在一个实施例中，倒装芯片LED通过从其n层和p层的底部表面延伸的高密度金柱而形成。金柱结合至底座电极。然后将底部填充材料模制以填充LED的底部和所述底座之间的空隙。所述底部填充包括硅树脂模塑料基本成分和按重量大约70%-80%的氧化铝（或其它合适的材料）。氧化铝具有比大多数为硅石的通常的硅树脂底部填充的热导率好的是其大约25倍的热导率。氧化铝是白色粉末。底部填充也可以包含按重量大约5%-10%的TiO2以增大反射率。LED光由反射的底部填充向上反射，并且底部填充高效地将热量传导至底座。底部填充还使光散射随机化，改善了光提取。分布的金柱和底部填充在生长衬底剥离工艺期间支撑LED层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发光二极管(LED)，具体地，涉及在LED和安装表面之间提供反射且热传导的底部填充。
技术介绍
LED通常安装在底座晶片上，该底座晶片稍后被切割以分离出各个LED/底座(submount)。晶片的每个底座部分具有诸如通过超声结合而结合至LED上的电极的顶部电极。然后在LED下面注入诸如环氧树脂或硅树脂(silicone)之类的底部填充材料以提供机械支撑并且保护LED免于污染。 底座也具有通过金属图案电连接至LED电极的一组更加鲁棒的电极，其通常使用传统的焊料回流或其它手段(在将底座晶片切割之后)结合至印刷电路板。已知的是，在LED的底部表面上提供大反射金属电极(如，银)，从而由LED有源层向下发出的光被向上反射而不是由底座吸收。形成这种反射金属电极可能是复杂的。半导体表面的准备、银镜的淀积和图案化以及利用保护片(guard sheet)的封装(用于防止金属混杂或污染)可能是必须密切受到监控的非常复杂和精细的工艺。LED可能产生大量的热量，并且热量可传导通过底座并且进入散热器。大多热量可通过LED金属电极传导至底座。硅树脂和环氧树脂底部填充材料是差的热导体。所需要的是从底座的表面向上反射光并且增加来自LED的热量的去除的更好方式。
技术实现思路
在此描述的技术用于利用在LED和底座之间提供了良好热导率的反射底部填充形成倒装芯片LED。为了形成LED自身，在生长衬底上生长传统的基于GaN的层(包括AlInGaN、InGaN等)或AlInGaP层。然后，对于顶部p层不是非常传导性的基于GaN的LED，可以在p层的顶部表面上淀积例如ITO、AZO、ZnO, MZO、GZO、AMZO, ZIO或GMZO的透明导电氧化物(TCO)层以帮助扩展电流。也可以使用金的透明层。然后可以刻蚀TCO层、p层和有源层的部分以将n层的分布的各部分暴露。然后例如可以用铝、Pt或Ti填充开孔以与n层进行电接触。然后将金柱电镀到金属n接触(例如，铝)上使其具有一高度而使得n电极的最终厚度将会为大约与最终P电极厚度(下面讨论)相同的高度，如5微米。然后例如将银或Pt的反射垫图案化在P层上的TCO层上，并且用金电镀垫以形成具有与在铝上形成的金柱相同的高度的金柱的高密度阵列。金柱可以具有大约50微米或更小的间隔，并且可以具有大约10微米或更大的直径。在某些实施例中，金柱可以具有30微米或更小的间隔，并且可以具有大于10微米的直径。然后从晶片单一化LED并且将其安装在底座晶片的金属电极上。底座电极可以是金垫，并且可以通过将金柱超声焊接至底座阳极和阴极金垫来安装LED。制备基于娃树脂的底部填充。传统的娃树脂模塑料(SMC, silicone moldingcompound)包含大约80%的娃石(按重量)用于加强强度。在本专利技术的一个实施例中，用氧化铝(Al2O3)替换硅石(或其一部分)，其中使用公知的工艺制备氧化铝以在白光下使得氧化铝粉末是白的。这种氧化铝在商业上是可获得的。硅树脂和硅石具有差的热导率，而氧化铝具有好得多的热导率。加载有大约70-80% (按重量)氧化铝的硅树脂将具有良好的热导率。SMC含量的少量(例如，按重量的5-10%)可以是氧化钛(Ti02)、亮白粉末，以便将反射率增大至如96% —样高。含有氧化铝和TiO2的SMC不仅反射光而且相比于现有技术的银镜电极以更大的程度使得反射随机化。可以用具有适当反射特性和热导率的其它材料来填充SMC。反射特性可以是材料是白的或者具有相对闻的折射率。这种适当闻的折射率大于娃树脂的折射率，如大于1.5。大于90%的底部填充的总反射率是优选的。底部填充的适当热导率是大于20 ff/m/K 安装在底座晶片上的LED于是可以经受模制工艺，其中加载有氧化铝以及可选的TiO2的SMC在压力下被强制填充到LED和底座之间的空隙中。然后将SMC固化，并且从模具去除底座晶片。然后诸如从生长衬底上去除过量的SMC。然后可以例如通过激光剥离去除生长衬底，同时底部填充和金柱提供了对于薄LED层的机械支撑。然后刻蚀暴露的n层表面以使其粗糙化从而用于增大光提取。然后将底座晶片切割以分离出各单独的LED/底座。与TCO层一起的许多分布的金柱跨越p层的后表面分布电流。对于AlInGaP LED,TCO层是可选的，可以在p层中的扩散金属区域上镀上金柱。用反射的SMC填充柱与柱之间的间隔，以使得来自有源层的任何向下的光被向上反射并且被随机化以用于增大光提取。柱的顶部也向上反射光。与许多金柱结合在一起，增大的热导率的SMC在LED和底座之间提供了良好的热传导路径。以上仅是本专利技术的一个实施例，可以使用其它材料。附图说明图I是图示其上生长了 LED层的现有技术晶片的一小部分的剖面视图。图2图示对于GaN LED在p层上淀积的ITO层。图3图示向下刻蚀穿通到n层并且涂覆有绝缘材料的开孔。图4图示用铝(或其它适当的金属)填充的开孔。图5图示用金镀以形成例如具有大约5微米的高度的柱的铝的区域。图6图示在ITO层上图案化的银垫。图7图示在银垫上镀的与铝上的金柱近似平坦的金柱。图8图示在被切割后并且安装在底座晶片上的LED的一部分。图9是将底座晶片上的三个LED浸入硅树脂模塑料(SMC)的简化示意视图，其中所述硅树脂模塑料包含具有良好反射率和热导率的粉末，如氧化铝粉末和可选的TiO2粉末，用于压缩模制底部填充以填充LED和底座晶片之间的空隙。图10更加详细地图示当正在通过激光剥离去除生长衬底时的完整LED。模制的底部填充和金柱在激光剥离期间支撑LED层。图11是图10的LED的底部视图，其图示接触n层和p层的金柱的图案。图12是标识在用以形成图10的结构的工艺中使用的某些步骤的流程图。相同或者等效的元件标有相同的附图标记。具体实施例方式作为初步事项，在生长衬底上形成传统的LED。在所使用的示例中，LED是基于GaN的LED，如AlInGaN或InGaN LED，用于产生蓝色到绿色的光。本专利技术中可以使用的其它类 型的LED包括AlInGaP LED,其可以产生红色到黄色范围内的光。如图I中所示，对于通常的GaN LED，使用传统的技术在蓝宝石生长衬底12上生长相对厚的n型GaN层10 (n层10)。相对厚的n层10通常包括低温成核层(nucleationlayer)和一个或多个额外层以便为n型覆层(cladding layer)和有源层提供低缺陷的晶格结构。然后将一个或多个n型覆层(示出为包括在n层10中)形成在厚的n型层上，之后是有源层14、一个或多个p型覆层16以及更加重掺杂的p型接触层18 (用以帮助金属欧姆接触的形成)。各材料的传导性可以是相反的。将生长LED层作为步骤101示出在图12中。然后可以将LED退火来激活p型掺杂剂以增大p层的传导性(步骤102)。如图2中所示，在接触层18上淀积薄的传导的铟钛氧化物(ITO)层20 (或者其它TCO层)，以帮助在接触层18上扩展电流(图12中的步骤103)。厚度可以是40nm-100nm的量级，然而宽范围的厚度也是可接受的。淀积ITO层是公知的。取而代之，可以使用其它类型的透明传导层。ITO层20对于400nm左右的波长通常吸收低于2%的与其接触的LED光，并且对于40本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.06 US 12/613,9241.一种发光器件，包括 发光二极管(LED)管芯，LED管芯具有底部表面； 底座，其上安装了所述LED管芯，在LED管芯和底座之间存在间隙； 所述LED管芯具有与所述底部表面电连接的多个金属柱，沿着所述LED管芯的底部表面在各金属柱之间存在基本上透明的区域而使得由所述LED管芯向下发出的光经过各金属柱之间；以及 基本上反射的底部填充材料，其填充所述LED管芯的底部表面和所述底座之间的空隙，所述底部填充材料包括硅树脂和具有大于20 ff/m/K的热导率的反射粉末，所述底部填充材料将来自LED管芯的光大体向上反射，并且传导所述LED管芯和底座之间的热量。2.如权利要求I所述的器件，其中，所述底部填充材料进一步包括注入有TiO2的硅树月旨，其中所述TiO2包括底部填充材料的按重量的超过大约5%。3.如权利要求I所述的器件，其中，所述LED管芯是倒装芯片。4.如权利要求I所述的器件，其中，反射粉末包括底部填充材料的按重量的至少为70%的氧化铝。5.如权利要求I所述的器件，其中，所述底部填充材料具有对于可见光而言的至少90%的反射率以及至少大约20 ff/m/K的热导率。6.如权利要求I所述的器件，其中，所述金属柱间隔分开小于50微米。7.如权利要求I所述的器件，其中，所述LED管芯具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：RI阿达滋，G巴辛，PS马丁，M克拉梅斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。