[發(fā)明專利]LED芯片及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210587583.3
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103066181A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔成強;梁潤園;韋嘉;袁長安
• 申請（專利權(quán)）人: 北京半導體照明科技促進中心
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L33/44;H01L33/62
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種LED芯片，尤其涉及一種適用于表面貼裝技術(shù)的LED芯片。

本發(fā)明還涉及一種制造LED芯片的方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管（LED）是一種新型的淘光源，和傳統(tǒng)光源相比，它具有很多優(yōu)點：長壽、節(jié)能、低電壓、體積小以及環(huán)保。

傳統(tǒng)的LED芯片封裝工藝步驟如下：第一，將LED芯片通過界面導熱材料固定在支架內(nèi)，即固晶工藝，此時LED芯片的金屬電極面朝上；第二，通過金線鍵合工藝實現(xiàn)芯片電極與外電路的連接，然后使用高透明的樹脂將LED芯片包裝起來，以保護發(fā)光器件和封裝結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的LED芯片封裝工藝主要存在以下三點不足：芯片的傳熱效率低，多芯片組裝的復雜性高，并且封裝效率低。具體表現(xiàn)如下：第一，芯片的傳熱性能受到界面材料的導熱能力的限制，尤其是市場對大功率的LED芯片的需求越來越大，而采用傳統(tǒng)封裝工藝的LED芯片的散熱問題越發(fā)突出；第二，隨著多芯片構(gòu)成的大功率、多色彩的LED模組所應用的領(lǐng)域越來越廣泛，采用傳統(tǒng)引線鍵合工藝，引線會占據(jù)相當一部分空間，導致封裝體積過大，不利于產(chǎn)品的小型化，同時生產(chǎn)效率低；第三，傳統(tǒng)封裝工藝流程復雜，生產(chǎn)效率低

自LED誕生以來，相關(guān)技術(shù)不斷進步，發(fā)光效率不斷提高，目前白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)超過普通的熒光燈，LED已經(jīng)開始進入照明領(lǐng)域。但是由于上述原因，LED燈的成本居高不下，并且存在嚴重的散熱問題，導致其無法在照明領(lǐng)域廣泛應用。為此，提出了采用SMT工藝貼裝倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片。

然而現(xiàn)有技術(shù)中的采用SMT工藝貼裝倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片的設(shè)計具有較大的局限性，封裝良率低，在封裝過程中容易發(fā)生虛焊、偏移、脫焊以及短路等現(xiàn)象，從而無法很好地適用于SMT工藝。

現(xiàn)有技術(shù)中的LED芯片的電極面積之比大概處于2.5~6.0的范圍內(nèi)，這是因為，根據(jù)LED發(fā)光原理：電子與空穴復合，其能量以光能的形式釋放。為了使LED具有更高的發(fā)光效率和光通量，必然要求N型電極的面積盡可能大，其原因是：①N型電極面積越大，允許通過的電流越大，也就是LED功率越大，發(fā)光量越大；②N型電極是電子與空穴復合處，N型電極面積越大，其發(fā)光面積越大，從而具有更高的光通量。因此，基于LED的發(fā)光原理，必然會導致兩極面積相差較大和絕緣層的面積受到限制。兩極面積相差較大和絕緣層面積較小，使現(xiàn)有技術(shù)中的LED芯片不適合SMT貼裝。

發(fā)明內(nèi)容

經(jīng)過大量的實驗，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的采用SMT工藝貼裝倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片存在諸多缺陷的原因如下：第一，現(xiàn)有技術(shù)中的LED芯片的P型電極區(qū)域的面積與N型電極區(qū)域的面積相差較大（在本發(fā)明中，所說的電極/電極區(qū)域的面積意指電極/電極區(qū)域在水平方向，即芯片所延展的方向上的截面積。），例如參照圖1，其中的現(xiàn)有技術(shù)中的芯片的N型電極區(qū)域的面積與P型電極區(qū)域的面積之比達2.6，在采用SMT貼裝芯片后，在回流焊形成共晶的過程中，由于表面張力的作用，芯片會向面積大的電極區(qū)域移動（在圖1的例子中向N型電極區(qū)域移動），從而發(fā)生偏位、虛焊，導致產(chǎn)品的良率低；第二，在SMT過程中，P型電極的焊盤位置和N型電極的焊盤位置具有很大的高度差，并且焊盤面積也相差較大，易造成虛焊、脫焊；第三，現(xiàn)有技術(shù)中的LED芯片的P型電極與N型電極之間的絕緣間距小，在SMT中的回流焊形成共晶的過程中容易引起短路失效。

針對上述技術(shù)缺陷，發(fā)明人進行了大量實驗，找到了帶來最佳性能的LED芯片設(shè)計。在不改變原芯片的P型電極、N型電極和絕緣層的前提下，本發(fā)明致力于使得P型電極和N型電極的焊接面積相近，并且增大絕緣層面積，以獲取適用于SMT工藝的LED芯片。

從而，針對現(xiàn)有技術(shù)中的LED芯片表面張力致使芯片向具有相對大面積的電極區(qū)域移動從而造成偏移虛焊、P型電極焊盤的位置比N型電極焊盤的位置高很多導致工藝過程中出現(xiàn)偏移虛焊，以及P型電極與N型電極之間的絕緣間距小容易引起短路等缺陷，本發(fā)明提出了改進的LED芯片以及相關(guān)的制造方法。