[實用新型]一種高效高壓電極側壁化鍵合式LED芯片

無效

• 申請號: 201020633642.2
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN202103092U
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 鐘偉榮;蔡鳳萍;李剛
• 申請（專利權）人: 上海藍寶光電材料有限公司
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/46;H01L33/38;H01L27/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高效高壓電極側壁化鍵合式LED芯片的結構。?

背景技術

相比較傳統的直流LED照明產品，高壓LED產品不需要變壓器件，不但節約了成本，且性能更穩定、電流密度更為均勻、發光效率也更高。發光效率提升與器件成本降低并重是LED核心技術發展的趨勢。目前，外延芯片技術的提升使其成本比例迅速下降，但分立式芯片后端工藝和傳統封裝工藝成為成本瓶頸。另外，當LED器件效率＞100lm/W時，還面臨著大尺寸LED芯片出光效率，封裝散熱問題。傳統LED封裝問題，如成本、結構，隨著通用照明對LED光源設計、多功能使用提出更高要求，模組光源、具系統功能光源的需求迅速增加。大功率、集成化是LED芯片和光源發展的一種趨勢。。?

自1990年代LED白光被發現之后，它的發光效率快速增加，2010年突破100lm/W。它不需暖燈時間、反應速度快、體積小、用電量省、污染低、適合量產、可靠度高、且適用范圍廣，如交通號志、大型顯示器或背光源、手機背光源、路燈照明等。LED也有其缺點需克服，輸入LED的能量，大約20％會轉換成光源，剩下80％都轉成熱能，產生熱是很嚴重的問題，首先，溫度升高時，發光強度會下降，而且壽命也會跟著下降。溫度升高也會導致放射波長改變，產生色差，且伴隨量子轉換效率降低，導致發光強度就會下降，并且材料會膨脹，產品可靠性就會降低，使用年限也會降低。因此，散熱是亟需解決的問題。?

現在在照明方面，白光是最主要光源，比較4種主要光源，白熾燈泡、螢光燈管、鹵素燈、LED能量分布，白熾燈泡大量以紅外光的方式放射，所以在旁邊可以感受到高溫高熱，但熱不會在燈具本身，發光效率很低。螢光燈發光效率到達不錯的境界，熱能也均勻分布。LED的發光效率在20％左右，但本身發出的熱能在80％左右，可以看出LED熱能問題極待解決。?

散熱基本上有3種方式，一是傳導式散熱，二是對流式散熱，三是輻射式散熱。散熱最主要問題點就在面積；而因輻射散熱量非常小，所以最主要要討論的散熱方式在傳導和對流?兩方面。?

熱模式奧姆定理ΔT＝QR，溫差＝熱流x熱阻，熱阻愈大，就有愈大的熱產生在元件內。熱阻之后來看熱傳遞，熱傳遞有垂直和水平方向，垂直方向相當于串連方式，串愈多熱阻愈大，厚度相對要愈低。水平傳遞是并連方式，并連熱阻數愈多，產生效果愈好。?

降低LED熱累積的方式有三種，一為改善發光效率，在芯片制作階段，改善20％發光80％發熱的能量配置，二為藍寶石移除的垂直式LED，，三為封裝基板采用高導熱材料，和熱膨脹系數匹配的材料，并且降低整個散熱基板總熱阻方式。?

傳統LED封裝使用打線方式，但相對于金屬，藍寶石傳熱相當慢，所以熱源會從金屬線傳導，但散熱效果不佳。目前LED芯片端最新的散熱技術為藍寶石移除的垂直式LED，移除藍寶石后的LED轉貼至導熱極佳的硅或金屬基板上，大大增加散熱性。但垂直式LED相較於傳統水平式LED工藝繁瑣，且移除藍寶石后的LED芯片和轉貼后的基板之間的熱膨脹系數差異和附著性，對將來高功率LED長期使用是一個隱患。?

發明內容

本發明目的在于解決現有技術中的上述散熱問題，提供一種高效高壓電極側壁化鍵合式LED芯片的結構，其主要將LED芯片以晶圓鍵合方式形成一高散熱底板，從而在芯片端改善熱傳和散熱問題，并將部分電極加以側壁化，使芯片垂直上下各成正負極，減少封裝打線數量，增加出光面積和效率。?

發明的一個方面，提供一種高效高壓電極側壁化鍵合式LED芯片的結構，該結構包含至少一芯片和一底板，所述芯片包括襯底(所述襯底可以是不透明導電的硅，透明導電的碳化硅，透明不導電的氧化鋁。)和生長在一襯底表面的發光外延層；所述襯底具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面(所述襯底的第一表面和第二表面，可以是平面，圖形，納米結構，光子晶體。)；在所述襯底的第二表面形成一反射層(所述反射層可以是金屬層或合金層，單層或多層，DBR全反射膜、DBR全反射膜加金屬層或合金層。)，在該襯底第二表面形成的反射層上晶圓鍵合一散熱性良好的底板(所述底板可以是導電導熱的金屬材料或半導體材料，如鉬、鋁、鎳、銅、銅鎢、硅等。)；以及在所述第一表面上形成發光外延層，其中從所述發光外延層發射的光包括遠離所述襯底方向傳播的光以及向著所述襯底方向傳播的光，向著所述襯底方向傳播的光至少部分地透過所述襯底后被所述反射層反射。?