一種使用陶瓷散熱的高功率led燈具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，包括陶瓷散熱基座（6），在所述陶瓷散熱基座（6）的一面固定電路板，在所述電路板連接有白光LED倒裝芯片（5），在所述白光LED倒裝芯片（5）上方固定設(shè)有一非透明燈罩；在所述陶瓷散熱基座（6）的另一面設(shè)有向外突出的散熱鰭片（61），所述散熱鰭片（61）也為陶瓷材質(zhì)。本發(fā)明由于散熱鰭片與陶瓷散熱基座的材質(zhì)為陶瓷材質(zhì)，利用陶瓷材質(zhì)的高傳導(dǎo)和高輻射物理特性，可以將白光LED倒裝芯片產(chǎn)生的熱能快速吸收并散去，確保白光LED倒裝芯片處于一恒定低溫狀態(tài)，并且可穩(wěn)定并持續(xù)運(yùn)作，因而可以延長了LED的使用壽命。
【專利說明】一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明申請為申請日2012年02月27日，申請?zhí)枮?201210044889.4，名稱為“一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具”的發(fā)明專利申請的分案申請。本發(fā)明涉及一種LED燈具，尤其是涉及一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具。
【背景技術(shù)】
[0002]LED燈具由于散熱大，如果不能及時(shí)進(jìn)行散熱，尤其是大功率LED時(shí)間久后將會燒毀電子元器件，影響到LED燈具正常的使用和壽命?，F(xiàn)在市場上的使用散熱裝置通常是使用金屬散熱方式，但是金屬散熱沒有使用陶瓷材料散熱的效果更佳。
[0003]此外，使用藍(lán)寶石襯底其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好，不吸收可見光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對成熟，因此成為用于GaN生長最普遍的襯底。在LED的封裝過程中，都把藍(lán)寶石襯底面直接固定在散熱板上。在LED的工作過程中，其發(fā)光區(qū)是器件發(fā)熱的根源。由于藍(lán)寶石襯底本身是一種絕緣體材料，且導(dǎo)熱性能比GaN材料較差，所以對這種正裝的LED器件其工作電流都有一定的限制，以確保LED的發(fā)光效率和工作壽命。為改善器件的散熱性能，人們設(shè)計(jì)了一種LED芯片結(jié)構(gòu)，即倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片。
[0004]另外,傳統(tǒng)的藍(lán)寶石襯底的GaN芯片的結(jié)構(gòu)，電極剛好位于芯片的出光面。由于P-GaN層有限的電導(dǎo)率，因此要求在P-GaN層表面沉淀一層用于電流擴(kuò)散的金屬層，這個(gè)電流擴(kuò)散層由Ni和Au組成，會吸收部分光，從而降低出光效率。如果將芯片倒裝，那么電流擴(kuò)散層(金屬反射層)就成為光的反射層，這樣光可通過藍(lán)寶石襯底發(fā)射出去，從而提高出光效率。
[0005]自從提出芯片的倒裝設(shè)計(jì)之后，人們針對其可行性進(jìn)行了大量的研究和探索。由于LED芯片設(shè)計(jì)的局限性，封裝良率一直很低，原因如下:第一、N型電極區(qū)域相對小，很難與PCB板的相應(yīng)區(qū)域?qū)ξ?；第二、N型電極位置比P型電極位置高很多，很容易造成虛焊、脫焊情形；第三、為制作N型電極，往往要人為地去掉很大一部分有源區(qū)，這樣大大地減少了器件的發(fā)光面積，直接影響了 LED發(fā)光效率。
[0006]再者，雖然LED的發(fā)光效率已經(jīng)超過日光燈和白熾燈，但商業(yè)化LED發(fā)光效率還是低于鈉燈(1501m/W)。那么，哪些因素影響LED的發(fā)光效率呢？就白光LED來說，其封裝成品發(fā)光效率是由內(nèi)量子效率，電注入效率，提取效率和封裝效率的乘積決定的。如圖35所示，利用M0CVD、VPE、MBE或LPE技術(shù)在襯底30上生長器件(如LED、LD等)結(jié)構(gòu)，從上至下依次分別為襯底30、N型材料層31、發(fā)光區(qū)32、P型材料層33、P型電極34、P級焊錫層35、PCB板36以及散熱板40。其中N型材料層31與散熱板40之間還依次連接N型電極37、N級焊錫層38和PCB板39。
[0007]該傳統(tǒng)的LED倒裝芯片存在的技術(shù)缺陷如下:
1、在水平方向N型電極37所處位置與P型電極34相距較遠(yuǎn)，N型電極37對其下方的PCB板39的位置設(shè)計(jì)有苛刻的要求，影響到封裝優(yōu)良率。
[0008]2、N型電極37位置比P型電極34位置高很多，導(dǎo)致其與下方的PCB板39之間的間隙較大，在焊錫時(shí)很容易使得N級焊錫層38過長而造成虛焊或脫焊的發(fā)生。
[0009]3、為了使得N型電極37與其下方的PCB板39可以進(jìn)行焊接，需要去掉很大一部分發(fā)光區(qū)，影響到LED芯片的發(fā)光效率。
[0010]4、電極區(qū)域不夠大，影響注入電流效率進(jìn)而影響到LED芯片的發(fā)光效率。
[0011]5、P型電極與N型電極位在芯片兩側(cè)，造成電子流動(dòng)路徑不一，如圖36，形成電阻不均勻，芯片發(fā)光區(qū)發(fā)光不均勻，影響到LED芯片的發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其解決了以下技術(shù)問題是:
(I)大功率LED燈具由于散熱大，如果不能及時(shí)進(jìn)行散熱，尤其是大功率LED時(shí)間久后
將會燒毀電子元器件，影響到LED燈具正常的使用和壽命。
[0013](2) N型電極區(qū)和P型電極區(qū)相對小，很難與PCB板的相應(yīng)區(qū)域?qū)ξ?，會影響到封裝效果和LED產(chǎn)品的優(yōu)良率；
(3 ) N型電極位置比P型電極位置高很多，很容易造成虛焊、脫焊情形；
(4)為制作N型電極，往往要人為地去掉很大一部分有源區(qū)，這樣大大地減少了器件的發(fā)光面積，直接影響了 LED發(fā)光效率；
(5)P型電極及N型電極區(qū)域不夠大，影響注入電流，直接影響了 LED芯片發(fā)光效率；
(6 )P型電極與N型電極位在芯片兩側(cè)，造成電子流動(dòng)路徑不一，形成電阻不均勻，芯片發(fā)光區(qū)發(fā)光不均勻，影響到LED芯片的發(fā)光效率。
[0014]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案:
一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，包括陶瓷散熱基座(60)，在所述陶瓷散熱基座
(60)的一面固定電路板，在所述電路板連接有白光LED倒裝芯片(50)，在所述白光LED倒裝芯片(50)上方固定設(shè)有一非透明燈罩；在所述陶瓷散熱基座(60)的另一面設(shè)有向外突出的散熱鰭片(61)，所述散熱鰭片(61)也為陶瓷材質(zhì)，其特征在于:所述白光LED倒裝芯片
(13)層結(jié)構(gòu)依次包括襯底(I)、緩沖層(2)、N型層(3)、N型分別限制層(4)、發(fā)光區(qū)層(5)、P型分別限制層(6)、P型層(7)、P型歐姆接觸層(8)、光穿透層(9)、二氧化硅層(10)、金屬層(11)，在襯底(I)表面涂敷一層納米熒光粉層(28 )，其特征在于:該芯片蝕刻成梯臺結(jié)構(gòu)并形成環(huán)狀N型電極和柱形P型電極，柱形P型電極被環(huán)狀N型電極包圍，所述環(huán)狀N型電極和所述柱形P型電極與PCB板連接的焊錫面處于同一水平面高度。
[0015]進(jìn)一步，N型電極主要包括N型電極光穿透層ITO薄膜(191)和N型電極金屬合金層(23)，其中N型電極光穿透層ITO薄膜(191)為階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)下部與芯片兩側(cè)的N型層(3)暴露區(qū)連接；階梯結(jié)構(gòu)上部與N型電極金屬合金層(23)、金屬層(11)以及絕緣介質(zhì)膜(16)連接，其中N型電極金屬合金層(23)位于階梯結(jié)構(gòu)上部的上方，金屬層(11)和絕緣介質(zhì)膜(16 )位于階梯結(jié)構(gòu)上部的下方；P型電極主要包括P型電極金屬合金層(24)和P型電極光穿透層ITO薄膜(192)，P型電極光穿透層ITO薄膜(192)上方與P型電極金屬合金層(24)連接，P型電極光穿透層ITO薄膜(192)四周向下延伸至光穿透層(9)并且將金屬層(11)和二氧化硅層(10)限制于其中；
N型電極金屬合金層(23 )與P型電極金屬合金層(24 )位于同一水平面。
[0016]進(jìn)一步，所述絕緣介質(zhì)膜(16)與階梯結(jié)構(gòu)的中間部分和下部相平行，起到隔離N型電極光穿透層ITO薄膜(191)的作用。
[0017]進(jìn)一步，在所述襯底(I)中形成一層凹凸面(12)。
[0018]進(jìn)一步，所述襯底(I)與所述緩沖層(2 )通過凹凸面(12 )結(jié)構(gòu)過渡。
[0019]進(jìn)一步，所述環(huán)狀N型電極和所述P型電極通過各自的PCB板與散熱結(jié)構(gòu)(26 )連接。
[0020]進(jìn)一步，在所述襯底(I)上通過刻蝕形成多個(gè)附著孔(27)，納米熒光粉層(28)通過所述多個(gè)附著孔(27 )粘附在所述襯底(I)表面。
[0021]進(jìn)一步，所述散熱鰭片(61)為圓柱狀的散熱凸塊。
[0022]進(jìn)一步，所述散熱鰭片(61)為方塊狀的散熱凸塊。
[0023]該使用陶瓷散熱的高功率LED燈具與普通的高功率LED燈具相比，具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明由于散熱鰭片與陶瓷散熱基座的材質(zhì)為陶瓷材質(zhì)，利用陶瓷材質(zhì)的高傳導(dǎo)和高輻射物理特性，可以將白光LED倒裝芯片產(chǎn)生的熱能快速吸收并散去，確保白光LED倒裝芯片處于一恒定低溫狀態(tài)，并且可穩(wěn)定并持續(xù)運(yùn)作，因而可以延長了 LED的使用壽命。
[0024]( 2)本發(fā)明由于在襯底上通過附著孔附著一層環(huán)形納米熒光粉層，該納米熒光粉層與普通的熒光粉相比，可以使得芯片發(fā)出的白光更加明亮可靠。
[0025](3)本發(fā)明由于將P型電極下方的二氧化硅層和金屬層被P型電極光穿透層ITO薄膜完全包裹，增加了 P型電極光穿透層ITO薄膜暴露面積，因而也就增加了光穿透層面積，提高了 LED發(fā)光效率。
[0026](4)本發(fā)明由于芯片結(jié)構(gòu)包括N型電極和P型電極，使得P電極和N電極層面積最大，得到最大注入電流，提升發(fā)光效率。
[0027](5)本發(fā)明由于N型電極采用了階梯結(jié)構(gòu)，只要求去掉很小一部分有源區(qū)，確保了光反射層面積的最大化，得到最佳發(fā)光效率。
[0028](6)本發(fā)明由于采用環(huán)形N型電極層包圍柱形P型電極層，可以實(shí)現(xiàn)最均勻的電流，使得發(fā)光區(qū)最為均勻。
[0029](7)本發(fā)明還由于N型電極層與P型電極層處于同一平面，封裝優(yōu)良率更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟I示意圖；
圖2:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟2示意圖；
圖3:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟3示意圖；
圖4:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟4示意圖；
圖5:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟5示意圖；
圖6:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟6示意圖；
圖7:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟7示意圖；
圖8:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟8示意圖；
圖9:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟9示意圖；
圖10:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟10示意圖；
圖11:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟11示意圖； 圖12:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟12示意圖；
圖13:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟13示意圖；
圖14:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟14示意圖；
圖15:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟15示意圖；
圖16:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟16示意圖；
圖17:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟17示意圖；
圖18:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟18示意圖；
圖19:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟19示意圖；
圖20:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟20示意圖；
圖21:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟21示意圖；
圖22:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟22示意圖；
圖23:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟23示意圖；
圖24:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟24示意圖；
圖25:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟25示意圖；
圖26:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟26示意圖；
圖27:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟27示意圖；
圖28:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟28示意圖；
圖29:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟29示意圖；
圖30:本發(fā)明使用陶瓷散熱的高功率LED燈具結(jié)構(gòu)示意圖；
圖31:圖30的俯視圖；
圖32:圖28中光反射示意效果圖；
圖33:本發(fā)明使用陶瓷散熱的高功率LED燈具與散熱結(jié)構(gòu)連接示意圖；
圖34:本發(fā)明使用陶瓷散熱的高功率LED燈具立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖35:現(xiàn)有技術(shù)中LED芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖36:圖34中電子流向示意圖。
[0031] 附圖標(biāo)記說明:
I一襯底；2—緩沖層；3 —N型層；4一N型分別限制層；5—發(fā)光區(qū)層；6 —P型分別限制層；7—P型層；8—P型歐姆接觸層；9一光穿透層；10—二氧化硅層；11一金屬層；12—凹凸面；13—第一光刻I父層；14一第二光刻I父層；15—第二光刻I父層；16—絕緣介質(zhì)膜；17—第四光刻膠層；18—第五光刻膠層；19一光穿透層ITO薄膜；191一N型電極光穿透層ITO薄膜；192— P型電極光穿透層ITO薄膜；20—第六光刻膠層；21—金屬合金層；22—第七光亥1J膠層；23—N型電極金屬合金層；24—P型電極金屬合金層；25—PCB板；26—散熱結(jié)構(gòu)；27一附著孔；28—納米突光粉層；
30—襯底；31—N型材料層；32—發(fā)光區(qū)；33 — P型材料層；34 — P型電極；35 — P級焊錫層；36 —PCB板；37 —N型電極；38 —N級焊錫層；39 —PCB板；40—散熱板；
50—白光LED倒裝芯片；51—安裝基座；52—螺栓；60 —陶瓷散熱基座；61—散熱鰭片。
【具體實(shí)施方式】[0032]下面結(jié)合圖1至圖34，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
如圖1所示，襯底I是載體，一般是藍(lán)寶石、碳化硅、硅、GaAs、AlN、ZnO或GaN等材料。
[0033]在襯底I上，先以蝕刻形成一層凹凸面12，此凹凸面12可以減少光在芯片內(nèi)的全反射，增加出光率。
[0034]緩沖層2是一個(gè)過渡層，在此基礎(chǔ)上生長高質(zhì)量的N、P、量子阱等其它材料。
[0035]LED由pn結(jié)構(gòu)成，緩沖層2、N型層3層、N型分別限制層4、P型分別限制層6以及P型層7是為了形成制作LED所需的P和N型材料。發(fā)光區(qū)層5是LED的發(fā)光區(qū)，光的顏色由有源區(qū)的材料決定。
[0036]P型歐姆接觸層8是材料生長的最后一層，這一層的載流子攙雜濃度較高，目的是為制作較小的歐姆接觸電阻。
[0037]P型金屬歐姆接觸層不是由生長形成的，而是通過蒸鍍或?yàn)R射等方法形成的，目的之一是制作器件的電極，目的之二是為了封裝打線用。
[0038]再通過蒸鍍、濺射或其它薄膜制作方法，在P型歐姆接觸層8表面形成一層ITO薄膜，用于制作發(fā)光二極管的光穿透層9，ITO薄膜一般為氧化銦錫材質(zhì)，是一種透明的半導(dǎo)體導(dǎo)電薄膜，一般可使LED的出光效率提高20% — 30%。再通過蒸鍍、濺射或其它薄膜制作方法，在光穿透層9形成二氧化硅層10和金屬層11多層結(jié)構(gòu)的全反射鏡，二氧化硅層10可以改進(jìn)發(fā)光區(qū)的電流擴(kuò)展，降低電流堆積效應(yīng)，而金屬層11作為反射鏡可以降低P電極對光的吸收，增加藍(lán)寶石襯底邊光的提取，并可以做為芯片的導(dǎo)熱板；金屬依需求可選用鋁、銀或金等材料。
[0039]如圖2所示，在圖1結(jié)構(gòu)的金屬層11表面涂布第一光刻膠層13 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。
[0040]如圖3所示，LED倒裝芯片周邊的第一光刻膠層13通過曝光或顯影方式去除，并且形成環(huán)形金屬層暴露區(qū)。
[0041]如圖4所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，將暴露部分的N型分別限制層4、發(fā)光區(qū)層5、P型分別限制層6、P型層7、P型歐姆接觸層8、光穿透層9、二氧化硅層10、金屬層11以及部分的N型層3去除使得整個(gè)LED芯片形成梯臺結(jié)構(gòu)。
[0042]如圖5所示，將LED芯片中間剩余的第一光刻膠層13全部去除。
[0043]如圖6所示，在圖5結(jié)構(gòu)的表面涂布第二光刻膠層14 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。
[0044]如圖7所示，將LED倒裝芯片梯臺結(jié)構(gòu)上的部分第二光刻膠層14通過曝光或顯影方式去除，并且形成環(huán)形金屬層暴露區(qū)。
[0045]如圖8所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，將暴露部分的金屬層11和二氧化硅層10去除，形成環(huán)形凹槽。
[0046]如圖9所示，將LED倒裝芯片剩余的第二光刻膠層14全部去除。
[0047]如圖10所示，在圖9中所得LED芯片結(jié)構(gòu)的表面涂布第三光刻膠層15(正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。[0048]如圖11所示，將LED芯片表面的第三光刻膠層15通過曝光或顯影方式部份去除，形成梯臺外壁暴露區(qū)以及在梯臺上形成環(huán)形暴露區(qū)。
[0049]如圖12所示，利用PECVD或其它鍍膜技術(shù)，在圖11所示的結(jié)構(gòu)表面直接制備一層絕緣介質(zhì)膜16，絕緣介質(zhì)膜16材質(zhì)為二氧化硅層或其它透光性佳的絕緣介質(zhì)，厚度在100nm-500nm之間。絕緣介質(zhì)膜16通過鍍膜的方式均勻地覆蓋在階梯結(jié)構(gòu)的LED芯片上及第三光刻膠層15表面。
[0050]如圖13所示，在圖12的LED結(jié)構(gòu)表面涂布第四光刻膠層17 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。
[0051]如圖14所示，將LED芯片表面的第四光刻膠層17通過曝光或顯影方式部份去除，僅保留梯臺外壁垂直涂布的第四光刻膠層17。
[0052]如圖15所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，除去部分絕緣介質(zhì)膜16，僅保留梯臺外壁垂直布置的絕緣介質(zhì)膜16和梯臺上環(huán)形凹槽中的絕緣介質(zhì)膜16，梯臺上環(huán)形凹槽中的絕緣介質(zhì)膜16高度等于金屬層11和二氧化硅層10的厚度。
[0053]如圖16所示，將LED芯片剩余的第三光刻膠層15和第四光刻膠層17全部去除。
[0054]如圖17所示，在圖16芯片結(jié)構(gòu)的表面涂布第五光刻膠層18 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。
[0055]如圖18所示，將LED芯片環(huán)形凹槽上方的第五光刻膠層18通過曝光或顯影方式部份去除，并且形成環(huán)形絕緣介質(zhì)膜暴露區(qū)。
[0056]如圖19所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，將芯片上方靠兩側(cè)暴露部分的絕緣介質(zhì)膜16完全去除。
[0057]如圖20所示，將LED芯片剩余的第五光刻膠層18全部去除。
[0058]如圖21所示，再通過蒸鍍、濺射或其它薄膜制作方法，在圖20芯片結(jié)構(gòu)上形成一層光穿透層ITO薄膜19，用于制作發(fā)光二極管的光穿透層及導(dǎo)電。
[0059]如圖22所示，在圖21芯片結(jié)構(gòu)的表面涂布第六光刻膠層20 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。
[0060]如圖23所示，將LED芯片梯臺頂部的第六光刻膠層20通過曝光或顯影方式部份去除，并且形成光穿透層ITO薄膜暴露區(qū)。
[0061]如圖24所示，利用PECVD或其它鍍膜技術(shù)，在圖23所示的芯片結(jié)構(gòu)表面制備一層金屬合金層21。
[0062]如圖25所示，在圖24結(jié)構(gòu)的表面涂布第七光刻膠層22 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。
[0063]如圖26所示，將LED芯片上方靠兩側(cè)表面的第七光刻膠層22通過曝光或顯影方式部份去除，在倒裝芯片梯臺頂部保留環(huán)狀和方形的第七光刻膠層22。并且形成梯臺下方和梯臺上的環(huán)形金屬合金層暴露區(qū)。圖26中可以看出，剩下的第七光刻膠層22分成兩個(gè)部分，都位于LED芯片的臺階上，環(huán)狀的第七光刻膠層22和方形的第七光刻膠層22之間的金屬合金層暴露區(qū)用于P型電極和兩個(gè)N型電極進(jìn)行隔離。
[0064]如圖27所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，去除沒有被第七光刻膠層22覆蓋的金屬合金層21，同時(shí)也去除環(huán)狀第七光刻膠層22和方形第七光刻膠層22之間的二氧化硅層
10、金屬層11以及光穿透層ITO薄膜19。原有的光穿透層ITO薄膜19將被分成N型電極光穿透層ITO薄膜191和P型電極光穿透層ITO薄膜192。
[0065]如圖28所示，將LED芯片剩余的第六光刻膠層20和第七光刻膠層22全部去除，并形成環(huán)狀N型電極和一個(gè)P型電極，P型電極被環(huán)狀N型電極包圍。
[0066]如圖29所示，為了進(jìn)一步提高LED芯片的發(fā)光效率，利用ICP、RIE或其它刻蝕技術(shù)對襯底I進(jìn)行刻蝕，并且形成多個(gè)附著孔27。
[0067]如圖30所示，利用涂膠方法把配制好的納米熒光粉液均勻地涂布在襯底I表面。然后在100-180攝氏度的烘箱內(nèi)進(jìn)行烘烤，時(shí)間為10分鐘-1個(gè)小時(shí)，最終在襯底I表面形成一層均勻的納米熒光粉層28。
[0068]至圖30中的LED芯片為止，本發(fā)明使用陶瓷散熱的高功率LED燈具的主要制作步驟已經(jīng)完成。
[0069]該發(fā)明使用陶瓷散熱的高功率LED燈具的N型電極主要包括N型電極光穿透層ITO薄膜191和N型電極金屬合金層23，其中N型電極光穿透層ITO薄膜191為階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)下部與芯片兩側(cè)的N型層3暴露區(qū)連接；階梯結(jié)構(gòu)上部與N型電極金屬合金層23、金屬層11以及絕緣介質(zhì)膜16連接，其中N型電極金屬合金層23位于階梯結(jié)構(gòu)上部的上方，金屬層11和絕緣介質(zhì)膜16位于階梯結(jié)構(gòu)上部的下方。
[0070]LED芯片的P型電極主要包括P型電極金屬合金層24和P型電極光穿透層ITO薄膜192，P型電極光穿透層ITO薄膜192上方與P型電極金屬合金層24連接，P型電極光穿透層ITO薄膜192四周向下延伸至光穿透層9并且將金屬層11和二氧化硅層10限制于其中；N型電極金屬合金層23與P型電極金屬合金層24位于同一水平面。
[0071]此外，可以看出包括透過大面積的金屬層11、N型電極金屬合金層23以及P型電極金屬合金層24，亦可達(dá)到散熱最大面積。
[0072]如圖31所示，N型電極包圍P型電極，達(dá)到最均勻電流，并且使得發(fā)光區(qū)和發(fā)光效果達(dá)到最均勻的理想狀態(tài)。
[0073]如圖32所示，從芯片上方及兩側(cè)四面出光及金屬層11反射，可以大大提升芯片發(fā)光效率。
[0074]如圖33所示，兩個(gè)N型電極金屬合金層23和P型電極金屬合金層24分別通過PCB板25與散熱結(jié)構(gòu)26進(jìn)行連接。由于兩個(gè)N型電極金屬合金層23和P型電極金屬合金層24位置在同一水平面上，使得它們與PCB板25錫焊時(shí)，錫焊層的厚度可以進(jìn)行有效的控制，避免虛焊或脫焊。
[0075]如圖34所示，一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，包括陶瓷散熱基座60，在陶瓷散熱基座60的一面固定電路板，在電路板連接有白光LED倒裝芯片50，在白光LED倒裝芯片50上方固定設(shè)有一非透明燈罩；在陶瓷散熱基座60的另一面設(shè)有向外突出的散熱鰭片61，散熱鰭片61也為陶瓷材質(zhì)。安裝基座51、陶瓷散熱基座6以及散熱鰭片61通過螺栓52進(jìn)行固定。
[0076]本發(fā)明由于散熱鰭片與陶瓷散熱基座的材質(zhì)為陶瓷材質(zhì)，利用陶瓷材質(zhì)的高傳導(dǎo)和高輻射物理特性，可以將白光LED倒裝芯片產(chǎn)生的熱能快速吸收并散去，確保白光LED倒裝芯片處于一恒定低溫狀態(tài)，并且可穩(wěn)定并持續(xù)運(yùn)作，因而可以延長了 LED的使用壽命。
[0077]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，包括陶瓷散熱基座(60 )，在所述陶瓷散熱基座(60 )的一面固定電路板，在所述電路板連接有白光LED倒裝芯片(50 )，在所述白光LED倒裝芯片(50)上方固定設(shè)有一非透明燈罩；在所述陶瓷散熱基座(60)的另一面設(shè)有向外突出的散熱鰭片(61)，所述散熱鰭片(61)也為陶瓷材質(zhì)，其特征在于:所述白光LED倒裝芯片(13)層結(jié)構(gòu)依次包括襯底(I)、緩沖層(2)、N型層(3)、N型分別限制層(4)、發(fā)光區(qū)層(5)、P型分別限制層(6)、P型層(7)、P型歐姆接觸層(8)、光穿透層(9)、二氧化硅層(10)、金屬層(11 )，在襯底(I)表面涂敷一層納米熒光粉層(28)，其特征在于:該芯片蝕刻成梯臺結(jié)構(gòu)并形成環(huán)狀N型電極和柱形P型電極，柱形P型電極被環(huán)狀N型電極包圍，所述環(huán)狀N型電極和所述柱形P型電極與PCB板連接的焊錫面處于同一水平面高度；在所述襯底(I)上通過刻蝕形成多個(gè)附著孔(27)，納米熒光粉層(28)通過所述多個(gè)附著孔(27)粘附在所述襯底(I)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其特征在于:N型電極主要包括N型電極光穿透層ITO薄膜(191)和N型電極金屬合金層(23)，其中N型電極光穿透層ITO薄膜(191)為階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)下部與芯片的N型層(3)暴露區(qū)連接；階梯結(jié)構(gòu)上部與N型電極金屬合金層(23)、金屬層(11)以及絕緣介質(zhì)膜(16)連接，其中N型電極金屬合金層(23)位于階梯結(jié)構(gòu)上部的上方，金屬層(11)和絕緣介質(zhì)膜(16)位于階梯結(jié)構(gòu)上部的下方；P型電極主要包括P型電極金屬合金層(24)和P型電極光穿透層ITO薄膜(192)，P型電極光穿透層ITO薄膜(192)上方與P型電極金屬合金層(24)連接，P型電極光穿透層ITO薄膜(192)四周向下延伸至光穿透層(9)并且將下方的金屬層(11)和二氧化硅層(10)限制于其中；N型電極金屬合金層(23)與P型電極金屬合金層(24)位于同一水平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)膜(16)與階梯結(jié)構(gòu)的中間部分和下部相平行，起到隔離N型電極光穿透層ITO薄膜(191)的作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其特征在于:在所述襯底(I)中形成一層凹凸面(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其特征在于:所述襯底(I)與所述緩沖層(2 )通過凹凸面(12 )結(jié)構(gòu)過渡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其特征在于:所述環(huán)狀N型電極和所述P型電極通過各自的PCB板與散熱結(jié)構(gòu)(26)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其特征在于:所述散熱鰭片(61)為圓柱狀的散熱凸塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)所述使用陶瓷散熱的高功率LED燈具，其特征在于:所述散熱鰭片(61)為方塊狀的散熱凸塊。
【文檔編號】H01L33/50GK103915556SQ201410157776
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月27日
【發(fā)明者】俞國宏 申請人:俞國宏