專利名稱：一種高可靠性的發光二極管及其制造方法
技術領域：
本發明屬于發光器件的制造領域，涉及一種發光二極管及其制造方法。
背景技術：
隨著LED (發光二極管)的發光效率不斷提高，LED無疑成為近幾年來最受重視的光源之一。LED是一種具有節能和環保特性的照明光源，集高光效、低能耗、低維護成本等優良性能于一身。理論上預計，半導體LED照明燈具的發光效率可以達到甚至超過白熾燈的 10倍，日光燈的2倍。目前，LED技術發展的目標是高效率、全固態、環保型LED，推進LED在照明領域的應用。但是，LED可靠性的問題一直是困擾LED應用的一大難題。請參閱圖1，其是現有技術的LED封裝結構的結構示意圖。該LED封裝結構包括一 LED芯片1，該LED芯片的P極和N極分別通過一凸點2倒裝焊接在基板3上。由于現有技術中制造凸點的工藝的限制，該每個凸點2的高度受到了很大的制約。但是由于LED芯片 1與基板3之間具有材料性能的差異，這種差異會造成應力匹配的問題，會導致產品在熱循環加載條件下存在失效風險，這種風險在大功率的LED產品中會被放大。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種提高產品在熱循環加載條件下的可靠性的發光二極管。同時，本發明還提供了所述發光二極管的制造方法。一種發光二極管，包括LED芯片，疊層凸點和基板，該疊層凸點包括層疊設置的至少第一凸點和第二凸點，該第一凸點設置在該LED芯片的P極和N極的表面或者設置在該基板的表面，該第二凸點設置在該第一凸點的表面，該LED芯片倒裝設置在該基板上，并通過該疊層凸點與基板電連接。進一步，該疊層凸點的高度大于5 μ m。該疊層凸點的材料為金、銀、銅、鋁、錫、鉛之一或者為上述金屬材料的合金。該基板的材料為硅片，或者陶瓷，或者印刷電路板，或者金屬基印刷電路板，或者玻璃。進一步，該疊層凸點還包括依序層疊設置的第三凸點至第N凸點，其中，N彡4，該第三凸點設置在該第二凸點的表面。一種發光二極管的制造方法，其特征在于包括如下步驟步驟Sl 在基板上形成第一凸點，或者在LED芯片上形成第一凸點；步驟S2:在第一凸點的表面形成第二凸點或形成第二凸點至第N凸點，其中， N彡3 ；步驟S3 將LED芯片倒裝在基板上，使LED芯片通過第一凸點和第二凸點或第N凸點與基板連接。其中，該步驟Sl采用蒸發沉積法、或印刷法、或電鍍法、或釘頭凸點法、或釬料傳送法、或微球法的工藝在基板上或者LED芯片上形成該第一凸點。該步驟S2采用釘頭凸點法、或釬料傳送法、或微球法的工藝在該第一凸點上形成第二凸點或形成第二凸點至第N凸點。進一步，在步驟S2和步驟S3之間還包括步驟采用釘頭凸點法工藝在該第二凸點上形成第三凸點。相對于現有技術，本發明通過釘頭凸點工藝在第一凸點上形成第二凸點，增加了連接LED芯片和基底之間的連接高度，可以有效減緩LED芯片與基板之間熱膨脹系數不匹配而產生的剪切應力，從而可以提高產品在熱循環加載條件下的可靠性，降低了傳統倒裝 LED芯片封裝由于材料應力失配而導致產品失效的風險。本發明的制造方法簡單易行，便于實現大規模自動化的量產。為了能更清晰的理解本發明，以下將結合
闡述本發明的具體實施方式
。
圖1是現有技術的LED封裝結構的結構示意圖。圖2是本發明LED封裝結構的結構示意圖。圖3a_3c是形成本發明LED封裝結構的步驟1的制造方法示意圖。圖4是形成本發明LED封裝結構的步驟2的制造方法示意圖。圖5是形成本發明LED封裝結構的步驟3的制造方法示意圖。
具體實施例方式實施例1請參閱圖2，其是本發明LED封裝結構較佳實施方式的結構示意圖。該LED封裝結構包括一 LED芯片10，第一凸點20，第二凸點30和一基板40。該第一凸點20設置在該基板40表面，該第二凸點30設置在該第一凸點20的表面，該LED芯片10倒裝設置在該基板 40上，該LED芯片10的P極和N極通過第一凸點20和第二凸點30與基板40電連接。具體地，該第一凸點20和第二凸點30組成的疊層凸點的高度在5 μ m以上。該第一凸點20和第二凸點30的材料為金、銀、銅、鋁、錫、鉛或者為上述金屬材料的合金。該基板40的材料采用硅片，或者陶瓷，或者印刷電路板(PCB)，或者金屬基印刷電路板(MCPCB)，或者玻璃。以下詳細說明該LED封裝結構的具體制造方法步驟Sl 在基板40上形成第一凸點20。具體的，可采用蒸發沉積法、印刷法、電鍍法、釘頭凸點法、釬料傳送法、微球法等工藝形成該第一凸點20。在本實施例中，采用熱超聲焊接成球工藝的釘頭凸點法的形成該第一凸點20。如圖3a-3c所示，首先將金屬焊料絲B的端頭形成球狀，控制金屬焊料絲B的球端與基板40的鍵合區接觸；然后對球端加壓(熱和/或超聲)，使金屬焊料絲B的球端與基板40的鍵合區金屬50形成金屬鍵合完成絲球焊接過程；最后將金屬焊料絲B從絲球頂端截斷，從而形成球形第一凸點20。步驟S2 在第一凸點20的表面形成第二凸點30。具體的，同樣采用釘頭凸點法形成該第二凸點30。如圖4所示，首先將金屬焊料絲B的端頭形成球狀，控制金屬焊料絲B的球端與第一凸點20的鍵合區接觸；然后對球端加壓(熱和/或超聲)，使金屬焊料絲B的球端與第一凸點20的鍵合區金屬形成金屬鍵合完成絲球焊接過程；最后將金屬焊料絲B從絲球頂端截斷，從而形成球形凸點；最后進行重熔過程，從而在在第一凸點20的表面形成第二凸點30。步驟S3 如圖5所示，將LED芯片10倒裝在帶有疊層凸點的基板40上，并使該LED 芯片10的P極和N極通過第一凸點20和第二凸點30與基板40電連接。實施例2實施例2的結構與實施例1大致相同，其區別僅在于第一凸點設置在該LED芯片的P極和N極的表面，該第二凸點設置在該第一凸點的表面，然后將設置有第一凸點和第二凸點的LED芯片倒裝在基板上。且，疊層凸點的制作是通過微球法工藝實現。具體的，首先將制作好的金屬微球設置于基板或LED芯片的表面，然后經過再熔過程使微球與基板或LED芯片連接形成凸點，最后將LED芯片倒裝在基板上。本發明通過疊層凸點工藝在形成多層凸點結構，實現連接LED芯片和基底之間的特定連接高度，可以有效減緩LED芯片與基板之間材料熱膨脹系數不匹配而產生的應力， 從而可以提高產品在熱循環加載條件下的可靠性，降低了傳統倒裝LED芯片封裝由于材料應力失配而導致產品失效的風險。此外，實現疊層凸點結構的疊層凸點工藝簡單易行，便于實現大規模自動化的量產。此外，本發明的疊層凸點結構可包括多個凸點，如再在第二凸點表面設置第三凸點等，通過多個凸點以增加疊層凸點的高度。本發明并不局限于上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發明的權利要求和等同技術范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形。
權利要求
1.一種發光二極管，其特征在于包括LED芯片，疊層凸點和基板，該疊層凸點包括層疊設置的至少第一凸點和第二凸點，該第一凸點設置在該LED芯片的P極和N極的表面或者設置在該基板的表面，該第二凸點設置在該第一凸點的表面，該LED芯片倒裝設置在該基板上，并通過該疊層凸點與基板電連接。
2.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于該疊層凸點的高度大于5μ m。
3.根據權利要求1或2所述的發光二極管，其特征在于該疊層凸點的材料為金、銀、 銅、鋁、錫、鉛之一或者為上述金屬材料的合金。
4.根據權利要求3所述的發光二極管，其特征在于該基板的材料為硅片，或者陶瓷， 或者印刷電路板，或者金屬基印刷電路板，或者玻璃。
5.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于該疊層凸點還包括依序層疊設置的第三凸點至第N凸點，其中，N彡4，該第三凸點設置在該第二凸點的表面。
6.一種發光二極管的制造方法，其特征在于包括如下步驟步驟Sl 在基板上形成第一凸點，或者在LED芯片上形成第一凸點；步驟S2 在第一凸點的表面形成第二凸點或形成第二凸點至第N凸點，其中，N彡3 ；步驟S3 將LED芯片倒裝在基板上，使LED芯片通過第一凸點和第二凸點或第N凸點與基板連接。
7.根據權利要求6所述的制造方法，其特征在于該步驟Sl采用蒸發沉積法、或印刷法、或電鍍法、或釘頭凸點法、或釬料傳送法、或微球法的工藝在基板上或者LED芯片上形成該第一凸點。
8.根據權利要求6或7所述的制造方法，其特征在于該步驟S2采用釘頭凸點法、或釬料傳送法、或微球法的工藝在該第一凸點上形成第二凸點或形成第二凸點至第N凸點。
全文摘要
一種高可靠性的發光二極管及其制造方法，包括LED芯片，疊層凸點和基板，該疊層凸點包括層疊設置的至少第一凸點和第二凸點，該第一凸點設置在該LED芯片的P極和N極的表面或者設置在該基板的表面，該第二凸點設置在該第一凸點的表面，該LED芯片倒裝設置在該基板上，并通過該疊層凸點與基板電連接。相對于現有技術，本發明通過釘頭凸點工藝在第一凸點上形成第二凸點，增加了連接LED芯片和基底之間的連接高度，可以有效減緩LED芯片與基板之間熱膨脹系數不匹配而產生的應力，從而可以提高產品在熱循環加載條件下的可靠性，降低了傳統倒裝LED芯片封裝由于材料應力失配而導致產品失效的風險。
文檔編號H01L33/62GK102214779SQ20111014734
公開日2011年10月12日 申請日期2011年6月2日 優先權日2011年6月2日
發明者肖國偉, 阮承海, 陳海英, 黃海龍 申請人:晶科電子(廣州)有限公司