一種esd保護的低熱阻led燈珠的封裝結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，屬于半導體封裝【技術領域】。其在硅基本體之上設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；在硅基本體之下設置彼此絕緣的金屬塊，在對應的兩者之間設置填充金屬的若干個硅通孔實現電氣連通；IC芯片的外圍設置中空的包封ESD芯片、引線Ⅱ的包封料層，其中空部分內填充填充劑。本實用新型利用圓片級封裝技術，將LED芯片與ESD芯片集成整合到同一封裝結構中，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，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保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，屬于半導體封裝【技術領域】。
【背景技術】
[0002]一般的,發光二極管(Light-Emitting D1de,簡稱LED,下同)的封裝有多種封裝形式。早期的，采用引線框為基板進行封裝，將LED芯片通過導熱膏(或導電膠)貼裝至引線框上，通過引線鍵合的方式實現電流加載從而使其發光；隨著技術進步，一些新的、高性能的基板材料出現，在大功率LED的應用中起到了引領作用，如陶瓷基板、AlN基板等。但作為商用化的產品而言，現有的LED封裝還存在如下缺陷:①熱阻高。由于LED芯片發光是通過電子復合過程激發，因而在產生光的同時產生大量的熱。眾所周知，產生的熱反過來影響著電轉化為光的效率，從而降低LED本身的發光性能。②LED芯片在貼片工藝中，極易產生靜電擊穿，而傳統的在基板上添置ESD靜電保護器件的方式只能幫助LED燈珠在貼裝后減少靜電擊穿的風險。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服上述LED封裝結構的不足，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保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0005]本實用新型一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，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置絕緣層I，所述絕緣層I的上表面設置再布線金屬層，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設置于再布線金屬層I或再布線金屬層II的外側，
[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置絕緣層II，所述絕緣層II的下表面設置金屬塊，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設置于IC芯片的正下方，所述金屬塊1、金屬塊II分別設置于金屬塊III的兩側；
[0009]在所述硅基本體的臨近邊緣的對應的所述再布線金屬層和金屬塊之間設置貫穿硅基本體的若干個硅通孔，所述硅通孔內填充金屬物，所述再布線金屬層和金屬塊分別通過對應硅通孔內的金屬物實現電氣連通；
[0010]所述IC芯片的外圍設置中空的包封料層，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芯片的個數不止一個。
[0012]可選地，所述IC芯片的發光面涂覆熒光物質。
[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側向外傾斜。
[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]本實用新型的有益效果是:
[0020]1、本實用新型利用圓片級封裝技術，將LED芯片與ESD芯片(靜電保護芯片)集成整合到同一封裝結構中，降低了 LED芯片在封裝過程中的靜電擊穿風險，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，無外加熱阻，大大降低了封裝熱阻，遠低于傳統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為本實用新型一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構的實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樹脂相對位置關系的示意圖；
[0025]圖3為圖1中金屬塊和硅通孔相對位置關系的示意圖；
[0026]圖4為本實用新型一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構的實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位置關系的示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0051]現在將在下文中參照附圖更加充分地描述本實用新型，在附圖中示出了本實用新型的示例性實施例，從而本公開將本實用新型的范圍充分地傳達給本領域的技術人員。然而，本實用新型可以以許多不同的形式實現，并且不應被解釋為限制于這里闡述的實施例。
[0052]實施例一，參見圖1至圖3
[0053]本實用新型一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，其在硅基本體I的上表面設置絕緣層I 121、下表面設置絕緣層II 122。
[0054]絕緣層I 121的上表面設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構成的再布線金屬層31,其中，再布線金屬層III 313設置于再布線金屬層I 311和再布線金屬層II 312之間，再布線金屬層
I311可以設置于再布線金屬層III 313的左側，再布線金屬層II 312設置于再布線金屬層
III313的右側；再布線金屬層I 311也可以設置于再布線金屬層III 313的右側，再布線金屬層II 312設置于再布線金屬層III 313的左側。再布線金屬層IV 314設置于再布線金屬層
I311的外側。再布線金屬層31的最外層可以為銀層或鋁層，以增強光線的出射強度。
[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的下表面設置由彼此絕緣的金屬塊I 321、金屬塊II 322和金屬塊III 323構成的金屬塊32,金屬塊III 323設置于IC芯片2的正下方,金屬塊I 321設置于金屬塊III 323的左側，金屬塊II 322設置于金屬塊III 323的右側。
[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之間均設置貫穿硅基本體I的若干個內填充金屬物111的硅通孔11 (圖中未示出硅通孔11的內壁設置的絕緣層)，硅通孔11的個數由實際需要確定。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內的金屬物111實現電氣連通，如圖3所示。
[0058]ESD (靜電保護芯片)芯片7為垂直型結構，其上下端為其電極。ESD芯片7設置于再布線金屬層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，其底部電極通過導電膠(圖中未示出)與再布線金屬層I 311固連，實現電氣連通。將LED芯片與ESD芯片利用圓片級封裝技術集成整合到同一封裝結構中，可以在封裝過程中降低LED芯片的靜電擊穿風險，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 (環氧樹脂)等包封材料采用包封技術在IC芯片2的夕卜圍將ESD芯片7、引線II 71進行包封，以避免ESD芯片7對LED燈珠出光的影響，同時使其外觀與市場產品保持一致。并在中央留出中空的型腔61以容納IC芯片2。型腔61的內側的橫截面呈圓形或四邊形、六邊形等多邊形。型腔61的內側向外傾斜，傾斜角度α，90° < α <145°，以利于光線向外出射。型腔61內填充硅膠、光學樹脂等填充劑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]實施例二，參見圖4和圖5
[0061]本實用新型一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，其在硅基本體I的上表面設置絕緣層I 121、下表面設置絕緣層II 122。
[0062]絕緣層I 121的上表面設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構成的再布線金屬層31。其中，再布線金屬層III 313設置于再布線金屬層I 311和再布線金屬層II 312之間，再布線金屬層
I311可以設置于再布線金屬層ΙΙΙ313的左側，再布線金屬層II 312設置于再布線金屬層
III313的右側；再布線金屬層I 311也可以設置于再布線金屬層III 313的右側，再布線金屬層II 312設置于再布線金屬層III 313的左側。再布線金屬層IV 314設置于再布線金屬層
II312的外側。再布線金屬層31的最外層可以為銀層或鋁層，以增強光線的出射強度。
[0063]將發藍色光的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的發光面涂覆黃色的熒光物質4，通過IC芯片2的藍光激發黃色熒光物質4以獲得白光。
[0064]絕緣層II 122的下表面設置由彼此絕緣的金屬塊I 321、金屬塊II 322和金屬塊
III323構成的金屬塊32,金屬塊III 323設置于IC芯片2的正下方,金屬塊I 321設置于金屬塊III 323的左側，金屬塊II 322設置于金屬塊III 323的右側。
[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之間均設置貫穿硅基本體I的若干個內填充金屬物111的硅通孔11 (圖中未示出硅通孔11的內壁設置的絕緣層)，硅通孔11的個數由實際需要確定。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內的金屬物111實現電氣連通。
[0066]ESD芯片7為垂直型結構，其上下端為其電極。ESD芯片7設置于再布線金屬層
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，其底部電極通過導電膠(圖中未示出)與再布線金屬層I 311固連，實現電氣連通。
[0067]使用PPA (耐高溫尼龍)、EMC (環氧樹脂)等包封材料采用包封技術在IC芯片2的外圍將ESD芯片7、引線II 71進行包封，并在中央留出中空的型腔61容納IC芯片2。型腔61的內側的橫截面呈圓形或四邊形、六邊形等多邊形。型腔61的內側向外傾斜，傾斜角度α ,90° < α <145°，以利于光線向外出射。型腔61內填充硅膠、光學樹脂等填充劑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]本實用新型一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構不限于上述優選實施例，如IC芯片2的個數可以不止一個，通過增加IC芯片2的個數可以提高整個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，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權利要求所界定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，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)的上表面設置絕緣層I (121)，所述絕緣層I (121)的上表面設置再布線金屬層(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)設置于再布線金屬層I (311)或再布線金屬層II (312)的外側， 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)的下表面設置絕緣層II (122)，所述絕緣層II (122)的下表面設置金屬塊(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)分別設置于金屬塊III (323)的兩側； 在所述硅基本體(I)的臨近邊緣的對應的所述再布線金屬層(31)和金屬塊(32)之間設置貫穿硅基本體(I)的若干個硅通孔(11)，所述硅通孔(11)內填充金屬物(111)，所述再布線金屬層(31)和金屬塊(32)分別通過對應硅通孔(11)內的金屬物(111)實現電氣連通； 所述IC芯片(2 )的外圍設置中空的包封料層(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.根據權利要求1所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，其特征在于:所述IC芯片(2)的個數不止一個。
3.根據權利要求1或2所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，其特征在于:所述IC芯片(2)的發光面涂覆熒光物質(4)。
4.根據權利要求1所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，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.根據權利要求1或4所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，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.根據權利要求1所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，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.根據權利要求6所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，其特征在于:所述包封料層(6)的中空部分的內側向外傾斜。
8.根據權利要求7所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，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.根據權利要求1所述的一種ESD保護的低熱阻LED燈珠的封裝結構，其特征在于:所述填充劑(5)的外表面呈凸面。
【文檔編號】H01L33/48GK204011472SQ201420418039
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】張黎, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝 申請人:江陰長電先進封裝有限公司