一种大功率白光ＬＥＤ器件的无金线封装方法及白光ＬＥＤ器件技术

一种大功率白光ＬＥＤ器件的无金线封装方法及白光ＬＥＤ器件，属半导体发光器件领域。包括在芯片与外引支架电极之间设置电连接和在芯片一侧设置荧光材料层，其采用单晶荧光材料层构成荧光材料层，在单晶荧光材料层表面制备透明导电薄膜，在透明导电薄膜上制备导电金属电极，载有透明导电薄膜和导电金属电极的单晶荧光材料晶片构成单晶荧光材料复合功能单元，将单晶荧光材料功能单元通过共晶焊接的方法与芯片进行封装，在芯片的ｐｎ电极与外引支架电极之间建立电连接通道。其采用面接触式电连接，提高了白光ＬＥＤ器件的封装可靠性，显著延长ＬＥＤ使用寿命，提高其出光效率，特别适应批量集成封装生产工艺，可以有效降低ＬＥＤ发光器件的制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体发光器件领域，尤其涉及一种用于大功率白光LED器件的封装 方法及其产品结构。
技术介绍
在现有LED (Light Emitting Diode，发光二极管)的制造技术中，LED发光器件的 封装通常是在蓝光芯片上制作pn结电极，在电极上打制金线(金线是连接LED芯片与外部 接线管脚的连接线)，将芯片电极与外部管脚连接，然后在芯片上涂覆荧光粉。公开日为2006年11月8日、公开号为CN 1858920A的中国专利技术专利申请“一种白 光LED灯的封装方法”和公开日为2009年8月26日、公开号为CN 101514805A的中国专利技术 专利申请“一种LED封装结构及其实现方法”中对于LED芯片的现有封装方式、封装结构均 有较详细的公开和披露。通过对上述资料的分析可知，现有技术路线存在有以下主要缺点1、芯片上制造pn电极影响出光由于ρ型GaN掺杂困难，当前普遍采用ρ型GaN上制备金属透明电极的方法，从而 使电流扩散，以达到均勻发光的目的，但是金属透明电极要吸收30% 40%的光；2、在pn电极上打金线工艺过程繁琐，成本高，可靠性低打金线工艺需要针对单个芯片逐一进行，需要特别控制好金线圆球形状和打线压 力，打金线的质量直接影响芯片的电学和光学性能；此外，金是贵金属，金线的使用使得器 件成本难以降低；3、金线与芯片接触点接触电阻大，影响LED器件的注入效率和正向工作电压，使 得器件发热、亮度下降、寿命缩短；4、金线和金线接触电极阻挡LED芯片的出光，降低了 LED出光效率；5、荧光粉和灌封胶的热导率很低，起不到对芯片的散热作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种大功率白光LED器件的无金线封装方法， 其采用透明电极直接与LED芯片的pn结进行面接触式的电连接，设置单一介质的荧光激发 /转换层，简化了 LED芯片的封装工艺，大大提高了白光LED器件的封装可靠性，可显著延 长LED使用寿命，提高LED的出光效率，有效地解决了大功率白光LED的散热问题，特别适 应批量集成封装生产工艺，可以有效降低LED发光器件的制造成本。本专利技术的技术方案是提供一种大功率白光LED器件的无金线封装方法，包括在 芯片与外引支架电极之间设置电连接通道和在芯片的一侧设置荧光材料层，其特征是A、采用单晶荧光材料层构成所述的荧光材料层；B、在单晶荧光材料层的表面上制备透明导电薄膜；C、在透明导电薄膜上制备导电金属电极，所述导电金属电极形状与芯片的P和/ 或η电极形状相对应/相匹配；D、载有透明导电薄膜和导电金属电极的单晶荧光材料晶片构成单晶荧光材料复 合功能单元；Ε、将单晶 荧光材料功能单元通过共晶焊接的方法与芯片进行封装，在芯片的ρ和 /或η电极与外引支架电极之间建立电连接通道。进一步的，所述的单晶荧光材料包括石榴石类单晶荧光材料。所述的透明导电薄膜包括金属膜系列、透明导电氧化物膜系列、高分子膜系列、复 合膜系列和化合物膜系列导电薄膜。优选地，所述的透明导电薄膜是铟锡氧化物半导体透明导电膜或M/Au导电膜。所述透明导电薄膜和导电金属电极的制备采用光刻蚀法、掩模法、激光干式刻蚀 法、丝网印刷法或萌罩透过沉积法。更进一步的，所述的单晶荧光材料功能单元设置在芯片的至少一个侧面。所述的透明导电层及导电金属电极通过面接触的形式，在芯片的ρ和/或η电极 与外引支架电极之间建立电连接通道。本专利技术还提供了一种采用上述封装方法制造的大功率白光LED器件，大功率白光 LED器件，包括pn结芯片和外引支架电极，其特征是在所述pn结芯片的至少一个侧面，设置一依次由单晶荧光材料层、透明导电薄膜 和导电金属电极复合构成的单晶荧光材料功能单元；所述的单晶荧光材料功能单元，通过 透明导电层和导电金属电极，在pn结芯片和外引支架电极之间构成电连接通道。其所述的透明导电层通过导电金属电极，采用面接触的结构形式，在芯片的ρ和/ 或η电极与外引支架电极之间建立电连接通道。其所述的导电金属电极形状与芯片的ρ和/或η电极形状相对应/相匹配。与现有技术比较，本专利技术的优点是1.采用本技术方案进行白光LED芯片的封装，完全不需要传统白光LED封装过程 中的打金线和荧光粉涂覆工艺过程，工艺过程更简单和高效，可以极大的提高白光LED器 件的封装可靠性，并彻底解决打金线工艺的缺点；2.不需要昂贵的金线，而且可以批量集成封装，可以有效降低成本；3.采用面接触方式实现芯片与引脚之间的电连接，可以有效降低芯片电极与荧光 材料界面的接触电阻，提高LED发光器件的注入效率和降低其正向工作电压，可有效地增 加LED器件的散热性能，延长LED的使用寿命；4.对LED芯片的发光无任何阻挡，可以有效增加蓝光芯片的出光面积，提高LED出 光效率；5.所采用的单晶荧光晶片具有很好的热导率，对芯片的热量起到很好的散热作 用，可以极大提高散热性能，降低芯片结温，有效解决大功率白光LED的散热问题，提高LED 性能；6.由于不需要打金线与外电源连接，可以有效降低白光LED器件的封装面积和封 装厚度，提高大功率芯片封装的密度。附图说明图1是本专利技术的封装方法步骤示意图；图2是本专利技术产品的一种结构示意图；图3是本专利技术产品的另一种结构示意图。 图中，1为衬底层，2为缓冲层/U-GaN层，3为n-GaN层，4为激活区，5为ρ-GaN层， 6、7为欧姆接触面，8为单晶荧光材料层，9为透明导电薄膜，10、11为导电金属电极;A为单 晶荧光材料功能单元，B为LED发光芯片。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。图1中，本无金线封装方法，包括在芯片与外引支架电极之间设置电连接通道和 在芯片的一侧设置荧光材料层，其具体工艺步骤至少包括下列内容A、采用单晶荧光材料层构成所述的荧光材料层；B、在单晶荧光材料层的表面上制备透明导电薄膜；C、在透明导电薄膜上制备导电金属电极，所述导电金属电极形状与芯片的P和/ 或η电极形状相对应/相匹配；D、载有透明导电薄膜和导电金属电极的单晶荧光材料晶片构成单晶荧光材料复 合功能单元；Ε、将单晶荧光材料功能单元通过共晶焊接的方法与芯片进行封装，在芯片的ρ和 /或η电极与外引支架电极之间建立电连接通道。进一步的，所述的单晶荧光材料包括石榴石类单晶荧光材料。采用单晶荧光材料构成荧光层/荧光激发层，一方面大大简化了 LED发光器件的 封装过程和制备工艺，另一方面，单晶荧光材料具有比现有的荧光粉和灌封胶更好的热传 导率和荧光材料的均勻度/均质度，其激发发射效率高，具有高度均勻性，物化性能稳定、 寿命长、热导率高，可大大改善大功率LED发光芯片的工作环境，其作为一种导热载体，增 加了 LED发光芯片的热量传导途径。关于单晶荧光材料的具体情况，可参考本申请人申请的中国专利技术专利申请“适用 于白光LED的单晶荧光材料”中的相关信息，在此不再叙述。所述的透明导电薄膜包括金属膜系列、透明导电氧化物膜系列、高分子膜系列、复 合膜系列和化合物膜系列导电薄膜。优选地，所述的透明导电薄膜是铟锡氧化物半导体透明导电膜或M/Au导电膜。所述透明导电薄膜和导电金属电极的制备采用光刻蚀法、掩模法、激光干式刻蚀 法、丝网印刷法或萌罩透过沉积法。采用透明导电薄膜和导电金属电极替代金线进行封装，可以有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率白光ＬＥＤ器件的无金线封装方法，包括在芯片与外引支架电极之间设置电连接通道和在芯片的一侧设置荧光材料层，其特征是：Ａ、采用单晶荧光材料层构成所述的荧光材料层；Ｂ、在单晶荧光材料层的表面上制备透明导电薄膜；Ｃ、在透明导电薄膜上制备导电金属电极，所述导电金属电极形状与芯片的ｐ和／或ｎ电极形状相对应／相匹配；Ｄ、载有透明导电薄膜和导电金属电极的单晶荧光材料晶片构成单晶荧光材料复合功能单元；Ｅ、将单晶荧光材料功能单元通过共晶焊接的方法与芯片进行封装，在芯片的ｐ和／或ｎ电极与外引支架电极之间建立电连接通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李思兰，杨莹，胡泉，
申请(专利权)人：上海嘉利莱实业有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]