CN203950832U - 一种小尺寸半导体led共晶晶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小尺寸半导体LED共晶晶片，所述小尺寸半导体LED共晶晶片为顶部出光的倒模倒装结构的塔形LED晶片，自上而下包括：蓝宝石或SiC衬底、N型导电层、P型导电层、ITO电流扩散层、正、负电极和正、负电极之间的绝缘隔离层；其中所述正、负电极包括焊盘，所述焊盘的焊接面暴露于所述LED共晶晶片底部的下方和/或暴露于所述LED共晶晶片底部的侧面；所述小尺寸半导体LED共晶晶片为尺寸在300μm～19μm，厚度不小于0.001μm，功率在80mW-0.001mW的LED晶片。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体领域，尤其涉及一种小尺寸半导体LED共晶晶片。
背景技术
目前，在LED视频显示板制造过程中，由于受制于一般性电子加工的后工序，譬如需要对LED晶片先实施封装然后，再进行DIP或SMT组装等等，已经使LED行业不认为有必要进行超小晶片的制作和封装。然而正是如此，导致LED在超高密度上没有机会发挥其超高亮长寿命性能稳定等优势，无法覆盖类似高分辨率的屏幕的视频显示领域的应用。为了适应超高密度像素的显示的应用，对目前LED晶片的封装形式必须要做出改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低成本、高出光率的小尺寸半导体LED共晶晶片。
在第一方面，本实用新型提供了一种小尺寸半导体LED共晶晶片，所述小尺寸半导体LED共晶晶片为顶部出光的倒模倒装结构的塔形LED晶片，自上而下包括：
蓝宝石或SiC衬底、N型导电层、P型导电层、ITO电流扩散层(图中未示出)、正、负电极和正、负电极之间的绝缘隔离层；
其中所述正、负电极包括焊盘，所述焊盘的焊接面暴露于所述LED共晶晶片底部的下方和/或暴露于所述LED共晶晶片底部的侧面；
所述小尺寸半导体LED共晶晶片为尺寸在300μm～19μm，厚度不小于 0.001μm，功率在80mW-0.001mW的LED晶片。
优选地，所述N型导电层具体为N型GaN或InGaN或InGaAlP。
优选地，所述P型导电层具体为P型GaN或InGaN或InGaAlP。
优选地，所述正、负电极的焊盘具体为AuSn或Cu。
优选地，所述小尺寸半导体LED共晶晶片的顶面面积不大于(108X188)μm2，底面面积不大于(240X320)μm2，N型导电层与P型导电层构成的PN结面积不大于(196X266)μm2，厚度为1～140μm2。
优选地，所述正电极的焊盘的宽度不大于80μm，长度为不大于196μm；所述负电极的焊盘的宽度为不大于120μm，长度为不大于196μm；所述绝缘隔离层的宽度为不大于100μm。
优选地，所述小尺寸半导体LED共晶晶片还包括电流阻挡层CBL，位于P型导电层下方。
在本实用新型提供的小尺寸半导体LED共晶晶片为具有顶部出光的倒模倒装结构的塔形LED晶片，能够提供均匀出光，并且相比传统的LED晶片提高了10％的出光效率，同时也增大了出光角度。同时采用了构建在LED晶片的部底端面或侧面的电极结构，可以直接在应用产品的PCB上做共晶焊接工艺来完成与其他电子元器件的电性连接，适用于不同尺寸下的灵活应用，有效的节省了设备加工成本和人工成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片的仰视-剖面-俯视图；
图2为本实用新型实施例提供的LED共晶晶片焊盘的底部连接结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的LED共晶晶片焊盘的侧部连接结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片的物理特性变化曲线；
图5为本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片的光强和发光角度的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型的小尺寸半导体LED共晶晶片主要用于显示方面，主要包括LED显示屏，超小间距LED显示屏，超高密度LED显示屏，LED正发光电视，LED正发光监视器，LED视频墙，LED指示，LED特殊照明等。
图1为本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片的仰视-剖面-俯视图。其中，图1-1为仰视图，图1-2为剖面图，图1-3为俯视图。
如图1所示，本实施例的小尺寸半导体LED共晶晶片为顶部出光的倒模倒装结构的塔形LED晶片，自上而下包括：蓝宝石(Al2O3)或SiC衬底、N型导电层、P型导电层、ITO电流扩散层、正、负电极和正、负电极之间的绝缘隔离层。
其中所述正、负电极包括焊盘，所述焊盘的焊接面暴露于所述LED共晶晶片底部的下方和/或暴露于所述LED共晶晶片底部的侧面。
其中，N型导电层具体为N型GaN或InGaN或InGaAlP；P型导电层具体为P型GaN或InGaN或InGaAlP；正、负电极的焊盘具体为AuSn或Cu。
小尺寸半导体LED共晶晶片还包括电流阻挡层CBL，位于电极焊盘上方、P型导电层的下方(图中未示出)。采用电流阻挡层CBL的目的是使阻挡层下面没有或很少有电流通过，这样此处发光就很少，因此可以提高出光量。
本实施例中，小尺寸半导体LED共晶晶片的顶面面积小于等于(108X188)μm2，底面面积小于等于(240X320)μm2，N型导电层与P型导电层构成的PN结面积为小于等于(196X266)μm2，厚度为1～140μm2。正电极焊盘的宽度小于等于80μm，长度小于等于196μm；负电极焊盘的宽度小于等于120μm，长度小于等于196μm；绝缘隔离层的宽度小于等于100μm；正、负电极焊盘的厚度小于等于3μm。各项尺寸均有一定的偏差允许范围，具体见表1。
| 描述 | 尺寸 | 偏差 |
| PN结面积(μm) | ≤196X266 | ≤±35 |
| 晶片底面面积(μm) | ≤240X320 | ≤±35 |
| 晶片顶面面积(μm) | ≤108X188 | ≤±35 |
| 晶片厚度(μm) | 1～140 | ≤±15 |
| 正极AuSn或铜焊盘宽(μm) | ≤80 | ≤±15 |
| 正极AuSn或铜焊盘长(μm) | ≤196 | ≤±35 |
| 负极AuSn或铜焊盘宽(μm) | ≤120 | ≤±35 |
| 负极AuSn或铜焊盘长(μm) | ≤196 | ≤±35 |
| 焊盘间绝缘层隔离层距离(μm) | ≤100 | ≤±15 |
| 焊盘上AuSn或铜的厚度(μm) | ≤3 | ≤±0.5 |
表1
本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片的正、负电极焊盘可以位于晶片底部的下方(如图2所示)和/或晶片底部的侧面(如图3所示)。因此可以采用直接贴焊(Direct Attach，DA)的方式与基板相接。顶部的倒模倒装结构使得顶部的正面和侧面都能具有较高的出光量。
结合如下表2至表4，可以得知本实用新型的小尺寸半导体LED共晶晶片的主要的物体特性。
| 主要物理特性 | 参数 |
| 波长(nm) | 450-770 |
| 功率(mw) | ≤80 |
表2
| 电气特性Ta＝25℃ | 参数 |
| 波长(nm) | 450-770 |
| 功率(mw) | ≤80 |
| 正向电压(V) | 1.8～3.6(标称3.1) |
| 正向电流(mA) | ≤5 |
| 峰值正向电流(mA) | ≤10 |
| 反向电压(V) | 5 |
| 反向电流(μA) | ≤2 |
| 半波宽度(nm) | 20 |
[0035]
| 工作温度(℃) | -40-+100 |
| 存储温度(℃) | -40-+100 |
| 静电负荷阈值(HBM)(V) | 1000 |
| 静电负荷级别(MIL-STD-883E) | 2 |
表3
亮度级别(MCD)
| M | N | P | Q |
| 3.6-6.4 | 6.4-9.2 | 12.8-18.4 | 25.6-36.8 |
表4
进一步的，本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片的物理特性变化曲线图如4所示；其中图4-1为正向电压和正向电流关系曲线图，图4-2为波长漂移和正向电流关系曲线图，图4-3为相对光强和正向电流关系曲线图，图4-4为相对光强和波长关系曲线图。本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片的光强和发光角度的示意图如图5所示。
本实用新型实施例提供的小尺寸半导体LED共晶晶片为高亮度顶部出光的倒模倒装的塔形结构，具有低驱动电压，高光效等特性，能够提供均匀出光，并且相比传统的LED晶片提高了10％的出光效率，同时也增大了出光角度。同时采用了构建在LED晶片的部底端面或侧面的电极结构，可以直接在应用产品的PCB上做共晶焊接工艺来完成与其他电子元器件的电性连接，适用于不同尺寸下的灵活应用，有效的节省了设备加工成本和人工成本。
此外，本实用新型提供的小尺寸半导体LED共晶晶片突破了半导体发光晶片在小间距(PITCH)1.0毫米以下的应用限制，因为不会再受限于半导体发光体因后加工(传统封装)带来的额外体积的限制，可以制作任意尺寸的共晶器件。由此可以实现更广阔的半导体发光的应用。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种小尺寸半导体LED共晶晶片，其特征在于，所述小尺寸半导体LED共晶晶片为顶部出光的倒模倒装结构的塔形LED晶片，自上而下包括：
蓝宝石或SiC衬底、N型导电层、P型导电层、ITO电流扩散层、正、负电极和正、负电极之间的绝缘隔离层；
其中所述正、负电极包括焊盘，所述焊盘的焊接面暴露于所述LED共晶晶片底部的下方和/或暴露于所述LED共晶晶片底部的侧面；
所述小尺寸半导体LED共晶晶片为尺寸在300μm～19μm，厚度不小于0.001μm，功率在80mW-0.001mW的LED晶片。
2.根据权利要求1所述的小尺寸半导体LED共晶晶片，其特征在于，所述N型导电层具体为N型GaN或InGaN或InGaAlP。
3.根据权利要求1所述的小尺寸半导体LED共晶晶片，其特征在于，所述P型导电层具体为P型GaN或InGaN或InGaAlP。
4.根据权利要求1所述的小尺寸半导体LED共晶晶片，其特征在于，所述正、负电极的焊盘具体为AuSn或Cu。
5.根据权利要求1所述的小尺寸半导体LED共晶晶片，其特征在于，所述小尺寸半导体LED共晶晶片的顶面面积不大于（108X188）μm2，底面面积不大于（240X320）μm2，N型导电层与P型导电层构成的PN结面积不大于（196X266）μm2，厚度为1～140μm2。
6.根据权利要求1所述的小尺寸半导体LED共晶晶片，其特征在于，所述正电极的焊盘的宽度不大于80μm，长度为不大于196μm；所述负电极的焊盘的宽度为不大于120μm，长度为不大于196μm；所述绝缘隔离层的宽度为不大于100μm。
7.根据权利要求1所述的小尺寸半导体LED共晶晶片，其特征在于，所述小尺寸半导体LED共晶晶片还包括电流阻挡层CBL，位于P型导电层下方。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114613899A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-10 | 湖北长江新型显示产业创新中心有限公司 | 显示面板及显示装置 |
| CN114975745A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-08-30 | 友达光电股份有限公司 | 发光装置 |
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2014
- 2014-04-15 CN CN201420181374.3U patent/CN203950832U/zh not_active Expired - Lifetime
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