CN216450675U - 一种倒装led芯片及封装组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种倒装LED芯片及封装组件，涉及显示元件及封装器件技术领域，主要对电极结构中用于和基板上焊接区域进行连接的第一延伸部、第二延伸部间间距与芯片长度的关系进行了改进，具体是将第一延伸部和第二延伸部最短直线间距D、倒装LED芯片的长度L设置成满足关系：1/4L≤D≤3/5L。在该尺寸比例下的倒装LED芯片具有较低的短路风险和较高的可靠性，尤其适用于尺寸较小的mi n i LED芯片、mi cro LED芯片。

Description

一种倒装LED芯片及封装组件

技术领域

本申请涉及显示元件及封装器件技术领域，尤其涉及一种倒装LED芯片及封装组件。

背景技术

倒装LED芯片凭借其具有良好的散热性能、电流分布均匀、高可靠性、高光效等突出特点，被广泛地应用于车用照明、家用照明、背光显示等领域。倒装LED芯片在封装应用时普遍使用共晶焊接技术，无需打线固晶，大大降低了封装时间与成本。其中，对于尺寸较小的芯片(mini LED芯片、micro LED芯片)，当共晶电极间距较小时，刷锡固晶后，电极之间易连锡造成短路，进而导致芯片失效；而共晶电极间距较大时，共晶电极与芯片边缘比较接近，刷锡固晶时容易出现爬锡问题，影响芯片的散热性能，进而影响芯片的可靠性。

实用新型内容

综上，本申请所要解决的技术问题是提供一种倒装LED芯片，相较于现有技术，其在刷锡固晶时具有较低的短路风险和较高可靠性。

而本申请为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

第一方面，本申请提供了一种倒装LED芯片，包括：

衬底，所述衬底具有相背设置的出光面和背光面；

发光结构，所述发光结构包括依次层叠连接在所述衬底背光面上的第一半导体层、有源层和第二半导体层；

电极结构，所述电极结构具有延伸至所述发光结构背向于所述衬底一面外的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部与所述第一半导体层电性连接，所述第二延伸部与所述第二半导体层电性连接，所述第一延伸部和所述第二延伸部沿所述倒装LED芯片的长度方向依次排布；

其中，所述倒装LED芯片的长度L以及所述第一延伸部和所述第二延伸部最短直线间距D满足关系：1/4L≤D≤3/5L。

可选地，在本申请部分实施例中，所述倒装LED芯片的长度L以及所述第一延伸部和所述第二延伸部的最短直线间距D满足关系：D＝3/8L；或者所述倒装LED芯片的长度L以及所述第一延伸部和所述第二延伸部的最短直线间距D满足关系：D＝1/3L。

可选地，在本申请部分实施例中，所述第一延伸部31、所述第二延伸部32中任意一者在倒装LED芯片的长度方向上的尺寸a与倒装LED芯片的长度L具有关系：a＝1/8L。

可选地，在本申请部分实施例中，所述第一延伸部31、所述第二延伸部32中任意一者在倒装LED芯片的宽度方向上的尺寸b与倒装LED芯片的宽度w具有关系：b＝1/2W。

可选地，在本申请部分实施例中，所述第一延伸部具有朝向于所述第二延伸部的第一侧边，所述第二延伸部具有朝向于所述第一延伸部的第二侧边，其中，在正投影平面内，所述第一侧边的投影和所述第二侧边的投影呈相互平行的形状。

可选地，在本申请部分实施例中，所述发光结构包括绝缘层，所述绝缘层限定出所述发光结构背向于所述衬底的一面，所述绝缘层上设置有第一通孔和第二通孔，所述电极结构包括设置于所述第一通孔中的第一延伸电极，以及设置于所述第二通孔中的第二延伸电极，所述第一延伸电极伸出于所述第一通孔的部位构成所述第一延伸部，所述第二延伸电极伸出于所述第二通孔的部位构成所述第二延伸部。

可选地，在本申请部分实施例中，所述电极结构还包括连接在所述第一半导体层上的第一电极，以及连接在所述第二半导体层上的第二电极，所述第一电极与所述第一延伸电极相连接，所述第二电极与所述第二延伸电极相连接。

可选地，在本申请部分实施例中，所述第一延伸电极依次层叠设置的反射层和保护层；

所述保护层包括一层保护金属层；或者

所述保护层由多层保护金属层依次层叠而成，并且相邻两所述保护金属层采用不同金属材料制成。

可选地，在本申请部分实施例中，所述倒装LED芯片的长度尺寸为7至8mil，所述倒装LED芯片的宽度尺寸为3.5至4mil。

第二方面，本申请提供了一种封装组件，包括：

基板，所述基板包括线路部，所述线路部包括第一焊接部和第二焊接部；

如第一方面所述倒装LED芯片，所述第一延伸部与所述第一焊接部焊接连接，所述第二延伸部与所述第二焊接部焊接连接；

其中，所述第一延伸部和/或所述第二延伸部包括构成其自身用于与对应焊接部共晶焊接的连接层，所述连接层与对应焊接部采用相同材料制成。

综上，由于采用了上述技术方案，本申请至少包括有益效果：

本申请提供了一种倒装LED芯片，在本申请所提供的实施例中，主要对电极结构中用于和基板上焊接区域进行连接的第一延伸部、第二延伸部间间距与芯片长度的关系进行了改进，具体是将第一延伸部和第二延伸部最短直线间距D、倒装LED芯片的长度L设置成满足关系：1/4L≤D≤3/5L。在该尺寸比例下的倒装LED芯片兼顾了电极短路风险和芯片可靠性，尤其适用于尺寸较小的mini LED芯片、micro LED芯片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制，其中：

图1为本实用新型实施例1所提供倒装LED芯片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1所提供倒装LED芯片在正视角下的结构示意图。

附图标记说明：

1-衬底，11-出光面，21-第一半导体层，22-有源层，23-第二半导体层，24-绝缘层，31-第一延伸部，31a-第一侧边，32-第二延伸部，32a-第二侧边，33-第一电极，34-第二电极。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有独特的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例更优选或更具优势。为使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其他实例中，不会对已知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理的最广范围相一致。

实施例1

请参见图1和图2,本实施例的主体是一种倒装LED芯片，具体是一种mini LED芯片，在本实施例所提供的技术方案当中，倒装LED芯片包括：

衬底1，衬底1具有相背设置的出光面11和背光面；

发光结构，发光结构包括依次层叠连接在衬底1背光面上的第一半导体层21、有源层22和第二半导体层23；

电极结构，电极结构具有延伸至发光结构背向于衬底1一面外的第一延伸部31和第二延伸部32，第一延伸部31与第一半导体层21电性连接，第二延伸部32与第二半导体层23电性连接，第一延伸部31和第二延伸部32沿倒装LED芯片的长度方向依次排布；

其中，倒装LED芯片的长度L以及第一延伸部31和第二延伸部32最短直线间距D满足关系：1/4L≤D≤3/5L。

对于倒装LED芯片而言，延伸部构成芯片外部轮廓的一部分。而倒装LED芯片作为产品，其长度、宽度是预设固定的，芯片刷锡固晶所使用的制程与芯片的长度、宽度相适配。请参见图2，以本实施例所提供的芯片长度L为8mil、宽度W为4mil的倒装LED芯片为例，在倒装LED芯片长度L不变的基础下，缩小延伸部间的间距D，会提高延伸部刷锡固晶时连锡短路的风险，而扩大延伸部间的间距D，则会使得延伸部与芯片长度方向上边缘的间距C缩小，提高延伸部刷锡固晶时爬锡的风险，导致芯片的散热不良，进而影响芯片的可靠性。

因此，芯片的长度与各延伸部的最短直线间距间的比例关系会影响芯片在刷锡固晶时的短路风险和可靠性。

对应的，本实施例主要第一延伸部31、第二延伸部32间间距与芯片长度关系进行了改进，具体是将第一延伸部31和第二延伸部32最短直线间距D、倒装LED芯片的长度L选取成满足关系：1/4L≤D≤3/5L。经过试验后发现，在该尺寸比例下的倒装LED芯片具有较低的短路风险和较高的可靠性。

为详细说明本实施例所提供的倒装LED芯片相较于传统方式的技术效果，本具体实施方式设计了对比例1至对比例6，对比例1至6数量均分，总数约45万颗芯粒，7片四寸外延片上同时做6个对比例。其中，各对比例与本实施例中所出现的倒装LED芯片在结构和制程上完全一致，各对比例中倒装LED芯片的长度和宽度也一致，各对比例的区别在于延伸部间的最短直线间距D不同。更为具体的，在对比例1至6中，倒装LED芯片作为mini LED芯片，各对比例中芯片的长度均为8mil，宽度均为4mil，芯片正投影呈矩形。

其中，以倒装LED芯片制作完成后，以芯片单片良率(芯片点亮率)作为判断各延伸部是否连锡的判断依据，这里可以理解的是，虽然芯片单片良率会受到其他缺陷的影响，但是在结构一致的情况下，各对比例中由其他缺陷对于单片良率的影响大致一致，所以芯片单片良率能够反应各延伸部连锡的风险。同时，在倒装LED芯片制作完成后，对正常点亮的芯片进行可靠性测试，并测得1000h可靠性测试(85℃高温老化)下芯片的通过率，以作为可靠性的数据依据。实施人员也可以采用超高温老化(105℃)或高温高湿老化(85℃、85％RH)来作为可靠性测试。

具体如下表所示：

通过对比上表中的对比例1至6可以获知的是：当第一延伸部31和第二延伸部32最短直线间距D被配置在1/4L≤D≤3/5L之时，倒装LED芯片在刷锡固晶时具有较低的短路风险和并且之后具有较高可靠性。

另外，依据上表中的对比例3、对比例4可以看出的是，第一延伸部31和第二延伸部32最短直线间距D、倒装LED芯片的长度L选取成满足关系：D＝3/8L或者D＝1/3L时，良好地兼顾了短路风险和可靠性。

其中，延伸部长度a的变化，会改变延伸部在芯片长度方向上的尺寸。除了本实施例中所示意出的，第一延伸部31、第二延伸部32中任意一者在倒装LED芯片的长度方向上的尺寸a设置成与倒装LED芯片的长度L具有关系：a＝1/8L，实施人员还可以依据自身需求而对应设置a与倒装LED芯片的长度L的尺寸关系。另外，延伸部宽度的b的变化，会改变延伸部在芯片的外表上的覆盖面积。除了本实施例中所示意出的，所述第一延伸部31、所述第二延伸部32中任意一者在倒装LED芯片的宽度方向上的尺寸b与倒装LED芯片的宽度w具有关系：b＝1/2W，实施人员还可以依据自身需求而对应设置b与倒装LED芯片的宽度w的尺寸关系。

需要说明的是，由于作为外延部的发光结构等结构均生长在衬底1之上，上述倒装LED芯片的长度方向、宽度方向，与衬底1的长度方向、宽度方向相一致，并且倒装LED芯片的长度方向、宽度方向均平行于出光面11所在平面。

更为具体的，和对比例1至6相一致的，在本实施例中，第一延伸部31、第二延伸部32呈一致的形状，并且相对芯片上长度方向上的中点对称设置。

另外，第一延伸部31具有朝向于第二延伸部32的第一侧边31a，第二延伸部32具有朝向于第一延伸部31的第二侧边32a，其中，在正投影平面内，第一侧边31a的投影和第二侧边32a的投影呈相互平行的形状，以保障两者最短直线间距D与第一延伸部31、第二延伸部32之间的各处间距相一致。更为具体的，第一延伸部31的投影和第二延伸部32的投影呈其长边宽边与芯片投影长边宽边相平行的矩形。此外，第一延伸部31的投影和第二延伸部32的投影宽边上的中点与芯片的宽度尺寸的中点重合。实施人员还可以将第一延伸部31、第二延伸部32设置成其他形状，只要保障第一侧边31a、第二侧边32a的投影相互平行即可。

关于本实施例所提供倒装LED芯片结构，更为具体的，在本实施例中，发光结构包括绝缘层24，绝缘层24限定出发光结构背向于衬底1的一面，绝缘层24上设置有第一通孔和第二通孔，电极结构包括设置于第一通孔中的第一延伸电极，以及设置于第二通孔中的第二延伸电极，第一延伸电极伸出于第一通孔的部位构成第一延伸部31，第二延伸电极伸出于第二通孔的部位构成第二延伸部32。其中，上述绝缘层24上可以设置例如布拉格反射层等结构，以提升倒装LED芯片的出光效率。

更为具体的，在本实施例中，电极结构还包括连接在第一半导体层21上的第一电极33，以及连接在第二半导体层23上的第二电极34，第一电极33与第一延伸电极相连接，第二电极34与第二延伸电极相连接。在本实施例中，上述第一半导体层21具体是N型半导体，第二半导体层23具体是P型半导体层，对应的，第一电极33具体是N型电极，第二电极34具体是P型电极。

进一步的，在本实施例中，第一延伸电极包括依次层叠设置的反射层和保护层，其中，保护层包括一层保护金属层，或者保护层由多层保护金属层依次层叠而成，并且相邻两保护金属层采用不同金属材料制成。其中，反射层主要提升倒装LED芯片的反射效率，而保护层则主要用于避免反射层金属向外迁移，其中，保护层可以为一层保护金属层或者多层保护金属层依次层叠而成。在采用多层保护金属层时，相邻的两层保护金属层可以采用不同材料的金属层，以提升防扩散效果。

实施例2

实施例2提供了一种封装组件，包括：

基板，基板包括线路部，线路部包括第一焊接部和第二焊接部；

实施例1中倒装LED芯片，第一延伸部31与第一焊接部焊接连接，第二延伸部32与第二焊接部焊接连接；

第一延伸部31和/或第二延伸部32包括构成其自身用于与对应焊接部共晶焊接的连接层，连接层与对应焊接部采用相同材料制成。

其中，连接层层叠在保护层背离于反射层的一面上，用于与焊接部进行共晶焊接。本实施例主要将连接层和焊接部设置成采用相同材料制成的，以避免出现因为两者材料不同而出现迁移、空洞，而引起产品电压上升，产品良品率下降的问题。

此外，连接层背向于保护层的表面上可以设置一些例如凹孔的凹陷结构，以提升与焊接部之间的接触面积、焊接效果。例如，在本实施例中，连接层背向于保护层的一面为其连接面，连接面上形成有在正投影视角下呈圆槽形状的凹陷结构，在进行焊接时，这些凹陷结构能够提升连接层与焊接部之间的接触面积，进而改善焊接效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明数字允许有±％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考，但与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (10)

1.一种倒装LED芯片，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底具有相背设置的出光面和背光面；

发光结构，所述发光结构包括依次层叠连接在所述衬底背光面上的第一半导体层、有源层和第二半导体层；

电极结构，所述电极结构具有延伸至所述发光结构背向于所述衬底一面外的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部与所述第一半导体层电性连接，所述第二延伸部与所述第二半导体层电性连接，所述第一延伸部和所述第二延伸部沿所述倒装LED芯片的长度方向依次排布；

其中，所述倒装LED芯片的长度L以及所述第一延伸部和所述第二延伸部最短直线间距D满足关系：1/4L≤D≤3/5L。

2.如权利要求1所述倒装LED芯片，其特征在于，所述倒装LED芯片的长度L以及所述第一延伸部和所述第二延伸部的最短直线间距D满足关系：D＝3/8L；或者所述倒装LED芯片的长度L以及所述第一延伸部和所述第二延伸部的最短直线间距D满足关系：D＝1/3L。

3.如权利要求1所述倒装LED芯片，其特征在于，所述第一延伸部、所述第二延伸部中任意一者在倒装LED芯片的长度方向上的尺寸a与倒装LED芯片的长度L具有关系：a＝1/8L。

4.如权利要求3所述倒装LED芯片，其特征在于，所述第一延伸部、所述第二延伸部中任意一者在倒装LED芯片的宽度方向上的尺寸b与倒装LED芯片的宽度w具有关系：b＝1/2W。

5.如权利要求1所述倒装LED芯片，其特征在于，所述第一延伸部具有朝向于所述第二延伸部的第一侧边，所述第二延伸部具有朝向于所述第一延伸部的第二侧边，其中，在正投影平面内，所述第一侧边的投影和所述第二侧边的投影呈相互平行的形状。

6.如权利要求1所述倒装LED芯片，其特征在于，所述发光结构包括绝缘层，所述绝缘层限定出所述发光结构背向于所述衬底的一面，所述绝缘层上设置有第一通孔和第二通孔，所述电极结构包括设置于所述第一通孔中的第一延伸电极，以及设置于所述第二通孔中的第二延伸电极，所述第一延伸电极伸出于所述第一通孔的部位构成所述第一延伸部，所述第二延伸电极伸出于所述第二通孔的部位构成所述第二延伸部。

7.如权利要求6所述倒装LED芯片，其特征在于，所述电极结构还包括连接在所述第一半导体层上的第一电极，以及连接在所述第二半导体层上的第二电极，所述第一电极与所述第一延伸电极相连接，所述第二电极与所述第二延伸电极相连接。

8.如权利要求6所述倒装LED芯片，其特征在于，所述第一延伸电极包括依次层叠设置的反射层和保护层；

所述保护层包括一层保护金属层；或者

所述保护层由多层保护金属层依次层叠而成，并且相邻两所述保护金属层采用不同金属材料制成。

9.如权利要求1所述倒装LED芯片，其特征在于，所述倒装LED芯片的长度尺寸为7至8mil，所述倒装LED芯片的宽度尺寸为3.5至4mil。

10.一种封装组件，其特征在于，包括：

基板，所述基板包括线路部，所述线路部包括第一焊接部和第二焊接部；

如权利要求1至9中任意一项所述倒装LED芯片，所述第一延伸部与所述第一焊接部焊接连接，所述第二延伸部与所述第二焊接部焊接连接；

其中，所述第一延伸部和/或所述第二延伸部包括构成其自身用于与对应焊接部共晶焊接的连接层，所述连接层与对应焊接部采用相同材料制成。

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