn)口，所以制造費(fèi)用非常昂貴。上述發(fā)明提供了使用低價(jià)鍍銀導(dǎo)線架基板，而有效節(jié)省制造成本的微型發(fā)光二極管元件。
為了達(dá)到上述目的而發(fā)明的微型超薄發(fā)光二極管光半導(dǎo)體元件，每一對(duì)結(jié)構(gòu)部件作為多數(shù)量中的一組，由很多的列排列而成，每個(gè)單元導(dǎo)線架是以絕緣型透光的環(huán)氧粘合劑作點(diǎn)粘合，使用粘合劑，把光元件芯片(350nm-470nm)與杯狀焊盤采用芯片鍵合法(Die Bonding)，通過金質(zhì)導(dǎo)線將上述導(dǎo)線架的框架部位與光元件芯片的電極相連接，將導(dǎo)線架的框架部位發(fā)光二極管的安全地安裝在壓模機(jī)上，透光的環(huán)氧樹脂涂覆，涂覆結(jié)束后將一系列的導(dǎo)線架部件粘合在粘合劑上，然后用金剛石刀片將其切斷，通過特定工藝流程完成制作。


圖1為傳統(tǒng)表面安裝型發(fā)光二極管構(gòu)造的圖示；圖2為按照本發(fā)明的表面安裝型發(fā)光二極管圖示。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，將對(duì)本發(fā)明微型超薄芯片LED光半導(dǎo)體元件加以說明。
圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例微型超薄發(fā)光二極管的內(nèi)部構(gòu)造的橫截面的圖示。如圖所示，本發(fā)明微型超薄發(fā)光二極管由以下幾部分構(gòu)成一對(duì)陽極導(dǎo)線架(Anode Lead Frame)(D)和陰極導(dǎo)線架(Cathode LeadFrame)(C)組成的導(dǎo)線架(I)；使陽極/陰極導(dǎo)線架(D)(C)和發(fā)光二極管芯片(A)通電用的導(dǎo)線(A1)(A2)；涂敷在兩個(gè)導(dǎo)線架(D)(C)上部的透光環(huán)氧樹脂(F)；在導(dǎo)線架(C)(D)下端形成10-50μm突起的下面的環(huán)氧樹脂(H)；連接下面的環(huán)氧樹脂(H)和與之相對(duì)應(yīng)的上面的透光的環(huán)氧樹脂(F)的陽極導(dǎo)線貫通孔(B)與陰極導(dǎo)線貫通孔(B1)。
下面簡(jiǎn)要說明本發(fā)明中芯片LED光半導(dǎo)體元件制作工藝流程。即把成對(duì)的陰、陽極導(dǎo)線架排列多列作為一組的工藝流程；每對(duì)單元導(dǎo)線架用絕緣的透光的環(huán)氧粘合劑作點(diǎn)粘合(Dotting)的工藝流程；用粘合劑將光元件芯片(390nm-470nm芯片)在導(dǎo)線架焊盤部位采用芯片鍵合法(Die Bonding)的工藝流程；通過金質(zhì)導(dǎo)線將上述導(dǎo)線架與光元件芯片的電極相連接的工藝流程；將導(dǎo)線架部件安全地安裝在壓模機(jī)上，通過透光的環(huán)氧樹脂涂覆的工藝流程；涂覆結(jié)束后，將各列導(dǎo)線架部件用粘合劑粘好，然后用金剛石刀片(Blade)將其切斷，最后經(jīng)過特定工藝流程完成制作。
將表面發(fā)光芯片(InGaN、GaN的LED芯片)(390nm-470nm)用絕緣性的透光的涂覆粘合劑(E)(紫外(UV cure)粘合劑、絕緣透明粘合劑)，粘合在發(fā)光二極管芯片杯狀焊盤(E1)上，避免了銀環(huán)氧粘合劑的使用，徹底解決陽極和陰極間的短路問題。在表面發(fā)光芯片釋放的光中，把從發(fā)射面反方向釋放的光通過絕緣透光的環(huán)氧粘合劑進(jìn)行透射，這個(gè)透射光在反射率很高的鍍銀芯片杯狀焊盤上反射，聚焦在光出射方向，從而增加光亮度。
本發(fā)明使用了很薄的導(dǎo)線架(I)基板，涂覆時(shí)把導(dǎo)線架(I)和透光的環(huán)氧樹脂(F)的下面的環(huán)氧樹脂(H)的形成比導(dǎo)線架的導(dǎo)線部件相同平面狀突起10-50μm，用貫通孔(B)(B1)將上部的透光的環(huán)氧樹脂(F)與下面的環(huán)氧樹脂(H)連接起來，使光元件的熱沖擊達(dá)到最小化。
本發(fā)明使用了熱變形溫度在450℃以上的耐熱性導(dǎo)線架(I)基板，保證了光半導(dǎo)體元件的壽命和熱沖擊達(dá)到最小化，而且用價(jià)格低廉的鍍銀板作為導(dǎo)線架基板，有效地降低了制造成本。
工業(yè)適應(yīng)性本發(fā)明把表面發(fā)光芯片用絕緣性的透光的粘合劑粘合在發(fā)光二極管的芯片安裝板上，避免了銀環(huán)氧粘合劑的使用，徹底解決陽極和陰極間的短路問題。在表面發(fā)光芯片釋放的光中，把發(fā)射面的反方向釋放的光通過絕緣的透光的環(huán)氧粘合劑進(jìn)行透射，這種透射光在反射率很高的鍍銀芯片杯狀焊盤上反射，光聚焦在出射方向，從而增加光亮度；通過使用很薄的導(dǎo)線架基板，用透光的環(huán)氧樹脂涂敷，使透光的環(huán)氧樹脂的下面的環(huán)氧樹脂，比導(dǎo)線架的導(dǎo)線部分的相同平面突出10-50μm，用貫通孔將上部的透光的環(huán)氧樹脂與下面的環(huán)氧樹脂連接起來，使光元件的熱沖擊力達(dá)到最小化，實(shí)現(xiàn)超薄型的芯片LED；使高溫狀態(tài)使用的機(jī)械裝置，在回流焊接工藝流程(220℃-320℃)中達(dá)到熱壓力最小化，從而解決了由于表面安裝型(SMD)微型發(fā)光二極管元件受到致命的熱沖擊力而造成的金質(zhì)導(dǎo)線和銀環(huán)氧樹脂從PCB板上脫落的傳統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)；通過使用熱變形溫度在450℃以上的耐熱性導(dǎo)線架基板，保證了光半導(dǎo)體元件的壽命和熱沖擊力達(dá)到最小化，實(shí)現(xiàn)了超薄化的效果。
權(quán)利要求
1.一種表面安裝型發(fā)光二極管，其特征在于包括導(dǎo)線架(I)，其包括陽極導(dǎo)線架(D)和陰極導(dǎo)線架(C)；絕緣的透光的環(huán)氧樹脂粘合劑(E)，其點(diǎn)粘合在上述的導(dǎo)線架(I)的芯片杯狀焊盤(E1)上；LED芯片(A)，其芯片鍵合在透光的環(huán)氧樹脂粘合劑(E)上；電流導(dǎo)線(A1)(A2)，其用于在陽極導(dǎo)線架(D)和陰極導(dǎo)線架(C)之間施加電流；涂覆在上述的兩個(gè)導(dǎo)線架(D)(C)之上的透光的環(huán)氧樹脂(F)；形成在上述導(dǎo)線架(I)的下端的下面的環(huán)氧樹脂(H)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的表面安裝型發(fā)光二極管，其中導(dǎo)線架(I)下端的下面的環(huán)氧樹脂(H)是使用透光的環(huán)氧樹脂涂覆使之比導(dǎo)線架的導(dǎo)線部分的相同表面突起10-50μm，通過陽極/陰極貫通孔(B)(B1)粘連到上述導(dǎo)線架(I)的透光的環(huán)氧樹脂(F)上。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于表面安裝型發(fā)光二極管，其目的在于把作為L(zhǎng)ED光源的InGaN、GaN類發(fā)光二極管芯片安裝在導(dǎo)線架的芯片杯狀焊盤上，所述的杯狀焊盤鍍有具有高光反射率的銀，使得從芯片上發(fā)射的全部的光粒子向前方發(fā)射，以提高封裝透鏡表面的光亮度。對(duì)InGaN、GaN類發(fā)光二極管芯片采用芯片鍵合法以及導(dǎo)線鍵合法，用透光的環(huán)氧樹脂進(jìn)行涂覆，以使在發(fā)光二極管的下面封裝部分能比導(dǎo)線架的下部的相同平面突起10～50μm，然后上面部分和下面部分通過貫通孔被固定。
文檔編號(hào)H01L33/56GK1679179SQ03820800
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月2日
發(fā)明者李賢雨 申請(qǐng)人:帝希歐有限公社