CN214152929U - Led芯片、led封装器件及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种LED芯片、LED封装器件及显示装置，包括：衬底，设置于衬底一侧的芯片主体；芯片主体设置有半导体层，半导体层包括：N型半导体层和P型半导体层；半导体层背离衬底一侧设置有第一电极层；第一电极层背离衬底一侧设置有第二电极层，第二电极层完全覆盖第一电极层；第二电极层背离第一电极层一侧设置有第三电极层，第二电极层与渗透第三电极层的目标焊料发生反应形成焊接结构。使得第三电极层与目标焊料发生反应得到焊接层的同时，渗透第三电极层的目标焊料与第二电极层发生反应得到稳定的焊接层，在不增加第三电极层厚度的情况下，使得目标焊料与第二电极层与第三电极层分别发生反应形成稳定的焊接结构，进而加强了焊接的可靠性。

Description

LED芯片、LED封装器件及显示装置

技术领域

本实用新型实施例涉及但不限于LED芯片领域，具体而言，涉及但不限于LED芯片、LED封装器件显示装置。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。

目前，相关技术中，LED芯片电镀Au(金)等金属作为电极层与焊料进行焊接形成焊接层，起到电导通作用，由于Au等金属成本高昂，因此该电极层设置为一薄层，因此，LED芯片电极层与焊料焊接形成的焊接层也是很薄的焊接层，随着LED芯片工作时间的增长，LED芯片结构中，LED芯片的电极结构与焊料形成的焊接层会形成空洞，造成焊接可靠性逐渐丧失，最后导致LED芯片电连接开路，丧失工作功能。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的LED芯片、LED封装器件及显示装置，主要解决的技术问题是相关技术中，LED电极与焊料形成的焊接层容易形成空洞，导致焊接可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种LED芯片，包括：

衬底，设置于所述衬底一侧的芯片主体；

所述芯片主体设置有半导体层，所述半导体层包括：N型半导体层和P型半导体层；

所述半导体层背离所述衬底一侧设置有第一电极层；

所述第一电极层背离所述衬底一侧设置有第二电极层，所述第二电极层完全覆盖所述第一电极层；

所述第二电极层背离所述第一电极层一侧设置有第三电极层，所述第二电极层与渗透所述第三电极层的目标焊料发生反应形成焊接结构。

可选的，所述LED芯片还包括设置在所述半导体层与所述第一电极层之间的反射层；

可选的，所述反射层的材质包括：ITO、Ag、Au、Al、Cr、Ni和Ti中的至少一种。

可选的，所述第一电极层的厚度为0.2um-0.4um；

可选的，所述第二电极层的厚度为0.4um-0.6um；

可选的，所述目标焊料为含锡焊料，所述第二电极层为能与所述含锡焊料发生反应的金属电极层；

可选的，所述第三电极层的厚度为0.5um-0.7um；

可选的，所述第三电极层的材质包括Au；

进一步地，本实用新型实施例还提供一种LED封装器件，包括如上所述的LED芯片。

进一步地，本实用新型实施例还提供一种显示装置，包括如上所述的LED封装器件。

根据本实用新型实施例提供的LED芯片，包括：衬底，设置于衬底一侧的芯片主体；芯片主体设置有半导体层，半导体层包括：N型半导体层和P型半导体层；半导体层背离衬底一侧设置有第一电极层；第一电极层背离衬底一侧设置有第二电极层，第二电极层完全覆盖第一电极层；第二电极层背离第一电极层一侧设置有第三电极层，第二电极层与渗透第三电极层的目标焊料发生反应形成焊接结构。通过在第一电极层与第三电极层中间添加了能与渗透第三电极层的目标焊料发生反应的第二电极层，使得第三电极层与目标焊料发生反应得到焊接层的同时，渗透第三电极层的目标焊料与第二电极层发生反应得到稳定的焊接层，在不增加第三电极层厚度的情况下，使得目标焊料与第二电极层与第三电极层分别发生反应形成稳定的焊接结构，进而加强了焊接的可靠性，避免了LED电极与焊料形成的焊接层容易形成空洞，导致焊接可靠性低的问题。

本实用新型其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本实用新型说明书中的记载变的显而易见。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的现有LED芯片基本结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的LED芯片基本结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的另一种LED芯片基本结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的LED芯片的制作方法的基本流程示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的一种LED芯片基本结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

目前，相关技术中，LED芯片结构中，如图1所示，通过在半导体层2表面设置第一电极层3，其中，第一电极层3与焊料的融合性较差，需要在第一电极层3远离衬底1一侧设置第三电极层5，通过第三电极层5与焊料形成焊接层，其中，第三电极层5通常采用Au(金)等金属材料与焊料进行焊接形成焊接层，起到电导通作用，由于Au等金属成本高昂，因此第三电极层5设置为一薄层，第三电极层5与焊料焊接形成的焊接层也是很薄的焊接层，随着LED芯片工作时间的增长，LED芯片结构中，第三电极层5与焊料形成的焊接层会形成空洞，造成焊接可靠性逐渐丧失，最后导致LED芯片电连接开路。

为了解决相关技术中，LED电极与焊料形成的焊接层容易形成空洞，导致焊接可靠性低的问题，请参见图2，本实施例提供一种LED芯片，其包括：衬底1，设置于所述衬底1一侧的芯片主体；所述芯片主体设置有半导体层2，所述半导体层2包括：N型半导体层2和P型半导体层2；所述半导体层2背离所述衬底1一侧设置有第一电极层3；所述第一电极层3背离所述衬底1一侧设置有第二电极层4，所述第二电极层4完全覆盖所述第一电极层3；所述第二电极层4背离所述第一电极层3一侧设置有第三电极层5，所述第二电极层4与渗透所述第三电极层5的目标焊料发生反应形成焊接结构。本实施例提供的LED芯片，通过在第一电极层3与第三电极层5中间添加可与渗透第三电极层5的目标焊料发生反应的第二电极层4，进而使得第三电极层5与目标焊料以及第二电极层4与目标焊料分别发生反应得到焊接层，进而使得目标焊料与第二电极层4与第三电极层5形成稳定的焊接结构，在不增加第三电极层5厚度的情况下，加强了焊接的可靠性，避免了LED电极与焊料形成的焊接层容易形成空洞，导致焊接可靠性低的问题。

在本实施例的一些示例中衬底1的材料包括但不限于：蓝宝石三氧化二铝、碳化硅、硅、氮化镓、砷化镓、磷化镓、磷化铟、铝镓铟磷等的一种或多种。

在本实施例的一些示例中，其中半导体层2为氮化镓基半导体层2，也即N型半导体层2和P型半导体层2均为氮化镓基半导体层2；需要理解的是，本申请实施例提供的半导体层2还可以为其他材质，对此本申请不做具体限制。

需要理解的是，LED芯片中还包括了量子阱层7、导电层等结构层，在此不再赘述。

在本实施例的一些示例中，所述LED芯片还包括设置在所述半导体层2与所述第一电极层3之间的反射层6，如图3所示，应当理解的是，所述反射层6是采用沉积工艺在半导体层2远离衬底1一侧表面形成的，所述反射层6由ITO、Ag、Au、Al、Cr、Ni和Ti中的一种或几种制成。LED芯片从量子阱层7发出的光，部分直接从衬底1一侧发出，部分从背离衬底1一侧发出，从而降低了光提取效率。目前，相关技术中，是在背离衬底1的一侧形成分布式布拉格反射镜(DBR)层来反射背离衬底1一侧的光。但形成DBR层的设备昂贵，工艺复杂。一些示例中，LED芯片通过在半导体层2表面形成一层反射层6，将背离衬底1一侧的光反射回衬底1一侧，从而提高芯片的出光效率，进而提高芯片的亮度。

在本实施例的一些示例中，通过电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在半导体层2远离衬底1一侧表面上沉积填充金属层形成第一电极层3，当LED芯片半导体层2远离衬底1一侧表面上存在反射层6时，则在反射层6远离衬底1一侧表面上沉积填充金属层形成第一电极层3，其中所述第一电极层3的厚度为0.2um-0.4um，第一电极层3的材料包括但不限于：Cr、Ti、Al、Ni、Pt等一种金属或多层金属组合，进而形成第一电极层3，优选的，第一电极层3的厚度为0.2um。

在本实施例的一些示例中，通过电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在第一电极层3远离衬底1一侧上沉积填充金属层形成第二电极层4，其中所述第二电极层4的厚度为0.4um-0.6um，优选的，第二电极层4的厚度为0.4um；应当说明的是，所述目标焊料为含锡焊料，所述第二电极层4为能与所述含锡焊料发生反应的金属电极层，目标焊料的材料包括但不限于锡、锡银铜、锡铋铜、铅锡等混合物中的一种或多种，第二电极层4的材料包括但不限于Cr、Ti、Ni、CU等与目标焊料能形成稳定合金结构的金属中的一种或多种，例如，目标焊料为锡膏焊接物，第二电极层4为Cu(铜)金属层，此时，第二电极层4与渗透第三层电极的目标焊料形成稳定的Cu6Sn5焊接层，在不增加第三电极层5厚度的情况下，加强了焊接的稳定性，提高LED芯片长期工作的可靠性；同时，第二电极层4完全覆盖了第一电极层3，避免了目标焊料渗透到第一电极层3，导致影响导电效果的问题，同时未改变第三电极层5，避免了第三电极层5的电导通性能未受到影响，保证了第三电极层5的导电效率。

在本实施例的一些示例中，通过电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在第二电极层4远离衬底1一侧上沉积填充金属层形成第三电极层5，其中所述第三电极层5的厚度为0.5um-0.7um，第三电极层的材料为与第二电极层材料不同的金属材料，具体的，第三电极层的材料为能够与目标焊料进行焊接，起到良好电导通作用的金属材料，例如，第三电极层5的材料包括但不限于：AU、Pt等一种金属或多种金属的组合，进而形成第三电极层5，优选的，第三电极层5的厚度为0.5um。

本实施例提供的LED芯片，包括：衬底，设置于衬底一侧的芯片主体；芯片主体设置有半导体层，半导体层包括：N型半导体层和P型半导体层；半导体层背离衬底一侧设置有第一电极层；第一电极层背离衬底一侧设置有第二电极层，第二电极层完全覆盖第一电极层；第二电极层背离第一电极层一侧设置有第三电极层，第二电极层与渗透第三电极层的目标焊料发生反应形成焊接结构。通过在第一电极层与第三电极层中间添加了能与渗透第三电极层的目标焊料发生反应的第二电极层，使得第三电极层与目标焊料发生反应得到焊接层的同时，渗透第三电极层的目标焊料与第二电极层发生反应得到稳定的焊接层，在不增加第三电极层厚度的情况下，使得目标焊料与第二电极层与第三电极层分别发生反应形成稳定的焊接结构，进而加强了焊接的可靠性，避免了LED电极与焊料形成的焊接层容易形成空洞，导致焊接可靠性低的问题。

实施例二：

本实施例提供如上所述的LED芯片的制作方法，如图4所示，其包括但不限于：

S401、在衬底一侧形成芯片主体；

在本实施例的一些示例中，衬底的材料包括但不限于：蓝宝石三氧化二铝、碳化硅、硅、氮化镓、砷化镓、磷化镓、磷化铟、铝镓铟磷等的一种或多钟；然后利用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀设备)于衬底上生长出芯片主体。例如，利用MOCVD于衬底上依次外延生长N型半导体层、量子阱层和P型半导体层；或是利用MOCVD于衬底上依次外延生长P型半导体层、量子阱层和N型半导体层；其中P型半导体层与N型半导体层统称为半导体层。

S402、在所述半导体层背离所述衬底一侧设置第一电极层；

在本实施例的一些示例中，通过在半导体层背离衬底一侧设置第一电极层，例如，衬底上N型半导体层、量子阱层和P型半导体层依次生长而成时，采用刻蚀工艺，剥离部分量子阱层和P型半导体层，使部分N型半导体层裸露，于P型半导体层以及裸露的N型半导体层上衬底一侧表面上分别通过电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在远离沉积填充金属层形成第一电极层；或是衬底上P型半导体层、量子阱层和N型半导体层依次生长而成时，采用刻蚀工艺，剥离部分量子阱层和N型半导体层，使部分P型半导体层裸露，于N型半导体层以及裸露的P型半导体层上分别在远离衬底一侧表面上沉积填充金属层形成第一电极层；其中所述第一电极层的厚度为0.2um-0.4um，第一电极层的材料包括但不限于：Cr、Ti、Al、Ni、Pt等一种金属或多层金属组合。

应当理解的是，本申请实施例提供的刻蚀工艺可以为干法刻蚀工艺，也可以为湿法刻蚀工艺，对此本申请不做具体限制，需要根据实际应用进行选取。

应当理解的是，在一些示例中，在所述半导体层背离所述衬底一侧设置第一电极层包括：在所述半导体层背离所述衬底一侧设置反射层；在所述反射层背离所述半导体层一侧设置所述第一电极层，例如，采用刻蚀工艺，使部分N型半导体层裸露，然后在P型半导体层和裸露部分N型半导体层远离衬底一侧表面上采用沉积工艺形成反射层，或是采用刻蚀工艺，使部分P型半导体层裸露，然后在N型半导体层和裸露部分P型半导体层远离衬底一侧表面上采用沉积工艺在形成反射层，其中，反射层由ITO、Ag、Au、Al、Cr、Ni和Ti中的一种或几种制成。应当理解的是，此时则在反射层远离衬底一侧表面上沉积填充金属层形成第一电极层。

S403、在所述第一电极层背离所述衬底一侧设置第二电极层，所述第二电极层完全覆盖所述第一电极层；

在本实施例的一些示例中，通过电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在第一电极层远离衬底一侧上沉积填充金属层形成第二电极层，其中所述第二电极层的厚度为0.4um-0.6um，应当说明的是，在一些示例中，所述目标焊料为含锡焊料，所述第二电极层为能与所述含锡焊料发生反应的金属电极层，例如，目标焊料为锡膏焊接物，第二电极层为Cu(铜)金属层，此时，第二电极层与渗透第三层电极的目标焊料形成稳定的Sn5Cu6焊接层，在不增加第三电极层厚度的情况下，加强了焊接的稳定性，提高LED芯片长期工作的可靠性；同时，第二电极层完全覆盖了第一电极层，避免了目标焊料渗透到第一电极层，导致影响导电效果的问题。

S404、所述第二电极层背离所述第一电极层一侧设置第三电极层；

在本实施例的一些示例中，通过电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在第二电极层远离衬底一侧上沉积填充金属层形成第三电极层，其中所述第三电极层的厚度为0.5um-0.7um，第三电极层的材料包括但不限于：AU等一种金属或该金属的合金组合，进而形成第三电极层。

本实施例提供的LED芯片的制作方法，通过在衬底一侧形成芯片主体；芯片主体包括：半导体层，半导体层包括：N型半导体层和P型半导体层；在半导体层背离衬底一侧设置第一电极层；在第一电极层背离衬底一侧设置第二电极层，第二电极层完全覆盖第一电极层；在第二电极层背离第一电极层一侧设置有第三电极层；通过本方法制作而成的LED芯片，在第一电极层与第三电极层中间添加了能与渗透第三电极层的目标焊料发生反应的第二电极层，使得第三电极层与目标焊料发生反应得到焊接层的同时，渗透第三电极层的目标焊料与第二电极层发生反应得到稳定的焊接层，在不增加第三电极层厚度的情况下，使得目标焊料与第二电极层与第三电极层分别发生反应形成稳定的焊接结构，进而加强了焊接的可靠性，避免了LED电极与焊料形成的焊接层容易形成空洞，导致焊接可靠性低的问题。

实施例三：

为了更好的理解本实用新型，本实施例提出一种更为具体的示例进行说明，请参见图5所示，该LED芯片包括但不限于：衬底1，在衬底1上依次外延生长而成的N型半导体层21、量子阱层7和P型半导体层22；以及采用刻蚀工艺，剥离部分量子阱层7和P型半导体层22，使部分N型半导体层21裸露，于P型半导体层22以及裸露的N型半导体层21远离衬底1一侧表面上采用沉积工艺形成反射层6。

其中，衬底1的材质为二氧化钛形成的无硅结构，N型半导体层21和P型半导体层22均为氮化镓基半导体层，反射层6由ITO制成。

在一些示例中，LED芯片还包括在反射层6远离衬底1一侧表面上通过电镀工艺在沉积填充Cr形成第一电极层3，其中第一电极层3的的厚度为0.2um；第一电极层3形成后，在第一电极层3背离半导体侧表面沉积Cu形成第二电极层4，其中第二电极层4的厚度为0.4um，第二电极层4形成后，在第二电极层42上表面沉积Au层，形成第三电极层5，其中第三电极层5的厚度为0.5um。

本实施例提供的LED芯片，包括：衬底1，在衬底1上依次外延生长而成的N型半导体层21、量子阱层7和P型半导体层22、反射层6，以及在半导体层背离衬底1一侧设置第一电极层3；在第一电极层3背离衬底1一侧设置第二电极层4，第二电极层4完全覆盖第一电极层3；在第二电极层4背离第一电极层3一侧设置有第三电极层5；通过在第一电极层3与第三电极层5中间添加了能与渗透第三电极层5的目标焊料发生反应的第二电极层4，使得第三电极层5与目标焊料发生反应得到焊接层的同时，渗透第三电极层5的目标焊料与第二电极层4发生反应得到稳定的焊接层，在不增加第三电极层5厚度的情况下，使得目标焊料与第二电极层4与第三电极层5分别发生反应形成稳定的焊接结构，进而加强了焊接的可靠性，避免了LED电极与焊料形成的焊接层容易形成空洞，导致焊接可靠性低的问题。

进一步地，本发明实施例还提供一种LED封装器件，包括但不限于如上各实施例所述的LED芯片。

进一步地，本发明实施例还提供一种显示装置，包括但不限于如上各实施例所述的LED封装器件。

应当理解的是，前述实施例中提供的LED可以应用于各种发光领域，例如其可以制作成背光模组应用于显示背光领域(可以是电视、显示器、手机等终端的背光模组)。此时可以将其应用于背光模组。除了可应用于显示背光领域外，还可应用于按键背光领域、拍摄领域、家用照明领域、医用照明领域、装饰领域、汽车领域、交通领域等。应用于按键背光领域时，可以作为手机、计算器、键盘等具有按键设备的按键背光光源；应用于拍摄领域时，可以制作成摄像头的闪光灯；应用于家用照明领域时，可以制作成落地灯、台灯、照明灯、吸顶灯、筒灯、投射灯等；应用于医用照明领域时，可以制作成手术灯、低电磁照明灯等；应用于装饰领域时可以制作成各种装饰灯，例如各种彩灯、景观照明灯、广告灯；应用于汽车领域时，可以制作成汽车车灯、汽车指示灯等；应用于交通领域时，可以制成各种交通灯，也可以制成各种路灯。上述应用仅仅是本实施例所示例的几种应用，应当理解的是本实施例中的LED的应用并不限于上述示例的几种领域。

本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算装置可执行的计算机程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型实施例所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于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，设置于所述衬底一侧的芯片主体；

所述芯片主体设置有半导体层，所述半导体层包括：N型半导体层和P型半导体层；

所述半导体层背离所述衬底一侧设置有第一电极层；

所述第一电极层背离所述衬底一侧设置有第二电极层，所述第二电极层完全覆盖所述第一电极层；

所述第二电极层背离所述第一电极层一侧设置有第三电极层，所述第二电极层与渗透所述第三电极层的目标焊料发生反应形成焊接结构。

2.如权利要求1所述LED芯片，其特征在于，所述LED芯片还包括设置在所述半导体层与所述第一电极层之间的反射层。

3.如权利要求2所述LED芯片，其特征在于，所述反射层的材质为以下之一：ITO、Ag、Au、Al、Cr、Ni和Ti。

4.如权利要求1-3任一项所述LED芯片，其特征在于，所述第一电极层的厚度为0.2um-0.4um。

5.如权利要求4所述LED芯片，其特征在于，所述第二电极层的厚度为0.4um-0.6um。

6.如权利要求5所述LED芯片，其特征在于，所述目标焊料为含锡焊料，所述第二电极层为能与所述含锡焊料发生反应的金属电极层。

7.如权利要求6所述LED芯片，其特征在于，所述第三电极层的厚度为0.5um-0.7um。

8.如权利要求7所述LED芯片，其特征在于，所述第三电极层的材质包括Au。

9.一种LED封装器件，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的LED芯片。

10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的LED封装器件。

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