一种半导体发光二极管光源及背光模组的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体发光二极管光源及背光模组。

背景技术：

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称LED)具有高亮度、低热量、长寿命等优点，被称为21世纪最有发展前景的绿色照明光源，应用于光源、照明设备等产品中。

背光模组为液晶显示器(英文：Liquid Crystal Display，简称LCD)面板的关键零组件之一，功能在于供应亮度充足并且分布均匀的光源，使其能正常显示影像。背光模组主要由光源、导光板、光学用膜片、塑胶框等组成，其中最主要的光源可以采用LED实现。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

LED的传统封装方式没有达到芯片尺寸封装(英文：Chip Scale Package，简称CSP)，LED作为背光模组中的光源体积较大，无法满足背光模组小型化的要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种半导体发光二极管光源及背光模组。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种半导体发光二极管光源，所述半导体发光二极管光源包括PCB、以及呈阵列排列的发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的n型Ⅲ族氮化物半导体层、有源层、p型Ⅲ族氮化物半导体层、第一光学反射层、绝缘层，n型电极和p型电极设置在所述绝缘层上，所述n型电极与所述n型Ⅲ族氮化物半导体层电连接，所述p型电极与所述p型Ⅲ族氮化物半导体层电连接，所述n型电极和所述p型电极分别焊接在所述PCB上，所述发光二极管芯片的顶面和三个侧面上设有第二光学反射层，所述第二光学反射层和所述发光二极管芯片的出光侧面上设有荧光粉胶体，所述发光二极管芯片的顶面为所述衬底所在的表面，所述发光二极管芯片的侧面为与所述发光二极管芯片的顶面相邻的表面，所述发光二极管芯片的出光侧面为所述发光二极管芯片未设置所述第二光学反射层的侧面。

可选地，各个所述发光二极管芯片的出光侧面相同。

优选地，各个所述发光二极管芯片沿一条直线排列，所述直线与所述发光二极管芯片的出光侧面平行。

更优选地，所述PCB为长方体。

进一步地，各个所述发光二极管芯片的n型电极和p型电极均靠近所述发光二极管芯片的出光侧面设置，或者均靠近所述发光二极管芯片的出光侧面相反的侧面设置。

可选地，所述PCB包括支撑板、以及设置在所述支撑板上的电路线路和焊盘，所述电路线路与所述焊盘电连接，所述焊盘用于焊接所述n型电极或所述p型电极。

优选地，所述PCB采用陶瓷、金属、玻璃纤维制成。

另一方面，本发明实施例提供了一种背光模组，所述背光模组包括半导体发光二极管光源和导光板，所述半导体发光二极管光源包括PCB、以及呈阵列排列的发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的n型Ⅲ族氮化物半导体层、有源层、p型Ⅲ族氮化物半导体层、第一光学反射层、绝缘层，n型电极和p型电极设置在所述绝缘层上，所述n型电极与所述n型Ⅲ族氮化物半导体层电连接，所述p型电极与所述p型Ⅲ族氮化物半导体层电连接，所述n型电极和所述p型电极分别焊接在所述PCB上，所述发光二极管芯片的顶面和三个侧面上设有第二光学反射层，所述第二光学反射层和所述发光二极管芯片的出光侧面上设有荧光粉胶体，所述发光二极管芯片的出光侧面与所述导光板的侧面耦合在一起，所述发光二极管芯片的顶面为所述衬底所在的表面，所述发光二极管芯片的侧面为与所述发光二极管芯片的顶面相邻的表面，所述发光二极管芯片的出光侧面为所述发光二极管芯片未设置所述第二光学反射层的侧面

可选地，各个所述发光二极管芯片的出光侧面相同。

优选地，各个所述发光二极管芯片沿一条直线排列，所述直线与所述发光二极管芯片的出光侧面平行。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将发光二极管芯片直接焊接在PCB上，可以达到CSP的要求，易于小型化，可以应用于背光模组中。而且制造程序简单、时间短、成本低、良率高。另外，在p型Ⅲ族氮化物半导体层上设置第一光学反射层，在芯片的顶面和三个侧面上设置第二光学反射层，发光二极管芯片上只有一个侧面没有光学反射层，有源层发出的光线可以从这个侧面出射，满足背光模组的出光要求，同时除这个侧面之外的其它表面均设有光学反射层，可以避免光线出射，提高出光效率和光源亮度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种半导体发光二极管光源的主视图；

图2是本发明实施例一提供的一种半导体发光二极管光源的俯视图。

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实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种半导体发光二极管光源，适用于背光源、照明等，参见图1，该半导体发光二极管光源包括PCB 11、以及呈阵列排列的发光二极管芯片，发光二极管芯片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的n型Ⅲ族氮化物半导体层2、有源层3、p型Ⅲ族氮化物半导体层4、第一光学反射层5、绝缘层7，n型电极9和p型电极10设置在绝缘层7上，n型电极9与n型Ⅲ族氮化物半导体层2电连接，p型电极10与p型Ⅲ族氮化物半导体层4电连接，n型电极9和p型电极10分别焊接在PCB 11上，发光二极管芯片的顶面和三个侧面设有第二光学反射层12，第二光学反射层12和发光二极管芯片的出光侧面上设有荧光粉胶体13，发光二极管芯片的顶面为衬底1所在的表面，发光二极管芯片的侧面为与发光二极管芯片的顶面相邻的表面，发光二极管芯片的出光侧面为发光二极管芯片未设置第二光学反射层12的侧面。

可选地，参见图2，各个发光二极管芯片的出光侧面200可以相同。

优选地，参见图2，各个发光二极管芯片300可以沿一条直线排列，直线与发光二极管芯片的出光侧面200平行。

更优选地，参见图2，PCB 11可以为长方体。

进一步地，各个发光二极管芯片的n型电极和p型电极可以均靠近发光二极管芯片的出光侧面设置，或者均靠近发光二极管芯片的出光侧面相反的侧面设置。

可选地，PCB 11可以包括支撑板、以及设置在支撑板上的电路线路和焊盘，电路线路与焊盘电连接，焊盘用于焊接n型电极或p型电极。

优选地，PCB 11可以采用陶瓷、金属、玻璃纤维制成。

可选地，衬底1可以采用蓝宝石、碳化硅、石英玻璃等透明绝缘材料中的任一种。

具体地，n型Ⅲ族氮化物半导体层2可以为n型掺杂的GaN层，p型Ⅲ族氮化物半导体层4可以为p型掺杂的GaN层；有源层3可以包括n层量子阱层和n+1层量子垒层，n为正整数，量子阱层和量子垒层交替层叠；量子阱层可以为InGaN层，量子垒层可以为GaN层。

可选地，第一光学反射层5可以包括金属膜、多层介质膜、或者交替层叠的多层介质膜和金属膜。

优选地，多层介质膜可以包括交替层叠的二氧化硅和氧化钛，以达到高反射率。

优选地，金属膜可以采用Ag、Al、Au、Pt、Rh中的至少一种，以达到高反射率。

在本实施例的一种实现方式中，参见图1，第一光学反射层5上可以设有延伸至n型Ⅲ族氮化物半导体层2的第一通孔6，绝缘层7设置在第一光学反射层5和第一通孔6的内壁上，绝缘层7上设有延伸至第一光学反射层5的第二通孔8，n型电极9通过第一通孔6与n型Ⅲ族氮化物半导体层2电连接，p型电极10通过第二通孔8与第一光学反射层5电连接。

在本实施例的另一种实现方式中，第一光学反射层上可以设有延伸至n型Ⅲ族氮化物半导体层的第一通孔、以及延伸至p型Ⅲ族氮化物半导体层的第三通孔，绝缘层设置在第一光学反射层、以及第一通孔的内壁和第三通孔的内壁上，n型电极通过第一通孔与n型Ⅲ族氮化物半导体层电连接，p型电极通过第三通孔与p型Ⅲ族氮化物半导体层电连接。

可选地，绝缘层7可以采用二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镓中的任一种。

可选地，n型电极9可以采用Au、Al、Cu、Ag、Fe、Ti、Cr、Pt、Ni中的一种或多种。

可选地，p型电极10可以采用Au、Al、Cu、Ag、Fe、Ti、Cr、Pt、Ni中的一种或多种。

可选地，第二光学反射层12可以包括多层介质膜、或者交替层叠的多层介质膜和金属膜。

优选地，多层介质膜可以包括交替层叠的二氧化硅和氧化钛，以达到高反射率。

优选地，金属膜可以采用Ag、Al、Au、Pt、Rh中的至少一种，以达到高反射率。

需要说明的是，当第二光学反射层包括交替层叠的多层介质膜和金属膜时，与衬底等直接接触的是多层介质膜。

本发明实施例通过将发光二极管芯片直接焊接在PCB上，可以达到CSP的要求，易于小型化，可以应用于背光模组中。而且制造程序简单、时间短、成本低、良率高。另外，在p型Ⅲ族氮化物半导体层上设置第一光学反射层，在芯片的顶面和三个侧面上设置第二光学反射层，发光二极管芯片上只有一个侧面没有光学反射层，有源层发出的光线可以从这个侧面出射，满足背光模组的出光要求，同时除这个侧面之外的其它表面均设有光学反射层，可以避免光线出射，提高出光效率和光源亮度。

实施例二

本发明实施例提供了一种背光模组，该背光模组包括导光板和实施例一提供的半导体发光二极管光源，半导体发光二极管光源中的发光二极管芯片的出光侧面与导光板耦合在一起。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。