专利名称：一种led器件的制作方法
技术领域：
本发明涉 及一种LED器件，具体的说，涉及一种非平行封装的LED器件，属于LED 芯片制造、封装及LED照明领域。
背景技术：
近几年随着世界范围内的节能环保概念兴起，LED芯片技术得到迅猛发展，氮化物 半导体LED芯片发光效率提高很快，以蓝光LED芯片作为激发源的白光LED单灯光源效率 已达到130流明/瓦以上，已经远远超过了普通节能灯的光效，LED技术开始全面进入通用 照明市场；随着LED应用范围的进一步扩大，对LED器件发光效率的要求也越来越高。如图1所示，现有的蓝光LED芯片11包括由Al2O3晶体材质的蓝宝石、SiC、 Si或GaN晶体材料构成的衬底1，GaN半导体缓冲层2，η型AlxInyGai_x_yN(0彡χ彡1， 0彡y彡1)半导体层3，GaN/InyGai_yN(0彡y彡1)量子阱结构光发射层4和ρ型 AlxInyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1)半导体层5，其中，衬底1的厚度为20-450微米，η型 半导体结构3可以由一层AlxInyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1)材料层或多层不同组份的 AlxInyGa1^yN(0彡χ彡1，0彡y彡1)材料层构成，光发射层4可以由一对或多对量子阱结 构构成，P型半导体层5可以由一层AlxInyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1)材料层或多层不 同组份的AlxInyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡1)材料层构成，η型半导体层3、光发射层4和 P型半导体层5的总共厚度为1-10微米。在蓝光LED芯片11中，芯片各结构层中朝向衬底1的界面为该层结构的下表面， 该层结构中与下表面平行的另一界面为上表面，结构层如果由多层半导体材料构成，则每 一层材料的下表面和上表面定义同上，芯片各结构层或多层半导体材料其它方向的界面定 义为芯片各结构层或半导体材料层的侧面。LED芯片中光发射层4所发出的光分布在芯片 各个方向上，其中射向芯片的上表面和下表面的出射光占了整体发光的75%以上。如图2所示，目前的LED芯片制造、封装所采用的方式都是将芯片11平行封装在 封装平台10上，即芯片11的下表面与封装平台10的表面平行贴合，芯片11的下表面的法 线方向与封装平台10表面的法线方向平行，在这种情况下，射向芯片11下表面与封装平台 10交界面的光将被封装平台10所遮挡，造成光损失。为有效地利用出射光，减少光损，目 前，常用的方法是在芯片11衬底的下表面制作出高反射率的反射镜，将射向衬底下表面的 出射光反射后再利用，这一方法虽然可以减小光的损失，但是由于反射镜反射率的限制和 反射光在芯片中的损耗，仍然不能达到最佳的效果。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种LED器件，这种LED器件能够充分 利用LED芯片衬底方向的出射光，出光效率高。为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是一种LED器件，所述LED器件包括 芯片和承载芯片的封装平台，其特征在于所述芯片上表面的法线与封装平台上表面的法线之间具有15°到165°的夹角。作为上述技术方案的进一步改进 所述封装平台上设有光学平台，芯片设置在光学平台上。所述芯片上表面的法线与光学平台上表面的法线平行。所述光学平台上表面的法线与封装平台上表面的法线平行。所述封装平台上设有第一光学聚光反射腔，第一光学聚光反射腔的内壁上设有第 一光学反射膜。所述封装平台上设有第一凹槽。所述封装平台上设有第一光学聚光反射腔，第一光学聚光反射腔的内壁上设有第 一光学反射膜，第一凹槽设置在第一光学聚光反射腔内。所述光学平台上设有第二光学聚光反射腔，第二光学聚光反射腔的内壁上设有第 二光学反射膜。所述光学平台上设有第二凹槽。所述光学平台上设有第二光学聚光反射腔，第二光学聚光反射腔的内壁上设有第 二光学反射膜，第二凹槽设置在第二光学聚光反射腔内。所述第二光学聚光反射腔的截面形状为倒梯形、双曲形、倒锥形、半圆形或折线 形。所述第一光学聚光反射腔的截面形状为倒梯形、双曲形、倒锥形、半圆形或折线 形。所述夹角为90°。所述光学平台用光学透明材料制成。所述透明材料为玻璃、PA、PC或蓝宝石中的一种。所述光学平台用导热材料制成。所述导热材料为硅、铝、铜、硼中的一种或碳化硅、氮化硅、氧化硼中的至少一种。所述光学平台用导热光学透明材料制成。所述导热光学透明材料为蓝宝石。本发明采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点LED芯片上表面的法 线与封装平台上表面的法线之间具有15°到165°的夹角，使射向衬底下表面的光直接逸 出，从而实现芯片下表面出射光的充分利用，提高了 LED芯片的出光效率，与传统方式的蓝 光LED芯片相比，出光率提高20%以上。凹槽的设置，增强了固定效果。光学聚光反射腔的设置，使光线的方向性更强。用硅化物、硼化物制成的光学平台，其导热系数超过150W/m*K，LED芯片产生的热 将会被迅速地导向光学平台底面，从而降低芯片的工作温度；同时LED衬底与硅化物光学 平台热膨胀系数相近，热应力匹配，结构更加稳定这有利于延长LED芯片使用寿命。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图1是现有技术中矩形蓝光LED芯片的结构示意附图2是传统封装芯片的结构示意图；附图3是本发明实施例1中非平行封装LED器件的结构示意图；附图4是本发明实施例2中非平行封装LED器件的结构示意图；附图5是本发明实施例3中非平行封装LED器件的结构示意图；附图6是本发明实施例4中LED器件的结构示意图； 附图7是本发明实施例5中LED器件的结构示意图；附图8是本发明实施例6中LED器件的结构示意图；附图9是本发明实施例1中LED器件的另一种结构示意图；附图10是本发明实施例2中一种LED器件的另一种结构示意图；附图11是本发明实施例7中LED器件的结构示意图；附图12是附图11右视图；附图13是本发明实施例8中LED器件的结构示意图；附图14是本发明实施例9中LED器件的结构示意图；附图15是本发明实施例10中LED器件的结构示意图；附图16是本发明实施例11中LED器件的结构示意图；附图17是本发明实施例12中LED器件的结构示意图；附图18是本发明实施例7中LED器件的另一种结构示意图；附图19是本发明实施例8中LED器件的另一种结构示意图；附图20是本发明实施例13中LED器件的结构示意图；附图21是本发明实施例14中LED器件的结构示意图；附图22是本发明实施例15中LED器件的结构示意图；附图23是本发明实施例16中LED器件的结构示意图；附图24是本发明实施例17中LED器件的结构示意图；附图25是本发明实施例18中LED器件的结构示意图；附图26是本发明实施例13中LED器件的另一种结构示意图；附图27是本发明实施例14中LED器件的另一种结构示意图；附图28是本发明实施例19中LED器件的结构示意图；附图29是本发明实施例19中LED器件的另一种结构示意图；附图30是本发明实施例20中LED器件的结构示意图；附图31是本发明实施例20中LED器件的另一种结构示意图。图中，1-衬底，2-GaN半导体缓冲层，3-n型AlxInyGanyN(0彡χ彡1，0彡y彡1)半导 体层，4-GaN/InyGai_yN(0 ^ y ^ 1)量子阱结构光发射层，5_p 型 AlxInyGai_x_yN(0 彡 χ 彡 1， O^y ^l)半导体层，6-第一凹槽，7-第一光学反射膜，8-第二光学反射膜，9-电极，10-封 装平台，11-芯片，12-光学平台，13-光学平台电极，14-金丝，15-透明区域，16-封装平台 电极，17-银胶焊点，18-第一光学聚光反射腔，19-第二光学聚光反射腔，21-第二凹槽。
具体实施例实施例1，如图3所示，一种LED器件，包括封装平台10，封装平台10的上表面为 平面，芯片11固定在封装平台10的上表面，芯片11上表面的法线方向与封装平台10上表面的法线方向夹角为θ，芯片11的电极9与封装平台10的封装平台电极16通过金丝14 连接，封装平台电极16与驱动电路连接。如图9所示，实施例1中非平行封装LED器件的另一种结构，在封装平台10上设 置有第一凹槽6，芯片11固定在第一凹槽6内，其余结构与实施例1中LED器件的结构相 同，固定效果更好。实施例2，如图4所示，一种LED器件，包括封装平台10，封装平台10上设有第一 光学聚光反射腔18，第一光学聚光反射腔18的截面形状为倒梯形，第一光学聚光反射腔18 的内壁上镀有高反射率的第一光学反射膜7，芯片11固定在第一光学聚光反射腔18的底 部，芯片11上表面的法线方向与封装平台10上表面的法线方向夹角为θ，芯片11的电极 9与封装平台10的封装平台电极16通过金丝14连接，封装平台电极16与驱动电路连接。
如图10所示，实施例2中非平行封装LED器件的另一种结构，在第一光学聚光反 射腔18的底部设置有第一凹槽6，芯片11固定在第一凹槽6内，其余结构与实施例2中LED 器件的结构相同，固定效果更好。实施例3，如图5所示，一种LED器件，第一光学聚光反射腔18的截面形状为双曲 形，其余的结构与实施例2中LED器件的结构相同。实施例4，如图6所示，一种LED器件，第一光学聚光反射腔18的截面形状为倒锥 形，其余的结构与实施例2中LED器件的结构相同。实施例5，如图7所示，一种LED器件，第一光学聚光反射腔18的截面形状为半圆 形，其余的结构与实施例2中LED器件的结构相同。实施例6，如图8所示，一种LED器件，第一光学聚光反射腔18的截面形状为折线 形，其余的结构与实施例2中LED器件的结构相同。实施例1至实施例6中，夹角θ可以在15°到165°之间变化，封装平台10可以 但不限于各种铝、铜、氧化铝陶瓷、ΡΑ、塑料单独或混合制作而成，封装平台10用来与外电 路连接，起固定、导热、导电和连接作用。实施例3-实施例6中，也可以在光学聚光反射腔的底部设置凹槽，芯片11固定在 凹槽内，固定效果更好。将实施例1至实施例6中LED器件与传统封装的LED器件进行对比试验，采用球
形积分仪测定出光功率，得到的出光功率增幅(％ )数据如下表
权利要求
一种LED器件，所述LED器件包括芯片(11)和承载芯片(11)的封装平台(10)，其特征在于所述芯片(11)上表面的法线与封装平台(10)上表面的法线之间具有15°到165°的夹角。
2.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于所述封装平台(10)上设有光学平 台(12)，芯片(11)设置在光学平台(12)上。
3.如权利要求2所述的一种LED器件，其特征在于所述芯片(11)上表面的法线与光 学平台(12)上表面的法线平行。
4.如权利要求2所述的一种LED器件，其特征在于所述光学平台(12)上表面的法线 与封装平台(10)上表面的法线平行。
5.如权利要求1-4其中之一所述的一种LED器件，其特征在于所述封装平台(10)上设有第一光学聚光反射腔(18)，第一光学聚光反射腔(18)的内壁上设有第一光学反射膜 ⑵。
6.如权利要求1-4其中之一所述的一种LED器件，其特征在于所述封装平台(10)上 设有第一凹槽(6)。
7.如权利要求6所述的一种LED器件，其特征在于所述封装平台(10)上设有第一光 学聚光反射腔(18)，第一光学聚光反射腔(18)的内壁上设有第一光学反射膜(7)，第一凹 槽(6)设置在第一光学聚光反射腔(18)内。
8.如权利要求4所述的一种LED器件，其特征在于所述光学平台(12)上设有第二光 学聚光反射腔(19)，第二光学聚光反射腔(19)的内壁上设有第二光学反射膜(8)。
9.如权利要求4所述的一种LED器件，其特征在于所述光学平台(12)上设有第二凹 槽(21)。
10.如权利要求9所述的一种LED器件，其特征在于所述光学平台(12)上设有第二 光学聚光反射腔(19)，第二光学聚光反射腔(19)的内壁上设有第二光学反射膜(8)，第二 凹槽(21)设置在第二光学聚光反射腔(19)内。
11.如权利要求8或10所述的一种LED器件，其特征在于所述第二光学聚光反射腔 (19)的截面形状为倒梯形、双曲形、倒锥形、半圆形或折线形。
12.如权利要求5所述的一种LED器件，其特征在于所述第一光学聚光反射腔(18)的 截面形状为倒梯形、双曲形、倒锥形、半圆形或折线形。
13.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于所述夹角为90°。
14.如权利要求3或4所述的一种LED器件，其特征在于所述光学平台(12)用光学 透明材料制成。
15.如权利要求14所述的一种LED器件，其特征在于所述透明材料为玻璃、PA、PC或蓝宝石中的一种。
16.如权利要求4所述的一种LED器件，其特征在于所述光学平台(12)用导热材料 制成。
17.如权利要求16所述的一种LED器件，其特征在于所述导热材料为硅、铝、铜、硼中 的一种或碳化硅、氮化硅、氧化硼中的至少一种。
18.如权利要求3或4所述的一种LED器件，其特征在于所述光学平台(12)用导热 光学透明材料制成。
19.如权利要求18所述的一种LED器件，其特征在于所述导热光学透明材料为蓝宝石。
全文摘要
本发明涉及一种LED器件，包括芯片和承载芯片的封装平台，芯片上表面的法线与封装平台上表面的法线之间具有15°到165°的夹角，LED芯片上表面的法线与封装平台上表面的法线之间具有15°到165°的夹角，使射向衬底下表面的光直接逸出，从而实现芯片下表面出射光的充分利用，提高了LED芯片的出光效率，与传统方式的蓝光LED芯片相比，出光率提高20％以上。
文档编号H01L33/48GK101969093SQ20101025337
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者刘凯, 孙夕庆, 张彦伟 申请人:中微光电子(潍坊)有限公司