[實(shí)用新型]倒裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220479935.9
• 申請(qǐng)日: 2012-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202957296U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李漫鐵;屠孟龍;李揚(yáng)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 惠州雷曼光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/62
• 分類號(hào): H01L33/62;H01L33/64
• 代理公司: 深圳市威世博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及發(fā)光二極管封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種倒裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。

背景技術(shù)

LED（Light?Emitting?Diode，發(fā)光二極管）作為第四代綠色照明光源，目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，隨著LED芯片集成度的提高及對(duì)功率型LED的需求，大功率LED散熱成為亟待解決的問(wèn)題。因LED芯片的節(jié)溫對(duì)溫度比較敏感，若熱量不能及時(shí)散出，不僅會(huì)加速光衰，同時(shí)會(huì)降低其使用壽命。

選用傳統(tǒng)LED芯片的正裝結(jié)構(gòu)，一方面會(huì)由于金屬電極的存在減小發(fā)光面積，而且金屬電極具有一定的吸光作用，從而減小LED芯片出光量；另一方面，由于藍(lán)寶石（Al₂O₃）晶片本身導(dǎo)熱能力較差，使得有源層熱量不能及時(shí)向熱沉散出，導(dǎo)致PN結(jié)溫度升高，從而使得正裝結(jié)構(gòu)不能滿足大功率LED的封裝要求。

而選用LED芯片的倒裝結(jié)構(gòu)，一般采用倒裝焊工藝，即一般通過(guò)倒裝焊將晶片電極通過(guò)焊料或焊膏直接與熱沉或?qū)峄逑嘟Y(jié)合，從而提高了晶片的發(fā)光面積，且縮短了導(dǎo)熱通路。主要形式有以下幾種：

1）焊料共晶焊接，LED晶片電極底部和高導(dǎo)熱襯底之間通過(guò)焊料形成共晶焊接接頭，通常是在晶片金電極表面通過(guò)蒸鍍或其它方法形成金屬層，晶片倒裝時(shí)，晶片金電極表面的金屬層在熱和壓力的作用下熔化，在晶片和熱襯底或基板中間形成共晶合金。共晶層起到連接、導(dǎo)熱和導(dǎo)電的作用。

2）焊膏共晶焊接，倒裝晶片在與導(dǎo)熱襯底或基板鍵合時(shí)，中間粘結(jié)材料采用具有一定金屬成分的焊膏，焊膏點(diǎn)涂在襯底或基板表面，鍵合時(shí)晶片電極與焊膏相接觸，在加熱過(guò)程中，焊膏中的混合金屬熔化形成合金，從而將熱量從金屬電極傳導(dǎo)到熱沉。

3）銀膠，銀膠固晶通常應(yīng)用于正裝工藝中，由于其操作工藝簡(jiǎn)單，也會(huì)應(yīng)用于倒裝焊中，方法與2）相同，將銀膠取代焊膏涂覆于襯底或基板之上，晶片電極與銀膠結(jié)合后進(jìn)行加熱固化即可。

而采用上述倒裝焊工藝，通常會(huì)帶來(lái)如下兩種問(wèn)題：

1、倒裝焊通常使用Au-Sn（金-錫）焊料，該焊料存在熔點(diǎn)高、價(jià)格較貴、性能較脆、不易加工等缺陷。由于金錫合金的共晶溫度在300℃左右，且合金熔點(diǎn)在共晶溫度附近對(duì)成分非常敏感，故對(duì)電極和基板鍍層的厚度及成分要求非常嚴(yán)格；Au-Sn合金的熱導(dǎo)率在常用焊料中較高，通常其熱導(dǎo)率范圍也僅為50～60W/mK；整體上該工藝對(duì)機(jī)臺(tái)性能、工藝參數(shù)、環(huán)境狀況及人員技能都要求很高，可控性較差。

2、而使用無(wú)鉛焊膏和銀膠進(jìn)行倒裝固晶時(shí)，由于焊膏和銀膠中都含有一定的有機(jī)高分子成分，焊膏在回流焊后形成的合金會(huì)出現(xiàn)有機(jī)殘留物，且有較多的微觀空洞產(chǎn)生，導(dǎo)致其導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能均會(huì)降低；通常使用的銀膠導(dǎo)熱率也較低，固化后的膠體由于其中有機(jī)高分子的阻隔，膠體中銀顆粒之間不能形成很好的熱電導(dǎo)路，難以很好滿足倒裝工藝中對(duì)導(dǎo)熱導(dǎo)電材料的性能要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種倒裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，能夠提高導(dǎo)熱率、導(dǎo)電率，并且能夠提高晶片與基板的結(jié)合強(qiáng)度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種倒裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括：至少一表面形成有電極層的晶片，以及至少鄰近晶片一側(cè)的表面為金屬表面的基板；其中，電極層包括相互絕緣設(shè)置的晶片正極和晶片負(fù)極，基板的金屬表面包括相應(yīng)晶片正極和晶片負(fù)極絕緣設(shè)置的正極金屬區(qū)和負(fù)極金屬區(qū)；晶片正極與正極金屬區(qū)之間、以及晶片負(fù)極與負(fù)極金屬區(qū)之間分別設(shè)置有納米銀層。

其中，晶片正極和晶片負(fù)極與納米銀層之間分別設(shè)置有第一過(guò)渡層。

其中，第一過(guò)渡層是銀或銀合金。

其中，基板與納米銀層之間設(shè)置有第一金屬鍍層，第一金屬鍍層的外表面即為基板的金屬表面。

其中，基板與第一金屬鍍層之間設(shè)置有用以提高其與第一金屬鍍層結(jié)合強(qiáng)度的第二過(guò)渡層。

其中，第一金屬鍍層是銀或銀合金。

其中，基板為陶瓷基板。

其中，基板是金屬基板；發(fā)光二極管包括絕緣粘結(jié)層；其中，金屬基板包括相互獨(dú)立的正極金屬基板和負(fù)極金屬基板，正極金屬基板對(duì)應(yīng)正極金屬區(qū)，負(fù)極金屬基板對(duì)應(yīng)負(fù)極金屬區(qū)，并且，正極金屬基板和負(fù)極金屬基板通過(guò)絕緣粘結(jié)層連接固定。

其中，基板是金屬基板；發(fā)光二極管包括導(dǎo)熱絕緣層；導(dǎo)熱絕緣層設(shè)置于金屬基板和第一金屬鍍層之間。

其中，納米銀層中納米銀所占比重不低于95.0%。