[发明专利]一种基于倒装封装的LED芯片结构

说明书

一种基于倒装封装的LED芯片结构，属于光电子器件技术领域。该LED芯片结构中的N型电极由薄长方体结构和贯穿反射层5、P型氮化物层4和发光层3连接到N型氮化物层2的折线长条形结构组成，该N型电极穿插于芯片内部，使LED芯片的局部大电流被折线长条形N型电极均匀分散，解决了电流集边效应的问题，同时被折线长条形分散的电流，在局部发热也随之减少；另外，本申请LED芯片产生的热量，可通过折线形N型金属电极和隔离沟道内的绝缘陶瓷传输到外界，增加了散热途径，减小了散热热阻，有效提高了LED芯片的散热效率，使LED芯片结温比传统倒装结构降低了8.2℃，提高了LED芯片的性能和使用寿命。

技术领域

本发明属于光电子器件技术领域,具体涉及一种基于倒装封装的LED芯片结构。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，简称LED)是一种能将电能转化成光能的半导体电子元件。这种电子元件具有节能、环保、寿命长、体积小、响应时间短等优点，已广泛应用于装饰、普通照明、背光显示、汽车照明等日常生活中。目前应用最广泛的是大功率LED，但大功率LED的缺陷是，由于LED电光转化效率只有15％～25％，大部分电能以热的形式释放，所以随着芯片功率的增加，大功率LED的自热问题越来越严重；沉积在LED芯片上的热量不仅会加速芯片老化，减少LED的寿命，也会加剧光效衰减，影响其亮度和颜色，同时温度的升高会使结电流增大，大的结电流又会进一步增加热量的释放，形成恶性循环，如果LED芯片没有良好的散热性能，将会造成LED的暂时性失光甚至永久性损毁。

传统的LED芯片一般沉积在蓝宝石衬底上，这种结构的芯片所产生的热量只能通过导热系数低的蓝宝石衬底散出去，导热路径长，热阻大。另外，位于LED顶端的P型电极和引线也会挡住部分光的发射。于是提出了倒装芯片结构，如图1，倒装芯片封装是一种无引脚结构，该封装形式芯片的结构和I/O端方向向下，光直接从蓝宝石衬底取出，减少了金属电极和引线对光线的阻挡吸收，位于芯片底部的金属电极也能起到反光层的效果，增大LED的光发射率。但这种结构在大电流下，由于俄歇复合的发生，电流很容易产生电流集边效应，使LED芯片局部发热明显，发光效率明显下降，而且，芯片内部产生的热量只能穿过P型氮化物层向下传导，导热热阻比较大，不利于芯片热量的传输。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种基于倒装封装的LED芯片结构，该芯片结构通过在芯片上刻槽，将普通倒装结构中的N型金属电极替换成折线长条形N型金属电极，穿插于芯片内部，增大了N型金属和N型氮化物层的接触面积，使局部大电流被折线长条形N型金属电极均匀分散，解决了电流集边效应的问题，同时芯片内部所产生的热量，可通过芯片内部的折线长条形N型金属电极传输到基板，然后将热量通过散热器传递到外界，增加了散热途径，提高了散热效率，使芯片结温比传统倒装结构降低了8.2℃。

本发明的技术方案如下：

一种基于倒装封装的LED芯片结构，包括多个微晶粒单元，相邻微晶粒单元之间通过填充有高热导率绝缘陶瓷的导热通道11进行电气隔离，每个微晶粒单元包括衬底1，衬底1上依次生长的N型氮化物层2、发光层(MQW)3、P型氮化物层4、反射层5，P型电极10，N型电极9和钝化层8，所述各微晶粒单元之间通过基板12上的金属连线进行串或/和并联连接；所述N型电极9由位于基板12之上的长方体结构和贯穿反射层5、P型氮化物层4和发光层3连接到N型氮化物层2的折线长条形结构组成，所述N型电极9通过钝化层8与反射层5、P型氮化物层4、发光层3和P型电极10进行电气隔离，所述N型电极9与N型氮化物层2连接，P型电极10通过反射层5与P型氮化物层4连接。

进一步地，所述衬底1为蓝宝石；所述钝化层8为二氧化硅等绝缘材料。

进一步地，所述反射层5为金、银或铝等金属，其热导率高，反射效果好。

进一步地，所述高热导率绝缘陶瓷为氮化铝(AlN)陶瓷或碳化硅(SiC)陶瓷等热导率高的陶瓷材料。