本實用新型屬于發(fā)光二極管(LED)技術領域，具體涉及一種量子點白光LED器件。

背景技術：

LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)，是把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導體光電器件，屬光電半導體的一種。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的芯片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為P-N結(jié)。在某些半導體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。

傳統(tǒng)的LED免封裝技術是通過藍光激發(fā)YAG粉，其存在光色不純、色域低以及發(fā)光效率低等諸多問題，而量子點材料通過調(diào)控粒徑尺寸大小，可以制作成產(chǎn)生不同發(fā)光顏色的熒光材料，具有發(fā)光效率高、發(fā)光色純度高、透光率好等優(yōu)點。因此，將量子點材料引入LED免封裝技術當中勢在必行，當前普遍的做法如下：

(1)將量子點熒光粉混入硅膠材料體系，涂覆在芯片上方，但這種方法存在固化不良、以及氣密性差等諸多問題。

(2)將量子點封裝在玻璃管中或者制作成量子點膜，比如：①申請?zhí)枮?01510226918.2的中國專利公開了一種量子點封裝管夾持裝置、背光模組，其公開了量子點位于中空封裝管中；②授權公告號為CN203521468U的中國專利公開了一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管包括有一設置于封裝材料之上的量子點薄膜，所述量子點薄膜包含兩個透明片材、以及設置在兩個透明片材之間的第一型量子點、第二型量子點和第三型量子點中的一種或多種的組合；③申請?zhí)枮?01510315996.X的中國專利公開一種量子點發(fā)光器件及背光模組，其包括有包含多個量子點的量子點膜；④申請?zhí)枮?01510311890.2的中國專利公開了一種量子點背光源結(jié)構及顯示裝置，所述量子點背光源結(jié)構包括有LED光源，所述LED光源的光路上設有量子點膜和導光板，所述量子點膜中分散有紅光量子點。但是，將量子點封裝在管內(nèi)或制成量子點膜均存在散熱性不好、可靠性差等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型為彌補現(xiàn)有技術的不足，一方面提供了一種量子點白光LED器件，其將量子點材料與芯片直接結(jié)合，真正實現(xiàn)了晶圓級封裝，具有高顯色性，且氣密性好、散熱性佳，大幅度地提高了LED的可靠性及使用壽命。

本實用新型為達到其目的，采用的技術方案如下：

一種量子點白光LED器件，其特征在于：

包括有倒裝芯片、量子點層、透明封裝層、反射層和電極層；

所述倒裝芯片的上表面設有凹槽，所述凹槽的內(nèi)表面設有第一紋路，所述量子點層設于所述凹槽內(nèi)；

所述電極層設于所述倒裝芯片的底部；

所述反射層包覆所述倒裝芯片的側(cè)壁、所述倒裝芯片的上表面的非凹槽區(qū)、以及所述電極層的側(cè)壁，所述反射層還填充于所述電極層的電極之間；所述反射層的上表面和內(nèi)壁設有第二紋路；

所述透明封裝層包覆所述量子點層的裸露區(qū)域、以及所述反射層的上表面。

進一步的，所述凹槽的側(cè)壁為階梯狀；所述量子點層設于處在最中心的所述凹槽內(nèi)，所述透明封裝層包覆所述量子點層的裸露區(qū)域、所述倒裝芯片的上表面、以及所述反射層的上表面。

進一步的，所述凹槽的最底部設有硅膠層，所述量子點層通過所述硅膠層粘附于所述凹槽內(nèi)。

進一步的，所述透明封裝層的材質(zhì)為硅膠。

進一步的，所述反射層的材質(zhì)為兼具高導熱率和高反射率的材料。

進一步的，所述倒裝芯片包括有外延襯底、N型外延層、發(fā)光層以及P型外延層；所述外延襯底、所述N型外延層、所述發(fā)光層和所述P型外延層從上外下依次層疊設置，所述凹槽設于所述外延襯底的上表面。

進一步的，所述外延襯底為藍寶石片。

本實用新型另一個方面對應地提供了一種量子點白光LED器件的制備方法，其免去封裝環(huán)節(jié)，且直接使用現(xiàn)有相對成熟的半導體制造工藝，即制備工藝簡單易行、成熟，制備效率高，其特征在于，包括以下步驟：

S1：制作倒裝發(fā)光單元，在所述倒裝發(fā)光單元的上表面制作陣列型凹槽，在所述凹槽的內(nèi)表面刻蝕出第一紋路；

S2：將所述倒裝發(fā)光單元切割成多顆倒裝芯片，每一所述倒裝芯片上具有一所述凹槽，在每一所述倒裝芯片的底部制作電極層；

S3：將多顆所述倒裝芯片以陣列式邦定于臨時基板上，相鄰的所述倒裝芯片之間均設有間隙，所述倒裝芯片的上表面朝上，在所述倒裝芯片之間、所述倒裝芯片上表面的非凹槽區(qū)、以及所述電極層的電極之間填充反射層；

S4：在所述反射層的上表面和內(nèi)壁刻蝕出第二紋路；

S5：在所述凹槽內(nèi)設置量子點層；

S6：在所述量子點層的上表面、所述反射層的上表面涂覆透明封裝層并固化；

S7：切割、去除臨時基板，分離得到多顆量子點白光LED器件。

進一步的，在所述步驟S5中，在所述凹槽的最底部先噴涂硅膠層并固化，然后所述量子點層通過所述硅膠層粘附于所述凹槽內(nèi)。

進一步的，在所述步驟S1中，所述陣列型凹槽采用3D蝕刻、3D打印成型、或者沖壓工藝刻蝕而成，所述第一紋路采用3D蝕刻、3D打印成型、或者沖壓工藝刻蝕而成；在所述步驟S4中，所述第二紋路采用3D蝕刻、3D打印成型、或者沖壓工藝刻蝕而成；在所述步驟S6中，所述透明封裝層采用Molding工藝涂覆而成。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下有益技術效果：

(1)對于本實用新型提供的一種量子點白光LED器件：①利用芯片制造工藝，即芯片級制作量子點光轉(zhuǎn)換層，將量子點材料與芯片直接結(jié)合，免去了封裝環(huán)節(jié)，真正實現(xiàn)了晶圓級封裝，且節(jié)省制備成本；②在倒裝芯片的表面(具體為凹槽的內(nèi)表面)設有第一紋路，增大了量子點層與倒裝芯片(具體為凹槽)的接觸面積，使得量子點層的連接更為牢固，有效地提高了量子點LED的可靠性以及使用壽命；③反射層的上表面和內(nèi)壁設有第二紋路，增大了透明封裝層與反射層的接觸面積，二者的連接更為牢固，使得量子點層的封裝結(jié)構具有較高的密封性，且延長了水汽和氧氣的流通路徑，從而避免了水汽和氧氣對量子點材料的侵蝕，化學穩(wěn)定性好，進而大幅度地提高了量子點LED的可靠性以及使用壽命；④量子點層更薄，具有高顯色性，且發(fā)光面小，易配透鏡，不易產(chǎn)生黃圈，光色更純正；⑤僅包括有倒裝芯片、量子點層、透明封裝層、反射層和電極層，結(jié)構散熱性佳，有利于提高LED的可靠性及使用壽命。

(2)本實用新型提供的一種量子點白光LED器件制備方法，免去封裝環(huán)節(jié)，節(jié)省了制作成本，且使用的是現(xiàn)有相對成熟的半導體制造工藝，已完全具有制備出樣品的能力，并未增加任何高難度的新技術。換言之，其制備工藝簡單易行、成熟，在提高量子點白光LED器件的可靠性和高顯色性的同時可以顯著地提高制備效率，有利于降低制備成本。

綜上所述，本實用新型提供的一種量子點白光LED器件可以廣泛地應用于LED照明、背光等技術領域，具有很高的市場價值。

附圖說明

圖1為實施例1所述的單顆量子點白光LED器件的一種結(jié)構示意圖(剖切圖)；

圖2為實施例1所述的單顆量子點白光LED器件的俯視圖(設置量子點層、涂覆透明封裝層前)；

圖3為實施例1所述的單顆量子點白光LED器件的一種制備流程的示意圖；

圖4為實施例2所述的單顆量子點白光LED器件的一種結(jié)構示意圖(剖切圖)；

圖5為實施例2所述的單顆量子點白光LED器件的俯視圖(設置量子點層、涂覆透明封裝層前)。

附圖標記：

1(或2)、量子點白光LED器件；11、倒裝芯片；111、凹槽；1111、第一紋路；1112、處在最中心的凹槽；112、外延襯底；113、N型外延層；114、發(fā)光層；115、P型外延層；12、量子點層；13、透明封裝層；14、反射層；141、第二紋路；15、電極層；16、硅膠層。

具體實施方式

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于此描述的其他方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。

實施例1

本實施例公開了一種量子點白光LED器件1，如圖1、2所示，包括有倒裝芯片11、具有很好的光轉(zhuǎn)換作用的量子點層12、透明封裝層13、反射層14和電極層15。

倒裝芯片11的上表面設有凹槽111，凹槽111的內(nèi)表面設有第一紋路1111(其中側(cè)壁上的第一紋路1111各圖均未體現(xiàn))，量子點層12設于凹槽111內(nèi)。其中，凹槽111的結(jié)構設計，使得量子點層12更易于設置，且不易竄動，即凹槽111對量子點層12起到限位作用，從而使得量子點層12可以做得很薄，進而使得LED產(chǎn)品具有高顯色性，光色也更為純正；第一紋路1111的設計是為了增大量子點層12與凹槽111的接觸面積，使得量子點層12與凹槽111的結(jié)合更為牢固，有利于提高LED產(chǎn)品的可靠性。

電極層15設于倒裝芯片11的底部，作為輸入電極，其與現(xiàn)有技術相同，不再贅述。

反射層14包覆倒裝芯片11的側(cè)壁、倒裝芯片11的上表面的非凹槽區(qū)、以及電極層15的側(cè)壁，反射層14還填充于電極層15的電極之間，則反射層14起到光反射效果，而且如此的結(jié)構設計相對于傳統(tǒng)的封裝支架而言，散熱性更好，從而極大地提高了產(chǎn)品的可靠性以及使用壽命；反射層14的上表面和內(nèi)壁設有第二紋路141(其中內(nèi)壁上的第二紋路141各圖均未體現(xiàn))，有效地增大了反射層14的表面積，使得透明封裝層13與反射層14的結(jié)合更為牢固，有效地保證產(chǎn)品的封裝結(jié)構具有較高的密封性，并且還延長了水汽和氧氣的流通路徑，有效地避免了水汽和氧氣對量子點材料的侵蝕。

透明封裝層13包覆量子點層12的裸露區(qū)域、以及反射層14的上表面，使得透明封裝層13既起到有效透光作用，又能很好地對量子點層12進行密封，避免水汽和氧氣滲入而造成量子點層12的材料腐蝕。

在本實施例中，如圖2所示，第一紋路1111、第二紋路141呈同心矩形狀。但是，需要說明的是，在本實用新型中，第一紋路1111、第二紋路141的形狀和數(shù)量并不限于圖2所示，其還可以設為其它結(jié)構形式，因此，只要第一紋路1111、第二紋路141設成的結(jié)構形式能夠增大凹槽111、反射層14的表面積，則均屬于本實用新型的等效保護范圍。

在本實施例中，凹槽111的最底部設有硅膠層16，量子點層12通過硅膠層16粘附于凹槽111內(nèi)。硅膠層16的設置既能夠保證有效透光，又能保證量子點層12牢固地粘附于凹槽111上，有效地提高產(chǎn)品的可靠性。

在本實施例中，透明封裝層13的材質(zhì)為硅膠，透光性好，密封性極佳。但是，需要說明的是，在本實用新型中，透明封裝層13的材質(zhì)并不限于硅膠，其還可以為其它具有強粘附性的高分子透明樹脂材料的一種或多種組合，諸如此類變化均屬于本實用新型的等效保護范圍。

在本實施例中，反射層14的材質(zhì)為兼具高導熱率和高反射率的材料，既保證光反射效果，又有效地提高產(chǎn)品的散熱效果，有利于提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

在本實施例中，倒裝芯片11包括有外延襯底112、N型外延層113、發(fā)光層114以及P型外延層115；外延襯底112、N型外延層113、發(fā)光層114和P型外延層115從上外下依次層疊設置，凹槽111設于外延襯底112的上表面，以作為量子點層12的支撐和固定平臺，使得量子點層12起到良好的光轉(zhuǎn)換效果，極大地提高了LED產(chǎn)品的高顯色性，而且保證發(fā)光面小，使得光色更為純正。

在本實施例中，外延襯底112為藍寶石片。藍寶石片作為襯底具有如下優(yōu)點：(1)生產(chǎn)技術成熟、器件質(zhì)量較好；(2)穩(wěn)定性很好，能夠運用在高溫生長過程中；(3)機械強度高，易于處理和清洗。當然，外延襯底112的制備材料并不限于此。

對應的，本實施例公開了量子點白光LED器件1的一種制備方法，該制備方法的工藝流程如圖3所示，其包括以下步驟：

S1：制作倒裝發(fā)光單元，在倒裝發(fā)光單元的上表面制作陣列型凹槽111，在凹槽111的內(nèi)表面刻蝕出第一紋路1111(其中側(cè)壁上的第一紋路1111各圖均未體現(xiàn))，其中，凹槽111的寬度和深度根據(jù)量子點層12的結(jié)構大小而確定；

S2：將倒裝發(fā)光單元切割成多顆倒裝芯片11，每一倒裝芯片11上具有一凹槽111，在每一倒裝芯片11的底部制作電極層15；

S3：將多顆倒裝芯片11以陣列式邦定于臨時基板上，相鄰的倒裝芯片11之間均設有間隙，倒裝芯片11的上表面朝上，在倒裝芯片11之間、倒裝芯片11上表面的非凹槽區(qū)、以及電極層15的電極之間填充反射層14；

S4：在反射層14的上表面和內(nèi)壁刻蝕出第二紋路141(其中內(nèi)壁上的第二紋路141各圖均未體現(xiàn))；

S5：在凹槽111內(nèi)設置量子點層12；

S6：在量子點層12的上表面、反射層14的上表面涂覆透明封裝層13并固化；

S7：切割、去除臨時基板，分離得到多顆量子點白光LED器件1。

其中，在步驟S5中，在凹槽111的最底部先噴涂硅膠層16并固化，然后量子點層12通過硅膠層16粘附于凹槽111內(nèi)，既能夠保證有效透光，又能保證量子點層12與倒裝芯片11結(jié)合牢固。

其中，在步驟S1中，陣列型凹槽111采用3D蝕刻、3D打印成型、或者沖壓工藝刻蝕而成，第一紋路1111采用3D蝕刻、3D打印成型、或者沖壓工藝刻蝕而成；在步驟S4中，第二紋路141采用3D蝕刻、3D打印成型、或者沖壓工藝刻蝕而成；在步驟S6中，透明封裝層13采用Molding工藝涂覆而成。這些制作工藝極為成熟，制備效率高。

實施例2

本實施例公開了另一種量子點白光LED器件2，如圖4、5所示，在結(jié)構上，其與實施例1所述的量子點白光LED器件1的差異在于：

在本實施例中，更具體的，凹槽111的側(cè)壁為階梯狀；量子點層12設于處在最中心的凹槽1112內(nèi)，透明封裝層13包覆量子點層12的裸露區(qū)域、倒裝芯片11的上表面、以及反射層14的上表面。

在本實施例中，如圖4、5所示，凹槽111的側(cè)壁設為兩級階梯狀，即設為雙凹槽結(jié)構。但是，在本實用新型中，凹槽111的側(cè)壁并不僅限于圖4、5所示的兩級階梯狀，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構布局，其還可以設為更多級階梯狀，而且凹槽111的側(cè)壁也并不限于設為階梯狀，其還可以設為鋸齒狀等其它形狀。因此，諸如此類變化均屬于本實用新型的等效保護范圍。

基于上述結(jié)構的設計，有效地增加了透明封裝層13與倒裝芯片11的接觸面積，使得透明封裝層13與倒裝芯片11的結(jié)合更為牢固，從而使得產(chǎn)品的封裝結(jié)構具有更高的密封性，并且極大地延長了水汽和氧氣的流通路徑，有利于避免了水汽和氧氣對量子點材料的侵蝕。

本實施例公開的量子點白光LED器件2的制備方法與實施例1基本相同，只是其在部分工藝步驟上描述得更為具體，如下：

在步驟S1中，陣列型凹槽111明確制作為階梯狀；在步驟S5中，僅在處于最中心的凹槽1112內(nèi)設置量子層12；在步驟S6中，在量子點層12的裸露區(qū)域、倒裝芯片11的上表面(具體為凹槽111的階梯面和側(cè)壁)、以及反射層14的上表面均包覆有透明封裝層13。

本實施例所述的量子點白光LED器件2的其它結(jié)構、其它制備方法與實施例1完全相同，在此不再贅述。

本實用新型所述一種量子點白光LED器件及其制備方法的其它內(nèi)容參見現(xiàn)有技術。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型做任何形式上的限制，故凡未脫離本實用新型技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內(nèi)。