一种扇出型LED封装结构及其封装方法与流程

一种扇出型led封装结构及其封装方法
技术领域
1.本发明属于led封装领域，特别是涉及一种扇出型led封装结构及其封装方法。


背景技术：

2.在显示领域，尤其是室外大屏幕显示，通常有液晶显示和rbgled两种方式。传统液晶显示具有分辨率较高的优点，但多个液晶面板拼接会出现较大缝隙，影响视觉效果；而对于电子屏幕，rbgled方式具有更好的色彩显示度，无拼接缝隙干扰，但是，传统led封装体尺寸较大，考虑到散热需求，各个封装体之间排列间距大，密度低，造成较低的分辨率的缺陷。
3.提高led显示屏分辨率的关键在于减小封装尺寸，传统的led封装方式包括点阵模块、直插式、cob等。由于传统封装方式使用焊线工艺和基板，造成封装尺寸较大而且厚度较厚，减少封装尺寸是提升led显示屏市场竞争力的关键，也是本领域所面临的技术难点。


技术实现要素：

4.传统led封装方式中，led芯片和ic控制芯片模块分别固晶在基板两侧，通过led芯片焊线向基板引入电性能，并通过基板内电路连接与ic芯片模块沟通，实现led的电路控制。该传统缺点在于封装结构使用基板和外侧焊线造成封装尺寸较大较厚，不利于显示分辨率的提升。
5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种扇出型led封装结构及其封装方法，用于解决现有技术中led封装尺寸较大且厚度较厚的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种扇出型led封装结构，所述扇出型led封装结构至少包括：led晶片，包括第一面和第二面，第一面上镀有电极；封装层，包覆led芯片侧面与第一面；第一重布线层，包括pi介质和pi介质中的金属布线，所述第一重布线层包括第一面以及相对的第二面，所述led晶片结合于重布线层的第二面，所述led晶片第一面上的电极通过位于所述封装层中的穿孔镀金属电极与所述第一重布线层的金属布线连接；ic控制芯片模块，包括ic控制芯片，金属凸块，导热胶和散热片，所述ic控制芯片包括第一面和相对的第二面，所述第一面上有电极，所述金属凸块形成于第一面的电极上，所述导热胶和散热片依次位于所述第二面上，ic控制芯片模块通过金属凸块贴装在所述第一重布线层第二面上，以通过所述第一重新布线层实现所述led芯片与ic控制芯片模块的电连接；第二重布线层，包括pi介质和pi介质中的金属布线，形成于所述led晶片第二面方向，所述第二重布线层的金属布线与第一重布线层的金属布线连接，实现led芯片与ic控制芯片的电性引出和控制。
7.可选的，所述封装层的材料包括硅胶、聚酰亚胺和环氧树脂的一种。
8.可选的，所述金属布线包括铜、金、银布线中的一种，所述金属电极包括铜、金、银电极中的一种，所述金属凸块包括锡焊料，银焊料，以及金锡合金焊料中的一种。
9.本发明还提供一种扇出型led封装结构的封装方法，所述封装方法包括步骤：1)提供一个支撑衬底；2)于所述支撑衬底上形成分离层；3)提供led晶片，包括第一表面和第二
表面，第一表面上镀有电极，将所述led晶片第二表面固定于所述分离层，所述led晶圆的第一表面电极背向所述分离层；4)封装层封装led晶片，使得所述led晶片第一表面和四周被封装层包裹，所述led晶片四周的封装层与所述分离层接触；5)在led晶片第一表面一侧封装层上打孔，使得在所述led晶片第一表面上和所述分离层上的特定位置露出表面；6)电镀金属电极，使得封装层表面、led晶片第一表面露出位置、以及分离层上露出位置金属联通；7)在led晶片第一表面一侧封装层上形成第一重新布线层，所述第一重新布线层包括交替层的图形化的第一pi层及图形化的第一金属布线，所述第一pi层及所述第一金属布线层交替层叠，所述第一pi层同时填充封装层打孔位置的孔洞，所述第一金属布线与所述封装层露出的所述金属电极连接；8)基于所述分离层剥离所述支撑衬底以及封装后的led晶片；露出所述封装层、封装层钻孔位置的金属电极、以及led晶片第二表面；9)在led晶片第二表面一侧形成第二重新布线层，包括第二pi介质和第二pi介质中的金属布线，所述第二重布线层的金属布线与第一重布线层的金属布线连接，用于所述led晶片及所述金属电极的引出；10)在所述第一重新布线层上表面贴装带有散热片的ic控制模块。
10.可选的，所述封装层封装led芯片的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种。
11.可选的，所述分离层包括光热转换层。
12.可选的，所述支撑衬底包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底、以及陶瓷衬底中的一种。
13.可选的，所述步骤7)包括：7-1)将带有离型膜的pi干膜置于在led晶片第一表面一侧封装层上；7-2)真空热压合，使得pi膜贴合在所述封装层上，并灌注于打孔位置的孔洞中，剥离离型膜；7-3)经过曝光和显影，露出封装层表面特定位置上金属。
14.本发明还提供一种扇出型封装结构，所述扇出型led封装结构至少包括：ic控制晶片模块，所述ic控制晶片模块，包括ic控制晶片，所述ic控制晶片包括第一表面和第二表面，第一表面上有电极，电极上形成有铜引线柱，第一表面上有pi介质封装电极和金属引线柱，并使金属引线柱顶层显露；第一封装层，包覆ic控制晶片模块的四周；所述ic控制晶片第二表面上依次贴装有导热胶和散热片；第一重布线层，包括pi介质和pi介质中的金属布线，所述第一重布线层包括第一面以及相对的第二面；金属布线贯通第一面和第二面，第二面表面上有金属布线，第二面表面金属布线上形成有高铜柱，ic控制晶片模块紧贴在第一重布线层的第一面上，ic控制晶片模块的金属引线柱与第一重布线层第一面上露出的贯通金属布线连接；led晶片模块，所述led晶片模块，包括led晶片，所述led晶片包括第一表面和第二表面，第一表面上有电极，第二表面上有pi介质封装电极和金属引线柱，并使金属引线柱顶层显露；第二封装层，包覆led晶片模块的四周和高铜柱四周；所述led晶片第一表面紧贴在第一重布线层的第二表面上，led晶片第一表面上的电极与第一重布线层第二面上露出的贯通布线接通，并通过贯通金属布线与ic控制晶片模块连接；led晶片第一表面上的电极与第一重布线层第二面表面上的金属布线不连通；第二重布线层，包括pi介质和pi介质中的金属布线，所述第二重布线层形成于led晶片第二表面一侧，其金属布线联通led晶片第二表面上的金属引线柱和第二封装层中的高铜柱，并通过高铜柱以及第一重布线层的贯穿金属布线实现ic晶片模块的电性引出；第二重布线层表面的金属布线用于smd表面贴装。
15.本发明还提供一种扇出型led封装结构的封装方法，所述封装方法包括步骤：1)提供一个支撑衬底；2)于所述支撑衬底上形成分离层；3)提供ic控制晶片模块，包括ic控制晶片，所述ic控制晶片包括第一表面和第二表面，第一表面上有封装好的电极和金属引线柱，将所述ic控制晶片第二表面固晶于所述分离层，所述ic控制晶片第一表面电极背向所述分离层；4)第一封装层封装ic控制晶片模块，使得所述ic控制晶片模块四周和背离分离层一侧表面被第一封装层包裹，所述ic控制晶片模块四周的第一封装层与所述分离层接触；5)磨削ic控制晶片第一表面上的第一封装层，使得ic控制晶片模块第一表面的金属引线柱露出；6)在步骤5)的磨削面上形成第一重布线层，所述第一重新布线层包括交替层的图形化的第一pi层及图形化的第一金属布线，所述第一金属布线与所述ic控制晶片模块第一表面的金属引线柱连接；7)在所述第一重布线层金属布线的特定位置形成高铜柱，实现所述ic控制晶片模块电性引出；8)提供led晶片模块，包括led晶片，所述led晶片包括第一表面和第二表面，第一表面上有电极，第二表面上有封装好的金属引线柱，将所述led晶片第一表面固晶于所述第一重布线层，第一表面上有电极与第一重布线层金属布线连接，所述led晶片第二表面的金属引线柱背向所述第一重布线层；9)采用第二封装层封装第一重布线层、led晶片模块以及高铜柱；10)磨削第二封装层，使得led晶片第一表面的金属引线柱以及第一重布线层上的高铜柱露出；11)在步骤10)的磨削面上形成第二重布线层，所述第二重新布线层包括交替层的图形化的第二pi层及图形化的第二金属布线，所述第二金属布线与所述led晶片第一表面的金属引线柱和第一重布线层上的高铜柱顶面连接；12)基于所述分离层剥离所述支撑衬底；露出所述ic控制晶片的第二表面；13)在所述ic控制晶片的第二表面上涂覆导热胶；14)在所述导热胶上贴装散热片；15)晶片切割得到最终扇出型led封装结构。
16.如上所述，本发明一种扇出型led封装结构及其封装工艺，具有以下有益效果：使用扇出型封装方式，采用镀金属取代焊线，并采用pi介质层与rdl层布线的方式取代基板，有效的缩小了led的封装尺寸。
附图说明
17.图1显示为现有技术中的封装结构的示意图。
18.图2～16显示为本发明一种扇出型led封装结构的封装方法示意图，其中，图16显示为本发明一种扇出型led封装结构的示意图。
19.图17～32显示为本发明一种扇出型led封装结构的封装方法示意图，其中，图32显示为本发明一种扇出型led封装结构的示意图。
20.元件标号说明
21.100
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支撑衬底
22.200
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分离层
23.301
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led晶片
24.302
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封装层
25.303
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金属引线柱
26.304
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金属电极
27.305
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pi介质
28.306
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焊线
29.307
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接合胶
30.401
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第一重布线层pi介质
31.402
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第一重布线层金属布线
32.403
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离型膜
33.501
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pi介质
34.601
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第一重布线层pi介质
35.602
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第一重布线层金属布线
36.701
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ic控制晶片
37.702
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导热胶
38.703
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散热片
39.704
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金属凸块
40.705
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金属引线柱
41.706
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pi介质
42.707
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第一封装层
43.801
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高铜柱
44.900
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基板
具体实施方式
45.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
46.如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
47.为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
48.在本技术的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
49.参阅图1～32需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
50.现有技术中的封装结构的示意图如图1所示，led晶片301通过接合胶307固晶在基
板900一侧，通过焊线306向基板900引入电性能，ic控制晶片701固晶在基板900另一侧，并通过金属凸块704与基板900内电路连接并接通led晶片301，实现led的电路控制，在ic控制晶片701背向基板900一侧，依次贴装有导热胶702和散热片703。该现有技术缺点在于封装结构使用基板和外侧焊线造成封装尺寸较大较厚，不利于显示分辨率的提升。
51.实施例1
52.如图2～16所示，本实施例提供一种扇出型led封装结构的封装方法，所述封装方法包括步骤：
53.如图2所示，首先进行步骤1)，提供一个支撑衬底100；所述支撑衬底包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底、以及陶瓷衬底中的一种。
54.如图3所示，接着进行步骤2)，于所述支撑衬底上形成分离层200；分离层包括光热转换层，通过旋涂工艺形成于所述支撑衬底上后，通过固化工艺使其固化成型。光热转换层性质稳定，表面光滑，在后续剥离工艺中易于分离。
55.如图4所示，然后进行步骤3)，提供led晶片301，包括第一表面和第二表面，第一表面上镀有电极，电极可以是铜电极、金电极或者银电极。将所述led晶片第二表面固定于所述分离层200，所述led晶圆的第一表面电极背向所述分离层200。
56.如图5所示，然后进行步骤4)，采用封装层302封装led晶片301，使得所述led晶片301第一表面和四周被封装层包裹，所述led晶片301四周的封装层302与所述分离层200接触；封装层的材料包括硅胶、聚酰亚胺和环氧树脂的一种，封装层封装led芯片的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种。
57.如图6所示，然后进行步骤5)，在所述led晶片301第一表面一侧封装层302上激光打孔，使得在所述led晶片301第一表面上和所述分离层200上的特定位置露出表面。
58.如图7所示，然后进行步骤6)，电镀金属电极304，使得封装层302表面、led晶片301第一表面露出位置、以及分离层200上露出位置金属连通，所述金属电极304包括铜、金、银电极中的一种。
59.如图8～10所示，然后进行步骤7)，在led晶片301第一表面一侧封装层上形成第一pi层401，并填充封装层激光打孔位置的孔洞，经过曝光和显影，露出封装层表面特定位置上金属。如图8所示，将带有离型膜403的pi干膜401置于在led晶片301第一表面一侧封装层302上；如图9所示，真空热压合，使得pi膜401贴合在所述封装层302上，并灌注于激光打孔位置的孔洞中，剥离离型膜403；如图10所示，经过曝光和显影，露出封装层304表面特定位置上金属。
60.如图11所示，然后进行步骤8)，采用曝光、显影、电镀、蚀刻工艺方式，在所述第一pi层401上形成第一金属布线层402，所述第一pi层401及所述第一金属布线402交替层叠，第一pi层401及所述第一金属布线402组成第一重布线层，所述第一金属布线402与所述封装层302露出的所述金属电极304连接，所述金属布线402包括铜、金、银布线中的一种。
61.如图12所示，然后进行步骤9)，在所述第一重布线层上形成pi介质501，经过曝光和显影露出第一重布线层上的金属布线402。
62.如图13所示，然后进行步骤10)，基于所述分离层200剥离所述支撑衬底100以及封装后的led晶片301；露出所述封装层302、封装层钻孔位置的金属电极304、以及led晶片301的第二表面；
63.如图14～15所示，然后进行步骤11)，在led晶片第二表面一侧形成第三重新布线层，包括第二pi介质601和第二pi介质中的第二金属布线602，所述第二重布线层的金属布线602与第一重布线层的金属布线402连接，用于所述led晶片301及所述金属电极304的引出。
64.如图16所示，最后进行步骤12)，在第一重新布线层表面贴装带有散热片的ic控制模块。
65.如图16所示，本实施例还提供一种封装结构，包括：led晶片301，包括第一面和第二面，第一面上镀有电极，金属电极包括铜、金、银电极中的一种；封装层302，包覆led芯片侧面与第一面，封装层的材料包括硅胶、聚酰亚胺和环氧树脂的一种；第一重布线层，包括pi介质401和pi介质中的金属布线402，金属布线402包括铜、金、银布线中的一种，所述第一重布线层包括第一面以及相对的第二面，所述led晶片301结合于重布线层的第二面，所述led晶片301第一面上的电极通过位于所述封装层302中的穿孔镀金属电极304与所述第一重布线层的金属布线402连接；ic控制芯片模块，包括ic控制芯片701，金属凸块704，导热胶702和散热片703，所述ic控制芯片701包括第一面和相对的第二面，所述第一面上有电极，所述金属凸块704形成于第一面的电极上，所述金属凸块包括锡焊料，银焊料，以及金锡合金焊料中的一种，所述导热胶702和散热片703依次位于所述第二面上，ic控制芯片模块通过金属凸块704贴装在所述第一重布线层第二面上，以通过所述第一重新布线层的金属布线402实现所述led芯片与ic控制芯片模块的电连接；导热胶包括有机硅基导热胶，环氧树脂基导热胶，聚氨酯基导热胶，pi基导热胶中的一种。第二重布线层，包括pi介质601和pi介质中的金属布线602，形成于所述led晶片第二面方向，所述第二重布线层的金属布线602与第一重布线层的金属布线402连接，实现led芯片301与ic控制芯片701的电性引出和控制。
66.实施例2
67.如图17～32所示，本实施例还提供一种扇出型led封装结构的封装方法，所述封装方法包括步骤：
68.如图17所示，首先进行步骤1)，提供一个支撑衬底100，所述支撑衬底可以是玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底、以及陶瓷衬底中的一种。
69.如图18所示，然后进行步骤2)，于所述支撑衬底上形成分离层200，分离层包括光热转换层，通过旋涂工艺形成于所述支撑衬底上后，通过固化工艺使其固化成型。
70.如图19所示，然后进行步骤3)，提供ic控制晶片模块，包括ic控制晶片701，所述ic控制晶片701包括第一表面和第二表面，第一表面上有pi介质706封装好的电极和金属引线柱705，将所述ic控制晶片701第二表面固晶于所述分离200层，所述ic控制晶片701的第一表面电极背向所述分离层200，金属电极包括铜、金、银电极中的一种。
71.如图20所示，然后进行步骤4)，第一封装层707封装ic控制晶片模块，使得所述ic控制晶片模块四周和背离分离层一侧表面被第一封装层707包裹，所述ic控制晶片模块四周的第一封装层707与所述分离层200接触，封装层的材料包括硅胶、聚酰亚胺和环氧树脂的一种。
72.如图21所示，然后进行步骤5)，磨削ic控制晶片模块第一表面上的第一封装层707，使得ic控制晶片模块第一表面的金属引线柱705露出。
73.如图22～23所示，然后进行步骤6)，磨削面上形成第一重布线层，所述第一重新布
线层包括曝光和显影形成的图形化的第一pi层401以及经过曝光、显影、电镀、蚀刻工艺图形化的第一金属布线402，所述第一金属布线402与所述ic控制晶片701第一表面的金属引线柱706连接。
74.如图24所示，然后进行步骤7)，在所述第一重布线层金属布线的特定位置形成高铜柱801，实现所述ic控制晶片模块电性引出，形成高铜柱的方式可以是点焊或回流焊。
75.如图25所示，然后进行步骤8)，提供led晶片模块，包括led晶片301，所述led晶片301包括第一表面和第二表面，第一表面上有电极，第二表面上有pi介质305封装好的金属引线柱303，将所述led晶片301第一表面固晶于所述第一重布线层，第一表面上的电极与第一重布线层金属布线402连接，所述led晶片模块的第二表面金属引线柱303背向所述第一重布线层。
76.如图26所示，然后进行步骤9)，采用第二封装层302封装第一重布线层、led晶片模块以及高铜柱801。
77.如图27所示，然后进行步骤10)，磨削第二封装层302，使得led晶片301第一表面的金属引线柱303以及第一重布线层上的高铜柱801露出。
78.如图28～29所示，然后进行步骤11)，在磨削面上形成第二重布线层，所述第二重新布线层包括曝光和显影形成的图形化的第二pi层601以及经过曝光、显影、电镀、蚀刻工艺图形化的第二金属布线602，所述第二金属布线602与所述led晶片301第一表面的金属引线柱303和第一重布线层上的高铜柱801顶面连接。
79.如图30所示，然后进行步骤12)，基于所述分离层200剥离所述支撑衬底100；露出所述ic控制晶片701的第二表面。
80.如图31所示，然后进行步骤13)，在所述ic控制晶片701的第二表面上涂覆导热胶702；
81.如图32所示，然后进行步骤14)，在所述导热胶702上贴装散热片703，经过晶片切割得到最终扇出型led封装结构。
82.如图32所示，本实施例提供还一种扇出型led封装结构，所述封装结构包括：ic控制晶片模块，所述ic控制晶片模块，包括ic控制晶片701，所述ic控制晶片701包括第一表面和第二表面，第一表面上有电极，电极上形成有铜引线柱705，第一表面上有pi介质706封装电极和金属引线柱705，并使金属引线柱705顶层显露；第一封装层707，包覆ic控制晶片模块的四周；所述ic控制晶片701第二表面上依次贴装有导热胶702和散热片703，导热胶包括有机硅基导热胶，环氧树脂基导热胶，聚氨酯基导热胶，pi基导热胶中的一种；第一重布线层，包括pi介质401和pi介质中的金属布线402，所述第一重布线层包括第一面以及相对的第二面；金属布线402贯通第一面和第二面，第二面表面上有金属布线402，第二面表面金属布线402上形成有高铜柱801，ic控制晶片模块紧贴在第一重布线层的第一面上，ic控制晶片模块的金属引线柱705与第一重布线层第一面上露出的贯通金属布线402连接；led晶片模块，所述led晶片模块，包括led晶片301，所述led晶片301包括第一表面和第二表面，第一表面上有电极，第二表面上有pi介质305封装电极和金属引线柱303，并使金属引线柱303顶层显露；第二封装层，包覆led晶片模块的四周和高铜柱801四周；所述led晶片301第一表面紧贴在第一重布线层的第二表面上，led晶片301第一表面上的电极与第一重布线层第二面上露出的贯通布线402接通，并通过贯通金属布线402与ic控制晶片模块连接；led晶片301
第一表面上的电极与第一重布线层第二面表面上的金属布线402不连通；第二重布线层，包括pi介质601和pi介质中的金属布线602，所述第二重布线层形成于led晶片301第二表面一侧，其金属布线602联通led晶片301第二表面上的金属引线柱305和第二封装层中的高铜柱801，并通过高铜柱801以及第一重布线层的贯穿金属布线402实现ic晶片模块的电性引出；第二重布线层表面的金属布线602用于smd表面贴装。
83.综上所述，本发明，使用扇出型封装方式封装led，采用镀金属取代焊线，并采用pi介质层与rdl层布线的方式取代基板，有效的缩小了led的封装尺寸，从而提升显示分辨率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
84.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。