專利名稱：白光led發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，本發(fā)明提供了一種白光LED發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是響應(yīng)電流而被激發(fā)從而產(chǎn)生各種顏色的光的半導(dǎo)體器件。這 種LED與熒光燈等傳統(tǒng)發(fā)光器件相比具有諸多優(yōu)點(diǎn)，諸如更長(zhǎng)的使用壽命、更低的驅(qū)動(dòng)電 壓、更高的耐反復(fù)電源切換能力等。因此，市場(chǎng)對(duì)這種LED的需求正逐漸增長(zhǎng)。由于LED發(fā)光只限于紅、藍(lán)、黃以及綠等基本顏色。為得到白色的LED照明光源， 本領(lǐng)域發(fā)展了多種獲得白光的技術(shù)方案，公告號(hào)為CN100438026C的中國專利中就公開了 一種白光LED發(fā)光裝置。所述白光LED發(fā)光裝置包含有三個(gè)分別發(fā)射紅光、綠光、藍(lán)光的發(fā) 光芯片、散熱基座以及封裝體。所述三個(gè)發(fā)光芯片分別發(fā)出的紅光、綠光及藍(lán)光在封裝體內(nèi) 混合后即可發(fā)出白光。業(yè)界還研發(fā)出另一類型的白光LED發(fā)光裝置。申請(qǐng)?zhí)枮閁S5998925的美國專利即 公開了一種通過將藍(lán)光LED芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起的白光LED發(fā)光裝置。如 圖1所示，所述白光LED發(fā)光裝置100包括藍(lán)光LED芯片102、帽層104以及基座10fe。所 述藍(lán)光LED芯片102安裝在基座10 上，并被帽層104所覆蓋，所述藍(lán)光LED芯片102的兩 極分別通過基座10 及引線103與第一引腳106及第二引腳10 相連，同時(shí)其面向帽層 104的表面涂覆有含Ce3+的YAG熒光粉。所述藍(lán)光LED芯片102發(fā)射藍(lán)光，而帽層104上 的熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光。藍(lán)光LED芯片102發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收， 另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，即可得到白光。通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成 和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫在3500-10000K的各色白光。然而，由于基座底部的反射效率較低，這種白光LED發(fā)光裝置的出光效率偏低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種白光LED發(fā)光裝置，所述白光LED發(fā)光裝置具有較 高的出光效率。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種白光LED發(fā)光裝置，包括反射襯底、基座、帽 層、第一引腳與第二引腳，其中，所述反射襯底位于LED芯片下方，所述反射襯底面向LED芯片的一側(cè)形成有錐形 反射凹坑，所述錐形反射凹坑的開口區(qū)域位于LED芯片下方，所述LED芯片懸置于所述錐形 反射凹坑上，所述LED芯片遠(yuǎn)離反射襯底的一面涂覆有熒光材料；所述基座用于承載反射襯底與LED芯片，所述反射襯底嵌于基座中，所述基座與 第二引腳直接相連；所述LED芯片、反射襯底以及基座均為帽層所覆蓋，所述帽層面向LED芯片的一側(cè) 呈半球狀； 所述LED芯片包含有第一電極與第二電極，所述第一電極通過金屬導(dǎo)電絲連接至第一引腳，所述第二電極通過導(dǎo)電膠與基座電連接并由第二引腳引出?？蛇x的，所述LED芯片為藍(lán)光LED芯片，所述藍(lán)光LED芯片采用氮化鎵材料形成， 所述氮化鎵材料包含有P型摻雜層、量子阱有源層以及N型摻雜層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在基座中嵌入了包含有錐形反射凹坑的 反射襯底，所述反射襯底及其中的錐形反射凹坑使得從LED芯片發(fā)射向基座的光線可以反 射出去，從而提高了出光效率。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)白光LED發(fā)光裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明白光LED發(fā)光裝置一個(gè)實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明白光LED發(fā)光裝置一個(gè)實(shí)施例的俯視示意具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限 制。正如背景技術(shù)部分所述，在現(xiàn)有技術(shù)的白光LED發(fā)光裝置中，基座底部的反射效 率較低，這導(dǎo)致所述白光LED發(fā)光裝置的出光效率偏低。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于形成所述LED芯片的襯底，其通常采用藍(lán)寶石材料、硅 等晶體材料，所述晶體材料具有良好的反射性能。若采用所述晶體材料在LED芯片與基座 間形成用于反射光線的反射襯底，則可以有效提高LED發(fā)光裝置的出光效率。同時(shí)，對(duì)于所 述反射襯底，可以在其面向LED芯片的方向上設(shè)置錐形反射凹坑，所述錐形反射凹坑也可 以提高光線反射，進(jìn)而使得整個(gè)LED發(fā)光裝置的出光效率進(jìn)一步提高。 基于上述發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人提供了一種白光LED發(fā)光裝置，所述白光LED發(fā)光裝置通過 設(shè)置所述反射襯底使得出光效率有效提高。參考圖2，示出了本發(fā)明白光LED發(fā)光裝置一個(gè)實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)。所述白光LED 發(fā)光裝置包括LED芯片201、反射襯底203、基座207、第一引腳209、第二引腳211以及帽 層217，其中，所述LED芯片201采用藍(lán)光LED芯片，其包含有第一電極202與第二電極204 ；其 中，所述第一電極202表面涂覆有熒光材料，例如YAG熒光粉。所述藍(lán)光LED芯片采用氮化 鎵外延層形成，所述氮化鎵外延層包含有P型摻雜層、量子阱有源層以及N型摻雜層，P型 摻雜區(qū)即為所述第一電極202，N型摻雜區(qū)即為所述第二電極204。所述反射襯底203位于LED芯片201下方，所述反射襯底203面向LED芯片201 的一側(cè)形成有錐形反射凹坑205，所述錐形反射凹坑205的開口區(qū)域位于LED芯片201下方 并占據(jù)反射襯底203的部分區(qū)域。所述LED芯片201的邊緣搭載于反射襯底203上，而所 述LED芯片201的大部分區(qū)域則懸置于所述錐形反射凹坑205上。在具體實(shí)施例中，所述 反射襯底203采用藍(lán)寶石材料、硅、碳化硅等材料構(gòu)成。
所述基座207用于承載反射襯底203與LED芯片201，所述反射襯底203嵌于基座 207中并露出一側(cè)的表面；在具體實(shí)施例中，所述基座207采用銅、鋁等金屬材料構(gòu)成。所述第一引腳209與第二引腳211位于基座207兩側(cè)，其中，所述第一引腳209通 過金屬導(dǎo)電絲213與LED芯片201的第一電極202電連接，所述第二引腳211與基座207 直接相連，所述基座207通過導(dǎo)電膠215與LED芯片201的第二電極204電連接。在具體實(shí)施例中，所述第一引腳209與第二引腳211采用與基座207相同的金屬 材料構(gòu)成，例如銅、鋁等。在將LED芯片201放置于基座207中之后，采用金絲球焊或鋁絲 球焊方式將所述金屬導(dǎo)電絲213連接至第一引腳209與第一電極202，并在基座209與LED 芯片201間涂覆導(dǎo)電膠215，使得所述基座209與LED芯片201電連接，所述導(dǎo)電膠215為 導(dǎo)電銀膠、導(dǎo)電鋁膠、導(dǎo)電銀鋁膠等。所述LED芯片201、反射襯底203以及基座207均為帽層217所覆蓋，所述帽層217 面向LED芯片201的一側(cè)呈半球狀，所述半球狀結(jié)構(gòu)的帽層217可以較好的會(huì)聚光線；在 具體實(shí)施例中，所述帽層217采用樹脂材料構(gòu)成，在保護(hù)LED芯片201的同時(shí)提高光線透出率。當(dāng)所述LED芯片201兩端電極上加載驅(qū)動(dòng)電壓而發(fā)射藍(lán)光后，LED芯片201第一電 極202表面的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出不同顏色的光線，例如黃色光、紅光與綠光、 黃光與紅光、黃光與綠光。所述LED芯片201發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光 與熒光粉激發(fā)出的光混合，即可得到白光。通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉 層的厚度，可以獲得色溫在3500-10000K的各色白光。圖3是本發(fā)明白光LED發(fā)光裝置一個(gè)實(shí)施例的俯視示意圖。如圖3所示，所述反 射襯底203位于基座207中，所述反射襯底203中形成有錐形反射凹坑205，所述錐形反射 凹坑205占據(jù)反射襯底203露出的部分區(qū)域，所述錐形反射凹坑205外的反射襯底203用 于承載LED芯片。依據(jù)具體實(shí)施例的不同，所述反射襯底203上可以包含有一個(gè)以上的錐形反射凹 坑；所述錐形反射凹坑205沿LED芯片裝配方向的截面為倒三角形，所述錐形反射凹坑205 斜面與承載LED芯片的承載面的夾角(圖2中的角a)為35度至55度。接下來，結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明白光LED發(fā)光裝置的工作原理進(jìn)行說明。如圖2所示，LED芯片201的兩端電極分別通過第一引腳209與第二引腳211加 載驅(qū)動(dòng)電壓。在該實(shí)施例中，所述第一電極202與第一引腳209相連，所述第二電極204與 第二引腳211相連，相應(yīng)的，在所述第一引腳209上加載正電壓，在所述第二引腳211上加 載負(fù)電壓。在所述驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)下，所述LED芯片201正常工作，發(fā)射光線。所述LED芯片201發(fā)射的光線是無特定指向性的，即向空間各個(gè)方向傳播。按照 相對(duì)于反射襯底203的方向，所述LED芯片201發(fā)射的光線可以分為兩個(gè)方向，即分別為遠(yuǎn) 離反射襯底203的方向與射向反射襯底203的方向?qū)τ谙蜻h(yuǎn)離反射襯底203方向傳播的光線220，其被帽層217的半球形區(qū)域會(huì)聚后 發(fā)射出去；而對(duì)于向反射襯底203方向傳播的光線221，由于所述錐形反射凹坑205及反射 襯底203表面的反射，光線在反射后會(huì)重新向遠(yuǎn)離反射襯底203的方向傳播。同時(shí)，由于所 述LED芯片201為透明材料，因此，所述反射后的光線仍可以透過LED芯片201并繼續(xù)向發(fā) 光裝置的外部傳播。
可以看出，相較于現(xiàn)有技術(shù)的白光LED發(fā)光裝置，本發(fā)明采用的反射襯底中包含 有錐形反射凹坑，所述錐形反射凹坑與反射襯底將射向基座的光線反射回去，這部分光線 得以重新利用，從而使得封裝后的LED芯片的出光效率有效提高。對(duì)于本發(fā)明白光LED發(fā)光裝置中的LED芯片與反射襯底，在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用 鍵合方式實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)部件的連接。特別的，對(duì)于LED芯片，其通常采用在藍(lán)寶石襯底外延氮化鎵等半導(dǎo)體材料的方 法形成，所述用于形成LED芯片的藍(lán)寶石襯底可以作為反射襯底使用。相應(yīng)的，這種結(jié)構(gòu)的 LED芯片及反射襯底結(jié)構(gòu)的制作方法可以包括在所述藍(lán)寶石襯底上形成LED管芯結(jié)構(gòu)；將所述LED管芯結(jié)構(gòu)從藍(lán)寶石襯底上分離；采用各向異性腐蝕的方法在所述藍(lán)寶石襯底上形成錐形反射凹坑；將所述LED管芯結(jié)構(gòu)與藍(lán)寶石襯底鍵合；將所述藍(lán)寶石襯底劃片，形成LED芯片。在劃片后，每個(gè)LED芯片均與對(duì)應(yīng)的反射襯底相連接，所述LED芯片及反射襯底即 可同時(shí)裝入基座中。可以看出，依上述加工步驟形成的LED芯片及反射襯底有效利用了形成LED管芯 結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石襯底，還提高了 LED芯片封裝后發(fā)光裝置的出光效率。本發(fā)明的白光發(fā)光裝置在基座中嵌入了包含有錐形反射凹坑的反射襯底，所述反 射襯底及其中的錐形反射凹坑使得從LED芯片發(fā)射向基座的光線可以反射出去，從而有效 提高了出光效率。應(yīng)該理解，此處的例子和實(shí)施例僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本 申請(qǐng)和所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，做出各種修改和更正。
權(quán)利要求
1.一種白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，包括LED芯片、反射襯底、基座、帽層、第一引腳 與第二引腳，其中，所述反射襯底位于LED芯片下方，所述反射襯底面向LED芯片的一側(cè)形成有錐形反射 凹坑，所述錐形反射凹坑的開口區(qū)域位于LED芯片下方，所述LED芯片懸置于所述錐形反射 凹坑上，所述LED芯片遠(yuǎn)離反射襯底的一面涂覆有熒光材料；所述基座用于承載反射襯底與LED芯片，所述反射襯底嵌于基座中，所述基座與第二 引腳直接相連；所述LED芯片、反射襯底以及基座均為帽層所覆蓋，所述帽層面向LED芯片的一側(cè)呈半 球狀；所述LED芯片包含有第一電極與第二電極，所述第一電極通過金屬導(dǎo)電絲連接至第一 引腳，所述第二電極通過導(dǎo)電膠與基座電連接并由第二引腳引出。
2.如權(quán)利要求1所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述LED芯片為藍(lán)光LED芯 片，所述藍(lán)光LED芯片采用氮化鎵材料形成，所述氮化鎵材料包含有P型摻雜層、量子阱有 源層以及N型摻雜層，所述P型摻雜層作為L(zhǎng)ED芯片的第一電極，N型摻雜層作為L(zhǎng)ED芯片 的第二電極。
3.如權(quán)利要求2所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述熒光材料為含YAG熒光粉。
4.如權(quán)利要求3所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述YAG熒光粉為含Ce3+的 熒光粉。
5.如權(quán)利要求1所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電膠為導(dǎo)電銀膠、導(dǎo)電 鋁膠或?qū)щ娿y鋁膠。
6.如權(quán)利要求1所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述反射襯底采用藍(lán)寶石材 料、硅、碳化硅形成。
7.如權(quán)利要求1所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述錐形反射凹坑的表面形成 有抗反射層。
8.如權(quán)利要求1所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述反射襯底中形成有一個(gè)以 上的錐形反射凹坑。
9.如權(quán)利要求1所述的白光LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述錐形反射凹坑斜面與承載 LED芯片的承載面的夾角為35度至55度。
全文摘要
一種白光LED發(fā)光裝置，包括LED芯片、反射襯底、基座、帽層、第一引腳與第二引腳，其中，所述反射襯底位于LED芯片下方，其面向LED芯片的一側(cè)形成有錐形反射凹坑，所述錐形反射凹坑的開口區(qū)域位于LED芯片下方，所述LED芯片懸置于所述錐形反射凹坑上，所述LED芯片遠(yuǎn)離反射襯底的一面涂覆有熒光材料；所述基座用于承載反射襯底與LED芯片，反射襯底嵌于基座中，基座與第二引腳直接相連；所述LED芯片、反射襯底以及基座均為帽層所覆蓋，所述帽層面向LED芯片的一側(cè)呈半球狀；所述LED芯片包含有第一電極與第二電極，所述第一電極通過金屬導(dǎo)電絲連接至第一引腳，所述第二電極通過導(dǎo)電膠與基座電連接并由第二引腳引出。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102130270SQ20101050316
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者張汝京, 肖德元 申請(qǐng)人:映瑞光電科技(上海)有限公司