一種倒裝白光led器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于LED技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種倒裝白光LED器件。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是響應(yīng)電流而被激發(fā)以產(chǎn)生各種顏色的光的半導(dǎo)體器件，具有高效率、長壽命、不含Hg等有害物質(zhì)的優(yōu)點。隨著LED技術(shù)的迅猛發(fā)展，LED的亮度、壽命等性能都得到了極大的提升，使得LED的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，從路燈等室外照明到裝飾燈等市內(nèi)照明，均紛紛使用或更換成LED作為光源。
[0003]半導(dǎo)體照明行業(yè)內(nèi)，一般將LED芯片的結(jié)構(gòu)分成正裝芯片結(jié)構(gòu)、垂直芯片結(jié)構(gòu)和倒裝芯片結(jié)構(gòu)三類。與其它兩種芯片結(jié)構(gòu)相比，倒裝芯片結(jié)構(gòu)具有散熱性能良好、出光效率高、飽和電流高和制作成本適中等優(yōu)點，已經(jīng)受到各大LED芯片廠家的高度重視。
[0004]對于傳統(tǒng)倒裝白光LED產(chǎn)品，其封裝方式是將LED晶片通過固晶膠粘接或共晶焊接的方式固定在支架的碗杯中，采用金線將晶片的正極與支架的正極相連接，將晶片的負極與支架的負極相連接，再向碗杯中填充符合目標色區(qū)的熒光膠?；趥鹘y(tǒng)的封裝技術(shù)，傳統(tǒng)的白光LED器件結(jié)構(gòu)的一種剖面示意圖如圖1所示，即作為波長轉(zhuǎn)換層的熒光膠充入碗杯后，為了充分轉(zhuǎn)換發(fā)光層發(fā)出的藍光并混合形成白光，熒光膠101基本覆蓋襯底102、第一半導(dǎo)體層103、有源層104以及第二半導(dǎo)體層105。比如，申請?zhí)枮?01510206231.2的專利文件公開了一種低熱阻貼片發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括銅底材的支架、封裝膠、至少一個LED芯片、一條用于使得LED芯片與支架導(dǎo)通的金線，其中，LED芯片固定于支架上，金線鍵合在LED芯片和支架上，LED芯片的外層包覆有封裝膠。
[0005]然而，對于這類傳統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)，由于支架、LED芯片上的熒光膠、封裝膠的熱膨脹系數(shù)不同，封裝體在可靠性上存在一定的隱患；而且，對于這種封裝結(jié)構(gòu)，熒光材料容易涂覆不均勻、厚度不一致，進而導(dǎo)致白光光色不均勻、色偏等問題的產(chǎn)生。
[0006]另外，在現(xiàn)有市場上，LED支架多為PPA、PCT或者EMC材質(zhì)，這些材質(zhì)在耐高溫性、氣密性等方面均存在較大缺陷。雖然陶瓷支架具有較好的耐高溫性和氣密性，但陶瓷支架成本接近晶片成本，又因其側(cè)壁不能被熒光粉包覆而易漏藍光，而且陶瓷支架封裝LED所需的制造費用昂貴、設(shè)備投入大，從而導(dǎo)致陶瓷支架的LED產(chǎn)品產(chǎn)能偏小、價格偏高。
[0007]換言之，傳統(tǒng)的倒裝白光LED產(chǎn)品在可靠性、出光效果、制造成本及價格等方面的缺陷成為其替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品的較大阻礙。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種倒裝白光LED器件，該LED器件可靠性高、出光效果佳，而且制造成本降低，產(chǎn)能得到有效提高。
[0009]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0010]本實用新型提供了一種倒裝白光LED器件，該白光LED器件包含波長轉(zhuǎn)換層和發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括外延層襯底、依次層疊生長在所述外延層襯底上的第一半導(dǎo)體層、有源層、第二半導(dǎo)體層和常規(guī)電極金屬層，即所述發(fā)光單元為倒裝芯片結(jié)構(gòu)，其關(guān)鍵在于:
[0011]所述第二半導(dǎo)體層向外延伸以形成突出部，使得所述發(fā)光單元呈倒T結(jié)構(gòu)；
[0012]所述波長轉(zhuǎn)換層完全覆蓋所述外延層襯底、所述第一半導(dǎo)體層、所述有源層，直至所述突出部的上表面，且所述波長轉(zhuǎn)換層不覆蓋所述第二半導(dǎo)體層和所述常規(guī)電極金屬層，基于這種結(jié)構(gòu)，所述波長轉(zhuǎn)換層不會直接接觸所述常規(guī)電極金屬層，減小了電極被污染的可能性，進一步提高所述發(fā)光單元的可靠性；
[0013]所述常規(guī)電極金屬層和所述第一半導(dǎo)體層之間設(shè)置一通孔，所述通孔僅貫穿于所述常規(guī)電極金屬層、所述第二半導(dǎo)體層以及所述有源層，所述通孔用于所述常規(guī)電極金屬層的第一電極與所述第一半導(dǎo)體層的電性連接、以及所述常規(guī)電極金屬層的第二電極與所述第二半導(dǎo)體層的電性連接。
[0014]進一步的，所述突出部的寬度小于或者等于50微米，此寬度范圍為較佳范圍，既保證了波長轉(zhuǎn)換層覆蓋于所述突出部的上表面的牢固性，又保證了藍光在波長轉(zhuǎn)換層中的波長轉(zhuǎn)換效果。
[0015]進一步的，所述突出部上任意位置的寬度都相等，便于波長轉(zhuǎn)換層更均勻地涂覆。
[0016]進一步的，所述波長轉(zhuǎn)換層上的第一側(cè)壁邊界與所述突出部上的第二側(cè)壁邊界齊平。
[0017]進一步的，所述外延層襯底上的第三側(cè)壁邊界、所述第一半導(dǎo)體層上的第四側(cè)壁邊界和所述有源層上的第五側(cè)壁邊界共同構(gòu)成第六側(cè)壁邊界，且所述第六側(cè)壁邊界呈傾斜狀，使得所述發(fā)光單元的整體外觀呈梯形狀，此種結(jié)構(gòu)一方面可以減少第一波長的光線穿越所述突出部上的第二側(cè)壁邊界的幾率，從而在一定程度上減小藍光溢出的風險，另一方面可以保證第一波長的光線穿越所述波長轉(zhuǎn)換層的路程更加均勻，有效減少色差，使光色更為均一。
[0018]進一步的，所述第六側(cè)壁邊界的傾角范圍為60°?80°，此角度范圍為較佳范圍，可較大可能性地減小藍光溢出的風險，以及保證較好的光色均勻性。
[0019]進一步的，所述第六側(cè)壁邊界上任意位置的所述傾角都相等，便于波長轉(zhuǎn)換層更均勻地涂覆。
[0020]進一步的，所述白光LED器件還包含有透明膠層，所述透明膠層覆蓋于所述波長轉(zhuǎn)換層之上，通過在所述波長轉(zhuǎn)換層上增加透明膠層，大大減少所述波長轉(zhuǎn)換層中的熒光粉掉落的可能性，從而提高制作工藝的穩(wěn)定性和所述白光LED器件的可靠性。
[0021]進一步的，所述外延層襯底與所述第一半導(dǎo)體層之間設(shè)置緩沖層，以減小晶格失配。
[0022]采用以上技術(shù)方案，本實用新型所取得的有益效果是:
[0023](I)本實用新型提供的倒裝白光LED器件，首先，其僅由倒裝發(fā)光單元和含有熒光粉的波長轉(zhuǎn)換層組成，免去支架和金線，可靠性遠高于傳統(tǒng)封裝模式，且其波長轉(zhuǎn)換層不會直接接觸到常規(guī)電極金屬層，大大減小電極被污染的可能性，進一步提高產(chǎn)品可靠性；其次，該倒裝白光LED器件由于波長轉(zhuǎn)換層直接涂覆于倒裝芯片表面之上，不同于傳統(tǒng)支架碗杯填充熒光膠的封裝形式，可以更好地控制顏色，減小色差，顏色更均一，出光效果佳，而且還可以大量減少光子在熒光粉支架間的內(nèi)部散射和損耗，有效地提升產(chǎn)品的亮度;再者，該倒裝白光LED器件所使用，免去支架成本，節(jié)省了大量粉膠用量，而且工藝步驟更為簡單，制造費用低、設(shè)備投入少，有效地降低制造成本，提高產(chǎn)能。
[0024](2)本實用新型提供的倒裝白光LED器件，直接SMT封裝，設(shè)計靈活，高性價比，大大節(jié)約下游燈具制造成本。
[0025](3)本實用新型提供的倒裝白光LED器件，倒裝芯片可直接貼裝在熱沉上，具有更好的散熱性能，使用壽命更長，而且無支架形狀限制，尺寸小，發(fā)光面小，非常利于LED產(chǎn)品的大規(guī)模集成封裝。
【附圖說明】
[0026]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中倒裝白光LED器件結(jié)構(gòu)的一種剖面示意圖；
[0027]圖2為本實用新型實施例1的倒裝白光LED器件結(jié)構(gòu)的一種剖面示意圖；
[0028]圖3a—圖3d為本實用新型實施例1的倒裝白光LED器件的制作過程示意圖；
[0029]其中，
[0030]圖3a為本實用新型實施例1的倒裝白光LED器件的發(fā)光單元的一種剖面示意圖；
[0031]圖3b為本實用新型實施例1的倒裝白光LED器件的陣列型溝槽制作示意圖；
[0032]圖3c為本實用新型實施例1的倒裝白光LED器件的波長轉(zhuǎn)換層填充或覆蓋操作示意圖；
[0033]圖3d為本實用新型實施例1的倒裝白光LED器件的切割操作示意圖；
[0034]圖4為本實用新型實施例2的倒裝白光LED器件結(jié)構(gòu)的一種剖面示意圖；
[0035]圖5為本實用新型實施例3的倒裝白光LED器件結(jié)構(gòu)的一種剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型提供的技術(shù)方案作進一步地詳細說明:
[0037]實施例1
[0038]如圖2、圖3a所示，本實施例提供了一種倒裝白光LED器件，該白光LED器件包含波長轉(zhuǎn)換層201和發(fā)光單元208，發(fā)光單元208包括外延層襯底202、依次層疊生長在外延層襯底202之上的第一半導(dǎo)體層203、有源層204、第二半導(dǎo)體層205和常規(guī)電極金屬層206，即發(fā)光單元208為倒裝芯片結(jié)構(gòu)。
[0039]特別的，第二半導(dǎo)體層205向外延伸以形成突出部2051，使得發(fā)光單元208呈倒T結(jié)構(gòu)。
[0040]特別的，波長轉(zhuǎn)換層201完全覆蓋外延層襯底202、第一半導(dǎo)體層203、有源層204，直至突出部的上表面20511，且波長轉(zhuǎn)換層201不覆蓋第二半導(dǎo)體層205和常規(guī)電極金屬層206。通過此結(jié)構(gòu)，發(fā)光單元208發(fā)出的藍光經(jīng)過含有熒光粉的波長轉(zhuǎn)換層201激發(fā)熒光粉而發(fā)出的黃光與發(fā)光單元208本身發(fā)出的藍光混合，從而形成白光;而且，在此結(jié)構(gòu)中，波長轉(zhuǎn)換層201僅形成于突出部的上表面20511上，不會直接接觸常規(guī)電極金屬層206，減小了電極被污染的可能性，進一步提高發(fā)光單元的可靠性。
[0041]特別的，常規(guī)電極金屬層206和第一半導(dǎo)體層203之間設(shè)置一通孔207，通孔207僅貫穿于常規(guī)電極金屬層206、第二半導(dǎo)體層205以及有源層204，通孔207用于常規(guī)電極金屬層206的第一電極2061與第一半導(dǎo)體層203的電性連接、以及常規(guī)電極金屬層206的第二電極2062與第二半導(dǎo)體層205的電性連接。
[0042]其中，突出部2051的寬度小于或者等于50微米，此寬度范圍為較佳范圍，既保證了波長轉(zhuǎn)換層201覆蓋于突出部的上表面20511的牢固性，又保證了藍光在波長轉(zhuǎn)換層中的波長轉(zhuǎn)換效果，但注意，突出部2051的寬度范圍并不局限于此范圍數(shù)值；另外，突出部2051上任意位置的寬度都相等，便于波長轉(zhuǎn)換層更均勻地涂覆。
[0043]其中，波長轉(zhuǎn)換層上的第一側(cè)壁邊界2011與突出部2051上的第二側(cè)壁邊界20512齊平。
[0044]作為一種優(yōu)選項，外延層襯底202與第一半導(dǎo)體層203之間設(shè)置緩沖層，緩沖層用于降低第一半導(dǎo)體層203生長時與外延層襯底202產(chǎn)生的晶格失配。
[0045]為便于更好地理解本實施例提供的倒裝白光LED器件，以下對本實施例的倒裝白光LED器件的制作過程進行介紹，以供參考，如圖3a—圖3d所示，制作過程包括以下步驟:
[0046]S1、預(yù)備一外延層襯底202，通過倒裝芯片工藝，在外延層襯底202上依次層疊生長有第一半導(dǎo)體層203、有源層204、第二半導(dǎo)體層205以及常規(guī)電極金屬層206，形成發(fā)光單元陣列209;
[0047]在步驟SI中，倒裝芯片工藝可以采用金屬有機化合物化學氣相淀積的方法，金屬有機化合物化學氣相淀積所用的原料氣體為三甲基鎵、三甲基銦、三甲基鋁、氨氣、硅烷、環(huán)戊二烯基鎂、二茂鎂、氫氣或氮氣等;常規(guī)電極金屬層206的材質(zhì)包含鉑(