一種esd保護(hù)的低熱阻led燈珠的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。其在硅基本體之上設(shè)置彼此絕緣的再布線金屬層Ⅰ、再布線金屬層Ⅱ、再布線金屬層Ⅲ和再布線金屬層Ⅳ，IC芯片固定于再布線金屬層Ⅲ的表面，其電極通過引線Ⅰ分別與再布線金屬層Ⅰ、再布線金屬層Ⅱ連接；在硅基本體之下設(shè)置彼此絕緣的金屬塊，在對(duì)應(yīng)的兩者之間設(shè)置填充金屬的若干個(gè)硅通孔實(shí)現(xiàn)電氣連通；IC芯片的外圍設(shè)置中空的包封ESD芯片、引線Ⅱ的包封料層，其中空部分內(nèi)填充填充劑。本實(shí)用新型利用圓片級(jí)封裝技術(shù)，將LED芯片與ESD芯片集成整合到同一封裝結(jié)構(gòu)中，保證了LED燈珠在貼裝工藝等使用中的抗靜電沖擊能力；同時(shí)，散熱通路提升了LED燈珠的使用性能與壽命。
【專利說明】
一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]一般的,發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de,簡(jiǎn)稱LED,下同)的封裝有多種封裝形式。早期的，采用引線框?yàn)榛暹M(jìn)行封裝，將LED芯片通過導(dǎo)熱膏(或?qū)щ娔z)貼裝至引線框上，通過引線鍵合的方式實(shí)現(xiàn)電流加載從而使其發(fā)光；隨著技術(shù)進(jìn)步，一些新的、高性能的基板材料出現(xiàn)，在大功率LED的應(yīng)用中起到了引領(lǐng)作用，如陶瓷基板、AlN基板等。但作為商用化的產(chǎn)品而言，現(xiàn)有的LED封裝還存在如下缺陷:①熱阻高。由于LED芯片發(fā)光是通過電子復(fù)合過程激發(fā)，因而在產(chǎn)生光的同時(shí)產(chǎn)生大量的熱。眾所周知，產(chǎn)生的熱反過來影響著電轉(zhuǎn)化為光的效率，從而降低LED本身的發(fā)光性能。②LED芯片在貼片工藝中，極易產(chǎn)生靜電擊穿，而傳統(tǒng)的在基板上添置ESD靜電保護(hù)器件的方式只能幫助LED燈珠在貼裝后減少靜電擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述LED封裝結(jié)構(gòu)的不足，提供一種降低熱阻、在貼裝工藝等使用中減少靜電擊穿的ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本實(shí)用新型一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其包括硅基本體、IC芯片和ESD芯片，所述IC芯片帶有電極I和引線I，所述ESD芯片帶有電極II和引線II，所述硅基本體的上表面設(shè)置絕緣層I，所述絕緣層I的上表面設(shè)置再布線金屬層，所述再布線金屬層包括彼此絕緣的再布線金屬層1、再布線金屬層I1、再布線金屬層III和再布線金屬層IV，所述再布線金屬層III設(shè)置于再布線金屬層I和再布線金屬層II之間，所述再布線金屬層IV設(shè)置于再布線金屬層I或再布線金屬層II的外側(cè)，
[0006]所述IC芯片固定于再布線金屬層III的表面，其電極I通過引線I分別與再布線金屬層1、再布線金屬層II連接；
[0007]所述ESD芯片設(shè)置于再布線金屬層I或再布線金屬層II的表面，其頂部電極通過引線II與再布線金屬層IV連接，其底部電極通過導(dǎo)電膠與再布線金屬層I或再布線金屬層
II固連；
[0008]所述硅基本體的下表面設(shè)置絕緣層II，所述絕緣層II的下表面設(shè)置金屬塊，所述金屬塊包括彼此絕緣的金屬塊1、金屬塊II和金屬塊III，所述金屬塊III設(shè)置于IC芯片的正下方，所述金屬塊1、金屬塊II分別設(shè)置于金屬塊III的兩側(cè)；
[0009]在所述硅基本體的臨近邊緣的對(duì)應(yīng)的所述再布線金屬層和金屬塊之間設(shè)置貫穿硅基本體的若干個(gè)硅通孔，所述硅通孔內(nèi)填充金屬物，所述再布線金屬層和金屬塊分別通過對(duì)應(yīng)硅通孔內(nèi)的金屬物實(shí)現(xiàn)電氣連通；
[0010]所述IC芯片的外圍設(shè)置中空的包封料層，所述包封料層包封ESD芯片和引線II，其中空部分內(nèi)填充填充劑，所述填充劑包裹IC芯片和引線I。
[0011]可選地，所述IC芯片的個(gè)數(shù)不止一個(gè)。
[0012]可選地，所述IC芯片的發(fā)光面涂覆熒光物質(zhì)。
[0013]可選地，所述再布線金屬層的最外層為銀層或鋁層。
[0014]可選地，所述再布線金屬層III的邊界不小于IC芯片的邊界。
[0015]可選地，所述包封料層的中空部分的橫截面呈圓形或多邊形。
[0016]可選地，所述包封料層的中空部分的內(nèi)側(cè)向外傾斜。
[0017]可選地，所述包封料層的中空部分的傾斜角度α，90° < α <145°。
[0018]可選地，所述填充劑的外表面呈凸面。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0020]1、本實(shí)用新型利用圓片級(jí)封裝技術(shù)，將LED芯片與ESD芯片(靜電保護(hù)芯片)集成整合到同一封裝結(jié)構(gòu)中，降低了 LED芯片在封裝過程中的靜電擊穿風(fēng)險(xiǎn)，保證了 LED燈珠在貼裝工藝等使用中的抗靜電沖擊能力；
[0021]2、本實(shí)用新型散熱通路由大面積比例使用的金屬塊組成，將IC芯片、ESD芯片通過引線與金屬塊連接，無(wú)外加熱阻，大大降低了封裝熱阻，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)LED燈珠封裝熱阻，有助于提升LED燈珠的使用性能與壽命。
[0022]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的剖面示意圖；
[0024]圖2為圖1中IC芯片、ESD芯片與再布線金屬層和光學(xué)樹脂相對(duì)位置關(guān)系的示意圖；
[0025]圖3為圖1中金屬塊和硅通孔相對(duì)位置關(guān)系的示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的剖面示意圖；
[0027]圖5為圖4中金屬塊和硅通孔相對(duì)位置關(guān)系的示意圖；
[0028]其中，硅基本體I
[0029]硅通孔11
[0030]金屬物111
[0031]絕緣層I 121
[0032]絕緣層II 122
[0033]IC 芯片 2
[0034]電極I 21、22
[0035]引線I 211、221
[0036]再布線金屬層31
[0037]再布線金屬層I 311
[0038]再布線金屬層II 312
[0039]再布線金屬層III 313
[0040]再布線金屬層IV 314
[0041]金屬塊32
[0042]金屬塊I 321
[0043]金屬塊II 322
[0044]金屬塊III323
[0045]熒光物質(zhì)4
[0046]填充劑5
[0047]包封料層6
[0048]型腔61
[0049]ESD 芯片 7
[0050]引線II 71。

【具體實(shí)施方式】
[0051]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述本實(shí)用新型，在附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，從而本公開將本實(shí)用新型的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限制于這里闡述的實(shí)施例。
[0052]實(shí)施例一，參見圖1至圖3
[0053]本實(shí)用新型一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其在硅基本體I的上表面設(shè)置絕緣層I 121、下表面設(shè)置絕緣層II 122。
[0054]絕緣層I 121的上表面設(shè)置由彼此絕緣的再布線金屬層I 311、再布線金屬層
II312、再布線金屬層III 313和再布線金屬層IV 314構(gòu)成的再布線金屬層31,其中，再布線金屬層III 313設(shè)置于再布線金屬層I 311和再布線金屬層II 312之間，再布線金屬層
I311可以設(shè)置于再布線金屬層III 313的左側(cè)，再布線金屬層II 312設(shè)置于再布線金屬層
III313的右側(cè)；再布線金屬層I 311也可以設(shè)置于再布線金屬層III 313的右側(cè)，再布線金屬層II 312設(shè)置于再布線金屬層III 313的左側(cè)。再布線金屬層IV 314設(shè)置于再布線金屬層
I311的外側(cè)。再布線金屬層31的最外層可以為銀層或鋁層，以增強(qiáng)光線的出射強(qiáng)度。
[0055]IC芯片2固定于再布線金屬層III 313的表面,再布線金屬層III 313的邊界不小于IC芯片2的邊界。IC芯片2的電極21通過引線I 211與再布線金屬層I 311連接，其電極22通過引線I 221與再布線金屬層II 312連接。
[0056]絕緣層II 122的下表面設(shè)置由彼此絕緣的金屬塊I 321、金屬塊II 322和金屬塊III 323構(gòu)成的金屬塊32,金屬塊III 323設(shè)置于IC芯片2的正下方,金屬塊I 321設(shè)置于金屬塊III 323的左側(cè)，金屬塊II 322設(shè)置于金屬塊III 323的右側(cè)。
[0057]在再布線金屬層IV 314與金屬塊I 321之間、再布線金屬層II 312的臨近硅基本體I的邊緣處與金屬塊II 322之間均設(shè)置貫穿硅基本體I的若干個(gè)內(nèi)填充金屬物111的硅通孔11 (圖中未示出硅通孔11的內(nèi)壁設(shè)置的絕緣層)，硅通孔11的個(gè)數(shù)由實(shí)際需要確定。再布線金屬層IV 314與金屬塊I 321之間、再布線金屬層II 312與金屬塊II 322之間通過硅通孔11內(nèi)的金屬物111實(shí)現(xiàn)電氣連通，如圖3所示。
[0058]ESD (靜電保護(hù)芯片)芯片7為垂直型結(jié)構(gòu)，其上下端為其電極。ESD芯片7設(shè)置于再布線金屬層I 311的表面，其頂部電極通過引線II 71與再布線金屬層IV 314連接，其底部電極通過導(dǎo)電膠(圖中未示出)與再布線金屬層I 311固連，實(shí)現(xiàn)電氣連通。將LED芯片與ESD芯片利用圓片級(jí)封裝技術(shù)集成整合到同一封裝結(jié)構(gòu)中，可以在封裝過程中降低LED芯片的靜電擊穿風(fēng)險(xiǎn)，保證LED燈珠在貼裝工藝等使用中的抗靜電沖擊能力。
[0059]使用PPA (耐高溫尼龍)、EMC (環(huán)氧樹脂)等包封材料采用包封技術(shù)在IC芯片2的夕卜圍將ESD芯片7、引線II 71進(jìn)行包封，以避免ESD芯片7對(duì)LED燈珠出光的影響，同時(shí)使其外觀與市場(chǎng)產(chǎn)品保持一致。并在中央留出中空的型腔61以容納IC芯片2。型腔61的內(nèi)側(cè)的橫截面呈圓形或四邊形、六邊形等多邊形。型腔61的內(nèi)側(cè)向外傾斜，傾斜角度α，90° < α <145°，以利于光線向外出射。型腔61內(nèi)填充硅膠、光學(xué)樹脂等填充劑5，以包裹IC芯片2、引線I 211、221。填充劑5的外表面呈凸面，以提高聚光作用。
[0060]實(shí)施例二，參見圖4和圖5
[0061]本實(shí)用新型一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其在硅基本體I的上表面設(shè)置絕緣層I 121、下表面設(shè)置絕緣層II 122。
[0062]絕緣層I 121的上表面設(shè)置由彼此絕緣的再布線金屬層I 311、再布線金屬層
II312、再布線金屬層III 313和再布線金屬層IV 314構(gòu)成的再布線金屬層31。其中，再布線金屬層III 313設(shè)置于再布線金屬層I 311和再布線金屬層II 312之間，再布線金屬層
I311可以設(shè)置于再布線金屬層ΙΙΙ313的左側(cè)，再布線金屬層II 312設(shè)置于再布線金屬層
III313的右側(cè)；再布線金屬層I 311也可以設(shè)置于再布線金屬層III 313的右側(cè)，再布線金屬層II 312設(shè)置于再布線金屬層III 313的左側(cè)。再布線金屬層IV 314設(shè)置于再布線金屬層
II312的外側(cè)。再布線金屬層31的最外層可以為銀層或鋁層，以增強(qiáng)光線的出射強(qiáng)度。
[0063]將發(fā)藍(lán)色光的IC芯片2固定于再布線金屬層III 313的表面，再布線金屬層III 313的邊界不小于IC芯片2的邊界。IC芯片2的電極21通過引線I 211與再布線金屬層I 311連接，其電極22通過引線I 221與再布線金屬層II 312連接。IC芯片2的發(fā)光面涂覆黃色的熒光物質(zhì)4，通過IC芯片2的藍(lán)光激發(fā)黃色熒光物質(zhì)4以獲得白光。
[0064]絕緣層II 122的下表面設(shè)置由彼此絕緣的金屬塊I 321、金屬塊II 322和金屬塊
III323構(gòu)成的金屬塊32,金屬塊III 323設(shè)置于IC芯片2的正下方,金屬塊I 321設(shè)置于金屬塊III 323的左側(cè)，金屬塊II 322設(shè)置于金屬塊III 323的右側(cè)。
[0065]在再布線金屬層I 311的臨近硅基本體I的邊緣處與金屬塊I 321之間、再布線金屬層IV 314與金屬塊II 322之間均設(shè)置貫穿硅基本體I的若干個(gè)內(nèi)填充金屬物111的硅通孔11 (圖中未示出硅通孔11的內(nèi)壁設(shè)置的絕緣層)，硅通孔11的個(gè)數(shù)由實(shí)際需要確定。再布線金屬層I 311與金屬塊I 321之間、再布線金屬層IV 314與金屬塊II 322之間通過硅通孔11內(nèi)的金屬物111實(shí)現(xiàn)電氣連通。
[0066]ESD芯片7為垂直型結(jié)構(gòu)，其上下端為其電極。ESD芯片7設(shè)置于再布線金屬層
II312的表面，其頂部電極通過引線II 71與再布線金屬層IV 314連接，其底部電極通過導(dǎo)電膠(圖中未示出)與再布線金屬層I 311固連，實(shí)現(xiàn)電氣連通。
[0067]使用PPA (耐高溫尼龍)、EMC (環(huán)氧樹脂)等包封材料采用包封技術(shù)在IC芯片2的外圍將ESD芯片7、引線II 71進(jìn)行包封，并在中央留出中空的型腔61容納IC芯片2。型腔61的內(nèi)側(cè)的橫截面呈圓形或四邊形、六邊形等多邊形。型腔61的內(nèi)側(cè)向外傾斜，傾斜角度α ,90° < α <145°，以利于光線向外出射。型腔61內(nèi)填充硅膠、光學(xué)樹脂等填充劑5，以包裹IC芯片2、引線I 211、221。填充劑5的外表面呈凸面，以提高聚光作用。
[0068]本實(shí)用新型一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)不限于上述優(yōu)選實(shí)施例，如IC芯片2的個(gè)數(shù)可以不止一個(gè)，通過增加IC芯片2的個(gè)數(shù)可以提高整個(gè)LED燈珠的亮度；或通過選擇RGB組合的IC芯片2陣列，通過混光獲得白光LED燈珠。因此，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其包括硅基本體(I)、IC芯片(2)和ESD芯片(7)，所述IC芯片(2)帶有電極I和引線I，所述ESD芯片(7)帶有電極II和引線II， 其特征在于:所述硅基本體(I)的上表面設(shè)置絕緣層I (121)，所述絕緣層I (121)的上表面設(shè)置再布線金屬層(31)，所述再布線金屬層(31)包括彼此絕緣的再布線金屬層I(311)、再布線金屬層II (312)、再布線金屬層III(313)和再布線金屬層IV (314),所述再布線金屬層111(313)設(shè)置于再布線金屬層I (311)和再布線金屬層II (312)之間，所述再布線金屬層IV (314)設(shè)置于再布線金屬層I (311)或再布線金屬層II (312)的外側(cè)， 所述IC芯片(2)固定于再布線金屬層111(313)的表面，其電極I通過引線I分別與再布線金屬層I (311)、再布線金屬層II (312)連接； 所述ESD芯片(7)設(shè)置于再布線金屬層I (311)或再布線金屬層II (312)的表面，其頂部電極通過引線II與再布線金屬層IV(314)連接，其底部電極通過導(dǎo)電膠與再布線金屬層I(311)或再布線金屬層II (312)固連； 所述硅基本體(I)的下表面設(shè)置絕緣層II (122)，所述絕緣層II (122)的下表面設(shè)置金屬塊(32)，所述金屬塊(32)包括彼此絕緣的金屬塊I (321)、金屬塊II (322)和金屬塊III(323),所述金屬塊111(323)設(shè)置于IC芯片(2)的正下方，所述金屬塊I (321)、金屬塊II(322)分別設(shè)置于金屬塊III (323)的兩側(cè)； 在所述硅基本體(I)的臨近邊緣的對(duì)應(yīng)的所述再布線金屬層(31)和金屬塊(32)之間設(shè)置貫穿硅基本體(I)的若干個(gè)硅通孔(11)，所述硅通孔(11)內(nèi)填充金屬物(111)，所述再布線金屬層(31)和金屬塊(32)分別通過對(duì)應(yīng)硅通孔(11)內(nèi)的金屬物(111)實(shí)現(xiàn)電氣連通； 所述IC芯片(2 )的外圍設(shè)置中空的包封料層(6 )，所述包封料層(6 )包封ESD芯片(7 )和引線II，其中空部分內(nèi)填充填充劑(5)，所述填充劑(5)包裹IC芯片(2)和引線I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述IC芯片(2)的個(gè)數(shù)不止一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述IC芯片(2)的發(fā)光面涂覆熒光物質(zhì)(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述再布線金屬層(31)的最外層為銀層或鋁層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述再布線金屬層111(313)的邊界不小于IC芯片(2)的邊界。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述包封料層(6)的中空部分的橫截面呈圓形或多邊形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述包封料層(6)的中空部分的內(nèi)側(cè)向外傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述包封料層(6)的中空部分的傾斜角度α，90° < α <145°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ESD保護(hù)的低熱阻LED燈珠的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述填充劑(5)的外表面呈凸面。
【文檔編號(hào)】H01L33/48GK204011472SQ201420418039
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】張黎, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司