[发明专利]一种LED芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED芯片，尤其是涉及一种倒装结构的LED芯片。

背景技术

在蓝宝石衬底上制作的蓝、绿或紫光LED芯片的发光面为外延材料的生长表面，即P型表面。在LED的封装过程中，都把蓝宝石衬底面直接固定在散热板上。在LED的工作过程中，其发光区是器件发热的根源。由于蓝宝石衬底本身是一种绝缘体材料，且导热性能和GaN材料比较差，所以对这种正装的LED器件其工作电流都有一定的限制，以确保LED的发光效率和工作寿命。为改善器件的散热性能，人们设计了一种LED芯片结构，即倒装结构的LED芯片。

自从提出芯片的倒装设计之后，人们针对其可行性进行了大量的研究和探索。由于LED芯片设计的局限性，封装良率一直很低，原因如下：第一、N型电极区域相对小，很难与PCB板的相应区域对位；第二、N型电极位置比P型电极位置高很多，很容易造成虚焊、脱焊情形；第三、为制作N型电极，往往要人为地去掉很大一部分有源区，这样大大地减少了器件的发光面积，直接影响了LED发光效率。

如图1所示，利用MOCVD、VPE、MBE或LPE技术在衬底30上生长器件（如LED、LD等）结构，从上至下依次分别为衬底30、N型材料层31、发光区32、P型材料层33、P型电极34、P级焊锡层35、PCB板36以及散热板40。其中N型材料层31与散热板40之间还依次连接N型电极37、N级焊锡层38和PCB板39。

该传统的LED芯片存在的技术缺陷如下：

1、在水平方向N型电极37所处位置与P型电极34相距较远，N型电极37对其下方的PCB板27的位置设计有苛刻的要求，影响到封装优良率。

2、N型电极37位置比P型电极34位置高很多，导致其与下方的PCB板39之间的间隙较大，在焊锡时很容易使得N级焊锡层38过长而造成虚焊或脱焊的发生。

3、为了使得N型电极37与其下方的PCB板39可以进行焊接，需要去掉很大一部分发光区，影响到LED芯片的发光效率。

发明内容

本发明设计了一种LED芯片，其解决了以下技术问题是：

（1）N型电极区域相对小，很难与PCB板的相应区域对位，会影响到封装效果和LED产品的优良率；

（2）N型电极位置比P型电极位置高很多，很容易造成虚焊、脱焊情形；

（3）为制作N型电极，往往要人为地去掉很大一部分有源区，这样大大地减少了器件的发光面积，直接影响了LED发光效率。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种LED芯片，包括P型电极区（17）和N型电极区（18），所述P型电极区（17）从下至上依次包括衬底（1）、缓冲层（2）、N型层（3）、N型分别限制层（4）、发光区层（5）、P型分别限制层（6）、P型层（7）、P型欧姆接触层（8）、光反射层（9）以及绝缘介质膜（13），所述N型电极区（18）从下至上依次包括衬底（1）、缓冲层（2）、N型层（3）以及绝缘介质膜（13），P型电极（21）下端穿过所述绝缘介质膜（13）与光反射层（9）连接，P型电极（21）上端与第一PCB板（24）连接，所述衬底（1）由上凹孔结构（26）和下凹孔结构（27）组合而成。所述N型电极（22）为阶梯结构；所述N型电极（22）的下端穿过所述绝缘介质膜（13）与所述N型层（3）连接；所述N型电极（22）的中间部分贴在垂直部分的绝缘介质膜（13）上；所述N型电极（22）的上端位于最上方绝缘介质膜（13）之上并且向P型电极（21）的位置延伸，所述N型电极（22）的上端与第二PCB板（23）连接，所述N型电极（22）的上端与P型电极（21）存在相同高度的或近似高度的共同锡焊面。

进一步，所述上凹孔结构（26）的各个凹孔直径大于都所述下凹孔结构（27）各个凹孔的直径。

进一步，所述P型电极（21）上端通过焊锡与第一PCB板（24）进行固定。

进一步，所述P型电极（21）通过所述第一PCB板（24）与散热板（25）进行固定连接。

进一步，所述P型电极（21）上端通过焊锡与第二PCB板（23）进行固定。

进一步，所述N型电极（22）通过所述第二PCB板（23）与散热板（25）进行固定连接。

进一步，所述绝缘介质膜（13）的厚度在150nm-450nm之间。

进一步，所述衬底（1）的材质为蓝宝石、碳化硅或GaN。