一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝的制作方法
【專利摘要】一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝，制作硅基板模具，配置熒光粉膠；將晶片和陶瓷基板共晶，并清洗，去除表面雜質(zhì)；固定硅基板模具、已共晶的晶片和陶瓷基板；點(diǎn)涂熒光粉膠；固化和脫模；長烤固化后，進(jìn)行球面外封膠。其普適性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，還操作方便，可控性好。
【專利說明】一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及直插LED封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝。

【背景技術(shù)】
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[0002]大功率發(fā)光二極管具有光效高、體積小、壽命長、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為未來照明技術(shù)的主要發(fā)展方向。隨著LED高密度、高集成化應(yīng)用產(chǎn)品的增加，晶圓級封裝開始進(jìn)入LED封裝市場，從而提高產(chǎn)品的一致性和可靠性，降低成本，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。其封裝技術(shù)術(shù)主要包括基底材料和制作、晶圓級貼片材料和工藝、熒光粉涂覆工藝、透鏡陣列成型技術(shù)等，其中熒光粉涂覆工藝是影響白光LED光色品質(zhì)的主要因素。對于白光LED，一般直接在芯片表面涂覆熒光粉，最后安裝透鏡和填充硅膠材料。但是隨著LED產(chǎn)品應(yīng)用的增加，如室內(nèi)照明、顯示屏、汽車前照燈、路燈等，這種封裝技術(shù)已經(jīng)不能滿足高密度、高集成以及產(chǎn)品一致性和可靠性的要求。而且，LED外延片尺寸也已經(jīng)從2英寸發(fā)展到4英寸，甚至是6英寸、8英寸，需要考慮不同的封裝形式來實(shí)現(xiàn)小尺寸、低成本的批量化生產(chǎn)，使LED產(chǎn)品快速進(jìn)入照明市場。
[0003]0SRAM公司提出在芯片的焊盤區(qū)制作金屬凸點(diǎn)以用來做金線鍵合，采用在制備好電極的LED晶圓片上旋涂配置好的熒光粉膠固化后裂片得到的芯片表面就有一層均勻的熒光粉層。其創(chuàng)新點(diǎn)在于晶圓表面旋涂熒光粉后電極的引出，0SRAM公司提出在芯片的焊盤區(qū)制作金屬凸點(diǎn)，然后旋涂配置好的熒光粉膠固化后，通過研磨預(yù)先露出金屬凸點(diǎn)以用來做金線鍵合，所形成的熒光粉層厚度為ΙΟΟμπι左右。
[0004]美國Philips lumuileds公司最早提出用電泳法實(shí)現(xiàn)熒光粉涂覆，將芯片和熒光粉浸沒在導(dǎo)電溶液中，施加正向電壓后驅(qū)使熒光粉顆粒沉積在芯片表面，熒光粉層厚度在50 μ m左右，通過控制電壓大小和時(shí)間來調(diào)節(jié)熒光粉層厚度。
[0005]美國Cree公司采用溶液蒸發(fā)法也實(shí)現(xiàn)了熒光粉涂覆，基本原理是將熒光粉顆粒和含有粘附性物質(zhì)的化學(xué)溶液填充在貼裝有芯片的反光杯中，然后通過加熱的方法使溶液中的易揮發(fā)物質(zhì)快速揮發(fā)，留下的熒光粉顆粒和粘附性物質(zhì)就沉積在芯片表面。
[0006]中國電子科技大學(xué)的侯斌等人則采用粉漿法將光刻膠和熒光粉顆?；旌虾蟮瓮吭谛酒砻?，經(jīng)過光刻工藝只保留下芯片表面的熒光粉層，除去多余的膠層以實(shí)現(xiàn)涂覆。
[0007]臺積電公司主要是通過ASYMTEK公司生產(chǎn)的薄膜噴涂儀實(shí)現(xiàn)熒光粉保形涂覆。
[0008]深圳瑞豐光電將含有黃色熒光染劑和丙酮等有機(jī)溶劑的溶液通過臺灣伊利諾噴涂儀涂覆在晶片外表面，待溶劑揮發(fā)后就可以在晶片外表面形成一層熒光粉薄膜。
[0009]上述熒光粉涂覆技術(shù)也存在著一些問題，除了侯斌等人的粉漿法工藝其他方案僅適用垂直電極芯片，因?yàn)楫?dāng)前市場上應(yīng)用的水平電極芯片一般會有10%?30%的光從芯片側(cè)面發(fā)出，側(cè)面無法旋涂和噴涂熒光粉，導(dǎo)致出光不均勻或者出現(xiàn)色斑。以上熒光粉涂覆方式都存在普適性不強(qiáng)，需要滿足特殊要求的封裝材料和工藝才能完成，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，且設(shè)備價(jià)格昂貴，國內(nèi)的中小型LED生產(chǎn)廠家不免望而卻步。因此，研究出針對晶圓級大功率LED封裝的熒光粉涂覆方式，在保證實(shí)現(xiàn)LED光學(xué)性能的同時(shí)，提高工藝的可操作性和降低批量生產(chǎn)成本也是非常重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0010]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝，其普適性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，還操作方便，可控性好。
[0011]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0012]先選取一塊長寬與陶瓷基板相同，厚度比晶片厚30um的硅基板，通過微加工工藝，根據(jù)陶瓷基板上的晶片個(gè)數(shù)、大小，在硅基板上相對應(yīng)的位置刻蝕出所需晶片方孔列陣，每個(gè)方孔的長寬比晶片多30um。根據(jù)所做晶片的尺寸控制硅基板模具的厚度和方孔大小，比如晶片尺寸為1160um*1160um，厚度150um，那在硅基板上刻蝕出方孔的尺寸為1190um*1190um,厚度 180um。
[0013]其次，在陶瓷基板表面覆蓋氮化鋁薄膜作為電路。
[0014]再次，自制室溫固化型熒光粉膠。按比例為膠水1.5:黃色YAG熒光粉1混合，攪拌均勻后，AB混合粘度8000-10000。通過實(shí)驗(yàn)得知，給熒光粉膠加溫60°C /10分鐘即可快速固化，以提高硅基板模具利用率。
[0015]之后，將晶片和陶瓷基板通過氮?dú)饣亓鳡t330°C進(jìn)行共晶，共晶好的材料進(jìn)行等離子清洗，去除表面雜質(zhì)。
[0016]硅基板模具、已共晶的晶片和陶瓷基板固定。固定前必須對硅基板模具表面涂覆脫模劑，防止熒光粉膠與模具粘合影響后續(xù)的脫模工藝，脫模劑使用的是按照嚴(yán)格的比例，由原液(58% )、石蠟油(32% )、水(8% )調(diào)劑而成，原液是由硅油組成的。在噴涂第一次脫模劑前，應(yīng)先清理干凈硅基板模具，于硅基板模具表面均勻噴涂上三至五次脫模劑，每次噴涂后須在120°C高溫下烘干，需等上一次脫模劑干透才噴涂下一次，以便在硅基板模具表面得到很好的薄膜層。特別是方孔的內(nèi)壁，確保使脫模劑在方孔內(nèi)壁形成一層薄膜，待硅基板模具冷卻后才能使用。然后在顯微鏡的觀察下，將硅基板模具上的方孔與陶瓷基板上每個(gè)晶片的位置一一對應(yīng)，保證晶片位于方孔的中間位置，晶片距方孔周圍30um，再用夾具固定住硅基板模具和陶瓷基板，防止其相對移動，將固定好的硅基板模具和陶瓷基板放在一個(gè)相對水平的工作臺上。
[0017]點(diǎn)涂熒光粉膠。將自制熒光粉膠倒入美式針管使用離心脫泡工藝完成膠水脫泡，然后再將盛有混合好熒光粉膠的美式針管連接到氣動點(diǎn)膠機(jī)上，調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)針頭位置，使針頭出膠孔對準(zhǔn)硅基板模具方孔中的晶片，然后用計(jì)量控制使方孔中充滿熒光粉膠，待熒光粉膠流動穩(wěn)定后再用刮板輕輕刮去方孔表面多余的熒光粉膠。
[0018]固化和脫模。將已涂覆有熒光粉膠的晶片和陶瓷基板，連同硅基板模具一起放入固化箱中，對熒光粉膠進(jìn)行固化。待晶片和陶瓷基板連同硅基板模具冷卻至室溫后，剝除硅基板模具，由于硅基板模具表面有一層脫模劑薄膜，可以將硅基板模具從陶瓷基板表面直接取下，保證熒光粉膠的完整性。
[0019]再將成型的熒光粉膠層長烤固化后，進(jìn)行球面外封膠保護(hù)作業(yè)。工藝完成，晶片周圍就形成了模具涂覆熒光粉層。
[0020]在具體操作過程中，根據(jù)所需的白光LED色溫和熒光粉膠層厚度及形狀大小來選擇熒光粉的濃度。當(dāng)熒光粉層厚度和大小一定時(shí)，變化熒光粉濃度就可以實(shí)現(xiàn)不同色溫的LED。
[0021]本發(fā)明的有益效果是通過采用模具法熒光粉膠層涂覆工藝，其普適性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，還操作方便，可控性好。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0023]實(shí)施例1晶片尺寸為1160um*1160um，厚度150um
[0024]第一步:先選取一塊長寬與陶瓷基板相同的娃基板，在娃基板上刻蝕出方孔的尺寸為 1190um*1190um,厚度 180um。
[0025]其次，在陶瓷基板表面覆蓋氮化鋁薄膜作為電路。
[0026]再次，自制室溫固化型熒光粉膠。按比例為膠水1.5:黃色YAG熒光粉1混合，攪拌均勻后，AB混合粘度8000-10000。通過實(shí)驗(yàn)得知，給熒光粉膠加溫60°C /10分鐘即可快速固化，以提高硅基板模具利用率。
[0027]第二步:將晶片和陶瓷基板通過氮?dú)饣亓鳡t330°C進(jìn)行共晶，共晶好的材料進(jìn)行等離子清洗，去除表面雜質(zhì)。
[0028]第三步:固定硅基板模具、已共晶的晶片和陶瓷基板。固定前必須對硅基板模具表面涂覆脫模劑，防止熒光粉膠與模具粘合影響后續(xù)的脫模工藝，脫模劑使用的是按照嚴(yán)格的比例，由原液(58% )、石蠟油(32% )、水(8% )調(diào)劑而成，原液是由硅油組成的。在噴涂第一次脫模劑前，應(yīng)先清理干凈硅基板模具，于硅基板模具表面均勻噴涂上三至五次脫模齊U，每次噴涂后須在120°C高溫下烘干，需待上一次脫模劑干透才噴涂下一次，以便在硅基板模具表面得到很好的薄膜層。特別是方孔的內(nèi)壁，確保使脫模劑在方孔內(nèi)壁形成一層薄膜，待硅基板模具冷卻后才能使用。然后在顯微鏡的觀察下，將硅基板模具上的方孔與陶瓷基板上每個(gè)晶片的位置一一對應(yīng)，保證晶片位于方孔的中間位置，晶片距方孔周圍30um，再用夾具固定住硅基板模具和陶瓷基板，防止其相對移動，將固定好的硅基板模具和陶瓷基板放在一個(gè)相對水平的工作臺上。
[0029]第四步:點(diǎn)涂熒光粉膠。將自制熒光粉膠倒入美式針管使用離心脫泡工藝完成膠水脫泡，然后再將盛有混合好熒光粉膠的美式針管連接到氣動點(diǎn)膠機(jī)上，調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)針頭位置，使針頭出膠孔對準(zhǔn)硅基板模具方孔中的晶片，然后用計(jì)量控制使方孔中充滿熒光粉膠，待熒光粉膠流動穩(wěn)定后再用刮板輕輕刮去方孔表面多余的熒光粉膠。
[0030]第五步:固化和脫模。將已涂覆有熒光粉膠的晶片和陶瓷基板，連同硅基板模具一起放入固化箱中，對熒光粉膠進(jìn)行固化。待晶片和陶瓷基板連同硅基板模具冷卻至室溫后，剝除硅基板模具，由于硅基板模具表面有一層脫模劑薄膜，可以將硅基板模具從陶瓷基板表面直接取下，保證熒光粉膠的完整性。
[0031]第六步:再將成型的熒光粉膠層長烤固化后，進(jìn)行球面外封膠保護(hù)作業(yè)，工藝完成。
[0032]實(shí)施例2晶片尺寸為860um*960um，厚度120um
[0033]第一步:先選取一塊長寬與陶瓷基板相同的娃基板，在娃基板上刻蝕出方孔的尺寸為 890um*990um,厚度 150um。
[0034]其次，在陶瓷基板表面覆氮化鋁薄膜作為電路。
[0035]再次，自制室溫固化型熒光粉膠。按比例為膠水1.5:黃色YAG熒光粉1混合，攪拌均勻后，AB混合粘度8000-10000。通過實(shí)驗(yàn)得知，給熒光粉膠加溫60°C /10分鐘即可快速固化，以提高硅基板模具利用率。
[0036]第二步:將晶片和陶瓷基板通過氮?dú)饣亓鳡t330°C進(jìn)行共晶，共晶好的材料進(jìn)行等離子清洗，去除表面雜質(zhì)。
[0037]第三步:固定硅基板模具、已共晶的晶片和陶瓷基板。固定前必須對硅基板模具表面涂覆脫模劑，防止熒光粉膠與模具粘合影響后續(xù)的脫模工藝，脫模劑使用的是按照嚴(yán)格的比例，由原液(58% )、石蠟油(32% )、水(8% )調(diào)劑而成，原液是由硅油組成的。在噴涂第一次脫模劑前，應(yīng)先清理干凈硅基板模具，于硅基板模具表面均勻噴涂上三至五次脫模齊U，每次噴涂后須在120°C高溫下烘干，需待上一次脫模劑干透才噴涂下一次，以便在硅基板模具表面得到很好的薄膜層。特別是方孔的內(nèi)壁，確保使脫模劑在方孔內(nèi)壁形成一層薄膜，待硅基板模具冷卻后才能使用。然后在顯微鏡的觀察下，將硅基板模具上的方孔與陶瓷基板上每個(gè)晶片的位置一一對應(yīng)，保證晶片位于方孔的中間位置，晶片距方孔周圍30um，再用夾具固定住硅基板模具和陶瓷基板，防止其相對移動，將固定好的硅基板模具和陶瓷基板放在一個(gè)相對水平的工作臺上。
[0038]第四步:點(diǎn)涂熒光粉膠。將自制熒光粉膠倒入美式針管使用離心脫泡工藝完成膠水脫泡，然后再將盛有混合好熒光粉膠的美式針管連接到氣動點(diǎn)膠機(jī)上，調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)針頭位置，使針頭出膠孔對準(zhǔn)硅基板模具方孔中的晶片，然后用計(jì)量控制使方孔中充滿熒光粉膠，待熒光粉膠流動穩(wěn)定后再用刮板輕輕刮去方孔表面多余的熒光粉膠。
[0039]第五步:固化和脫模。將已涂覆有熒光粉膠的晶片和陶瓷基板，連同硅基板模具一起放入固化箱中，對熒光粉膠進(jìn)行固化。待晶片和陶瓷基板連同硅基板模具冷卻至室溫后，剝除硅基板模具，由于硅基板模具表面有一層脫模劑薄膜，可以將硅基板模具從陶瓷基板表面直接取下，保證熒光粉膠的完整性。
[0040]第六步:再將成型的熒光粉膠層長烤固化后，進(jìn)行球面外封膠保護(hù)作業(yè)，工藝完成。
[0041]上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要和進(jìn)一步的探索還可以有其它實(shí)施方式。但是，應(yīng)該明確的是，基于類似上述的或者其它沒有表述出的具有相同構(gòu)思的實(shí)施方式的變換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝，其特征在于:制作硅基板模具，配置熒光粉膠；將晶片和陶瓷基板共晶，并清洗，去除表面雜質(zhì)；固定硅基板模具、已共晶的晶片和陶瓷基板；點(diǎn)涂熒光粉膠；固化和脫模；長烤固化后，進(jìn)行球面外封膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝，其特征在于:所述制作硅基板模具，是指采用具有一定厚度的硅片基板材料，通過微加工工藝，在硅片上刻蝕出晶片所需方孔列陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模具法熒光粉膠層涂覆工藝，其特征在于:所述熒光粉膠，是指按比例為膠水1.5:黃色YAG熒光粉I混合，AB混合粘度8000-10000的室溫固化型熒光粉膠。
【文檔編號】H01L33/50GK104347785SQ201310346597
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】左小波 申請人:廣州眾恒光電科技有限公司