具有通过焊膏粘结的发光二极管的发光二极管模块以及发光二极管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发光二极管和一种发光二极管模块，更特别地，涉及一种发光二 极管模块，该发光二极管模块包括通过焊膏粘结到诸如印刷电路板等的基板上的发光二极 管。
【背景技术】
[0002] 随着氮化镓（GaN)基发光二极管（LED)的发展，GaN基LED被用在了包括天然彩 色LED显示器件、LED交通标识牌、白色LED等在内的各种应用范围中。
[0003] 通常，GaN基LED是通过在基板（例如蓝宝石基板）上生长外延层来形成的，并且 包括N型半导体层、P型半导体层和置于其间的有源层。N-电极焊盘形成在N型半导体层 上，而P-电极焊盘形成在P型半导体层上。发光二极管通过电极焊盘而电连接到外部电源。 在运行时，电流通过半导体层从P-电极焊盘流至N-电极焊盘。
[0004] 另一方面，使用倒装芯片型发光二极管，以防止由P-电极焊盘引起的光损失并同 时改善散热效率，已经提出了有助于大型倒装芯片型发光二极管中的电流散布的各种电极 结构（见美国专利第6486499号）。例如，反射电极形成在P型半导体层上，并且在通过蚀 刻P型半导体层和有源层而形成的N型半导体层的暴露区域上，形成用于电流散布的延伸。
[0005] 形成在P型半导体层上的反射电极反射在有源层中产生的光，从而改善光提取效 率，同时有助于P型半导体层中的电流散布。另一方面，连接至N型半导体层的延伸有助于 N型半导体层中的电流散布，以允许在较大的有效面积上一致发光。特别地，具有约1_2或 以上的较大面积的适用于大功率的发光二极管不仅需要在P型半导体层中的、也需要在N 型半导体层中的电流散布。
[0006] 然而，传统技术采用了具有高阻抗的线性延伸，因此在电流散布上受到了限制。此 外，由于反射电极被约束放置于P型半导体层上，大量的光不被反射电极反射，而是被吸 收到焊盘和延伸中，进而引起显著的光损失。
[0007] 另一方面，在最终产品中，发光二极管是以LED模块的形式提供的。一般而言，LED 模块包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的LED封装，其中，发光二极管以芯片形式被 安装在LED封装内。传统的LED芯片通过银膏或金锡焊料被安装于次基台、引线框架或引 线电极上并且被封装来形成LED封装，其随之通过焊膏被安装于印刷电路板上。因此，LED 芯片上的焊盘被放置为远离焊膏，并且通过相对稳定的粘结材料（如银膏或金锡焊料）粘 结。
[0008] 近来，已经研究开发通过将发光二极管的焊盘通过焊膏直接粘结在印刷电路板上 来制造LED模块的技术。例如，通过将LED芯片直接安装在PCB上而不是对LED芯片进行 封装，或者通过制造所谓的晶圆级LED封装并接着将该LED封装安装在印刷电路板上，来制 造LED模块。由于在这些LED模块中焊盘与焊膏直接邻接，诸如焊膏中的锡等的金属元素 会通过焊盘扩散到发光二极管中，会在发光二极管中造成短路，由此造成器件故障。
【发明内容】
[0009]【技术问题】
[0010] 本发明的实施例提供一种包括通过焊膏粘结到基板上的发光二极管的LED模块。
[0011] 本发明的实施例提供一种能够防止焊膏的金属元素扩散的发光二极管以及一种 包括该发光二极管的LED模块。
[0012] 本发明的实施例提供一种具有改善的电流散布性能的发光二极管。
[0013]本发明的实施例提供一种能够通过改善反射率来改善光提取效率的发光二极管。
[0014]本发明的实施例提供一种在改善电流散布性能的同时实现制造工艺的简化的发 光二极管、包括其的LED模块及其制造方法。
[0015]【技术方案】
[0016]根据本发明的一个方面，一种发光二极管包括：第一导电型半导体层；多个台面， 置于第一导电型半导体层上，且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层；第一电极焊 盘，电连接到第一导电型半导体层；以及第二电极焊盘，电连接到每个台面的第二导电型 半导体层。第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每一个包括焊料阻挡层和氧化阻挡层。
[0017] -种LED模块包括：印刷电路板；以及粘结到印刷电路板的发光二极管。此处，该 发光二极管的第一电极焊盘和第二电极焊盘通过焊膏分别粘结到对应的焊盘。焊膏与常规 金锡焊料不同，由金属合金和有机材料的混合物组成，且通过热处理被固化，以起到粘结作 用。因此，焊膏中的诸如锡等的金属元素不会像典型金锡焊料中的金属元素那样易于扩散。
[0018] 由于第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每一个都包括焊料阻挡层，因此可以防止 焊膏中诸如锡等的金属元素扩散至发光二极管中。
[0019] 该发光二极管还可包括：反射电极结构，这些反射电极结构分别置于台面上；以 及电流散布层，覆盖多个台面和第一导电型半导体层，包括分别置于台面的上部区域中同 时暴露反射电极结构的多个开口，其中，电流散布层与第一导电型半导体层形成欧姆接触 并且与多个台面绝缘。此处，第一电极焊盘电连接到电流散布层，第二电极焊盘电连接到反 射电极结构。
[0020] 由于电流散布层覆盖多个台面和第一导电型半导体层，因此发光二极管具有改善 的电流散布性能。
[0021] 反射电极结构中的每一个可包括反射金属部分、浇灌金属部分和防氧化金属部 分。此外，反射金属部分可具有倾斜的侧表面，使得反射金属部分的上表面具有比其下表面 小的面积，并且浇灌金属部分可以覆盖反射金属部分的上表面和侧表面。另外，防氧化金属 部分覆盖浇灌金属部分。可在反射金属部分与浇灌金属部分之间的界面处形成应力消除 层。应力消除层消除由于不同金属层之间的热膨胀系数的差异而产生的应力。
[0022] 另外，多个台面可具有在一个方向上延伸的细长形状，并且可相互平行，并且电流 散布层的开口可被置为偏向多个台面的同一端。
[0023]在一些实施例中，电流散布层包括反射金属。此外，电流散布层可具有65%至 75 %的反射率。利用这种结构，除了通过反射电极提供光反射之外，还能够通过电流散布层 提供光反射，从而能够反射经过多个台面的侧壁和第一导电型半导体层的光。
[0024] 该发光二极管还可包括上绝缘层，该上绝缘层覆盖电流散布层的至少一部分，并 且包括暴露反射电极结构的开口，其中，第二电极焊盘置于上绝缘层上且电连接到通过上 绝缘层的开口而暴露的反射电极结构。
[0025] 该发光二极管还可包括置于反射电极结构与第二电极焊盘之间的防扩散增强层。 防扩散增强层能够防止通过第二电极焊盘扩散的金属元素进入发光二极管。防扩散增强层 可由与电流散布层的材料相同的材料形成。
[0026] 该发光二极管还可包括下绝缘层，该下绝缘层置于多个台面与电流散布层之间， 且使电流散布层与多个台面绝缘。下绝缘层可包括开口，这些开口分别置于台面的上部区 域中，且暴露反射电极结构。
[0027] 此外，电流散布层的开口可以具有比下绝缘层的开口宽的宽度，从而允许从其暴 露下绝缘层的所有开口。
[0028] 在一些实施例中，该发光二极管还可包括上绝缘层，该上绝缘层覆盖电流散布层 的至少一部分，且包括暴露反射电极结构的开口，其中，上绝缘层可以覆盖电流散布层的开 口的侧壁。
[0029] 下绝缘层可包括氧化硅层，上绝缘层可包括氮化硅层。由氮化硅层形成的上绝缘 层可以防止焊膏的金属元素从其扩散。
[0030] 该发光二极管还可包括基板和覆盖基板的下表面的波长转换器。基板可以是用于 生长半导体层的生长基板。此外，波长转换器可覆盖基板的下表面和侧表面。
[0031] 焊料阻挡层可包括由选自铬、钛、镍、钼、钨钛和钨中的至少一种形成的金属层，并 且氧化阻挡层可包括金、银或有机材料层。
[0032] 在一些实施例中，焊膏可以覆盖第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每一个的侧表 面的至少一部分。
[0033] 焊膏可接触与第一电极焊盘和第二电极焊盘相邻的发光二极管的下表面。发光二 极管还可包括置于其下表面上的上绝缘层，并且焊膏可以接触上绝缘层。此外，焊膏可以部 分地覆盖发光二极管的侧表面。
[0034] 焊膏可以包含锡和其它金属。在一个实施例中，基于焊膏的总重量，锡的存在量可 为50wt%或更多。在另一个实施例中，基于焊膏的总重量，锡的存在量可为60wt%或更多， 例如90wt%或更多。
[0035] 根据本发明的另一个方面，一种发光二极管包括：第一导电