[发明专利]一种LED封装结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种LED封装结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。当半导体PN结的两端加上正向电压后，注入PN结中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出颜色为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光。

1998年，流明(Lumileds)公司封装出世界上第一个大功率LED(1W LUXOEN型器件)，从而使LED器件从以前的指示灯应用变成可以替代传统照明的新型固体光源，引发了人类历史上继白炽灯发明以来的又一场照明革命。大功率LED由于芯片的功率密度很高，器件的设计者和制造者必须在结构和材料等方面对器件的热系统进行优化设计。

LED器件热系统的性能很大程度上取决于其封装材料及结构。传统的LED器件采用正装芯片结构，以蓝宝石衬底GaN基LED芯片为例，在正装芯片结构中，其电极位于芯片的出光面，光从最上面的P型GaN层取出。由于P型GaN层的电导率有限，因此需在P型GaN层表面再沉淀一层用于电流扩散的金属层(又称电流扩散层)；且所述电流扩散层一般由Ni/Au或ITO组成。然而所述电流扩散层会吸收部分光，从而会降低芯片的出光效率。为了降低光吸收，所述电流扩散层的厚度应减少到几百纳米以下。而厚度的减少反过来又限制了电流扩散层在P型GaN层表面均匀和可靠地扩散大电流的能力；因此，正装芯片结构制约了LED芯片的工作功率。

同时，在正装芯片结构中，LED中的PN结的热量是通过蓝宝石衬底导出去的。由于导热路径较长，并且蓝宝石的热导系数较低，从而使得正装芯片结构的LED芯片的热阻较大。此外，在正装芯片结构中，其P电极和引线也会挡住部分光线，对出光效率造成影响。

因此，对于正装芯片结构的LED器件来说，其器件功率、出光效率和热性能均不可能是最优的。

并且，在大功率LED照明应用领域中，往往需要将几个或几十个，甚至上百个LED芯片单元(die)串联或并联起来使用。而在目前的LED芯片封装过程中，LED芯片都必须先划片成一个个单独的芯片单元(die)，然后再对单独的芯片单元进行封装，并进行串并联，从而使得工艺步骤特别繁琐，制造效率较低，并且增加了制造成本。

因此，有必要对现有的LED封装结构及封装方法进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED封装结构及其制备方法，以提LED器件的整体性能。

为解决上述问题，本发明提出一种LED封装结构，包括：

至少一个LED模块，每个LED模块包括至少两个LED芯片单元，且同一LED模块上的所有LED芯片单元由同一衬底连接，但相互之间电学隔离，其中，所述每个LED芯片单元的N型电极设置在其衬底的底部，且与其N型电子注入层电性相连；同一LED模块上的所有LED芯片单元的P型电极电连接在一起；

至少一个LED驱动电路；

至少一个ESD保护电路；

板上芯片封装键合盘基板，其上具有金属互联结构；所述LED模块、所述LED驱动电路以及所述ESD保护电路置于所述金属互联结构上，与所述金属互联结构固定连接，通过所述金属互联结构实现串并联电学连接；以及

荧光粉，涂敷于所述LED模块上。

可选的，所述衬底的底部设有多个通孔，所述通孔与相应的LED芯片单元的N型电子注入层相连，所述N型电极覆盖所述通孔及所述衬底底部。

可选的，所述N型电极包括第一电极及第二电极，其中所述第一电极位于所述通孔内，所述第二电极覆盖所述衬底底部。

可选的，所述第一电极的导电性大于所述第二电极的导电性，所述第二电极的散热性大于所述第一电极的散热性。

可选的，所述第一电极的材料为TiAlAu，所述第二电极的材料为Al或Cu。

可选的，所述N型电极固定在所述金属互联结构上，所述P型电极通过一引线与所述金属互联结构相连。

可选的，所述金属互联结构为铜镍金复合金属层。

可选的，所述铜镍金复合金属层包括：

铜层，形成于所述板上芯片封装键合盘基板上；

镍层，形成于所述铜层上；

金层，形成于所述镍层上。

可选的，所述镍层的厚度为2～4um，所述金层的厚度为0.1～0.2um。