專利名稱：正向及背向同時(shí)出光的led及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED及其制作方法，特別是涉及一種正向及背向同時(shí)出光的LED及其制作方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，LED芯片中量子阱發(fā)射的光分別朝正向和背向射出，正向射出的光通過表面粗化，選用折射率向外依次減小的材料等方式提高出光效率，背向射出的光在傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)中則通過PSS和背鍍反射鏡的方式反射回正向，然后再經(jīng)由正向射出芯片，這部分反射光在芯片內(nèi)部傳播和多次反射時(shí)會(huì)被大量吸收，最后只有部分光可以射出芯片，因而，如何提高背向射出的光的光取出效率成為提高LED芯片外量子效率的一個(gè)途徑。 在現(xiàn)有技術(shù)中，所述LED芯片的固晶方式一般采用絕緣膠或者導(dǎo)熱銀膠，雖然，絕緣膠成本低，透光率比較高，但是不耐高溫，在高溫下會(huì)老化變黃。所述導(dǎo)熱銀膠具有良好的導(dǎo)熱性能，但其透光率相對(duì)較差，且在長(zhǎng)時(shí)間的藍(lán)光照射下會(huì)變黑。因此，一般小功率的LED因?yàn)榘l(fā)熱量小，芯片長(zhǎng)時(shí)間工作其溫度仍然較低，所以較多地使用透光率高的絕緣膠進(jìn)行固晶，但對(duì)中等或者大尺寸功率型LED而言，為了解決上述類型的LED普遍存在的熱量積聚和長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)芯片溫度較高的問題，通常都在采用背鍍反射鏡之后再采用導(dǎo)熱性較好的導(dǎo)熱銀膠進(jìn)行固晶。近期發(fā)現(xiàn)，大功率LED芯片在不做背鍍的情況下，直接使用絕緣膠固晶后，使用硅膠封裝的LED比傳統(tǒng)做背鍍銀膠固晶硅膠封裝的LED光效高出了許多，其Lm/$值明顯提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)推動(dòng)LED取代傳統(tǒng)照明的普及有著重大的意義。但是因?yàn)樵摯蠊β市蚅ED長(zhǎng)時(shí)間工作產(chǎn)生很高的熱量會(huì)直接致使絕緣膠老化，導(dǎo)致封裝后的LED光衰非常明顯。因此，如何在保證散熱性良好的情況下提高LED芯片封裝后的亮度和光效，，已經(jīng)成為本領(lǐng)域從業(yè)者亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種正向及背向同時(shí)出光的LED及其制作方法，以提高LED的背向出光效率，并通過改變封裝方式在保證散熱性良好的情況下提聞LED封裝后的売度和光效。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種正向及背向同時(shí)出光的LED及其制作方法，其中，所述制作方法至少包括以下步驟1)提供一藍(lán)寶石襯底；2)采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在所述藍(lán)寶石襯底的上表面形成至少一層增透膜；3)于所述增透膜的上表面形成發(fā)光外延層，并定義出Ρ-pad區(qū)及N區(qū)；4)于所述發(fā)光外延層上表面形成一透明導(dǎo)電層，并蝕刻所述透明導(dǎo)電層，以外露出部分所述P-pad區(qū)及全部所述N區(qū)；5)于所述P-pad區(qū)上制作出P-pad，于所述N區(qū)上制作出Ν-pad，以形成LED芯片；6)提供一具有固晶面的封裝支架，所述固晶面上垂直設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱；以及7)通過抗老化絕緣膠將所述LED芯片粘合于所述封裝支架的固晶面上，并使各該導(dǎo)熱型反光支柱的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸。在本發(fā)明的制作方法中，所述藍(lán)寶石襯底的上表面及下表面為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的制作方法中，制成的所述LED芯片為具有單一 LED管芯的芯片，在另一實(shí)施方式中，所述LED芯片為可承受高電壓電源的且具有多個(gè)LED管芯的芯片，且所述芯片的多個(gè)LED管芯為串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種正向及背向同時(shí)出光的LED，其特征在于，包括LED芯片，包括藍(lán)寶石襯底；至少一層增透膜，形成于所述藍(lán)寶石襯底的上表面；發(fā)光外延層，形成于所述增透膜的上表面，并具有P-pad區(qū)及N區(qū)，且所述P-pad區(qū)設(shè)置有P_pad，所述N區(qū)設(shè)置有N-pad ；以及透明導(dǎo)電層,形成于所述發(fā)光外延層上表面，以外露出所述P-pad及Ν-pad ； 以及封裝支架，與所述LED芯片的底部相粘合，具有一固晶面，所述固晶面上垂直設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱，各該導(dǎo)熱型反光支柱的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸。在本發(fā)明的LED中，所述藍(lán)寶石襯底的上表面及下表面為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的LED中，所述LED芯片為具有單一 LED管芯的芯片，在另一實(shí)施方式中，所述LED芯片為可承受高電壓電源的且具有多個(gè)LED管芯的芯片，且所述芯片的多個(gè)LED管芯為串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。如上所述，本發(fā)明的正向及背向同時(shí)出光的LED及其制作方法，具有以下有益效果I、通過在藍(lán)寶石襯底與發(fā)光外延層(GaN緩沖層)之間加入一層或者多層增透膜，使由量子阱射向藍(lán)寶石的光能盡可能地通過藍(lán)寶石方向射出芯片且有效地減少反射，從而減少芯片對(duì)這部分光的吸收。2、通過根據(jù)本發(fā)明特制的固晶面具有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱的封裝支架，能有效地將芯片內(nèi)部聚集的熱量通過這些導(dǎo)熱反光型支柱有效地導(dǎo)出芯片，從而有效地降低芯片的溫度，避免高溫致使絕緣膠老化。3、通過抗老化的絕緣膠固晶，由于絕緣膠很高的透過率，減少了固晶材料對(duì)背射出的光的吸收，另外，選用抗老化的絕緣膠可以避免絕緣膠老化變黃后透過率下降帶來的對(duì)背射出的光的吸收。4、特制的固晶面擁有很多導(dǎo)熱反光型支柱的封裝支架因?yàn)橹е哂懈叻垂庑?，從而有效地減少支柱對(duì)背射出的光的吸收。


圖I至圖7顯示為本發(fā)明的制作方法中依據(jù)各步驟呈現(xiàn)的LED截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上表面”、“下表面”、“左”、“右”、“中間”、“二”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。請(qǐng)參閱圖I至圖7，顯示為本發(fā)明的制作方法中依據(jù)各步驟呈現(xiàn)的LED截面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明提供一種正向及背向同時(shí)出光的LED的制作方法，包括以下步驟首先執(zhí)行步驟SI，如圖I所 示，提供一藍(lán)寶石襯底11，于本實(shí)施例中，所述藍(lán)寶石襯底11的上表面可以為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地，所述藍(lán)寶石襯底11的下表面亦可為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)。接著執(zhí)行步驟S2。在步驟S2中，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(MOCVD, Metal-organic ChemicalVaporDeposition)在所述藍(lán)寶石襯底11的上表面形成至少一層增透膜12,如圖2所示,通過在藍(lán)寶石襯底11與后續(xù)步驟中形成的發(fā)光外延層13之間加入一層或者多層增透膜12，使由發(fā)光外延層13的量子阱射向藍(lán)寶石襯底11的光盡可能地通過藍(lán)寶石襯底11方向射出，而且有效地減少反射，從而減少LED對(duì)這部分光的吸收。接著執(zhí)行步驟S3。在步驟S3中，如圖3所示，于所述增透膜12的上表面形成發(fā)光外延層13，并分別定義出P-pad區(qū)(圖示中箭頭P所示之區(qū)域)及N區(qū)(圖示中箭頭N所示之區(qū)域)，于本實(shí)施例中，所述發(fā)光外延層13可以制成為單一 LED管芯，還可以制成為串并聯(lián)形式的多個(gè)LED管芯，換言之，所述發(fā)光外延層13可以制作成單一 LED管芯與數(shù)個(gè)LED管芯使其串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)成可承受高電壓(交/直流)電源。接著執(zhí)行步驟S4。在步驟S4中，如圖4所示，于所述發(fā)光外延層13上表面形成一層透明導(dǎo)電層14 (TCL, Transparent contact layer),并蝕刻所述透明導(dǎo)電層14,以外露出部分所述P-pad區(qū)及全部所述N區(qū)，以便于后續(xù)步驟中制作P_padl5及N_padl6。于本實(shí)施例中，接著執(zhí)行步驟S5。在步驟S5中，如圖5所示，于所述P-pad區(qū)上制作出P_padl5，于所述N區(qū)上制作出N-padl6，以形成LED芯片(由于該LED芯片由上述步驟中的藍(lán)寶石襯底11、增透膜12、發(fā)光外延層13、透明導(dǎo)電層14、P-padl5及N_padl6組成，因而在圖中并未特別另取標(biāo)號(hào)進(jìn)行標(biāo)示)。在本實(shí)施例中，制成的所述LED芯片為具有單一 LED管芯的芯片。需要特別說明的是，在其他的實(shí)施方式中，所述LED芯片為可承受高電壓電源(交流電源或者直流電源)的且具有多個(gè)LED管芯的芯片，且所述芯片的多個(gè)LED管芯為串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。接著執(zhí)行步驟S6。在步驟S6中，如圖6所示，提供一具有固晶面171的封裝支架17，所述固晶面171上垂直設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱172，于本實(shí)施例中，所述封裝支架17呈倒梯形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱反光型支柱172為立柱結(jié)構(gòu)，但并不局限于此，在其他的實(shí)施例中，所述封裝支架17及導(dǎo)熱反光型支柱172也可以為利于導(dǎo)熱反光的其他構(gòu)造。接著執(zhí)行步驟S7。在步驟S7中，如圖7所示，通過抗老化絕緣膠18將所述LED芯片粘合于所述封裝支架17的固晶面171上，并使各該導(dǎo)熱型反光支柱172的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸，以利于有效地將LED芯片內(nèi)部聚集的熱量通過這些導(dǎo)熱反光型支柱172有效地導(dǎo)出，從而有效地降低LED芯片的溫度，避免高溫致使絕緣膠老化。于本實(shí)施例中，所述封裝支架17抗老化絕緣膠18的固晶厚度大于所述導(dǎo)熱型反光支柱的長(zhǎng)度，進(jìn)而利于將所述封裝支架17牢固地粘合在所述藍(lán)寶石襯底11上，通過透過率很高的抗老化的絕緣膠固晶，減少了固晶材料對(duì)背射出的光的吸收，另外，選用抗老化的絕緣膠可以避免絕緣膠老化變黃后透過率下降帶來的對(duì)背射出的光的吸收。本發(fā)明還提供一種正向及背向同時(shí)出光的LED，包括LED芯片(為標(biāo)示)以及封裝支架17。其中，所述LED芯片包括藍(lán)寶石襯底11，至少一層增透膜12，發(fā)光外延層13 (TCL，Transparent contact layer),透明導(dǎo)電層 14。所述藍(lán)寶石襯底11的上表面可以為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地，所述藍(lán)寶石襯底11的下表面亦可為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)。所述增透膜12形成于所述藍(lán)寶石襯底11的上表面，以使由發(fā)光外延層13的量子 阱射向藍(lán)寶石襯底11的光盡可能地通過藍(lán)寶石襯底11方向射出，而且有效地減少反射，從而減少LED對(duì)這部分光的吸收。所述發(fā)光外延層13形成于所述增透膜12的上表面，并具有P-pad區(qū)及N區(qū)，且所述P-pad區(qū)設(shè)置有P_padl5，所述N區(qū)設(shè)置有N_padl6。于本實(shí)施例中，于本實(shí)施例中，于本實(shí)施例中，所述發(fā)光外延層13可以制成為單一 LED管芯，還可以制成為串并聯(lián)形式的多個(gè)LED管芯，換言之，所述發(fā)光外延層13可以制作成單一 LED管芯與數(shù)個(gè)LED管芯使其串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)成可承受高電壓(交/直流)電源。所述透明導(dǎo)電層14形成于所述發(fā)光外延層13上表面，以外露出所述P_padl5及N_padl6。在本實(shí)施例中，所述LED芯片為具有單一 LED管芯的芯片。需要特別說明的是，在其他的實(shí)施方式中，所述LED芯片為可承受高電壓電源(交流電源或者直流電源)的且具有多個(gè)LED管芯的芯片，且所述芯片的多個(gè)LED管芯為串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。所述封裝支架17與所述LED芯片的底部相粘合，所述封裝支架17具有一固晶面171，所述固晶面171上垂直設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱172，各該導(dǎo)熱型反光支柱172的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸。于本實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱反光型支柱172為立柱結(jié)構(gòu)，但并不局限于此，在其他的實(shí)施例中，所述封裝支架17及導(dǎo)熱反光型支柱172也可以為利于導(dǎo)熱反光的其他構(gòu)造。于本實(shí)施例中，通過抗老化絕緣膠18將所述LED芯片粘合于所述封裝支架17的固晶面171上，并使各該導(dǎo)熱型反光支柱172的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸，以利于有效地將LED芯片內(nèi)部聚集的熱量通過這些導(dǎo)熱反光型支柱172有效地導(dǎo)出，從而有效地降低LED芯片的溫度，避免高溫致使絕緣膠老化。于本實(shí)施例中，所述封裝支架17抗老化絕緣膠18的固晶厚度大于所述導(dǎo)熱型反光支柱的長(zhǎng)度，進(jìn)而利于將所述封裝支架17牢固地粘合在所述藍(lán)寶石襯底11上，通過透過率很高的抗老化的絕緣膠固晶，減少了固晶材料對(duì)背射出的光的吸收，另外，選用抗老化的絕緣膠可以避免絕緣膠老化變黃后透過率下降帶來的對(duì)背射出的光的吸收。
綜上所述，本發(fā)明的LED及其制作方法通過在藍(lán)寶石襯底與發(fā)光外延層(GaN緩沖層)之間加入一層或者多層增透膜，使由量子阱射向藍(lán)寶石的光能盡可能地通過藍(lán)寶石方向射出芯片且有效地減少反射，從而減少芯片對(duì)這部分光的吸收；其次，本發(fā)明通過具有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱的封裝支架，能有效地將芯片內(nèi)部聚集的熱量通過這些導(dǎo)熱反光型支柱有效地導(dǎo)出芯片，從而有效地降低芯片的溫度，避免高溫致使絕緣膠老化；再者，本發(fā)明通過具有很高的透過率的抗老化絕緣膠固晶，減少了固晶材料對(duì)背射出的光的吸收，另外，選用抗老化的絕緣膠可以避免絕緣膠老化變黃后透過率下降帶來的對(duì)背射出的光的吸收，而且，封裝支架中的支柱具有高反光性，從而有效地減少支柱對(duì)背射出的光的吸收。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種正向及背向同時(shí)出光的LED的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步驟 1)提供一藍(lán)寶石襯底； 2)采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在所述藍(lán)寶石襯底的上表面形成至少一層增透膜； 3)于所述增透膜的上表面形成發(fā)光外延層，并定義出P-pad區(qū)及N區(qū)； 4)于所述發(fā)光外延層上表面形成一透明導(dǎo)電層，并蝕刻所述透明導(dǎo)電層，以外露出部分所述P-pad區(qū)及全部所述N區(qū)； 5)于所述P-pad區(qū)上制作出P-pad，于所述N區(qū)上制作出Ν-pad，以形成LED芯片； 6)提供一具有固晶面的封裝支架，所述固晶面上垂直設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱；以及 7)通過抗老化絕緣膠將所述LED芯片粘合于所述封裝支架的固晶面上，并使各該導(dǎo)熱型反光支柱的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正向及背向同時(shí)出光的LED的制作方法，其特征在于所述藍(lán)寶石襯底的上表面及下表面為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正向及背向同時(shí)出光的LED的制作方法，其特征在于所述LED芯片為具有單一 LED管芯的芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正向及背向同時(shí)出光的LED的制作方法，其特征在于所述LED芯片為可承受高電壓電源的且具有多個(gè)LED管芯的芯片，且所述芯片的多個(gè)LED管芯為串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
5.—種正向及背向同時(shí)出光的LED,其特征在于,包括 LED芯片，包括 藍(lán)寶石襯底； 至少一層增透膜，形成于所述藍(lán)寶石襯底的上表面； 發(fā)光外延層，形成于所述增透膜的上表面，并具有P-pad區(qū)及N區(qū)，且所述P-pad區(qū)設(shè)置有P-pad，所述N區(qū)設(shè)置有N-pad ；以及 透明導(dǎo)電層，形成于所述發(fā)光外延層上表面，以外露出所述P-pad及N-pad; 以及 封裝支架，與所述LED芯片的底部相粘合，具有一固晶面，所述固晶面上垂直設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱，各該導(dǎo)熱型反光支柱的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正向及背向同時(shí)出光的LED，其特征在于所述藍(lán)寶石襯底的上表面及下表面為平面、圖形化表面、納米結(jié)構(gòu)、或者光子晶體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正向及背向同時(shí)出光的LED，其特征在于所述LED芯片為具有單一 LED管芯的芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正向及背向同時(shí)出光的LED，其特征在于所述LED芯片為可承受高電壓電源的且具有多個(gè)LED管芯的芯片，且所述芯片的多個(gè)LED管芯為串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正向及背向同時(shí)出光的LED及其制作方法，所述LED包括LED芯片和封裝支架，其中，該LED芯片包括藍(lán)寶石襯底、形成于所述藍(lán)寶石襯底的上表面的至少一層增透膜；形成于所述增透膜的上表面的發(fā)光外延層，以及形成于所述發(fā)光外延層上表面的透明導(dǎo)電層和電極，該封裝支架與LED芯片的底部相粘合，具有一固晶面，所述固晶面上垂直設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱，各該導(dǎo)熱型反光支柱的頂端與所述LED芯片的下表面相接觸。本發(fā)明主要是將制作出的LED芯片用一具有固晶面和多個(gè)導(dǎo)熱反光型支柱的封裝支架進(jìn)行封裝，即通過抗老化絕緣膠將LED芯片粘合于所述封裝支架中固晶面的導(dǎo)熱反光型支柱上，從而形成高散熱且正面和背面同時(shí)高效出光型LED。
文檔編號(hào)H01L33/02GK102903798SQ20111021260
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者林宇杰 申請(qǐng)人:上海博恩世通光電股份有限公司