一种LED倒装芯片制造技术

本实用新型专利技术提供一种LED倒装芯片，包括蓝宝石衬底、该蓝宝石衬底上自下而上依次设有N型层、发光层、P型层、反射层、第一绝缘层；该第一绝缘层上设有N引线电极与P引线电极，该N引线电极沿深度自该P型层延伸至N型层的孔与该N型层导电连接，该P引线电极与该反射层导电连接；以及，与该N引线电极导电连接的N焊盘层，与该P引线电极导电连接的P焊盘层，所述N引线电极与该P引线电极上设有第二绝缘层，该第二绝缘层上设有通孔，所述N焊盘层与该P焊盘层透过该通孔分别与该N引线电极、该P引线电极相接触，所述第一绝缘层及第二绝缘层至少其中之一为不吸收可见光谱并具备一定弹性的材料，该材料杨氏模量为0.1至5GPa。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种LED倒装芯片，包括蓝宝石衬底、该蓝宝石衬底上自下而上依次设有N型层、发光层、P型层、反射层、第一绝缘层；该第一绝缘层上设有N引线电极与P引线电极，该N引线电极沿深度自该P型层延伸至N型层的孔与该N型层导电连接，该P引线电极与该反射层导电连接；以及，与该N引线电极导电连接的N焊盘层，与该P引线电极导电连接的P焊盘层，所述N引线电极与该P引线电极上设有第二绝缘层，该第二绝缘层上设有通孔，所述N焊盘层与该P焊盘层透过该通孔分别与该N引线电极、该P引线电极相接触，所述第一绝缘层及第二绝缘层至少其中之一为不吸收可见光谱并具备一定弹性的材料，该材料杨氏模量为0.1至5GPa。【专利说明】—种LED倒装芯片
本技术涉及LED
，具体的说是一种LED倒装芯片。
技术介绍
传统的正装蓝宝石衬底GaN基LED芯片的结构，如图1所示，在衬底101上由下至上依次设有N型GaN层2，量子阱QW有源区3、P型GaN层4和电流扩展层5，在电流扩展层5及N型GaN层上分布设有P电极6、N电极7。在这种结构中，P电极6刚好位于芯片的出光面；同时，小部分P型GaN层4和量子阱QW有源区3被蚀刻，以便N电极7与下面的N型GaN层2形成电接触。光从上面的P型GaN层4取出，P型GaN层4有限的电导率要求在其表面再沉积一层电流扩展层5。这个电流扩展层5太厚会吸收部分光，从而降低出光效率，过薄会限制电流在P型GaN层4的表面均匀和扩散电流的能力。 这种结构制约了 LED芯片的工作效率，其PN结的热量通过蓝宝石的衬底101导出去，导热路径长，并且蓝宝石的导热系数较金属材料低，同时LED芯片热阻大，并且其P电极6和引线挡住部分光线。此种正装LED芯片的器件功率，出光效率和热性能均不是最优的设计。 为了解决上述传统正装LED芯片存在的问题，业界推出了一种倒装LED芯片，其结构如图2所示，衬底71位于LED芯片的最上方，在衬底71的下方依次设有N型GaN层72，量子阱QW有源区73、P型GaN层74和电流扩展层75和光反射层76 ;光反射层76、电流扩展层75、P型GaN层74、量子阱QW有源区73及N型GaN层72的部分被蚀刻，形成N型GaN层72裸露的区域，在N型GaN层72裸露面设有N电极77 ;光反射层76的底面设有P电极80 ；N电极77和P电极80通过金属凸点78、79及焊料层81与导热衬底82焊接。 在此结构中，光从衬底71取出，不必经过电流扩散层75出射，这样电流扩散层75可以加厚，增加LED芯片的电流密度。同时这种结构还可以将PN结的热量直接通过金属凸点导给导热系数高的导热衬底82，散热效果较正装LED芯片有较大优势。 但在此种结构中，金属凸点78、79处集中的热量非常大，导致此位置的温度极高。如果金属凸点过大，芯片PN电极容易导致金属凸点粘连而短路。当LED芯片功率增加，产生的热量无法及时有效散出，使发光效率下降，温升导致芯片反射出的光谱红移，色温质量下降，LED寿命减少。 针对倒装LED芯片功率增加，散热难，而发光效率降低的问题，业界也对倒装LED芯片的结构出了进一步的改进。例如，专利号为200510110474.2的中国专利，公开了一种大功率LED倒装芯片及其制作方法，其在传统倒装LED芯片的硅衬底上蒸镀金属反射镜，以提高出光效率；但其还是采用传统的金属凸点导热，LED芯片的导热及稳定性问题仍然没有得以解决。 请参阅图3，同时，倒装LED芯片中，PN结产生的热量主要通过金属凸点78、79传递至导热衬底82或外界，由于倒装芯片的外延结构的厚度只有几微米并且与焊接所用的焊料层81紧贴，在将倒装LED芯片与导热基板82固定的过程中以及LED器件在较大的电流下工作时，焊接的热量或LED芯片工作产生的热量会使焊料层81熔化，焊料层81熔化后从半导体的金属凸点爬升至外延结构中，从而造成LED芯片短路，致使LED芯片失效。 如图3所示，在将倒装LED芯片与导热基板82固定的过程中以及LED器件在较大的电流下工作时，焊接的热量或LED芯片工作产生的热量会LED芯片温度升高，导热基板82一般采用FR4线路板，铝基或者铜基PCB ;由于LED芯片与导热基板82两者热膨胀系数不同而产生的热应力，可能导致LED芯片由于热应力原因导致开裂或者金属凸点剥离，影响LED芯片工作可靠性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有自身吸收内部产生的热应力、提高产品可靠性的LED倒装芯片。 为了达到上述目的，本技术采用了如下的技术方案: 一种LED倒装芯片，包括蓝宝石衬底、该蓝宝石衬底上自下而上依次设有N型层、发光层、P型层、反射层、第一绝缘层；该第一绝缘层上设有N引线电极与P引线电极，该N引线电极沿深度自该P型层延伸至N型层的孔与该N型层导电连接，该P引线电极与该反射层导电连接；以及，与该N引线电极导电连接的N焊盘层，与该P引线电极导电连接的P焊盘层，所述N引线电极与该P引线电极上设有第二绝缘层，该第二绝缘层上设有通孔，所述N焊盘层与该P焊盘层透过该通孔分别与该N引线电极、该P引线电极相接触，所述第一绝缘层及第二绝缘层至少其中之一为不吸收可见光谱并具备一定弹性的材料，该材料杨氏模量为0.1至5GPa ;第一绝缘层和第二绝缘层选用材料的杨氏模量为0.1至5GPa，使得第一绝缘层和第二绝缘层与接触板材(如电路板)的热应力相匹配，达到芯片有效吸收自身产生的热应力。 优选地，所述第一绝缘层及第二绝缘层至少其中之一为硅胶、环氧树脂(Epoxy)、旋涂玻璃膜(spin-on glass)或高分子聚合物。 优选地，所述高分子聚合物为聚酰亚胺(PI)、亚加力PMMA或苯并环丁烯(BCB)。 本技术的优点: 现有技术中在芯片外部采用二氧化硅或氮化硅作以真空沉积的方式制备，虽然可以起到绝缘作用，但起不到足够的应力缓冲的作用。与现有技术相比，本技术通过二层绝缘层的设计，使得多个N引线电极和多个P引线电极连接到整块的N焊盘层和P焊盘层，有效增大N焊盘层和P焊盘层的焊接面积，降低了大功率倒装芯片的焊接工艺及设备的精度要求；同时，焊接面的增大有利于LED倒装芯片的散热。 而且，第一绝缘层及第二绝缘层将LED倒装芯片外露的侧面全部包覆，使LED芯片具有了良好的绝缘效果。即使在焊接过程中的热量或LED芯片工作产生的热量使焊料层发生熔化，焊料层熔化后爬升至LED芯片的外延结构，也不会造成LED芯片短路，大大提高了LED芯片的稳定性。 同时，使用时LED倒装芯片焊接固定于FR4线路板、铝基或者铜基PCB上，由于两者热膨胀系数不同，从而导致LED倒装芯片与上述PCB板之间产生热应力，由于选用第一绝缘层及第二绝缘层至少其中之一为不吸收可见光谱并具备一定弹性的材料，所以可以通过第一绝缘层及第二绝缘层至少其中之一来吸收LED芯片内部产生的热应力，从而保证LED芯片工作的可靠性。 【专利附图】【附图说明】 图1为已知技术中普通正装LED芯片结构示意图。 图2为已知技术中普通倒装LED芯片结构示意图。 图3为图2所示的倒装LED芯片的焊料层熔化后的示意图。 图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED倒装芯片，包括蓝宝石衬底、该蓝宝石衬底上自下而上依次设有N型层、发光层、P型层、反射层、第一绝缘层；该第一绝缘层上设有N引线电极与P引线电极，该N引线电极沿深度自该P型层延伸至N型层的孔与该N型层导电连接，该P引线电极与该反射层导电连接；以及，与该N引线电极导电连接的N焊盘层，与该P引线电极导电连接的P焊盘层，所述N引线电极与该P引线电极上设有第二绝缘层，该第二绝缘层上设有通孔，所述N焊盘层与该P焊盘层透过该通孔分别与该N引线电极、该P引线电极相接触，其特征在于：所述第一绝缘层及第二绝缘层至少其中之一为不吸收可见光谱并具备一定弹性的材料，该材料杨氏模量为0.1至5GPa。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬雷，莫庆伟，
申请(专利权)人：大连德豪光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21