CN103400916A - 一种led晶片结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED晶片结构，包括衬底、LED半导体层、透明导电层、第一透明绝缘层、正电极和负电极；LED半导体层包括依次设置的n型半导体层、发光层、p型半导体层；正电极延伸设置在衬底和LED半导体层的一侧，正电极与P型半导体层的端部、透明导电层的端部直接接触连接，或者仅通过透明导电层的端部直接接触连接，再或者省略掉透明导电层，与P型半导体层的端部直接接触连接；负电极延伸设置在衬底和LED半导体层的另一侧，负电极与LED半导体层中的n型半导体层的端部直接接触连接。本发明中的LED晶片结构，正电极、负电极延伸设置在两侧，LED晶片结构的散热性能、导电性能均较好，且封装时不再需要打金线，封装成本较低，封装工序简便。

Description

一种LED晶片结构

【技术领域】

本发明涉及LED晶片结构。

【背景技术】

现有的LED晶片结构，其结构示意图通常如图1所示，包括依次设置的衬底1、LED半导体层（包括n型半导体层2、发光层11和p型半导体层3）、透明导电层8。正电极12设置在透明导电层8的上面，LED半导体层为台阶状，负电极13设置在台阶的台面上。正电极12通过透明导电层8与p型半导体层3形成电连接，负电极13与n型半导体层2形成电连接。

该种LED晶片结构存在以下不足：1、LED晶片结构工作时，散热方面主要是通过底部的衬底1散热，散热性能并不十分理想。导电方面，是通过正电极、负电极分别连接金线，金线再连接PCB板上的线路层。而由于透明导电层8上为出光面，因此必须将设置在出光面的正电极12的面积设置得较小，以免影响出光效率。这样，面积较小的电极借助细长的金线导电，使得此种结构的LED晶片的导电性能不好。2、LED晶片结构在后续封装时，必须通过导线（例如金线、银线、铜线、合金线）与PCB板上的线路层连接，这就涉及到在LED晶片的正电极、负电极上打金线，一方面，打金线通常需要使用到邦定机，而邦定机价格昂贵（在三、四十万左右），金线等导线也存在耗材成本，使得LED晶片封装时成本较高；另一方面，邦定机打金线时，需要设置各方面的参数，设置不好将导致操作失败，使得LED晶片封装时工序复杂。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种LED晶片结构，散热和导电性能较好，且便于后续封装，使后续封装时成本较低，工序简便。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种LED晶片结构，包括衬底、LED半导体层、透明导电层、第一透明绝缘层、正电极和负电极；所述LED半导体层包括依次设置的n型半导体层、发光层、p型半导体层；所述衬底上依次设置有所述LED半导体层和透明导电层；所述正电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的一侧；所述正电极与所述LED半导体层中的P型半导体层的端部、所述透明导电层的端部直接接触连接，所述第一透明绝缘层设置在所述正电极和所述LED半导体层的n型半导体层、发光层之间；或者，所述正电极与所述透明导电层的端部直接接触连接，所述第一透明绝缘层设置在所述正电极和所述LED半导体层的n型半导体层、发光层、p型半导体层之间；所述负电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的另一侧，所述负电极与所述LED半导体层中的n型半导体层的端部直接接触连接。

一种LED晶片结构，包括衬底、LED半导体层、第一透明绝缘层、正电极和负电极；所述LED半导体层包括依次设置的n型半导体层、发光层、p型半导体层；所述衬底上设置有所述LED半导体层；所述正电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的一侧，所述正电极与所述p型半导体层的端部直接接触连接，所述第一透明绝缘层设置在所述正电极和所述LED半导体层的n型半导体层、发光层之间；所述负电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的另一侧，所述负电极与所述LED半导体层中的n型半导体层的端部直接接触连接。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的LED晶片结构，正电极和负电极分别延伸设置在衬底和LED半导体层的两侧，通过透明绝缘层使相应的电极与半导体层、发光层的绝缘隔绝开，避免短路。由于正电极、负电极延伸设置在两侧，因此不用担心电极影响出光效率的问题，正电极、负电极的面积可设置得较大。工作时，除通过底部的衬底散热外，两侧的正负电极也可辅助散热，从而提高LED晶片结构的散热性能，使得LED晶片结构的散热性能较好。导电方面，LED晶片结构的正负电极可直接通过锡膏与PCB板上的线路层焊接连接，不再需要借助细长的金线连接，导电面积较大，从而LED晶片结构的导电性能也较好。而由于正电极、负电极延伸设置在两侧，则后续封装时，直接通过锡膏焊接在PCB板的线路层上即可，封装时不再需要打金线，封装成本较低，封装工序简便。

【附图说明】

图1是现有技术中LED晶片结构的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式一的LED晶片结构的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式一的LED晶片结构的第一种变形结构示意图；

图4是本发明具体实施方式一的LED晶片结构的第二种变形结构示意图；

图5是本发明具体实施方式一的LED晶片结构的第三种变形结构示意图；

图6是本发明具体实施方式二的LED晶片结构的结构示意图；

图7是本发明具体实施方式二的LED晶片结构的一种变形结构示意图；

图8是本发明具体实施方式三的LED晶片结构的结构示意图；

图9是本发明具体实施方式四的LED晶片结构的结构示意图；

图10是本发明具体实施方式五的LED晶片结构的结构示意图；

图11是本发明具体实施方式六的LED晶片结构的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式一

如图2所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的结构示意图。LED晶片结构包括衬底1、LED半导体层、透明导电层8、第一透明绝缘层6、正电极4和负电极5。LED半导体层包括依次设置的n型半导体层2、发光层11、p型半导体层3。

其中，衬底1上依次设置有所述LED半导体层和透明导电层8。衬底1可为蓝宝石衬底。LED半导体层可为氮化镓半导体层。优选地，衬底1可为图案化蓝宝石衬底（Patterned SapphireSubstrate，简称PSS），当为PSS衬底时，可以提高LED晶片结构的出光效率。

正电极4延伸设置在衬底1和LED半导体层的一侧，正电极4与LED半导体层中的P型半导体层3的端部、透明导电层8的端部直接接触连接，第一透明绝缘层6设置在正电极4和所述LED半导体层的n型半导体层2、发光层11之间。即正电极4与P型半导体层3直接接触形成电连接，同时还与透明导电层8直接接触，通过透明导电层8也与P型半导体层3形成电连接。而通过第一透明绝缘层6的绝缘隔绝作用，使得正电极4与n型半导体层，也即负电极5绝缘隔离开，从而避免短路。第一透明绝缘层6可为SiO₂绝缘层。

负电极5延伸设置在衬底1和LED半导体层的另一侧，负电极5与所述LED半导体层中的n型半导体层2的端部直接接触连接。本具体实施方式中n型半导体2长于p型半导体3，使LED半导体层形成台阶。负电极5与台阶的侧部以及台面均直接接触连接，从而实现负电极5与n型半导体层2之间的电连接。同时，LED晶片结构中还包括第二透明绝缘层7，第二透明绝缘层7延伸到透明导电层8的高度，即第二透明绝缘层设置在p型半导体3、发光层11、透明导电层8和台面上的负电极5之间，通过透明绝缘层7将台面上的负电极5和p型半导体3、发光层11、透明导电层8绝缘开，以防止负电极5与p型半导体3连接进而与正电极4导通，从而防止短路。其中，第二透明绝缘层7也可为SiO2绝缘保护层。需说明的是，第二绝缘层7的高度设置为与p型半导体层3等高，并不延伸到透明导电层8的高度也是可行的。此时，第二绝缘层7仅挡在台面上的负电极5与发光层11、p型半导体3之间，将台面上的负电极5与发光层、p型半导体层3绝缘开。只不过此时负电极5的面积会稍小一些，但并不影响LED晶片结构整体改善散热和导电的效果。

通过上述设置，即本具体实施方式中的LED晶片结构中正电极、负电极分别延伸设置在衬底和LED半导体层的两侧，这样，正电极、负电极均不在透明导电层8上，不用担心面积设置太大影响出光效率的问题，正电极、负电极在侧部延伸，可做到面积较大。工作时，除通过底部的衬底散热外，两侧的正负电极也可辅助散热，从而提高LED晶片结构的散热性能，使得LED晶片结构的散热性能较好。导电方面，LED晶片结构的正负电极可直接通过锡膏与PCB板上的线路层焊接连接，不再需要借助细长的金线连接，导电面积较大，从而LED晶片结构的导热性能也较好。另一方面，正电极、负电极在侧部延伸，后续封装时不再需要打金线，直接通过锡膏焊接在PCB板的线路层上即可，从而降低封装成本，简化封装工序。

如图3所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的第一种变形结构。LED晶片结构的组件，各组件结构之间的位置关系均同图2所示的LED晶片结构相同，不同之处仅在于p型半导体层3和透明导电层8均稍长一些，相对于n型半导体层2和发光层11伸出来一些，此时，与图2中过一样，正电极4也是通过P型半导体层3、透明导电层8两方面直接接触连接，实现正电极4和p型半导体层3之间的电连接。

如图4所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的第二种变形结构。此时，LED晶片结构中仅透明导电层8稍长一些，相对于n型半导体层2、发光层11和p型半导体层3伸出来一些，此时正电极延伸到透明导电层8所在的高度，而此时第一绝缘层6的高度与图2中第一绝缘层6的高度相同，未挡在正电极4和p型半导体层3之间。此时，正电极4与透明导电层8的端部直接接触，同时还延伸进入到p型半导体层3的一端，与p型半导体层3的端部直接接触连接，从而实现正电极4和p型半导体层3之间的电连接。图4中，与图2和图3中一样，正电极4也是通过透明导电层8和p型半导体层3两方面的直接接触，实现正电极4和p型半导体层3之间的电连接。

如图5所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的第三种变形结构。此时，LED晶片结构中仅透明导电层8稍长一些，相对于n型半导体层2、发光层11和p型半导体层3伸出来一些，此时正电极延伸到透明导电层8所在的高度，正电极与所述透明导电层的端部直接接触连接，而此时第一绝缘层6的高度稍高于图2中第一绝缘层6的高度，第一透明绝缘层6设置在正电极4和LED半导体层的n型半导体层2、发光层11、p型半导体层3之间，从而也挡在正电极4和p型半导体层3之间。此时，正电极4仅与透明导电层8的端部单方面直接接触，从而通过透明导电层8实现正电极4和p型半导体层3之间的电连接，而正电极4与p型半导体层3之间并未直接接触连接。此时，因仅通过透明导电层8实现电连接，电信号传输的面积小于图2、3、4中通过p型半导体3和透明导电层8两方面直接接触形成电连接时电信号的传输面积，因此导电性能要相对弱一些。

具体实施方式二

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式中，省略掉透明导电层8，正电极4仅与p型半导体层3的端部直接接触连接。而具体实施方式一，为包括透明导电层8的情形，正电极与透明导电层8的端部、p型半导体层3的端部两方面直接接触，或者仅与透明导电层8的端部单方面直接接触连接。

如图6所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的结构示意图。本具体实施方式中LED晶片结构包括衬底1、LED半导体层、第一透明绝缘层6、正电极4和负电极5。LED半导体层包括依次设置的n型半导体层2、发光层11、p型半导体层3。

其中，衬底上设置有所述LED半导体层。

正电极4延伸设置在衬底1和LED半导体层的一侧，正电极4与p型半导体层3的端部直接接触连接，第一透明绝缘层6设置在正电极4和LED半导体层的n型半导体层2、发光层11之间。即正电极4覆盖在第一透明绝缘层6上部，延伸进入到p型半导体层3的端部，与P型半导体层3直接接触形成电连接，并不通过透明导电层8接触形成电连接。而第一透明绝缘层6仍然发挥绝缘隔绝作用，使得正电极4与n型半导体层，也即负电极5绝缘隔离开，从而避免短路。第一透明绝缘层6可为SiO₂绝缘层。

负电极5延伸设置在衬底1和LED半导体层的另一侧，负电极5与LED半导体层中的n型半导体层2的端部直接接触连接。负电极的具体设置同具体实施方式一中相同，在此不重复说明。

本具体实施方式中相对于具体实施方式一，可省略透明导电层8，由正电极4与p型半导体层3的端部的直接接触，形成正电极与p型半导体层3之间的电连接。但由于本具体实施方式中仅通过p型半导体层3单方面电连接，电信号传输的面积小于图2、3、4中通过p型半导体3和透明导电层8两方面直接接触形成电连接时电信号的传输面积，工作时电流均匀性稍微差一些，导电性能要相对弱一些。

如图7所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的一种变形结构。此时，LED晶片结构中p型半导体层3稍长一些，相对于n型半导体层2和发光层11伸出来一些，此时正电极4不必延伸进入到p型半导体3的端部，仅延伸到p型半导体层3所在的高度，与p型半导体层3直接接触连接即可。通过与p型半导体层3单方面的接触连接，从而实现正电极4与p型半导体层3之间的电连接。

具体实施方式三

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：LED半导体层呈台阶状，负电极仅与台阶的侧部直接接触连接，因此不需要起绝缘作用的第二透明绝缘层7。而实施方式一中是与台阶的侧部和台面均接触，同时还借助第一透明绝缘层7隔绝负电极5和p型半导体层3。

如图8所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的结构示意图。本具体实施方式中LED晶片结构包括衬底1、LED半导体层、透明导电层8、第一透明绝缘层6、正电极4和负电极5。LED半导体层包括依次设置的n型半导体层2、发光层11、p型半导体层3。其中，衬底1、LED半导体层、透明导电层8、第一透明绝缘层6、正电极4和负电极5彼此间的相对位置设置与具体实施方式一中相同，在此不重复说明。如下仅详细说明有关负电极设置的不同之处。

如图8所述，本具体实施方式中n型半导体2长于p型半导体3，使LED半导体层形成台阶，负电极5仅与台阶的侧部直接接触连接，从而实现负电极5与n型半导体层2之间的电连接。由于此时负电极5仅与台阶侧部的n型半导体层2接触连接，不再需要设置第二透明绝缘层7将负电极5与发光层11、p型半导体层3绝缘隔绝开。另外，图8中负电极5仅与台阶侧部的n型半导体层2接触，相对于图2中负电极5与台阶侧部和台面上的n型半导体层2均接触的情形，图8中负电极处的导电性能要稍微弱一些。

本具体实施方式虽然负电极仅与台阶侧部的n型半导体层2接触，但同具体实施方式一一样，本具体实施方式的LED晶片结构，正电极、负电极分别延伸设置在衬底和LED半导体层的两侧，同样具有如下效果：一方面，正负电极可以做到面积较大，从而提高LED晶片结构的散热性能和导热性能。另一方面，正电极、负电极在侧部延伸，后续封装时可降低封装成本，简化封装工序。

具体实施方式四

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：LED半导体层并不呈台阶状，n型半导体层、发光层和p型半导体层在设置负极的侧部是对齐的。此时，负电极5与n型半导体层2的端部直接接触形成电连接，且此时LED晶片结构不需要第二绝缘层7。

如图9所示，为本具体实施方式中LED晶片结构的结构示意图。本具体实施方式中LED晶片结构包括衬底1、LED半导体层、透明导电层8、第一透明绝缘层6、正电极4和负电极5。LED半导体层包括依次设置的n型半导体层2、发光层11、p型半导体层3。其中，衬底1、LED半导体层、透明导电层8、第一透明绝缘层6、正电极4和负电极5彼此间的相对位置设置与具体实施方式一中相同，在此不重复说明。如下仅详细说明有关负电极设置的不同之处。

如图9所述，负电极5延伸设置在衬底1和LED半导体层的另一侧，负电极5与所述LED半导体层中的n型半导体层2的端部直接接触连接，通过端部的直接接触，实现负电极5与n型半导体层2之间的电连接。由于此时负电极5仅与n型半导体层2的端部接触连接，不再需要设置第二透明绝缘层7将负电极5与发光层11、p型半导体层3绝缘隔绝开。

本具体实施方式为LED半导体层的侧部对齐的情形，同具体实施方式一一样，本具体实施方式的LED晶片结构，正电极、负电极分别延伸设置在衬底和LED半导体层的两侧，同样可提高LED晶片结构的散热性能和导热性能，同时降低封装成本，简化封装工序。

具体实施方式五

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：LED晶片结构的正电极和负电极均延伸至衬底的底部。

如图10所示，为本具体实施方式中的LED晶片结构的结构示意图。LED晶片结构包括衬底1、LED半导体层、透明导电层8、第一透明绝缘层6、第二透明绝缘层7、正电极4和负电极5。LED半导体层包括依次设置的n型半导体层2、发光层11、p型半导体层3。其中，上述各组件彼此间的相对位置设置与具体实施方式一中相同，在此不重复说明。如下仅详细说明有关正负电极设置的不同之处。本具体实施方式中正电极4和负电极5分别设置在衬底1和LED半导体层的两侧，且延伸到衬底1的底部。由于本具体实施方式中，正负电极分别延伸至衬底的底部，则正负电极的面积相对于具体实施方式一中的要大一些，因此可进一步提升LED晶片结构的散热和导电性能。

具体实施方式六

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：在实施方式一的基础上增设了透明绝缘保护层。

如图11所示，为本具体实施方式中的LED晶片结构的结构示意图。LED晶片结构包括衬底1、LED半导体层、透明导电层8、第一透明绝缘层6、第二透明绝缘层7、正电极4和负电极5。LED半导体层包括依次设置的n型半导体层2、发光层11、p型半导体层3。其中，上述各组件彼此间的相对位置设置与具体实施方式一中相同，在此不重复说明。如下仅详细说明有关透明绝缘保护层设置的不同之处。本具体实施方式在实施方式一的基础上增设了透明绝缘保护层10，透明绝缘保护层10设置在透明导电层8上，将透明导电层8和第二透明绝缘层7覆盖。透明绝缘保护层10可为SiO2绝缘保护层。通过在透明导电层8之上加上透明绝缘保护层10，使LED晶片结构在遭受外力破坏时，通过透明绝缘保护层10保护晶片内部核心结构不会损坏。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED晶片结构，其特征在于：包括衬底、LED半导体层、透明导电层、第一透明绝缘层、正电极和负电极；所述LED半导体层包括依次设置的n型半导体层、发光层、p型半导体层；

所述衬底上依次设置有所述LED半导体层和透明导电层；

所述正电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的一侧；所述正电极与所述LED半导体层中的P型半导体层的端部、所述透明导电层的端部直接接触连接，所述第一透明绝缘层设置在所述正电极和所述LED半导体层的n型半导体层、发光层之间；或者，所述正电极与所述透明导电层的端部直接接触连接，所述第一透明绝缘层设置在所述正电极和所述LED半导体层的n型半导体层、发光层、p型半导体层之间；

所述负电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的另一侧，所述负电极与所述LED半导体层中的n型半导体层的端部直接接触连接。

2.根据权利要求1所述的LED晶片结构，其特征在于：所述n型半导体长于所述p型半导体，使所述LED半导体层形成台阶；所述负电极与所述台阶的侧部直接接触连接。

3.根据权利要求1所述的LED晶片结构，其特征在于：所述n型半导体长于所述p型半导体，使所述LED半导体层形成台阶；所述负电极与所述台阶的侧部和台面均直接接触连接；所述LED晶片结构还包括第二透明绝缘层，所述第二透明绝缘层设置在所述p型半导体、发光层和所述台面上的负电极之间。

4.根据权利要求1所述的LED晶片结构，其特征在于：所述正电极和负电极均延伸至所述衬底的底部。

5.根据权利要求1所述的LED晶片结构，其特征在于：所述LED晶片结构还包括透明绝缘保护层，所述透明绝缘保护层设置在所述透明导电层上。

6.根据权利要求1所述的LED晶片结构，其特征在于：所述衬底为蓝宝石衬底。

7.根据权利要求6所述的LED晶片结构，其特征在于：所述衬底为图案化蓝宝石衬底（PSS）。

8.根据权利要求1所述的LED晶片结构，其特征在于：所述LED半导体层为氮化镓半导体层。

9.根据权利要求1所述的LED晶片结构，其特征在于：所述第一透明绝缘层为SiO₂绝缘层。

10.一种LED晶片结构，其特征在于：包括衬底、LED半导体层、第一透明绝缘层、正电极和负电极；所述LED半导体层包括依次设置的n型半导体层、发光层、p型半导体层；

所述衬底上设置有所述LED半导体层；

所述正电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的一侧，所述正电极与所述p型半导体层的端部直接接触连接，所述第一透明绝缘层设置在所述正电极和所述LED半导体层的n型半导体层、发光层之间；

所述负电极延伸设置在所述衬底和所述LED半导体层的另一侧，所述负电极与所述LED半导体层中的n型半导体层的端部直接接触连接。

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