專利名稱:一種白光led器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)光半導(dǎo)體,具體涉及一種白光LED器件。
背景技術(shù):
現(xiàn)有技術(shù)中,LED的的封裝通常是在藍(lán)光芯片上制作PN結(jié)電極,在電極上打制金線,用于連接LED芯片電極與外部管腳連接,然后在芯片上涂覆熒光粉。而現(xiàn)有的技術(shù)存在以下缺點(diǎn)芯片上制造PN電極影響出光;在PN電極上打金線工藝過程繁瑣,成本高,可靠性低,打金線的質(zhì)量直接影響芯片的電學(xué)和光學(xué)性能,由于金是貴金屬,金線使得器件成本高;金線與芯片接觸點(diǎn)接觸電阻大,影響LED器件的 注入效率和正向工作電壓,使得LED器件發(fā)熱、亮度下降、壽命縮短;金線和金線接觸電極阻擋LED芯片的出光,降低了 LED的出光效率;熒光粉和灌封膠的熱導(dǎo)率很低,起不到對(duì)芯片的散熱作用。
實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型的目的在于提供一種白光LED器件,不需要傳打金線和熒光粉涂覆工藝過程,工藝過程簡(jiǎn)單高效,解決了 LED器件金線帶來的缺點(diǎn)。為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種白光LED器件,包括單晶熒光材料復(fù)合功能單元和LED發(fā)光芯片,所述單晶熒光材料復(fù)合功能單元設(shè)置在所述LED發(fā)光芯片一側(cè);所述單晶熒光材料復(fù)合功能單元包括單晶熒光材料層、透明導(dǎo)電層和金屬電極,所述單晶熒光材料層設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層的一端,所述金屬電極設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層的另一端。優(yōu)選的,所述LED發(fā)光芯片由襯底層、緩沖層、U-GaN層、n-GaN層、激活區(qū)和p_GaN層依次疊裝,所述n-GaN層上設(shè)有η-歐姆接觸面,所述p_GaN層上設(shè)有p-歐姆接觸面。優(yōu)選的,所述金屬電極的形狀分別與所述P-歐姆接觸面的形狀以及所述η-歐姆接觸面的形狀相匹配。優(yōu)選的,所述LED發(fā)光芯片還設(shè)有Ni/Au透明導(dǎo)電層,所述Ni/Au透明導(dǎo)電層設(shè)置在所述P-歐姆接觸面和/或所述η-歐姆接觸面的周圍。優(yōu)選的,所述透明導(dǎo)電層為銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜。優(yōu)選的,所述單晶熒光材料層為石榴石類單晶熒光材料層。采用本技術(shù)方案的有益效果是封裝白光LED器件不需要打金線和熒光粉涂覆工藝過程,工藝過程更簡(jiǎn)單和高效;有效提高白光LED器件的封裝可靠性和成品率,并徹底解決打金線工藝的缺點(diǎn);由于不需要昂貴的金線,可以批量集成封裝,有效降低成本;有效降低芯片電極與熒光材料之間的歐姆接觸電阻,提高器件的注入效率和降低正向工作電壓,有效增加器件的散熱性能,延長(zhǎng)LED使用壽命;LED芯片的發(fā)光無(wú)任何阻擋,可以有效增加藍(lán)光芯片的出光面積,提高LED出光效率;單晶熒光材料具有很好的熱導(dǎo)率,對(duì)芯片的熱量起到很好的散熱作用,可以極大提高散熱性能,以降低芯片結(jié)溫,有效解決大功率白光LED的散熱問題,提高LED性能;由于無(wú)需打金線與外電源連接,可以有效降低白光LED器件的封裝面積和封裝厚度,提高大功率芯片封裝的密度。
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的封裝流程圖。 圖3為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱I.襯底層2.緩沖層3. U-GaN層4. n-GaN層5.激活區(qū)6. p-GaN層7. η-歐姆接觸面8. P-歐姆接觸面9.單晶熒光材料層10.透明導(dǎo)電層11.金屬電極12.金屬電極13. Ni/Au透明導(dǎo)電層14.基座。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。實(shí)施例I如圖I所示,本實(shí)用新型的一種白光LED器件,包括單晶熒光材料復(fù)合功能單元和LED發(fā)光芯片,單晶熒光材料復(fù)合功能單元設(shè)置在LED發(fā)光芯片一側(cè);單晶熒光材料復(fù)合功能單元包括單晶熒光材料層9、透明導(dǎo)電層10和金屬電極11、12,單晶熒光材料層9設(shè)置在透明導(dǎo)電層10的一端,金屬電極11、12設(shè)置在透明導(dǎo)電層10的另一端。LED發(fā)光芯片由襯底層I、緩沖層2、U-GaN層3、n-GaN層4、激活區(qū)5和ρ-GaN層6依次疊裝,η-GaN層4上設(shè)有η-歐姆接觸面7,p-GaN層6上設(shè)有ρ-歐姆接觸面8。金屬電極11的形狀與ρ_歐姆接觸面8的形狀相匹配,金屬電極12的形狀與η-歐姆接觸面7的形狀相匹配。LED發(fā)光芯片還設(shè)有Ni/Au透明導(dǎo)電層13,Ni/Au透明導(dǎo)電層13設(shè)置在ρ-歐姆接觸面8和/或η-歐姆接觸面7的周圍。透明導(dǎo)電層10為銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜,單晶熒光材料層9為石榴石類單晶熒光材料層。采用單晶熒光材料構(gòu)成單晶熒光材料層,簡(jiǎn)化了 LED器件的封裝過程和加工工藝,同時(shí)單晶熒光材料比熒光粉和灌封膠有更好的熱傳導(dǎo)率以及熒光材料的均勻度,激發(fā)發(fā)射率高,具有高度均勻性,物化性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、熱導(dǎo)率高,可大大改善大功率LED發(fā)光芯片的工作環(huán)境,其作為一種導(dǎo)熱載體,增加了 LED發(fā)光芯片的熱量傳導(dǎo)途徑。采用透明導(dǎo)電層10和單晶熒光材料層9代替金線進(jìn)行封裝,可以有效增加LED發(fā)光芯片的出光面積,增加光通量,提高LED出光效率。在P-歐姆接觸面8和/或η-歐姆接觸面7的周圍設(shè)置Ni/Au透明導(dǎo)電層13,采用面接觸的電連接方式,增加了各歐姆接觸面和金屬電極的接觸面積,接觸電阻大大降低,歐姆接觸面的電流密度大大降低,可承受的電流密度大幅提升,為提高LED器件的允許工作電流和發(fā)光功率創(chuàng)造條件。如圖2所示,白光LED器件的無(wú)金線封裝方法,具有下列步驟(a).單晶熒光材料層構(gòu)成LED器件的熒光材料層;(b).在所述單晶熒光材料層表面制備透明導(dǎo)電層;(c).在所述透明導(dǎo)電層表面制備金屬電極,所述金屬電極的形狀分別與LED發(fā)光芯片的P-歐姆接觸面和η-歐姆接觸面的形狀相匹配;(d).所述單晶熒光材料層、所述透明導(dǎo)電層和所述金屬電極構(gòu)成單晶熒光材料復(fù)合功能單元;(e).所述單晶熒光材料復(fù)合功能單元與LED發(fā)光芯片通過共晶焊接的方法進(jìn)行 封裝。透明導(dǎo)電層10和金屬電極11、12的制備采用光刻蝕法、掩模法、激光干式刻蝕法、絲網(wǎng)印刷法或萌罩透過沉積法。實(shí)施例2其余與實(shí)施例I相同,不同之處在于,單晶材料功能單元設(shè)置在LED發(fā)光芯片的兩面,構(gòu)成一種可雙面出光的LED器件。實(shí)施例3如圖3所示,其余與實(shí)施例I相同,不同之處在于,為垂直結(jié)構(gòu)的LED器件,包括單晶熒光材料復(fù)合功能單元和LED發(fā)光芯片,單晶熒光材料復(fù)合功能單元由單晶熒光材料層9、透明導(dǎo)電層10和金屬電極11依次疊裝構(gòu)成,LED發(fā)光芯片由ρ-歐姆接觸面8、p-GaN層6、激活區(qū)5、n-GaN層4、η-歐姆接觸面7、緩沖層2和基座14依次疊裝構(gòu)成,其工藝更加簡(jiǎn)單和高效,有助于在一塊基座14上設(shè)置多個(gè)LED發(fā)光芯片,提高單個(gè)LED器件的發(fā)光量和光通量。采用本技術(shù)方案的有益效果是封裝白光LED器件不需要打金線和熒光粉涂覆工藝過程,工藝過程更簡(jiǎn)單和高效;有效提高白光LED器件的封裝可靠性和成品率,并徹底解決打金線工藝的缺點(diǎn);由于不需要昂貴的金線,可以批量集成封裝,有效降低成本;有效降低芯片電極與熒光材料之間的歐姆接觸電阻,提高器件的注入效率和降低正向工作電壓,有效增加器件的散熱性能,延長(zhǎng)LED使用壽命;LED芯片的發(fā)光無(wú)任何阻擋,可以有效增加藍(lán)光芯片的出光面積,提高LED出光效率;單晶熒光材料具有很好的熱導(dǎo)率,對(duì)芯片的熱量起到很好的散熱作用,可以極大提高散熱性能,以降低芯片結(jié)溫,有效解決大功率白光LED的散熱問題,提高LED性能;由于無(wú)需打金線與外電源連接,可以有效降低白光LED器件的封裝面積和封裝厚度,提高大功率芯片封裝的密度。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種白光LED器件,其特征在于,包括單晶熒光材料復(fù)合功能單元和LED發(fā)光芯片,所述單晶熒光材料復(fù)合功能單元設(shè)置在所述LED發(fā)光芯片一側(cè);所述單晶熒光材料復(fù)合功能單元包括單晶熒光材料層、透明導(dǎo)電層和金屬電極,所述單晶熒光材料層設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層的一端,所述金屬電極設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種白光LED器件,其特征在于,所述LED發(fā)光芯片由襯底層、緩沖層、U-GaN層、n_GaN層、激活區(qū)和P-GaN層依次置裝,所述n_GaN層上設(shè)有n_歐姆接觸面,所述P-GaN層上設(shè)有P-歐姆接觸面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種白光LED器件,其特征在于,所述金屬電極的形狀分別與所述P-歐姆接觸面的形狀以及所述η-歐姆接觸面的形狀相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種白光LED器件,其特征在于,所述LED發(fā)光芯片還設(shè)有Ni/Au透明導(dǎo)電層,所述Ni/Au透明導(dǎo)電層設(shè)置在所述P-歐姆接觸面和/或所述η-歐姆接觸面的周圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種白光LED器件,其特征在于,所述透明導(dǎo)電層為銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種白光LED器件,其特征在于,所述單晶熒光材料層為石榴石類單晶熒光材料層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種白光LED器件,包括單晶熒光材料復(fù)合功能單元和LED發(fā)光芯片,所述單晶熒光材料復(fù)合功能單元設(shè)置在所述LED發(fā)光芯片一側(cè);所述單晶熒光材料復(fù)合功能單元包括單晶熒光材料層、透明導(dǎo)電層和金屬電極,所述單晶熒光材料層設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層的一端,所述金屬電極設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層的另一端。不需要傳打金線和熒光粉涂覆工藝過程,工藝過程簡(jiǎn)單高效,解決了LED器件金線帶來的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L33/62GK202549927SQ201120484530
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者梁月山 申請(qǐng)人:昆山開威電子有限公司