CN209981264U - 一种led芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED芯片，其包括：衬底；设于所述衬底表面的外延层，其中所述外延层依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层；设于所述第一半导体层的第一电极；设于所述第二半导体层的第二电极；所述第一电极和/或第二电极设有至少一个贯穿所述第一电极和/或第二电极的孔洞。实施本实用新型，可有效防止打线打偏；增加焊料金球的与芯片电极之间的接触面积，防止脱焊；同时也可防止电极变形；提升芯片亮度。

Description

一种LED芯片

技术领域

本实用新型涉及光电子制造技术领域，尤其涉及一种LED芯片。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。

打线是LED生产中非常重要的一个环节，它是通过焊接机用金线将LED的直角管脚和LED芯片电极进行焊接，这样才能完成LED芯片的电气连接，使之发光。实际生产中，通常是使用超声波金丝球焊机进行打线。超声波金丝球焊机的原理是：带有金丝的瓷嘴，以一定压力作用在芯片上，超声波通过瓷嘴把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温，在压力、热量和超声波能量的共同作用下，使金丝在芯片电极和外引线键合区之间形成良好的欧姆接触，完成内外引线的连接。

打线是LED封装制造工艺中的重要工序，直接影响LED灯珠的可靠性。打线最常见的问题是打线偏移，亦即结球端的中心位置偏离电极中心，导致粘合面积变小，粘合力不够，可能虚焊或后期信赖性不好，进而造成LED封装元件的电性不稳、良率损失的问题。打线另一个比较最常见的问题是挤金，即电极受到金球的压力容易发生变形，严重的话还会造成短路现象。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种LED芯片，其方便打线对位，可有效提升打线的品质。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种LED芯片，其包括：

衬底；

设于所述衬底表面的外延层，其中所述外延层依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层；

设于所述第一半导体层的第一电极；

设于所述第二半导体层的第二电极；

所述第一电极和/或第二电极设有至少一个贯穿所述第一电极和/或第二电极的孔洞。

作为上述技术方案的改进，所述第一电极和/或第二电极还设有至少一条贯穿所述第一电极和/或第二电极的沟槽。

作为上述技术方案的改进，所述孔洞设于所述第一电极和/或第二电极的中心位置；

所述沟槽设于所述孔洞周围。

作为上述技术方案的改进，所述孔洞为圆形、三角形、矩形、椭圆形、或正方形；

所述沟槽为直线或曲线。

作为上述技术方案的改进，所述孔洞的宽度为1～50μm；

所述沟槽的宽度大于等于1μm。

作为上述技术方案的改进，所述第一电极和/或第二电极依次包括Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层。

作为上述技术方案的改进，所述第一电极和/或第二电极的中心位置设有一个孔洞；

所述孔洞周围设有至少两条沟槽。

作为上述技术方案的改进，所述第一电极和第二电极的中心位置均设有一个孔洞，所述孔洞为圆形；

所述孔洞两侧设有两条沟槽，所述沟槽为弧形并相互对称。

作为上述技术方案的改进，所述第一电极和第二电极的中心位置均设有一个孔洞，所述孔洞为圆形；所述孔洞周围设有三条沟槽，所述沟槽为直线。

作为上述技术方案的改进，所述第一电极和第二电极的中心位置均设有一个孔洞，所述孔洞为正方形；

所述孔洞周围设有四条沟槽，所述沟槽为直线；且相邻沟槽之间夹角为90°。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

1、本实用新型提供的LED芯片，在第一电极和/或第二电极中心具有孔洞。孔洞在打线的过程中能够帮助定位，防止打偏。

2、本实用新型提供的LED芯片，孔洞和沟槽在打线焊接的过程中可以增加焊料金球的与芯片电极之间的接触面积，使焊料与电极的粘接力更牢固，达到防止脱焊的目的。

3、本实用新型提供的LED芯片，孔洞和沟槽在打线焊接的过程中可以使能量向孔洞和沟槽传递，同时起到能够导流，防止电极变形的作用。

4、本实用新型提供的LED芯片，电极面积小于传统LED芯片电极的面积，即，本实用新型电极与半导体层的接触面积减少，从而减少电极面积占发光面积的比例，提高芯片的有效发光面积，在不影响芯片电压的情况下，提高芯片的亮度。此外，还可以节省部分电极的原料，降低成本。

附图说明

图1是本实用新型一种LED芯片的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中孔洞结构示意图；

图3是本实用新型一种LED芯片第一电极和/或第二电极结构示意图；

图4是本实用新型实施例2中孔洞与沟槽的结构示意图；

图5是本实用新型实施例3中孔洞与沟槽的结构示意图；

图6是本实用新型实施例4中孔洞与沟槽的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

实施例1

参见图1和图2，本实施例提供一种LED芯片，其包括衬底1；设于衬底1表面的外延层2，外延层2包括第一半导体层21，有源层22和第二半导体层23；第一半导体层21上设有第一电极3，第二半导体层23上设有第二电极4；其中，第一电极3和/或第二电极4上设有一个贯穿第一电极3和/或第二电极4的至少一个孔洞31/41。孔洞31/41在打线时具有定位作用，可防止打偏；同时，由于孔洞的侧壁的存在，增加了金球与电极的接触面积，使金球与电极粘接更牢固；最后，由于孔洞在打线焊接的过程中可以使能量向孔洞传递，起到防止电极变形的作用。

具体的，在本实施之中，在第一电极3和第二电极4的中心各设有一个孔洞31/41；孔洞31/41的形状为圆形、三角形、矩形、椭圆形、或正方形，但不限于此。优选的，孔洞31/41的形状为圆形，其便于加工以及应力分布。

孔洞31/41的宽度为1～50μm；优选的为1～20μm；进一步优选的为2～10μm，具体的为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm，但不限于此。

具体的，在本实施之中，衬底1为蓝宝石，但不限于此。第一半导体层21和第二半导体层23均为氮化镓基半导体层，有源层22为氮化镓基有源层；但不限于此。进一步的，为了提升LED芯片的性能，在衬底1与外延层2之间还设有外延缓冲层5。

具体的，参考图3，在本实施例之中，第一电极3和第二电极4由Cr、Al、Ti、Pt、Ni、Au、Cu、Ag、Sn、W中的一种或几种制成。优选的，第一电极3和第二电极依次包括Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层。其中，Cr层具有良好的粘结力，防止合金层脱落，且可与半导体层形成良好的欧姆接触；Al层能够具有良好的反射性能，有利于提升LED芯片的整体性能；同时为了防止Al层中的Al迁移，在Al层上部设置了Ti层；Pt与Au具有导电性良好，稳定，延展性好等优点。

第一电极3和第二电极4的宽度为35～95μm，优选的为35～85μm；此电极宽度便于金线与电极的稳固连接。孔洞31/41的存在会减小电极面积，使得本实施例之中电极面积小于传统LED芯片电极的面积，即电极与半导体层的接触面积减少，从而减少电极面积占发光面积的比例，提高芯片的有效发光面积，在不影响芯片电压的情况下，提高芯片的亮度。此外，还可以节省部分电极的原料，降低成本。

实施例2

参见图1和图4，本实施例提供一种LED芯片，其包括衬底1；设于衬底1表面的外延层2，外延层2包括第一半导体层21，有源层22和第二半导体层23；第一半导体层21上设有第一电极3，第二半导体层23上设有第二电极4；其中，第一电极3和第二电极4上均设有一个贯穿第一电极3和第二电极4的一个孔洞31/41和至少一条沟槽32/42。孔洞31/41在打线时具有定位作用，可防止打偏；同时，由于孔洞31/41和沟槽32/42的侧壁的存在，增加了金球与电极的接触面积，使金球与电极粘接更牢固；最后，由于孔洞31/41和沟槽32/42在打线焊接的过程中可以使能量向孔洞传递，起到防止电极变形的作用。

具体的，在本实施之中，孔洞31/41设于第一电极3和第二电极4的中心；孔洞31/41的形状为圆形、三角形、矩形、椭圆形、或正方形，但不限于此。优选的，孔洞31/41的形状为圆形，其便于加工以及应力分布。

孔洞31/41的宽度为1～50μm；优选的为1～20μm；进一步优选的为2～10μm，具体的为3μm，但不限于此。

具体的，在本实施之中，沟槽32/42设于孔洞31/41周围，并以孔洞31/41为起点，电极3/4边缘为终点。沟槽32/42为直线或曲线，但不限于此。沟槽32/42的数量为3条。

沟槽32/42的宽度≥1μm，优选的为1～10μm，具体的为，2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm，但不限于此。

具体的，在本实施之中，衬底1为蓝宝石，但不限于此。第一半导体层21和第二半导体层23均为氮化镓基半导体层，有源层22为氮化镓基有源层；但不限于此。进一步的，为了提升LED芯片的性能，在衬底1与外延层2之间还设有外延缓冲层5。

具体的，参考图3，在本实施例之中，第一电极3和第二电极4由Cr、Al、Ti、Pt、Ni、Au、Cu、Ag、Sn、W中的一种或几种制成。优选的，第一电极3和第二电极依次包括Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层。其中，Cr层具有良好的粘结力，防止合金层脱落，且可与半导体层形成良好的欧姆接触；Al层能够具有良好的反射性能，有利于提升LED芯片的整体性能；同时为了防止Al层中的Al迁移，在Al层上部设置了Ti层；Pt与Au具有导电性良好，稳定，延展性好等优点。

第一电极3和第二电极4的宽度为35～95μm，优选的为35～85μm；此电极宽度便于金线与电极的稳固连接。孔洞31/41和沟槽32/42的存在会减小电极面积，使得本实施例之中电极面积小于传统LED芯片电极的面积，即电极与半导体层的接触面积减少，从而减少电极面积占发光面积的比例，提高芯片的有效发光面积，在不影响芯片电压的情况下，提高芯片的亮度。此外，还可以节省部分电极的原料，降低成本。

实施例3

在本实施例之中，除孔洞31/41、沟槽32/42以外，LED芯片结构与实施例2相同。

具体的，参考图5，在本实施之中，孔洞31/41设于第一电极3和第二电极4的中心；孔洞31/41的形状为正方形。

孔洞31/41的宽度为1～50μm；优选的为1～20μm；进一步优选的为2～10μm，具体的为5μm，但不限于此。

具体的，在本实施之中，沟槽32/42设于孔洞31/41周围；沟槽32/42为直线，数量为4条；其均由孔洞31/41的各边为起点，电极3/4边缘为终点；相邻沟槽32/42相互垂直。

沟槽32/42的宽度≥1μm，优选的为1～10μm，具体的为3μm。

实施例4

在本实施例之中，除孔洞31/41、沟槽32/42以外，LED芯片结构与实施例2相同。

具体的，参考图6，在本实施之中，孔洞31/41设于第一电极3和第二电极4的中心；孔洞31/41的形状为圆形。

孔洞31/41的宽度为1～50μm；优选的为1～20μm；进一步优选的为2～10μm，具体的为5μm，但不限于此。

具体的，在本实施之中，沟槽32/42设于孔洞31/41周围；沟槽32/42为弧形，数量为2条；两条沟槽32/42以孔洞31/41的中线为轴线呈轴对称关系。沟槽32/42与孔洞31/41相切。

沟槽32/42的宽度≥1μm，优选的为1～10μm，具体的为5μm。

以上所述是实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED芯片，其特征在于，包括：

衬底；

设于所述衬底表面的外延层，其中所述外延层依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层；

设于所述第一半导体层的第一电极；

设于所述第二半导体层的第二电极；

所述第一电极和/或第二电极设有至少一个贯穿所述第一电极和/或第二电极的孔洞。

2.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极还设有至少一条贯穿所述第一电极和/或第二电极的沟槽。

3.如权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述孔洞设于所述第一电极和/或第二电极的中心位置；

所述沟槽设于所述孔洞周围。

4.如权利要求3所述的LED芯片，其特征在于，所述孔洞为圆形、三角形、矩形、椭圆形、或正方形；

所述沟槽为直线或曲线。

5.如权利要求4所述的LED芯片，其特征在于，所述孔洞的宽度为1～50μm；

所述沟槽的宽度大于等于1μm。

6.如权利要求5所述的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极依次包括Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层。

7.如权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极的中心位置设有一个孔洞；

所述孔洞周围设有至少两条沟槽。

8.如权利要求7所述的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和第二电极的中心位置均设有一个孔洞，所述孔洞为圆形；

所述孔洞两侧设有两条沟槽，所述沟槽为弧形并相互对称。

9.如权利要求7所述的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和第二电极的中心位置均设有一个孔洞，所述孔洞为圆形；所述孔洞周围设有三条沟槽，所述沟槽为直线。

10.如权利要求7所述的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和第二电极的中心位置均设有一个孔洞，所述孔洞为正方形；

所述孔洞周围设有四条沟槽，所述沟槽为直线；且相邻沟槽之间夹角为90°。

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