CN204271133U - 一种点焊式led芯片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种点焊式LED芯片结构，其特征在于，包括：衬底、缓冲层、N型层、发光层、P型层和ITO层；形成于外延芯片的上侧和四周的隔离层；在ITO层上形成P型finger，形成于N型层上的N型finger，以及分别与N型finger与P型finger相连的N型引出层与P型引出层；位于芯片外表面的保护层；引出层与外置电路相连；并在采用倒装结构时进一步设有荧光粉层。本实用新型的优点为，电流从芯片侧壁引出，无焊盘，能增大发光面积，通过点焊或点胶实现电极与外置电路相连，提高了LED的良率，可同时适用于倒装芯片和正装芯片。

Description

一种点焊式LED芯片结构

技术领域

本实用新型涉及LED生产技术，尤其是一种点焊式LED芯片结构。

背景技术

自1879年爱迪生发明第一盏白炽灯开始，电光转换给世界带来持续照明的新希望，人类开始了对电光源的探索与研究。在漫长的电力照明史中，先后出现白炽灯、荧光灯和高强度气体放电 (HID)灯等主要电光源阶段，极大的改善了光源的性能，提高了照明的质量，但这些光源仍然不同程度地具有寿命短、光效低以及辐射污染等局限。随着经济的增长与科技的进步，人们渴望生产一种具有更长寿命，更高发光效率，可靠性好，耗能低，且绿色环保的新光源，来满足现代社会发展的需要。

    GaN基LED发光效率由发光二极管的内量子效率和光提取率决定。随着材料生长技术以及器件结构设计的进步，但受材料吸收，电极吸收，GaN/空气界面全反射临界角，电流拥挤等多种因素的影响，芯片出现了三种结构，1）正装结构、2）倒装结构、3）垂直结构。正装结构面临，电极图形的遮挡与吸收；倒装结构面临相对于正装芯片结构的设备较贵，同时倒装结构精确度要求更高等多种问题；垂直结构需剥离蓝宝石衬底，制作难道加大的问题，本实用新型能有效减少电极对光的吸收与遮挡，同时制作简便。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型在传统的芯片结构基础上，将电流从侧壁引出，无焊盘，能增大发光面积，同时通过点焊实现电极与外置电路相连，提高了LED的良率，同时可适用于倒装芯片和正装芯片。

本实用新型的技术方案为：一种点焊式LED芯片结构，包括外延芯片，所述的外延芯片包括衬底、缓冲层、N型层、发光层、P型层和ITO层，其特征在于，所述的外延芯片还包括：

—隔离层，形成于ITO层上与芯片对应侧壁之间以及N型层上与芯片对应侧壁之间；

—N型finger，形成于外延芯片的N型层上，该N型finger与外延芯片电性耦合；

—N型引出层，位于N型finger与芯片边界之间，将电流从芯片侧壁引出；

—P型finger，形成于外延芯片的ITO层上，该P型finger经过ITO层与外延芯片电性耦合；

—P型引出层，位于P型finger与芯片边界之间，将电流从芯片侧壁引出；

—保护层，位于芯片外表面，起保护作用。

所述的隔离层也可形成在N型finger上、P型finger上以及两者之间的芯片表面上。

所述的外延芯片中，N型引出层和P型引出层分别与外延芯片的外置电路之间设置有连接层，所述的连接层为焊料层或导电胶层。

所述的外延芯片为倒装式结构，芯片的保护层外和芯片的连接层之间还设置有荧光粉层。

所述的外延芯片在采用倒装结构时，隔离层可替换成DBR层，DBR层可以为由SiO2和TiO2交替生长或由SiO2和Ti3O5交替生长的全反射层，或为其作用为既有隔离效果又能增强芯片的发光效果。

所述的衬底背面设有绝缘胶。

所述的发光层和P型层之间还形成有电子阻挡层。

所述N型finger、P型finger和引出层的材料分别为Ag、Cu、Al、Ni、In、Sn、Ti、Pt、Cr、Au和Wu中的一种或者多种组成的合金。

所述引出层中，引出点可分布在对角或者两边，引出点的数目为两个以上。

所述隔离层为二氧化硅或氮化硅一种或组合，也可是其他绝缘物质，厚度为0.2 -30μm。

所述保护层为二氧化硅或氮化硅一种或组合，也可是其他绝缘物质，厚度为0.2 -30μm。

本实用新型中的外延芯片按结构分为正装芯片、倒装芯片，按设计尺寸大小则分为小功率芯片、中功率芯片、大功率芯片及高压芯片。

本实用新型所提供的LED芯片结构的封装方法，包括如下步骤：1、清洗衬底；2、采用MOCVD技术生长外延芯片结构中的缓冲层、N型层、发光层、电子阻挡层、P型层；3、使用ICP、掩膜或光刻技术刻蚀mesa；4、使用反应等离子沉积技术制作ITO层；5、采用PECVD技术制作隔离层；6、同时形成finger和引出层，并使finger和引出层连接；7、制作保护层；8、涂覆或黏贴荧光粉，荧光粉固化；9、减薄切割裂片；10、点焊。

上述步骤中，所述隔离层也可等N型finger、P型finger形成后形成，再在所述隔离层上形成引出层。

优选地，所述引出层制作中，引出点可分布在对角或者两边；引出点的数目可以大于两个；并依据尺寸大小设定引出点的形状与位置。

优选地，所述点焊步骤中，焊料直接点在芯片侧壁，多余焊料沿着外延芯片侧壁流下，流下的焊料直接与外置电路相连，所述点焊，可以是直接点焊、共晶焊，也可是点胶，点胶的胶水为导电胶。

本实用新型的有益效果为：提供了一种点焊式LED芯片结构，一方面电流从侧壁引出，无焊盘，能增大发光面积，同时无焊盘增加了芯片设计的多样化；一方面无金线减少了制作成本，并且无金线遮蔽可提升光效，也不会产生掉电极的问题，提升了LED的可靠性；另一方面采用点焊工艺就能实现电极与外置电路相连，简化工艺步骤并提高了LED的良率。

附图说明

图1 为本实用新型的实施例1的主体结构的剖面示意图。

图2 为本实用新型的实施例1的主体结构的俯视透视示意图（中功率）。

图3 为本实用新型的实施例1的主体结构的俯视透视示意图（小功率）。

图4为本实用新型的实施例2的主体结构的剖面示意图。

图5 为本实用新型的实施例2的主体结构的俯视透视示意图（中功率）。

图6 为本实用新型的实施例2的主体结构的俯视透视示意图（小功率）。

图7 为本实用新型的实施例3的主体结构的剖面示意图（倒装芯片）。

图8 为本实用新型的实施例4的高压芯片的俯视透视示意图。

图中，1-衬底；2-缓冲层；3-N型层；4-发光层；5-P型层；6-ITO层；7-隔离层；8-P型引出层；9-保护层；10-N型引出层；11-N型finger；12-P型finger；13-连接层；14-外部电路；15-绝缘胶，16-荧光粉层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

实施例1：如图1所示，本实用新型提供的点焊式LED芯片结构，包括衬底（1），形成于衬底（1）上的缓冲层（2），形成于缓冲层（2）上的N型层（3），形成于N型层（3）上的发光层（4），形成于发光层（4）上的P型层（5），形成于P型层（5）上的ITO层（6），形成以ITO层（6）上与芯片侧壁的隔离层（7），形成于ITO层（6）上的P型finger（12），形成于N型层（3）上的N型finger（11），形成于ITO层（6）上与芯片右侧壁、以及N型层（3）上与芯片左侧壁之间的隔离层（7），形成于P型finger（12）与芯片边界的P型引出层（8），形成于N型finger（11）与芯片边界之间的N型引出层（10），形成于整个芯片表面的保护层（9），形成于衬底（1）与散热板之间的绝缘胶（15），形成于引出层与外部电路（14）的连接层（13）。N型finger与P型finger及N型引出层与P型引出层可同时制作。

图2、图3分别为实施例1的中功率与小功率芯片的应用。

实施例2：如图4所示，本实用新型提供的点焊式LED芯片结构，包括衬底（1），形成于衬底（1）上的缓冲层（2），形成于缓冲层（2）上的N型层（3），形成于N型层（3）上的发光层（4），形成于发光层（4）上的P型层（5），形成于P型层（5）上的ITO层（6），形成于ITO层（6）上的P型finger（12），形成于N型层（3）上的N型finger（11），形成于ITO层（6）上与芯片右侧壁、N型层（3）上与芯片左侧壁、以及N型finger（11）和P型finger（12）之间的隔离层（7），形成于P型finger（12）与芯片边界的P型引出层（8），形成于N型finger（11）与芯片边界之间的N型引出层（10），形成于整个芯片表面的保护层（9），形成于衬底（1）与散热板之间的绝缘胶（15），形成于引出层与外置电路（14）的连接层（13）。本实施例中，P型引出层（8）与P型finger（12）之间的隔离层（7）需开孔，N型引出层（10）与N型finger（11）之间的隔离层（7）需开孔，以实现内部ITO层（6）或N型层（3）的电流引出功能。

图5、图6分别为实施例2在中功率与小功率芯片的应用。

实施例3：如图7所示，本实用新型提供的点焊式LED芯片倒装结构，包括衬底（1），形成于衬底（1）上的缓冲层（2），形成于缓冲层（2）上的N型层（3），形成于N型层（3）上的发光层（4），形成于发光层（4）上的P型层（5），形成于P型层（5）上的ITO层（6），形成于ITO层（6）上的P型finger（12），形成于N型层（3）上的N型finger（11），形成于ITO层（6）上与芯片左侧壁、N型层（3）上与芯片右侧壁、以及N型finger（11）和P型finger（12）之间的隔离层（7），形成于P型finger（12）与芯片边界的P型引出层（8），形成于N型finger（11）与芯片边界之间的N型引出层（10），形成于整个芯片表面的保护层（9），形成保护层（9）上的荧光粉层（16），形成于芯片与散热板之间的绝缘胶（15），形成于引出层与外部电路（14）的连接层（13）。本实施例中，P型引出层（8）与P型finger（12）之间的隔离层（7）需开孔，N型引出层（10）与N型finger（11）之间的隔离层（7）需开孔，以实现内部ITO层（6）或N型层（3）的电流引出功能。

实施例4：如图8所示，本实用新型基于实施例1、实施例2、实施例3的高压应用，是将相邻LED芯片结构上极性相反的N型finger（11） 和P型finger（12）进行串联式连接，以提供相应的无焊盘高压LED芯片。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (10)

1.一种点焊式LED芯片结构，其外延芯片包括衬底、缓冲层、N型层、发光层、P型层和ITO层，其特征在于，所述的外延芯片还包括：

—隔离层，形成于ITO层上与芯片对应侧壁之间以及N型层上与芯片对应侧壁之间；

—N型finger，形成于外延芯片的N型层上，该N型finger与外延芯片电性耦合；

—N型引出层，位于N型finger与芯片边界之间；

—P型finger，形成于外延芯片的ITO层上，该P型finger经过ITO层与外延芯片电性耦合；

—P型引出层，位于P型finger与芯片边界之间；

—保护层，位于芯片外表面。

2.根据权利要求1所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述的隔离层也可形成在N型finger上、P型finger上以及两者之间的芯片表面上。

3.根据权利要求1或2所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述的外延芯片中，N型引出层和P型引出层分别与外延芯片的外置电路之间设置有连接层，所述的连接层为焊料层或导电胶层。

4.根据权利要求3所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述的外延芯片为倒装式结构，芯片的保护层外和芯片的连接层之间还设置有荧光粉层。

5.根据权利要求4所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述的外延芯片在采用倒装结构时，隔离层可替换成DBR层。

6.根据权利要求1所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述的衬底背面设有绝缘胶。

7.根据权利要求1所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述N型finger、P型finger和引出层的材料分别为Ag、Cu、Al、Ni、In、Sn、Ti、Pt、Cr、Au和Wu中的一种。

8.根据权利要求1所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述引出层中，引出点可分布在对角或者两边，引出点的数目为两个以上。

9.根据权利要求1所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述隔离层为二氧化硅或氮化硅，厚度为0.2 -30μm。

10.根据权利要求1所述的点焊式LED芯片结构，其特征在于：所述保护层为二氧化硅或氮化硅，厚度为0.2 -30μm。