Led卷對(duì)卷封裝模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED封裝模塊，特別涉及一種LED卷對(duì)卷封裝模組。
【背景技術(shù)】
[0002]中游封裝是實(shí)現(xiàn)LED從芯片走向最終產(chǎn)品所必需的中間環(huán)節(jié)，起著保護(hù)芯片、電信號(hào)連接和增強(qiáng)性能等功能；然而制約白光LED走向普及的障礙之一就是封裝成本。目前封裝技術(shù)工藝步驟多，產(chǎn)品的一致性較差，離理想的單Bin檔還有距離，其中封裝及測(cè)試成本占據(jù)了 LED制造成本中的近一半。封裝成本下降是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，所以研發(fā)低成本大批量高質(zhì)量的LED封裝技術(shù)也成了亟待解決的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
[0003]目前，各大跨國(guó)LED公司也都在研究晶圓級(jí)LED封裝?？梢娧芯看蟪叽缇A級(jí)封裝是廠商和研究人員們的共識(shí)。
[0004]隨著技術(shù)的進(jìn)步，有了直接白光的芯片，人們就可以極大簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的封裝工藝，有了拿來(lái)即用的白光器件，可以采用IC工業(yè)中系統(tǒng)封裝(SiP)的概念進(jìn)一步集成形成各種白光模組。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種LED卷對(duì)卷封裝模組。針對(duì)LED封裝中關(guān)鍵的熒光粉涂覆工藝，本發(fā)明提出晶圓級(jí)直接白光技術(shù)，采用該技術(shù)將能夠制備直接用于照明模塊的直接白光LED芯片，該技術(shù)有望大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)省熒光粉膠材料，有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模封裝單Bin的光色一致性。本發(fā)明通過基于基板的卷對(duì)卷封裝技術(shù)，將LED芯片通過封裝進(jìn)行集成。從而在很小的封裝體積內(nèi)低成本地實(shí)現(xiàn)LED芯片的卷對(duì)卷封裝，而且方便安裝與使用。在完成直接白光LED芯片制作后，本發(fā)明提出采用類似大幅面卷到卷(Roll-to-Roll，R2R)/卷到版(Roll_to-Plate，R2P)技術(shù)(如RFID射頻標(biāo)簽、微光學(xué)導(dǎo)光板、0LED、柔性太陽(yáng)能電池以及納米壓印)，在柔性/硬性基板上進(jìn)行多功能LED照明模塊和系統(tǒng)封裝，大幅面卷對(duì)卷/卷對(duì)版封裝一次可以做出幾千個(gè)模塊，可以期望封裝成本大大降低，產(chǎn)品一致性大大提高。
[0006]本發(fā)明主要包括:基板、LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器和片狀熒光粉、封帽，其特征在于基板、LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路和片狀熒光粉經(jīng)卷對(duì)卷集成封裝為一體化模塊，LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器和片狀熒光粉平面放置在基板側(cè)面，其中LED芯片隱埋在基板上，基板表面和內(nèi)部設(shè)有布線層，基板上設(shè)有凹槽，一個(gè)或者多個(gè)LED芯片被封裝在凹槽之中，用封帽與基板鍵合起來(lái)將傳感器封裝在凹槽腔體內(nèi)。
[0007]所述基板為陶瓷基板或環(huán)氧玻璃布層壓板(FR4基板)或硅基板或柔性基板或直接敷銅陶瓷(簡(jiǎn)稱DBC)基板或直接電鍍陶瓷(簡(jiǎn)稱DPC)基板或印刷電路板(簡(jiǎn)稱PCB基板)，印刷電路板(簡(jiǎn)稱PCB基板)、FR4基板的材料為覆銅板和鋁基板。
[0008]所述印刷電路板、環(huán)氧玻璃布層壓板(FR4基板)在基板的中間線處設(shè)有一腔體，腔體處于應(yīng)力低區(qū)域，應(yīng)力低區(qū)域比基板表面應(yīng)力(Pa)低1/3?2/3。
[0009]所述印刷電路板用卷對(duì)卷封裝技術(shù)，撓性覆銅板經(jīng)貼膜、曝光、濕洗流程形成電路，在撓性覆銅板上附著有一層保護(hù)撓性覆銅板及鍵合材料的保護(hù)層，其厚度為50 μ m?100 μ m0
[0010]所述LED芯片與基板連接方式為倒裝焊或引線鍵合方式，LED芯片可以為水平結(jié)構(gòu)LED芯片、倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片、垂直結(jié)構(gòu)LED芯片或者是高壓LED芯片。LED芯片經(jīng)焊球與驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器連接，在隱埋的LED上方按LED的輪廓保形涂覆一層薄層保護(hù)材料，或者在隱埋的LED空腔內(nèi)完全填滿保護(hù)材料或不填充任何保護(hù)介質(zhì)，或者在隱埋的LED空腔上方設(shè)置保護(hù)的封帽。LED芯片隱埋在基板上(隱埋式封裝)，隱埋LED的空腔上方蓋有保護(hù)的封帽，封帽上的鍵合環(huán)區(qū)域?yàn)閹в芯彌_腔的雙墻結(jié)構(gòu)。封裝方式中還包含觸點(diǎn)陣列封裝(LGA)、球柵陣列封裝(BGA)、基板側(cè)面加工有用于信號(hào)互連的金屬面。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將大幅面卷對(duì)卷/卷對(duì)版技術(shù)應(yīng)用于LED封裝中，制作集成電源驅(qū)動(dòng)、電路和直接白光LED芯片的照明模塊，將大幅降低LED制造成本，為L(zhǎng)ED照明技術(shù)帶來(lái)新的革命。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1基板集成方式下專用集成電路與LED芯片集成后再進(jìn)行卷對(duì)卷封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2本發(fā)明在硬性基板上封裝集成方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3采用卷對(duì)卷技術(shù)將LED芯片封裝與柔性基板上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1水平結(jié)構(gòu)LED、2高壓LED、3交流LED、4驅(qū)動(dòng)電源芯片、5封帽、6電路轉(zhuǎn)換芯片、7基板、7b撓性覆銅板、8焊料、9焊點(diǎn)、9b焊球、10專用集成電路、11填充物、12填充物、14中介層、17a柔性電路、19薄層保護(hù)材料。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例:
[0017]實(shí)施例一
[0018]本實(shí)施例中采用卷對(duì)卷(roll-to-roll)技術(shù),在柔性或硬性基板上進(jìn)行多功能LED照明模塊和系統(tǒng)封裝，通過基于卷對(duì)卷封裝技術(shù)進(jìn)行封裝集成為一體化模塊，大幅面卷對(duì)卷/卷對(duì)版封裝一次可以做出幾千個(gè)模塊。本實(shí)施例中的基板為硬性基板，參見圖1，LED模塊由水平結(jié)構(gòu)LED1、高壓LED2、交流LED3、驅(qū)動(dòng)電源芯片4、電路轉(zhuǎn)換芯片6、專用集成電路10組成。水平結(jié)構(gòu)LED1、高壓LED2、交流LED3、驅(qū)動(dòng)電源芯片4、電路轉(zhuǎn)換芯片6及專用集成電路10通過焊料8與帶互連的基板7進(jìn)行平面陣列集成為一體化的LED模塊，并由焊點(diǎn)9將信號(hào)引出。為了提升可靠性，本實(shí)施例所述的LED模塊采用封帽5進(jìn)行保護(hù)。將專用集成電路做在封帽中與上述LED模塊集成?；?為陶瓷基板或環(huán)氧玻璃布層壓板(FR4基板)或硅基板或柔性基板或直接敷銅陶瓷基板或直接電鍍陶瓷基板或印刷電路板。本實(shí)施例中的基板7為陶瓷基板。印刷電路板及環(huán)氧玻璃布層壓板(FR4基板)的材料為覆銅板和鋁基板，本實(shí)施例中為覆銅板。印刷電路板用卷對(duì)卷封裝技術(shù)，撓性覆銅板經(jīng)貼膜、曝光、濕洗流程形成電路，在撓性覆銅板上附著有一層保護(hù)撓性覆銅板及鍵合材料的保護(hù)層，其厚度為50 μ m?100 μ m。印刷電路板在基板的中間線處設(shè)有一腔體，腔體處于應(yīng)力低區(qū)域，應(yīng)力低區(qū)域比基板表面應(yīng)力(Pa)低1/3?2/3。LED芯片1、驅(qū)動(dòng)電源芯片4、電路轉(zhuǎn)換芯片6和片狀熒光粉平面放置在基板7上，LED模塊隱埋在基板7上?；?表面和內(nèi)部設(shè)有布線層，基板7上設(shè)有凹槽，一個(gè)或者多個(gè)LED芯片被封裝在凹槽之中，用封帽5與基板7鍵合起來(lái)將傳感器封裝在凹槽腔體內(nèi)。
[0019]實(shí)施例二
[0020]實(shí)施例二與實(shí)施例一相同，所不同的是水平結(jié)構(gòu)LED1、高壓LED2、交流LED3、驅(qū)動(dòng)電源芯片4、電路轉(zhuǎn)換芯片6通過系統(tǒng)級(jí)封裝于封帽5內(nèi)，并通過硅通孔TSV與中介層14下的專用集成電路10互連，同時(shí)，交流LED3也與專用集成電路10互連。專用集成電路10通過填充物12進(jìn)行保護(hù)，參見圖2。
[0021]基板7的凹槽內(nèi)填按LED模塊輪廓涂覆一薄層保護(hù)材料。水平結(jié)構(gòu)LEDl與基板7連接方式為引線鍵合方式，水平結(jié)構(gòu)LEDl經(jīng)焊點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)電源芯片4、電子線路、傳感器連接，在隱埋的LED模塊上方，按LED模塊的輪廓保形涂覆一層薄層保護(hù)材料，在隱埋的LED模塊空腔內(nèi)不填充任何保護(hù)介質(zhì)，在隱埋的LED模塊空腔上方設(shè)置保護(hù)的封帽5。
[0022]實(shí)施例三
[0023]實(shí)施例三與實(shí)施例一相同，所不同的是本實(shí)施例中的基板為柔性基板7b。水平結(jié)構(gòu)LEDl封裝在撓性覆銅板7b之上。本實(shí)施例中采用卷對(duì)卷(roll-to-roll)技術(shù)，在柔性基板上進(jìn)行多功能LED模塊和系統(tǒng)封裝，大幅面卷對(duì)卷/卷對(duì)版封裝一次可以做出幾千個(gè)模塊。將LED照明模塊封裝在撓性覆銅板7b上，卷對(duì)卷技術(shù)是一種高效能、連續(xù)性的生產(chǎn)方式，專門處理可撓性質(zhì)的薄膜，該類薄膜或軟板從原筒狀的料卷卷出后，再在軟版上加入特定用途的功能，或在軟版的表面加工，然后再卷成圓筒狀或進(jìn)行裁切。參見圖3。將LED芯片通過焊球9b鍵合與撓性覆銅板7b上的柔性電路17a互連，19為薄層保護(hù)材料，保護(hù)材料19的厚度為50?100 μ m，用于保護(hù)撓性覆銅板及鍵合材料，這層材料的厚度為70um-150um，并且這層材料可以采用光刻、刻蝕等微加工工藝對(duì)其進(jìn)行加工，在其上形成微結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LED卷對(duì)卷封裝模組，包括:基板、LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器和片狀熒光粉、封帽，其特征在于基板、LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器和片狀熒光粉經(jīng)卷對(duì)卷集成封裝為一體化模塊，LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路和片狀熒光粉平面放置在基板側(cè)面，其中LED芯片隱埋在基板上，基板表面和內(nèi)部設(shè)有布線層，基板上設(shè)有凹槽，一個(gè)或者多個(gè)LED芯片被封裝在凹槽之中，用封帽與基板鍵合起來(lái)將傳感器封裝在凹槽腔體內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED卷對(duì)卷封裝模組，其特征在于基板為陶瓷基板或環(huán)氧玻璃布層壓板或硅基板或柔性基板或直接敷銅陶瓷基板或直接電鍍陶瓷基板或印刷電路板，印刷電路板及環(huán)氧玻璃布層壓板的材料為覆銅板和鋁基板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED卷對(duì)卷封裝模組，其特征在于所述基板的凹槽內(nèi)填充滿保護(hù)材料或按LED輪廓涂覆一薄層保護(hù)材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED卷對(duì)卷封裝模組，其特征在于所述印刷電路板、環(huán)氧玻璃布層壓板在基板的中間線處設(shè)有一腔體，腔體處于應(yīng)力低區(qū)域，應(yīng)力低區(qū)域比基板表面應(yīng)力低1/3?2/3。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED卷對(duì)卷封裝模組，其特征在于所述印刷電路板用卷對(duì)卷封裝技術(shù)，撓性覆銅板經(jīng)貼膜、曝光、濕洗流程形成電路，在撓性覆銅板上附著有一層保護(hù)撓性覆銅板及鍵合材料的保護(hù)層，其厚度為50 μ m?100 μ m。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED卷對(duì)卷封裝模組,其特征在于所述LED芯片與基板連接方式為倒裝焊或引線鍵合方式，LED芯片經(jīng)焊球與驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器連接，在隱埋的LED上方按LED的輪廓保形涂覆一層薄層保護(hù)材料，或者在隱埋的LED空腔內(nèi)完全填滿保護(hù)材料或不填充任何保護(hù)介質(zhì)，或者在隱埋的LED空腔上方設(shè)置保護(hù)的封帽。
【專利摘要】一種LED卷對(duì)卷封裝模組，包括基板、LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器和片狀熒光粉、封帽，其特征在于基板、LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路、傳感器和片狀熒光粉，通過基于卷對(duì)卷集成封裝為一體化模塊，LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源、電子線路和片狀熒光粉平面放置在基板上或一側(cè)或兩側(cè)，LED芯片隱埋在基板上，基板表面和內(nèi)部設(shè)有布線層，基板上設(shè)有凹槽，一個(gè)或者多個(gè)由單個(gè)或多個(gè)傳感器芯片堆疊集成的多種傳感器被封裝在凹槽之中，用封帽與基板鍵合起來(lái)將傳感器封裝在凹槽腔體內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)超低成本直接白光封裝及相應(yīng)的卷對(duì)卷/卷對(duì)版封裝,提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】H01L33/48
【公開號(hào)】CN104900780
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410079623
【發(fā)明人】劉勝, 周圣軍, 鄭懷, 羅璋
【申請(qǐng)人】劉勝
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2014年3月6日