[發明專利]LED芯片斜切割方法、LED發光基元及LED照明裝置

有效

• 申請號: 201210131131.4
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN103377908A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 陳枕流;居家奇
• 申請（專利權）人: 陳枕流
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;H01L33/00;H01L25/075
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張天舒

技術領域

本發明涉及LED照明技術。具體地說，本發明涉及LED芯片的切割與連接方法、采用這種切割與連接方法制成的LED發光基元以及由該LED發光基元組成的照明裝置。

背景技術

LED光子引出方式及其引出效率決定了采用LED作為發光源的照明裝置的使用效率和應用前途。現有技術的LED無論是選用毫米(mm)級還是微米(μm)級芯片封裝，由于光子從LED有源層逸出到空間的路徑十分復雜，在逸出過程中會發生透射、反射和吸收等現象，其傳導行程的每一步中都會使光子損失。因此，現在LED雖然內量子效率可以做到100％，理論光效達到360lm/W左右；但是，外量子效率一般僅在25％左右，光效100lm/W上下；其余導入芯片的電能大部分轉換成了熱量。

面對光子引出和散熱這兩個LED應用難點，首先需要考慮如何解決光子引出效率，如果能夠高效地將盡可能多的光子有效地引出用于發光，就能夠相應地降低產生熱量的光子無效損耗，從這一點上來說，提高LED的光子的有效引出的比例就是提高LED應用效率最有效的途徑，也是最積極的散熱措施。

為了提高光子的引出效率，本領域的已有技術已公開例如若干種光子的引出方法，其中比較典型的方法有：開解錐洞法，即通過在LED的6個面上開外大內小的解錐洞(亦即一只芯片最多可以開到6個)來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，將LED臺面制成平頭倒金字塔形狀的結構，鍵合到透明基片上，提高光子引出的外量子效率；襯底剝離法，其中要將LED的GaAs襯底剝離，換成透明襯底，然后粘結在透明的GaP襯底上，使光從下底面出射，所以又被稱為透明襯底LED(TS-LED)法；直接側引法，其中把芯片尺寸盡量設計到最小尺寸，5年前25×25微米芯片貼裝技術已經成熟，目前報道最小尺寸為16×16微米，外量子效率＞55％。

上述幾種方法以直接側引出法效率最高，光效可達130lm/w。采用直接側引出法的LED光引出的專利文件可見中國專利申請CN200810093558.3(發明名稱：管型基元LED及管型基元LED組成的照明裝置)。該專利文件作為本申請的背景技術全文并入本申請作為參考。

在上述的已有技術中，采用1×1mil(約25×25微米)芯片直接貼裝在發光基板上(即近年來流行的COB封裝形式)。除去復雜的工藝操作之外，(例如如此眾多的芯片(如25×25微米芯片一般要求貼裝1600pis/1W)都要在貼裝工序要一一固晶、焊線、點熒光粉、點膠，雖然都是高速自動化機械來完成，但復雜程度高且綜合成本更高，直接影響LED進入白光普通照明領域)，更為困難的問題是1×1mil(約25×25微米)芯片光子側引出面積與芯片正面引出面積之比例依然太小(參見上述背景技術專利文件的附圖5)，將芯片設計面積進一步減小可以再提高光效，但微晶芯片的厚度3～4微米，對1×1mil(約25×25微米)芯片來說側面積僅僅350平方微米，只占25×25×2＝1250平方微米的28％；如果考慮進一步提高光子引出效率，必須再減小芯片的尺寸，使得側引出面積的比例大于正面；但是從工藝成本來說，即便是技術可行成本也是不可行的。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明提供一種LED芯片斜切割方法。同時本發明還提供了采用所述方法制成的發光面擴展的LED芯片的LED發光基元以及采用該LED發光基元的LED照明裝置。

根據本發明的一個方案，一種LED芯片斜切割方法包括步驟：選擇n(n是大于1的整數1)片同類型LED芯片并去除每一LED芯片的襯底；通過透明電極將所述已經去除襯底的n片LED芯片的PN結串接并粘合成一個LED芯片的疊層體；按照與疊層平面呈非垂直的預定角度α斜切割所述的LED芯片的疊層體，獲得發光面擴展的LED芯片；封裝所述的發光面擴展的LED芯片。

在根據本發明上述方法的一個方案中，其中所述預定角度α被優選在0°＜α≤60°之間，切割形成的發光面擴展的LED芯片的厚度在2μm～5μm之間。

在根據本發明上述方法的一個方案中，其中所述封裝采用的是COB、SDM或其它適當的封裝。

在本發明上述方法技術方案的基礎上，本發明進而采用上述形成的發光面擴展的LED芯片來構成發光基元，其中根據應用的要求把適量的發光面擴展的LED芯片進行并聯/串聯連接，而構成LED發光基元，并且根據所述構成的LED發光基元中的PN結串接的級數來確定供電電源的端電壓。