LED芯片斜切割方法、LED发光基元及LED照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种LED芯片斜切割与连接方法、LED发光基元及照明装置。其中所述的方法的特征在于对LED芯片进行斜切割，包括步骤：选择n(n是大于1的整数)片同类型LED芯片并去除每一LED芯片的衬底；通过透明电极将所述已经去除衬底的n片LED芯片的PN结串接并粘合成一个LED芯片的叠层体；按照与叠层平面呈预定角度α斜切割所述的LED芯片的叠层体，获得发光面扩展的LED芯片；封装所述的发光面扩展的LED芯片。

【技术实现步骤摘要】
LED芯片斜切割方法、LED发光基元及LED照明装置
本专利技术涉及LED照明技术。具体地说，本专利技术涉及LED芯片的切割与连接方法、采用这种切割与连接方法制成的LED发光基元以及由该LED发光基元组成的照明装置。
技术介绍
LED光子引出方式及其引出效率决定了采用LED作为发光源的照明装置的使用效率和应用前途。现有技术的LED无论是选用毫米(mm)级还是微米(μm)级芯片封装，由于光子从LED有源层逸出到空间的路径十分复杂，在逸出过程中会发生透射、反射和吸收等现象，其传导行程的每一步中都会使光子损失。因此，现在LED虽然内量子效率可以做到100％，理论光效达到360lm/W左右；但是，外量子效率一般仅在25％左右，光效100lm/W上下；其余导入芯片的电能大部分转换成了热量。面对光子引出和散热这两个LED应用难点，首先需要考虑如何解决光子引出效率，如果能够高效地将尽可能多的光子有效地引出用于发光，就能够相应地降低产生热量的光子无效损耗，从这一点上来说，提高LED的光子的有效引出的比例就是提高LED应用效率最有效的途径，也是最积极的散热措施。为了提高光子的引出效率，本领域的已有技术已公开例如若干种光子的引出方法，其中比较典型的方法有：开解锥洞法，即通过在LED的6个面上开外大内小的解锥洞(亦即一只芯片最多可以开到6个)来提高光子的引出效率；倒金字塔法，核心在于利用特殊的切片刀具，将LED台面制成平头倒金字塔形状的结构，键合到透明基片上，提高光子引出的外量子效率；衬底剥离法，其中要将LED的GaAs衬底剥离，换成透明衬底，然后粘结在透明的GaP衬底上，使光从下底面出射，所以又被称为透明衬底LED(TS-LED)法；直接侧引法，其中把芯片尺寸尽量设计到最小尺寸，5年前25×25微米芯片贴装技术已经成熟，目前报道最小尺寸为16×16微米，外量子效率＞55％。上述几种方法以直接侧引出法效率最高，光效可达130lm/w。采用直接侧引出法的LED光引出的专利文件可见中国专利申请CN200810093558.3(专利技术名称：管型基元LED及管型基元LED组成的照明装置)。该专利文件作为本申请的
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全文并入本申请作为参考。在上述的已有技术中，采用1×1mil(约25×25微米)芯片直接贴装在发光基板上(即近年来流行的COB封装形式)。除去复杂的工艺操作之外，(例如如此众多的芯片(如25×25微米芯片一般要求贴装1600pis/1W)都要在贴装工序要一一固晶、焊线、点荧光粉、点胶，虽然都是高速自动化机械来完成，但复杂程度高且综合成本更高，直接影响LED进入白光普通照明领域)，更为困难的问题是1×1mil(约25×25微米)芯片光子侧引出面积与芯片正面引出面积之比例依然太小(参见上述
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专利文件的附图5)，将芯片设计面积进一步减小可以再提高光效，但微晶芯片的厚度3～4微米，对1×1mil(约25×25微米)芯片来说侧面积仅仅350平方微米，只占25×25×2＝1250平方微米的28％；如果考虑进一步提高光子引出效率，必须再减小芯片的尺寸，使得侧引出面积的比例大于正面；但是从工艺成本来说，即便是技术可行成本也是不可行的。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种LED芯片斜切割方法。同时本专利技术还提供了采用所述方法制成的发光面扩展的LED芯片的LED发光基元以及采用该LED发光基元的LED照明装置。根据本专利技术的一个方案，一种LED芯片斜切割方法包括步骤：选择n(n是大于1的整数1)片同类型LED芯片并去除每一LED芯片的衬底；通过透明电极将所述已经去除衬底的n片LED芯片的PN结串接并粘合成一个LED芯片的叠层体；按照与叠层平面呈非垂直的预定角度α斜切割所述的LED芯片的叠层体，获得发光面扩展的LED芯片；封装所述的发光面扩展的LED芯片。在根据本专利技术上述方法的一个方案中，其中所述预定角度α被优选在0°＜α≤60°之间，切割形成的发光面扩展的LED芯片的厚度在2μm～5μm之间。在根据本专利技术上述方法的一个方案中，其中所述封装采用的是COB、SDM或其它适当的封装。在本专利技术上述方法技术方案的基础上，本专利技术进而采用上述形成的发光面扩展的LED芯片来构成发光基元，其中根据应用的要求把适量的发光面扩展的LED芯片进行并联/串联连接，而构成LED发光基元，并且根据所述构成的LED发光基元中的PN结串接的级数来确定供电电源的端电压。本专利技术还采用上述LED发光基元来形成LED照明装置，其中将所述LED发光基元按照需要的发光功率的要求进行组合，并且以预定的几何形状排列在照明装置中。根据本专利技术的技术方案，通过对于形成的LED芯片的叠层体进行与叠层平面呈非垂直的预定角度α斜切割，使得形成的LED芯片的发光表明的面积得到扩大，直接提高了光子的输出面积和光子引出的效率。由于根据本专利技术获得的发光面扩展的LED芯片的发光效率提高，从而使得由此形成的LED发光基元和使用所述LED发光基元制作的照明装置的发光效率提高、热损耗大幅降低。附图说明图1是根据本专利技术形成的单层LED芯片的示意图。图2是根据本专利技术形成的LED芯片的叠层体的示意图。图2a示出在图2的LED芯片的叠层体上附加电极之后的情况。图3示出对图2a示出的附加电极之后的LED芯片的叠层体进行斜切割的示意图。图3a、图3b和图3c分别示出以接近0°、45°和60°进行斜切割形成的发光面扩展的LED芯片的示意图。图4a和图4b分别示出了两种对于形成的发光面扩展的LED芯片进行组合封装而形成LED发光基元的情况。具体实施方式以下将参照附图来描述本专利技术的实施例。在附图中相同的标号表示相同的部件。首先，选择n(n为大于1的整数)片同类型LED芯片并去除每一LED芯片的衬底。参考图1所示，对大尺寸的芯片首先进行衬底剥离，如果图中符号P表示P型半导体材料层而符号N表示N型半导体材料层，则在两层接触面的位置形成有源发光层A，即通常所知的pn结层，其在正向导通的情况下发光。随后在两面都分别通过外延技术或者扩晶技术来直接粘接约1.5微米厚度的透明电极层，例如透明Al2O3电极层。在图1所示的单片中并没有专门示出所述的透明电极层。更具体地说，在把衬底剥离后的芯片两面分别被外延或者扩晶之后，直接附接约1.5微米厚度的透明电极，此外延或者扩晶后直接附接约1.5微米厚度的透明电极之后的芯片的总厚度约7.0微米。随后可以根据使用的需要对于形成的芯片做切割，例如将图1所示的单片切割成为宽D为0.5～2.5mm、长L为10～100mm的条状LED芯片。随后，通过透明电极将所述已经去除衬底的n片(例如24片)条状LED芯片的pn结层串接并粘合成一个LED芯片的条状叠层体，如图2所示。由于层与层之间的粘接锡膏约2.0微米，可知该LED芯片的条状叠层体的宽度为D、长度为L而厚度M大致为24×(7.0+2.0)微米＝216微米。随后要为所述的LED芯片的条状叠层体构造芯片电极，具体做法如下。如图2a所示，其中示出的24层的每一层都表示包括图1所示的已经衬底剥离的LED芯片。在所述LED芯片条状叠层体的最上层已经衬底剥离的LED芯片的上表面形成芯片电极S1，在最下层已经衬底剥离的LED芯片的下表面形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED芯片斜切割方法，其特征在于包括步骤：选择n片同类型LED芯片并去除每一LED芯片的衬底，n是大于1的整数；通过透明电极将所述已经去除衬底的n片LED芯片的PN结串接并粘合成一个LED芯片的叠层体；按照与叠层平面呈非垂直的预定角度α斜切割所述的LED芯片的叠层体，获得发光面扩展的LED芯片；并且封装所述的发光面扩展的LED芯片。

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片斜切割方法，其特征在于包括步骤：选择n片同类型LED芯片并去除每一LED芯片的衬底，n是大于1的整数；通过透明电极将已经去除衬底的n片LED芯片的PN结串接并粘合成一个LED芯片的叠层体；在叠层体的最上层的LED芯片的上表面形成第一芯片电极；在叠层体的最下层的LED芯片的下表面形成第二芯片电极；按照与叠层平面呈非垂直的预定角度α斜切割所述的LED芯片的叠层体、第一芯片电极和第二芯片电极，获得多个薄片状的发光面扩展的LED芯片，每个发光面扩展的LED芯片包括顶电极和底电极，其中顶电极和底电极是通过斜切割第一芯片电极和第二芯片电极获得的；并且封装所述的发光面扩展的LED芯片。2.根据权利要求1的LED芯片斜切割方法，其中所述预定角度α选...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈枕流，居家奇，
申请(专利权)人：陈枕流，
类型：发明
国别省市：