一种具有高散热性能的发光器件制造技术

一种具有高散热性能的发光器件，包括一LED芯片，所述LED芯片包括一LED芯片，所述LED芯片中设有一介电层，其特征在于，所述介电层采用高散热性能的绝缘材料制作。采用该技术方案后，能够在有效通过热传递将热量散发的同时，还能以热辐射的方式把热量传导出发光器件，提高了发光器件的寿命与稳定性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种发光器件结构，尤其是一种具有高散热性能的发光器件的结构
技术介绍
随着发光器件如发光二极管(LED)的发光效率不断提高，LED无疑成为近几年来最受重视的光源之一。LED是一种具有节能和环保特性的照明光源，集高光效、低能耗、低维护成本等优良性能于一身，理论上预计，半导体LED照明灯的发光效率可以达到甚至超过白炽灯的10倍、日光灯的2倍。目前LED已广泛应用于手机背光、IXD显不屏背光、信号、建筑景观、指示、特殊照明等，并日益向普通照明、汽车照明等领域拓展。随着LED照明产品功率与光效的提高，结构和材料的选择对LED的性能及使用寿命有决定性影响，其中一种LED的结构是以倒装焊方式将LED芯片倒装焊接在衬底上，优点在于其可靠性及散热能力比传统正装芯片佳。请参阅图1，其为现有的一种多层电极布线的发光二极管的芯片结构，在一衬底上依次生长有氮化镓P型层和氮化镓N型层，并在其上分别制作N欧姆接触层和P欧姆接触层。通过介电层611将在所述LED芯片中间部分的P欧姆接触层隔离后，分别将P欧姆接触层和N欧姆接触层分别通过P电极615和N电极613引出，最后将P电极615和N电极613分别电连接到P键合层616与N键合层616上。该技术对LED芯片进行了多层布线，然而该设计的介电层611采用譬如二氧化硅，氮化硅等传统热导率极低的钝化材料，因此这类型的材料在热的传导方面并没有突破性提高，反而因此成为散热的瓶颈，导致介电层成为热导的瓶颈，介电层材料间的热阻高会导致温度梯度大，从而产生很大的热应力。过大的热应力会导致介电层产生裂纹，影响LED的寿命与可靠性；另一方面，由于传统的钝化材料散热性能普遍较低，只能依靠热传导的方式进行散热，散热途径单一。为了突破大功率LED器件发展的瓶颈，能够有效的提高LED器件的散热性能成为本领域技术人员急切渴望解决的一个技术问题。为了提高LED器件的散热性能，本领域技术人员做出了各种尝试。中国专利CN101814569公开了一种LED器件,通过在基板和发光器件之间设置一散热器来提高发光器件的散热性能。中国专利CN102110763公开了一种发光器件的封装及其制造方法，在衬底上设有一穿透衬底的通孔，并在通孔中设置散热体后，将LED芯片设于该散热体上来提高发光器件的散热性。但是现有技术中关于降低LED器件的热阻和提高LED器件的散热性的研究，主要集中在LED器件封装相关的结构上，比如正装和倒装结构散热的差别，或者芯片与基板的结合层，以及基板材料本身的导热和散热性能，但这些方式均难以切实有效的提高LED器件的散热效果，成为大功率LED器件发展和应用的瓶颈。
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高散热性能的发光器件，同时，本专利技术的另外一个目的是要提供一种高散热性能发光器件的制作方法。为实现提供一种发光器件结构的目的，本专利技术所述的技术方案如下—种具有高散热性能的发光器件，包括一 LED芯片,所述LED芯片中设有一介电层，其特征在于，所述介电层采用热导率大于100W/m · K的绝缘材料制作。具体的，所述介电层材料为类金刚石薄膜。具体的，所述介电层材料为纳米氮 化铝、纳米金刚石或者上述材料形成的堆叠薄膜中的一种。进一步,所述LED芯片包括一 LED外延层；和一氮化镓N型层，设于所述LED外延层上；和一氮化镓P型层，设于所述氮化镓N型层上，其上还设有至少一刻蚀通孔，露出所述氮化镓N型层；和P欧姆接触层，设于所述氮化镓P型层上；和N欧姆接触层，设于所述刻蚀通孔中露出的氮化镓N型层上；和介电层，覆盖在至少一所述LED芯片边缘的P欧姆接触层以外的区域上，并在所述N欧姆接触层的正上方设置介电层通孔，露出所述N欧姆接触层；和N键合层，设于所述介电层和N欧姆接触层上，与所述N欧姆接触层电连接；以及P键合层，设于介电层覆盖的P欧姆接触层以外的P欧姆接触层上，并与接触的P欧姆接触层电连接。进一步，所述发光器件还包括一承托所述LED芯片的键合衬底，所述键合衬底包括一类金刚石薄膜层，设于所述键合衬底上表面；和一金属布线层，由相互绝缘的P金属层与N金属层组成，设于所述类金刚石薄膜层上表面，所述P金属层与N金属层分别与所述LED芯片上的P键合层和N键合层键合连接。具体的，所述键合衬底的材料为陶瓷、硅、铝和铜中的一种。为了实现本专利技术所述的另外一目的，本专利技术采用的技术方案如下，包括如下步骤a、制作P欧姆接触层和N欧姆接触层在一生长衬底上生长外延层，在该外延层上依次形成氮化镓N型层和氮化镓P型层，然后在所述氮化镓P型层上刻蚀，形成至少一刻蚀通孔后，分别在所述氮化镓P型层与所述刻蚀通孔中露出的氮化镓N型层表面制作P欧姆接触层和N欧姆接触层；b、制作介电层在至少一所述LED芯片正面边缘部分的P欧姆接触层以外的区域覆盖一层介电层，并且所述介电层覆盖的部位还包括所述刻蚀通孔的侧壁；C、刻蚀介电层在所述N欧姆接触层正上方的介电层上进行刻蚀，直至露出所述N欧姆接触层；d、制作N键合层和P键合层在介电层和N欧姆接触层上通过淀积或者电镀的方法制作N键合层，在所述介电层覆盖区域以外的P欧姆接触层上通过淀积或者电镀的方法制作P键合层，所述N键合层与所述P键合层相互电气隔离；e、制作键合衬底在一键合衬底上表面制作一类金刚石薄膜层，在所述类金刚石薄膜层上通过淀积或电镀或光刻方法形成一由相互绝缘的P金属层和N金属层组成的金属布线层；f、将LED芯片键合到键合衬底上将LED芯片的P键合层和N键合层通过共晶键合或超声键合或回炉焊工艺分别与所述P金属层和N金属层电连接。具体的，步骤b中的介电层的材料采用类金刚石薄膜，通过采用等离子体化学沉淀的方法制作，并在步骤c中采用通过干法腐蚀或者湿法腐蚀对所述介电层进行刻蚀。优选的，步骤b中的介电层首先通过纳米氮化铝、纳米金刚石或者上述材料形成的堆叠薄膜中的一种与光敏聚酰亚胺光刻胶均匀混合，然后采用旋转涂布的方法覆盖P欧姆接触层和N欧姆接触层，步骤c中采用光刻工艺对所述介电层进行刻蚀。具体的，步骤e中制作类金刚石薄膜层的工艺为气相淀积、溅射中的一种。相对于现有技术，本专利技术通过在LED芯片中的介电层采用热导率大于100W/m · K的高导热性绝缘材料将导电层相隔离，有效的提高了 LED芯片的散热性，并且在键合衬底上表面制作一层类金刚石薄膜层，不仅能够以热传导的方式散发热量，而且能通过向外辐射红外线的方式散发热量，进一步提高了 LED器件的散热效果。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I是现有的一种薄膜串联倒装发光二极管的结构示意图；图2是本专利技术具有高散热性能的发光器件实施例I的剖面结构示意图；图3a至图3e是图2中所述发光器件的制作方法的各主要步骤的结构示意图；图4是本专利技术所述的发光器件实施例2的剖面结构示意图；图5是本专利技术所述的发光器件实施例2的键合衬底的剖面结构示意图。图中100-LED芯片；101-外延层；102_N欧姆接触层；103_P欧姆接触层；104_N键合层；105-P键合层；106_介电层；200_键合衬底；201-散热焊盘；202_P金属层；203_N金属层；204-N金属焊盘；205-P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉刚，曹健兴，许朝军，赖燃兴，陈海英，曾照明，
申请(专利权)人：晶科电子广州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：