形成芯片级LED封装的模制透镜及其制造方法技术

描述了同时包封LED管芯、在LED管芯上方形成透镜并且形成用于所述管芯的芯片级封装的晶片级工艺。LED管芯（16A,B）的阵列被固定至临时性的支撑结构（14）的粘合表面。然后，使支撑结构抵靠模具（32）。然后，诸如透明的硅树脂的单一模制材料（40）包封每个LED管芯的顶表面和侧表面并在每个LED管芯的顶表面上方形成透镜（44）。模制材料不覆盖LED管芯的底部电极（26，28）的底表面，从而允许所述电极直接地接合至诸如PCB的衬底（60）的衬垫（56，58）。然后，临时性的支撑衬底在模制工艺之后被移除，并且模制材料被单一化以分离出各封装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成芯片级LED封装的模制透镜及其制造方法
本专利技术涉及加工发光二极管（LED），并且尤其涉及形成芯片级LED封装的方法。
技术介绍
一般的倒装芯片LED具有位于LED的底表面上的反射性p和n接触，并且这些接触直接地连接到比LED管芯大得多的刚性底座（submount）上的接合衬垫。由LED产生的光主要是通过LED表面的顶表面发射。这样，不存在阻挡光的顶部接触，并且无需引线接合。在制造期间，底座晶片被LED管芯阵列占据。形成在LED管芯的底表面上的电极接合至底座晶片的顶表面上的衬垫，并且这些衬垫通向底座晶片的底表面上的更加坚固的衬垫以用于接合至印刷电路板。然后，底座晶片上的LED管芯在晶片上被成批地进一步加工。这种晶片级的加工可以可选地将生长衬底从LED管芯的顶表面移除、在LED管芯上方沉积磷光体、包封LED管芯、并在每个LED的上方形成透镜。最后，底座晶片通过例如锯切被单一化，以形成单独的封装的各LED。晶片级加工是有效的。然而，机械地支撑薄且脆弱的LED管芯的底座晶片或者其它支撑层增加了成本。而且，为了避免破损、金属毛刺和其它问题，用于诸如陶瓷的或者金属的一般支撑层的单一化工艺是相当复杂的。需要的是不会遭受上述缺陷影响的LED封装技术。
技术实现思路
描述了同时包封LED管芯、在LED管芯上方形成透镜并形成用于LED管芯的芯片级封装的晶片级工艺。芯片级封装在面积上通常仅比芯片自身稍大。虽然在示例中利用倒装芯片LED描述了本专利技术，但是，任何类型的LED可利用本专利技术，例如，具有顶部引线接合电极的LED。首先，在本专利技术的一个实施例中，在蓝宝石生长衬底上形成半导体LED的阵列。这样的LED可以是常规的。然后，这些LED被单一化以形成LED管芯。LED管芯被临时性地固定到具有粘合表面的支撑结构，而不是如同现有技术方法中的那样在底座晶片上安装LED管芯。该支撑结构可以为任何尺寸，并且LED管芯可以以任何布置来放置，例如按列和行布置或者交错地布置。然后，可在LED管芯上执行常规的晶片级加工，例如可选地通过利用激光剥离工艺或者其它手段移除蓝宝石衬底、薄化和粗糙化所露出的n型层以增加光提取以及在LED管芯的上方沉积磷光体。在另一实施例中，为了增加光提取（减小TIR），蓝宝石衬底被留下并且被图案化。这种工艺可以是常规的，并且可执行另外的晶片级工艺。然后，使支撑结构与模具接触，该模具包含硅树脂或者具有所期望的用于LED管芯的包封和透镜特性的其它适当材料。模具被形成为使得硅树脂在每个LED管芯的上方形成透镜，同时还形成包围每个LED管芯的刚性结构。LED管芯的（多个）底部电极未被硅树脂覆盖，这是因为LED管芯的底表面被固定至支撑结构。然后，硅树脂被固化，并且支撑结构从模具上方移除。然后，从固化的硅树脂移除支撑结构。然后，所得结构被单一化。单一化是通过劈开硅树脂而容易地完成的。利用单一的一体化模制材料，单一的模制步骤包封每个LED管芯、在每个LED管芯上方形成透镜并且形成用于每个LED管芯的芯片级封装。所得到的封装的LED管芯可使其（多个）底部电极（例如，超声地或者通过焊接）接合至任何适当的结构，诸如结合至印刷电路板或者其它衬底的衬垫。附图说明图1为大体示出不同LED的各区域的LED晶片的简化俯视图。图2为临时性的支撑衬底的简化俯视图，该支撑衬底具有固定至其上的单一化的LED管芯的阵列。图3为沿着图2中的线3-3的截面图，其示出安装在支撑结构上的两个LED管芯。图4示例说明抵靠包含硅树脂的模具的支撑结构，其中LED管芯被浸入在用于包封的硅树脂中，而硅树脂还形成透镜和用于LED管芯的芯片级封装。图5示例说明从模具移除之后并且支撑结构从固化的硅树脂移除之后的包封的LED管芯。图6示例说明从模具移除之后的一种类型的LED管芯的配置。图7示例说明从模具移除之后的用来增加LED管芯的封装密度的交错型的LED管芯的配置。图8示例说明透镜如何可以为非对称的。图9示例说明被单一化的LED，其底部电极被接合至诸如印刷电路板的衬底的衬垫。图10示例说明具有底部反射层的图5的结构。相同或者等同的元件被标注有相同的附图标记。具体实施方式图1是包含数千个LED区域12的常规LED晶片10的俯视图。LED区域12表示单一化之后的LED管芯。在所用的示例中，LED为用于产生蓝色光的基于GaN的LED，例如AlInGaN或者InGaNLED。一般地，利用常规的技术在蓝宝石生长衬底上生长相对厚的n型GaN层。相对厚的GaN层一般包括低温成核层和一个或多个另外的层，以便为n型覆层和有源层提供低缺陷的晶格结构。然后，一个或多个n型覆层形成在厚的n型层的上方，接着是有源层、一个或多个p型覆层以及p型接触层（用于金属化）。对于倒装芯片而言，p层和有源层的一部分被蚀刻掉，从而露出n层以用于金属化。这样，p接触和n接触位于芯片的同一侧。来自于n金属接触的电流最初横向地流过n层。LED底部电极一般是由反射性金属形成。可用于本专利技术的其它类型的LED包括可产生红色至黄色范围内的光的AlInGaPLED。还可以使用非倒装芯片LED。利用诸如化学机械抛光、蚀刻、激光剥离或者其它工艺的常规工艺，可将蓝宝石生长衬底从晶片10移除。然后，为了增加光提取，露出的半导体层可以被粗糙化。在另一实施例中，生长衬底被留下并被图案化以增加光提取。磷光体可被沉积在LED的发光表面上方。当位于晶片10中时，LED被测试性能并且被分类（拣选）。然后，利用常规的工艺单一化晶片10以分离出独立的各LED。然后，常规的抓取和放置机器将独立的各LED管芯定位在临时性的支撑结构上，如图2所示。图2是在其上定位LED管芯16的支撑结构14的俯视图。支撑结构14可以为任何的尺寸和形状。在一个实施例中，支撑结构14具有粘性表面或者其它类型的粘合表面，其中LED管芯的电极面向粘合表面。支撑结构14可为薄的、可伸展的粘性膜。粘合表面可以为在施加热量、UV、溶解器或者利用另一技术时变成非粘合性的可释放层。支撑结构16上的LED管芯16的间距（pitch）足以允许在每个LED管芯16的上方形成透镜。图3是沿着图2的线3-3的LED管芯16和支撑结构14的简化截面图。示例性的LED管芯16A和16B（被称为LED16）一般包括外延生长的半导体N型层18、半导体有源层20和半导体P型层24。对于倒装芯片而言，P型层24和有源层20的一部分被蚀刻掉以露出N型层18，并且N电极26被沉积以接触N型层18。P电极28接触P型层24。在另一实施例中，为了更加均匀的电流散布，LED电极26/28被分布为LED管芯的底表面上的点。在图3中生长衬底被示出为从N型层18的上方移除，但是取而代之的是，其也可处于原位。在一个实施例中，LED为AlInGaN并且发射蓝色至琥珀色的光。磷光体层可至少存在于N型层18的表面的上方，以将蓝色光转换为例如白色光。然后，执行图4中所示的模制工艺。模具32具有与每个LED管芯16上方的透镜的期望形状相对应的凹口34。优选地，模具32由金属形成。如果必要的话，模具32可采用薄的释放层或者可具有非粘性表面，以防止固化的模制材料粘至模具。模具32还具有侧壁36，侧壁充当抵靠支撑结构14的外围的密封装置，并且还用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装的发光二极管（LED）管芯，包括：LED管芯，包括多个外延生长的层和所述LED管芯的底表面上的至少一个金属电极，所述LED管芯具有用于发射光的顶表面以及侧表面；和用于LED管芯的封装，包括至少包封所述LED管芯的顶表面和侧表面并形成所述LED管芯的顶表面上方的透镜的一体的模制材料，所述模制材料不覆盖所述LED管芯的底表面上的所述至少一个金属电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.10 US 61/5973661.一种封装的发光二极管（LED）管芯，包括：LED管芯，包括N型层、有源层、P型层和所述LED管芯的底表面上的至少一个金属电极以及多个侧表面，其中所述至少一个金属电极具有顶表面和与所述顶表面相对的底表面，其中所述至少一个金属电极的顶表面设置在所述LED管芯的底表面上；以及用于LED管芯的封装，包括至少包封所述LED管芯的顶表面和至少一个侧表面并形成所述LED管芯的顶表面上方的透镜的一体的模制材料，所述模制材料不覆盖所述至少一个金属电极的底表面，其中在形成所述透镜而所述LED管芯被所述模制材料包封后，所述至少一个金属电极的底表面露出以用于接合到另一电极，其中所述模制材料仅接触所述LED管芯，不接触任何其它结构，并且其中所述模制材料沿着所述LED管芯的多个侧表面延伸并且具有向下延伸至所述LED管芯的底表面的基部。2.如权利要求1所述的封装的发光二极管管芯，其中所述模制材料是形成在所述管芯上方的唯一透镜。3.如权利要求1所述的封装的发光二极管管芯，其中所述封装和LED管芯具有宽度和长度尺寸，其中所述封装的宽度和长度尺寸小于所述LED管芯的相应宽度和长度尺寸的三倍。4.如权利要求1所述的封装的发光二极管管芯，还包括所述封装的底表面上的反射层。5.如权利要求1所述的封装的发光二极管管芯，其中所述透镜形成第一透镜，所述封装的管芯还包括所述第一透镜上方的至少一个第二透镜。6.如权利要求1所述的封装的发光二极管管芯，其中所述透镜基本上是半球形的。7.如权利要求1所述的封装的发光二极管管芯，其中所述封装的管芯不包含引线框，使得所述至少一个金属电极配置成接合至支撑结构的金属衬垫。8.如权利要求1所述的封装的发光二极管管芯，其中所述模制材料包含劈开结构，该劈开结构形成厚度减...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJA比尔休泽恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL