本發(fā)明涉及一種倒裝芯片的封裝結(jié)構(gòu)及成型方法。

背景技術(shù)：

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(yōu)點(diǎn)，因此倒裝芯片在大功率LED器件上有著廣泛的應(yīng)用。

對(duì)于現(xiàn)有的貼片式倒裝LED封裝結(jié)構(gòu)常是在支架固晶區(qū)點(diǎn)錫膏，然后將倒裝芯片貼放在錫膏上，芯片電極與錫膏對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)回流焊，實(shí)現(xiàn)固晶。但是由于金屬支架和塑膠料的膨脹系數(shù)不同 ，在過(guò)回流焊固晶的時(shí)候，金屬支架會(huì)存在彎曲的情況，使得金屬支架變得不平整，因此錫膏無(wú)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(huì)存在空洞，甚至存在沒(méi)有焊接在一起存在虛焊的問(wèn)題，這直接影響了芯片的散熱和穩(wěn)定性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，有人提出增加錫膏的量，但是由于支架的兩個(gè)電極之間的絕緣層間距比較小，而且倒裝芯片的兩個(gè)電極的之間的間隙也比較小，會(huì)存在點(diǎn)在支架兩個(gè)電極上的錫膏跨過(guò)絕緣層連接在一起，造成短路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)及成型方法，該倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)通過(guò)在倒裝芯片和封裝支架之間插入緩沖層的方式，以解決現(xiàn)有倒裝芯片在回流焊時(shí)因膨脹系數(shù)差異大造成焊接質(zhì)量不好的問(wèn)題。

具體方案如下：

一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，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(gè)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(nèi)，所述封裝膠體涂覆在倒裝芯片上，所述支架本體的碗杯內(nèi)還設(shè)有對(duì)應(yīng)金屬電極數(shù)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(guò)絕緣河道進(jìn)行分割和電性隔離，所述緩沖層的上表面設(shè)置有第一可焊接金屬層以對(duì)應(yīng)連接倒裝芯片的電極，所述緩沖層的下表面設(shè)有第二可焊金屬層以對(duì)應(yīng)連接支架本體上的金屬電極。

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

優(yōu)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(yōu)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(yōu)選的，所述緩沖層的上表面包括焊盤(pán)區(qū)和反射區(qū)，所述焊盤(pán)區(qū)位于緩沖層的對(duì)應(yīng)固定倒裝芯片的位置，所述反射區(qū)位于其他位置，所述反射區(qū)上設(shè)有反射層。

優(yōu)選的，所述絕緣河道內(nèi)填充有絕緣材料，所述絕緣材料為有機(jī)硅膠絕緣材料。

優(yōu)選的，所述絕緣材料的頂面超過(guò)緩沖層的上表面20-30um。

優(yōu)選的，所述絕緣河道的寬度為180-220um。

本發(fā)明還提供了一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)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(nèi)，并且使各緩沖層分別與支架本體的各金屬電極相對(duì)應(yīng)，使其不會(huì)短路；

S2、在緩沖層的正負(fù)電極上點(diǎn)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(duì)應(yīng)；

S4、過(guò)回流焊，使得倒裝芯片通過(guò)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(diǎn)封裝膠體；

S6、烘烤，使封裝膠體固化。

優(yōu)選的，所述步驟S2中所點(diǎn)錫膏的厚度為40-200um。

與現(xiàn)有的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)相比較，本發(fā)明提供的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)及其成型方法具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)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(shí)因支架的金屬電極和塑膠料之間膨脹系數(shù)差異大造成焊接質(zhì)量不好的問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的緩沖層的下表面和支架的金屬電極的上表面都設(shè)有錫層，兩種通過(guò)錫層直接焊接在一起，而不需要在兩者之間點(diǎn)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(zhì)量和散熱效果。

3、本發(fā)明提供的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的緩沖層的絕緣河道中填充的絕緣材料的頂面超過(guò)緩沖層的上表面，絕緣材料采用軟質(zhì)的有機(jī)硅膠絕緣材料，在緩沖層在回流焊時(shí)膨脹時(shí)，由于有機(jī)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(fù)電極上的錫膏也不會(huì)連在一起，可以保證倒裝芯片的與緩沖層之間的焊接質(zhì)量。

4、本發(fā)明提供的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的緩沖層的上表面包括焊盤(pán)區(qū)和反射區(qū)，反射區(qū)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(jié)構(gòu)的光效。

5、本發(fā)明提供的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)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(nèi)，再在緩沖層上點(diǎn)錫膏，放置倒裝芯片，然后過(guò)回流焊，直接將倒裝芯片通過(guò)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(jìn)行點(diǎn)膠和烘干步驟，整個(gè)成型過(guò)程簡(jiǎn)單方便，并且良品率高。

附圖說(shuō)明

圖1示出了倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2示出了實(shí)施例1中緩沖層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出了實(shí)施例2中支架本體的金屬電極的示意圖。

圖4示出了實(shí)施例3中緩沖層的俯視圖。

圖5示出了實(shí)施例4中緩沖層的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說(shuō)明各實(shí)施例，本發(fā)明提供有附圖。這些附圖為本發(fā)明揭露內(nèi)容的一部分，其主要用以說(shuō)明實(shí)施例，并可配合說(shuō)明書(shū)的相關(guān)描述來(lái)解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。圖中的組件并未按比例繪制，而類(lèi)似的組件符號(hào)通常用來(lái)表示類(lèi)似的組件。

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所述，本發(fā)明提供了一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)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(gè)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(kāi)，使各金屬電極12之間電氣隔離，金屬電極12優(yōu)選熱導(dǎo)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(guò)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(fù)電極20的大小來(lái)確定，當(dāng)?shù)寡b芯片2的正負(fù)電極為左右等大時(shí)，則金屬電極12也采用等大布設(shè)；當(dāng)?shù)寡b芯片2的正負(fù)電極為一大一小時(shí)，則金屬電極12也采用一大一小布設(shè)。倒裝芯片2的正負(fù)電極20的焊接面上同樣鍍?cè)O(shè)有可焊金屬層，比如金錫合金，使得倒裝芯片可以通過(guò)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(yōu)選高折射率的有機(jī)硅膠，或者是混合有熒光粉的有機(jī)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(jié)構(gòu)的出光效率。

本實(shí)例中以支架本體1的碗杯內(nèi)只有一個(gè)倒裝芯片為例進(jìn)行說(shuō)明，參考圖1和圖2，在支架本體1內(nèi)，倒裝芯片2和支架本體1的金屬電極12之間還設(shè)有緩沖層4，緩沖層4由導(dǎo)電的金屬材料制成，優(yōu)選具有高熱導(dǎo)率和低電阻的金屬材料，例如銅。緩沖層4的中部設(shè)有絕緣河道40，絕緣河道40將緩沖層分割成正負(fù)兩個(gè)電極42，并且使正負(fù)兩個(gè)電極42之間電氣隔離，在緩沖層4的上表面設(shè)有第一可焊金屬層44，下表面設(shè)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(fù)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(gè)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(gè)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(huì)短路。

參考圖2，其中絕緣河道40為布設(shè)在緩沖層4中部的凹槽，在倒裝芯片焊接在緩沖層4上時(shí)，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(huì)因緩沖層4的翹起導(dǎo)致錫膏無(wú)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(shí)施例2

參考圖1和圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)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(shè)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(guò)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(yōu)選噴涂的方式。第二可焊金屬層46和第三可焊金屬層14優(yōu)選錫或者錫合金，進(jìn)一步優(yōu)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(jié)構(gòu)在進(jìn)行成型的時(shí)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(diǎn)錫膏，不僅可以減少點(diǎn)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(dǎo)致熱阻變大，影響其散熱效果。

實(shí)施例3

參考圖1和4，本實(shí)施例與實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)大致相同，其差異在于，所述緩沖層4的上表面包括焊盤(pán)區(qū)400和反射區(qū)410，所述焊盤(pán)區(qū)400位于緩沖層4的中部，絕緣河道40將焊盤(pán)區(qū)分割成左右兩個(gè)電氣隔離的區(qū)域，所述反射區(qū)410位于焊盤(pán)區(qū)的周側(cè)，所述反射區(qū)上設(shè)有反射層。其中，所述焊盤(pán)區(qū)400上的可焊金屬層選用與倒裝芯片2的正負(fù)電極20的焊接面上鍍?cè)O(shè)材料相同的金錫合金，所述反射區(qū)410上的反射層為鏡面銀反射層，反射區(qū)410可以增加該倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的出光效率，提高光效。

實(shí)施例4

參考圖1和圖5，本實(shí)施例與實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)大致相同，其差異在于，所述絕緣河道40內(nèi)填充有絕緣材料，優(yōu)選絕緣材料為有機(jī)硅膠絕緣材料，在倒裝芯片焊接在緩沖層4上時(shí)，左右兩邊的緩沖層4在受熱膨脹后往絕緣河道內(nèi)擠壓，由于有機(jī)硅膠的柔軟特性，因此在緩沖層4焊接的時(shí)候仍然能夠平整，不會(huì)因緩沖層4的翹起導(dǎo)致錫膏無(wú)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(jìn)一步的，該絕緣材料的頂面超過(guò)緩沖層4的上表面20-30um。因此在點(diǎn)錫膏的時(shí)候，錫膏點(diǎn)在絕緣河道40的兩側(cè)，由于絕緣河道40高于緩沖層4的上表面，因此在焊接的時(shí)候，絕緣河道40兩側(cè)的錫膏不會(huì)連在一塊。進(jìn)一步優(yōu)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(nèi)時(shí)，緩沖層4可以被定位，并且在焊接的時(shí)候，緩沖層4不會(huì)產(chǎn)生位移。

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

實(shí)施例5

參考圖1-圖5，本發(fā)明還提供了一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的成型方法，該成型方法包括以下步驟：

S1、將實(shí)施例1-實(shí)施例4任一所述的緩沖層放入到支架本體的碗杯內(nèi)，并且使各緩沖層分別與支架本體的各金屬電極相對(duì)應(yīng)，使其不會(huì)短路；

S2、在緩沖層的正負(fù)電極上點(diǎn)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(duì)應(yīng)；

S4、過(guò)回流焊，使得倒裝芯片通過(guò)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(diǎn)封裝膠體；

S6、烘烤，使封裝膠體固化。

其中，S2步驟中所點(diǎn)錫膏的厚度優(yōu)選40-200um。

上述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的成型方法采用緩沖層、倒裝芯片、支架本體通過(guò)一次回流焊成型固定的方式，整個(gè)成型過(guò)程簡(jiǎn)單方便，并且焊接處的空洞率低，焊接質(zhì)量好，產(chǎn)品的良品率高。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。