CN109148666A - 一种新型电极结构led倒装芯片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有新型电极结构的倒装LED芯片，其特征在于，所述的芯片电极结构为层叠结构的镍电极。所述镍电极结构为包含依次生长的应力缓释金属层、含Ni层和盖层金属层等成分的层状结构。所述镍电极应力缓释金属层材料为Cr、Ti、Zn、Al、Cu、Al‑Si合金、Al‑Cu合金、Fe、W、Au、Sn、Pt或Al‑Cu‑Si合金中的一种或几种。所述镍电极的制备方法包括以下步骤：在芯片的电极面金属介质上依次蒸镀、溅镀、化学镀或电镀应力缓释金属层，含Ni层和盖层金属层。所述的新型电极结构的倒装LED芯片可提高LED倒装芯片采用普通锡膏焊料封装的焊接可靠性，同时实现低成本。同时镍电极采用应力缓释金属层结构提高镍层金属镀膜的稳定性，大大提高了生产良率。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED芯片结构及制备方法，尤其是一种具有新型电极结构的倒装LED芯片及其制备方法。
背景技术
LED正装芯片普及多年，其性价比的优势获得了主流市场的青睐。然而，LED倒装芯片相比于正装芯片更有优势，包括更好的散热路径、大电流驱动下更高的光效、更低的免焊线封装成本等等。目前，市面上开发的LED倒装芯片的焊接电极主要以黄金金属层或者金锡合金结束层结束作为焊接面(为叙述方便，以黄金金属层作为焊接面的电极在这里称作金电极，以金锡合金金属层作为焊接面的电极在这里称作金锡电极)，如图1所示，包括电极1；发光区2。在LED行业里，金电极结构倒装芯片进行封装时通常采用普通锡膏进行焊接，由于锡为过量元素，普通电极表面的黄金会在毫秒时间内很快熔入锡膏焊料中，即“吃金现象”。在电极的其他普通金属无法阻挡“吃金”的情况下，就会产生锡膏与芯片次表层(二氧化硅等)脱焊的现象，在实际使用中这将会造成非常大的可靠性问题，尤其是灯具电流过驱提高功率时的使用寿命。金锡电极结构的倒装芯片本身电极为厚的金锡合金层(成分比为80:20)，可直接作为焊料，后续采用热压设备进行焊接。金锡合金(成分比为80:20)为共晶相，很稳定，封装后产品的可靠性很高，但金锡电极芯片的缺点是厚金锡电极的成本高，同时焊接的热压设备昂贵、效率不高，所以这类产品偏高端应用很难获得市场的大规模推广。
具有镍金电极结构的LED倒装芯片可以有效地解决以上普通锡膏焊接引发的可靠性问题。但是，此结构的镍金电极在现有的工艺过程中由于镍材料层的应力较大往往出现金属层剥离、形成空洞等异常情况。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种具有新型电极结构的倒装LED芯片及其制备方法。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种具有新型电极结构的倒装LED芯片，其创新之处在于包括新型的芯片电极结构为层叠结构的镍电极，该镍电极结构由内至外由应力缓释金属层；含Ni层；盖层金属层组成。所述盖层金属层为Au或Pt金属材料层。所述镍电极结构为由依此由内往外生长的应力缓释金属层、含Ni层和盖层金属层组成层状结构。所述镍电极的应力缓释金属层材料为Cr、Ti、Zn、Al、Cu、Al-Si合金、Al-Cu合金、Fe、W、Au、Sn、Pt或Al-Cu-Si合金中的一种或几种。
优选地，所述盖层金属层为Au层。
优选地，所述镍电极结构的金属应力缓释层为Al层。
本发明还涉及一种具有新型电极结构的倒装LED芯片的其制备方法，所述镍电极的制备方法包括以下步骤：清洁芯片对应电极位置的电极面金属，在芯片的电极面金属介质上依次蒸镀、溅镀、化学镀或电镀应力缓释金属层，含Ni层和盖层金属层。
其中，可以在芯片的电极面金属介质上依次物理气相沉积蒸镀Ti层，Ni层和Au层。或在芯片的电极面金属介质上依次物理气相蒸镀Al层，化学镀Ni层和Au层。
本发明的有益效果是：所述新型镍电极可避免产生锡金合金的“金脆”问题，提高LED倒装芯片采用普通锡膏焊料封装的焊接可靠性，同时实现低成本。同时镍电极采用应力缓释金属层结构提高镍层金属镀膜的稳定性，大大提高了生产良率。
附图说明
图1是现有技术的倒装LED芯片结构示意图；
图2是实施例1镍电极结构倒装LED芯片示意图；
图3是实施例3铝镍铂金电极结构倒装LED芯片示意图；
图4是实施例5锡镍金电极结构倒装LED芯片示意图。
图1中，1、电极；2、发光区；
图2中，2、发光区即发光二极管除焊接电极结构以外的区域，下同；11、含Ni层；14、Au层(盖层金属层)；15、Al层(应力缓释金属层)；
图3中，2、发光区；11、含Ni层；16、Pt层；15、Al层；
图4中，2、发光区；11、含Ni层；14、Au层；17、Sn层。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参考图2，本发明采用的LED芯片为倒装芯片，所述倒装芯片为新型电极结构的倒装LED芯片，包括，发光区2发光二极管除焊接电极结构以外的区域，所述新型芯片电极结构为层叠结构的镍电极，如图2所示，所述镍电极结构为由内至外包含材质为Al的应力缓释金属层15、含Ni层11和材质为Au的盖层金属层14组成。
实施例2
本发明采用的镍电极的制备方法包括以下步骤：在芯片的电极面金属介质上依次物理气相沉积蒸镀Al层，化学镀Ni层和Au层，形成实施例1的LED芯片为倒装芯片。
采用本实施例的新型电极结构的尺寸为35mil*35mil倒装2W芯片，使用寿命提升1倍以上。
实施例3
参考图3，本发明采用的LED芯片为倒装芯片，所述倒装芯片为新型电极结构的倒装LED芯片，所述新型芯片电极结构为层叠结构的镍电极，如图3所示包括Ni层11；Pt层16；发光区2；Al层15。所述镍电极结构为由内至外包含作为应力缓释金属层的Al层15、作为含Ni层的Ni层11和作为盖层金属层的Pt层16组成。
实施例4
本发明采用的镍电极的制备方法包括以下步骤：在芯片的电极面金属介质上依次物理气相沉积蒸镀Al层，Ni层和Pt层。形成实施例3所述的LED芯片为倒装芯片。
实施例5
参考图4，本发明采用的LED芯片为倒装芯片，所述倒装芯片为新型电极结构的倒装LED芯片，所述新型芯片电极结构为层叠结构的镍电极，如图4所示包括Ni层11；Au层14；发光区2；Sn层17。所述镍电极结构为由内至外包含作为应力缓释金属层的Sn层17、作为含Ni层的Ni层11和作为盖层金属层的Au层14组成。
实施例6
本发明采用的镍电极的制备方法包括以下步骤：在芯片的电极面金属介质上依次采用物理气相沉积蒸镀Sn层，Ni层和Au层。形成实施例5所述的LED芯片为倒装芯片。
上述实例仅例示性说明本发明的原理及功效，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。
Claims (9)
1.一种具有新型电极结构的倒装LED芯片，其特征在于，所述的芯片电极结构为层叠结构的镍电极，所述镍电极结构由内至外为包含依次生长的应力缓释金属层、含Ni层和盖层金属层等成分的层状结构。
2.根据权利要求1所述一种具有新型电极结构的倒装LED芯片，其特征在于：所述镍电极的应力缓释金属层材料为Cr、Ti、Zn、Al、Cu、Al-Si合金、Al-Cu合金、Fe、W、Au、Sn、Pt或Al-Cu-Si合金中的一种或几种；所述盖层金属层材料为Au或Pt金属。
3.根据权利要求1或2所述的镍电极结构，其特征在于：所述应力缓释金属层厚度为1-1000nm，所述含Ni层厚度为0.1-20um，所述在LED芯片电极面的金属介质上生长的Au层厚度为10-1000nm。
4.根据权利要求3所述一种具有新型电极结构的倒装LED芯片，其特征在于：所述镍电极结构包含依次生长的作为应力缓释金属层的Al层、含Ni层为Ni层和盖层金属层为Au层。
5.根据权利要求3所述一种具有新型电极结构的倒装LED芯片，其特征在于：所述镍电极应力缓释金属层材料为Cr、Ti、Al或Pt中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述一种具有新型电极结构的倒装LED芯片，其特征在于：所述镍电极应力缓释金属层材料为Cr、Al、Al-Si合金、Al-Cu合金或Al-Cu-Si合金中的一种或几种。
7.一种具有新型电极结构的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：所述镍电极的制备方法包括以下步骤：在芯片的电极面金属介质上依次蒸镀、溅镀、化学镀或电镀应力缓释金属层，含Ni层和盖层金属层。
8.根据权利要求7所述一种具有新型电极结构的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：所述镍电极的制备方法包括以下步骤：在芯片的电极面金属介质上依次物理气相沉积蒸镀Ti层，Ni层和Au层。
9.根据权利要求7所述的一种具有新型电极结构的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：所述镍电极的制备方法包括以下步骤：在芯片的电极面金属介质上依次物理气相蒸镀Al层，化学镀Ni层和Au层。
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