一种倒装LED芯片结构及其制备方法

技术领域

本申请涉及电子元器件技术领域，更具体地，涉及一种倒装LED芯片结构以及一种倒装LED芯片结构的制备方法。

背景技术

芯片倒装焊接是把面朝下的硅芯片用焊料与基板互连在一起，形成稳定可靠的机械连接与电气连接。由于芯片倒装焊接的焊盘在基板上阵列排布，因此芯片的安装密度高；另外倒转LED芯片结构具有更优越的高频、低延迟、低串扰的电路特性，能够适用于高频高速的电子产品中。

对于倒装LED芯片结构，影响LED芯片与基板之间的电性连接稳定通过与焊料的涂覆有关，焊料层涂覆过薄或涂覆不良会容易导致电性连接不稳定，焊料层涂覆过后则会导致器件整体体积较大，且导致器件性能差，能耗高。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题是现有的倒装LED芯片结构存在焊料层涂覆不良导致的器件性能差、能耗高且器件体积较大。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种倒装LED芯片结构，采用了如下所述的技术方案：

一种倒装LED芯片结构，包括基板、焊盘、焊料层以及LED芯片；

所述基板上设有至少一个焊接槽；

所述焊盘装设于所述焊接槽内，所述焊盘的形状与所述焊接槽的形状匹配，且所述焊盘的顶面开口与所述基板的表面平齐；

所述焊料层填充于所述焊盘内；

所述LED芯片通过所述焊料层倒装焊接于所述基板上，其中，所述LED芯片位于所述焊接槽，且至少部分包裹于所述焊料层内。

进一步的，所述焊料层的顶面高于所述基板的表面，所述焊料层的顶面与所述基板的表面的距离为5μm～20μm。

进一步的，所述倒装LED芯片结构还包括固化层，所述固化层覆盖于所述基板与所述焊料层上；

其中，所述固化层的厚度为8μm～10μm。

进一步的，所述倒装LED芯片结构还包括散热层，所述散热层至少部分覆盖于所述固化层上；

其中，所述散热层的厚度为8μm～10μm，所述固化层的边缘与所述散热层的边缘呈阶梯状设置。

进一步的，所述倒装LED芯片结构还包括反射层，所述反射层覆盖于所述固化层、所述散热层以及LED芯片上；

其中，所述反射层的厚度为8μm～10μm。

进一步的，所述倒装LED芯片结构还包括封装层，所述封装层覆盖于所述基板与所述反射层上；

其中，所述封装层的厚度为300μm～320μm。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种倒装LED芯片结构的制备方法，采用了如下所述的技术方案：

一种倒装LED芯片结构的制备方法，用于制备如上所述的倒装LED芯片结构，包括以下步骤：

提供基板，其中，所述基板上具有至少一个焊接槽；

将焊盘设置在所述焊接槽内；

向所述焊盘内填充焊料，并进行第一过炉处理，形成焊料层，其中，所述焊料层的顶面高度高于所述基板的表面；

将LED芯片倒装固晶于所述焊料层上，并进行第二过炉处理，硬化后得到所述倒装LED芯片结构，其中，所述LED芯片至少部分包裹于所述焊料层内。

进一步的，所述向所述焊盘内填充焊料，并进行第一过炉处理，形成焊料层的步骤，具体包括以下步骤：

向所述焊盘内填充焊料，进行第一过炉处理，硬化后，形成第一焊料层，其中，所述第一焊料层的厚度小于所述焊盘的深度；

在所述第一焊料层再次填充焊料，形成第二焊料层，得到所述焊料层。

进一步的，所述将LED芯片倒装固晶于所述焊料层上，并进行第二过炉处理，硬化后得到所述倒装LED芯片结构的步骤，具体包括以下步骤：

将LED芯片倒装固晶于所述第二焊料层上；

对所述第二焊料层进行第二过炉处理，使所述第一焊料层与所述第二焊料层熔合，硬化后，得到所述倒装LED芯片结构。

进一步的，所述将LED芯片倒装固晶于所述焊料层上，经过第二过炉处理的步骤之后，还包括以下步骤：

在所述基板上形成固化层；

在所述固化层上形成散热层；

对所述固化层与所述散热层进行刻蚀处理，其中，所述固化层的边缘与所述散热层的边缘呈阶梯状设置；

在所述基板上形成反射层，其中，所述反射层覆盖于所述固化层、所述散热层以及所述LED芯片上；

在所述基板上形成封装层，得到所述倒装LED芯片结构，其中，所述封装层覆盖于所述基板与所述反射层上。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本申请实施例的焊盘的形状与焊接槽的形状匹配，以提高焊盘与基板之间的安装适配性，以确保焊盘与基板之间的电性连接的稳定；同时，焊料层填充于呈凹槽状的焊盘内，且LED芯片位于所述焊接槽，并至少包裹于所述焊料层内的设置，提高LED芯片与焊料层之间的接触面积，大大降低了LED芯片与焊料层之间的内部空洞占比，以确保LED芯片与焊料层之间的电性连接稳定，从而实现确保LED芯片与基板之间的电性稳定；此外，由于焊料层填充于呈凹槽状的焊盘内，因此基板表面无需涂覆焊料层，能够起到降低倒装LED芯片结构的厚度的作用，从而起到降低倒装LED芯片结构的整体体积的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的倒装LED芯片结构的结构示意图；

图2是本申请实施例的倒装LED芯片结构的制备方法的流程图；

图3～图11是本申请实施例的倒装LED芯片结构的制备过程的结构示意图。

附图标记：

1、基板；11、焊接槽；2、焊料层；21、第一焊料层；22、第二焊料层；3、LED芯片；4、固化层；5、散热层；6、反射层；7、封装层。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1所示，本申请实施例提供一种倒装LED芯片结构，包括：基板1、焊盘(图中未示出)、焊料层2以及LED芯片3。

在一些实施例中，所述基板1上设有至少一个焊接槽11。

所述焊盘装设于所述焊接槽11内，所述焊盘的形状与所述焊接槽11的形状匹配，且所述焊盘的顶面开口与所述基板1的表面平齐。

所述焊料层2填充于所述焊盘内。

所述LED芯片3通过所述焊料层2倒装焊接于所述基板1上，其中，所述LED芯片3位于所述焊接槽11内，且至少部分包裹于所述焊料层2内。

本申请实施例提供的倒装LED芯片结构通过对焊接槽11与焊盘形状契合且表面平齐的设计以实现焊盘能够准确安装在所述焊接槽11内，且能够确保焊盘能够于焊接槽11紧密配合，从而提高焊盘与基板1的电性连接的稳定性，将焊料层2充分填充于焊盘内的设置，确保焊料层2与焊盘之间的电性连接的稳定性；同时，LED芯片3位于所述焊接槽11，并至少包裹于所述焊料层2内的设置，提高LED芯片3与焊料层2之间的接触面积，大大降低了LED芯片3与焊料层2之间的内部空洞占比，以确保LED芯片3与焊料层2之间的电性连接稳定，从而实现确保LED芯片3与基板1之间的电性稳定；此外，由于焊料层2填充于呈凹槽状的焊盘内，因此基板1表面无需涂覆焊料层2，能够起到降低倒装LED芯片结构的厚度的作用，从而起到降低倒装LED芯片结构的整体体积的作用。

在一些实施例中，所述基板1上设有至少一个焊接槽11，其中，每一个焊接槽11内对应设置有一个LED芯片3，其中，所述LED芯片3的发光颜色可以为一种或多种。

下文以包含红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片三个LED芯片3为例进行展开说明，在本实施例中，所述基板1上设有三个焊接槽11，三个LED芯片3从左至右按照红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片的次序依次装设于焊接槽11内。

在本实施例中，所述LED芯片3的尺寸为：长为100μm，宽为80μm，高为60μm，在其他实施例中，所述LED芯片3还可以采用其他尺寸，本申请不做限定，只要满足安装倒装LED芯片结构的安装条件即可。

在一些实施例中，所述基板1的厚度为0.2mm～0.25mm，具体地，所述基板1的厚度可以设置为0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm中的任意一值或任意两值之间形成的范围。

在一些实施例中，所述焊接槽11的截面形状可以为多边形(长方形或梯形)或弧形(扇形或半圆形)，在本实施例中，所述焊接槽11的截面形状呈上大下小的梯形，如图3所示。

在一些实施例中，所述焊盘的形状与所述焊接槽11的形状匹配，所述焊盘的底面面积为80*100μm

请参阅图1所示，在一些实施例中，所述焊料层2的顶面高度所述基板1的表面，所述焊料层2的顶面与所述基板1的表面的距离为5μm～20μm，其中，所述焊料层2的顶面指的是焊料层2的相对于基板1的最高点的位置，在本实施例中，所述焊料层2的顶面与所述基板1的表面的距离为5μm、10μm、15μm、20μm中的任意一值或任意两值之间形成的范围。

在本实施例中，所述焊料选自锡膏。

请继续参阅图1所示，在一些实施例中，在焊料层2完全硬化之前，所述LED芯片3通过倒装固晶的方式设置于焊料层2上，在对焊料层2过炉处理且硬化过程中，所述LED芯片3在焊料层2上以沉积的方式向下移动，当焊料层2完全硬化之后，所述LED芯片3至少部分包裹于所述焊料层2内，以降低了焊料层2与LED芯片3引脚接触间其内部空洞的占比，在本实施例中，所述内部空洞的占比小于5％，从而提高了焊料层2与LED芯片3之间进行更好的电性连接。

在一些实施例中，所述倒装LED芯片结构还包括固化层4，所述固化层4覆盖于所述基板1与所述焊料层2上。

可选地，所述固化层4的厚度为8μm～10μm，具体地，所述固化层4的厚度为8μm、9μm、10μm中的任意一值或任意两值之间形成的范围。

可选地，所述固化层4的边缘与基板1的边缘之间的间距可以设置为100μm。

在本实施例中，所述固化层4为透明固化层。

本申请实施例通过在基板1上设置固化层4，且固化层4覆盖与所述基板1与焊料层2上，能够对焊料层2进行加固，从而提高LED芯片3安装在基板1上的结构稳定性；此外，通过固化层4的疏水性，能够起到保护LED芯片3的引脚不受水汽的侵蚀，从而提高倒装LED芯片结构的防水性以及延长LED芯片3的使用寿命。

在一些实施例中，所述倒装LED芯片结构还包括散热层5，所述散热层5至少部分覆盖于所述固化层4上。

可选地，所述散热层5的厚度为8μm～10μm，具体地，所述散热层5的厚度为8μm、9μm、10μm中的任意一值或任意两值之间形成的范围。

可选地，所述固化层4的边缘与所述散热层5的边缘呈阶梯状设置，优选地，所述散热层5的边缘与所述固化层4的边缘之间的间距可以设置为50μm。

本申请实施例通过在固化层4上进一步设置散热层5，在倒装LED芯片结构工作时，起到更快散热的效果，能够保障LED芯片3在较佳的工作温度(40℃～50℃)下进行工作，使其发光趋于稳定；此外，散热层5能够于固化层4紧密结合，以实现对焊料层2以及LED芯片3的进一步防水，从而提高倒装LED芯片结构的防水性以及延长LED芯片3的使用寿命。

在一些实施例中，所述倒装LED芯片结构还包括反射层6，所述反射层6覆盖于所述固化层4、所述散热层5以及LED芯片3上。

可选地，所述反射层6的厚度为8μm～10μm，具体地，所述反射层6的厚度为8μm、9μm、10μm中的任意一值或任意两值之间形成的范围。

本申请实施例通过进一步设置反射层，且反射层覆盖LED芯片3的出光侧的设置，能够增加LED芯片3的出光质量；此外，通过反射器完全覆盖所述固化层、所述散热层以及LED芯片3的设置，以实现对焊料层2以及LED芯片3的进一步防水，从而提高倒装LED芯片结构的防水性以及延长LED芯片3的使用寿命。

在一些实施例中，所述倒装LED芯片结构还包括封装层7，所述封装层7覆盖于所述基板1与所述反射层6上。

可选地，所述封装层7的厚度为300μm～320μm，具体地，所述封装层7的厚度为300μm、305μm、310μm、315μm、3200μm中的任意一值或任意两值之间形成的范围。

本申请实施例通过在基板1上设置封装层7，且封装层7完全覆盖基板1上的固化层4、散热层5、反射层6、焊料层2以及LED芯片3，能够提高倒装LED芯片结构的防水性以及延长LED芯片的使用寿命。

请参阅图2所示，基于上述的倒装LED芯片结构，本申请实施例还提供一种倒装LED芯片结构的制备方法，用于制备如上所述的倒装LED芯片结构，所述制备方法包括以下步骤：

步骤S100，提供基板。

在一些实施例中，所述基板1上具有至少一个焊接槽11，在本实施例中，所述基板1上具有三个焊接槽11，如图3所示。

步骤S200，将焊盘设置在所述焊接槽内。

步骤S300，向所述焊盘内填充焊料，并进行第一过炉处理，形成焊料层。

在一些实施例中，所述焊料层2的顶面高度高于所述基板1的表面，如图5所示。

步骤S400，将LED芯片倒装固定于所述焊料层上，并进行第二过炉处理，硬化后得到所述倒装LED芯片结构。

在一些实施例中，所述LED芯片3至少部分包裹于所述焊料层2内，且所述LED芯片3至少部分位于所述焊接槽11内，如图7所示。

本申请实施例提供的倒装LED芯片结构的制备方法制备的倒装LED芯片结构，通过对焊料层2进行两次过炉处理，使LED芯片3能够进一步包裹于焊料层2内，从而提高了焊料对LED芯片3引脚的包裹性，大大提高了焊料与LED芯片3接触间其内部空洞的占比，在本实施例中，所述内部空洞的占比小于5％，从而提高了焊料层2与LED芯片3之间进行更好的电性连接，进而提高制备得到的倒装LED芯片结构的发光性能。

在一些实施例中，所述步骤200中的所述焊盘的形状与所述焊接槽的形状匹配，所述焊盘的截面形状呈上大下小的梯形，所述焊盘的底面面积为80*100μm

在一些实施例中，所述步骤S300，向所述焊盘内填充焊料，并进行第一过炉处理，形成焊料层的步骤，具体包括以下步骤：

向所述焊盘内填充焊料，进行第一过炉处理，硬化后，形成第一焊料层。

在本实施例中，所述焊料选择锡膏，向所述焊盘内点锡，其中，点锡分量为4.4*10

在所述第一焊料层再次填充焊料，形成第二焊料层，得到所述焊料层。

在本实施例中，在所述基板1上设置钢网(图中未示出)，其中，所述钢网的通孔位于所述焊盘的开口处，所述通孔的大小与所述焊盘的开口大小相匹配，其中，所述钢网的厚度可以设置为10μm～25μm。

向所述钢网内点锡，形成第二焊料层，如图5所示。

本申请实施例通过两次点锡处理，且第一次点锡处理形成的第一焊料层21的顶面与所述基板表面的距离为5μm，第二次点锡处理形成的第二焊料层22采用钢网进行限制，能够确保焊料不会残留在基板表面，从而避免刷锡不良的情况发生；此外第一次点锡处理时，锡膏在硬化过程中能够进行自流平，从而提高焊料层的均匀性与平整性，以便于后续LED芯片的装设，从而提高倒装LED芯片结构的发光性能。

在一些实施例中，所述步骤S400，将LED芯片倒装固定于所述焊料层上，并进行第二过炉处理，具体包括以下步骤：

将LED芯片倒装固晶于所述第二焊料层上。

在本实施例中，所述LED芯片3的数量为三个，分别为红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片，其中LED芯片的尺寸为：长为100μm，宽为80μm，高为60μm，三个所述LED芯片分别倒装固晶于所述第二焊料层22上，所述LED芯片的底部沉积进入所述第二焊料层22内，如图6所示。

对所述第二焊料层进行第二过炉处理，使所述第一焊料层与所述第二焊料层熔合，硬化后，得到所述倒装LED芯片结构。

在本实施例中，移除所述钢网，对所述第二焊料层22进行第二过炉处理，使所述第一焊料层21与所述第二焊料层22熔合形成焊料层，待焊料层2硬化后，得到所述倒装LED芯片结构，如图7所示。

本申请实施例通过对焊料层2进行两次过炉处理，以便于硬化后的焊料层能够对LED芯片进行充分包裹，起到大大降低了锡膏与发光芯片引脚接触间其内部空洞的占比的作用。

请重新参阅图2所示，在一些实施例中，所述步骤S400，所述将LED芯片倒装固晶于所述焊料层上，经过第二过炉处理的步骤之后，还包括以下步骤：

步骤S500，在所述基板上形成固化层。

在本实施例中，所述固化层4为透明固化层，采用真空蒸镀的方式在所述基板上形成固化层4，所述固化层4覆盖于所述基板1与所述焊料层2上，如图8所示。

步骤S600，在所述固化层上形成散热层。

在本实施例中，采用真空蒸镀的方式在所述固化层4上形成散热层5，如图9所示。

步骤S700，对所述固化层与所述散热层进行刻蚀处理。

在本实施例中，采用激光刻蚀的方式，对所述固化层4的边缘进行刻蚀处理，刻蚀后的固化层4的边缘与所述基板1的边缘之间的间距为100μm；

采用激光刻蚀的方式，对所述散热层5进行刻蚀处理，刻蚀后的散热层5的边缘与所述基板1的边缘之间的间距为150μm，所述散热层5的边缘与所述固化层4的边缘之间的间距为50μm，所述固化层4的边缘与所述散热层5的边缘呈阶梯状设置，如图10所示。

步骤S800，在所述基板上形成反射层。

在本实施例中，采用真空蒸镀的方式在所述基板上形成反射层6，所述反射层6覆盖于所述固化层4、所述散热层5以及所述LED芯片3上，如图11所示。

步骤S900，在所述基板上形成封装层，得到所述倒装LED芯片结构。

在本实施例中，所述封装层7覆盖于所述基板1与所述反射层6上，如图1所示。

本申请实施例通过上述步骤S500～S900进一步处理制备得到的倒装LED芯片结构能够提高倒装LED芯片结构的防水性以及延长LED芯片的使用寿命。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。