一種倒裝芯片封裝結構及成型方法與流程

本發明涉及一種倒裝芯片的封裝結構及成型方法。

背景技術：

倒裝芯片與正裝芯片相比，它具有較好的散熱功能，具有低電壓、高亮度、高可靠性、高飽和電流密度等優點，因此倒裝芯片在大功率LED器件上有著廣泛的應用。

對于現有的貼片式倒裝LED封裝結構常是在支架固晶區點錫膏，然后將倒裝芯片貼放在錫膏上，芯片電極與錫膏對應，經過回流焊，實現固晶。但是由于金屬支架和塑膠料的膨脹系數不同 ，在過回流焊固晶的時候，金屬支架會存在彎曲的情況，使得金屬支架變得不平整，因此錫膏無法均勻的分布在芯片電極和金屬支架之間，使得芯片電極和金屬支架之間會存在空洞，甚至存在沒有焊接在一起存在虛焊的問題，這直接影響了芯片的散熱和穩定性。為了解決這個問題，有人提出增加錫膏的量，但是由于支架的兩個電極之間的絕緣層間距比較小，而且倒裝芯片的兩個電極的之間的間隙也比較小，會存在點在支架兩個電極上的錫膏跨過絕緣層連接在一起，造成短路。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種倒裝芯片封裝結構及成型方法，該倒裝芯片封裝結構通過在倒裝芯片和封裝支架之間插入緩沖層的方式，以解決現有倒裝芯片在回流焊時因膨脹系數差異大造成焊接質量不好的問題。

具體方案如下：

一種倒裝芯片封裝結構，包括支架本體、倒裝芯片以及封裝膠體，所述支架本體包括至少兩個金屬電極以及絕緣材料，所述倒裝芯片固定在支架本體的碗杯內，所述封裝膠體涂覆在倒裝芯片上，所述支架本體的碗杯內還設有對應金屬電極數量的緩沖層，所述緩沖層均由金屬材料制成，所述緩沖層之間通過絕緣河道進行分割和電性隔離，所述緩沖層的上表面設置有第一可焊接金屬層以對應連接倒裝芯片的電極，所述緩沖層的下表面設有第二可焊金屬層以對應連接支架本體上的金屬電極。

優選的，所述支架本體的金屬電極與緩沖層相焊接的面上設有第三可焊金屬層，所述緩沖層和金屬電極之間通過第二可焊金屬層和第三可焊金屬層直接焊接固定。

優選的，所述第二可焊金屬層和第三可焊金屬層均為錫或者錫合金。

優選的，所述第二可焊金屬層的厚度為100-200um，所述第三可焊金屬層的厚度為150-250um。

優選的，所述緩沖層的上表面包括焊盤區和反射區，所述焊盤區位于緩沖層的對應固定倒裝芯片的位置，所述反射區位于其他位置，所述反射區上設有反射層。

優選的，所述絕緣河道內填充有絕緣材料，所述絕緣材料為有機硅膠絕緣材料。

優選的，所述絕緣材料的頂面超過緩沖層的上表面20-30um。

優選的，所述絕緣河道的寬度為180-220um。

本發明還提供了一種倒裝芯片封裝結構的成型方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將上述的緩沖層放入到支架本體的碗杯內，并且使各緩沖層分別與支架本體的各金屬電極相對應，使其不會短路；

S2、在緩沖層的正負電極上點錫膏；

S3、將倒裝芯片放置在緩沖層上，并且倒裝芯片的電極分別與緩沖層對應；

S4、過回流焊，使得倒裝芯片通過錫膏焊接在緩沖層上，緩沖層焊接在支架本體的金屬電極上；

S5、點封裝膠體；

S6、烘烤，使封裝膠體固化。

優選的，所述步驟S2中所點錫膏的厚度為40-200um。

與現有的倒裝芯片封裝結構相比較，本發明提供的一種倒裝芯片封裝結構及其成型方法具有以下有益效果：

1、本發明提供的一種倒裝芯片封裝結構在倒裝芯片的電極和支架的金屬電極之間插入緩沖層，倒裝芯片焊接在緩沖層上，緩沖層再焊接在支架的金屬電極上，可以減少倒裝芯片和支架在回流焊時因支架的金屬電極和塑膠料之間膨脹系數差異大造成焊接質量不好的問題。

2、本發明提供的一種倒裝芯片封裝結構的緩沖層的下表面和支架的金屬電極的上表面都設有錫層，兩種通過錫層直接焊接在一起，而不需要在兩者之間點錫膏，可以大幅度減少焊接處的空洞，使得兩者之間焊接更加緊密，提高焊接質量和散熱效果。

3、本發明提供的一種倒裝芯片封裝結構的緩沖層的絕緣河道中填充的絕緣材料的頂面超過緩沖層的上表面，絕緣材料采用軟質的有機硅膠絕緣材料，在緩沖層在回流焊時膨脹時，由于有機硅膠柔軟的特性，仍能保證緩沖層的平整，并且由于絕緣材料的阻擋，正負電極上的錫膏也不會連在一起，可以保證倒裝芯片的與緩沖層之間的焊接質量。

4、本發明提供的一種倒裝芯片封裝結構的緩沖層的上表面包括焊盤區和反射區，反射區采用鏡面銀鍍層，可以提高倒裝芯片的出光效率，提高該封裝結構的光效。

5、本發明提供的一種倒裝芯片封裝結構的成型方法，該成型方法先將緩沖層放入到支架本體的碗杯內，再在緩沖層上點錫膏，放置倒裝芯片，然后過回流焊，直接將倒裝芯片通過錫膏焊接在緩沖層上，緩沖層焊接在支架本體的金屬電極上，最后進行點膠和烘干步驟，整個成型過程簡單方便，并且良品率高。

附圖說明

圖1示出了倒裝芯片封裝結構的示意圖。

圖2示出了實施例1中緩沖層的結構示意圖。

圖3示出了實施例2中支架本體的金屬電極的示意圖。

圖4示出了實施例3中緩沖層的俯視圖。

圖5示出了實施例4中緩沖層的結構示意圖。

具體實施方式

為進一步說明各實施例，本發明提供有附圖。這些附圖為本發明揭露內容的一部分，其主要用以說明實施例，并可配合說明書的相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域普通技術人員應能理解其他可能的實施方式以及本發明的優點。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號通常用來表示類似的組件。

現結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

實施例1

如圖1所述，本發明提供了一種倒裝芯片封裝結構，該封裝結構包括支架本體1，倒裝芯片2以及封裝膠體3，其中支架本體包括至少兩個金屬電極12和塑膠料10，塑膠料10將金屬電極12固定并形成碗杯形狀，金屬電極12的中部也由塑膠料分割開，使各金屬電極12之間電氣隔離，金屬電極12優選熱導率高并且電阻小的金屬材料，比如銅，在金屬電極12的下表面還可以噴涂或者電鍍可焊金屬層，以便于金屬電極12可以通過焊料直接焊接到PCB板上。金屬電極12的大小由倒裝芯片2的正負電極20的大小來確定，當倒裝芯片2的正負電極為左右等大時，則金屬電極12也采用等大布設；當倒裝芯片2的正負電極為一大一小時，則金屬電極12也采用一大一小布設。倒裝芯片2的正負電極20的焊接面上同樣鍍設有可焊金屬層，比如金錫合金，使得倒裝芯片可以通過共晶焊或者錫膏焊接到支架上。封裝膠體3涂覆在倒裝芯片的出光面及其四周，封裝膠體優選高折射率的有機硅膠，或者是混合有熒光粉的有機硅膠，也可以在封裝膠體的表面上直接molding（成型）透鏡，以提高該封裝結構的出光效率。

本實例中以支架本體1的碗杯內只有一個倒裝芯片為例進行說明，參考圖1和圖2，在支架本體1內，倒裝芯片2和支架本體1的金屬電極12之間還設有緩沖層4，緩沖層4由導電的金屬材料制成，優選具有高熱導率和低電阻的金屬材料，例如銅。緩沖層4的中部設有絕緣河道40，絕緣河道40將緩沖層分割成正負兩個電極42，并且使正負兩個電極42之間電氣隔離，在緩沖層4的上表面設有第一可焊金屬層44，下表面設有第二可焊金屬層46，第一可焊金屬層44用于與倒裝芯片2的正負電極20相焊接，第二可焊金屬層46用于與支架本體的金屬電極12相焊接，因此緩沖層4分割成的兩個電極42的大小與支架本體1的金屬電極12相同也由倒裝芯片2的電極20的大小決定，在此不再贅述。絕緣河道40支架本體1的兩個金屬電極12之間的絕緣層10上并與之平行，使緩沖層4與支架本體1上的金屬電極12焊接在一起后不會短路。

參考圖2，其中絕緣河道40為布設在緩沖層4中部的凹槽，在倒裝芯片焊接在緩沖層4上時，由于中部凹槽的存在，左右兩邊的緩沖層4在受熱膨脹后有延伸的空間，緩沖層4仍然能夠平整，不會因緩沖層4的翹起導致錫膏無法均勻的分布在芯片電極和緩沖層之間，使得芯片電極可以很好在焊接在緩沖層4上，并且芯片電極和緩沖層之間的空洞率低。

實施例2

參考圖1和圖3，本實施例與實施例1中的結構大致相同，其差異在于，支架本體的金屬電極12與緩沖層4相焊接的面上設有第三可焊金屬層14，所述緩沖層4和金屬電極12之間通過第二可焊金屬層46和第三可焊金屬層14直接焊接固定。第二可焊金屬層46和第三可焊金屬層14可以是采用噴涂或者電鍍的方式形成，優選噴涂的方式。第二可焊金屬層46和第三可焊金屬層14優選錫或者錫合金，進一步優選的，第二可焊金屬層46的厚度為100-200um，所述第三可焊金屬層14的厚度為150-250um。

由于第二可焊金屬層46和第三可焊金屬層14采用直接焊接固定的方式，因此該倒裝芯片封裝結構在進行成型的時候，不需要在第二可焊金屬層46和第三可焊金屬層14之間點錫膏，不僅可以減少點錫膏的步驟，還可以避免因錫膏的不平整造成緩沖層4和金屬電極12之間的接觸不良而導致熱阻變大，影響其散熱效果。

實施例3

參考圖1和4，本實施例與實施例1中的結構大致相同，其差異在于，所述緩沖層4的上表面包括焊盤區400和反射區410，所述焊盤區400位于緩沖層4的中部，絕緣河道40將焊盤區分割成左右兩個電氣隔離的區域，所述反射區410位于焊盤區的周側，所述反射區上設有反射層。其中，所述焊盤區400上的可焊金屬層選用與倒裝芯片2的正負電極20的焊接面上鍍設材料相同的金錫合金，所述反射區410上的反射層為鏡面銀反射層，反射區410可以增加該倒裝芯片封裝結構的出光效率，提高光效。

實施例4

參考圖1和圖5，本實施例與實施例1中的結構大致相同，其差異在于，所述絕緣河道40內填充有絕緣材料，優選絕緣材料為有機硅膠絕緣材料，在倒裝芯片焊接在緩沖層4上時，左右兩邊的緩沖層4在受熱膨脹后往絕緣河道內擠壓，由于有機硅膠的柔軟特性，因此在緩沖層4焊接的時候仍然能夠平整，不會因緩沖層4的翹起導致錫膏無法均勻的分布在芯片電極和緩沖層之間，使得芯片電極可以很好在焊接在緩沖層4上，并且芯片電極和緩沖層之間的空洞率低。進一步的，該絕緣材料的頂面超過緩沖層4的上表面20-30um。因此在點錫膏的時候，錫膏點在絕緣河道40的兩側，由于絕緣河道40高于緩沖層4的上表面，因此在焊接的時候，絕緣河道40兩側的錫膏不會連在一塊。進一步優選的，絕緣河道40的寬度為180-220um。

參考圖1，所述緩沖層4的外形和大小與支架本體1的碗杯相同或者大致相同，在緩沖層4放置到支架本體1的碗杯內時，緩沖層4可以被定位，并且在焊接的時候，緩沖層4不會產生位移。

上述實施例1-實施例4中都是以支架本體的碗杯內只有一個倒裝芯片為例，支架本體的碗杯內有多個倒裝芯片的原理與只有一個倒裝芯片的原理相同，差異只是在緩沖層的數量不同，因此不再贅述。

實施例5

參考圖1-圖5，本發明還提供了一種倒裝芯片封裝結構的成型方法，該成型方法包括以下步驟：

S1、將實施例1-實施例4任一所述的緩沖層放入到支架本體的碗杯內，并且使各緩沖層分別與支架本體的各金屬電極相對應，使其不會短路；

S2、在緩沖層的正負電極上點錫膏；

S3、將倒裝芯片放置在緩沖層上，并且倒裝芯片的電極分別與緩沖層對應；

S4、過回流焊，使得倒裝芯片通過錫膏焊接在緩沖層上，緩沖層焊接在支架本體的金屬電極上；

S5、點封裝膠體；

S6、烘烤，使封裝膠體固化。

其中，S2步驟中所點錫膏的厚度優選40-200um。

上述的倒裝芯片封裝結構的成型方法采用緩沖層、倒裝芯片、支架本體通過一次回流焊成型固定的方式，整個成型過程簡單方便，并且焊接處的空洞率低，焊接質量好，產品的良品率高。

盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內，在形式上和細節上可以對本發明做出各種變化，均為本發明的保護范圍。