在晶圆上制造和封装发光二极管芯片的工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光二极管的制造方法，特别涉及一种在大功率发光二极管晶圆上制造和封装发光二极管芯片的工艺方法。
【背景技术】
[0002]LED (LightEmittingD1de)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，随着以氮化物为代表的第三代半导体材料技术的突破，基于大功率高亮度发光二极管(LED)的半导体照明产业在全球迅速兴起，并在传统照明领域引发了一场革命。LED由于其独特的优越性，已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是未来照明技术的主要发展方向，具有巨大的市场潜力。
[0003]大功率白光LED通常是由两波长光(蓝色光+黄色光)或者三波长光(蓝色光+绿色光+红色光)混合而成。目前广泛采用的白光LED是通过蓝色LED芯片(GaN)和黄色荧光粉(YAG或TAG)组成。在LED封装中，荧光粉层的几何形貌、浓度和厚度等参数严重影响LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能。为了获得良好光学性能的LED产品，荧光粉层的实现工艺是非常关键的。
[0004]目前的LED封装工艺是将从LED晶圆片上切割得到的芯片固定在基板或者支架上面，先实现电连接，再将荧光粉混合环氧树脂或者荧光粉混合硅胶，其混合物涂覆到LED芯片周围，形成荧光粉层。在这种封装工艺流程中，由于荧光粉胶粘度很大，在涂覆荧光粉的过程中荧光粉胶量在不同的封装模块之间往往是不同的，这将导致封装得到的LED产品光色变化很大，影响产品的一致性；而且当色温超过一定范围时，LED产品将不能够使用，从而使得LED的成品率不是很高，低成品率带来的直接后果是增大用户使用LED产品的成本。在封装过程中荧光粉胶一般是通过点胶法涂覆到LED周围，形成球帽状荧光粉形貌，这种形貌将导致LED产品的空间颜色不均匀，从而影响LED产品用户的照明舒适感。为此必须发展新型LED荧光粉涂覆工艺，克服目前封装工艺的低色温一致性、低成品率和空间颜色均匀性不高的缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种在晶圆上制造和封装发光二极管芯片的工艺方法。
[0006]本发明所述工艺方法包含以下步骤:
[0007]A.在发光二极管晶圆片焊盘上制作电连接金属凸点；
[0008]B.制作一层与发光二极管晶圆片同样尺寸的突光粉层；
[0009]C.在荧光粉层上制作通孔，该通孔的位置与发光二极管晶圆片金属凸点的位置对应；
[0010]D.在荧光粉层的一面上均匀涂覆一层的环氧树脂胶或热固性高分子粘结剂，并保留步骤C制作的荧光粉层中的通孔不被填充；
[0011]E.将荧光粉层涂有粘结剂的表面和发光二极管晶圆片有金属凸点的表面以机械对准的方式粘结在一起；
[0012]F.加热固化荧光粉层和发光二极管晶圆片中间的粘结剂；
[0013]G.对粘结后的发光二极管晶圆片进行切割，完成单颗白光发光二极管
[0014]芯片的制作和后续的电子封装。
[0015]所述发光二极管晶圆片为水平或垂直或倒装结构。
[0016]步骤A中在发光二极管晶圆片焊盘上制作的金属凸点为球形或圆柱形或长方体，金属凸点的高度为40 μ m?0.15 mm,经丝网印刷、电镀、打线机植球或激光植球制作在发光二极管晶圆片上，金属凸点由金属铜、金、镍与铅锡焊料制成。
[0017]步骤B中的荧光粉层为:玻璃荧光粉层或固化的硅胶荧光粉层或陶瓷荧光粉层，荧光粉材料为YAG黄色荧光粉或TAG荧光粉，基材为玻璃、硅胶或陶瓷。
[0018]步骤D中所述粘结剂为环氧树脂胶或热固性的高分子聚合物粘结剂，经丝网印刷或保形涂覆方法涂覆于荧光粉层表面。
[0019]步骤A中所述荧光粉层为圆形薄层，荧光粉层的厚度小于金属凸点的高度，荧光粉层的直径与发光二极管晶圆片直径相同，荧光粉层经丝网印刷或激光刻蚀或或ICP(InductivelyCoupledPlasma)感应稱合等离子体刻蚀或纳米压印或机械微加工的方法,在荧光粉层上与发光二极管晶圆片金属凸点的对应位置的通孔直径大于金属凸点。
[0020]步骤D所述一层均匀的粘结剂涂覆在荧光粉层表面，通过发光二极管晶圆片焊盘上金属凸点和荧光粉层通孔的对应关系，以机械对准的方式粘结到发光二极管晶圆片有金属凸点的一面，将荧光粉层和发光二极管晶圆片粘结为一体。
[0021]本发明在发光二极管晶圆片的焊盘上制作金属凸点实现电连接，在同样大小经烧结的玻璃荧光粉层、经固化的硅胶荧光粉层或者陶瓷荧光粉层对应位置上制作尺寸略大于金属凸点的通孔，并利用环氧树脂胶或热固性的粘结剂将晶圆片和荧光粉层对应粘结，同时确保金属凸点上表面显露出来，经加热固化粘结剂后，将发光二极管晶圆片切割为单颗直接白光LED，
[0022]本发明的优点是在发光二极管晶圆上直接实现大规模的白光发光二极管芯片制作和封装并能保证荧光粉层均匀且厚度一致，很大程度提高白光LED的封装效率和成品率，同时使得白光LED芯片成品具有良好的空间颜色均匀性和整体色温一致性。
【附图说明】
[0023]图1发光二极管晶圆片焊盘上制作的电连接金属凸点的结构示意图；
[0024]图2具有通孔的突光粉层的结构不意图；
[0025]图3在荧光粉层的一个表面印刷粘结剂层的结构示意图；
[0026]图4涂覆粘结剂后的突光粉层的结构不意图；
[0027]图5发光二极管晶圆片和荧光粉层结合后的结构示意图；
[0028]图6切割粘结荧光粉层后的发光二极管晶圆片使其形成单颗白光LED芯片的结构示意图；
[0029]图7实施例二中发光二极管晶圆片焊盘上制作的电连接金属凸点的结构示意图；
[0030]图8实施例二中的具有通孔的荧光粉层的结构示意图；
[0031]图9实施例二中在荧光粉层的一个表面印刷粘结剂层的结构示意图；
[0032]图10实施例二中涂覆粘结剂后的荧光粉层的结构示意图；
[0033]图11实施例二中发光二极管晶圆片和荧光粉层粘结后的结构示意图；
[0034]图12实施例二中切割结合荧光粉层的发光二极管晶圆片使其形成单颗白光LED芯片的结构示意图；
[0035]图中:1金属凸点、2荧光粉层、3粘结剂、4发光二极管晶圆片、5白光LED芯片、6刮刀、7印刷模板。
【具体实施方式】
[0036]实施例一
[0037]下面结合附图进一步说明本发明的实施例:
[0038]本实施例的工艺方法的特征包含以下步骤:
[0039]A.在发光二极管晶圆片4的焊盘上制作电连接金属凸点I ;
[0040]B.制作一层薄层的与发光二极管晶圆片同样尺寸的荧光粉层2，荧光粉层2可以是玻璃或固化的硅胶荧光粉层或陶瓷荧光粉层，利用机械加工和烧结工艺制造玻璃(陶瓷)荧光粉层2或者利用丝网印刷和加热固化制造硅胶荧光粉层2，本实施例为玻璃荧光粉层；
[0041]C.在荧光粉层2与发光二极管晶圆片4上金属凸点I对应的位置，经丝网印刷、激光刻蚀、ICP刻蚀、纳米压印或机械微加工等方法形成一系列通孔，通孔的直径略大于金属凸点的通孔；
[0042]D.通过丝网印刷或保形涂覆方法在荧光粉层2的一面上均匀涂覆一薄层的环氧树脂胶或热固性高分子粘结剂3，本实施例为高分子粘结剂3，保证粘结剂3的均匀和厚度一致，并保留步骤C制作的荧光粉层中的通孔不被填充；
[0043]E.利用光发光二极管晶圆片4焊盘上金属凸点I和荧光粉层2上的通孔对应关