一种无金线的LED器件制造技术

本发明专利技术公开了一种无金线的LED器件，将LED芯片倒装在基板上，通过基板上的通孔将LED芯片的P极和N极引至基板下表面的第二金属电极层，同时在下表面设有散热金属焊盘，实现LED器件的热电通道分离的目的，极大的增强了LED器件的散热性能和可靠性。同时，本发明专利技术还具有多层的封装结构，光转化物质层能够远离LED芯片，有效防止光转化物质的热猝灭效应，极大的改善了LED器件光色的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管器件，尤其是一种倒装的发光二极管器件。
技术介绍
发光二极管(LED)是一种半导体制造技术加工的电致发光器件，主要发光原理是化合物半导体材料在加载正向电压的条件下，有源电子与空穴复合产生光子，其中可见光成分能够被人眼识别产生可见光。目前由于LED的亮度问题被极大地改善，LED被广泛应用于各种领域，包括背光单元、汽车、电信号、交通信号灯、照明装置等。为了使大功率LED照明具有更高的亮度，可以增加LED的输入电流。但是电流的增加使LED芯片产生大量热量，为了提高LED芯片的可靠性，防止LED芯片烧毁，大功率LED 必须能够有效地散发在照明或者发光过程中产生的热量。目前市场上的大功率LED芯片倒装在塑料PCB板上，其P极和N极通过金属引线引出到外部的金属线路上。这种方式封装的LED芯片产生的热量不是直接传输到外部的散热片上，而是通过导热低的塑料体向外部传输，并且由于需要采用金属引线引出LED芯片的P 极和N极，一旦金属引线断裂，容易引起LED失效，降低了 LED的可靠性。为了解决LED芯片需要经过导热性差的塑料进行散热的问题，中国专利 200510075355. 8中公开了一种大功率的LED封装结构，将LED芯片直接倒装在硅底座上， LED芯片的P极和N极通过硅底座上表面的金属层引至边缘，再在边缘处设置金属焊盘，通过金属引线与支架连接，硅底座再通过粘合剂固定在散热片上。此种封装方式增强了 LED 的散热性能，但是硅材料并非一种良好的散热材料，而且热量向外散发时还需要通过粘合剂层，降低了其导热性能。另外其还需要采用金线引出LED芯片的P极和N极，极大的降低了 LED的可靠性。LED芯片根据材料的不同，可以产生不同颜色的光=AlGaAs可以产生红光； InGaAlP可以产生红、黄或者黄绿光；InGaN可以产生深绿或者蓝光。当前市场上主流的商品化白光LED是采用蓝光LED芯片加上黄、绿、红一种或多种荧光粉来实现的，此技术存在的一个关键问题在于荧光粉必须均勻地涂覆在芯片表面，否则会出现光色不均勻的光斑现象。传统的LED涂覆工艺即点荧光粉混合胶，通过点胶在LED 芯片上涂敷荧光粉与胶体的混合体层，但这样得到的荧光粉层结构不均勻，从而导致LED 的光色均勻性差。一种新型平面保形涂覆的技术(Conformal Coating)被提出来，该技术主要是通过电泳、喷涂、沉积等方法在芯片表面形成一层厚度均勻的荧光粉层，在一定程度上可提高出光均勻性，荧光粉层的厚度也容易控制，但LED工作时产生的热量会使荧光粉发生热猝灭效应，降低光通量。美国专利US2011/0031516中公开了一种LED器件的封装结构，采用荧光粉远离芯片涂覆于覆盖芯片的透明硅胶层外侧的透镜间三明治结构模式。尽管此种结构解决了荧光粉的热猝灭效应的问题，但需要在透明胶层上涂覆多层荧光粉使得工艺过程更加复杂而且影响生产效率，同时此结构中的荧光粉层包含一反射层也给生产带来了难度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是要提供一种具有良好散热性和高可靠性的 LED封装结构。本专利技术的再一个目的是要提供一种具有分层涂覆和荧光粉远离LED芯片的封装结构，改善光色均勻性同时避免荧光粉热猝灭效应。为了实现具有良好散热性能和提高LED的可靠性的目的，本专利技术的技术方案如下一种无金线的LED器件，包括至少一 LED芯片，具有P极和N极；第一金属电极层，具有相互绝缘的P区和N区，所述P区和N区分别与所述LED芯片的P极和N极电连接；基板，其上表面设有所述第一金属电极层；封装结构，所述封装结构设于基板上表面，包围所述LED芯片，所述基板对应所述第一金属电极层的P区和N区设有第一通孔和第二通孔；及还包括第二金属电极层，设于所述基板的下表面，具有相互绝缘的P区和N区，所述P区和N区分别与所述第一通孔和第二通孔对应；导电填充材料，设于所述第一通孔和第二通孔之中，所述第一通孔中的导电填充材料电连接第一金属电极层的P区和第二金属电极层的P区，所述第二通孔中的导电填充材料电连接第一金属电极层的N区和第二金属电极层的N区。进一步，所述LED芯片的P极和N极分别通过金属凸点与第一金属电极层的P区和N区以共晶键合的方式实现无金线的电连接。进一步，所述LED芯片的P极和N极通过加热、加压或者加超声功率中的任一种或它们的组合实现与所述第一金属电极层无金线的电连接。进一步，所述第一金属电极层通过化学镀或者电镀工艺实现，其材料为Ag、Cu、Al、 Ag, Ni ,In, Sn中的一种或者多种组成的合金。进一步，所述基板的下表面还设有一金属散热焊盘。进一步，所述基板材料为氮化铝、氧化铝、SiC、AlSiC、BeO中的一种。进一步，所述封装结构包括透明胶层，包围所述LED芯片；光转化物质层，包含光转化物质，涂覆在所述透明胶层外；光学结构层，包围所述光转化物质层。优选的，所述封装结构包括透明胶层，包围所述LED芯片；光学结构层，其中包含有光转化物质，包围所述透明胶层。进一步，所述透明胶层的材质为硅胶、环氧树脂、PC、PET中的一种或多种混合物， 通过液态涂覆或者固态片层粘合的方式直接跟芯片接触。进一步，所述光转化物质材料为有机染料、稀土发光有机配合物、YAG、LuAG, Silicate、(Ca, Sr)AlSiN3 中的一种或者多种。进一步，所述光学结构层材质为PC、PMMA、Silic0ne、EP、PET玻璃中的一种或者多种的混合物。进一步，所述光学结构层的外形结构为半球形、方形、椭圆形、菲涅尔形、蜂窝形、 花生形、圆锥形、正六边形、柿饼形中的一种。相对于现有技术，本专利技术的有益效果是ULED芯片直接倒装在基板上，以及在基板下表面设有金属散热焊盘，进一步改善了 LED芯片的散热效果。2、基板上表面的第一金属电极层增强了 LED的发光效果。3、LED芯片的P极和N极通过基板上通孔的导电填充材料引出，避免使用金属引线从而有效地提高了 LED的可靠性。4、LED封装结构中的光转化物质远离LED芯片，均勻的涂覆在LED芯片外层，极大地改善了 LED光色的均勻性，避免出现荧光粉热猝灭效应。5、光转化物质层采用单层涂覆或者直接包含于光学结构层，不需要分层涂覆，能有效提高生产效率。6、光学结构层的外形结构可以根据实际需要灵活选择，扩大了 LED器件的使用范围。为了充分地了解本专利技术的目的、特征和效果，以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。附图说明图1是本专利技术一种无金线的LED器件实施例一的剖面示意图。图2是本专利技术一种无金线的LED器件实施例二的剖面示意图。图3是本专利技术一种无金线的LED器件实施例三的剖面示意图。图中I-LED芯片；11-蓝宝石衬底；12-N型氮化镓；13-发光层；14-P型氮化镓；15-P 电极；16-金属凸点；17-N电极；2-陶瓷基板；21-第一金属电极层P区；22-第一金属电极层N区；23-第一通孔；24-第二通孔；25-第二金属电极层P区；26-第二金属电极层N区； 27-金属散热焊盘；3-封装结构；31-透明胶层；32-光转化物质层；33-光学结构层。具体实施例方式实施例1如图1所示，一种无金线的LED器件，包括LED芯片1，基板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无金线的ＬＥＤ器件，包括：至少一ＬＥＤ芯片，具有Ｐ极和Ｎ极；第一金属电极层，具有相互绝缘的Ｐ区和Ｎ区，所述Ｐ区和Ｎ区分别与所述ＬＥＤ芯片的Ｐ极和Ｎ极电连接；基板，其上表面设有所述第一金属电极层；封装结构，所述封装结构设于基板上表面，包围所述ＬＥＤ芯片，其特征在于，所述基板对应所述第一金属电极层的Ｐ区和Ｎ区设有第一通孔和第二通孔；及还包括第二金属电极层，设于所述基板的下表面，具有相互绝缘的Ｐ区和Ｎ区，所述Ｐ区和Ｎ区分别与所述第一通孔和第二通孔对应；导电填充材料，设于所述第一通孔和第二通孔之中，所述第一通孔中的导电填充材料电连接第一金属电极层的Ｐ区和第二金属电极层的Ｐ区，所述第二通孔中的导电填充材料电连接第一金属电极层的Ｎ区和第二金属电极层的Ｎ区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万垂铭，陈海英，周玉刚，肖国伟，
申请(专利权)人：晶科电子广州有限公司，
类型：发明
国别省市：81