[发明专利]大功率COB封装LED结构及其晶圆级制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及大功率COB封装LED结构及其制造工艺。

背景技术

由于LED封装是器件性能的重要决定因素之一，而且在器件成本上所占的比重相当大，降低单位流明成本一直是制约LED应用于照明领域的主要障碍。为了迎合这一市场要求，近些年出现了COB（chip-on-board）封装形式。所谓传统大功率COB封装, 通常是指大尺寸封装支架上固定多颗正装芯片（固晶），通过打线相互串并联，涂布混合荧光粉硅胶，荧光粉自然沉降，固化硅胶的封装形式。这样的封装形式有以下缺点：

1. 由于正装芯片底面是蓝宝石基板（生长衬底），不论是银胶，还是共金焊固定芯片，仍然存在界面热阻高，散热性差的问题，芯片在大电流情况下效率显著下降，工作电流范围有限； 

2. 基于以上原因，为达到产品封装流明要求，只能通过增加芯片数量实现，芯片数量增加会使散热问题变得更加突出，光衰现象明显；

3. 芯片正面打线会影响出光，存在打线不良及长时间工作热失效的问题；

4. 芯片间需保持一定的间距，封装尺寸较大，呈现为面光源，比较难于应用光学透镜进一步提升出光效率；

5. 由于封装尺寸较大，荧光粉混合硅胶自然沉降的涂布方式很难保证覆盖在各芯片上荧光粉形状和厚度的一致性，从而使得封装光色一致性差；

6.  从芯片制程到芯片封装，经历的测试、分割、分选、固晶、分光等流程会增加产品不良率，增加总体制造成本。

发明内容

为了解决传统大功率COB封装所固有的单位流明成本较高、散热性差、需打线互联、光衰大、可靠性差、封装光色一致性差的问题，本发明提出一种大功率COB封装LED结构及其晶圆级制造工艺。

根据一个方面，本发明提供了一种大功率COB封装LED结构，包括位于底层的子基板、形成于所述的子基板上的布线电极与互联线路、与所述的布线电极相对应的芯片电极、位于所述的芯片电极上方的p型GaN层、有源区、n型GaN层、以及覆盖于所述的n型GaN层上方的荧光粉层，其中，所述的布线电极与芯片电极键合在一起。

作为本发明进一步的改进，所述的布线电极包括子基板p型金属电极区域、子基板n型金属电极区域，所述的子基板p型金属电极区域、子基板n型金属电极区域通过互联线路实现串和/或并联，所述的芯片电极包括芯片p型金属电极、芯片n型金属电极，所述的子基板p型金属电极区域、子基板n型金属电极区域与所述的芯片p型金属电极、芯片n型金属电极相对应键合后分别形成键合后p型电极区域、键合后n型电极区域。

作为本发明进一步的改进，所述的荧光粉层构成保形涂层结构。

根据另一个方面，本发明提供了一种大功率COB封装LED结构的晶圆级制造工艺，包括依次进行的如下步骤：

a)  在蓝宝石基板的外延片上依次沉积p型GaN层、有源区、n型GaN层，进行芯片分割后，在每个芯片单元上制备芯片电极；

b)  在子基板上蒸镀形成布线电极与互联线路，所述的布线电极与芯片电极的位置和图形一一对应；

c)  通过电极金属键合将蓝宝石晶圆与子基板面对面结合在一起，使得蓝宝石基板上每个芯片电极与子基板上布线电极对应的区域键合； 

d)  去除蓝宝石基板，以使芯片转移至子基板；

e)  在子基板晶圆表面涂覆感光荧光粉溶剂； 

f)  去除芯片以外区域的荧光粉溶剂形成最终的荧光粉层。

作为本发明的进一步优化方案，所述的布线电极包括子基板p型金属电极区域、子基板n型金属电极区域，所述的子基板p型金属电极区域、子基板n型金属电极区域通过互联线路实现串和/或并联，所述的芯片电极包括芯片p型金属电极、芯片n型金属电极，所述的子基板p型金属电极区域、子基板n型金属电极区域与所述的芯片p型金属电极、芯片n型金属电极相对应键合后分别形成键合后p型电极区域、键合后n型电极区域。

作为本发明的进一步优化方案，所述的荧光粉层构成保形涂层结构。 

作为本发明的进一步优化方案，所述的子基板由导热性好的非导电材料制成。

作为本发明的进一步优化方案，在所述的步骤d）中，通过化学剥离或激光剥离的方法去除蓝宝石基板。

作为本发明的进一步优化方案，在所述的步骤e）中，在子基板晶圆表面通过旋涂的方式涂覆感光荧光粉溶剂。

作为本发明的进一步优化方案，在所述的步骤f）中，通过光刻制程去除芯片以外区域的荧光粉溶剂。