CN207967031U - 一种用于led光源的芯片及用其制备的led光源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于LED光源的芯片及用其制备的LED光源，包括：至少一串的LED芯片单元，所述LED芯片单元包括：基板和发光外延层，所述LED芯片单元分为若干个LED子芯片单元，其特征在于：所述基板厚度≥200μm。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于LED光源的芯片及用其制备的LED光源。
背景技术
光源以其发光效率高、光源耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强、有利环保、节能等优点，使其越来越受广大消费者青睐。另一方面，当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品逐渐取代传统的照明灯具而进入各种应用领域。LED作为一种新型的绿色光源产品，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
灯即半导体发光二极管灯，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体LED芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，由于外延垒晶过程中缺陷不可避免存在，并且在LED点亮电能转化为光能过程中作为副产物的热能存在，使LED灯热散是目前研究的热点。
现有技术的LED灯丝灯的灯丝都是把至少一串LED芯片、用固晶胶固定在一个基板上，芯片之间有电连接线，芯片和基板周围有至少一层荧光粉层，基板二端有和芯片电连接的电引出线。现有技术的LED灯丝的制造工艺还比较复杂、成本较高，是目前LED灯丝灯的成本的主要构成之一。如何简化LED灯丝的工艺、降低其成本和制造更高输出光通量的灯丝是目前LED灯丝灯发展的重要课题之一。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述之不足，提供一种制造工艺简单、成本低、高输出光通量、高效率的一种用于LED光源的芯片及用其制备的LED光源。
本实用新型提供的技术方案，一方面，包括：一种用于LED光源的芯片，包括：至少一串的LED芯片单元，所述LED芯片单元包括：基板和发光外延层，所述LED芯片单元分为若干个LED子芯片单元，其特征在于：所述基板厚度≥200μm。
优选地，所述LED芯片单元为发红、黄光或蓝、绿光或紫外光或其他光的芯片单元。
优选地，所述基板厚度介于200~600μm。
优选地，所述基板作为LED芯片的承载基板以及LED光源的封装基板。
优选地，所述基板包括：透明基板或者不透明基板，例如玻璃、蓝宝石、透明陶瓷、塑料、金属或含有荧光粉的玻璃、塑料、陶瓷等。
优选地，所述LED芯片单元的串数为2~6串。
优选地，所述LED子芯片单元的个数为10~50个。
优选地，所述相邻的LED子芯片单元通过导电层实现电连接。
优选地，所述LED子芯片单元的电连接形式包括：串联或者并联或者串并联。
优选地，所述LED芯片单元的头、尾LED子芯片单元的电极作为引脚电极。
优选地，所述引脚电极位于所述发光外延层之上。
优选地，所述LED芯片单元的头、尾LED子芯片单元的电极面积分别占其头、尾LED子芯片单元面积的80% 以上。
优选地，所述LED芯片单元的长度介于20~60mm，宽度介于0.5~3mm。
优选地，所述LED芯片单元的长度与基板的厚度呈正相关比例关系。
优选地，所述LED芯片单元的长度与基板的厚度之比≥50：1。
本实用新型提供的技术方案，另一方面，包括：一种LED光源，包含一个或一个以上的LED芯片，所述的LED芯片单元的基板直接作为封装基板，无需封装于额外基板上。
优选地，所述基板为透明或不透明基板，例如玻璃、蓝宝石、透明陶瓷、塑料、金属或含有荧光粉的玻璃、塑料、陶瓷等。
优选地，所述光源还包括波长转换层，所述波长转换层由荧光粉和透明介质混合而成；所述波长转换层与LED芯片所发的光匹配，以得到白光或其它所需要色的光。
优选地，所述光源为条状集成光源。
优选地，所述条状集成光源为灯丝灯光源。
与现有技术相比，本实用新型提供的一种用于LED光源的芯片及用其制备的LED光源，至少包括以下技术效果：
本实用新型藉由采用至少一串LED高压芯片单元设计，使得LED芯片单元的长度与光源（如灯丝）的长度一致，从而取代常规的灯丝光源设计，且在头、尾芯片子单元增设引脚电极结构，通过引脚电极与外部支架或引线接触，不需要打线、固晶等工艺，进而起到了降低封装成本、提高输出光通量和效率的效果。此外，多串LED高压芯片可以通过键合等技术，实现360°全周光出光效果。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1和2是实施例1的用于LED光源的芯片的结构示意图，其中图1为剖视图，图2为俯视图。
图3是实施例2的采用多串LED芯片制作的灯丝光源示意图。
图中各标号表示如下：100、101：基板；102：键合层；201：U-GaN层；202：N-GaN层；203：MQW层；204：P-GaN层；300：CB层；400：ITO层；500、501、502：PAD。
具体实施方式
下面结合示意图对本实用新型的用于LED光源的芯片及用其制备的LED光源进行详细的描述，在进一步介绍本实用新型之前，应当理解，由于可以对特定的实施例进行改造，因此，本实用新型并不限于下述的特定实施例。还应当理解，由于本实用新型的范围只由所附权利要求限定，因此所采用的实施例只是介绍性的，而不是限制性的。除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。
实施例1
如图1和2所示，本实施例提供一种用于LED光源的芯片，其包括：至少一串的LED芯片单元，本实施例示优选一串，所述LED芯片单元包括：基板100和位于基板之上的发光外延层，所述LED芯片单元分为若干个LED子芯片单元，示意图中仅示出 4个LED子芯片单元，但不以此为限，优选所述LED子芯片单元的个数为10~50个，更优选为25~32个。
所述基板100，可以包括：透明基板或者不透明基板，例如玻璃、蓝宝石、透明陶瓷、塑料、金属或含有荧光粉的玻璃、塑料、陶瓷等。本实施例优选蓝宝石作为基板材料，其作为LED芯片的承载基板以及LED光源的封装基板，无需封装于额外基板上。基板的厚度≥200μm，优选介于200~600μm，更优选400~500μm。
所述发光外延层位于基板100之上，本实施例优选蓝宝石作为生长基板，也可以通过激光剥离去除生长基板等工艺，将发光外延层转移至不透明基板上。发光外延层，可以是发红、黄光或蓝、绿光或紫外光或其他光，本实施例优选发光外延层发出蓝、绿光。本实施例的发光外延层从下至上依次包括，U-GaN层（不掺杂的GaN层）201，N-GaN层（N导电型GaN层）202，MQW层（多量子阱）203，P-GaN层（P导电型GaN层）204。当然，也可以依据实际需求选择其它种类的外延结构，并不限于此处所列举的示例。
所述LED芯片单元，通过蚀刻工艺，形成隔离走道，分隔成4个LED子芯片单元，其中头、尾两端的LED子芯片单元，不参与发光，蚀刻保留至N-GaN层平台，用于后续形成大面积电极，作为引脚电极；其他LED子芯片单元参与发光，仅蚀刻露出局部的N-GaN层区域，用于制作导电层，以电连接相邻的LED子芯片单元；可选地，在发光外延层上制作电流阻挡层（CB层）300，电流扩展层（ITO层）400，最后通过蒸镀或溅射等工艺，制作PAD电极500、501和502，其中电极501为P电极，位于第一个LED子芯片单元的外延层之上，所述P电极占其所在LED子芯片单元面积的80%以上，优选90%以上，直接可以作为引脚电极；电极502为N电极，位于最后一个LED子芯片单元的外延层之上，所述N电极占其所在LED子芯片单元面积的80%以上，优选90%以上，直接可以作为引脚电极；电极500可以选用金属或者非金属材料，当电极500选用非金属材料，如透明导电层ITO，则相邻的LED子芯片单元通过ITO导电层即可实现电连接，该ITO导电层可以与电流扩展层（ITO层）400通过同一道工艺制作，如此可以减少金属电极的遮光，增加光取出。所述相邻的LED子芯片单元的电连接形式包括：串联或者并联或者串并联或者其他形式。本实施例优选串联形式。
需要说明的是，所述LED芯片单元的长度介于20~60mm，优选30~40 mm，宽度介于0.5~3mm，优选0.8~1.8mm，LED芯片单元的长度与基板的厚度呈正相关比例关系，也就是说，一般LED芯片单元的长度越长，相应的基板厚度越厚，优选LED芯片单元的长度与基板的厚度之比≥50：1，更优选为75：1或是100：1。本实施例优选LED芯片单元的长度为30mm，宽度为0.8mm，厚度为400μm，则LED芯片单元的长度与基板的厚度之比为75：1。
本实施例提供的用于LED光源的芯片，其藉由采用至少一串LED高压芯片单元设计，使得LED芯片单元的长度与光源（如灯丝）的长度一致，从而取代常规的灯丝光源设计，且在头、尾芯片子单元增设引脚电极结构，通过引脚电极与外部支架或引线（图中未示出）接触，不需要打线、固晶等工艺，进而起到了降低封装成本、提高输出光通量和效率的效果。
实施例2
如图3所示，本实施例提供一种LED光源，所述光源为条状集成光源，所述条状集成光源优选为灯丝灯光源。与实施例1区别在于，本实施用于LED光源的芯片包括2串LED芯片单元，且第一串芯片的基板100和第二串芯片的基板101可以通过键合层102背对背键合，从而使得该灯丝灯光源可以实现360°全周光出光。需要说明的是，由于基板100与基板101，均具有作为LED芯片的承载基板以及LED光源的封装基板的作用，因此基板100、101的总厚度可以与单串LED芯片单元的基板厚度相当，即总厚度大于或者等于200μm即可。本实施例优选基板总厚度大约等于400μm，则基板100、101的厚度分别大约等于200μm。
所述光源还包括波长转换层（图中未示出），所述波长转换层由荧光粉和透明介质混合而成；所述波长转换层与LED芯片所发的光匹配，以得到白光或其它所需要色的光。
需要说明的是本实施例虽然优选2串高压LED芯片键合，但串数不以此为限，也可以是3串、4串、5串或者更多，如此则基板可以选用柔性材料，并将基板制作成筒状或者柱状结构，厚度优选≥600μm，该筒状或者柱状结构基板的横截面呈三角形或者四边形或者五边形等，则高压LED芯片串分别位于上述筒状或者柱状结构基板的表面上。
本实施例提供的LED光源，其采用多串高压芯片作为灯丝灯，无需多颗串联打线，即可实现360°全周光效果；此外，通过控制基板厚度，使得高压芯片的生长或承载基板，可以直接作为封装基板，而无需固晶在其他额外基板上，单串LED芯片本身即可作为一根灯丝使用，从而取代常规灯丝光源。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
应当理解的是，上述具体实施方案仅为本实用新型的部分优选实施例，以上实施例还可以进行各种组合、变形。本实用新型的范围不限于以上实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种用于LED光源的芯片，包括：至少一串的LED芯片单元，所述LED芯片单元包括：基板和发光外延层，所述LED芯片单元分为若干个LED子芯片单元，其特征在于：所述基板厚度≥200μm。
2.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述基板厚度介于200~600μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述基板作为LED芯片的承载基板以及LED光源的封装基板。
4.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述基板包括：透明基板或者不透明基板。
5.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED芯片单元的串数为2~6串。
6.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED子芯片单元的个数为10~50个。
7.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述相邻的LED子芯片单元通过导电层实现电连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED子芯片单元的电连接形式包括：串联或者并联或者串并联。
9.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED芯片单元的头、尾LED子芯片单元的电极作为引脚电极。
10.根据权利要求9所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述引脚电极位于所述发光外延层之上。
11.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED芯片单元的头、尾LED子芯片单元的电极面积分别占其头、尾LED子芯片单元面积的80% 以上。
12.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED芯片单元的长度介于20~60mm，宽度介于0.5~3mm。
13.根据权利要求1所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED芯片单元的长度与基板的厚度呈正相关比例关系。
14.根据权利要求13所述的一种用于LED光源的芯片，其特征在于：所述LED芯片单元的长度与基板的厚度之比≥50：1。
15.一种LED光源，包含一个或一个以上权利要求1-14任一项所述的用于LED光源的芯片。
16.根据权利要求15所述的一种LED光源，其特征在于：所述的LED芯片单元的基板直接作为封装基板，无需封装于额外基板上。
17.根据权利要求15所述的一种LED光源，其特征在于：所述基板包括：透明基板或者不透明基板。
18.根据权利要求15所述的一种LED光源，其特征在于：所述光源还包括波长转换层。
19.根据权利要求15所述的一种LED光源，其特征在于：所述光源为条状集成光源。
20.根据权利要求19所述的一种LED光源，其特征在于：所述条状集成光源为灯丝灯光源。
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