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

背景技術(shù)：

LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)，是把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體光電器件，屬光電半導(dǎo)體的一種。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的芯片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為P-N結(jié)。在某些半導(dǎo)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(fù)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(shù)是通過藍(lán)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(shù)當(dāng)中勢在必行，當(dāng)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(quán)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(shè)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(shè)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(gòu)及顯示裝置，所述量子點背光源結(jié)構(gòu)包括有LED光源，所述LED光源的光路上設(shè)有量子點膜和導(dǎo)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(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)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(dá)到其目的，采用的技術(shù)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(shè)有凹槽，所述凹槽的內(nèi)表面設(shè)有第一紋路，所述量子點層設(shè)于所述凹槽內(nèi)；

所述電極層設(shè)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(shè)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(jìn)一步的，所述凹槽的側(cè)壁為階梯狀；所述量子點層設(shè)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(jìn)一步的，所述凹槽的最底部設(shè)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(jìn)一步的，所述透明封裝層的材質(zhì)為硅膠。

進(jìn)一步的，所述反射層的材質(zhì)為兼具高導(dǎo)熱率和高反射率的材料。

進(jìn)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(shè)置，所述凹槽設(shè)于所述外延襯底的上表面。

進(jìn)一步的，所述外延襯底為藍(lán)寶石片。

本實用新型另一個方面對應(yīng)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(dǎo)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(shè)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(shè)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(jìn)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(jìn)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(shù)，本實用新型具有以下有益技術(shù)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(shè)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(shè)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(gòu)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(xué)穩(wěn)定性好，進(jìn)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(gòu)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(dǎo)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(shù)。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(yīng)用于LED照明、背光等技術(shù)領(lǐng)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(gòu)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(shè)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(gòu)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(shè)置量子點層、涂覆透明封裝層前)。

附圖標(biāo)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(xì)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(lǐng)域技術(shù)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(shè)有凹槽111，凹槽111的內(nèi)表面設(shè)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(shè)于凹槽111內(nèi)。其中，凹槽111的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得量子點層12更易于設(shè)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(jìn)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(shè)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(shè)于倒裝芯片11的底部，作為輸入電極，其與現(xiàn)有技術(shù)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(gòu)設(shè)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(shè)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(gòu)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(jìn)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(shè)為其它結(jié)構(gòu)形式，因此，只要第一紋路1111、第二紋路141設(shè)成的結(jié)構(gòu)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(hù)范圍。

在本實施例中，凹槽111的最底部設(shè)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(shè)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(qiáng)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(hù)范圍。

在本實施例中，反射層14的材質(zhì)為兼具高導(dǎo)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(shè)置，凹槽111設(shè)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(lán)寶石片。藍(lán)寶石片作為襯底具有如下優(yōu)點：(1)生產(chǎn)技術(shù)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(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。當(dāng)然，外延襯底112的制備材料并不限于此。

對應(yīng)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(gòu)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(shè)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(shè)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(gòu)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(shè)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(shè)為兩級階梯狀，即設(shè)為雙凹槽結(jié)構(gòu)。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(gòu)布局，其還可以設(shè)為更多級階梯狀，而且凹槽111的側(cè)壁也并不限于設(shè)為階梯狀，其還可以設(shè)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(hù)范圍。

基于上述結(jié)構(gòu)的設(shè)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(gòu)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(shè)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(gòu)、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(shù)。

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(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)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(shù)方案的范圍內(nèi)。