一種用于led光源的芯片及用其制備的led光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于LED光源的芯片及用其制備的LED光源，屬于LED技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光源以其發(fā)光效率高、光源耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強(qiáng)、有利環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，使其越來越受廣大消費(fèi)者青睞。另一方面，當(dāng)前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來面臨的重要的問題，在照明領(lǐng)域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光，世界上一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術(shù)競賽。美國從2000年起投資5億美元實(shí)施“國家半導(dǎo)體照明計(jì)劃”，歐盟也在2000年7月宣布啟動(dòng)類似的“彩虹計(jì)劃”。我國科技部在“863”計(jì)劃的支持下，2003年6月份首次提出發(fā)展半導(dǎo)體照明計(jì)劃。LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。
[0003]燈即半導(dǎo)體發(fā)光二極管燈，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體LED芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，由于外延皇晶過程中缺陷不可避免存在，并且在LED點(diǎn)亮電能轉(zhuǎn)化為光能過程中作為副產(chǎn)物的熱能存在，使LED燈熱散是目前各LED研究機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的發(fā)明人基于降低LED點(diǎn)亮過程中副產(chǎn)物熱能的生成，提高芯片的發(fā)光亮度，提高熱散，發(fā)明了一種用于LED光源的芯片，芯片由外延襯底層、外延層、電流擴(kuò)散層、P\N極等組成，每個(gè)芯片由2個(gè)或2個(gè)以上的發(fā)光單體構(gòu)成，單個(gè)芯片中每個(gè)發(fā)光單體除了外延層中襯底層以上至外延層中N平臺(tái)層，外延層其他部分及電流擴(kuò)散層均獨(dú)立設(shè)置，每個(gè)發(fā)光單體上面都分別有一個(gè)P極和一個(gè)N極。一個(gè)芯片上包含多個(gè)發(fā)光單體，可以減少因材料不匹配所造成的缺陷密度，另外因芯片內(nèi)各發(fā)光單體之間發(fā)光層是各自獨(dú)立的，而LED點(diǎn)亮過程中電能轉(zhuǎn)換成光能過程中副產(chǎn)物熱量主要集中在發(fā)光層，通過獨(dú)立發(fā)光層可提高熱散，增大了熱散及發(fā)光表面積?，F(xiàn)有技術(shù)芯片因芯片越大，相對缺陷密度越高，芯片外延層缺陷直接導(dǎo)致漏電，抗靜電能力差，本實(shí)用新型通過對芯片分成幾個(gè)發(fā)光單體，降低外延內(nèi)部應(yīng)力，減少缺陷密度，LED點(diǎn)亮過程中熱主要來源于缺陷，而缺陷主要來源于皇晶襯底與外延層材料的不匹配，這一材料與材料之間的不匹配所造成的缺陷無論從理論還是實(shí)踐研究結(jié)果，均表明都是無法避免的，本實(shí)用新型發(fā)明人通過大量研究，經(jīng)無數(shù)次試驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)對芯片中發(fā)光層獨(dú)立分成幾個(gè)單獨(dú)發(fā)光個(gè)體，以此可有效降低了熱能生成，同時(shí)可提高熱散，并且有增加了芯片出光率。
[0005]本實(shí)用新型用于LED光源的芯片，其中每個(gè)芯片中的發(fā)光單體可以分成1組或1組以上，組內(nèi)發(fā)光單體并排排列，組內(nèi)P\N極排列方向一致，如圖1所示；組與組之間:一組發(fā)光單體的P極與相鄰組相鄰的發(fā)光單體的N極相鄰。芯片的發(fā)光單體如此設(shè)置一方面有利于導(dǎo)線設(shè)置，并且有利于發(fā)光單體之間并聯(lián)，相對小功率芯片，解決小功率芯片并聯(lián)時(shí)死燈問題，各小功率芯片是經(jīng)過切開再重新分選，因?yàn)楦餍」β市酒瑐€(gè)體差異明顯，電壓不均造成電流分流，電流往最底電壓的線路走最多產(chǎn)生熱量最大，極易膠裂死燈，但本實(shí)用新型單個(gè)芯片內(nèi)發(fā)光單體在外延片內(nèi)位置上相鄰，其電壓個(gè)體差異幾乎可以忽略不計(jì)，從而提高了 LED光源的良率。
[0006]本實(shí)用新型用于LED光源的芯片，發(fā)明人基于目前的技術(shù)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)每個(gè)芯片包含2—一9個(gè)發(fā)光單體時(shí)其在制備過程中，尤其是外延片切片裂片階段的良率最高。但不排除經(jīng)后切裂片技術(shù)提高后，工業(yè)化生產(chǎn)中一個(gè)芯片內(nèi)包含10個(gè)及10個(gè)以上的發(fā)光單體。
[0007]本實(shí)用新型用于LED光源的芯片，發(fā)明人在目前技術(shù)的限制下，基于上述良率的考量，每個(gè)芯片的面積優(yōu)選為0.01mm2 6mm2之間。
[0008]目前現(xiàn)有技術(shù)中LED光源的熱散主要通過把LED芯片熱量往下傳導(dǎo)至襯底層，通過襯底層進(jìn)行熱散，本實(shí)用新型用于LED光源的芯片，其中外延層厚度優(yōu)選為Ιμπι—一50 μπι之間，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型的LED光源工作狀態(tài)下其熱量主要集中在發(fā)光層，發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)光層的熱量很大一部分更易通過上傳方式進(jìn)行發(fā)散，發(fā)明人在各發(fā)光單體上制備P\N極，并且P\N極的導(dǎo)線直接或間接與電源電性連接，通過發(fā)光單體上的電極及導(dǎo)線的優(yōu)選來提高熱散，把各發(fā)光單體P極及N極上的導(dǎo)線直徑優(yōu)選自
0.015mm--0.05mm之間。導(dǎo)線材料選自金線、銅線、招線、銀線、合金金銅線、合金金銀線。單個(gè)發(fā)光單體上的電極P與電極N的直徑分別大于60 μ m，電極P與電極N的厚度大于0.9 μπι，電極P與電極N由高導(dǎo)熱、高附著性的材料組成，材料優(yōu)選自:Au，Ag, Al, Cu,Cr, Pbo
[0009]本實(shí)用新型用于LED光源的芯片，其外延層由Al JnGaNi JP In faK x構(gòu)成，x為0——80%之間。
[0010]本實(shí)用新型用于LED光源的芯片，其電流擴(kuò)散層選自:銦錫氧化物、鎳和金合金。
[0011]為提高本實(shí)用新型用于LED光源的芯片的出光率及熱散能力，芯片內(nèi)相鄰兩個(gè)發(fā)光單體邊緣之間距離> 5 μπι。
[0012]本實(shí)用新型另一方面提供了本實(shí)用新型的LED芯片制備的LED光源，包括一個(gè)或一個(gè)以上的芯片，芯片封裝于基板上，基板可以為透明基板或者不透明基板，一個(gè)以上的芯片可以是串聯(lián)或并聯(lián)連接于LED的電源上。
[0013]本實(shí)用新型的LED芯片制備的LED光源，優(yōu)選燈絲燈等條狀集成光源，目前現(xiàn)有技術(shù)制備的條狀集成光源在工作狀態(tài)下，測量其溫度時(shí)發(fā)現(xiàn)90%的熱能都集中在芯片襯底與基板之間的膠體內(nèi)，這部分熱從基板進(jìn)行熱散的幾率趨于零。本實(shí)用新型的光源由于使用了本實(shí)用新型的LED芯片，其在工作狀態(tài)下的產(chǎn)生的熱量大部分可以因本實(shí)用新型LED芯片的獨(dú)特結(jié)構(gòu)而引入上行，通過電極、及電極上的導(dǎo)線進(jìn)行有效熱散，從而降低了因LED光源在工作狀態(tài)下熱量得不到及時(shí)疏散，溫度過高引起的系