一种大功率白光LED器件的无金线封装方法及白光LED器件

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，本无金线封装方法，包括在芯片与外引支架电极之间设置电连接通道和在芯片的一侧设置荧光材料层，其具体工艺步骤至少包括下列内容：

A、采用单晶荧光材料层构成所述的荧光材料层；

B、在单晶荧光材料层的表面上制备透明导电薄膜；

C、在透明导电薄膜上制备导电金属电极，所述导电金属电极形状与芯片的p和/或n电极形状相对应/相匹配；

D、载有透明导电薄膜和导电金属电极的单晶荧光材料晶片构成单晶荧光材料复合功能单元；

E、将单晶荧光材料功能单元通过共晶焊接的方法与芯片进行封装，在芯片的p和/或n电极与外引支架电极之间建立电连接通道。

进一步的，所述的单晶荧光材料包括石榴石类单晶荧光材料。

采用单晶荧光材料构成荧光层/荧光激发层，一方面大大简化了LED发光器件的封装过程和制备工艺，另一方面，单晶荧光材料具有比现有的荧光粉和灌封胶更好的热传导率和荧光材料的均匀度/均质度，其激发发射效率高，具有高度均匀性，物化性能稳定、寿命长、热导率高，可大大改善大功率LED发光芯片的工作环境，其作为一种导热载体，增加了LED发光芯片的热量传导途径。

关于单晶荧光材料的具体情况，可参考本申请人申请的中国发明专利申请“适用于白光LED的单晶荧光材料”中的相关信息，在此不再叙述。

所述的透明导电薄膜包括金属膜系列、透明导电氧化物膜系列、高分子膜系列、复合膜系列和化合物膜系列导电薄膜。

优选地，所述的透明导电薄膜是铟锡氧化物半导体透明导电膜或Ni/Au导电膜。

所述透明导电薄膜和导电金属电极的制备采用光刻蚀法、掩模法、激光干式刻蚀法、丝网印刷法或萌罩透过沉积法。

采用透明导电薄膜和导电金属电极替代金线进行封装，可以有效增加LED发光芯片的出光面积，增加光通量，提高LED出光效率。

上述透明导电薄膜和导电金属电极及其制备方式均为现有技术，其具体方法和工艺过程在此不再叙述。

更进一步的，所述的单晶荧光材料功能单元设置在芯片的至少一个侧面，作为一种特例，单晶荧光材料功能单元可以设置在芯片的两个侧面，构成一种可双面出光的发光器件。

所述的透明导电层及导电金属电极通过面接触的形式，在芯片的p和/或n电极与外引支架电极之间建立电连接通道。

为了提高pn结的欧姆接触面(即俗称的p和/或n电极)和导电金属电极的允许载流量，在芯片的p和/或n结面(即俗称的p-GaN或n-GaN)上的欧姆接触面的周围，还可以再制备/设置一Ni/Au导电层，来增加各欧姆接触面与p和/或n结面的电接触面积。

由于采用面接触式电连接方式，一则接触电阻可大大下降，二则欧姆接触面的单位面积上电流密度大大下降，可承受的电流密度可大幅度提升，为提高LED发光器件的允许工作电流和发光功率创造了条件。

实施例1：

一种采用图1所述的封装方法制造的大功率白光LED器件，其结构如所示。

图2中，常规LED发光芯片的结构通常是在衬底层1上设置缓冲层/u-GaN层2，然后依次是n-GaN层3、激活区4和p-GaN层5，在n-GaN层和p-GaN层上设置用于电连接引出的欧姆接触面(即俗称的p和/或n电极)6和7。

本技术方案在LED发光芯片B的至少一侧，设置一依次由单晶荧光材料层8、透明导电薄膜9和导电金属电极10和11复合构成的单晶荧光材料功能单元A。

由图可见，单晶荧光材料功能单元，通过透明导电层和导电金属电极，在pn结芯片和外引支架电极(图中未示出)之间构成电连接通道。

透明导电层通过导电金属电极，采用面接触的结构形式，在芯片的p和/或n电极与外引支架电极之间建立了电连接通道。

导电金属电极形状10和11与芯片的p和/或n电极6和7形状分别对应相对应/相匹配。

同前所述相同，为了提高pn结的欧姆接触面(即俗称的p和/或n电极)和导电金属电极的允许载流量，在芯片的p和/或n结面(即俗称的p-GaN或n-GaN)上的欧姆接触面6或7的周围，还可以再制备/设置一Ni/Au导电层，来增加各欧姆接触面与p和/或n结面的电接触面积。

图中的LED芯片为横向结构(Lateral)，横向结构LED芯片的p和/或n电极在LED芯片的同一侧。

在本技术方案中，单晶荧光材料所起到的主要作用如下：

1)起到常规的荧光变换作用；

2)作为透明导电层和导电金属电极的载体；

3)充当LED芯片的散热/导热的载体/途径。

作为一种特例，还可以在LED芯片的两面同时设置单晶荧光材料层，取消常规封装工艺中的衬底层，构成一种可双面出光的发光器件，其具体结构在此不再示出，本领域的技术人员，在掌握了本技术方案的发明思路和创新要点后，无需经过创造性的劳动，即可再现该技术方案和产品结构。

实施例2：

另一种采用图1所述的封装方法制造的大功率白光LED器件，其结构如图3所示。

图3中，LED芯片为垂直结构(Vertical)，垂直结构的LED芯片的两个电极6和7分别在LED外延层(p-GaN层5和在n-GaN层3)的两侧。

同样，当采用单晶荧光材料充当图中位于n-GaN结构层3下方的衬底层1时，即可构成能真正双面发光/出光的LED发光器件。

其余同图1或图2所述。

采用上述结构以后，在一块基材上，采用芯片集成封装法(Chip on Board)，可同时设置多个LED发光芯片，有助于提高单个LED发光器件的发光量和光通量。

由于本发明采用透明电极直接与LED芯片的pn结电极进行面接触式的电连接，设置单一介质的荧光激发/转换层，简化了LED芯片的封装工艺，大大提高了白光LED器件的封装可靠性，对LED芯片的发光无任何阻挡，可以有效增加蓝光芯片的出光面积，提高LED出光效率，提高了LED发光器件的注入效率和降低其正向工作电压，降低了芯片结温，有效地解决了大功率白光LED的散热问题，可显著延长LED发光器件的使用寿命，提高LED的出光效率，特别适应于批量集成封装生产工艺，可以有效降低LED发光器件的制造成本。

本发明可广泛用于大功率白光LED发光器件的生产制造领域。