CN110465883B - 一种led芯片的研磨结构、研磨方法及led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明所提供的一种LED芯片的研磨结构、研磨方法及LED芯片，包括：研磨盘，以及与所述研磨盘相适配的压块；所述压块的下端面用于固定LED芯片，所述研磨盘的上端面设置有用于放置所述压块且呈曲面状的曲面研磨区，所述曲面研磨区用于与所述LED芯片的出光面相接触；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述曲面研磨区对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面。本发明通过在研磨盘上设置呈曲面状的曲面研磨区，并设置压块，将LED芯片的出光面研磨成为曲面，改变了现有LED芯片的发光角度，有针对性的形成了不同的发光效果，增强了LED芯片的使用方便性。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，尤其涉及的是一种LED芯片的研磨结构、研磨方法及LED芯片。
背景技术
随着科学技术的发展，特别是材料、微电子信息、光学技术的发展，LED产品的应用越来越广泛，具有很好的发展前景。在实际工业和生活中，LED主要应用在信息显示电子仪器、设备和家用电器等信息数码显示，城市交通信号灯、中大尺寸的LED背光源、半导体室内和室外照明、安全照明和特种照明、汽车内外灯和转向灯等等这些方面都有广泛应用。
目前，在制作LED芯片时，需在MOCVD内完成LED外延磊晶，即生长成带有发光层、P层、N层等的各级外延层，然后经芯片前段完成P极、N极及发光区(ITO)等工艺制备，最后进入LED芯片后端研磨减薄、研磨和抛光工艺制备过程。在后端制备过程中，一般把外延片通过石蜡粘结固定在陶瓷盘上，使其芯片背面与研磨轮、抛光盘相互紧密接触，摩擦减薄到所需厚度，然后再在精密的磨轮上以低转速进行弱酸性环境下化学反应抛光芯片。
在现有技术中，对LED芯片研磨抛光的主要作用是：降低LED衬底厚度，去除芯片表面的划痕，并且由于不良导热衬底被减薄，改善了芯片的散热，更利于LED封装工艺；另一方面，抛光工艺能够改善LED表面的划痕或长晶过程中缺陷等不良因素，一定程度地提升了芯片发光效率等性能。可见，现有技术中，经过研磨抛光后，芯片还是原有的形状，即出光面为平面。因此，由于现有技术中制作的LED芯片的出光面是平面，发光角度是完全一致的(垂直出射)，无法有针对性的形成不同的发光效果。
因此，现有技术存在缺陷，有待改进与发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种LED芯片的研磨结构、研磨方法及LED芯片，旨在解决现有技术中制作的LED芯片的出光面是平面，发光角度是完全一致的，无法有针对性的形成不同的发光效果的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种LED芯片的研磨结构，其中，包括：研磨盘，以及与所述研磨盘相适配的压块；所述压块的下端面用于固定LED芯片，所述研磨盘的上端面设置有用于放置所述压块且呈曲面状的曲面研磨区，所述曲面研磨区用于与所述LED芯片的出光面相接触；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述曲面研磨区对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面。
进一步地，所述曲面研磨区为所述研磨盘的上端面，且所述研磨盘的上端面呈凹形曲面；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述研磨盘的上端面对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成凸形曲面。
进一步地，所述研磨盘的上端面设置有用于容纳所述压块的容纳槽，所述容纳槽的槽底设置为曲面，所述曲面研磨区为所述容纳槽的槽底；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成与所述容纳槽的槽底相适配的曲面。
进一步地，所述容纳槽的槽底设置为凸形曲面，当所述研磨盘处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成凹形曲面。
进一步地，所述容纳槽的槽底设置为凹形曲面，当所述研磨盘处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成凸形曲面。
进一步地，所述压块固定所述LED芯片的端面设置为与所述曲面研磨区相适配的曲面。
进一步地，所述压块固定所述LED芯片的端面设置有软性胶皮，所述LED芯片固定在所述软性胶皮上。
进一步地，所述曲面研磨区上设置有用于对LED芯片进行研磨的研磨颗粒。
本发明还提供一种LED芯片的研磨方法，其中，包括：
将经过减薄的外延片切割成宽度为单个LED芯片的条形LED芯片；
将所述条形LED芯片固定在压块下端面，并将所述压块放置于研磨盘的曲面研磨区上，所述条形LED芯片的出光面与所述曲面研磨区相接触；
所述研磨盘以预设转速转动，将所述条形LED芯片上每个LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面。
进一步地，所述研磨盘以预设转速转动，将所述条形LED芯片上每个LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面具体包括：
当所述曲面研磨区为凹形曲面时，所述研磨盘以预设转速转动；
所述曲面研磨区对条形LED芯片出光面的两侧研磨，并逐渐研磨至中间，直至将所述条形LED芯片上每个LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区的凹形曲面相适配的凸形曲面。
本发明还提供一种LED芯片，其中，所述LED芯片由如上所述的LED芯片的研磨方法制成。
本发明所提供的一种LED芯片的研磨结构、研磨方法及LED芯片，包括：研磨盘，以及与所述研磨盘相适配的压块；所述压块的下端面用于固定LED芯片，所述研磨盘的上端面设置有用于放置所述压块且呈曲面状的曲面研磨区，所述曲面研磨区用于与所述LED芯片的出光面相接触；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述曲面研磨区对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面。本发明通过在研磨盘上端面设置呈曲面状的曲面研磨区，并设置与所述曲面研磨区相适配的压块，将LED芯片的出光面研磨成为曲面，改变了现有LED芯片的发光角度，有针对性的形成了不同的发光效果，增强了LED芯片的使用方便性。
附图说明
图1是本发明中LED芯片的研磨结构的较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明中LED芯片的研磨结构的较佳实施例的压块与LED芯片的结构示意图。
图3是本发明中LED芯片的研磨结构的较佳实施例所用压块的俯视图。
图4是本发明中LED芯片的研磨方法的较佳实施例的流程图。
图5是本发明中LED芯片的研磨方法的较佳实施例中出光面变化的结构示意图。
图6是本发明中LED芯片的较佳实施例的结构示意图。
图7是本发明中LED芯片的另一较佳实施例的结构示意图。
附图说明：
10、研磨盘；20、压块；30、LED芯片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明所提供的LED芯片30的研磨结构，包括：研磨盘10和压块20；所述压块20与所述研磨盘10相适配。所述压块20的下端面用于固定待研磨的LED芯片30，所述研磨盘10的上端面设置有用于放置所述压块20且呈曲面状的曲面研磨区，所述曲面研磨区用于与所述LED芯片30的出光面相接触。在研磨开始前，请参阅图2，将待研磨的LED芯片30固定在压块20的下端面，并将固定有LED芯片30的压块20放置在呈曲面状的曲面研磨区上。开始研磨时，控制所述研磨盘10进行旋转，在旋转时，所述曲面研磨区对所述LED芯片30的出光面进行研磨，并将所述LED芯片30的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面。这样，研磨后的LED芯片30的出光面为曲面，当曲面研磨区为凸形曲面时，那么研磨后的LED芯片30的出光面则为凹形曲面，具有聚光的作用；当曲面研磨区为凹形曲面时，那么研磨后的LED芯片30的出光面则为凸形曲面，具有发散光的作用，增大了发光角度。因此，本发明改变了现有LED芯片30的发光角度，有针对性的形成了不同的发光效果，增强了LED芯片30的使用方便性。
另外，LED芯片30包括正装芯片和倒装芯片；正装芯片依次为：ITO和保护层、P-GaN层、多量子阱发光层、N-GaN层、衬底层；所述ITO和保护层为出光面。倒装芯片依次为：衬底层、P-GaN层、多量子阱发光层、N-GaN层、ITO和保护层；所述衬底层为出光面。
可以理解的，由于LED芯片30非常小，在制作时，为了方便性以及提升制作效率，一般把芯片通过石蜡粘结作用固定在陶瓷盘上，一起进行减薄研磨等工序。本发明在压块20下端面固定的LED芯片30也是多个待研磨的LED芯片30，但是，为了在研磨时能够均匀的对每个芯片进行研磨，并研磨出相同的曲面，请参阅图3，本发明将原先已粘接的LED芯片30(即外延片)切割成宽度为单个LED芯片30的条形LED芯片30，并将多个条形LED芯片30固定在压块20下端面。优选的，所述多个条形LED芯片30平行设置。
在本发明较佳实施例中，在制作发散光的LED芯片30时，即，制作出光面为凸形曲面的LED芯片30时，整个研磨盘10上端面的区域均可作为曲面研磨区。即，在整个研磨盘10上端面设置有用于对LED芯片30进行研磨的研磨颗粒，并且，将所述研磨盘10的上端面整体设置为凹形曲面。当所述研磨盘10处于旋转状态时，所述研磨盘10的上端面对所述LED芯片30的出光面进行研磨，并将所述LED芯片30的出光面研磨成凸形曲面。所述凹形曲面与所述研磨盘10上端面的曲面相适配。优选的，所述凸形曲面为弧面。即，所述研磨盘10的纵切面为弧形。这样，LED芯片30发出的光线出射角度得到明显增大，后续芯片封装到LED支架后或芯片直接焊接在PCB基板上后，其发光角度也明显变大，有利于LED芯片30在电视背光(特别是直下式电视)、照明等方面的应用。
进一步地，在放置条形芯片时，将所述条形芯片的长度方向放置为与所述弧面的弯曲方向相同，所述弧面的弯曲方向即为所述研磨盘10的纵切面的弧形方向。
进一步的，所述压块20设置有两个，并在所述弧面上对称设置。
在本发明另一较佳实施例中，在所述研磨盘10的上端面设置用于容纳所述压块20的容纳槽，并将所述容纳槽的槽底设置为曲面，那么，所述曲面研磨区为所述容纳槽的槽底。也就是说，本实施例不需要在研磨盘10的全部上端面上设置曲面研磨区，即，研磨盘10不必是曲面的，只需容纳槽的槽底为曲面即可。并在所述槽底的曲面上设置研磨颗粒。当所述研磨盘10处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片30的出光面进行研磨，并将所述LED芯片30的出光面研磨成与所述容纳槽的槽底相适配的曲面。优选的，所述容纳槽设置有多个，并在所述研磨盘10的上端面均匀设置，以使所述研磨盘10在旋转时各处受力一致。所述研磨盘10的除了容纳槽外，其他位置可设置为平面，也可设置为其他形状。
具体的，在制作聚光的LED芯片30时，即，制作出光面为凹形曲面的LED芯片30时，将所述容纳槽的槽底设置为凹形曲面，在凹形曲面上设置研磨颗粒；当所述研磨盘10处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片30的出光面进行研磨，并将所述LED芯片30的出光面研磨成凸形曲面。
在制作发散光的LED芯片30时，即，制作出光面为凸形曲面的LED芯片30时，将所述容纳槽的槽底设置为凸形曲面，在凸形曲面上设置研磨颗粒；当所述研磨盘10处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片30的出光面进行研磨，并将所述LED芯片30的出光面研磨成凹形曲面。
在本发明较佳实施例中，所述压块20固定所述LED芯片30的端面设置为与所述曲面研磨区相适配的曲面。即，当所述曲面研磨区为凸形曲面时，所述压块20的下端面设置为与所述凸形曲面相适配的凹形曲面；当所述曲面研磨区为凹形曲面时，所述压块20的下端面设置为与所述凹形曲面相适配的凸形曲面。这样可以保证曲面研磨区均匀的对LED芯片30的出光面进行研磨。
另外，本发明的研磨盘10不限于凹形曲面和凸形曲面，还可以为S或多边形等多种形状，能够实现实际应用中所要求的LED芯片30不同形状的出光面。
进一步地，所述压块20固定所述LED芯片30的端面设置有软性胶皮，所述LED芯片30固定在所述软性胶皮上，所述软性胶皮具有一定的粘度。在研磨时，软性胶皮可以带来缓冲，以免LED芯片30收到其他损害。
进一步地，所述曲面研磨区上设置有用于对LED芯片30进行研磨的研磨颗粒，所述研磨颗粒为金刚石或其他硬度大的研磨颗粒。
为了保证研磨盘10能够对LED芯片30的出光面进行研磨，所述压块20必须具备一定的重量，优选的，所述压块20为金属压块20，重量小于10kg。
在本发明较佳实施例中，所述研磨盘10按照预设转速旋转，所述预设转速小于10rpm/h。
进一步地，所述研磨盘10的中心设置有轴孔，所述研磨盘10以经过所述轴孔的直线为中心轴进行旋转，且所述轴孔与研磨盘10相切形成的切面与所述中心轴相垂直。
如图4所示，本发明还公开了一种LED芯片30的研磨方法，包括：
S100、将经过减薄的外延片切割成宽度为单个LED芯片30的条形LED芯片30；
S200、将所述条形LED芯片30固定在压块20下端面，并将所述压块20放置于研磨盘10的曲面研磨区上，所述条形LED芯片30的出光面与所述曲面研磨区相接触；
S300、所述研磨盘10以预设转速转动，将所述条形LED芯片30上每个LED芯片30的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面。
进一步地，所述步骤S100具体包括：
S110、对经过减薄的外延片进行清洗；
S120、利用激光或刀具将清洗后的外延片切割成宽度为单个LED芯片30的条形芯片。
本发明是在目前外延片减薄工艺之后增加两道工艺制程：第一道工艺是通过激光、刀具等物理方法将外延片切割成仅有一列(单个LED芯片30的宽度)的条形芯片，以利于下一道研磨工艺后保证出光面弧度的一致性。第二道工艺式首先将条形芯片固定在有一定粘度的软性胶皮上，其胶皮贴于表面呈现弧面状的一定重量的金属压块20下(一般重量在10kg以下)，然后将压块20和条形芯片放置在呈现一定弧度的曲面研磨区上，曲面研磨区上镶嵌有金刚石或其他硬度大的研磨颗粒，当研磨盘10以一定转速旋转(一般转速设置在10rpm/h以下)时，同时喷有研磨润滑剂，金刚石等研磨颗粒对芯片出光面进行研磨抛光，形成具有一定弧度的出光面。完成之后，进行清洗，在进行下一步激光划片、裂片。
进一步地，,所述步骤S300具体包括：
S310、当所述曲面研磨区为凹形曲面时，所述研磨盘以预设转速转动；
S320、所述曲面研磨区对条形LED芯片出光面的两侧研磨，并逐渐研磨至中间，直至将所述条形LED芯片上每个LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区的凹形曲面相适配的凸形曲面。
也就是说，当所述曲面研磨区为凹形曲面时，将所述条形LED芯片的出光面接触凹形曲面，由于出光面为平面，因此，请参阅图5，在研磨时，曲面研磨区首先研磨与其接触的两个侧边，并逐渐研磨至出光面中部，直至将所述出光面研磨成为与所述凹形曲面相适配的凸形曲面。
另外，本发明的研磨方法适用的范围不限于LED所需的LED芯片30，还包括各种IC、二极管或三极管等所具有和LED芯片30相同制备工艺的产品。
如图6和图7所示，本发明还公开了一种LED芯片30，其中，所述LED芯片30由上述的LED芯片30的研磨方法制成。
综上所述，本发明公开的一种LED芯片的研磨结构、研磨方法及LED芯片，包括：研磨盘，以及与所述研磨盘相适配的压块；所述压块的下端面用于固定LED芯片，所述研磨盘的上端面设置有用于放置所述压块且呈曲面状的曲面研磨区，所述曲面研磨区用于与所述LED芯片的出光面相接触；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述曲面研磨区对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面。本发明通过在研磨盘上端面设置呈曲面状的曲面研磨区，并设置与所述曲面研磨区相适配的压块，将LED芯片的出光面研磨成为曲面，改变了现有LED芯片的发光角度，有针对性的形成了不同的发光效果，增强了LED芯片的使用方便性。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种LED芯片的研磨结构，其特征在于，包括：研磨盘，以及与所述研磨盘相适配的压块；所述压块的下端面用于固定LED芯片，所述研磨盘的上端面设置有用于放置所述压块且呈曲面状的曲面研磨区，所述曲面研磨区用于与所述LED芯片的出光面相接触；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述曲面研磨区对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面；
所述压块固定所述LED芯片的端面设置有软性胶皮，所述LED芯片固定在所述软性胶皮上，所述软性胶皮具有粘度；
将已粘接的LED芯片切割成宽度为单个LED芯片的条形LED芯片，并将多个条形LED芯片固定在压块下端面，多个所述条形LED芯片平行设置；
所述研磨盘的中心设置有轴孔，所述研磨盘以经过所述轴孔的直线为中心轴进行旋转，且所述轴孔与研磨盘相切形成的切面与所述中心轴相垂直。
2.根据权利要求1所述的LED芯片的研磨结构，其特征在于，所述曲面研磨区为所述研磨盘的上端面，且所述研磨盘的上端面呈凹形曲面；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述研磨盘的上端面对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成凸形曲面。
3.根据权利要求1所述的LED芯片的研磨结构，其特征在于，所述研磨盘的上端面设置有用于容纳所述压块的容纳槽，所述容纳槽的槽底设置为曲面，所述曲面研磨区为所述容纳槽的槽底；当所述研磨盘处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成与所述容纳槽的槽底相适配的曲面。
4.根据权利要求3所述的LED芯片的研磨结构，其特征在于，所述容纳槽的槽底设置为凸形曲面，当所述研磨盘处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成凹形曲面。
5.根据权利要求3所述的LED芯片的研磨结构，其特征在于，所述容纳槽的槽底设置为凹形曲面，当所述研磨盘处于旋转状态时，所述容纳槽的槽底对所述LED芯片的出光面进行研磨，并将所述LED芯片的出光面研磨成凸形曲面。
6.根据权利要求1所述的LED芯片的研磨结构，其特征在于，所述压块固定所述LED芯片的端面设置为与所述曲面研磨区相适配的曲面。
7.根据权利要求1所述的LED芯片的研磨结构，其特征在于，所述曲面研磨区上设置有用于对LED芯片进行研磨的研磨颗粒。
8.一种LED芯片的研磨方法，其特征在于，包括：
将经过减薄的外延片切割成宽度为单个LED芯片的条形LED芯片；
将所述条形LED芯片固定在压块下端面，并将所述压块放置于研磨盘的曲面研磨区上，所述条形LED芯片的出光面与所述曲面研磨区相接触；
所述研磨盘以预设转速转动，将所述条形LED芯片上每个LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面；
多个所述条形LED芯片平行设置；所述压块固定所述LED芯片的端面设置有软性胶皮，所述LED芯片固定在所述软性胶皮上，所述软性胶皮具有粘度；所述研磨盘的中心设置有轴孔，所述研磨盘以经过所述轴孔的直线为中心轴进行旋转，且所述轴孔与研磨盘相切形成的切面与所述中心轴相垂直。
9.根据权利要求8所述的LED芯片的研磨方法，其特征在于，所述研磨盘以预设转速转动，将所述条形LED芯片上每个LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区相适配的曲面具体包括：
当所述曲面研磨区为凹形曲面时，所述研磨盘以预设转速转动；
所述曲面研磨区对条形LED芯片出光面的两侧研磨，并逐渐研磨至中间，直至将所述条形LED芯片上每个LED芯片的出光面研磨成与所述曲面研磨区的凹形曲面相适配的凸形曲面。
10.一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片由权利要求8-9任一项所述的LED芯片的研磨方法制成。
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