发光器件制造技术

本发明专利技术公开了一发光器件。其一种适用于SMT的发光二极管芯片，至少包括：发光二极管外延结构，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面；P、N电极焊盘，位于所述外延结构的第二表面上，具有足够的厚度以支撑所述LED外延结构，其边缘超过LED外延结构的边缘；荧光粉层，覆盖所述LED外延结构的出光面及所述P、N电极焊盘超出所述LED外延结构的区域。

【技术实现步骤摘要】
发光器件本申请是申请日为2013年5月24日、申请号为201310195976.4、专利技术名称为“贴面式发光器件及其制作方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种发光器件及其制作方法，具体为SMT式（表面贴装技术SurfaceMountedTechnology的缩写）发光器件及其制作方法。
技术介绍
目前LED发光器件广泛采用SMT封装形式，如图1所示，其目的是降低器件热阻，提高器件稳定性；其常规做法是：将传统LED芯片100放置于封装体120内，并在封装体下方引出引脚110，使其可直接贴装于目标板上，如PCB电路板，另外在封装体上可涂布荧光粉材料使其形成混色光发光器件。目前SMT焊接方式主要有共晶焊接和回流焊两种方式。
技术实现思路
本专利技术提出了一种贴面式发光器件及其制作，其改变传统SMT的封装形式，在结构上将芯片通过电极焊盘直接贴面焊接于承载基板上，在制作方法在完成芯片工艺后直接进行焊接步骤，省略了封装步骤，主要适用于倒装LED器件。根据本专利技术的第一个方面：一种适用于SMT的发光二极管芯片，包括：LED外延结构，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面；P、N电极焊盘，位于所述外延结构的第二表面上，具有足够的厚度以支撑所述LED外延结构，所述P、N电极焊盘分别具有相对的两个表面，其中第一表面靠近所述LED外延结构；绝缘体，形成于所述P、N焊盘之间，防止所述P、N电极焊盘发生短路；所述P、N电极焊盘直接用于SMT封装上使用。根据本专利技术的第二个方面，一种贴面式LED发光器件，包括芯片结构和承载基板，其中芯片结构包括：LED外延结构，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面；P、N电极焊盘，位于所述外延结构的第二表面上，具有足够的厚度以支撑所述LED外延结构，所述P、N电极焊盘分别具有相对的两个表面，其中第一表面靠近所述LED外延结构；绝缘体，形成于所述P、N焊盘之间，防止所述P、N电极焊盘发生短路；所述芯片通过所述P、N电极焊盘直接SMT封装于所述承载基板上。根据本专利技术的第三个方面，一种贴面式LED发光器件的制作方法，步骤如下：1）外延生长：采用外延生长工艺在一生长衬底上形成LED外延结构；2）芯片制作：在所述LED外延结构的表面定义P、N电极区及隔离区，并在所述各区域分别制作P、N电极焊盘和绝缘体，其中所述P、N电极焊盘具有足够的厚度以支撑所述LED外延结构，所述绝缘体形成于所述P、N焊盘之间，防止所述P、N电极焊盘发生短路；移除生长衬底，并单一化所述LED外延结构形成LED芯片；3）SMT封装：提供一承载基板，将所述LED芯片的P、N电极焊盘直接SMT封装于所述承载基板上，形成贴面式LED发光器件。具体地，所述LED外延结构为倒装薄膜结构。在一些实施例中，可在所述薄膜LED表面上制作一图案化钝化层。在一些实施例中，可在所述薄膜LED表面上涂布荧光粉材料。所述P、N电极焊盘的具有足够的厚度以支撑所述LED外延结构。在一些实施例中，所述P电极焊盘的厚度为50μm以上，N电极焊盘的厚度为50μm以上。在一些实施例中，所述P、N电极焊盘所占整体发光区域面积大于80%以上，剩馀面积为绝缘体结构。所述P、N电极焊盘之间具有一定的间隙D。所述绝缘体填充所述P、N电极焊盘之间的间隙，优先地，所述绝缘体与P、N电极焊盘体间紧密接合（基本无间隙），保证了外延结构的物理支撑。在一些实施例中，所述绝缘体具有相对的两个表面，其中第一表面靠近所述LED外延结构，第二表面凸出于所述P、N电极焊盘的任一第二表面。绝缘体突出所述电极焊盘的第二表面，有效防止了在芯片在后面SMT工艺中的P、N电极短路问题。在一些实施例中，所述P、N电极焊盘的下表面位于同一水平面上，所述P、N电极焊盘的下表面与绝缘体的下表面的高度差H与P、N电极焊盘的间隙D的关系为：H/D为0.5~2。在一些实施例中，所述P、N电极焊盘的间隙D为20~150μm。在一些实施例中，所述绝缘体的熔点或软化点低于所述P、N电极焊盘的熔点，其材料可选用胶体材料，如SU8，BCB或干膜等。在一些实施例中，所述绝缘体下表面与所述P、N电极焊盘的下表面的高度差H为20μm~150μm。所述P、N电极焊盘的面积和绝缘体基本占满所述LED外延结构的整个表面。在一些实施例，所述P、N电极焊盘的边缘超过所述LED外延结构的边缘且具有一定的距离，防止芯片在SMT焊接时因锡膏的回流导致锡膏爬上外延层导致器件漏电。优选地，所述P、N电极焊盘的边缘超过所述LED外延结构的边缘的距离D与P、N电极焊盘的最小厚度T的关系为：D/T为0.5~2。设外延薄膜层面积为S1，焊盘层超过外延层面积为S2，其中S1/S2的比值为1/2~3/1，较佳值为9/5。在一些实施例，所述P、N电极焊盘的边缘超出LED外延结构的边缘的距离大于或等于30um。在一些大尺寸的发光器件中，P、N电极焊盘的形状及大小会成为影响器件可靠性的重要因素之一，如在习知技艺的非对称式电极设计，在共晶制程中因其电极面积大小差异过大可能导致芯片倾斜，在面积相对较小的电极处产生共晶失效，最后导致电性连接失败。故对于较大尺寸的发光器件，所述P、N电极焊盘的面积关系较佳取为6：4~1：1（此比例不限制P电极焊盘的面积大于N电极焊盘），最佳值为P、N电极焊盘的面积相同。一些实施例中，所述P、N电极焊盘与LED外延结构之间还设置有至少两绝缘层和一导电层，其中第一绝缘层与导电层实现电流均匀注入LED外延结构，第二绝缘层实现所述p、N电极焊盘的面积基本相同。前述适用于SMT的发光二极管芯片可通过下面步骤获得（但不局限以此）：1）提供一生长衬底，在其上依次成长缓冲层、N型外延层、发光层、P型外延层；2）图案化外延层，刻蚀部分外延层，露出N型外延层；3）在P型外延层上形成高反射P型欧姆接触层，在N型外延层上形成N型欧姆接触层；4）在上述P型欧姆接触层以及N型欧姆接触层之间形成一绝缘胶材隔离层；5）电镀P、N电极焊盘，使之形成可支撑外延的电镀层；6）去除生长基板，露出缓冲外延层，定义芯粒大小，刻蚀定义区外的外延层至露出欧姆接触层；7）在缓冲外延层上形成钝化层，并粗化表面；8）在芯粒表面涂布荧光粉材料，形成混色光发光芯片，可直接用于SMT贴片。在一些实施例中，将前述LED芯片直接进行SMT步骤中，所述承载基板表面涂有焊料层，其厚度小于或等于所述绝缘体第二表面与所述P、N电极焊盘的任一第二表面的高度差。绝缘体材料选用绝缘胶材，并进行芯片与承载基板进行对位时，下压绝缘胶材，进一步保证了P、N电极焊盘在回流焊接中保持电性隔离。本专利技术所述的贴面式LED发光器件之制作方法，简化了传统应用于SMT的LED芯片封装流程，在完成步骤2）后形成特殊结构的芯片，直接焊接于承载基板上，省略了封装处理的步骤。在一些实施例，在芯片制作过程中，在移除生长衬底后，先蚀刻LED外延结构形成切割道，接着采用物理方式切割所述切割道上的电极焊盘，从而使得所述P、N电极焊盘的边缘超过所述LED外延结构的边缘且具有一定的距离，形成一系列LED芯片。本专利技术公开的LED发光器件及其制作方法，省略了传统SMT工艺中LED芯片须先封装处理的步骤，在成本上有极大优势；相对常规倒装芯片，在回流焊上又有很大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光器件，包括：LED外延结构，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面；P、N电极焊盘，位于所述外延结构的第二表面上，具有足够的厚度以支撑所述LED外延结构，其边缘超过LED外延结构的边缘；荧光粉层，覆盖所述LED外延结构的出光面及所述P、N电极焊盘超出所述LED外延结构的区域。

【技术特征摘要】
1.发光器件，其为芯片结构，包括：LED外延结构，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面；P、N电极焊盘，位于所述外延结构的第二表面上，具有足够的厚度以支撑所述LED外延结构，其边缘超过LED外延结构的边缘，所述P、N电极焊盘分别具有相对的两个表面，其中第一表面靠近所述LED外延结构，第二表面直接用于SMT焊接；荧光粉层，覆盖所述LED外延结构的出光面及所述P、N电极焊盘超出所述LED外延结构的区域。2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄少华，曾晓强，赵志伟，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：