[发明专利]带热沉的LED芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种LED芯片，具体涉及一种带热沉的LED芯片及其制造方法。

背景技术

半导体发光二极管(LED：Light Emitting Diode)基本结构是一个半导体的PN结，当电流流过LED器件时，由于有无效复合转化为热，热散不出去，导致芯片结温进一步升高，从而影响芯片波长，同时由于结温升高及波长变化，导致环氧粘结胶变黄，影响光的输出，因此散热不良将直接影响LED的出光效率、器件寿命、可靠性、波长，结温过高严重时导致LED失效。

例如常规LED Lamp封装时，首先是用环氧胶或银胶，将LED芯片固定在支架的碗形反射腔上，再通过固晶、焊线和点胶、灌封、模压形成LED Lamp。由于环氧胶是低热导材料，因此封装好的LED Lamp工作时，PN结产生的热量很难通过正面的透明环氧胶向空气中散发，大部分的热量只能沿蓝宝石衬底、环氧粘结胶、支架、PCB等向外散发，所以这些材料的导热能力直接影响LED Lamp的散热。由于热阻与热传递的距离成正比、与传热材料的导热系数及传热材料的截面积成反比，因此在上述LED芯片的热通道中，传热的瓶颈为环氧胶或银浆，在实际生产中可用导热银浆代替环氧胶，可减少热阻，但导热银浆有吸光作用，不利于光的取出，银浆运输过程必须在低温下保存，使用周期短、价格贵，其使用受到一定限制。

在实际封装时，控制环氧粘结胶的厚度，粘结胶高度控制在芯片高度的1/4到1/3之间，也就是胶厚在20～30μm，以11mil(270*270μm)芯片为例，芯片厚度为80μm左右，以环氧粘结胶厚度为20μm，导热系数为0.5w/m.k，可以计算出蓝宝石热阻为31k/W，环氧胶热阻为549k/W，支架热阻一般只有1～4k/w.，可知环氧胶热阻占总热阻的95％，因此要降低这一主要环节的热阻，主要是通过设法增加环氧胶的导热面积或减薄环氧胶的厚度，但目前LED封装行业已经将环氧胶厚度控制在合理范围，不能再减薄其厚度。因此，有必要发明一种新的LED芯片以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于发明一种带热沉的LED芯片，其蓝宝石衬底上蒸镀有背金层，再与大面积的热沉共晶邦定，由于金属的导热系数是环氧胶的一百甚至数百倍，因此其新增背金层的热阻只有2～4k/W，并且邦定至少LED芯片面积三倍的热沉，从而增大传热面积，与对本文件中的举例相比，这样邦定热沉后环氧粘结胶的热阻最多为160k/W，也就是从549k/W下降到160k/W，因此可以有效改善LED芯片的散热，降低LED PN结的结温，减少LED的光衰，延长LED的寿命。

本发明的技术方案是：一种带热沉的LED芯片，包括LED芯片和热沉，所述LED芯片是在蓝宝石衬底一面具有外延层，该外延层上设有相互分离的P电极和N电极，所述蓝宝石衬底另一面镀有背金层，其特征在于：LED芯片和热沉之间有一个钎焊层，所述LED芯片具有背金层的一面通过钎焊层共晶邦定一热沉，且所述热沉面积至少为LED芯片面积的三倍。

所述背金层由淀积于蓝宝石衬底的反光层、该反光层上镀有的隔离层、隔离层上设有的与热沉相接触的钎焊层共同组成。

所述反光层为镀在蓝宝石衬底上的铝或银。

所述热沉可做成引线框架形式，且该热沉是引线框架的部分区域。

所述LED芯片和热沉是在有超声波、加热和压力的情况下进行邦定的。

本发明带热沉的LED芯片的制造方法，包括以下几个步骤：

步骤1，制作LED芯片，在蓝宝石衬底的一面设有外延层，该外延层上设有相互分离的P电极和N电极；

步骤2，在蓝宝石衬底另一面淀积反光层，反光层上还镀有隔离层，并在隔离层上淀积钎焊层；

步骤3，制作面积为LED芯片面积至少三倍的热沉，且热沉至少一面镀有钎焊层；

步骤4，使用共晶邦定机将LED芯片具有背金层的一面与所述热沉进行共晶邦定。

所述反光层为镀在蓝宝石衬底上的铝或银。

所述热沉材料为铜合金或铝合金。

所述热沉可做成引线框架形式，且该热沉是引线框架的部分区域。

附图说明

图1是本发明第一实施例LED芯片结构的侧面剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1的标记说明：LED芯片1，蓝宝石衬底10，外延层11，P电极12，N电极13，反光层14，隔离层15，钎焊层16，热沉2。