CN201134439Y - 一种照明用led芯片的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照明用LED芯片的结构，包括垂直通孔结构的LED芯片，支持衬底和反射/欧姆/键合层键合在一起，上叠加外延层，在外延层四周垂直设置一圈深至反射/欧姆/键合层表面的凹槽，在外延层的表面上和凹槽内敷有一层荧光粉和树脂的混合层，在混合层的上表面粘合一层底面大小和外延层上表面大小一样的微透镜阵列层，该微透镜阵列层的折射率为1.5～1.55，本实用新型直接在现有的垂直通孔结构的LED芯片的外延层上进行荧光粉层和树脂的混合层以及微透镜阵列层的制造，这样可使LED在后续的封装时无需再涂荧光粉，可直接发白光，能大大减少光损，提高出光率，简化后续的封装工艺，易小型化和集成。

Description

一种照明用LED芯片的结构

技术领域

本实用新型涉及半导体发光二极管LED光源，特别涉及一种照明领域的白光LED芯片的结构。

背景技术

发光二极管(LED)是一种新型光源，和传统光源相比它具有很多优点：长寿、节能、低电压、体积小、无污染。LED自诞生以来，技术在不断进步，发光效率在不断提高，目前白光LED的发光效率已经超过了普通荧光灯，LED已开始进入照明领域。

白光LED的技术主要包括芯片技术和封装技术，在蓝光LED芯片上涂敷黄光荧光粉，两种光混合产生白光的方法是白光LED封装的关键技术。主要封装过程包括：固晶烧结，金线压焊，点粉，灌封，固化，切筋，测试。

目前垂直通孔结构的LED芯片是最先进的一种LED芯片，其结构是由支持衬底、反射/欧姆/键合层和外延层从下向上键合在一起，外延层由最上层的第一类限制层、中间的活化层和下层的第二类限制层组成，图形化电极形成在第一类限制层面上，半通孔/金属填充塞上端连接图形化电极，下端连接支持衬底。对于大功率大尺寸的LED，与图形化电极7联接的半通孔/金属填充塞可以设置一个以上。该LED芯片结构的缺陷是：(1)封装过程比较复杂，出光率低；(2)产品难以小型化；(3)产品不易集成。

为提高照明用LED灯的发光性能，行业上普遍的做法是通过改进封装工艺达到性能良好的发光效果，而在目前的封装工艺下很难克服LED芯片的缺陷。

发明内容

本实用新型通过改进LED芯片的结构克服现有技术的不足，提供了一种易集成、易封装且出光率高的照明用LED芯片的结构。

本实用新型采用的技术方案是：包括垂直通孔结构的LED芯片，该芯片由支持衬底和反射/欧姆/键合层键合在一起，在反射/欧姆/键合层上叠加外延层，外延层由最上层的第一类限制层、中间的活化层和下层的第二类限制层组成，图形化电极形成在第一类限制层面上，半通孔/金属填充塞上端连接图形化电极，下端连接支持衬底，在外延层四周垂直设置一圈深至反射/欧姆/键合层表面的凹槽，在外延层的表面上和凹槽内敷有一层荧光粉和树脂的混合层，在混合层的上表面粘合一层底面大小和外延层上表面大小一样的微透镜阵列层，该微透镜阵列层的折射率为1.5～1.55。

本实用新型直接在现有的垂直通孔结构的LED芯片的外延层上进行荧光粉层和树脂的混合层以及微透镜阵列层的制造，这样可使LED在后续的封装时无需再涂荧光粉，可直接发白光，能大大减少光损，提高出光率，简化后续的封装工艺。

传统的多芯片集成封装是将很多个单芯片封装在一起，固晶和点粉的工艺要求都比单芯片封装要高得多，而本实用新型的LED多芯片集成是将相当于多个单芯片面积的外延层切割成一整块，其实是一个面积较大的单芯片，其封装过程和传统的单芯片封装相比工艺复杂程度一致，易小型化和集成。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中微透镜阵列层7的俯视图和局部放大图。

具体实施方式

如图1所示，用业界常用的方法制作成垂直通孔结构的LED芯片：在支持衬底1上设置有半通孔/金属填充塞10，支持衬底1与反射/欧姆/键合层2键合，在反射/欧姆/键合层2叠加外延层11。外延层11由最上层的第一类限制层5、中间的活化4和下层的第二类限制层3组成，第一类限制层5表面上形成图形化电极7，在外延层11四周垂直蚀刻外延层11，直至反射/欧姆/键合层2暴露，形成一圈深至反射/欧姆/键合层2表面的凹槽6，凹槽6的宽度为W，深度为D，使得W≥D/2，

将荧光粉和树脂均匀混合在一起，该树脂是高透光的环氧树脂或硅胶树脂，且其折射率在1.5～1.55之间，用甩胶的方法使荧光粉和树脂的混合物均匀地敷在外延层11的表面上和凹槽6内，整个封盖了图形化电极7，形成荧光粉和树脂的混合层8，该混合层8的厚度在50微米至500微米之间。

一般当光线从光密介质进入光疏介质时，会产生全反射现象，因此当光线从折射率为1.5的树脂表面入射到空气中时会产生全反射损失。根据菲涅耳定律N1Sinθ1＝N2Sinθ2，则θ1＝arcsin(N2/N1)＝arcsin(1/1.5)＝41.8度，即只有入射角小于41.8度的光能从树脂表面入射到空气中，因此本实用新型在混合层8的上表面粘合一层底面大小和外延层11上表面大小一样的微透镜阵列层7，该微透镜阵列层7用高透光率折射率为1.5～1.55的二氧化硅制作，也可以用高耐热高透光率折射率为1.5左右的塑料，比如PC，COC或硅胶制作。其方法是将微透镜阵列层7放置在混合层8上，使二者完全对齐，并进行150摄氏度，1小时的高温烘烤，将二者粘合在一起。每个透镜的大小及排列位置和单颗芯片12一致。图2中每一方格为切割前的一颗微透镜，此时出光面从平面改为球面，可大大减少全反射损失。

本实用新型在使用时将外延层11切割成芯片。根据实际使用的需要，可以将外延层11切割成单颗芯片12，封装单颗的LED，也可将芯片切割成包含多个芯片的小集成块，但同一小块上的多个芯片间无需切割。

Claims (3)

1.一种照明用LED芯片的结构，包括垂直通孔结构的LED芯片，该芯片由支持衬底(1)和反射/欧姆/键合层(2)键合在一起，在反射/欧姆/键合层(2)上叠加外延层(11)，外延层(11)由最上层的第一类限制层(5)、中间的活化层(4)和下层的第二类限制层(3)组成，图形化电极(9)形成在第一类限制层(5)面上，半通孔/金属填充塞(10)上端连接图形化电极(9)，下端连接支持衬底(1)，其特征是：在外延层(11)四周垂直设置一圈深至反射/欧姆/键合层(2)表面的凹槽(6)，在外延层(11)的表面上和凹槽(6)内敷有一层荧光粉和树脂的混合层(8)，在混合层(8)的上表面粘合一层底面大小和外延层(11)上表面大小一样的微透镜阵列层(7)，该微透镜阵列层(7)的折射率为1.5～1.55。

2.根据权利要求1所述的一种照明用LED芯片的结构，其特征是：凹槽(6)的宽度为W、深度为D，W≥D/2。

3.根据权利要求1所述的一种照明用LED芯片的结构，其特征是：混合层(8)的厚度为50～500微米。