[发明专利]发光二极管的圆片级玻璃微腔封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MEMS(微电子机械系统)封装技术，尤其涉及一种发光二极管的圆片级玻璃微腔封装方法。

背景技术

白光发光二极管（LED）技术的发展将我们带入了第四代照明时代。白光发光二极管（LED）照明以其低能、环保等优越性，必将取代当今的照明技术。作为照明用途，大功率的白光发光二极管（LED）被科研和企业广泛关注，由于发光二极管（LED）为了产生足够的光强，工作电流要尽量大，而工作电流大给发光二极管（LED）封装的散热问题带来了严峻的挑战。所以，通过设计白光发光二极管（LED）的光学封装结构，提高其出光率，可以在一定电流下得到足够大的光强，同时透镜可以用于提高光束的准直性，所以发光二极管（LED）封装结构中必须要有用于提高出光率的透镜。同时封装透镜结构要有好的气密性，因为芯片受潮气影响会大大影响发光性能。

制备用于封装发光二极管（LED）的透镜对于提高白光发光二极管（LED）发光效率，对出射光线进行汇聚和光束准直有着至关重要的作用。当今，环氧树脂等透明有机胶备广泛应用于发光二极管（LED）透镜的制备，但是用有机胶制作的透镜透光性不好，而且性质不稳定，在受热情况下，工作一定时间会变色，透光性能变得恶劣，同时有机物防潮性较差。

目前，发光二极管(LED)的荧光粉涂覆大多采用在芯片上点胶(混有荧光粉的硅胶)的方法进行涂覆，这样荧光粉涂覆的效率很低；而且芯片的封装，也采用点胶固化的方法，逐个封装。这种单片封装的方法效率很低，所以如果能够进行圆片级的涂覆荧光粉和封装，将大大提高效率、降低成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺方法简单、可进行圆片级荧光粉层涂覆的发光二极管的圆片级玻璃微腔封装方法。

本发明采用如下技术方案：一种发光二极管的圆片级玻璃微腔封装方法，包括以下步骤：第一步，在Si圆片上刻蚀与所封装LED阵列相对应的图案：微槽阵列，微槽之间通过微流道相连通，微槽为方形或圆形，在微槽内放置适量的热释气剂；第二步，将带有图案和热释气剂的上述Si圆片与硼硅玻璃圆片在空气中或者真空中阳极键合使上述微槽和微流道密封，形成密封腔体；第三步，将上述键合好的圆片在空气中加热至820℃~950℃，并保温0.5~10min，热释气剂因受热分解产生气体在密闭腔体内形成的正压力，使得在熔融玻璃上形成与所述硅微槽相对应的球形玻璃微腔以及连接球形玻璃微腔的圆柱形玻璃微流道：对应于微槽的熔融玻璃形成球形玻璃微腔，对应于微流道的玻璃形成圆柱形微流道，热却至常温，退火，去除硅得到圆片级玻璃微腔；第四步，引线基板的制备：在硅圆片上溅射金属层，通过光刻腐蚀制作金属引线，金属引线与玻璃微腔的微流道位置相对应，得到引线基板；第五步，芯片贴装、引线：将发光二极管芯片贴装在引线基板上的相应位置,并引线使得芯片与引线基板相连接；第六步，圆片级键合：将所述圆片级玻璃微腔与载有LED芯片的基板进行键合，形成键合圆片；第七步，通过玻璃微流道向发光二极管(LED)芯片与圆片级玻璃微腔间隙内填充的硅胶，使得发光二极管芯片处于所述玻璃封装体中，实现LED的圆片级封装。

上述技术方案中，热释气剂优选为碳酸钙粉末。所述Si圆片上浅槽的微加工工艺为湿法腐蚀工艺。所述的Si圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工艺条件为：温度400℃，电压：600V。在第三步中，所述热退火的工艺条件为：退火温度范围在510℃~560℃中，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温。第三步中去除硅模具圆片的方法是：使用90℃浓度为25%的TMAH进行腐蚀。第四步中，引线基板上引线金属为Al或Ti/Cu，Al做引线时使用浓磷酸腐蚀，Ti/Cu做引线时使用常温的25%FeCl₃溶液和1%～4%的HF溶液腐蚀，Ti是金属Cu的粘结层。第五步中，LED芯片是通过导电银胶或锡膏与引线Pad区进行贴装，导电银胶的固化条件为：固化温度为175℃，固化时间为45min。表面电极都过金丝球焊进行电极互联，金丝球焊的温度为125℃，另外加超声辅助压焊。在第六步中，圆片级玻璃微腔封装体与载有发光二极管芯片的硅引线圆片粘接采用低温玻璃焊料键合或者金属键合或者粘结剂键合。第七步中，在两个圆片键合后的封装体上，打磨掉一个玻璃球腔，作为硅胶的注入口。硅胶通过使用点胶机注入圆片级的腔体中，硅胶通过微流道流入各个LED封装腔，这样就实现了白光LED的圆片级封装。荧光粉的涂覆方式为以下三种中的一种：在第三步制备得到玻璃微腔后在玻璃微腔表面涂覆荧光粉，或在第五步芯片贴装后将荧光粉涂覆在芯片表面，或在第七步在填充的硅胶中均匀混入荧光粉。