CN101303105B - 一种可提升发光二极管led发光效率的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型高效发光二极管LED结构，其特征在于，包括具有凹槽结构的硅基材，在硅基材的支撑体的顶面设有绝缘层，其每一个凹槽底面和内侧面上设有反光层，n型电极和LED芯片设于每一个凹槽中，透明导电电极层设于LED芯片和硅基的支撑体上，在透明导电层下面LED芯片和硅基材的支撑体之间的空隙由透明绝缘材料填充，金属焊盘设于支撑体上端的透明导电电极层上。本发明的优点是可以将发光二极管LED的出光效率提高30％-50％。
Description
技术领域
本发明涉及一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，它可以提高LED的出光效率，通过将金属电极移至LED发光面外部的支撑结构上，使得LED的出光效率大大提高，属于二极管LED技术领域。
背景技术
上世纪60年代第一只LED产品在美国诞生，它的出现给人们的生活带来了很多光彩，由于LED具有寿命长、低功耗、绿色环保等优点，与之相关的技术发展得非常迅速。它已经成为“无处不在”与我们的生活息息相关的光电器件和光源，比如，手机的背光，交通信号灯，大屏幕全彩显示屏和景观亮化用灯等等。目前制约LED进一步应用和发展的瓶颈是它的价格和出光效率及散热，理论上用蓝光LED激发黄色荧光粉合成白光的发光效率高达每瓦300多流明，但是现在的实际效率还不到理论值的一半，大概是理论值的三分之一左右，其中一个重要原因是一部分从激活区发出的光无法从LED芯片内部逃逸出来。金属电极对光的吸收和遮挡使得LED光效的损失很大。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提升发光二极管LED发光效率的结构。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，包括具有凹槽结构的硅基材，在硅基材的支撑体的顶面设有绝缘层，其每一个凹槽底面和内侧面上设有反光层，在每一个凹槽中设置n型电极和LED芯片，透明导电电极层设于LED芯片和硅基的支撑体上，在透明导电层下面LED芯片和硅基材的支撑体之间的空隙由透明绝缘材料填充，在支撑体上端的透明导电电极层上设置金属焊盘。
所述的硅基材为硅、兰宝石Al2O3或氮化铝AlN；所述的绝缘层为氧化硅；所述的反光层为氧化铊；所述的透明导电电极层为氧化铟锡ITO或者氧化锌电极，所述的透明绝缘材料为氧化硅SiO2。
一种新型高效发光二极管LED结构，其特征在于，其制备工艺步骤如下：
第一步，在硅基材上淀积一层薄的绝缘层，然后通过刻蚀制作出与芯片和n型电极结构相吻合的阵列状的凹槽；
第二步，在硅基材的每一个凹槽内表面淀积一层反光材料；
第三步，将分割好的芯片和n型电极键合或粘结到硅基材的每一个凹槽内底面；
第四步，将n型电极用光刻胶保护，然后在硅基材上表面沉积一层透明导电电极；
第五步，在硅基材支撑体上的透明导电电极层上制作金属焊盘pad电极；
第六步，表面清洗以及杂质清除；
第七步，划分硅基材。
所述的透明导电电极层的生长工艺为用化学汽相沉积CVD，物理汽相沉积PVD，电子束蒸发，或者溅射方法将透明导电电极层覆盖在芯片和n型电极的正上方和硅基材上。
本发明采用高导热，易于加工的硅基材作为透明导电电极的支撑体，硅基材具有良好的导热性能，它可以有效的将热量传输到外层封装材料上。为了制作透明导电电极，需要在硅基体上刻蚀出跟LED芯片尺寸对应的凹槽，并在凹槽内部淀积上相应的绝缘反光材料，从而提高出光效率。在将LED芯片键合到或者粘结到相应的凹槽内部后，在硅基材和LED芯片上表面通过薄膜生长工艺，将透明导电薄膜覆盖在LED发光面正上方和硅基材上，用导电并且透明的薄膜来取代金属电极，对于目前正装GaN基LED，本发明的结构去除了原来p型金属电极在发光面正上方对芯片出光的遮挡和吸收，同时也增加了四周表面和下表面出光的反射，从而大大提高了LED的发光效率。
本发明的优点是可以将发光二极管LED的出光效率提高30％-50％。
附图说明
图1为一种可提升发光二极管LED发光效率的结构示意图；
图2为一种可提升发光二极管LED发光效率的结构俯视图；
图3本发明单个发光二极管LED芯片结构俯视。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1、2所示，为一种可提升发光二极管LED发光效率的结构示意图，所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构由阵列凹槽结构的硅基材1、绝缘层2、反光层3、n型电极4、LED芯片5、透明导电电极层6和金属焊盘pad 7组成。
在硅基材1的支撑体的顶面设有绝缘层2，其每一个凹槽底面和内侧面上设有反光层3，在每一个凹槽中设置n型电极4和LED芯片5，透明导电电极层6设于LED芯片5和硅基的支撑体上，在透明导电层6下面LED芯片5和硅基材1的支撑体之间的空隙由透明绝缘材料填充，在支撑体上端的透明导电电极层6上设置金属焊盘7。
所述的透明导电电极层6为氧化铟锡ITO和氧化锌电极，或其中一种，所述的透明绝缘材料为氧化硅SiO2。
一种可提升发光二极管LED发光效率的结构的制备工艺步骤如下：
第一步，硅基材1选用硅材料，在硅基材1上淀积一层薄的绝缘层2，绝缘层2选用氧化硅，然后通过刻蚀制作出与芯片5和n型电极4结构相吻合的阵列状的凹槽；
第二步，在硅基材1的每一个凹槽内表面淀积一层反光材料3，反光材料3选用氧化铊；
第三步，将分割好的芯片5和n型电极4键合或粘结到硅基材1的每一个凹槽内底面；
第四步，将n型电极4用光刻胶保护，然后在硅基材1上表面采用溅射方法将透明导电电极层6覆盖在芯片5和n型电极4的正上方和硅基材1上，透明导电电极层6选用材料为氧化锌电极，在透明导电层6下面LED芯片5和硅基材1的支撑体之间的空隙由氧化硅SiO2填充；
第五步，在硅基材1支撑体上的透明导电电极层6上制作金属焊盘pad电极7；
第六步，表面清洗以及杂质清除；
第七步，划分硅基材，如图3所示。
Claims (8)
1.一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，包括具有凹槽结构的硅基材(1)，在硅基材(1)的支撑体的顶面设有绝缘层(2)，其每一个凹槽底面和内侧面上设有反光层(3)，在每一个凹槽中设置n型电极(4)和LED芯片(5)，透明导电电极层(6)设于LED芯片(5)和硅基的支撑体上，在透明导电层(6)下面LED芯片(5)和硅基材(1)的支撑体之间的空隙由透明绝缘材料填充，在支撑体上端的透明导电电极层(6)上设置金属焊盘(7)。
2.根据权利要求1所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，所述的硅基材(1)为硅、兰宝石Al2O3或氮化铝AlN。
3.根据权利要求1所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，所述的绝缘层(2)为氧化硅。
4.根据权利要求1所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，所述的反光层(3)为氧化铊。
5.根据权利要求1所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，所述的透明导电电极层(6)为氧化铟锡ITO或氧化锌电极。
6.根据权利要求1所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，所述的透明绝缘材料为氧化硅SiO2。
7.根据权利要求1所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，其制备工艺步骤如下：
第一步，在硅基材(1)上淀积一层薄的绝缘层(2)，然后通过刻蚀制作出与芯片(5)和n型电极(4)结构相吻合的阵列状的凹槽；
第二步，在硅基材(1)的每一个凹槽内表面淀积一层反光材料(3)；
第三步，将分割好的芯片(5)和n型电极(4)键合或粘结到硅基材(1)的每一个凹槽内底面；
第四步，将n型电极(4)用光刻胶保护，然后在硅基材(1)上表面生长透明导电电极层(6)，在透明导电层(6)下面LED芯片(5)和硅基材(1)的支撑体之间的空隙由透明绝缘材料填充；
第五步，在硅基材(1)支撑体上的透明导电电极层(6)上制作金属焊盘pad电极(7)；
第六步，表面清洗以及杂质清除；
第七步，划分硅基材。
8.根据权利要求7所述的一种可提升发光二极管LED发光效率的结构，其特征在于，所述的透明导电电极层(6)的生长工艺为用化学汽相沉积CVD，物理汽相沉积PVD，电子束蒸发，或者溅射方法将透明导电电极层(6)覆盖在芯片(5)和n型电极(4)的正上方和硅基材(1)上。
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