專利名稱：一種白光led器件及其無金線封裝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光半導體，具體涉及一種白光LED器件及其無金線封裝方法。
背景技術：
現有技術中，LED的的封裝通常是在藍光芯片上制作PN結電極，在電極上打制金線，用于連接LED芯片電極與外部管腳連接，然后在芯片上涂覆熒光粉。而現有的技術存在以下缺點:芯片上制造PN電極影響出光；在PN電極上打金線工藝過程繁瑣，成本高，可靠性低，打金線的質量直接影響芯片的電學和光學性能，由于金是貴金屬，金線使得器件成本高；金線與芯片接觸點接觸電阻大，影響LED器件的注入效率和正向工作電壓，使得LED器件發(fā)熱、亮度下降、壽命縮短；金線和金線接觸電極阻擋LED芯片的出光，降低了 LED的出光效率；熒光粉和灌封膠的熱導率很低，起不到對芯片的散熱作用。

發(fā)明內容
為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種白光LED器件及其無金線封裝方法，不需要傳打金線和熒光粉涂覆工藝過程，工藝過程簡單高效，解決了 LED器件金線帶來的缺點。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:一種白光LED器件，包括單晶熒光材料復合功能單元和LED發(fā)光芯片，所述單晶熒光材料復合功能單元設置在所述LED發(fā)光芯片一側；所述單晶熒光材料復合功能單元包括單晶熒光材料層、透明導電層和金屬電極，所述單晶熒光材料層設置在所述透明導電層的一端，所述金屬電極設置在所述透明導電層的另一端。優(yōu)選的，所述LED發(fā)光芯片由襯底層、緩沖層、U-GaN層、n-GaN層、激活區(qū)和p_GaN層依次疊裝，所述n-GaN層上設有η-歐姆接觸面，所述p_GaN層上設有p-歐姆接觸面。優(yōu)選的，所述金屬電極的形狀分別與所述P-歐姆接觸面的形狀以及所述η-歐姆接觸面的形狀相匹配。優(yōu)選的，所述LED發(fā)光芯片還設有Ni/Au透明導電層，所述Ni/Au透明導電層設置在所述P-歐姆接觸面和/或所述η-歐姆接觸面的周圍。優(yōu)選的，所述透明導電層為銦錫氧化物半導體透明導電膜。優(yōu)選的，所述單晶熒光材料層為石榴石類單晶熒光材料層。一種白光LED器件的無金線封裝方法，具有下列步驟:
(a).單晶熒光材料層構成LED器件的熒光材料層；
(b).在所述單晶熒光材料層表面制備透明導電層；
(c).在所述透明導電層表面制備金屬電極，所述金屬電極的形狀分別與LED發(fā)光芯片的P-歐姆接觸面和η-歐姆接觸面的形狀相匹配；
(d).所述單晶熒光材料層、所述透明導電層和所述金屬電極構成單晶熒光材料復合功能單元； (e).所述單晶熒光材料復合功能單元與LED發(fā)光芯片通過共晶焊接的方法進行封裝。優(yōu)選的，所述透明導電層和所述金屬電極的制備采用光刻蝕法、掩模法、激光干式刻蝕法、絲網印刷法或萌罩透過沉積法。采用本技術方案的有益效果是:封裝白光LED器件不需要打金線和熒光粉涂覆工藝過程，工藝過程更簡單和高效；有效提高白光LED器件的封裝可靠性和成品率，并徹底解決打金線工藝的缺點；由于不需要昂貴的金線，可以批量集成封裝，有效降低成本；有效降低芯片電極與熒光材料之間的歐姆接觸電阻，提高器件的注入效率和降低正向工作電壓，有效增加器件的散熱性能，延長LED使用壽命；LED芯片的發(fā)光無任何阻擋，可以有效增加藍光芯片的出光面積，提高LED出光效率；單晶熒光材料具有很好的熱導率，對芯片的熱量起到很好的散熱作用，可以極大提高散熱性能，以降低芯片結溫，有效解決大功率白光LED的散熱問題，提高LED性能；由于無需打金線與外電源連接，可以有效降低白光LED器件的封裝面積和封裝厚度，提高大功率芯片封裝的密度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的封裝流程圖。圖3為本發(fā)明一種實施例的結構示意圖。圖中數字和字母所表示的相應部件名稱:
1.襯底層2.緩沖層3.U-GaN層4.n-GaN層5.激活區(qū)6.p-GaN層7.η-歐姆接觸面
8.P-歐姆接觸面9.單晶熒光材料層10.透明導電層11.金屬電極12.金屬電極13.Ni/Au透明導電層14.基座。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1
如圖1所示，本發(fā)明的一種白光LED器件，包括單晶熒光材料復合功能單元和LED發(fā)光芯片，單晶熒光材料復合功能單元設置在LED發(fā)光芯片一側；單晶熒光材料復合功能單元包括單晶熒光材料層9、透明導電層10和金屬電極11、12，單晶熒光材料層9設置在透明導電層10的一端，金屬電極11、12設置在透明導電層10的另一端。LED發(fā)光芯片由襯底層
1、緩沖層2、U-GaN層3、n-GaN層4、激活區(qū)5和ρ-GaN層6依次疊裝，η-GaN層4上設有η-歐姆接觸面7，p-GaN層6上設有ρ-歐姆接觸面8。金屬電極11的形狀與ρ_歐姆接觸面8的形狀相匹配，金屬電極12的形狀與η-歐姆接觸面7的形狀相匹配。LED發(fā)光芯片還設有Ni/Au透明導電層13，Ni/Au透明導電層13設置在ρ-歐姆接觸面8和/或η-歐姆接觸面7的周圍。透明導電層10為銦錫氧化物半導體透明導電膜，單晶熒光材料層9為石榴石類單晶熒光材料層。采用單晶熒光材料構成單晶熒光材料層，簡化了 LED器件的封裝過程和加工工藝，同時單晶熒光材料比熒光粉和灌封膠有更好的熱傳導率以及熒光材料的均勻度，激發(fā)發(fā)射率高，具有高度均勻性，物化性能穩(wěn)定、壽命長、熱導率高，可大大改善大功率LED發(fā)光芯片的工作環(huán)境，其作為一種導熱載體，增加了 LED發(fā)光芯片的熱量傳導途徑。采用透明導電層10和單晶熒光材料層9代替金線進行封裝，可以有效增加LED發(fā)光芯片的出光面積，增加光通量，提高LED出光效率。在P-歐姆接觸面8和/或η-歐姆接觸面7的周圍設置Ni/Au透明導電層13，采用面接觸的電連接方式，增加了各歐姆接觸面和金屬電極的接觸面積，接觸電阻大大降低，歐姆接觸面的電流密度大大降低，可承受的電流密度大幅提升，為提高LED器件的允許工作電流和發(fā)光功率創(chuàng)造條件。如圖2所示，白光LED器件的無金線封裝方法，具有下列步驟:
(a).單晶熒光材料層構成LED器件的熒光材料層；
(b).在所述單晶熒光材料層表面制備透明導電層；
(c).在所述透明導電層表面制備金屬電極，所述金屬電極的形狀分別與LED發(fā)光芯片的P-歐姆接觸面和η-歐姆接觸面的形狀相匹配；
(d).所述單晶熒光材料層、所述透明導電層和所述金屬電極構成單晶熒光材料復合功能單元；
Ce).所述單晶熒光材料復合功能單元與LED發(fā)光芯片通過共晶焊接的方法進行封裝。透明導電層10和金屬電極11、12的制備采用光刻蝕法、掩模法、激光干式刻蝕法、絲網印刷法或萌罩透過沉積法。實施例2
其余與實施例1相同，不同之處在于，單晶材料功能單元設置在LED發(fā)光芯片的兩面，構成一種可雙面出光的LED器件。實施例3
如圖3所示，其余與實施例1相同，不同之處在于，為垂直結構的LED器件，包括單晶熒光材料復合功能單元和LED發(fā)光芯片，單晶熒光材料復合功能單元由單晶熒光材料層9、透明導電層10和金屬電極11依次疊裝構成，LED發(fā)光芯片由ρ-歐姆接觸面8、p-GaN層6、激活區(qū)5、n-GaN層4、η-歐姆接觸面7、緩沖層2和基座14依次疊裝構成，其工藝更加簡單和高效，有助于在一塊基座14上設置多個LED發(fā)光芯片，提高單個LED器件的發(fā)光量和光通量。采用本技術方案的有益效果是:封裝白光LED器件不需要打金線和熒光粉涂覆工藝過程，工藝過程更簡單和高效；有效提高白光LED器件的封裝可靠性和成品率，并徹底解決打金線工藝的缺點；由于不需要昂貴的金線，可以批量集成封裝，有效降低成本；有效降低芯片電極與熒光材料之間的歐姆接觸電阻，提高器件的注入效率和降低正向工作電壓，有效增加器件的散熱性能，延長LED使用壽命；LED芯片的發(fā)光無任何阻擋，可以有效增加藍光芯片的出光面積，提高LED出光效率；單晶熒光材料具有很好的熱導率，對芯片的熱量起到很好的散熱作用，可以極大提高散熱性能，以降低芯片結溫，有效解決大功率白光LED的散熱問題，提高LED性能；由于無需打金線與外電源連接，可以有效降低白光LED器件的封裝面積和封裝厚度，提高大功率芯片封裝的密度。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種白光LED器件，其特征在于，包括單晶熒光材料復合功能單元和LED發(fā)光芯片，所述單晶熒光材料復合功能單元設置在所述LED發(fā)光芯片一側；所述單晶熒光材料復合功能單元包括單晶熒光材料層、透明導電層和金屬電極，所述單晶熒光材料層設置在所述透明導電層的一端，所述金屬電極設置在所述透明導電層的另一端。
2.根據權利要求1所述的一種白光LED器件，其特征在于，所述LED發(fā)光芯片由襯底層、緩沖層、U-GaN層、n_GaN層、激活區(qū)和P-GaN層依次置裝，所述n_GaN層上設有n_歐姆接觸面，所述P-GaN層上設有P-歐姆接觸面。
3.根據權利要求1或2所述的一種白光LED器件，其特征在于，所述金屬電極的形狀分別與所述P-歐姆接觸面的形狀以及所述η-歐姆接觸面的形狀相匹配。
4.根據權利要求1或2所述的一種白光LED器件，其特征在于，所述LED發(fā)光芯片還設有Ni/Au透明導電層，所述Ni/Au透明導電層設置在所述P-歐姆接觸面和/或所述η-歐姆接觸面的周圍。
5.根據權利要求1所述的一種白光LED器件，其特征在于，所述透明導電層為銦錫氧化物半導體透明導電膜。
6.根據權利要求1所述的一種白光LED器件，其特征在于，所述單晶熒光材料層為石榴石類單晶熒光材料層。
7.根據權利要求1所述的一種白光LED器件的無金線封裝方法，其特征在于，具有下列步驟: (a).單晶熒光材料層構成LED器件的熒光材料層； (b).在所述單晶熒光材料層表面制備透明導電層； (c).在所述透明導電層表面制備金屬電極，所述金屬電極的形狀分別與LED發(fā)光芯片的P-歐姆接觸面和η-歐姆接觸面的形狀相匹配； (d).所述單晶熒光材料層、所述透明導電層和所述金屬電極構成單晶熒光材料復合功能單元； Ce).所述單晶熒光材料復合功能單元與LED發(fā)光芯片通過共晶焊接的方法進行封裝。
8.根據權利要求7所述的一種白光LED器件的無金線封裝方法，其特征在于，所述透明導電層和所述金屬電極的制備采用光刻蝕法、掩模法、激光干式刻蝕法、絲網印刷法或萌罩透過沉積法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種白光LED器件，包括單晶熒光材料復合功能單元和LED發(fā)光芯片，所述單晶熒光材料復合功能單元設置在所述LED發(fā)光芯片一側；所述單晶熒光材料復合功能單元包括單晶熒光材料層、透明導電層和金屬電極，所述單晶熒光材料層設置在所述透明導電層的一端，所述金屬電極設置在所述透明導電層的另一端。以及一種白光LED器件的無金線封裝方法。不需要傳打金線和熒光粉涂覆工藝過程，工藝過程簡單高效，解決了LED器件金線帶來的缺點。
文檔編號H01L33/50GK103137824SQ201110387018
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日2011年11月29日
發(fā)明者梁月山 申請人:昆山開威電子有限公司