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CN106058013A - 一种芯片级led封装工艺 - Google Patents

一种芯片级led封装工艺 Download PDF

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CN106058013A CN201610622039.6A CN201610622039A CN106058013A CN 106058013 A CN106058013 A CN 106058013A CN 201610622039 A CN201610622039 A CN 201610622039A CN 106058013 A CN106058013 A CN 106058013A
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罗雪方
瞿澄
罗子杰
陈文娟
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Abstract

本申请公开了一种芯片级LED封装工艺，包括加成型液体硅橡胶，倒装芯片，荧光粉。主要包括以下步骤：依次称取荧光粉原料并混合均匀；将混合料与硅胶混合均匀并脱泡，得到荧光胶；将荧光胶注入模具，进行预固化，得到半固化荧光膜；将倒装芯片整齐排列于PET膜表面；将排列后的倒装芯片与荧光膜热压固化，冷却后切割，得到芯片级封装LED灯珠。采用本工艺制备的LED灯珠，工艺简单，良品率高，大幅度降低LED产品的制造成本。同时，量子点的使用增强光激发和光的均匀性。

Description

一种芯片级LED封装工艺
技术领域
本本发明涉及LED封装领域，尤其涉及一种芯片级LED封装工艺。
背景技术
近年来，在全球节能减排的倡导和各国政府相关政策支持下，LED照明得到快速的发展。与传统光源相比具有寿命长、体积小、节能、高效、响应速度快、抗震、无污染等优点，被认为是可以进入普通照明领域的“绿色照明光源”，LED大规模应用于普通照明是一个必然的趋势。
封装是LED生产承上启下的关键环节，在整个LED产业链中，50％的制造成本集中在封装上。封装的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性；对于LED封装，还需要具有良好光取出效率和良好的散热性，好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。经过多年的发展，中国LED封装产业已趋于成熟，形成了完整的LED封装产业链。2014年全球LED封装市场收入达146亿美元，预计到2020年将以3.20％的年复合增长率增至176.4亿美元。
LED封装经历了LAMP(小功率)，食人鱼，SMD封装，大功率(Hi-power)，COB集成封装等几个阶段。这其中经历了芯片功率增长、封装设备的完善、封装材料(环氧树脂换成硅胶)的改进，荧光粉的改进，应用领域的扩大等诸多因素的发展，造就了目前LED整个产业链的蓬勃发展。随着商业照明和特殊照明多样化需求，下一个封装趋势是高密度封装，而CSP(芯片级封装)正是实现高密度封装的代表形式。
根据J-STD-012标准的定义，CSP是指封装尺一寸不超过裸芯片1.2倍的一种先进的封装形式。在相同面积下，芯片级光源的封装密度增加了16倍，最终封装体积比传统的缩小80％，灯具设计空间更大。CSP具有以下优点：1产品无金线，因而可靠性更高；2采用电性连接面接触，热阻低，可耐大电流。与此同时，芯片级封装将芯片直接共晶焊接封装底部焊盘，简化了生产流程，降低了生产成本；3无支架，热阻大幅降低，同样器件体积可以提供更大功率。因此CSP封装逐渐被业界所看好。目前，首尔半导体研发的1.9×1.9mm以及1.5×1.5mm的CSP芯片已实现批量生产。三星在2015年研发出了第二代芯片级封装器件，第二代CSP产品外型更加紧凑仅1.2mm×1.2mm。与第一代CSP相比，尺寸缩小30％，同时性能却提高了10％。CSP LED产品在背光、闪光灯领域表现出色，随着技术的进步，未来在大功率照明领域均有着良好的应用，尤其是在照明和背光领域。未来CSP光源成本将迅速下降必将成为后续市场发展主力军。
当前，由于开发成本以及开发技术不成熟问题，国内CSP封装正处于起步阶段。主流的技术路线是把圆片切割后，在芯片上进行荧光粉涂布，再测试、编带，此过程与传统点胶封装工艺更加相似，因而仍然存在荧光粉层结构不均匀，封装后色温、光色漂移、良品率低等问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供一种工艺简单、成本低、产品稳定性优良的芯片级LED封装工艺。
本发明提供一种芯片级LED封装工艺，包括以下步骤：
步骤一：依次称取荧光粉原料并混合均匀；
步骤二：将混合料与硅胶混合均匀并脱泡，得到荧光胶；
步骤三：将荧光胶注入模具，进行预固化，得到半固化荧光膜；
步骤四：将倒装芯片整齐排列于PET膜表面；
步骤五：将排列后的倒装芯片与荧光膜热压固化，得到半成品光源；
步骤六：半成品光源冷却后切割，得到芯片级封装LED灯珠。
所述荧光粉原料具体为为铝酸盐基质荧光粉，氮化物基质荧光粉，氟化物基质荧光粉中的一种或几种；
所述荧光粉原料色坐标X＝0.362～0.656，荧光粉原料粒径为10～15μm；
所述硅胶中分布有量子点，所述量子点为ZnS、CdZnSe或CdS中一种或几种；
所述荧光胶注胶方式为点胶针筒注入法；
所述荧光胶采用刮板刮掉多余部分；
所述刮板材质为表面光滑的聚四氟乙烯；
所述步刮胶方式为沿某一固定方向一次刮料；
所述芯片为GaN倒装芯片；
所述芯片排列方式为长方形或正方形均匀排布；
所述PET膜上可均匀排布芯片个数为2000～3500颗；
所述PET膜单面具有粘性且厚度为0.15μm；
所述热压工艺采用液压机进行压膜固化；
所述的热压条件为：压力0.5～1.5Mpa，保压时间10～30min。
本发明的芯片级LED封装工艺，先预制荧光膜，将荧光膜与芯片通过热压工艺实现芯片级封装。因而提高了生产效率以及产品的良率，同时降低生产设备投入，最终大幅度降低LED产品的制造成本。采用本工艺制备的LED灯珠，尺寸为1.0×1.0mm，色温3000～5000K，亮度110～130lm，显色指数>80；量子点的使用增强光激发和光的均匀性。
附图说明
图1为荧光膜示意图；
图2为芯片排列示意图；
图3为单颗灯珠示意图
1：荧光薄，2：PET薄膜，3：倒装芯片。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考实施例来详细说明本申请。
实施例1
将铝酸盐基质荧光粉、氮化物基质荧光粉按质量比8:1～6:1混合，混合后色坐标X＝0.382～0.405，粒径13.6μm；将荧光粉原料与硅胶搅拌均匀并脱泡后倒入模具，所述硅胶中分布有ZnS量子点，预固化成荧光膜；然后将芯片在PET膜排成100×100mm2正方形，保持芯片间间隙0.8～1.2mm；最后将芯片与荧光膜在液压机热压成型，液压机压力0.5～1.0Mpa，保压时间20～30min，冷却后切割得到2000～3500个CSP封装灯珠。经测试，灯珠的尺寸为1.0×1.0mm，色温5000～6000K，亮度120～130lm，显色指数80～85。
实施例2
首先将铝酸盐基质荧光粉、氮化物基质荧光粉按质量比6:1～5:1混合，混合后色坐标X＝0.397～0.421，粒径14.1μm；将荧光粉原料与硅胶搅拌均匀并脱泡后倒入模具，所述硅胶中分布有CdZnSe量子点，预固化成荧光膜；然后将芯片在PET膜排成100×100mm2正方形，保持芯片间间隙0.8～1.2mm；最后将芯片与荧光膜在液压机热压成型，液压机压力1.0～1.5Mpa，保压时间10～20min，冷却后切割得到2000～3500个CSP封装灯珠。经测试，灯珠的尺寸为1.0×1.0mm，色温4000～5000K，亮度1150～125lm，显色指数85～90。
实施例3
首先将铝酸盐基质荧光粉、氮化物基质荧光粉按质量比5:1～3:1混合，混合后色坐标X＝0.412～0.435，粒径13.8μm；其次将荧光粉原料与硅胶搅拌均匀并脱泡后倒入模具，所述硅胶中分布有CdS量子点，预固化成荧光膜；然后将芯片在PET膜排成100×100mm2正方形，保持芯片间间隙0.8～1.2mm；最后将芯片与荧光膜在液压机热压成型，液压机压力0.5～1.0Mpa，保压时间20～30min，冷却后切割得到2000～3500个CSP LED灯珠。经测试，灯珠的尺寸为1.0×1.0mm，色温3000～4000K，亮度110～120lm，显色指数90～93。
实施例4
首先将铝酸盐基质荧光粉、氮化物基质荧光粉按质量比4:1～2:1混合，混合后色坐标X＝0.382～0.442，粒径13.3μm；其次将荧光粉与硅胶搅拌均匀并脱泡后倒入模具，所述硅胶中分布有ZnS、CdS量子点预固化成荧光膜；然后将芯片在PET膜排成100×100mm2正方形，保持芯片间间隙0.8～1.2mm；最后将芯片与荧光膜在液压机热压成型，液压机压力0.5～1.0Mpa，保压时间15～25min，冷却后切割得到2000～3500个CSP封装灯珠。经测试，灯珠的尺寸为1.0×1.0mm，色温3500～4500K，亮度110～130lm，显色指数90～95。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：依次称取荧光粉原料并混合均匀；
步骤二：将混合料与硅胶混合均匀并脱泡，得到荧光胶；
步骤三：将荧光胶注入模具，进行预固化，得到半固化荧光膜；
步骤四：将倒装芯片整齐排列于PET膜表面；
步骤五：将排列后的倒装芯片与荧光膜热压固化，得到半成品光源；
步骤六：半成品光源冷却后切割，得到芯片级封装LED灯珠。
2.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤一荧光粉原料具体为为铝酸盐基质荧光粉，氮化物基质荧光粉，氟化物基质荧光粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1，2所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤一荧光粉原料色坐标X＝0.362～0.656，荧光粉原料粒径为10～15μm。
4.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤二硅胶中分布有量子点，所述量子点为ZnS、CdZnSe或CdS中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤三荧光胶注胶方式为点胶针筒注入法。
6.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤三还包括采用刮板刮掉多余荧光胶，所述刮板材质为表面光滑的聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1，6所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤三中刮胶方式为沿某一固定方向一次刮料。
8.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述 步骤四中芯片为GaN倒装芯片，排列方式为长方形或正方形，芯片个数为2000～3500颗。
9.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤四中PET膜为为厚0.15μm单面具有粘性的薄膜。
10.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装工艺，其特征在于，所述步骤五中采用液压机进行热压，压力为0.5～1.5Mpa，保压时间10～30min。
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