CN114784175A - 一种倒装led芯片及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倒装LED芯片及其生产工艺，包括基板，基板的顶部内嵌有n极导电板和p极导电板，n极导电板的顶部焊接有定位框一，p极导电板的顶部焊接有定位框二，基板的顶部设置有p型氮化镓层，p型氮化镓层的底部外壁设置有n型氮化镓层，n型氮化镓层的底部外壁设置有n电极，n型氮化镓层位于定位框一的内部，定位框一和定位框二的内部设置有焊接料。本发明通过向定位框一和定位框二内部进行添加焊接料，并对焊接料融化后与n极导电板和p极导电板进行焊接，使得倒装LED芯片的电极接触面增大，提高倒装LED芯片的导热效果。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，具体涉及一种倒装LED芯片及其生产工艺。
背景技术
发光二极管是一种半导体固态发光器件，其利用半导体PN结电致发光原理制成。LED器件具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能，因此在室外室内照明、背光、显示、交通指示等领域具有越来越广泛的应用。一般来说LED芯片分为水平结构(正装芯片)、垂直结构(垂直结构芯片)和倒装结构(倒装芯片)三种类型；其中，倒装结构LED芯片中的P、N电极层均位于发光区同一侧，LED芯片中的有源层所发出的光主要通过透明的蓝宝石层逸出，使得生产工艺得到简化。
中国专利号CN 201010227944.4公开了一种LED支架及其生产工艺。支架包括一绝缘座及显露于绝缘座上的多个导电引脚。其中，导电引脚为金属镀层，厚度为5-100微米。LED支架的生产工艺包含将注塑成型的绝缘座整体化学镀上一层金属；再对绝缘座进行激光切割，蚀刻掉激光行走路线区域的金属，以分开正负极，形成多个区分正负极的导电引脚前体；然后在导电引脚前体上电镀上第二金属层形成导电引脚后体；最后进行腐蚀处理，得到导电引脚。
中国专利号CN 201510238966.3提供了一种倒装LED芯片及其制作方法。所述倒装LED芯片包括衬底结构、外延层、接触层、第一连通电极、第二连通电极、绝缘反射层、第一焊盘和第二焊盘。所述倒装LED芯片的衬底结构包括依次形成的支撑衬底、晶格匹配层以及具有周期性排列的柱状结构的连通介质层，所述具有周期性排列的柱状结构的连通介质层暴露出部分所述晶格匹配层，所述晶格匹配层的晶体结构与所述N型半导体层的晶体结构相同。
现有技术中的倒装LED芯片在进行焊接时，其接触面积较小，导致倒装LED芯片导热性能差，且容易出现虚焊的现象，导致倒装LED芯片容易从基板上脱落。因此，亟需设计一种倒装LED芯片及其生产工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种倒装LED芯片及其生产工艺，以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种倒装LED芯片，包括基板，所述基板的顶部内嵌有n极导电板和p极导电板，所述n极导电板的顶部焊接有定位框一，所述p极导电板的顶部焊接有定位框二，所述基板的顶部设置有p型氮化镓层，所述p型氮化镓层的底部外壁设置有n型氮化镓层，所述n型氮化镓层的底部外壁设置有n电极，所述n型氮化镓层位于定位框一的内部，所述定位框一和定位框二的内部设置有焊接料。
优选的，所述p型氮化镓层的底部外壁设置有p电极，所述p电极位于定位框二的内部，所述p电极通过焊接料与定位框二焊接。
优选的，所述p型氮化镓层的顶部外壁设置有蓝宝石层，所述蓝宝石层的顶部外壁设置有防腐蚀层。
优选的，所述p型氮化镓层和n型氮化镓层之间设置有量子阱层，所述量子阱层的厚度为8-20nm。
优选的，所述n电极和p电极的底部外壁均焊接有导体连接脚，所述导体连接脚的底端一体成型有挡片。
优选的，所述基板的底部外壁一体成型有均匀分布的散热板，相邻的两个所述散热板之间设置有散热间隙。
一种倒装LED芯片的生产工艺，包括以下步骤：
填充焊接料步骤：向基板顶部的定位框一和定位框二的内部添加焊接料，并采用热风枪将焊接料在定位框一和定位框二的焊接料内部进行融化，使得定位框一和定位框二内部的焊接料与n极导电板和 p极导电板进行焊接，并使得焊接料保持熔融的状态；
拼装步骤：将n型氮化镓层装入定位框一的内部，将 p电极装入定位框二的内部，在蓝宝石层的顶部放置铜箔，并对蓝宝石层施加压力，使得n电极和p电极与焊接料充分接触；
冷却步骤：在保持蓝宝石层压力的情况下采用风机对基座和p型氮化镓层进行吹风，使得定位框一和定位框二的焊接料冷却凝固；
清理步骤：对定位框一和定位框二外部溢出的焊接料进行清理，并对蓝宝石层顶部的灰尘进行擦拭干净；
贴附防腐蚀层步骤：将蓝宝石层的顶部均匀的涂刷粘接胶，然后将防腐蚀层放置在蓝宝石层的顶部进行粘合。
优选的，在所述填充焊接料步骤中，所述 p极导电板和n极导电板均采用铜材质制成，在所述拼装步骤中，n电极采用沉积方式得到，所述n电极材质为NiAu，所述n电极的厚度为50nm-100nm，所述p电极和p型氮化镓层之间采用焊接的方式进行连接，在p电极和p型氮化镓层焊接前，先对p型氮化镓层采用沉积的方式得到欧姆接触层，然后再将欧姆接触层与p电极进行焊接。
优选的，将沉积得到的n电极和欧姆接触层采用波长248mm、频率30HZ、脉宽2.5ns、单脉冲能量200-300mj的激光进行辐照退火。
优选的，在所述贴附防腐蚀层步骤中，所述粘接胶为UV胶，在防腐蚀层与蓝宝石层进行贴附后采用紫外线照射时间为1-2min。
在上述技术方案中，本发明提供的一种倒装LED芯片及其生产工艺，有益效果为：
（1）本发明通过向定位框一和定位框二内部进行添加焊接料，并对焊接料融化后与n极导电板和 p极导电板进行焊接，使得倒装LED芯片的电极接触面增大，提高倒装LED芯片的导热效果。
（2）本发明通过导体连接脚和挡片与焊接料进行焊接，使得倒装LED芯片的焊接更加的牢固，防止倒装LED芯片出现虚焊脱离的现象。
（3）本发明通过对NiAu沉积的方式得到欧姆接触层和n电极，使得接触电阻减小，并且使得射向芯片电极表面的光能够尽量多的反射回蓝宝石层的一面，进而能够保证良好的出光效率。
（4）本发明通过激光辐照退火使得n电极和欧姆接触层的表面较为平整，降低电极表面的粗糙度，使得界面形貌更好，并且相对于传统的退火方式耗时时间短，提高LED芯片的加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种倒装LED芯片及其生产工艺实施例提供的整体结构示意图。
图2为本发明一种倒装LED芯片及其生产工艺实施例提供的A处放大结构示意图。
图3为本发明一种倒装LED芯片及其生产工艺实施例提供的控制流程图。
附图标记说明：
1基板、2 p型氮化镓层、3 n电极、4蓝宝石层、5防腐蚀层、6量子阱层、7 n型氮化镓层、8导体连接脚、9 n极导电板、10定位框一、11散热板、12 p电极、13散热间隙、14焊接料、15定位框二、16 p极导电板、17挡片。
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，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
如图1-3所示，本发明实施例提供的一种倒装LED芯片，包括基板1，基板1的顶部内嵌有n极导电板9和p极导电板16，n极导电板9的顶部焊接有定位框一10，p极导电板16的顶部焊接有定位框二15，基板1的顶部设置有p型氮化镓层2，p型氮化镓层2的底部外壁设置有n型氮化镓层7，n型氮化镓层7的底部外壁设置有n电极3，n型氮化镓层7位于定位框一10的内部，定位框一10和定位框二15的内部设置有焊接料14。
具体的，本实施例中，包括基板1，基板1为陶瓷材质制成，内部具有静电保护二极管，基板1的顶部内嵌有n极导电板9和p极导电板16，n极导电板9的顶部焊接有定位框一10，p极导电板16的顶部焊接有定位框二15，基板1的顶部设置有p型氮化镓层2，p型氮化镓层2的底部外壁设置有n型氮化镓层7，p型氮化镓层2和n型氮化镓层7为LED芯片的固有部分，n型氮化镓层7的底部外壁设置有n电极3，n电极3为对n型氮化镓层7进行导电和反光使用，n型氮化镓层7位于定位框一10的内部，定位框一10和定位框二15的内部设置有焊接料14，定位框一10起到对焊接料14进行定位的效果，焊接料14为锡。
本发明提供的一种倒装LED芯片及其生产工艺，本发明通过向定位框一10和定位框二15内部进行添加焊接料14，并对焊接料14融化后与n极导电板9和 p极导电板16进行焊接，使得倒装LED芯片的电极接触面增大，提高倒装LED芯片的导热效果。
本发明提供的另一个实施例中，p型氮化镓层2的底部外壁设置有p电极12，p电极12位于定位框二15的内部，p电极12通过焊接料14与定位框二15焊接，利用定位框二15对熔融的焊接料14进行定位，使得p电极12能够与焊接料14进行很好的焊接接触。
本发明提供的另一个实施例中，p型氮化镓层2的顶部外壁设置有蓝宝石层4，蓝宝石层4的顶部外壁设置有防腐蚀层5，防腐蚀层5为肖特玻璃材质制成，使得蓝宝石层4的表面具有极强的耐酸碱性能。
本发明提供的再一个实施例中，p型氮化镓层2和n型氮化镓层7之间设置有量子阱层6，量子阱层6的厚度为10nm，为p型氮化镓层2和n型氮化镓层7相间排列形成的，具有明显量子限制效应的电子或空穴的势阱。
本发明提供的再一个实施例中，n电极3和p电极12的底部外壁均焊接有导体连接脚8，导体连接脚8的底端一体成型有挡片16，通过导体连接脚8和挡片16与焊接料14进行焊接，使得倒装LED芯片的焊接更加的牢固，防止倒装LED芯片出现虚焊脱离的现象。
本发明提供的再一个实施例中，基板1的底部外壁一体成型有均匀分布的散热板11，相邻的两个散热板11之间设置有散热间隙13。
一种倒装LED芯片的生产工艺，包括以下步骤：
填充焊接料步骤：向基板1顶部的定位框一10和定位框二15的内部添加焊接料14，并采用热风枪将焊接料14在定位框一10和定位框二15的焊接料14内部进行融化，使得定位框一10和定位框二15内部的焊接料14与n极导电板9和 p极导电板16进行焊接，并使得焊接料14保持熔融的状态；
拼装步骤：将n型氮化镓层7装入定位框一10的内部，将 p电极12装入定位框二15的内部，在蓝宝石层4的顶部放置铜箔，并对蓝宝石层4施加压力，使得n电极3和p电极12与焊接料14充分接触；
冷却步骤：在保持蓝宝石层4压力的情况下采用风机对基座和p型氮化镓层2进行吹风，使得定位框一10和定位框二15的焊接料14冷却凝固；
清理步骤：对定位框一10和定位框二15外部溢出的焊接料14进行清理，并对蓝宝石层4顶部的灰尘进行擦拭干净；
贴附防腐蚀层步骤：将蓝宝石层4的顶部均匀的涂刷粘接胶，然后将防腐蚀层5放置在蓝宝石层4的顶部进行粘合；
本发明提供的再一个实施例中，在填充焊接料步骤中， p极导电板16和n极导电板9均采用铜材质制成，定位框一10和定位框二15也采用铜材质制成，在拼装步骤中，n电极3采用沉积方式得到，n电极3材质为NiAu，n电极3的厚度为50nm，p电极12和p型氮化镓层2之间采用焊接的方式进行连接，在p电极12和p型氮化镓层2焊接前，先对p型氮化镓层2采用沉积的方式得到欧姆接触层，然后再将欧姆接触层与p电极12进行焊接，对NiAu沉积的方式得到欧姆接触层和n电极3，使得接触电阻减小，并且使得射向芯片电极表面的光能够尽量多的反射回蓝宝石层4的一面，进而能够保证良好的出光效率。
本发明提供的再一个实施例中，将沉积得到的n电极3和欧姆接触层采用波长248mm、频率30HZ、脉宽2.5ns、单脉冲能量200mj的激光进行辐照退火，通过激光辐照退火使得n电极3和欧姆接触层的表面较为平整，降低电极表面的粗糙度，使得界面形貌更好，并且相对于传统的退火方式耗时时间短，提高LED芯片的加工效率。
本发明提供的再一个实施例中，在贴附防腐蚀层步骤中，粘接胶为UV胶，在防腐蚀层5与蓝宝石层4进行贴附后采用紫外线照射时间为1min，使得粘接胶得到完全固化。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (10)
1.一种倒装LED芯片，包括基板（1），其特征在于，所述基板（1）的顶部内嵌有n极导电板（9）和p极导电板（16），所述n极导电板（9）的顶部焊接有定位框一（10），所述p极导电板（16）的顶部焊接有定位框二（15），所述基板（1）的顶部设置有p型氮化镓层（2），所述p型氮化镓层（2）的底部外壁设置有n型氮化镓层（7），所述n型氮化镓层（7）的底部外壁设置有n电极（3），所述n型氮化镓层（7）位于定位框一（10）的内部，所述定位框一（10）和定位框二（15）的内部设置有焊接料（14）。
2.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片，其特征在于，所述p型氮化镓层（2）的底部外壁设置有p电极（12），所述p电极（12）位于定位框二（15）的内部，所述p电极（12）通过焊接料（14）与定位框二（15）焊接。
3.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片，其特征在于，所述p型氮化镓层（2）的顶部外壁设置有蓝宝石层（4），所述蓝宝石层（4）的顶部外壁设置有防腐蚀层（5）。
4.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片，其特征在于，所述p型氮化镓层（2）和n型氮化镓层（7）之间设置有量子阱层（6），所述量子阱层（6）的厚度为8-20nm。
5.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片，其特征在于，所述n电极（3）和p电极（12）的底部外壁均焊接有导体连接脚（8），所述导体连接脚（8）的底端一体成型有挡片（17）。
6.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片，其特征在于，所述基板（1）的底部外壁一体成型有均匀分布的散热板（11），相邻的两个所述散热板（11）之间设置有散热间隙（13）。
7.一种倒装LED芯片的生产工艺，包括权利要求1-6中任意一项所述的一种倒装LED芯片，其特征在于，包括以下步骤：
填充焊接料步骤：向基板（1）顶部的定位框一（10）和定位框二（15）的内部添加焊接料（14），并采用热风枪将焊接料（14）在定位框一（10）和定位框二（15）的焊接料（14）内部进行融化，使得定位框一（10）和定位框二（15）内部的焊接料（14）与n极导电板（9）和 p极导电板（16）进行焊接，并使得焊接料（14）保持熔融的状态；
拼装步骤：将n型氮化镓层（7）装入定位框一（10）的内部，将 p电极（12）装入定位框二（15）的内部，在蓝宝石层（4）的顶部放置铜箔，并对蓝宝石层（4）施加压力，使得n电极（3）和p电极（12）与焊接料（14）充分接触；
冷却步骤：在保持蓝宝石层（4）压力的情况下采用风机对基座和p型氮化镓层（2）进行吹风，使得定位框一（10）和定位框二（15）的焊接料（14）冷却凝固；
清理步骤：对定位框一（10）和定位框二（15）外部溢出的焊接料（14）进行清理，并对蓝宝石层（4）顶部的灰尘进行擦拭干净；
贴附防腐蚀层步骤：将蓝宝石层（4）的顶部均匀的涂刷粘接胶，然后将防腐蚀层（5）放置在蓝宝石层（4）的顶部进行粘合。
8.根据权利要求7所述的一种倒装LED芯片的生产工艺，其特征在于，在所述填充焊接料步骤中，所述 p极导电板（16）和n极导电板（9）均采用铜材质制成，在所述拼装步骤中，n电极（3）采用沉积方式得到，所述n电极（3）材质为NiAu，所述n电极（3）的厚度为50nm-100nm，所述p电极（12）和p型氮化镓层（2）之间采用焊接的方式进行连接，在p电极（12）和p型氮化镓层（2）焊接前，先对p型氮化镓层（2）采用沉积的方式得到欧姆接触层，然后再将欧姆接触层与p电极（12）进行焊接。
9.根据权利要求8所述的一种倒装LED芯片的生产工艺，其特征在于，将沉积得到的n电极（3）和欧姆接触层采用波长248mm、频率30HZ、脉宽2.5ns、单脉冲能量200-300mj的激光进行辐照退火。
10.根据权利要求7所述的一种倒装LED芯片的生产工艺，其特征在于，在所述贴附防腐蚀层步骤中，所述粘接胶为UV胶，在防腐蚀层（5）与蓝宝石层（4）进行贴附后采用紫外线照射时间为1-2min。
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