LED和IC高密度集成封装结构、工艺及LED灯带的制作方法

led和ic高密度集成封装结构、工艺及led灯带
技术领域
1.本发明属于半导体封装技术领域，尤其涉及led和ic高密度集成封装结构、工艺及led灯带。


背景技术：

2.传统led芯片封装是打线，ic芯片也是打线，ic芯片和led芯片全部贴在led灯带上之后，再通过导电器件或者导线将ic芯片和led芯片进行连接，然后封上胶进行透光，这种工艺制作的结构，在布设元器件时候，会导致元器件之间间距大，集成化程度低从而导致封装体积大，聚光性能差。为此，提出led和ic高密度集成封装结构、工艺及led灯带。


技术实现要素：

3.为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了led和ic高密度集成封装结构、工艺及led灯带，该发明高密度集成，减小封装尺寸，更轻薄，成本更低，可集成多种发光单元和控制ic，特别适用于消费者可穿戴设备。
4.为实现上述目的，本发明的led和ic高密度集成封装结构、工艺及led灯带的具体技术方案如下：
5.led和ic高密度集成封装结构，包括ic芯片和led芯片，ic芯片和led芯片之间电性连接；
6.还包括封装层，
7.所述ic芯片和led芯片通过注塑封装方式共同被包封在封装层内，且ic芯片的无源面和led芯片的正发光面均朝向同一临空面。
8.进一步，还包括设置在封装层外壁面上的可导电的对外端子，对外端子和ic芯片之间电性连接。
9.进一步，所述对外端子设置在led芯片的正发光面的相对立面。
10.进一步，所述对外端子为板状结构，密贴于封装层外壁面。
11.进一步，所述封装层的内部设置有rdl重布线组件，且rdl重布线组件用于将ic芯片内电路和ic芯片封装的对外端子之间电性连接。
12.进一步，所述ic芯片和led芯片上均电性连接有植球电极，通过植球电极和rdl重布线组件一端电性连接，rdl重布线组件另一端通过第二导电连接器电性连接于对外端子。
13.进一步，所述rdl重布线组件包括第一rdl重布线层、第二rdl重布线层、将第一rdl重布线层与第二rdl重布线层之间电性连接的第一导电连接器。
14.进一步，所述第一导电连接器为铜柱。
15.进一步，所述第二导电连接器为铜柱。
16.led灯带，包括上述的led和ic高密度集成封装结构。
17.进一步，所述ic芯片和led芯片通过分离式单独注塑封装，然后贴到设置有电路的灯带上。
18.led和ic高密度集成封装工艺，包括以下步骤，
19.装片步骤：将ic芯片和led芯片装片到基板上，且ic芯片的无源面和led芯片的正发光面贴向基板面安装；
20.封装步骤：采用注塑封装方式将ic芯片和led芯片包封在封装层内，并且在封装层内进行电路重组布线。
21.进一步，所述封装步骤中包括，
22.s1：将ic芯片和led芯片上用植球方式设置植球电极；
23.s2：将ic芯片和led芯片包封，并对研磨露出植球电极；
24.s3：在ic芯片和led芯片的植球电极上端进行rdl重布线，然后电性连接露在封装层的对外端子。
25.进一步，所述s3步骤中的rdl重布线设置多层，其每一层rdl重布线层上匹配电镀有铜柱，再进行包封，然后研磨露出铜柱；
26.再重复前道工序，在露出铜柱上布设rdl重布线和电镀铜柱，使每个上、下层的rdl重布线层之间均通过铜柱交替叠加连接，最后一层铜柱上电镀形成露在封装层的对外端子。
27.本发明设计的led和ic高密度集成封装结构、工艺及led灯带具有以下优点：采用封装设计方式布置led芯片和ic芯片，能够做到缩小元器件设置间距从而减小封装尺寸，形成高密度集成，更轻薄，减少材料用量降低成本，另外，本设计的封装结构采用的贴片方式生产方便，简化工艺，产量高，可集成多种类发光单元和控制ic，相对于传统灯带能够集成更多数量的发光单元，特别适用于消费者可穿戴设备。
附图说明
28.图1为本发明提出led和ic高密度集成封装结构的正面立体外观图；
29.图2为本发明提出led和ic高密度集成封装结构的背面立体外观图；
30.图3为图1的内部结构示意图；
31.图4为本发明的ic和led的平面分布图；
32.图5为本发明的ic和led的连线分布图；
33.图6为本发明的led和ic高密度集成封装结构的各元器件示意图；
34.图7为本发明的led灯带结构示意图；
35.图8为现有技术的led灯带结构示意图；
36.图9为本发明的另分离式封装设置led灯带结构单元示意图。
37.图中标记说明：ic芯片1、led芯片2、植球电极3、第一rdl重布线层4、第一导电连接器5、第二rdl重布线层6、第二导电连接器7、对外端子8、封装层9。
具体实施方式
38.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图1-9，对本发明led芯片和ic高密度集成封装结构、工艺及led灯带，做进一步详细的描述。
39.led芯片具有发光特性，如图8所示传统的led芯片控制，将ic芯片1、led芯片2或其封装体全部贴在led灯带上之后，再通过导电器件或者导线将ic芯片1、led芯片2进行连接，
然后封上胶进行透光，这种采用打胶打线的方式，在布设元器件时候，会导致元器件之间间距大，集成化程度低从而导致封装体积大，用材多，成本高。
40.如图3，设计led和ic高密度集成封装结构，包括ic芯片1、led芯片2和封装层9；其中，led芯片2结构是正面透光，背面设有电极，ic芯片1的无源面朝下，ic芯片1有源面朝上，将led芯片2正面发光面和芯片1的无源面朝向同一面一起朝基板面上，然后贴在基板上定位，基板作为模板，可采用bt板或者fr-4板等等，二者的电极均朝背光面端面设置，ic芯片1和led芯片2之间通过各自朝上的电极电性连接，简化工艺步骤，提高加工量产效率。
41.而基板在包封加工完成后期拆除后，led芯片2的正发光面露在临空面，即可将正发光面露在外部，ic芯片1和led芯片2通过注塑封装方式共同被一起包封在封装层9内，ic芯片1和led芯片2的电极朝上且被包封在封装层9内，注塑材料采用常规黑色塑封料即可，例如黑色塑封料可选用ge506或者g311等型号半导体黑色塑封料，侧面不漏光保证聚光效应，光从正发光面直接射出，清晰度更高，而传统的led灯带封上胶进行透光，封胶只能是透明胶，而直接覆盖透明胶塑封会导致光线散光，并没有正面聚光效应，在工作时容易损失正面照射光能。另实施方式，是采用分离式封装设置，如图9所示，将ic芯片1、led芯片2单独采用上述黑色塑封料进行封装包裹，然后，再在设置有电路的灯带上进行贴片即可。
42.优选的将对外端子8设置在led芯片2的正发光面的相对立面，即为本实施例的上方。对外端子8采用板状结构，能够密贴于封装层9外壁面。方便电镀加工形成引脚。
43.传统的led灯带在布线时候容易交叉线路带来安全隐患，而本设计的led芯片和ic高密度集成封装结构内部需要布设电路连接关系，连接线路时候不会受到多个元器件或者led芯片2和ic芯片1之前安装位置的影响，因为在加工中，将封装层9的内部设置有rdl重布线组件，而rdl重布线组件包含铜连接线或走线，用于实现封装各个部分之间的电气连接是重布线技术，不需要再挪用元器件之前安装位置。它是金属或高分子介电材料层，裸片可以堆叠在封装中，从而缩小大芯片组的i/o间距。rdl重布线技术是2.5d和3d封装解决方案中不可或缺的一部分，使其上ic芯片1或其他元器件可以通过中介层相互进行通信。rdl重布线组件用于将ic芯片1内电路和ic芯片1封装的对外端子8之间电性连接。在ic芯片1和led芯片2的植球电极3上端进行rdl重布线，然后电性连接露在封装层9的对外端子8。rdl重布线设置多层，其每一层rdl重布线层上匹配电镀有铜柱，再进行包封，然后研磨露出铜柱；再重复前道工序，在露出铜柱上布设rdl重布线和电镀铜柱，使每个上、下层的rdl重布线层之间均通过铜柱交替叠加连接，最后一层铜柱上电镀形成露在封装层9的对外端子8。
44.为了方便将ic芯片1和led芯片2电性连接和提高连接稳定性，将ic芯片1和led芯片2上利用植球工艺，在上端面设置植球电极3，通过植球电极3和rdl重布线组件一端电性连接，rdl重布线组件另一端再通过第二导电连接器7电性连接于对外端子8，对外端子8再与外界电器接通即可。
45.本实施例中的rdl重布线组件仅仅以两层为例展示，但是并不局限于层数和元器件数，其rdl包括第一rdl重布线层4、第二rdl重布线层6、将第一rdl重布线层4与第二rdl重布线层6之间电性连接的第一导电连接器5。优选第一导电连接器5为铜柱，第二导电连接器7为铜柱，方便电镀制作形成，第一导电连接器5和第二导电连接器7也可以为其他导电材料均可。
46.提出led灯带，包括上述的led和ic高密度集成封装结构，将本发明生产出的封装
结构整体安装到所需要的灯带上即可完成装配，避免了打胶布设。
47.针对本发明设计的led和ic高密度集成封装结构，提出led芯片和ic高密度集成封装工艺，包括以下步骤，
48.装片步骤：将ic芯片1和led芯片2装片到基板上，且ic芯片1的无源面和led芯片2的正发光面贴向基板面安装，led芯片2正面发光面和芯片1的无源面端面齐平，平整度一致，从而方便加工进行，ic芯片1的有源面和led芯片2的背离正发光面的面朝向同一方向；
49.封装步骤：采用注塑封装方式将ic芯片1和led芯片2包封在封装层9内，并且在封装层9内进行电路重组布线。
50.如图3，本发明以两层rdl作为实施例展示工艺，但是不局限于两层，可以一层或者多层，根据实际生产需要确定层数，其中，封装步骤中包括，
51.s1：将ic芯片1和led芯片2上用植球方式设置植球电极3；
52.s2：将ic芯片1和led芯片2包封，并对研磨露出植球电极3；
53.s3：在ic芯片1和led芯片2的植球电极3上端进行第一rdl重布线层4安设；
54.s4：在第一rdl重布线层4上层再电镀第一导电连接器5；
55.s5：对上述s3和s4再包封处理，再研磨露出第一导电连接器5上表面；
56.s6：在第一导电连接器5上层再布设连接第二rdl重布线层6；
57.s7：在第二rdl重布线层6上层再电镀第二导电连接器7；
58.s8：对上述s6和s7再包封处理，再研磨露出第二导电连接器7上表面；
59.s9：在第二导电连接器7上表面电镀形成对外端子8，对外端子8露在封装层9上层端面。
60.如果rdl重布线设置多层，其每一层rdl重布线上匹配电镀有铜柱，再进行包封，然后研磨露出铜柱，再重复前道工序s6-s8，使每个上、下层的rdl重布线层之间均通过铜柱交替叠加连接，最上面最后一层铜柱上电镀形成对外端子8，对外端子8露在封装层9外部从而便于ic芯片1内部电路和外界电器元件电性连接，形成内外信息互通。
61.ic芯片1和led 2采用贴片方式，采用绝缘粘性胶粘到基板上，绝缘粘性胶上布局led芯片2，很方便固定ic芯片1和led芯片2，后期去除绝缘粘性胶层。另外由于本发明采用了封装工艺集成化设置和rdl后道工序布线调整方式，在控制间距时候，元器件之间的可以实现间距小，塑封材料可减少体积，实际在生产中可以做到40μm
±
15μm，导电线直接距离可缩减，且装片速度达到25k/h，既能做到集成化设置小尺寸又可以提高生产效率。而如图8的传统led灯带中led芯片之间或者ic芯片1和led芯片2之间间距需要超过100μm才能方便打线，甚至得达到200μm。本发明设计的封装结构高密度集成设计结构和工艺，有效的降低了成本，而且更轻薄。
62.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。