[发明专利]LED芯片及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED芯片，尤其涉及一种适用于表面贴装技术的LED芯片。

本发明还涉及一种制造LED芯片的方法。

背景技术

发光二极管（LED）是一种新型的淘光源，和传统光源相比，它具有很多优点：长寿、节能、低电压、体积小以及环保。

传统的LED芯片封装工艺步骤如下：第一，将LED芯片通过界面导热材料固定在支架内，即固晶工艺，此时LED芯片的金属电极面朝上；第二，通过金线键合工艺实现芯片电极与外电路的连接，然后使用高透明的树脂将LED芯片包装起来，以保护发光器件和封装结构。

传统的LED芯片封装工艺主要存在以下三点不足：芯片的传热效率低，多芯片组装的复杂性高，并且封装效率低。具体表现如下：第一，芯片的传热性能受到界面材料的导热能力的限制，尤其是市场对大功率的LED芯片的需求越来越大，而采用传统封装工艺的LED芯片的散热问题越发突出；第二，随着多芯片构成的大功率、多色彩的LED模组所应用的领域越来越广泛，采用传统引线键合工艺，引线会占据相当一部分空间，导致封装体积过大，不利于产品的小型化，同时生产效率低；第三，传统封装工艺流程复杂，生产效率低

自LED诞生以来，相关技术不断进步，发光效率不断提高，目前白光LED的发光效率已经超过普通的荧光灯，LED已经开始进入照明领域。但是由于上述原因，LED灯的成本居高不下，并且存在严重的散热问题，导致其无法在照明领域广泛应用。为此，提出了采用SMT工艺贴装倒装结构的LED芯片。

然而现有技术中的采用SMT工艺贴装倒装结构的LED芯片的设计具有较大的局限性，封装良率低，在封装过程中容易发生虚焊、偏移、脱焊以及短路等现象，从而无法很好地适用于SMT工艺。

现有技术中的LED芯片的电极面积之比大概处于2.5~6.0的范围内，这是因为，根据LED发光原理：电子与空穴复合，其能量以光能的形式释放。为了使LED具有更高的发光效率和光通量，必然要求N型电极的面积尽可能大，其原因是：①N型电极面积越大，允许通过的电流越大，也就是LED功率越大，发光量越大；②N型电极是电子与空穴复合处，N型电极面积越大，其发光面积越大，从而具有更高的光通量。因此，基于LED的发光原理，必然会导致两极面积相差较大和绝缘层的面积受到限制。两极面积相差较大和绝缘层面积较小，使现有技术中的LED芯片不适合SMT贴装。

发明内容

经过大量的实验，发明人发现现有技术中的采用SMT工艺贴装倒装结构的LED芯片存在诸多缺陷的原因如下：第一，现有技术中的LED芯片的P型电极区域的面积与N型电极区域的面积相差较大（在本发明中，所说的电极/电极区域的面积意指电极/电极区域在水平方向，即芯片所延展的方向上的截面积。），例如参照图1，其中的现有技术中的芯片的N型电极区域的面积与P型电极区域的面积之比达2.6，在采用SMT贴装芯片后，在回流焊形成共晶的过程中，由于表面张力的作用，芯片会向面积大的电极区域移动（在图1的例子中向N型电极区域移动），从而发生偏位、虚焊，导致产品的良率低；第二，在SMT过程中，P型电极的焊盘位置和N型电极的焊盘位置具有很大的高度差，并且焊盘面积也相差较大，易造成虚焊、脱焊；第三，现有技术中的LED芯片的P型电极与N型电极之间的绝缘间距小，在SMT中的回流焊形成共晶的过程中容易引起短路失效。

针对上述技术缺陷，发明人进行了大量实验，找到了带来最佳性能的LED芯片设计。在不改变原芯片的P型电极、N型电极和绝缘层的前提下，本发明致力于使得P型电极和N型电极的焊接面积相近，并且增大绝缘层面积，以获取适用于SMT工艺的LED芯片。

从而，针对现有技术中的LED芯片表面张力致使芯片向具有相对大面积的电极区域移动从而造成偏移虚焊、P型电极焊盘的位置比N型电极焊盘的位置高很多导致工艺过程中出现偏移虚焊，以及P型电极与N型电极之间的绝缘间距小容易引起短路等缺陷，本发明提出了改进的LED芯片以及相关的制造方法。