CN207199667U - 一种倒装led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种倒装LED芯片，其P电极和N电极均包括：第一金属层和第二金属层，所述第二金属层为金属镍层，且该金属镍层的厚度不小于0.5μm；以金属镍层代替现有技术中的金层或金锡合金层来进行倒装焊接，因金属镍层具有良好的阻挡层特性，且厚度在不小于0.5μm的情况下，具有很好的抗锡膏的渗透性，同时材料成本大幅度降低，且芯片的电性也能够得到保证。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体照明领域，具体涉及一种抗锡膏渗透性好、成本低的倒装LED芯片。
背景技术
为了避免正装芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率，芯片研发人员设计了倒装结构，即把正装芯片倒置，使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出，同时，针对倒装设计出方便LED封装厂焊线的结构，从而，整个芯片称为倒装芯片(Flip Chip)，该结构在大功率芯片较多用到。
倒装芯片的优势：1.没有通过蓝宝石散热，可通大电流使用；2.尺寸可以做到更小，光学更容易匹配；3.散热功能的提升，使芯片的寿命得到了提升；4.抗静电能力的提升；5.为后续封装工艺发展打下基础。
倒装无金线芯片级封装，基于倒装焊技术，在传统LED芯片封装的基础上，减少了金线封装工艺，省掉导线架、打线，仅留下芯片搭配荧光粉与封装胶使用。作为新封装技术产品，倒装无金线芯片及光源完全没有因金线虚焊或接触不良引起的不亮、闪烁、光衰大等问题。相比于传统封装工艺，芯片级光源的封装密度增加了16倍，封装体积却缩小了80％，灯具设计空间更大。倒装无金线芯片凭借更稳定的性能、更好的散热性、更均匀的光色分布、更小的体积，受到越来越多LED灯具企业和终端产品应用企业的青睐。
但是，目前倒装焊技术使用的焊接材料为锡膏。因锡膏具有很强的渗透作用，故对LED电极的要求较高。电极金属既要保证导电性，又要能挡住锡膏的渗透。现在一般采用的电极材料为金或金锡合金等，其厚度至少要在2μm以上， 这在制作芯片的成本上，增加了很大的成本。
实用新型内容
为此，本实用新型通过改善用于焊接电极的结构，从而达到抗锡膏渗透性好以及低成本的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供的一种倒装LED芯片，包括：
衬底，依次设于该衬底上的N型层、发光层、P型层，在部分P型层表面蚀刻至裸露出N型层；
电流扩散层，所述电流扩散层设于P型层表面；
P电极、N电极，所述P电极设于电流扩散层的表面，所述N电极设于N型层的表面，所述P电极和N电极均包括：第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置于电流扩散层或N型层的表面，所述第二金属层设置于第一金属层的表面，所述第二金属层为金属镍层，且该金属镍层的厚度不小于0.5μm；
绝缘层，所述绝缘层覆设于电流扩散层、N型层、以及P型层与N型层的交界处的表面，并分别裸露出P电极和N电极。
本实用新型的一种优选方案，所述第二金属层包括设置于第一金属层表面的第一金属镍层和设置于第一金属镍层表面的第二金属镍层，所述第一金属镍层的厚度不大于0.2μm。
本实用新型的另一种优选方案，所述第一金属镍层为蒸镀、沉积或溅镀工艺所制备，所述第二金属镍层为化镀工艺所制备。
本实用新型的另一种优选方案，所述第一金属层为一层金属层结构或多层金属层的层叠复合结构。
本实用新型的另一种优选方案，所述第一金属层的材料选自：银、铬、铜、铝、镍、钛、金、铂和钯。
本实用新型的另一种优选方案，还包括电流阻挡层，所述电流阻挡层设置于由P电极垂直投影于P型层的表面位置，并被电流扩散层所覆盖。
本实用新型的另一种优选方案，所述电流阻挡层为透明绝缘层或绝缘反射层。
本实用新型的另一种优选方案，所述绝缘层为绝缘反射层。
本实用新型的另一种优选方案，所述电流扩散层为ITO膜层、AZO膜层、ZnO膜层或石墨烯膜层。
通过本实用新型提供的技术方案，具有如下有益效果：
以金属镍层代替现有技术中的金层或金锡合金层来进行倒装焊接，因金属镍层具有良好的阻挡层特性，且厚度在不小于0.5μm的情况下，具有很好的抗锡膏的渗透性，同时材料成本大幅度降低，且芯片的电性也能够得到保证。
附图说明
图1所示为实施例一中倒装LED芯片的结构示意图；
图2所示为实施例二中倒装LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似 的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
实施例一
参照图1所示，本实施例的一种倒装LED芯片，包括：衬底11，依次设于该衬底11上的N型层12、发光层13、P型层14，电流扩散层20，绝缘层，P电极和N电极。在部分P型层14表面蚀刻至裸露出N型层12，电流扩散层20设于P型层14的表面。
所述P电极设于电流扩散层20的表面，所述N电极设于N型层12的表面，所述P电极和N电极均包括：第一金属层31和第二金属层32，所述第一金属层31设置于电流扩散层20或N型层12的表面，所述第二金属层32设置于第一金属层31的表面，所述第二金属层32为金属镍层，且该金属镍层32的厚度不小于0.5μm。
进一步的，在LED领域的金属膜层的制备中，最常用的制备工艺为蒸镀、沉积或溅镀等工艺，尤其是蒸镀工艺。但在上述工艺中，但是金属镍具有很强的薄膜张力，在真空镀膜情况下，当金属镍层厚度到达0.3μm时，因薄膜应力导致金属镍膜剥落，金属镍层无法一次性完成制备。所以，本实施例中，第二金属层32的金属镍层采用二层结构，包括：设置于第一金属层31表面的第一金属镍层321和设置于第一金属镍层321表面的第二金属镍层322，所述第一金属镍层321为常用的蒸镀、沉积或溅镀工艺所制备，其厚度不大于0.2μm；所述第二金属镍层322为化镀工艺所制备，在第一金属镍层321的基础上通过化镀工艺将厚度补满。
所述绝缘层40覆设于电流扩散层20、N型层12、以及P型层14与N型层 12的交界处的表面，并分别裸露出P电极和N电极。
进一步的，本实施例中，为了增加该倒装LED芯片在电极面的反光效率，优选的，绝缘层40为绝缘反射层，如LED芯片领域中常见的DBR反射层(布拉格反射层)。且P电极和N电极的第一金属层31也设置包含反射性较好的金属层结构，如铝层或银层。在其他实施例中，若不考虑该倒装LED芯片在电极面的反光，则绝缘层40也可以是透明绝缘层，如二氧化硅层，结构简单，制备成本低；P电极和N电极的第一金属层40的一层金属层结构或多层金属层的层叠复合结构的材料也可以选自银、铬、铜、铝、镍、钛、金、铂和钯，此是本领域内的技术人员早已掌握的，在此不再详述。
进一步的，本实施例中，在倒装LED芯片的P电极和N电极需要设置成等高，又因P电极和N电极之间有一个P型层14和N型层12之间的高度差，所以，在化镀工艺中，P电极的第二金属镍层和N电极的第二金属镍层可以分开制备，控制不同的时间或镀率，以达到等高的要求，如本实施例中P电极的第二金属镍层为0.5μm；N电极的第二金属镍层为1.5μm。其具体的操作是本领域内的技术人员早已掌握的，在此不再详述。
进一步的，本实施例中，所述电流扩散层20为ITO膜层、AZO膜层、ZnO膜层或石墨烯膜层。此是本领域内的技术人员早已掌握的，在此不再详述。
实施例二
参照图2所示，本实施例提供的倒装LED芯片的结构与实施例一的结构大致相同，不同之处在于：本实施例中，还包括电流阻挡层50，所述电流阻挡层50设置于由P电极垂直投影于P型层14的表面位置，并被电流扩散层20所覆盖。电流阻挡层50阻挡电流由P电极直接垂直流向P型层14，使电流强制通过电流扩散层20向外围扩散，使得电流分布均匀，发光更为均匀。同时，本实施 例中P电极的第二金属镍层为3μm；N电极的第二金属镍层为4μm，增加了电极的厚度，更方便后续封装。
进一步的，本实施例中，该电流阻挡层50为绝缘反射层，进一步增加电极面的反射效率，若P电极中设置有反射层，则该电流阻挡层也可以是二氧化硅层等透明绝缘层。
通过本实用新型提供的技术方案，以金属镍层代替现有技术中的金层或金锡合金层来进行倒装焊接，因金属镍层具有良好的阻挡层特性，且厚度在不小于0.5μm的情况下，具有很好的抗锡膏的渗透性，同时材料成本大幅度降低，且芯片的电性也能够得到保证。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种倒装LED芯片，其特征在于，包括：
衬底，依次设于该衬底上的N型层、发光层、P型层，在部分P型层表面蚀刻至裸露出N型层；
电流扩散层，所述电流扩散层设于P型层表面；
P电极、N电极，所述P电极设于电流扩散层的表面，所述N电极设于N型层的表面，所述P电极和N电极均包括：第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置于电流扩散层或N型层的表面，所述第二金属层设置于第一金属层的表面，所述第二金属层为金属镍层，且该金属镍层的厚度不小于0.5μm；
绝缘层，所述绝缘层覆设于电流扩散层、N型层、以及P型层与N型层的交界处的表面，并分别裸露出P电极和N电极。
2.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于：所述第二金属层包括设置于第一金属层表面的第一金属镍层和设置于第一金属镍层表面的第二金属镍层，所述第一金属镍层的厚度不大于0.2μm。
3.根据权利要求2所述的倒装LED芯片，其特征在于：所述第一金属镍层为蒸镀、沉积或溅镀工艺所制备，所述第二金属镍层为化镀工艺所制备。
4.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于：所述第一金属层为一层金属层结构或多层金属层的层叠复合结构。
5.根据权利要求4所述的倒装LED芯片，其特征在于：所述第一金属层的材料选自：银、铬、铜、铝、镍、钛、金、铂和钯。
6.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于：还包括电流阻挡层，所述电流阻挡层设置于由P电极垂直投影于P型层的表面位置，并被电流扩散层所覆盖。
7.根据权利要求6所述的倒装LED芯片，其特征在于：所述电流阻挡层为透明绝缘层或绝缘反射层。
8.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于：所述绝缘层为绝缘反射层。
9.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于：所述电流扩散层为ITO膜层、AZO膜层、ZnO膜层或石墨烯膜层。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113451469A (zh) * | 2020-05-29 | 2021-09-28 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 一种发光芯片及其制备方法 |
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2017
- 2017-09-29 CN CN201721267898.4U patent/CN207199667U/zh active Active
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