一种倒装HV‑LED光源及其制备方法与流程

本申请涉及半导体器件技术领域，更具体地说，涉及一种倒装hv-led光源及其制备方法。

背景技术：

高压发光二极管(highvoltagelightemittingdiode，hv-led)光源，又称高亮度发光二极管光源，是一种新型的固态照明光源，其额定电压可达30v-70v，具有光电转换效率高、环保无污染、可靠性高、响应时间快、辐射效率高和寿命长等优点。

由于传统的dc-led芯片在大电流低电压下工作，为提升其工作电压，一般采用集成封装结构，即将多颗芯片串并联，而hv-led光源直接在芯片级就实现了微晶粒的串并联，并在低电流高电压下工作，hv-led光源不仅能够将加油交流电通过外接全波整流器驱动，也可采用直流驱动，运用范围广。现有的hv-led光源主要分为正装hv-led光源和倒装hv-led光源，其中，正装hv-led光源是指把hv-led芯片的电极朝上，衬底朝下的方式用粘结材料与支架连接，然后在电极上打线与支架相连，从而实现hv-led芯片与电极的电连接。正装hv-led光源由于电极和电极焊接点都在hv-led芯片出光面方向上，由于电极和电极焊接点都会吸收部分光线，而降低光源的出光效率。

为了解决正装hv-led光源的上述问题，倒装hv-led光源应运而生，传统的倒装hv-led光源通过hv-led芯片的倒装焊解决了电极和电极焊接点的遮光问题，但是如何对倒装hv-led光源的封装结构进行进一步的改善，以进一步提升倒装hv-led光源的出光效率，成为相关领域研究人员努力的方向之一。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种倒装hv-led光源及其制备方法，以实现提高倒装hv-led光源的出光效率的目的。

为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种倒装hv-led光源，包括：

至少一个hv-led芯片；

基板，所述基板表面具有至少一个凹槽；

位于每个所述凹槽背离所述基板一侧表面的反射膜，每个所述反射膜表面设置一个所述hv-led芯片，所述hv-led芯片的出光面背离所述反射膜；

位于所述基板表面的金属层、第一电极和第二电极，所述金属层用于实现所述至少一个hv-led芯片与所述第一电极和第二电极的电连接；

位于所述至少一个hv-led芯片背离所述基板一侧的封装层，所述封装层覆盖所述至少一个hv-led芯片及所述金属层，且与所述基板表面所成角度为预设角度；

所述封装层包括：功能层以及包围所述功能层的支撑结构；

所述功能层包括：

覆盖所述至少一个hv-led芯片及所述金属层的第一荧光粉层；

位于所述荧光粉背离所述金属层一侧表面的保护层；

所述预设角度的取值范围为，0°-90°，不包括端点值。

可选的，所述金属层包括：走线层和至少一个连接结构；

每个所述连接结构位于一个所述凹槽中，一个所述连接结构用于连接一个所述hv-led芯片；

所述走线层用于实现所述连接结构与所述第一电极及第二电极的电连接。

可选的，所述凹槽的剖面形状为正倒梯形，且所述倒梯形的高度与所述连接结构的高度相等。

可选的，所述预设角度的取值范围为45°±10°，包括端点值。

可选的，所述功能层还包括：

位于所述第一荧光粉层与所述保护层之间的透镜及减反射膜；

所述减反射膜位于所述透镜与所述保护层之间。

可选的，所述功能层还包括：

位于所述减反射膜与所述保护层之间的第二荧光粉层。

可选的，所述基板为陶瓷基板。

可选的，所述支撑结构包括反射单元和支撑单元；其中，

所述反射单元位于所述支撑单元与所述功能层之间。

可选的，所述反射单元为布拉格反射镜薄膜反射单元或二维光子晶体材料反射单元。

一种倒装hv-led光源的制备方法，包括：

提供基板；

对所述基板进行刻蚀，形成至少一个凹槽；

在所述基板表面敷金属膜层，并对所述金属膜层进行刻蚀，以使所述凹槽表面暴露出来，形成金属层、第一电极和第二电极；

在所述凹槽表面形成反射膜；

在每个所述反射膜表面倒装焊一个hv-led芯片，所述hv-led芯片通过所述金属层与所述第一电极及第二电极电连接，所述hv-led芯片的出光面背离所述反射膜；

在所述至少一个hv-led芯片背离所述基板一侧，形成覆盖所述至少一个hv-led芯片及所述金属层的封装层，所述封装层与所述基板表面所成角度为预设角度；

所述封装层包括：功能层以及包围所述功能层的支撑结构；

所述功能层包括：

覆盖所述至少一个hv-led芯片及所述金属层的第一荧光粉层；

位于所述荧光粉背离所述金属层一侧表面的保护层；

所述预设角度的取值范围为，0°-90°，不包括端点值。

可选的，所述预设角度的取值范围为45°±5°，包括端点值。

可选的，所述在所述基板表面敷金属膜层，并对所述金属膜层进行刻蚀，以使所述凹槽表面暴露出来，形成金属层包括：

在所述基板表面设置铜箔；

对所述基板与所述铜箔进行共晶烧结，形成铜金属膜层；

在所述铜金属膜层表面设置光敏胶，并对所述光敏胶进行曝光、显影，形成掩膜层；

以所述掩膜层为掩膜对所述铜金属膜层进行刻蚀，使所述凹槽表面暴露出来，形成铜金属层。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种倒装hv-led光源及其制备方法，其中，所述倒装hv-led光源的反射膜和金属层共同构成了所述倒装hv-led光源中的hv-led芯片的反光面，提升了hv-led芯片的光源利用率，从而提升了所述倒装hv-led光源的出光效率；另外，所述倒装hv-led光源中的封装层与所述基板表面所成角度为预设角度，为所述hv-led芯片提供了一个反光杯结构，使得所述hv-led芯片的出射光线在其出射光路上能够被该反光杯结构反射向所述倒装hv-led光源的出光面，从而进一步增强所述倒装hv-led芯片的出光效率。

并且，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片通过设置于所述基板上的凹槽与所述基板直接接触，极大的提高了光源的散热能力，为所述hv-led芯片提供了良好的工作环境。

进一步的，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片的倒装设计使得可以通过所述金属层实现引出，大大简化了所述倒装hv-led光源的外部驱动电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种倒装hv-led光源的剖面结构示意图；

图2为本申请的一个优选实施例提供的一种倒装hv-led光源的剖面结构示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种金属层的俯视结构示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的一种连接结构的示意图；

图5为本申请的一个实施例提供的一种倒装hv-led光源的制备方法的流程示意图；

图6为本申请的另一个实施例提供的一种倒装hv-led光源的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种倒装hv-led光源，如图1所示，包括：

至少一个hv-led芯片50；

基板10，所述基板10表面具有至少一个凹槽；

位于每个所述凹槽背离所述基板10一侧表面的反射膜40，每个所述反射膜40表面设置一个所述hv-led芯片50，所述hv-led芯片50的出光面背离所述反射膜40；

位于所述基板10表面的金属层30、第一电极和第二电极，所述金属层30用于实现所述至少一个hv-led芯片50与所述第一电极和第二电极的电连接；

位于所述至少一个hv-led芯片50背离所述基板10一侧的封装层，所述封装层覆盖所述至少一个hv-led芯片50及所述金属层30，且与所述基板10表面所成角度为预设角度；

所述封装层包括：功能层以及包围所述功能层的支撑结构80；

所述功能层包括：

覆盖所述至少一个hv-led芯片50及所述金属层30的第一荧光粉层60；

位于所述荧光粉背离所述金属层30一侧表面的保护层70；

所述预设角度的取值范围为，0°-90°，不包括端点值。

需要说明的是，所述倒装hv-led光源的反射膜40和金属层30共同构成了所述倒装hv-led光源中的hv-led芯片50的反光面，提升了hv-led芯片50的光源利用率，从而提升了所述倒装hv-led光源的出光效率；另外，所述倒装hv-led光源中的封装层与所述基板10表面所成角度为预设角度，为所述hv-led芯片50提供了一个反光杯结构，使得所述hv-led芯片50的出射光线在其出射光路上能够被该反光杯结构反射向所述倒装hv-led光源的出光面，从而进一步增强所述倒装hv-led芯片50的出光效率。

并且，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片50通过设置于所述基板10上的凹槽与所述基板10直接接触，极大的提高了光源的散热能力，为所述hv-led芯片50提供了良好的工作环境。

进一步的，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片50的倒装设计使得可以通过所述金属层30实现引出，大大简化了所述倒装hv-led光源的外部驱动电路。

还需要说明的是，在所述倒装hv-led光源中，所述基板10表面具有的凹槽数量与所述hv-led芯片50的数量相同；

所述第一荧光粉层60根据所述hv-led芯片50及实际需求等色，配置不同的荧光粉，可以在硅胶中掺入纳米级荧光粉作为所述第一荧光粉层60，使所述第一荧光粉层60的折射率提高到1.8以上，能够提高hv-led芯片50的出光效率(10％-20％)，有效改善光色质量。

所述支撑结构80朝向所述功能层一侧优选采用高反射率材料构成反射单元，反射单元背离所述功能层一侧为支撑单元，所述反射单元保证在可见光范围内反射率高于85％，所述支撑单元优选采用不透明且强度大的绝缘材料；优选的，所述反射单元为布拉格反射镜薄膜反射单元或二维光子晶体材料反射单元。其中，所述布拉格反射镜薄膜由sio2、tio2、mgf、al2o3、ta2o5、zro2等组成，所述二维光子晶体材料由sio2、zro2、tio2构成。

在本申请的一个实施例中，优选的，参考图1，所述凹槽的剖面形状为正倒梯形，以利用所述正倒梯形的斜面实现金属层30在该位置的过渡，避免金属层30在该位置由于过陡的角度而增加的断线风险。

另外，优选的，所述预设角度的取值范围为45°±10°，包括端点值。更优选的，所述预设角度的取值与所述正倒梯形的斜面与所述基板10所成角度相同，即所述预设角度为45°，以进一步提升所述反光杯结构对所述hv-led芯片50的出射光线的反射效果，进一步提升光源的出光效率。

在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，参考图2，所述功能层还包括：

位于所述第一荧光粉层60与所述保护层70之间的透镜90及减反射膜10040；

所述减反射膜10040位于所述透镜90与所述保护层70之间。

需要说明的是，所述透镜90紧贴所述第一荧光粉层60，用于实现所述hv-led芯片50出射光线的汇聚，避免产生光晕现象；所述减反射膜10040紧贴所述透镜90表面，用于减少hv-led芯片50出射光线的反射，增加出射光线的透过率，从而增加所述倒装hv-led光源的出光效率。

可选的，所述保护层70为硅树脂层，紧贴所述减反射膜10040设置，在这个器件的外侧与外部环境直接接触，对所述倒装hv-led光源实现机械保护。

为了实现所述倒装hv-led光源的光色均匀性，所述功能层还包括：

位于所述减反射膜10040与所述保护层70之间的第二荧光粉层。

在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述基板10为陶瓷基板10。

陶瓷基板10良好的散热特性使得所述hv-led芯片50在工作过程中产生的热量可以很快的散发出去，为所述hv-led芯片50提供了良好的工作环境。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个优选实施例中，如图3所示，所述金属层30包括：走线层和至少一个连接结构；

每个所述连接结构位于一个所述凹槽中，一个所述连接结构用于连接一个所述hv-led芯片50；

所述走线层用于实现所述连接结构与所述第一电极及第二电极的电连接。

参考图4，图4为所述连接结构的放大示意图，从图4中可以看出，所述连接结构在所述凹槽底层两端形成对称结构，中间刻蚀掉的金属窄带用于避免hv-led芯片50的短路，留下恰好能与hv-led芯片50凸点倒装焊的部分，实现很好的电气连接。

为了很好的实现本申请实施例提供的所述倒装hv-led光源，所述hv-led芯片50倒装焊于氮化铝陶瓷基板10的凹槽的最底部，第一荧光粉层60及第二荧光粉层尽可能的做的均匀，纳米级荧光粉在硅胶中充分的搅拌，实现良好的配色；另外，在整个封装层中，各个层面的厚度尽可能做的小，不仅可以减少各层结构对hv-led芯片50出射光的吸收损耗，同时也可以减少封装体积，实现芯片级光源封装形式。

相应的，本申请实施例还提供了一种倒装hv-led光源的制备方法，如图5所示，包括：

s101：提供基板；

s102：对所述基板进行刻蚀，形成至少一个凹槽；

s103：在所述基板表面敷金属膜层，并对所述金属膜层进行刻蚀，以使所述凹槽表面暴露出来，形成金属层、第一电极和第二电极；

s104：在所述凹槽表面形成反射膜；

s105：在每个所述反射膜表面倒装焊一个hv-led芯片，所述hv-led芯片通过所述金属层与所述第一电极及第二电极电连接，所述hv-led芯片的出光面背离所述反射膜；

s106：在所述至少一个hv-led芯片背离所述基板一侧，形成覆盖所述至少一个hv-led芯片及所述金属层的封装层，所述封装层与所述基板表面所成角度为预设角度；

所述封装层包括：功能层以及包围所述功能层的支撑结构；

所述功能层包括：

覆盖所述至少一个hv-led芯片及所述金属层的第一荧光粉层；

位于所述荧光粉背离所述金属层一侧表面的保护层；

所述预设角度的取值范围为，0°-90°，不包括端点值。

需要说明的是，经过上述方法制备的倒装hv-led光源的反射膜和金属层共同构成了所述倒装hv-led光源中的hv-led芯片的反光面，提升了hv-led芯片的光源利用率，从而提升了所述倒装hv-led光源的出光效率；另外，所述倒装hv-led光源中的封装层与所述基板表面所成角度为预设角度，为所述hv-led芯片提供了一个反光杯结构，使得所述hv-led芯片的出射光线在其出射光路上能够被该反光杯结构反射向所述倒装hv-led光源的出光面，从而进一步增强所述倒装hv-led芯片的出光效率。

并且，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片通过设置于所述基板上的凹槽与所述基板直接接触，极大的提高了光源的散热能力，为所述hv-led芯片提供了良好的工作环境。

进一步的，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片的倒装设计使得可以通过所述金属层实现引出，高压驱动大大简化了所述倒装hv-led光源的外部驱动电路。

还需要说明的是，在所述倒装hv-led光源中，所述基板表面具有的凹槽数量与所述hv-led芯片的数量相同；

所述第一荧光粉层根据所述hv-led芯片及实际需求配色，配置不同的荧光粉，可以在硅胶中掺入纳米级荧光粉作为所述第一荧光粉层，使所述第一荧光粉层的折射率提高到1.8以上，能够提高hv-led芯片的出光效率(10％-20％)，有效改善光色质量。

所述支撑结构朝向所述功能层一侧优选采用高反射率材料构成反射单元，反射单元背离所述功能层一侧为支撑单元，所述反射单元保证在可见光范围内反射率高于85％，所述支撑单元优选采用不透明且强度大的绝缘材料；优选的，所述反射单元为布拉格反射镜薄膜反射单元或二维光子晶体材料反射单元。其中，所述布拉格反射镜薄膜由sio2、tio2、mgf、al2o3、ta2o5、zro2等组成，所述二维光子晶体材料由sio2、zro2、tio2构成。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个具体实施例中，如图6所示，所述在所述基板表面敷金属膜层，并对所述金属膜层进行刻蚀，以使所述凹槽表面暴露出来，形成金属层包括：

s1031：在所述基板表面设置铜箔；

s1032：对所述基板与所述铜箔进行共晶烧结，形成铜金属膜层；

s1033：在所述铜金属膜层表面设置光敏胶，并对所述光敏胶进行曝光、显影，形成掩膜层；

s1034：以所述掩膜层为掩膜对所述铜金属膜层进行刻蚀，使所述凹槽表面暴露出来，形成铜金属层。

需要说明的是，当所述基板为陶瓷基板时，对所述基板与所述铜箔进行共晶烧结的温度可以在1065℃左右。在共晶烧结的过程中，主要通过cu-o共晶液相与氧化铝发生化学键合反应实现的。因此在进行共晶烧结之前，还需要对陶瓷基板表面进行热处理，以使所述陶瓷基板表面形成氧化铝，经过共晶烧结后生成的铜层厚度在200μm左右，能够保证高电流的导通。

在本申请的一个实施例中，优选的，参考图1，所述凹槽的剖面形状为正倒梯形，以利用所述正倒梯形的斜面实现金属层在该位置的过渡，避免金属层在该位置由于过陡的角度而增加的断线风险。

另外，优选的，所述预设角度的取值范围为45°±10°，包括端点值。更优选的，所述预设角度的取值与所述正倒梯形的斜面与所述基板所成角度相同，即所述预设角度为45°，以进一步提升所述反光杯结构对所述hv-led芯片的出射光线的反射效果，进一步提升光源的出光效率。

在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，参考图2，所述功能层还包括：

位于所述第一荧光粉层与所述保护层之间的透镜及减反射膜；

所述减反射膜位于所述透镜与所述保护层之间。

需要说明的是，所述透镜紧贴所述第一荧光粉层，用于实现所述hv-led芯片出射光线的汇聚，避免产生光晕现象；所述减反射膜紧贴所述透镜表面，用于减少hv-led芯片出射光线的反射，增加出射光线的透过率，从而增加所述倒装hv-led光源的出光效率。

可选的，所述保护层为硅树脂层，紧贴所述减反射膜设置，在这个器件的外侧与外部环境直接接触，对所述倒装hv-led光源实现机械保护。

为了实现所述倒装hv-led光源的光色均匀性，所述功能层还包括：

位于所述减反射膜与所述保护层之间的第二荧光粉层。

在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述基板为陶瓷基板。

陶瓷基板良好的散热特性使得所述hv-led芯片在工作过程中产生的热量可以很快的散发出去，为所述hv-led芯片提供了良好的工作环境。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个优选实施例中，如图3所示，所述金属层包括：走线层和至少一个连接结构；

每个所述连接结构位于一个所述凹槽中，一个所述连接结构用于连接一个所述hv-led芯片；

所述走线层用于实现所述连接结构与所述第一电极及第二电极的电连接。

参考图4，图4为所述连接结构的放大示意图，从图4中可以看出，所述连接结构在所述凹槽底层两端形成对称结构，中间刻蚀掉的金属窄带用于避免hv-led芯片的短路，留下恰好能与hv-led芯片凸点倒装焊的部分，实现很好的电气连接。

为了很好的实现本申请实施例提供的所述倒装hv-led光源，所述hv-led芯片倒装焊于氮化铝陶瓷基板的凹槽的最底部，第一荧光粉层及第二荧光粉层尽可能的做的均匀，纳米级荧光粉在硅胶中充分的搅拌，实现良好的配色；另外，在整个封装层中，各个层面的厚度尽可能做的小，不仅可以减少各层结构对hv-led芯片出射光的吸收损耗，同时也可以减少封装体积，实现芯片级光源封装形式。

综上所述，本申请实施例提供了一种倒装hv-led光源及其制备方法，其中，所述倒装hv-led光源的反射膜和金属层共同构成了所述倒装hv-led光源中的hv-led芯片的反光面，提升了hv-led芯片的光源利用率，从而提升了所述倒装hv-led光源的出光效率；另外，所述倒装hv-led光源中的封装层与所述基板表面所成角度为预设角度，为所述hv-led芯片提供了一个反光杯结构，使得所述hv-led芯片的出射光线在其出射光路上能够被该反光杯结构反射向所述倒装hv-led光源的出光面，从而进一步增强所述倒装hv-led芯片的出光效率。

并且，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片通过设置于所述基板上的凹槽与所述基板直接接触，极大的提高了光源的散热能力，为所述hv-led芯片提供了良好的工作环境。

进一步的，在所述倒装hv-led光源中，所述hv-led芯片的倒装设计使得可以通过所述金属层实现引出，高压驱动大大简化了所述倒装hv-led光源的外部驱动电路。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。