專利名稱：貼片式發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種貼片式發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管即LED,由于其具有體積小、亮度高、耗電少的優(yōu)點(diǎn)正越來(lái) 越普遍的應(yīng)用于照明領(lǐng)域。由于常用的LED線路板均為鋁基板，鋁基板本身 是導(dǎo)體，因而在集成芯片的加工過(guò)程中極易短路，無(wú)法實(shí)現(xiàn)LED裸芯片的串 聯(lián)連接，而目前的LED裸芯片的額定電壓均在4V以下，因此要將LED應(yīng)用 于照明一般將若干個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)起來(lái)再接入電壓較髙的電源或與外部控 制電路相連接再接入電源，即單個(gè)LED無(wú)法直接與電壓較高的電源相連接， 這限制了 LED作為照明光源的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種額定 電壓高、可直接與電源相連接的貼片式發(fā)光二極管。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括支架、LED芯片、覆 蓋于所述LED芯片上的熒光粉、保護(hù)膠，所述支架包括殼體、兩個(gè)引腳，所 述支架還包括散熱柱，所述散熱柱嵌入所述殼體且上下貫穿所述殼體，所述 LED芯片包括硅襯底、陽(yáng)極接點(diǎn)、陰極接點(diǎn)和若干個(gè)LED裸芯片，所述硅襯 底固定于所述散熱柱上，所述陽(yáng)極接點(diǎn)、所述陰極接點(diǎn)分別通過(guò)金屬引線與 兩個(gè)所述引腳相連接，所述LED裸芯片之間串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接。
本實(shí)用新型還包括光學(xué)透鏡，所述光學(xué)透鏡包罩于所述LED芯片的外部
且所述光學(xué)透鏡內(nèi)部充滿所述保護(hù)膠。
所述LED裸芯片包括襯底和N型外延層、P型外延層，所述硅襯底頂面
于每個(gè)所述LED裸芯片處有兩個(gè)分離的沉積金屬層，所述LED裸芯片正裝或
倒裝焊接在各所述金屬層上，所述硅襯底于每個(gè)所述LED裸芯片處有一個(gè)阱
區(qū)，所述金屬層與所述硅襯底的結(jié)合區(qū)分別還有一個(gè)摻雜的隔離層，所述隔
離層位于所述阱區(qū)內(nèi)，各所述LED裸芯片對(duì)應(yīng)的所述金屬層之間設(shè)有阻擋層，
所述金屬層分別引出所述陽(yáng)極接點(diǎn)、所述陰極接點(diǎn)。
所述襯底為砷化鎵或碳化硅襯底，所述襯底直接焊接在所述金屬層上， 所述P型外延層通過(guò)金屬線對(duì)應(yīng)悍接在相鄰的一個(gè)所述金屬層上；或者，所
述P型外延層、所述N型外延層分別通過(guò)焊球倒裝焊接在所述金屬層上；或 者，所述襯底為氧化鋁襯底，所述襯底正裝焊接或粘貼在所述金屬層上，所 述P型外延層、所述N型外延層分別通過(guò)金屬線焊接在相鄰的所述金屬層上。
本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型貼片式發(fā)光二極管所述支架 包括散熱柱，所述散熱柱嵌入所述殼體且上下貫穿所述殼體，所述LED芯片 包括硅襯底、陽(yáng)極接點(diǎn)、陰極接點(diǎn)和若干個(gè)LED裸芯片，所述硅襯底固定于 所述散熱柱上，所述陽(yáng)極接點(diǎn)、所述陰極接點(diǎn)分別通過(guò)金屬引線與兩個(gè)所述 引腳相連接，所述LED裸芯片之間串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接， 一般一個(gè)LED裸 芯片的額定電壓均在4V以下，以3.0 3.3V居多，所述LED裸芯片之間串 聯(lián)后其總的額定電壓成若干倍增加，如果照度仍達(dá)不到要求，還可以在串聯(lián) 的基礎(chǔ)上再進(jìn)行并聯(lián)，這樣由于額定電壓提高，使得單個(gè)LED可直接與電壓 較高的電源相連接，而不需要外圍電路，連接簡(jiǎn)單，故障率低，故本實(shí)用新 型額定電壓高、可直接與電源相連接；如果外部電壓仍超過(guò)本實(shí)用新型的貼 片式發(fā)光二極管的電壓，也可將多個(gè)貼片式發(fā)光二極管相串聯(lián)，直至與外部 電壓相近似以達(dá)到節(jié)省損耗及簡(jiǎn)化外部電路的目的；
由于本實(shí)用新型所述LED芯片的所述硅襯底于每個(gè)所述LED裸芯片處有 一個(gè)阱區(qū)，所述金屬層與所述硅襯底的結(jié)合區(qū)分別還有一個(gè)摻雜的隔離層，
所述隔離層位于所述阱區(qū)內(nèi)，各所述LED裸芯片對(duì)應(yīng)的所述金屬層之間設(shè)有 阻擋層，即每個(gè)所述LED裸芯片處對(duì)應(yīng)的所述金屬層其極性不一定相同，因 此每個(gè)所述LED裸芯片相互間可以產(chǎn)生并聯(lián)或串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接，避免 了采用在一塊金屬襯底上各個(gè)LED裸芯片只能并聯(lián)連接無(wú)法實(shí)現(xiàn)串聯(lián)及串并 聯(lián)組合連接的弊端；所述隔離層既用于隔離所述金屬層與所述硅襯底，防止 所述金屬層之間漏電或短路，同時(shí)所述隔離層與其所在的所述阱區(qū)之間也構(gòu) 成一個(gè)靜電保護(hù)二極管,起到在封裝過(guò)程中靜電保護(hù)的作用；由于本實(shí)用新 型所述LED裸芯片之間串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接，在功率LED應(yīng)用上可采用制 造成本較低的小芯片集成，比采用一個(gè)LED裸芯片的功率型LED芯片的成本 更低，每個(gè)所述LED裸芯片通過(guò)與其連接的所述金屬線或焊球?qū)崃總鞯剿?述金屬層或直接通過(guò)所述LED裸芯片的所述襯底將熱量傳到所述金屬層，并 通過(guò)所述隔離層將熱量傳遞給所述硅襯底，所述硅襯底再將熱量傳遞到所述 散熱柱，所述散熱柱除可依靠本身散熱，還可連接外部散熱片以增加散熱效 果，因此散熱效果好，避免溫度過(guò)高，使用壽命長(zhǎng)，故本實(shí)用新型集成度高、 散熱效果好、使用壽命長(zhǎng)。
附圉說(shuō)明
圖la是本實(shí)用新型實(shí)施例一、二、三貼片式發(fā)光二極管的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖lb是本實(shí)用新型實(shí)施例四、五、六貼片式發(fā)光二極管的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型支架的立體結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一 LED芯片的正面結(jié)構(gòu)示意圖4是圖3所示LED芯片的A—A斷面結(jié)構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例二 LED芯片的正面結(jié)構(gòu)示意圖6是圖5所示LED芯片的B—B斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例三LED芯片的正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是圖7所示LED芯片的C—C斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例四LED芯片的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖9所示LED芯片的D—D斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例五LED芯片的正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12是圖11所示LED芯片的E—E斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例六LED芯片的正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖14是圖13所示貼片式發(fā)光二極管的F—F斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖15是本實(shí)用新型貼片式發(fā)光二極管制造過(guò)程中LED芯片與框架的連 接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一-
如圖la、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)施例的貼片式發(fā)光二極管包括支 架l、 LED芯片2、覆蓋于所述LED芯片2上的熒光粉5、保護(hù)膠6，所述保 護(hù)膠6采用硅膠或樹(shù)脂，所述支架1包括殼體10、兩個(gè)引腳ll、 12、散熱柱 13，所述殼體10采用絕緣材料制成，所述散熱柱13嵌入所述殼體10且上下 貫穿所述殼體IO。所述LED芯片2為正裝LED集成芯片，包括硅襯底20、 陽(yáng)極接點(diǎn)21、陰極接點(diǎn)22和12個(gè)LED裸芯片23，所述硅襯底20固定于所 述散熱柱13上，所述陽(yáng)極接點(diǎn)21、所述陰極接點(diǎn)22分別通過(guò)金屬引線與兩 個(gè)所述引腳ll、 12相連接，所述LED裸芯片23之間采用先每三個(gè)并聯(lián)成一 組，再將四組相串聯(lián)連接的連接方式，這樣，所述陽(yáng)極接點(diǎn)21、所述陰極接 點(diǎn)22之間的額定電壓是單個(gè)LED裸芯片的4倍，即可以直接接于12V直流 電源上，因此可應(yīng)用于汽車上作為光源，而不需要外圍電路，因此使用方便，連接簡(jiǎn)單，故障率低，節(jié)省功耗。所述LED裸芯片23包括砷化鎵(GaAs) 襯底230和N型外延層231、 P型外延層232,當(dāng)然，所述襯底230也可以為 碳化硅(SiC)襯底，即所述LED裸芯片23為單電極芯片，所述硅襯底20 為N型硅襯底，所述硅襯底20頂面于每個(gè)所述LED裸芯片23處有兩個(gè)分離 的沉積金屬層24，所述LED裸芯片23正裝焊接在各所述金屬層24上，即所 述襯底230直接焊接在所述金屬層24上，所述P型外延層232通過(guò)金屬線 41對(duì)應(yīng)焊接在相鄰的一個(gè)所述金屬層24上，所述硅襯底20于每個(gè)所述LED 裸芯片23處有一個(gè)P型阱區(qū)27，所述金屬層24與所述硅襯底20的結(jié)合區(qū) 分別還有一個(gè)摻雜磷或砷等材料的N型隔離層25，所述隔離層25位于所述 阱區(qū)27內(nèi)，用于隔離所述金屬層24與所述硅襯底20，防止所述金屬層24 之間漏電或短路，同時(shí)所述隔離層25將所述LED裸芯片23傳給所述金屬層 24的熱量再傳遞給所述硅襯底20,起到良好的導(dǎo)熱、散熱作用，另外所述隔 離層25與其所在的所述阱區(qū)27之間也構(gòu)成一個(gè)靜電保護(hù)二極管，起到在封 裝過(guò)程中靜電保護(hù)的作用，各所述LED裸芯片23對(duì)應(yīng)的所述金屬層24之間 設(shè)有阻擋層26，防止所述金屬層24之間漏電或短路，所述金屬層24分別引 出所述陽(yáng)極接點(diǎn)2K所述陰極接點(diǎn)22。所述金屬層24為金屬鋁，當(dāng)然也可 以采用金屬銅或硅鋁合金，所述金屬層24既是電極、導(dǎo)電體，又是散熱片， 所述金屬線4l為金線，當(dāng)然也可以為鋁線或銅線。
當(dāng)然，所述硅襯底20也可以為P型硅襯底，此時(shí)，所述阱區(qū)27為N型 阱區(qū)，所述隔離層25為摻雜硼或二氟化硼等材料的P型隔離層。
本實(shí)施例的貼片式發(fā)光二極管的制造方法包括以下步驟
(a) 制作框架如圖15所示，在同一片鏤空金屬框架8上形成兩列縱 橫均布排列的所述支架1，每個(gè)所述支架1的所述殼體10通過(guò)四條細(xì)連接筋 81與所述框架8相連接，以便將所述支架1成版并規(guī)則定位；
(b) 上芯片:將所述LED芯片2的所述硅襯底20固定子所迷上散熱柱
13上；
(c) 打線將所述LED芯片2的所述陽(yáng)極接點(diǎn)21、所述陰極接點(diǎn)22 分別與兩個(gè)所述引腳11、 12通過(guò)打線相固定連接；
(d) 上熒光粉將所述熒光粉5覆蓋于所述LED芯片2上；
(e) 上保護(hù)膠將硅膠或樹(shù)脂作為所述保護(hù)膠6直接覆蓋于所述殼體
IO上部;
(f) 彎腳將所述引腳ll、 12折彎成型，使其與使用狀態(tài)形狀一致， 便于安裝；
(g) 切筋將所述殼體10與所述框架8相連接的所述筋81切斷，使
成版的所述貼片式發(fā)光二極管成為各個(gè)獨(dú)立元件。
實(shí)施例二
如圖5、圖6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于本實(shí)施例的
貼片式發(fā)光二極管的所述LED芯片2為倒裝LED集成芯片，所述P型外延層 232、所述N型外延層231分別通過(guò)焊球42倒裝焊接在所述金屬層24上，所 述焊球42為金球栓，當(dāng)然也可以為銅球栓或錫球。
本實(shí)施例其余特征與實(shí)施例一相同。
實(shí)施例三
如圖7、圖8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于本實(shí)施例的 貼片式發(fā)光二極管的所述襯底230為氧化鋁(A1203)襯底，即所述LED裸芯 片23為雙電極芯片，所述襯底230正裝焊接或粘貼在所述金屬層24上，所 述P型外延層232、所述N型外延層231分別通過(guò)金屬線43、 45焊接在相鄰 的所述金屬層24上。
本實(shí)施例其余特征與實(shí)施例一相同。 實(shí)施例四
如圖lb、圖9、圖IO所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于各所
述LED裸芯片23之間通過(guò)所述金屬層24的連接方式——本實(shí)施例各所述 LED裸芯片23之間全部相串聯(lián)連接，即所述陽(yáng)極接點(diǎn)21和所述陰極接點(diǎn)22 之間的所有LED裸芯片23相串聯(lián)，這樣，所述陽(yáng)極接點(diǎn)21、所述陰極接點(diǎn) 22之間的額定電壓是單個(gè)LED裸芯片的12倍，即可以直接接于36 40V直 流電源上，同樣不需要外圍電路。另外，本實(shí)施例所述貼片式發(fā)光二極管還 包括光學(xué)透鏡14，所述光學(xué)透鏡14包罩于所述LED芯片2的外部且所述光 學(xué)透鏡14內(nèi)部充滿所述保護(hù)膠6,所述光學(xué)透鏡14可釆用多種角度，以提 高聚光效果。
由此，本實(shí)施例貼片式發(fā)光二極管的制造方法在步驟(e)中還包括安裝 光學(xué)透鏡，即將所述光學(xué)透鏡14固定于所述殼體10上，并將所述保護(hù)膠6 填充注滿于所述光學(xué)透鏡14內(nèi)。
本實(shí)施例其余特征與實(shí)施例一相同。
實(shí)施例五
如圖11、圖12所示，本實(shí)施例與實(shí)施例四的不同之處在于本實(shí)施例 的貼片式發(fā)光二極管的所述LED芯片2為倒裝LED集成芯片，所述P型外延 層232、所述N型外延層231分別通過(guò)焊球42倒裝焊接在所述金屬層24上， 所述焊球42為金球栓，當(dāng)然也可以為銅球栓或錫球。
本實(shí)施例其余特征與實(shí)施例四相同。
實(shí)施例六
如圖13、圖14所示，本實(shí)施例與實(shí)施例四的不同之處在于本實(shí)施例 的貼片式發(fā)光二極管的所述襯底230為氧化鋁(A1203)襯底，即所述LED裸 芯片23為雙電極芯片，所述襯底230正裝焊接或粘貼在所述金屬層24上， 所述P型外延層232、所述N型外延層M1分別雄過(guò)余屬線43、 45焊接在相 鄰的所述金屬層24上。
本實(shí)施例其余特征與實(shí)施例四相同。
當(dāng)然，本實(shí)用新型貼片式發(fā)光二極管所述LED裸芯片23的具體連接方 式和數(shù)量不限于以上實(shí)施例，實(shí)施例中僅是舉例說(shuō)明。比如，可根據(jù)實(shí)際需 要，將12個(gè)所述LED裸芯片23之間采用先每?jī)蓚€(gè)并聯(lián)成一組，再將六組相 串聯(lián)連接的連接方式，這樣，可以直接接于18 20V直流電源上使用；還可 以將40個(gè)所述LED裸芯片23之間全部相串聯(lián)連接，這樣，可以直接接于120V 直流電源上使用。
本實(shí)用新型將若干個(gè)所述LED裸芯片23正裝或倒裝集成在一個(gè)所述硅 襯底20上，并將所述LED芯片2連接在所述支架1上，使得單個(gè)LED額定 電壓高，可直接與電壓較高的電源相連接，而不需要外圍電路，連接簡(jiǎn)單， 故障率低，且散熱效果好，功耗低，使用壽命長(zhǎng)。
本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于LED照明領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種貼片式發(fā)光二極管，包括支架(1)、LED芯片(2)、覆蓋于所述LED芯片(2)上的熒光粉(5)、保護(hù)膠(6)，所述支架(1)包括殼體(10)、兩個(gè)引腳(11、12)，其特征在于所述支架(1)還包括散熱柱(13)，所述散熱柱(13)嵌入所述殼體(10)且上下貫穿所述殼體(10)，所述LED芯片(2)包括硅襯底(20)、陽(yáng)極接點(diǎn)(21)、陰極接點(diǎn)(22)和若干個(gè)LED裸芯片(23)，所述硅襯底(20)固定于所述散熱柱(13)上，所述陽(yáng)極接點(diǎn)(21)、所述陰極接點(diǎn)(22)分別通過(guò)金屬引線與兩個(gè)所述引腳(11、12)相連接，所述LED裸芯片(23)之間串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片式發(fā)光二極管，其特征在于所述貼片式發(fā)光 二極管還包括光學(xué)透鏡(14),所述光學(xué)透鏡(14)包罩于所述LED芯片(2)的外部且所述光學(xué)透鏡(14)內(nèi)部充滿所述保護(hù)膠(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的貼片式發(fā)光二極管，其特征在于所述LED 裸芯片(23)包括襯底(230)和N型外延層(231)、 P型外延層(232)， 所述硅襯底(20)頂面于每個(gè)所述LED裸芯片(23)處有兩個(gè)分離的沉 積金屬層(24),所述LED裸芯片(23)正裝或倒裝焊接在各所述金屬層(24)上，所述硅襯底(20)于每個(gè)所述LED裸芯片(23)處有一個(gè)阱 區(qū)(27)，所述金屬層(24)與所述硅襯底(20)的結(jié)合區(qū)分別還有一個(gè) 摻雜的隔離層(25)，所述隔離層(25)位于所述阱區(qū)(27)內(nèi)，各所述 LED裸芯片(23)對(duì)應(yīng)的所述金屬層(24)之間設(shè)有阻擋層(26)，所述 金屬層(24)分別引出所述陽(yáng)極接點(diǎn)(21)、所述陰極接點(diǎn)(22)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的貼片式發(fā)光二極管，其特征在于其特征在于所 述襯底(230)為砷化鎵或碳化硅襯底，所述襯底(230)直接焊接在所述 金屬層(24)上，所述P型外延層(232)通過(guò)金屬踐(41)對(duì)應(yīng)焊接在 相鄰的一個(gè)所述金屬層(24)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的貼片式發(fā)光二極管，其特征在于所述P型外延層(232)、所述N型外延層(231)分別通過(guò)焊球(42)倒裝焊接在所述金 屬層(24)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的貼片式發(fā)光二極管，其特征在于所述襯底(230) 為氧化鋁襯底，所述襯底(230)正裝焊接或粘貼在所述金屬層(24)上, 所述P型外延層(232)、所述N型外延層(231)分別通過(guò)金屬線(43、 45)焊接在相鄰的所述金屬層(24)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種額定電壓高、可直接與電源相連接的貼片式發(fā)光二極管。本實(shí)用新型包括支架(1)、LED芯片(2)，支架(1)包括殼體(10)、兩個(gè)引腳(11、12)、散熱柱(13)，散熱柱(13)嵌入殼體(10)且上下貫穿殼體(10)，LED芯片(2)包括硅襯底(20)、陽(yáng)極接點(diǎn)(21)、陰極接點(diǎn)(22)和若干個(gè)LED裸芯片(23)，硅襯底(20)固定于上散熱柱(13)上，陽(yáng)極接點(diǎn)(21)、陰極接點(diǎn)(22)分別與兩個(gè)引腳(11、12)相連接，LED裸芯片(23)之間串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于LED照明領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01L25/00GK201069771SQ20072005179
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者吳緯國(guó) 申請(qǐng)人:廣州南科集成電子有限公司