CN113611781B - 一种高功率倒装led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉公开了一种高功率倒装LED芯片，包括蓝宝石衬底、N型层、P型层、绝缘反射层、透明导电层、正面金属层、金属电极和背面金属层，所述N型层水平地延伸有远离所述P型层的外端，所述绝缘反射层覆盖所述P型层和所述P型层所在附近的所述N型层，所述透明导电层设置在所述绝缘反射层的开口中的所述P型层上，且所述透明导电层凸出到所述绝缘反射层上，每个所述透明导电层上均分别覆盖有所述正面金属层，最后一个所述N型层的外端上也设置有一个金属电极，其余相邻的后一个所述正面金属层延伸连接前一个所述N型层的外端。这种高功率倒装LED芯片能直接输入更高电压进行大功率运行，而且倒装发光的出光效果很好，散热性能又高。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，特别是涉及一种高功率倒装LED芯片。
背景技术
随着LED技术的快速发展以及LED光效的逐渐提高，LED的应用越来越广泛，从单个的LED芯片逐步发展到微LED点阵，而LED芯片的结构包括衬底和设置在衬底上的P型半导体层、N型半导体层，现时的LED芯片输入电压一般在2～5V之间，而大多灯具通电时需要将市电220V进行低压的变压转换，其中自然带来损耗，要实现高功率便要通过低压大电流实现，所以导线发热损耗更是显著，而且大功率运行时发热很高，在倒装芯片中难以良好地长时间持续发光，而且发光效果不佳，需要改进。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能够输入更高电压运行，而且发光效果好，散热性能佳的高功率倒装LED芯片。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高功率倒装LED芯片。
一种高功率倒装LED芯片，按工艺顺序包括蓝宝石衬底、N型层、P型层、绝缘反射层、透明导电层、正面金属层、金属电极和背面金属层，所述N型层在所述蓝宝石衬底上分布有数个，每个所述N型层上分别设置有一个所述P型层，所述N型层水平地延伸有远离所述P型层的外端，所述绝缘反射层覆盖所述P型层和所述P型层所在附近的所述N型层，所述绝缘反射层于所述P型层的顶面上设有开口，所述透明导电层设置在所述绝缘反射层的开口中的所述P型层上，且所述透明导电层凸出到所述绝缘反射层上，每个所述透明导电层上均分别覆盖有所述正面金属层，最前一个所述正面金属层延伸成一个金属电极，最后一个所述N型层的外端上也设置有一个金属电极，其余相邻的后一个所述正面金属层延伸连接前一个所述N型层的外端，所述背面金属层设置在所述蓝宝石衬底的背面，所述背面金属层设置有与所述P型层对应的开孔。
作为本发明的优选方案，所述背面金属层的开孔为圆锥形，且开孔的较宽一侧朝向所述P型层。
作为本发明的优选方案，所述蓝宝石衬底为磨薄的衬底。
作为本发明的优选方案，所述绝缘反射层于所述P型层顶面上的开口尺寸小于所述P型层的顶面尺寸。
作为本发明的优选方案，所述绝缘反射层为绝缘材料制成的DBR层。
作为本发明的优选方案，所述透明导电层的材料为ITO，所述背面金属层的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种或多种。
作为本发明的优选方案，所述正面金属层和所述金属电极的材料均为由上至下依次设置的AuSn层、Au层、Ni层、Ti层、AlCu层、Ti层、AlCu层和Cr层构成。
作为本发明的优选方案，所述正面金属层沿P型层的侧壁向下延伸包围地覆盖所述绝缘导电层。
本发明实施例一种高功率倒装LED芯片与现有技术相比，其有益效果在于：其能直接输入更高电压进行大功率运行，而且倒装发光的出光效果很好，散热性能又高，又能更稳定、持续地进行发光。
附图说明
图1是本发明一种实施例的高功率倒装LED芯片结构正面视图；
图2是图1中A－A处视向的截面结构示意图；
图3是图1中B－B处视向的截面结构示意图；
图4是本发明一种实施例中正面金属层和金属电极的组成结构示意图；
图中，1、蓝宝石衬底；2、绝缘反射层；3、透明导电层；4、正面金属层；5、金属电极；6、背面金属层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，还需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
参考图1－3，本发明实施例的一种高功率倒装LED芯片，按工艺顺序包括蓝宝石衬底1、N型层、P型层、绝缘反射层2、透明导电层3、正面金属层4、金属电极5和背面金属层6，所述N型层在所述蓝宝石衬底1上分布有数个，每个所述N型层上分别设置有一个所述P型层构成一个发光单元，所述P型层的表面小于所述N型层的表面，所述N型层水平地延伸有远离所述P型层的外端，所述绝缘反射层2覆盖所述P型层和所述P型层所在附近的所述N型层，所述绝缘反射层2于所述P型层的顶面上设有开口，所述透明导电层3设置在所述绝缘反射层2的开口中的所述P型层上，且所述透明导电层3凸出到所述绝缘反射层2上，每个所述透明导电层3上均分别覆盖有所述正面金属层4，最前一个的所述发光单元上的所述正面金属层4延伸成一个金属电极5，最后一个所述发光单元的所述N型层的外端上也设置有一个金属电极5，其余相邻的所述发光单元通过后一个所述正面金属层4延伸连接前一个所述N型层的外端实现各个发光单元导电串联，所述背面金属层6设置在所述蓝宝石衬底1的背面，所述背面金属层6设置有与所述P型层对应的开孔；每个发光单元的所述P型层与N型层在所述蓝宝石衬底1上生成并经过相应刻蚀后，然后镀上所述绝缘反射层2进行覆盖保护和实现光线反射，而且所述绝缘反射层2在P型层的顶面上和N型层的外端留出让位，故通过镀上所述透明导电层3在所述绝缘反射层2的开口中与所述P型层导电和通光，然后镀上所述正面金属层4与透明导电层3附着抵接通电，正面金属层4同时遮挡在P型层的顶面和侧壁，阻挡顶面透光并防止侧向光发散，再配合所述背面金属层6在所述蓝宝石衬底1的背面通过与P型层所在的芯片位置对应设置的开孔来保留轴向出光口，形成LED芯片倒装在背面非常集中高亮的发光效果，同时正面金属层4和背面金属层6形成更多的散热面积，有效提升芯片大功率运行时的散热性能；安装芯片时通过分别连接两个金属电极5输入电压，各个发光单元总体承受电压提高，从而降低电压转换产生的损耗，很好地实现LED的高功率运行发光，出光效果好又高效、耐用，另外这种结构通过N型层水平延伸配合正面金属层4的相应覆盖进行导电连接，从而实现各个发光单元的串联，降低了工艺难度，同时让绝缘反射层2和正面金属层4能够更好地进行覆盖或包覆。
参考图2和3，示例性的，所述背面金属层6的开孔为圆锥形，且开孔的较宽一侧朝向所述P型层，由此通过开孔的圆锥形结构进一步将在所述蓝宝石衬底1背面出光的发散光线减小，进一步提升光线的输出效果。
示例性的，所述蓝宝石衬底1为磨薄的衬底，通过减小所述蓝宝石衬底1的厚度来尽可能提升光效，同时帮助散热。
参考图2和3，示例性的，所述绝缘反射层2于所述P型层顶面上的开口尺寸小于所述P型层的顶面尺寸，很好地将所述P型层的顶面以所述绝缘反射层2覆盖和保护，并便于镀透明导电层3与P型层导电。
示例性的，所述绝缘反射层2为绝缘材料制成的DBR层，既能保护所述P型层和所述N型层，又只需较少的层数便可得到高反射率。
示例性的，所述透明导电层3的材料为ITO，所述背面金属层6的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种或多种。
示例性的，所述正面金属层4和所述金属电极5的材料均为由上至下依次设置的AuSn层、Au层、Ni层、Ti层、AlCu层、Ti层、AlCu层和Cr层构成，Cr层增加使得跟透明导电层3或外延层接触更好，AlCu的使用同时拥有反射率高，以及减缓Al迁移的作用，这两层使得接触更好同时AlCu反射率高，有效提高亮度，最后AuSn层作为焊接层，中间加入Ni层有效阻挡Sn往电极下方渗透。
参考图2和3，示例性的，所述正面金属层4沿P型层的侧壁向下延伸包围地覆盖所述绝缘导电层3，更好地阻挡倒装芯片上的侧向光发散和漏光，同时这也要求较高的工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高功率倒装LED芯片，其特征在于：包括蓝宝石衬底、N型层、P型层、绝缘反射层、透明导电层、正面金属层、金属电极和背面金属层，所述N型层在所述蓝宝石衬底上分布有数个，每个所述N型层上分别设置有一个所述P型层，所述N型层水平地延伸有远离所述P型层的外端，所述绝缘反射层覆盖所述P型层和所述P型层所在附近的所述N型层，所述绝缘反射层于所述P型层的顶面上设有开口，所述透明导电层设置在所述绝缘反射层的开口中的所述P型层上，且所述透明导电层凸出到所述绝缘反射层上，每个所述透明导电层上均分别覆盖有所述正面金属层，最前一个所述正面金属层延伸成一个金属电极，最后一个所述N型层的外端上也设置有一个金属电极，其余相邻的后一个所述正面金属层延伸连接前一个所述N型层的外端，所述背面金属层设置在所述蓝宝石衬底的背面，所述背面金属层设置有与所述P型层对应的开孔，所述背面金属层的开孔为圆锥形，且开孔的较宽一侧朝向所述P型层，所述正面金属层沿P型层的侧壁向下延伸包围地覆盖所述绝缘导电层。
2.根据权利要求1所述的一种高功率倒装LED芯片，其特征在于：所述蓝宝石衬底为磨薄的衬底。
3.根据权利要求1所述的一种高功率倒装LED芯片，其特征在于：所述绝缘反射层于所述P型层顶面上的开口尺寸小于所述P型层的顶面尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种高功率倒装LED芯片，其特征在于：所述绝缘反射层为绝缘材料制成的DBR层。
5.根据权利要求1所述的一种高功率倒装LED芯片，其特征在于：所述透明导电层的材料为ITO，所述背面金属层的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高功率倒装LED芯片，其特征在于：所述正面金属层和所述金属电极的材料均为由上至下依次设置的AuSn层、Au层、Ni层、Ti层、AlCu层、Ti层、AlCu层和Cr层构成。
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