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CN202205814U - 一种发光二极管器件 - Google Patents

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赖燃兴
曹健兴
周玉刚
肖国伟
陈海英
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Abstract

一种发光二极管器件，包括至少一LED芯片和一电路板。该LED芯片具有一N极和一P极，在N极和P极的表面覆盖一电极层，其中，该N极和P极表面的电极层的厚度相同。该电路板的上表面覆盖一绝缘层，该绝缘层的上表面覆盖一导电层，在该导电层对应该LED芯片的N极的区域的上表面设置有一金属层，该金属层的厚度为LED芯片的N极与P极之间的高度差。该LED芯片倒装设置在该电路板的上，其中，该LED芯片的P极通过电极层与导电层连接，该LED芯片的N极通过电极层和金属层与导电层连接。相对于现有技术，本实用新型的发光器件中的电路板上对应该LED芯片的N极的区域的上表面设置一金属层，简化了LED芯片的设计及制作工艺，进一步提高了LED芯片的性能。

Description

一种发光二极管器件
技术领域
本实用新型属于发光器件的制造领域，涉及一种发光二极管器件，尤其涉及一种采用COB芯片封装技术的发光二极管器件。 
背景技术
发光二极管(LED)是一种具有节能和环保特性的照明光源，集高光效、低能耗、低维护成本等优良性能于一身。理论上预计，LED照明灯的发光效率可以达到甚至超过白炽灯的10倍、日光灯的2倍。目前LED已广泛应用于手机背光、LCD显示屏背光、建筑景观、指示、特殊照明等，并日益向普通照明、汽车照明等领域拓展。随着LED照明产品功率与发光效率的提高，结构和材料的选择对LED的性能及使用寿命将有决定性影响。LED的其中一种结构是以倒装焊方式将LED芯片倒装焊接在衬底上，其优点在于其可靠性及散热能力较传统的正装芯片结构更佳。 
请参阅图1，其为现有的一种传统倒装焊发光二极管的芯片单元结构。该芯片单元包括一LED芯片10和一电路板20。该LED芯片10包括一N极和一P极，在该N极和P极的表面覆盖一电极层12，该电极层12表面覆盖一金属焊垫14。该电路板20上表面设置一导电层22。该LED芯片10的金属焊垫14通过凸点焊球46与该电路板20上的导电层22连接。由于电极ICP刻蚀N极的深度比较大，因此该LED芯片10的N极和P极之间具有一高度落差，为使倒装焊接后LED芯片10与电路板20之间的连接更牢固，需要增加N极上的金属焊垫14的厚度，使N极和P极上的金属焊垫14处于同一平面上。但是，在LED芯片10上增加金属焊垫14的厚度的工艺较为复杂，且在制造过程中也可能会对LED芯片10的性能产生不利影响。 
请参阅图2，其是公开号为US7321161B2的美国专利申请公开的一种LED芯片倒装焊封装结构的剖面示意图。该封装结构包括一LED芯片10、一衬底60、一支架30及灌封胶40。该LED芯片10倒装在该衬底60上，该衬底60设置在支架30上，该衬底60上的电极62通过金线50与支架30上的支架电极32连接。该灌封胶18把芯片封装在支架30内。热沉36设置在支架30下方中央。整个支架还需要与铝基板或者PCB电路板相连才能够制作成为照明灯具或者发光器件。这种封装结构，芯片要通过支架才能够与热沉或者电路板相连，芯片发出的热量经过支架才传导到热沉或者电路板上，散热通道长。另外，支架以及金线连接占用一定的封装成本。封装时灌封胶的热应力容易使金线变形，甚至折断，从而使降低产品的 良品率和可靠性。由于每一个芯片都需要封装在支架上，实现多芯片集成的发光器件需要二次装配到电路板上，工序繁琐。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种工艺简单、能迅速散热的发光二极管发光器件。 
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种发光二极管器件，其特征在于：包括至少一LED芯片和一电路板。该LED芯片具有一N极和一P极，在该N极和P极的表面覆盖一电极层，其中，该N极和P极表面的电极层的厚度相同。该电路板的上表面覆盖一绝缘层，该绝缘层的上表面覆盖一导电层，在该导电层对应该LED芯片的N极的区域的上表面设置有一金属层，该金属层的厚度为该LED芯片的N极与P极之间的高度差。该LED芯片倒装设置在该电路板的上，其中，该LED芯片的P极通过电极层与导电层连接，该LED芯片的N极通过电极层和金属层与导电层连接。 
相对于现有技术，本实用新型的发光器件中的电路板上对应该LED芯片的N极的区域的上表面设置一金属层，无需特别在该LED芯片的N极对应处加厚电极层或金属焊垫的厚度以迁就P极的电极层和金属焊垫的厚度，简化了LED芯片的设计及制作工艺，进一步提高了LED芯片的性能。另外，该发光器件中的LED芯片产生的热量能够通过LED的P极和N极及其电极层和金属焊垫传导到电路板的导电层上，与传统封装结构相比，无需使用支架，缩短了散热通道，加强散热能力，提高器件可靠性。 
为了能更清晰的理解本实用新型，以下将结合附图说明阐述本实用新型的具体实施方式。 
附图说明
图1是现有的一种传统倒装焊发光二极管的芯片单元结构。 
图2是公开号为US7321161B2的美国专利申请公开的一种LED芯片倒装焊封装结构的剖面示意图。 
图3是本实用新型实施例1的发光二极管发光器件剖面结构示意图。 
图4是本实用新型实施例2的发光二极管发光器件的俯视图。 
具体实施方式
实施例1：
请参阅图3，其是本实用新型实施例1的发光二极管发光器件剖面结构示意图。该发光器件包括一LED芯片100、一电路板200、一反射杯300和一封装透镜400。该反射杯300设置在电路板200的上表面，该LED芯片100设置在反射杯300的收容空间内且倒装设置在该电路板200的上表面，该封装透镜400设置在该反射杯300的上方将该LED芯片100密封在该收容空间内。 
具体地，该LED芯片100具有一N极和一P极，在该N极和P极的表面覆盖一电极层102，该电极层102的表面覆盖一金属焊垫104。其中，该N极和P极表面的电极层102和金属焊垫104的厚度基本一致。 
该电路板200的上表面覆盖一绝缘层202，。在该绝缘层202的上表面覆盖一导电层204，该导电层204用以与该LED芯片100的N极和P极电连接。因此，在该导电层204对应该LED芯片100的N极的区域的上表面设置有一金属层206，该金属层206的厚度为该LED芯片100的N极与P极之间的高度差。该LED芯片100倒装设置在该电路板200的上，其中，该LED芯片100的P极通过电极层102和金属焊垫104与导电层204连接，该LED芯片100的N极通过电极层102和金属焊垫104以及金属层206与导电层204连接。另外，导电层204的上表面还设置一介电层208，该反射杯300设置在该介电层208上。 
该反射杯300的收容空间的表面设置有一高反射率的反光层302，该反光层的材料具体可以是银，也可以是铝、镍高反射性金属、合金或者聚乙烯双苯二甲酸盐(PET)等高分子反光材料。 
该电路板200形状可以是矩形、圆形、多边形等图形。 
该电路板200上导电层204的材料可以是铜、铝、镍等金属或有机聚合物等导电材料。 
该电路板200上表面的金属层206的材料可以是锡、金、银、镍等金属或合金。 
该LED芯片100上的电极层102和金属焊垫104的材料可以是铅、锡、金、银、镍或铜等单一金属材料、或由上述单一金属材料组成的多层材料或合金。 
以下详细说明本实用新型实施例1的发光器件的具体制造方法： 
步骤S1：制造LED芯片100。具体地，在蓝宝石衬底上生长有多层氮化镓的外延圆片，经过光刻、刻蚀、金属层沉积和钝化层保护等系列工艺步骤，在LED芯片上形成P极和N极，然后在P极和N极的表面依序形成电极层102和金属焊垫104。 
步骤S2：制造电路板200。在电路板200的上表面覆盖一绝缘层202。然后在该绝缘层202的上表面覆盖一导电层204。接着在该导电层204的表面形成一金属层206，具体的，该金属层206是通过表面沉金工艺完成的。然后在该导电层204的表面形成一介电层208。 
步骤S3：将LED芯片100倒装在该电路板200上，且使该LED芯片100的P极对应的 金属焊垫104与该电路板200上的导电层204连接，使该LED芯片100的N极对应的金属焊垫104与该电路板200上的金属层206连接。具体方法可以使用，回流焊、波峰焊、热压焊接、超声波压焊法、热超声焊接的方式或是用加热后加超声波的邦定工艺。 
步骤S4：将反射杯300设置在该电路板200的介电层208上表面，并使该LED芯片100位于该反射杯300的收容空间内。 
其中，该步骤3和步骤4可互换顺序。 
相对于现有技术，本实用新型的发光器件中的电路板上对应该LED芯片的N极的区域的上表面设置一金属层，无需特别在该LED芯片的N极对应处加厚电极层或金属焊垫的厚度以迁就P极的电极层和金属焊垫的厚度，简化了LED芯片的设计及制作工艺，进一步提高了LED芯片的性能。另外，该发光器件中的LED芯片产生的热量能够通过LED的P极和N极及其电极层和金属焊垫传导到电路板的导电层上，与传统封装结构相比，无需使用支架，缩短了散热通道，加强散热能力，提高器件可靠性。以及，该LED芯片直接倒装焊接在电路板上，封装时不需要打金线，提高器件可靠性，节约了支架以及金线等材料，降低成本。 
实施例2：
请参阅图4，其是本实用新型实施例2的发光二极管发光器件的俯视图。其显示了将多个独立的LED芯片100同时设置在同一电路板200上并形成混联的电路结构。该多个独立的LED芯片100通过电路板200上的导电层204的布线设计实现其不同的电连接方式。其中，该电路板200为铝基板。 
同时，亦可先形成本实施例2的发光器件结构，然后通过切割方式将其分割成如实施例1所示的多个独立的LED发光器件单元。 
本实施例电路板加工简单，易于实现多个LED芯片集成、模块化和大面积的批量化生产。 
本实用新型还可具有多种实施例，如可以在一个反射杯内设置由多个LED芯片组成的LED芯片组替换上述实施例中的单个LED芯片。 
本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。 

Claims (4)

1.一种发光二极管器件，其特征在于：包括
至少一LED芯片，该LED芯片具有一N极和一P极，在该N极和P极的表面覆盖一电极层，其中，该N极和P极表面的电极层的厚度相同；
电路板，该电路板的上表面覆盖一绝缘层，该绝缘层的上表面覆盖一导电层，在该导电层对应该LED芯片的N极的区域的上表面设置有一金属层，该金属层的厚度为该LED芯片的N极与P极之间的高度差；
该LED芯片倒装设置在该电路板的上，其中，该LED芯片的P极通过电极层与导电层连接，该LED芯片的N极通过电极层和金属层与导电层连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管器件，其特征在于：还包括一反射杯，该反射杯的收容空间的表面设置有一反光层，该电路板的导电层的上表面还设置一介电层，该反射杯设置在该介电层上，并使LED芯片位于该反射杯的收容空间内。
3.根据权利要求2所述的发光二极管器件，其特征在于：进一步包括一封装透镜，其设置在该反射杯的上方将该LED芯片密封在反射杯的收容空间内。
4.根据权利要求1所述的发光二极管器件，其特征在于：该LED芯片还包括金属焊垫，其覆盖在N极和P极的电极层的表面，该LED芯片的P极通过电极层和金属焊垫与导电层连接，该LED芯片的N极通过电极层和金属焊垫以及金属层与导电层连接。 
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