一种免用封装胶的LED芯片、封装器件及封装方法与流程

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种免用封装胶的led芯片、封装器件及封装方法。

背景技术：

led(lightemittingdiode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，led芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。

公开号为cn109735258a的专利公开了一种led芯片的封装方法，包括如下步骤：s1、提供一led支架，在led支架上固定连接至少一个led芯片；s2、将胶体材料与氟化物材料按比例混合均匀，制得高耐热性封装胶；s3、将发光材料与高耐热性封装胶混合均匀并去除气泡，制得荧光胶体；s4、将荧光胶体涂覆于led支架、led芯片表面，并烘烤固化。

在现有的led芯片封装方法中，需要采用封装固晶机来完成。具体的，封装固晶机有两只摆臂，一支是用来点胶(在支架上)，一支用来抓取led芯片到支架。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种免用封装胶的led芯片，在芯片上设置一层附着工艺层，可与基板形成连接，可免去封装胶。

本发明还提供了一种封装器件，结构简单，可免去封装胶。

本发明还提供了一种封装方法，封装效率高，成本低。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种免用封装胶的led芯片，包括衬底、设于衬底表面的发光结构、设于衬底背面的反射层、以及设于反射层上的附着工艺层，所述附着工艺层在高温高压和石英震荡条件下与封装基板结合，以将led芯片与封装基板形成连接；

所述附着工艺层的组成元素与封装基板的组成元素为同族元素，所述附着工艺层由含铝材料、含硅材料或含碳材料中的一种或几种制成；

所述含铝材料为al、aln或al2o3，所述含硅材料为sio2或sinx，所述含碳材料为石墨烯。

作为上述方案的改进，所述附着工艺层为多层结构，由若干个周期的al层/aln层结构组成，所述al层设置在反射层和aln层之间，所述aln层设置在al层和封装基板之间。

作为上述方案的改进，所述al层的厚度比aln层的厚度小5～30％，所述附着工艺层的厚度为1～30μm。

作为上述方案的改进，所述附着工艺层的形状为凹吸盘状，所述附着工艺层包括底层和凸起，所述凸起位于底层的两侧并沿着底层背向衬底向外延伸，所述底层两侧凸起的距离为d，所述衬底的长度为k，其中，d比k少5～10％。

作为上述方案的改进，所述附着工艺层包括多条间隔的条状结构，位于两侧的条状结构与衬底侧边的距离为零，相邻两条条状结构的间距为d，所述条状结构的宽度为h，所述衬底的宽度为l，其中，d＝(0.1～0.25)*l，h＝(1.1～1.2)*d。

作为上述方案的改进，所述附着工艺层在温度为50～180℃、压力为5～200g和石英震荡的条件下与封装基板的结合。

作为上述方案的改进，采用钢网涂覆或黄光蒸镀工艺在所述反射层上形成附着工艺层。

相应地，本发明还提供了一种封装器件，包括上述所述的免用封装胶的led芯片和封装基板，所述封装基板的组成元素与附着工艺层的组成元素为同族元素，所述附着工艺层在高温高压和石英震荡条件下与所述封装基板结合，以将led芯片与封装基板形成连接。

作为上述方案的改进，所述封装基板为铝基板、氮化铝基板或陶瓷基板。

相应地，本发明还提供了一种led芯片的封装方法，包括以下步骤：

将上述的免用封装胶的led芯片放置在封装基板上；

将封装基板和所述的免用封装胶的led芯片放置在封装固晶机内，将温度调整为50～180℃，经过石英震荡后，对封装基板进行施加5～200g压力，完成封装。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明提供的一种免用封装胶的led芯片，包括衬底、设于衬底表面的发光结构、设于衬底背面的反射层、以及设于反射层上的附着工艺层，所述附着工艺层的组成元素与封装基板的组成元素为同族元素，在高温高压和石英震荡条件下，所述附着工艺层可以与封装基板结合，从而将led芯片与封装基板形成连接，而不需要封装胶，可以省去点胶工艺，提高封装效率和成本。

此外，由于同族元素的晶格相似，因此附着工艺层与封装基板之间的元素容易相互交换、渗透，有利于提高两者的结合力。

2、所述附着工艺层的形状为凹吸盘状，所述附着工艺层包括底层和凸起，所述凸起位于底层的两侧并沿着底层背向衬底向外延伸，所述底层两侧凸起的距离为d，所述衬底的长度为k，其中，d比k少5～10％。在高温高压和石英震荡条件下，所述附着工艺层会发生形变，所述凸起会向衬底一侧变形，并附着在衬底的侧壁上，形成真空状态，使两者结合得更加牢固。

3、所述附着工艺层包括多条间隔的条状结构，位于两侧的条状结构与衬底侧边的距离为零，相邻两条条状结构的间距为d，所述条状结构的宽度为h，所述衬底的宽度为l，其中，d＝(0.1～0.25)*l，h＝(1.1～1.2)*d。本发明根据附着工艺层材料的特征，对附着工艺层的结构进行限定，不仅包括最大限度地节省材料，还可以保证附着工艺层与衬底和封装基板的结合力。

4、本发明可以采用钢网涂覆或黄光蒸镀工艺在反射层上形成附着工艺层，即采用现有的设备和材料就可以形成，操作简单，便于大规模生产。

5、本发明的封装器件，包括本发明的免用封装胶的led芯片和封装基板，所述封装基板的组成元素与附着工艺层的组成元素为同族元素，所述附着工艺层可以与封装基板结合，从而将led芯片与封装基板形成连接，结构简单、不需要封装胶，可以省去点胶工艺，提高封装效率和成本。

此外，由于同族元素的晶格相似，因此附着工艺层与封装基板之间的元素容易相互交换、渗透，有利于提高两者的结合力。

6、本发明可以采用现有的封装固晶机进行封装，不仅可以省去点胶步骤，节省封装胶，还可以提高封装效率，降低成本。

附图说明

图1是本发明led芯片实施例一的结构示意图；

图2是本发明led芯片实施例二的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明led芯片实施例三的俯视图；

图5是本发明led芯片实施例四的俯视图；

图6是本发明led器件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参见图1，本发明提供的一种免用封装胶的led芯片，包括衬底10、设于衬底10表面的发光结构20、设于衬底10背面的反射层30、以及设于反射层30上的附着工艺层40。

所述衬底的材质为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料。优选的，本发明的衬底为蓝宝石衬底。

所述发光结构20包括设于衬底10上的第一半导体层21、设于第一半导体层21上的有源层22和第一电极24、设于有源层22上的第二半导体层23、以及设于第二半导体层23上的第二电极25。本发明提供的第一半导体层21为n型氮化镓基层，第二半导体层23为p型氮化镓基层，有源层22为mqw量子阱层。

本发明的反射层30用于反射有源层22发出的光线，以提高芯片的正面出光效率。优选的，本发明的反射层为dbr反射层，由两种不同折射率的材料交替排列组成，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4。位于与附着工艺层40形成良好的连接，优选的，所述反射层由sio2和tio2交替形成，但不限于此。

所述附着工艺层40的组成元素与封装基板的组成元素为同族元素，在高温高压和石英震荡条件下，所述附着工艺层可以与封装基板结合，从而将led芯片与封装基板形成连接，而不需要封装胶，可以省去点胶工艺，提高封装效率和成本。此外，由于同族元素的晶格相似，因此附着工艺层与封装基板之间的元素容易相互交换、渗透，有利于提高两者的结合力。

优选的，所述附着工艺层40由含铝材料、含硅材料或含碳材料中的一种或几种制成。具体的，所述含铝材料为al、aln或al2o3，所述含硅材料为sio2或sinx，所述含碳材料为石墨烯。

更优的，所述附着工艺层40由若干个周期的al层/aln层结构组成，所述al层设置在反射层和aln层之间，所述aln层设置在al层和封装基板之间。采用上述结构的附着工艺层，不仅与封装基板结合得更牢固，还可以提高芯片的散热效果，使得芯片的热量更好地传递给封装基板。

试验数据表明，所述al层的厚度比aln层的厚度小5～30％，附着工艺层与封装基板之间的粘合力和散热效果更优。

优选的，所述附着工艺层的厚度为1～30μm。若附着工艺层的厚度低于1μm，在与封装基板的压合时，附着工艺层的表面容易不均匀造成缺损，影响与封装基板的结合；若厚度大于30μm，则容易与封装基板错位，在压合过程中容易晃动，也影响与封装基板结合。由于蓝宝石衬底表面不均匀，优选的，所述附着工艺层的厚度为10～20μm。

为进一步保证附着工艺层与封装基板的连接紧密，参见图2和图3，所述附着工艺层的形状为凹吸盘状，所述附着工艺层40包括底层41和凸起42，所述凸起42位于底层41的两侧并沿着底层41背向衬底10向外延伸。在高温高压和石英震荡条件下，所述附着工艺层会发生形变，所述凸起会向衬底一侧变形，并附着在衬底的侧壁上，形成真空状态，使两者结合得更加牢固。

具体的，所述底层41两侧凸起42的距离为d，所述衬底10的长度为k，其中，d比k少5～10％。若超出上述范围，所述凸起就不能很好地附着在衬底的两侧，或容易与封装基板错位，在压合过程中容易晃动，影响与封装基板结合。

参见图4，作为本发明的另一优选方案，所述附着工艺层40包括多条间隔的条状结构43，在高温高压和石英震荡条件下，所述附着工艺层会发生形变，具有间隔可以避免多余的材料被挤出来，减少材料的浪费，降低成本。

具体的，位于两侧的条状结构与衬底侧边的距离为零，这样在压合状态下，两侧的条状结构可以形变附着在衬底的两侧，并形成一定的真空吸盘作用。此外，相邻两条条状结构的间距为d，所述条状结构的宽度为h，所述衬底的宽度为l，其中，d＝(0.1～0.25)*l，h＝(1.1～1.2)*d。本发明根据附着工艺层材料的特征，如材料在不同温度和压力下的形变能力，从而得出上述的比例关系，不仅包括最大限度地节省材料，还可以保证附着工艺层与衬底和封装基板的结合力。

参见图5，作为本发明的另一优选方案，多条间隔的条状结构43之间设有连接条44。

相应地，本发明还提供了一种免用封装胶的led芯片的制作方法包括以下步骤：

在衬底的表面形成发光结构；

在衬底的背面形成反射层；

采用钢网涂覆或黄光蒸镀工艺在反射层上形成附着工艺层。

参见图6，本发明还包括了一种封装器件，包括免用封装胶的led芯片1和封装基板2，所述封装基板1的组成元素与附着工艺层的组成元素为同族元素。由于同族元素的晶格相似，因此附着工艺层与封装基板之间的元素容易相互交换、渗透，有利于提高两者的结合力。本发明的封装基板为铝基板、氮化铝基板或陶瓷基板，上述封装基板为常规的封装基板。在现有的封装材料、工具和设备基材上，本发明在芯片的反射层上设置一层附着工艺层，不仅可以省去点胶步骤，节省封装胶，还可以提高封装效率，降低成本。

相应地，本发明还提供了一种led芯片的封装方法，包括以下步骤：

一、将本发明的免用封装胶的led芯片放置在封装基板上；

具体的，所述封装基板的组成元素与附着工艺层的组成元素为同族元素。由于同族元素的晶格相似，因此容易相互交换、渗透。本发明的封装基板为铝基板、氮化铝基板或陶瓷基板，上述封装基板为常规的封装基板。在现有的封装材料、工具和设备基材上，本发明在芯片的反射层上设置一层附着工艺层，不仅可以省去点胶步骤，节省封装胶，还可以提高封装效率，降低成本。

二、将步骤(一)所述的将封装基板和免用封装胶的led芯片放置在封装固晶机内进行封装；

具体的，将温度调整为50～180℃，软化附着工艺层，增加附着工艺层与封装基板之间融合的动能；对封装基板进行石英震荡(超声波)，给封装基板提供一横向来回摩擦的动力，让其表面与附着工艺层结合的更好；对封装基板进行施加5～200g压力，完成封装。

需要说明的是，在温度越高的情况下，附着工艺层越容易软化，但温度高于180℃时，附着工艺层容易变形和被挤出来，影响效果。此外，对于附着工艺层与封装基板之间的融合，温度主要用来辅佐的，主要是靠下压力与超声波摩擦来增加结合力；若压力大于200g，则容易压裂芯片。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。