CN109244195B - 一种白光led芯片的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种白光LED芯片的制作方法，包括以下步骤：S1、提供LED外延和荧光板；S2、将所述荧光板安装于所述LED外延上，得到带有生长衬底的白光LED外延；S3、剥离生长衬底，得到待成形白光LED外延；S4、设置电极，得到成型的白光LED芯片。本发明提供的白光LED外延的制作方法，将LED外延的发光层安装于荧光板上，形成的白光LED芯片直接可以发白光，且荧光板由耐高温的透明材料与荧光粉制作而成，工作过程产生的高温不会对荧光板的可靠性造成影响，可以做高功率的LED芯片。另一方面，该种白光LED芯片，其发光原理仍然是单色光LED芯片激发荧光粉形成白光，其生产成本低，无需封装，且激发效率高、波长连续、颜色还原性高。

Description

一种白光LED芯片的制作方法
技术领域
本发明涉及一种LED封装技术领域，尤其涉及一种白光LED芯片的制作方法。
背景技术
随着LED技术的不断发展，LED白光照明应用也越来越广泛，而现有的LED芯片激发出的是单色光，因此如何更好的将LED芯片发出的单色光转变成白光，一直是LED领域的关键核心技术。
目前市场是实现白光LED的方式主要有以下两种方式：一是选用单色光的LED芯片，再将荧光粉与硅胶相互混合，封装于反色光LED芯片的表面，通过LED芯片发出的光激发荧光粉，形成白光。该种方式中的硅胶耐温低，故白光LED的功率密度无法做高。
另一种方式是实用红、绿、蓝三种颜色的芯片一起封装于器件内部，混合形成白光，然而，这种方式形成的LED具有成本高，激发效率低，且波长不连续，颜色还原性差等缺点。
基于上述白光LED的种种不足之处，有必要提出一种新的白光LED，解决上述问题。
本发明提出一种白光LED芯片的制作方法，在LED芯片的出光面上设置混有荧光粉的衬底，LED芯片无需封装直接发白光，封装成本低，散热效率高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种白光LED芯片的制作方法，在LED芯片的出光面上设置混有荧光粉的衬底，LED芯片无需封装直接发白光，封装成本低，散热效率高。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种白光LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
S1、提供LED外延和荧光板，所述LED外延包括生长衬底和生长于所述生长衬底上的发光层，其中，发光层包括依次设置的N-GaN层、量子井层以及P-GaN层，N-GaN层与所述生长衬底相互连接；
所述荧光板由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形；
S2、将所述荧光板安装于所述LED外延上，使得所述LED外延与所述荧光板相互连接，得到带有生长衬底的白光LED外延，发光层的P-GaN层与荧光板相接触；
S3、剥离生长衬底，将所述生长衬底从带有生长衬底的白光LED外延上剥离下来，得到待成形白光LED外延；
S4、设置电极，在待成形白光LED外延的N-GaN层表面设置N电极，通过过孔的方式，在P-GaN层形成P电极，得到成型的白光LED芯片。
优选地，S1步骤中，所述荧光粉为黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或多种。
优选地，S2步骤中，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板安装于所述LED外延上。
一种白光LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
S1、提供LED外延和荧光板，所述LED外延包括生长衬底和生长于所述生长衬底上的发光层，其中，发光层包括依次设置的N-GaN层、量子井层以及P-GaN层，N-GaN层与所述生长衬底相互连接；
荧光板由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形；
S2、设置支撑衬底，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述支撑衬底安装于所述LED外延上，得到具有支撑衬底的LED外延；
所述发光层的P-GaN层与支撑衬底相接触；
S3、剥离生长衬底，将所述生长衬底从具有支撑衬底的LED外延上剥离下来；得到具有支撑衬底的发光层；
S4、将所述荧光板安装于具有支撑衬底的发光层上，得到具有支撑衬底的白光LED外延；
所述发光层的N-GaN层与所述荧光板相接触；
S5、剥离支撑衬底，使得支撑衬底与发光层相互分离，得到待成形白光LED外延；
S6、设置电极，在待成形白光LED外延的P-GaN层表面设置P电极，通过过孔的方式，在N-GaN层形成N电极，得到成型的白光LED芯片。
优选地，所述生长衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底或氮化镓衬底中的一种。
优选地，所述透明耐高温材料为蓝宝石、玻璃、石英晶体或碳化硅中的一种；
所述荧光粉为黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或多种。
优选地，S4步骤中，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板安装于具有支撑衬底的发光层上。
优选地，S5步骤中，通过高温分解的方式，将粘结胶分解成气体。
一种白光LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
S1、LED晶圆片和荧光板，所述LED晶圆片包括依次设置的生长衬底、发光层、欧姆接触层、绝缘层以及电极层，其中，发光层包括依次设置的N-GaN层、量子井层以及P-GaN层，N-GaN层与所述生长衬底相互连接；
荧光板由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形；
S2、设置支撑衬底，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述支撑衬底安装于所述LED晶圆片上，得到具有支撑衬底的LED晶圆片；
所述电极层与支撑衬底相接触；
S3、剥离生长衬底，将所述生长衬底从具有支撑衬底的LED晶圆片上剥离下来，得到剥离生长衬底的LED晶圆片；
S4、将所述荧光板安装于剥离生长衬底的LED晶圆片上，得到LED外延；
所述LED外延的N-GaN层与所述荧光板相接触；
S5、剥离支撑衬底，使得支撑衬底与电极层相互分离，得到待成形白光LED芯片；
S6、切割待成形白光LED芯片，将所有待成形LED芯片，得到成型的白光LED芯片。
优选地，S4步骤中，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板安装于剥离生长衬底的LED晶圆片上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的白光LED芯片的制作方法，将LED外延的发光层安装于荧光板上，形成的白光LED芯片直接可以发白光，且荧光板由耐高温的透明材料与荧光粉制作而成，工作过程产生的高温不会对荧光板的可靠性造成影响，可以做高功率的LED芯片。另一方面，本实施例提供的该种白光LED芯片，其发光原理仍然是单色光LED芯片激发荧光粉形成白光，其生产成本低，无需封装，且激发效率高、波长连续、颜色还原性高。
2、本发明提供的白光LED芯片的制作方法，将荧光板设置于N-GaN层上，可以直接在P-GaN层的表面设置呈面接触的P电极，解决了P-GaN层电子扩散能力差的问题，保证了白光LED芯片的出光效率以及出光均匀性。
附图说明
图1为本发明白光LED芯片的制作方法实施例一的流程图；
图2为本发明白光LED芯片的制作方法实施例一的结构示意图；
图3为本发明白光LED芯片的制作方法实施例二的流程图；
图4为本发明白光LED芯片的制作方法实施例二的结构示意图；
图5为本发明白光LED芯片的制作方法的白光LED芯片的剖面结构示意图；
图6为本发明白光LED芯片的制作方法实施例三的结构示意图；
图7为图6中A处放大图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1-2所示，一种白光LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
S1、提供LED外延1和荧光板2，所述LED外延1包括生长衬底11和生长于所述生长衬底11上的发光层12，其中，发光层12包括依次设置的N-GaN层121、量子井层122以及P-GaN层123，其中N-GaN层121与所述生长衬底11相互连接。
所述生长衬底11为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底或氮化镓衬底中的一种，具体根据实际需要，选择所述生长衬底。
其中，荧光板2由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形，具体的，该透明耐高温材料为蓝宝石、玻璃、石英晶体或碳化硅等材料。所述荧光粉为黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或多种。
S2、将所述荧光板2安装于所述LED外延1上，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板2安装于所述LED外延1上，使得所述LED外延1与所述荧光板2相互连接，得到带有生长衬底的白光LED外延，此时，所述生长衬底11与所述荧光板2分别位于所述发光层12的两侧，即所述生长衬底11、发光层12以及荧光板2依次设置，且发光层12的P-GaN层123与荧光板2相接触。
S3、剥离生长衬底11，将所述生长衬底11从带有生长衬底的白光LED外延上剥离下来，具体的剥离方式可以选择激光剥离，此处，采用激光剥离时，采用一束能量介于生长衬底与N-GaN层121之间的激光，从生长衬底一侧扫描到另一侧，该束激光不会被蓝宝石吸收，被与生长衬底11相接触的N-GaN层121的界面吸收，产生Ga和N2气体，从而实现生长衬底11与发光层12之间的剥离，得到待成形白光LED外延。
S4、设置电极3，在待成形白光LED外延的N-GaN层121表面设置N电极32，通过过孔的方式，在P-GaN层123形成P电极31，如此即可得到成型的白光LED芯片，该白光LED芯片为倒装LED芯片，发光层12的出光面位于靠近所述荧光板2，其发出的光激发所述荧光板内部的荧光粉，形成白光。
本实施例中，通过上述方法，将LED外延1的发光层12安装于荧光板2上，形成的白光LED芯片直接可以发白光，且荧光板2由耐高温的透明材料与荧光粉制作而成，工作过程产生的高温不会对荧光板2的可靠性造成影响，可以做高功率的LED芯片。另一方面，本实施例提供的该种白光LED芯片，其发光原理仍然是单色光LED芯片激发荧光粉形成白光，其生产成本低，无需封装，且激发效率高、波长连续、颜色还原性高。
此处需要说明的是，过孔的方式形成电极，是在LED外延1的表面打孔延伸至需要导电的层面(如本实施例中的P-GaN层)，再在孔的周围设置金属层，并将高金属层通过孔延伸至需要导电的层面，形成该层面的电极(本实施例中的P电极)，下面实施例中的过孔的方式形成电极与此处的基本原理及结构相似，不再赘述。
由于生长衬底11、N-GaN层121以及P-GaN层123内部晶格排列的影响，生长衬底11上只能生长N-GaN层121，故发光层中12的N-GaN层121必须与生长衬底11相接触，P-GaN层123裸露于LED外延1的外面，直接在P-GaN层123上设置荧光板2，则需要通过过孔的方式形成P电极31，而由于P-GaN层123的厚度薄，导电性能差，过孔方式形成的P电极31与P-GaN层123属于点接触，导致电子扩散能力差，容易出现局部区域电子无法扩散到，出现暗区的现象，从而引起白光LED芯片发光效率及出光均匀性无法实现最大化。
实施例二
如图3-5所示，本实施例作为实施例一的改进实施方式，解决白光LED芯片的发光效率及出光均匀性无法实现最大化的问题。
一种白光LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
S1、提供LED外延1和荧光板2，所述LED外延1包括生长衬底11和生长于所述生长衬底11上的发光层12，其中，发光层12包括依次设置的N-GaN层121、量子井层122以及P-GaN层123，其中N-GaN层121与所述生长衬底11相互连接。
所述生长衬底11为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底或氮化镓衬底中的一种，具体根据实际需要，选择所述生长衬底。
其中，荧光板2由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形，具体的，该透明耐高温材料为蓝宝石、玻璃、石英晶体或碳化硅等材料。所述荧光粉为黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或多种。
S2、设置支撑衬底4，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述支撑衬底4安装于所述LED外延1上，本实施例中，采用粘结胶将支撑衬底4安装于LED外延1上，使得所述LED外延1与所述支撑衬底4相互连接，得到具有支撑衬底的LED外延，此时，所述生长衬底11与所述支撑衬底4分别位于所述发光层12的两侧，即所述生长衬底11、发光层12以及支撑衬底4依次设置，且发光层12的P-GaN层123与支撑衬底4相接触。
S3、剥离生长衬底11，将所述生长衬底11从具有支撑衬底的LED外延上剥离下来，具体的剥离方式可以选择激光剥离，此处，采用激光剥离时，采用一束能量介于生长衬底11与N-GaN层121之间的激光，从生长衬底11一侧扫描到另一侧，该束激光不会被蓝宝石吸收，被与生长衬底11相接触的N-GaN层121的界面吸收，产生Ga和N2气体，从而实现生长衬底11与发光层12之间的剥离，将N-GaN层121裸露在外，得到具有支撑衬底4的发光层12。
S4、将所述荧光板2安装于具有支撑衬底的发光层上，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板2安装于具有支撑衬底的发光层上，使得发光层12与所述荧光板2相互连接，得到具有支撑衬底的白光LED外延，此时，所述支撑衬底4与所述荧光板2分别位于所述发光层12的两侧，即所述支撑衬底4、发光层12以及荧光板2依次设置，且发光层12的N-GaN层121与荧光板2相接触。
S5、剥离支撑衬底，通过高温分解的方式，将粘结胶分解成气体，使得支撑衬底4与发光层12相互分离，得到待成形白光LED外延，该待成形白光LED外延的P-GaN层123裸露在外。
S6、设置电极3，在待成形白光LED外延的P-GaN层123表面设置P电极31，通过过孔的方式，在N-GaN层121形成N电极32，如此即可得到成型的白光LED芯片，该白光LED芯片为倒装LED芯片，发光层的出光面位于靠近所述荧光板，其发出的光激发所述荧光板内部的荧光粉，形成白光。
本实施例在实施例一的基础上，解决了发光效率及出光均匀性无法实现最大化的问题，将荧光板设置于N-GaN层121上，可以直接在P-GaN层123的表面设置呈面接触的P电极31，解决了P-GaN层123电子扩散能力差的问题，保证了白光LED芯片的出光效率以及出光均匀性。
上述实施例中，所述白光LED芯片的制造过程中，需要针对每个LED外延片上设置荧光板，生产效率不如人意。
实施例三
如图6-7所示，本实施例作为上述实施例的改进实施方式，解决白光LED芯片生产效率低的问题。
一种白光LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
S1、提供LED晶圆片5和荧光板2，所述LED晶圆片5包括依次设置的生长衬底51、发光层52、欧姆接触层53、绝缘层53以及电极层55，其中，发光层52的数量为至少一个，其包括依次设置的N-GaN层、量子井层以及P-GaN层，其中N-GaN层与所述生长衬底相互连接。
所述生长衬底51为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底或氮化镓衬底中的一种，具体根据实际需要，选择所述生长衬底。
其中，荧光板2由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形，具体的，该透明耐高温材料为蓝宝石、玻璃、石英晶体或碳化硅等材料。所述荧光粉为黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或多种。
S2、设置支撑衬底4，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述支撑衬底4安装于所述LED晶圆片5上，得到具有支撑衬底的LED晶圆片，本实施例中，采用粘结胶将支撑衬底安装于LED晶圆片5上，使得所述LED晶圆片5与所述支撑衬底4相互连接，得到具有支撑衬底的LED晶圆片，此时，所述生长衬底51与所述支撑衬底4分别位于所述发光层52的两侧，即所述生长衬底51、发光层52以及支撑衬底4依次设置，且所述电极层55与支撑衬底4相接触。
S3、剥离生长衬底51，将所述生长衬底51从具有支撑衬底的LED晶圆片上剥离下来，得到剥离生产衬底的LED晶圆片。具体的剥离方式可以选择激光剥离，此处，采用激光剥离时，采用一束能量介于生长衬底与N-GaN层之间的激光，从生长衬底一侧扫描到另一侧，该束激光不会被蓝宝石吸收，被与生长衬底相接触的N-GaN层的界面吸收，产生Ga和N2气体，从而实现生长衬底与发光层之间的剥离，将N-GaN层裸露在外，得到具有支撑衬底的发光层。
S4、将所述荧光板2安装于剥离生长衬底的LED晶圆片上，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板2安装于剥离生长衬底的LED晶圆片上，得到LED外延，使得LED外延的N-GaN层与所述荧光板相互连接，此时，所述支撑衬底4与所述荧光板2分别位于所述发光层52的两侧，即所述支撑衬底4、发光层52以及荧光板2依次设置，且发光层的N-GaN层与荧光板2相接触。
S5、剥离支撑衬底4，通过高温分解的方式，将粘结胶分解成气体，使得支撑衬底4与电极层55相互分离，得到待成形白光LED芯片。
S6、切割待成形白光LED芯片，将所有待成形LED芯片，得到成型的白光LED芯片。
本实施例采用的白光LED芯片的制造方法，将荧光板安装于LED晶圆片上，在将各个成型的LED芯片切割分离，实现了高生产效率的白光LED芯片的生产方式。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的白光LED芯片的制作方法，将LED外延的发光层安装于荧光板上，形成的白光LED芯片直接可以发白光，且荧光板由耐高温的透明材料与荧光粉制作而成，工作过程产生的高温不会对荧光板的可靠性造成影响，可以做高功率的LED芯片。另一方面，本实施例提供的该种白光LED芯片，其发光原理仍然是单色光LED芯片激发荧光粉形成白光，其生产成本低，无需封装，且激发效率高、波长连续、颜色还原性高。
2、本发明提供的白光LED芯片的制作方法，将荧光板设置于N-GaN层上，可以直接在P-GaN层的表面设置呈面接触的P电极，解决了P-GaN层电子扩散能力差的问题，保证了白光LED芯片的出光效率以及出光均匀性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种白光LED芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、提供LED外延和荧光板，所述LED外延包括生长衬底和生长于所述生长衬底上的发光层，其中，发光层包括依次设置的N-GaN层、量子井层以及P-GaN层，N-GaN层与所述生长衬底相互连接；
荧光板由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形；
S2、设置支撑衬底，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述支撑衬底安装于所述LED外延上，得到具有支撑衬底的LED外延；
所述发光层的P-GaN层与支撑衬底相接触；
S3、剥离生长衬底，将所述生长衬底从具有支撑衬底的LED外延上剥离下来；得到具有支撑衬底的发光层；
S4、将所述荧光板安装于具有支撑衬底的发光层上，得到具有支撑衬底的白光LED外延；
所述发光层的N-GaN层与所述荧光板相接触；
S5、剥离支撑衬底，使得支撑衬底与发光层相互分离，得到待成形白光LED外延；
S6、设置电极，在待成形白光LED外延的P-GaN层表面设置P电极，通过过孔的方式，在N-GaN层形成N电极，得到成型的白光LED芯片；
所述透明耐高温材料为蓝宝石、玻璃、石英晶体或碳化硅中的一种；
所述荧光粉为黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的白光LED芯片的制作方法，其特征在于，所述生长衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底或氮化镓衬底中的一种。
3.根据权利要求1所述的白光LED芯片的制作方法，其特征在于，S4步骤中，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板安装于具有支撑衬底的发光层上。
4.根据权利要求1所述的白光LED芯片的制作方法，其特征在于，S5步骤中，通过高温分解的方式，将粘结胶分解成气体。
5.一种白光LED芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、LED晶圆片和荧光板，所述LED晶圆片包括依次设置的生长衬底、发光层、欧姆接触层、绝缘层以及电极层，其中，发光层包括依次设置的N-GaN层、量子井层以及P-GaN层，N-GaN层与所述生长衬底相互连接；
荧光板由荧光粉与透明耐高温材料相互混合并成形；
S2、设置支撑衬底，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述支撑衬底安装于所述LED晶圆片上，得到具有支撑衬底的LED晶圆片；
所述电极层与支撑衬底相接触；
S3、剥离生长衬底，将所述生长衬底从具有支撑衬底的LED晶圆片上剥离下来，得到剥离生长衬底的LED晶圆片；
S4、将所述荧光板安装于剥离生长衬底的LED晶圆片上，得到LED外延；
所述LED外延的N-GaN层与所述荧光板相接触；
S5、剥离支撑衬底，使得支撑衬底与电极层相互分离，得到待成形白光LED芯片；
S6、切割待成形白光LED芯片，将所有待成形LED芯片，得到成型的白光LED芯片。
6.根据权利要求5所述的白光LED芯片的制作方法，其特征在于，S4步骤中，通过粘结胶或高温烧结的方式，将所述荧光板安装于剥离生长衬底的LED晶圆片上。
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