一种基于芯片级封装的发光二极管的制作方法

本发明涉及半导体光电子领域，特别涉及一种基于芯片级封装的发光二极管。

背景技术：

LED以长寿命、抗震、高效、对光源良好的控制能力等优点普遍应用于各个领域，比如：汽车电子、交通信号灯、背光源、建筑照明、装饰等。

基于倒装结构的芯片级封装（CSP）技术采用喷涂荧光粉工艺，CSP封装后尺寸不超过原芯片面积的1.2倍，仅有传统LED封装尺寸的五分之一左右，打破了传统光源尺寸给设计带来的限制，具有集成度高、体积小、成本低等优势。在性能上，由于CSP的小发光面、高光密特性，易于光学指向性控制；利用倒装芯片的电极设计，使其电流分配更加均衡，适合更大电流驱动，从而有利于制作大功率LED；在工艺上，蓝宝石使荧光粉与芯片MQW区的距离增加，荧光粉温度更低，白光转换效率也更高。

目前，基于芯片级封装的发光二极管，如图2所示，包括自下而上依次设置的倒装LED芯片201、荧光胶层202和透明介质层203，这种结构的发光二极管不能使原来发生全发射的光线全部出射，进而LED芯片的发光效率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于芯片级封装的发光二极管，通过在芯片级封装LED的表面制作周期性纳米图形结构，能够有效地提高LED芯片的发光效率和亮度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于芯片级封装的发光二极管，其创新点在于：包括自下而上依次设置的倒装LED芯片、荧光胶层、透明介质层以及在透明介质层上制备的周期性纳米图形结构；所述周期性纳米图形结构的周期为10～5000 nm，高度为10～5000 nm。

进一步地，所述周期性纳米图形结构的图形是具有周期结构的半球形、圆锥形、金字塔形或三角形中的一种。

进一步地，所述周期性纳米图形结构的图形排列方式为正方晶格、三角晶格或蜂窝晶格中的一种。

进一步地，所述荧光胶层的材料为荧光粉和硅胶的混合体或量子点中的一种。

进一步地，所述荧光粉和硅胶的混合体，其中荧光粉的含量占总体的1%～20%。

进一步地，所述周期性纳米图形结构采用纳米压印技术制备。

本发明的优点在于：

（1）本发明基于芯片级封装的发光二极管，采用在发光源的出光面上制作周期性纳米图形结构，通过调整纳米图形的周期和高度，能够增加LED芯片出射光的透过率，从而能够有效地提高LED的发光效率和亮度；

（2）本发明基于芯片级封装的发光二极管，采用纳米压印技术直接进行纳米图形结果的制作，产量高，生产成本低，适于大规模工业化生产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明基于芯片级封装的发光二极管的断面结构示意图。其中数字的含义为：倒装LED芯片101、荧光胶层102、透明介质层103、透明介质层上的纳米图形结构104。

图2为传统的芯片级封装LED的断面结构示意图。其中数字的含义为：倒装LED芯片201、荧光胶层202、透明介质层203。

图3为实施例中正方晶格排列的周期性纳米图形结构示意图。

图4为实施例中三角晶格排列的周期性纳米图形结构示意图。

图5为实施例中蜂窝晶格排列的周期性纳米图形结构示意图。

图6为利用ANSYS软件模拟的采用周期型纳米结构提高光提取效率的仿真结果图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例基于芯片级封装的发光二极管，如图1所示，包括自下而上依次设置的倒装LED芯片101、荧光胶层102、透明介质层103以及在透明介质层103上制备的周期性纳米图形形结构104。

作为实施例，更具体的实施方式为倒装LED芯片为蓝光LED，

荧光层102为荧光粉与硅胶的混合体，其中荧光粉的含量占总体的1%～10%；透明介质层103材料为硅胶，折射率n为1.54，厚度为50 μm；周期性纳米图形结构104采用纳米压印技术制备，制备出周期性的半球形，纳米图形结构周期为400 nm，高度为200 nm。

实施例中的纳米图形结构周期不局限为400 nm，高度不局限为200 nm，周期性纳米图形结构的周期可在10～5000 nm，高度在10～5000 nm。

实施例中周期性纳米半球形的排列方式，可以采用如图3所示的正方晶格排列方式，或采用如图4所示的三角晶格排列方式，也可采用如图5所示的蜂窝晶格排列方式。

对本实施例中高度为400 nm，周期为800 nm的半球形周期性增透结构进行仿真模拟，如图6所示，为采用ANSYS软件模拟的采用周期型纳米结构提高光提取效率的仿真结果图。从图中可以明显的看出，采用纳米周期结构的CSP封装芯片比传统的CSP芯片光提取效率增加了6%。仿真结果表明，在CSP表面制作周期性纳米结构，能有效地提高LED芯片的光提取效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。