專利名稱：一種照明用led芯片的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導體發(fā)光二極管LED光源，特別涉及一種照明領(lǐng)域的白光LED芯片 的結(jié)構(gòu)。.背景技術(shù)發(fā)光二極管(LED)是一種新型光源，和傳統(tǒng)光源相比它具有很多優(yōu)點長壽、節(jié)能、 低電壓、體積小、無污染。LED自誕生以來，技術(shù)在不斷進步，發(fā)光效率在不斷提高，目 前白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)超過了普通熒光燈，LED已開始進入照明領(lǐng)域。白光LED的技術(shù)主要包括芯片技術(shù)和封裝技術(shù)，在藍光LED芯片上涂敷黃光熒光粉， 兩種光混合產(chǎn)生白光的方法是白光LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)。主要封裝過程包括固晶燒結(jié)， 金線壓焊，點粉，灌封，固化，切筋，領(lǐng)IJ試。目前垂直通孔結(jié)構(gòu)的LED芯片是最先進的一種LED芯片，其結(jié)構(gòu)是由支持襯底、反 射/歐姆/鍵合層和外延層從下向上鍵合在一起，外延層由最上層的第一類限制層、中間的活 化層和下層的第二類限制層組成，圖形化電極形成在第一類限制層面上，半通孔/金屬填充 塞上端連接圖形化電極，下端連接支持襯底。對于大功率大尺寸的LED，與圖形化電極7 聯(lián)接的半通 L/金屬填充塞可以設置一個以上。該LED芯片結(jié)構(gòu)的缺陷是(1)封裝過程 比較復雜，出光率低；(2)產(chǎn)品難以小型化；(3)產(chǎn)品不易集成。為提高照明用LED燈的發(fā)光性能，行業(yè)上普遍的做法是通過改進封裝工藝達到性能良 好的發(fā)光效果，而在目前的封裝工藝下很難克服LED芯片的缺陷。發(fā)明內(nèi)容本實用新型通過改進LED芯片的結(jié)構(gòu)克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種易集成、易 封裝且出光率高的照明用LED芯片的結(jié)構(gòu)。本實用新型采用的技術(shù)方案是包括垂直通孔結(jié)構(gòu)的LED芯片，該芯片由支持襯底 和反射/歐姆/鍵合層鍵合在一起，在反射/歐姆/鍵合層上疊加外延層，外延層由最上層的第 一類限制層、中間的活化層和下層的第二類限制層組成，圖形化電極形成在第一類限制層 面上，半通孔/金屬填充塞上端連接圖形化電極，下端連接支持襯底，在外延層四周垂直設 置一圈深至反射/歐姆/鍵合層表面的凹槽，在外延層的表面上和凹槽內(nèi)敷有一層熒光粉和樹脂的混合層，在混合層的上表面粘合一層底面大小和外延層上表面大小一樣的微透鏡陣列 層，該微透鏡陣列層的折射率為1.5 1.55。本實用新型直接在現(xiàn)有的垂直通孔結(jié)構(gòu)的LED芯片的外延層上進行熒光粉層和樹脂的 混合層以及微透鏡陣列層的制造，這樣可使LED在后續(xù)的封裝時無需再涂熒光粉，可直接 發(fā)白光，能大大減少光損，提高出光率，簡化后續(xù)的封裝工藝。傳統(tǒng)的多芯片集成封裝是將很多個單芯片封裝在一起，固晶和點粉的工藝要求都比單 芯片封裝要高得多，而本實用新型的LED多芯片集成是將相當于多個單芯片面積的外延層 切割成一整塊，其實是一個面積較大的單芯片，其封裝過程和傳統(tǒng)的單芯片封裝相比工藝 復雜程度一致，易小型化和集成。


以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中微透鏡陣列層7的俯視圖和局部放大圖。
具體實施方式
如圖1所示，用業(yè)界常用的方法制作成垂直通孔結(jié)構(gòu)的LED芯片在支持襯底1上設 置有半通孔/金屬填充塞10,支持襯底l與反射/歐姆/鍵合層2鍵合，在反射/歐姆/鍵合層2 疊加外延層ll。外延層ll由最上層的第一類限制層5、中間的活化4和下層的第二類限制 層3組成，第一類限制層5表面上形成圖形化電極7，在外延層11四周垂直蝕刻外延層11， 直至反射/歐姆/鍵合層2暴露，形成一圈深至反射/歐姆/鍵合層2表面的凹槽6，凹槽6的 寬度為W，深度為D，使得W》D/2，將熒光粉和樹脂均勻混合在一起，該樹脂是高透光的環(huán)氧樹脂或硅膠樹脂，且其折射 率在1.5 1.55之間，用甩膠的方法使熒光粉和樹脂的混合物均勻地敷在外延層11的表面 上和凹槽6內(nèi)，整個封蓋了圖形化電極7，形成熒光粉和樹脂的混合層8，該混合層8的厚 度在50微米至500微米之間。一般當光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，會產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，因此當光線從折射率為 1.5的樹脂表面入射到空氣中時會產(chǎn)生全反射損失。根據(jù)菲涅耳定律NlSin e 1 =N2Sin e 2， 貝lj 9 1 = arcSin(N2/Nl)=arcsin(l/1.5)=41.8度，即只有入射角小于41.8度的光能從樹脂表面 入射到空氣中，因此本實用新型在混合層8的上表面粘合一層底面大小和外延層11上表面大小一樣的微透鏡陣列層7，該微透鏡陣列層7用高透光率折射率為1.5 1.55的二氧化硅 制作，也可以用高耐熱高透光率折射率為1.5左右的塑料，比如PC， COC或硅膠制作。其 方法是將微透鏡陣列層7放置在混合層8上，使二者完全對齊，并進行150攝氏度，l小 時的高溫烘烤，將二者粘合在一起。每個透鏡的大小及排列位置和單顆芯片12—致。圖2 中每一方格為切割前的一顆微透鏡，此時出光面從平面改為球面，可大大減少全反射損失。 本實用新型在使用時將外延層11切割成芯片。根據(jù)實際使用的需要，可以將外延層11 切割成單顆芯片12，封裝單顆的LED，也可將芯片切割成包含多個芯片的小集成塊，但同 一小塊上的多個芯片間無需切割。
權(quán)利要求1.一種照明用LED芯片的結(jié)構(gòu)，包括垂直通孔結(jié)構(gòu)的LED芯片，該芯片由支持襯底(1)和反射/歐姆/鍵合層(2)鍵合在一起，在反射/歐姆/鍵合層(2)上疊加外延層(11)，外延層(11)由最上層的第一類限制層(5)、中間的活化層(4)和下層的第二類限制層(3)組成，圖形化電極(9)形成在第一類限制層(5)面上，半通孔/金屬填充塞(10)上端連接圖形化電極(9)，下端連接支持襯底(1)，其特征是在外延層(11)四周垂直設置一圈深至反射/歐姆/鍵合層(2)表面的凹槽(6)，在外延層(11)的表面上和凹槽(6)內(nèi)敷有一層熒光粉和樹脂的混合層(8)，在混合層(8)的上表面粘合一層底面大小和外延層(11)上表面大小一樣的微透鏡陣列層(7)，該微透鏡陣列層(7)的折射率為1.5～1.55。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種照明用LED芯片的結(jié)構(gòu)，其特征是凹槽(6)的寬度為W、 深度為D， W》D/2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種照明用LED芯片的結(jié)構(gòu)，其特征是混合層(8)的厚度為 50~500微米。
專利摘要本實用新型公開了一種照明用LED芯片的結(jié)構(gòu)，包括垂直通孔結(jié)構(gòu)的LED芯片，支持襯底和反射/歐姆/鍵合層鍵合在一起，上疊加外延層，在外延層四周垂直設置一圈深至反射/歐姆/鍵合層表面的凹槽，在外延層的表面上和凹槽內(nèi)敷有一層熒光粉和樹脂的混合層，在混合層的上表面粘合一層底面大小和外延層上表面大小一樣的微透鏡陣列層，該微透鏡陣列層的折射率為1.5～1.55，本實用新型直接在現(xiàn)有的垂直通孔結(jié)構(gòu)的LED芯片的外延層上進行熒光粉層和樹脂的混合層以及微透鏡陣列層的制造，這樣可使LED在后續(xù)的封裝時無需再涂熒光粉，可直接發(fā)白光，能大大減少光損，提高出光率，簡化后續(xù)的封裝工藝，易小型化和集成。
文檔編號H01L33/00GK201134439SQ20072013192
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者凡 傅, 史智青, 洪從勝, 嶺 陳, 黃振春 申請人:江蘇奧雷光電有限公司