CN103137824A - 一种白光led器件及其无金线封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白光LED器件，包括单晶荧光材料复合功能单元和LED发光芯片，所述单晶荧光材料复合功能单元设置在所述LED发光芯片一侧；所述单晶荧光材料复合功能单元包括单晶荧光材料层、透明导电层和金属电极，所述单晶荧光材料层设置在所述透明导电层的一端，所述金属电极设置在所述透明导电层的另一端。以及一种白光LED器件的无金线封装方法。不需要传打金线和荧光粉涂覆工艺过程，工艺过程简单高效，解决了LED器件金线带来的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光半导体，具体涉及一种白光LED器件及其无金线封装方法。
背景技术
现有技术中，LED的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，用于连接LED芯片电极与外部管脚连接，然后在芯片上涂覆荧光粉。而现有的技术存在以下缺点：芯片上制造PN电极影响出光；在PN电极上打金线工艺过程繁琐，成本高，可靠性低，打金线的质量直接影响芯片的电学和光学性能，由于金是贵金属，金线使得器件成本高；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LED器件发热、亮度下降、寿命缩短；金线和金线接触电极阻挡LED芯片的出光，降低了LED的出光效率；荧光粉和灌封胶的热导率很低，起不到对芯片的散热作用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种白光LED器件及其无金线封装方法，不需要传打金线和荧光粉涂覆工艺过程，工艺过程简单高效，解决了LED器件金线带来的缺点。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种白光LED器件，包括单晶荧光材料复合功能单元和LED发光芯片，所述单晶荧光材料复合功能单元设置在所述LED发光芯片一侧；所述单晶荧光材料复合功能单元包括单晶荧光材料层、透明导电层和金属电极，所述单晶荧光材料层设置在所述透明导电层的一端，所述金属电极设置在所述透明导电层的另一端。
优选的，所述LED发光芯片由衬底层、缓冲层、u-GaN层、n-GaN层、激活区和p-GaN层依次叠装，所述n-GaN层上设有n-欧姆接触面，所述p-GaN层上设有p-欧姆接触面。
优选的，所述金属电极的形状分别与所述p-欧姆接触面的形状以及所述n-欧姆接触面的形状相匹配。
优选的，所述LED发光芯片还设有Ni/Au透明导电层，所述Ni/Au透明导电层设置在所述p-欧姆接触面和/或所述n-欧姆接触面的周围。
优选的，所述透明导电层为铟锡氧化物半导体透明导电膜。
优选的，所述单晶荧光材料层为石榴石类单晶荧光材料层。
一种白光LED器件的无金线封装方法，具有下列步骤：
（a）.单晶荧光材料层构成LED器件的荧光材料层；
（b）.在所述单晶荧光材料层表面制备透明导电层；
（c）.在所述透明导电层表面制备金属电极，所述金属电极的形状分别与LED发光芯片的p-欧姆接触面和n-欧姆接触面的形状相匹配；
（d）.所述单晶荧光材料层、所述透明导电层和所述金属电极构成单晶荧光材料复合功能单元；
（e）.所述单晶荧光材料复合功能单元与LED发光芯片通过共晶焊接的方法进行封装。
优选的，所述透明导电层和所述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。
采用本技术方案的有益效果是：封装白光LED器件不需要打金线和荧光粉涂覆工艺过程，工艺过程更简单和高效；有效提高白光LED器件的封装可靠性和成品率，并彻底解决打金线工艺的缺点；由于不需要昂贵的金线，可以批量集成封装，有效降低成本；有效降低芯片电极与荧光材料之间的欧姆接触电阻，提高器件的注入效率和降低正向工作电压，有效增加器件的散热性能，延长LED使用寿命；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；单晶荧光材料具有很好的热导率，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，以降低芯片结温，有效解决大功率白光LED的散热问题，提高LED性能；由于无需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
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的封装流程图。
图3为本发明一种实施例的结构示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.衬底层2.缓冲层3.u-GaN层4.n-GaN层5.激活区6.p-GaN层7.n-欧姆接触面8.p-欧姆接触面9.单晶荧光材料层10.透明导电层11.金属电极12.金属电极13.Ni/Au透明导电层14.基座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明的一种白光LED器件，包括单晶荧光材料复合功能单元和LED发光芯片，单晶荧光材料复合功能单元设置在LED发光芯片一侧；单晶荧光材料复合功能单元包括单晶荧光材料层9、透明导电层10和金属电极11、12，单晶荧光材料层9设置在透明导电层10的一端，金属电极11、12设置在透明导电层10的另一端。LED发光芯片由衬底层1、缓冲层2、u-GaN层3、n-GaN层4、激活区5和p-GaN层6依次叠装， n-GaN层4上设有n-欧姆接触面7，p-GaN层6上设有p-欧姆接触面8。金属电极11的形状与p-欧姆接触面8的形状相匹配，金属电极12的形状与n-欧姆接触面7的形状相匹配。LED发光芯片还设有Ni/Au透明导电层13， Ni/Au透明导电层13设置在p-欧姆接触面8和/或n-欧姆接触面7的周围。透明导电层10为铟锡氧化物半导体透明导电膜，单晶荧光材料层9为石榴石类单晶荧光材料层。
采用单晶荧光材料构成单晶荧光材料层，简化了LED器件的封装过程和加工工艺，同时单晶荧光材料比荧光粉和灌封胶有更好的热传导率以及荧光材料的均匀度，激发发射率高，具有高度均匀性，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。
采用透明导电层10和单晶荧光材料层9代替金线进行封装，可以有效增加LED发光芯片的出光面积，增加光通量，提高LED出光效率。
在p-欧姆接触面8和/或n-欧姆接触面7的周围设置Ni/Au透明导电层13，采用面接触的电连接方式，增加了各欧姆接触面和金属电极的接触面积，接触电阻大大降低，欧姆接触面的电流密度大大降低，可承受的电流密度大幅提升，为提高LED器件的允许工作电流和发光功率创造条件。
如图2所示，白光LED器件的无金线封装方法，具有下列步骤：
（a）.单晶荧光材料层构成LED器件的荧光材料层；
（b）.在所述单晶荧光材料层表面制备透明导电层；
（c）.在所述透明导电层表面制备金属电极，所述金属电极的形状分别与LED发光芯片的p-欧姆接触面和n-欧姆接触面的形状相匹配；
（d）.所述单晶荧光材料层、所述透明导电层和所述金属电极构成单晶荧光材料复合功能单元；
（e）.所述单晶荧光材料复合功能单元与LED发光芯片通过共晶焊接的方法进行封装。
透明导电层10和金属电极11、12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。
实施例2
其余与实施例1相同，不同之处在于，单晶材料功能单元设置在LED发光芯片的两面，构成一种可双面出光的LED器件。
实施例3
如图3所示，其余与实施例1相同，不同之处在于，为垂直结构的LED器件，包括单晶荧光材料复合功能单元和LED发光芯片，单晶荧光材料复合功能单元由单晶荧光材料层9、透明导电层10和金属电极11依次叠装构成，LED发光芯片由p-欧姆接触面8、p-GaN层6、激活区5、n-GaN层4 、n-欧姆接触面7、缓冲层2和基座14依次叠装构成，其工艺更加简单和高效，有助于在一块基座14上设置多个LED发光芯片，提高单个LED器件的发光量和光通量。
采用本技术方案的有益效果是：封装白光LED器件不需要打金线和荧光粉涂覆工艺过程，工艺过程更简单和高效；有效提高白光LED器件的封装可靠性和成品率，并彻底解决打金线工艺的缺点；由于不需要昂贵的金线，可以批量集成封装，有效降低成本；有效降低芯片电极与荧光材料之间的欧姆接触电阻，提高器件的注入效率和降低正向工作电压，有效增加器件的散热性能，延长LED使用寿命；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；单晶荧光材料具有很好的热导率，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，以降低芯片结温，有效解决大功率白光LED的散热问题，提高LED性能；由于无需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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种白光LED器件，其特征在于，包括单晶荧光材料复合功能单元和LED发光芯片，所述单晶荧光材料复合功能单元设置在所述LED发光芯片一侧；所述单晶荧光材料复合功能单元包括单晶荧光材料层、透明导电层和金属电极，所述单晶荧光材料层设置在所述透明导电层的一端，所述金属电极设置在所述透明导电层的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种白光LED器件，其特征在于，所述LED发光芯片由衬底层、缓冲层、u-GaN层、n-GaN层、激活区和p-GaN层依次叠装，所述n-GaN层上设有n-欧姆接触面，所述p-GaN层上设有p-欧姆接触面。
3.根据权利要求1或2所述的一种白光LED器件，其特征在于，所述金属电极的形状分别与所述p-欧姆接触面的形状以及所述n-欧姆接触面的形状相匹配。
4.根据权利要求1或2所述的一种白光LED器件，其特征在于，所述LED发光芯片还设有Ni/Au透明导电层，所述Ni/Au透明导电层设置在所述p-欧姆接触面和/或所述n-欧姆接触面的周围。
5.根据权利要求1所述的一种白光LED器件，其特征在于，所述透明导电层为铟锡氧化物半导体透明导电膜。
6.根据权利要求1所述的一种白光LED器件，其特征在于，所述单晶荧光材料层为石榴石类单晶荧光材料层。
7.根据权利要求1所述的一种白光LED器件的无金线封装方法，其特征在于，具有下列步骤：
（a）.单晶荧光材料层构成LED器件的荧光材料层；
（b）.在所述单晶荧光材料层表面制备透明导电层；
（c）.在所述透明导电层表面制备金属电极，所述金属电极的形状分别与LED发光芯片的p-欧姆接触面和n-欧姆接触面的形状相匹配；
（d）.所述单晶荧光材料层、所述透明导电层和所述金属电极构成单晶荧光材料复合功能单元；
（e）.所述单晶荧光材料复合功能单元与LED发光芯片通过共晶焊接的方法进行封装。
8.根据权利要求7所述的一种白光LED器件的无金线封装方法，其特征在于，所述透明导电层和所述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。
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