一種倒裝HV?LED光源及其制備方法與流程

本申請涉及半導體器件技術領域，更具體地說，涉及一種倒裝hv-led光源及其制備方法。

背景技術：

高壓發光二極管(highvoltagelightemittingdiode，hv-led)光源，又稱高亮度發光二極管光源，是一種新型的固態照明光源，其額定電壓可達30v-70v，具有光電轉換效率高、環保無污染、可靠性高、響應時間快、輻射效率高和壽命長等優點。

由于傳統的dc-led芯片在大電流低電壓下工作，為提升其工作電壓，一般采用集成封裝結構，即將多顆芯片串并聯，而hv-led光源直接在芯片級就實現了微晶粒的串并聯，并在低電流高電壓下工作，hv-led光源不僅能夠將加油交流電通過外接全波整流器驅動，也可采用直流驅動，運用范圍廣。現有的hv-led光源主要分為正裝hv-led光源和倒裝hv-led光源，其中，正裝hv-led光源是指把hv-led芯片的電極朝上，襯底朝下的方式用粘結材料與支架連接，然后在電極上打線與支架相連，從而實現hv-led芯片與電極的電連接。正裝hv-led光源由于電極和電極焊接點都在hv-led芯片出光面方向上，由于電極和電極焊接點都會吸收部分光線，而降低光源的出光效率。

為了解決正裝hv-led光源的上述問題，倒裝hv-led光源應運而生，傳統的倒裝hv-led光源通過hv-led芯片的倒裝焊解決了電極和電極焊接點的遮光問題，但是如何對倒裝hv-led光源的封裝結構進行進一步的改善，以進一步提升倒裝hv-led光源的出光效率，成為相關領域研究人員努力的方向之一。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種倒裝hv-led光源及其制備方法，以實現提高倒裝hv-led光源的出光效率的目的。

為實現上述技術目的，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種倒裝hv-led光源，包括：

至少一個hv-led芯片；

基板，所述基板表面具有至少一個凹槽；

位于每個所述凹槽背離所述基板一側表面的反射膜，每個所述反射膜表面設置一個所述hv-led芯片，所述hv-led芯片的出光面背離所述反射膜；

位于所述基板表面的金屬層、第一電極和第二電極，所述金屬層用于實現所述至少一個hv-led芯片與所述第一電極和第二電極的電連接；

位于所述至少一個hv-led芯片背離所述基板一側的封裝層，所述封裝層覆蓋所述至少一個hv-led芯片及所述金屬層，且與所述基板表面所成角度為預設角度；

所述封裝層包括：功能層以及包圍所述功能層的支撐結構；

所述功能層包括：

覆蓋所述至少一個hv-led芯片及所述金屬層的第一熒光粉層；

位于所述熒光粉背離所述金屬層一側表面的保護層；

所述預設角度的取值范圍為，0°-90°，不包括端點值。

可選的，所述金屬層包括：走線層和至少一個連接結構；

每個所述連接結構位于一個所述凹槽中，一個所述連接結構用于連接一個所述hv-led芯片；

所述走線層用于實現所述連接結構與所述第一電極及第二電極的電連接。

可選的，所述凹槽的剖面形狀為正倒梯形，且所述倒梯形的高度與所述連接結構的高度相等。

可選的，所述預設角度的取值范圍為45°±10°，包括端點值。

可選的，所述功能層還包括：

位于所述第一熒光粉層與所述保護層之間的透鏡及減反射膜；

所述減反射膜位于所述透鏡與所述保護層之間。

可選的，所述功能層還包括：

位于所述減反射膜與所述保護層之間的第二熒光粉層。

可選的，所述基板為陶瓷基板。

可選的，所述支撐結構包括反射單元和支撐單元；其中，

所述反射單元位于所述支撐單元與所述功能層之間。

可選的，所述反射單元為布拉格反射鏡薄膜反射單元或二維光子晶體材料反射單元。

一種倒裝hv-led光源的制備方法，包括：

提供基板；

對所述基板進行刻蝕，形成至少一個凹槽；

在所述基板表面敷金屬膜層，并對所述金屬膜層進行刻蝕，以使所述凹槽表面暴露出來，形成金屬層、第一電極和第二電極；

在所述凹槽表面形成反射膜；

在每個所述反射膜表面倒裝焊一個hv-led芯片，所述hv-led芯片通過所述金屬層與所述第一電極及第二電極電連接，所述hv-led芯片的出光面背離所述反射膜；

在所述至少一個hv-led芯片背離所述基板一側，形成覆蓋所述至少一個hv-led芯片及所述金屬層的封裝層，所述封裝層與所述基板表面所成角度為預設角度；

所述封裝層包括：功能層以及包圍所述功能層的支撐結構；

所述功能層包括：

覆蓋所述至少一個hv-led芯片及所述金屬層的第一熒光粉層；

位于所述熒光粉背離所述金屬層一側表面的保護層；

所述預設角度的取值范圍為，0°-90°，不包括端點值。

可選的，所述預設角度的取值范圍為45°±5°，包括端點值。

可選的，所述在所述基板表面敷金屬膜層，并對所述金屬膜層進行刻蝕，以使所述凹槽表面暴露出來，形成金屬層包括：

在所述基板表面設置銅箔；

對所述基板與所述銅箔進行共晶燒結，形成銅金屬膜層；

在所述銅金屬膜層表面設置光敏膠，并對所述光敏膠進行曝光、顯影，形成掩膜層；

以所述掩膜層為掩膜對所述銅金屬膜層進行刻蝕，使所述凹槽表面暴露出來，形成銅金屬層。

從上述技術方案可以看出，本發明實施例提供了一種倒裝hv-led光源及其制備方法，其中，所述倒裝hv-led光源的反射膜和金屬層共同構成了所述倒裝hv-led光源中的hv-led芯片的反光面，提升了hv-led芯片的光源利用率，從而提升了所述倒裝hv-led光源的出光效率；另外，所述倒裝hv-led光源中的封裝層與所述基板表面所成角度為預設角度，為所述hv-led芯片提供了一個反光杯結構，使得所述hv-led芯片的出射光線在其出射光路上能夠被該反光杯結構反射向所述倒裝hv-led光源的出光面，從而進一步增強所述倒裝hv-led芯片的出光效率。

并且，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片通過設置于所述基板上的凹槽與所述基板直接接觸，極大的提高了光源的散熱能力，為所述hv-led芯片提供了良好的工作環境。

進一步的，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片的倒裝設計使得可以通過所述金屬層實現引出，大大簡化了所述倒裝hv-led光源的外部驅動電路。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請的一個實施例提供的一種倒裝hv-led光源的剖面結構示意圖；

圖2為本申請的一個優選實施例提供的一種倒裝hv-led光源的剖面結構示意圖；

圖3為本申請的一個實施例提供的一種金屬層的俯視結構示意圖；

圖4為本申請的一個實施例提供的一種連接結構的示意圖；

圖5為本申請的一個實施例提供的一種倒裝hv-led光源的制備方法的流程示意圖；

圖6為本申請的另一個實施例提供的一種倒裝hv-led光源的制備方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本申請實施例提供了一種倒裝hv-led光源，如圖1所示，包括：

至少一個hv-led芯片50；

基板10，所述基板10表面具有至少一個凹槽；

位于每個所述凹槽背離所述基板10一側表面的反射膜40，每個所述反射膜40表面設置一個所述hv-led芯片50，所述hv-led芯片50的出光面背離所述反射膜40；

位于所述基板10表面的金屬層30、第一電極和第二電極，所述金屬層30用于實現所述至少一個hv-led芯片50與所述第一電極和第二電極的電連接；

位于所述至少一個hv-led芯片50背離所述基板10一側的封裝層，所述封裝層覆蓋所述至少一個hv-led芯片50及所述金屬層30，且與所述基板10表面所成角度為預設角度；

所述封裝層包括：功能層以及包圍所述功能層的支撐結構80；

所述功能層包括：

覆蓋所述至少一個hv-led芯片50及所述金屬層30的第一熒光粉層60；

位于所述熒光粉背離所述金屬層30一側表面的保護層70；

所述預設角度的取值范圍為，0°-90°，不包括端點值。

需要說明的是，所述倒裝hv-led光源的反射膜40和金屬層30共同構成了所述倒裝hv-led光源中的hv-led芯片50的反光面，提升了hv-led芯片50的光源利用率，從而提升了所述倒裝hv-led光源的出光效率；另外，所述倒裝hv-led光源中的封裝層與所述基板10表面所成角度為預設角度，為所述hv-led芯片50提供了一個反光杯結構，使得所述hv-led芯片50的出射光線在其出射光路上能夠被該反光杯結構反射向所述倒裝hv-led光源的出光面，從而進一步增強所述倒裝hv-led芯片50的出光效率。

并且，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片50通過設置于所述基板10上的凹槽與所述基板10直接接觸，極大的提高了光源的散熱能力，為所述hv-led芯片50提供了良好的工作環境。

進一步的，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片50的倒裝設計使得可以通過所述金屬層30實現引出，大大簡化了所述倒裝hv-led光源的外部驅動電路。

還需要說明的是，在所述倒裝hv-led光源中，所述基板10表面具有的凹槽數量與所述hv-led芯片50的數量相同；

所述第一熒光粉層60根據所述hv-led芯片50及實際需求等色，配置不同的熒光粉，可以在硅膠中摻入納米級熒光粉作為所述第一熒光粉層60，使所述第一熒光粉層60的折射率提高到1.8以上，能夠提高hv-led芯片50的出光效率(10％-20％)，有效改善光色質量。

所述支撐結構80朝向所述功能層一側優選采用高反射率材料構成反射單元，反射單元背離所述功能層一側為支撐單元，所述反射單元保證在可見光范圍內反射率高于85％，所述支撐單元優選采用不透明且強度大的絕緣材料；優選的，所述反射單元為布拉格反射鏡薄膜反射單元或二維光子晶體材料反射單元。其中，所述布拉格反射鏡薄膜由sio2、tio2、mgf、al2o3、ta2o5、zro2等組成，所述二維光子晶體材料由sio2、zro2、tio2構成。

在本申請的一個實施例中，優選的，參考圖1，所述凹槽的剖面形狀為正倒梯形，以利用所述正倒梯形的斜面實現金屬層30在該位置的過渡，避免金屬層30在該位置由于過陡的角度而增加的斷線風險。

另外，優選的，所述預設角度的取值范圍為45°±10°，包括端點值。更優選的，所述預設角度的取值與所述正倒梯形的斜面與所述基板10所成角度相同，即所述預設角度為45°，以進一步提升所述反光杯結構對所述hv-led芯片50的出射光線的反射效果，進一步提升光源的出光效率。

在上述實施例的基礎上，在本申請的另一個實施例中，參考圖2，所述功能層還包括：

位于所述第一熒光粉層60與所述保護層70之間的透鏡90及減反射膜10040；

所述減反射膜10040位于所述透鏡90與所述保護層70之間。

需要說明的是，所述透鏡90緊貼所述第一熒光粉層60，用于實現所述hv-led芯片50出射光線的匯聚，避免產生光暈現象；所述減反射膜10040緊貼所述透鏡90表面，用于減少hv-led芯片50出射光線的反射，增加出射光線的透過率，從而增加所述倒裝hv-led光源的出光效率。

可選的，所述保護層70為硅樹脂層，緊貼所述減反射膜10040設置，在這個器件的外側與外部環境直接接觸，對所述倒裝hv-led光源實現機械保護。

為了實現所述倒裝hv-led光源的光色均勻性，所述功能層還包括：

位于所述減反射膜10040與所述保護層70之間的第二熒光粉層。

在上述實施例的基礎上，在本申請的又一個實施例中，所述基板10為陶瓷基板10。

陶瓷基板10良好的散熱特性使得所述hv-led芯片50在工作過程中產生的熱量可以很快的散發出去，為所述hv-led芯片50提供了良好的工作環境。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個優選實施例中，如圖3所示，所述金屬層30包括：走線層和至少一個連接結構；

每個所述連接結構位于一個所述凹槽中，一個所述連接結構用于連接一個所述hv-led芯片50；

所述走線層用于實現所述連接結構與所述第一電極及第二電極的電連接。

參考圖4，圖4為所述連接結構的放大示意圖，從圖4中可以看出，所述連接結構在所述凹槽底層兩端形成對稱結構，中間刻蝕掉的金屬窄帶用于避免hv-led芯片50的短路，留下恰好能與hv-led芯片50凸點倒裝焊的部分，實現很好的電氣連接。

為了很好的實現本申請實施例提供的所述倒裝hv-led光源，所述hv-led芯片50倒裝焊于氮化鋁陶瓷基板10的凹槽的最底部，第一熒光粉層60及第二熒光粉層盡可能的做的均勻，納米級熒光粉在硅膠中充分的攪拌，實現良好的配色；另外，在整個封裝層中，各個層面的厚度盡可能做的小，不僅可以減少各層結構對hv-led芯片50出射光的吸收損耗，同時也可以減少封裝體積，實現芯片級光源封裝形式。

相應的，本申請實施例還提供了一種倒裝hv-led光源的制備方法，如圖5所示，包括：

s101：提供基板；

s102：對所述基板進行刻蝕，形成至少一個凹槽；

s103：在所述基板表面敷金屬膜層，并對所述金屬膜層進行刻蝕，以使所述凹槽表面暴露出來，形成金屬層、第一電極和第二電極；

s104：在所述凹槽表面形成反射膜；

s105：在每個所述反射膜表面倒裝焊一個hv-led芯片，所述hv-led芯片通過所述金屬層與所述第一電極及第二電極電連接，所述hv-led芯片的出光面背離所述反射膜；

s106：在所述至少一個hv-led芯片背離所述基板一側，形成覆蓋所述至少一個hv-led芯片及所述金屬層的封裝層，所述封裝層與所述基板表面所成角度為預設角度；

所述封裝層包括：功能層以及包圍所述功能層的支撐結構；

所述功能層包括：

覆蓋所述至少一個hv-led芯片及所述金屬層的第一熒光粉層；

位于所述熒光粉背離所述金屬層一側表面的保護層；

所述預設角度的取值范圍為，0°-90°，不包括端點值。

需要說明的是，經過上述方法制備的倒裝hv-led光源的反射膜和金屬層共同構成了所述倒裝hv-led光源中的hv-led芯片的反光面，提升了hv-led芯片的光源利用率，從而提升了所述倒裝hv-led光源的出光效率；另外，所述倒裝hv-led光源中的封裝層與所述基板表面所成角度為預設角度，為所述hv-led芯片提供了一個反光杯結構，使得所述hv-led芯片的出射光線在其出射光路上能夠被該反光杯結構反射向所述倒裝hv-led光源的出光面，從而進一步增強所述倒裝hv-led芯片的出光效率。

并且，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片通過設置于所述基板上的凹槽與所述基板直接接觸，極大的提高了光源的散熱能力，為所述hv-led芯片提供了良好的工作環境。

進一步的，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片的倒裝設計使得可以通過所述金屬層實現引出，高壓驅動大大簡化了所述倒裝hv-led光源的外部驅動電路。

還需要說明的是，在所述倒裝hv-led光源中，所述基板表面具有的凹槽數量與所述hv-led芯片的數量相同；

所述第一熒光粉層根據所述hv-led芯片及實際需求配色，配置不同的熒光粉，可以在硅膠中摻入納米級熒光粉作為所述第一熒光粉層，使所述第一熒光粉層的折射率提高到1.8以上，能夠提高hv-led芯片的出光效率(10％-20％)，有效改善光色質量。

所述支撐結構朝向所述功能層一側優選采用高反射率材料構成反射單元，反射單元背離所述功能層一側為支撐單元，所述反射單元保證在可見光范圍內反射率高于85％，所述支撐單元優選采用不透明且強度大的絕緣材料；優選的，所述反射單元為布拉格反射鏡薄膜反射單元或二維光子晶體材料反射單元。其中，所述布拉格反射鏡薄膜由sio2、tio2、mgf、al2o3、ta2o5、zro2等組成，所述二維光子晶體材料由sio2、zro2、tio2構成。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個具體實施例中，如圖6所示，所述在所述基板表面敷金屬膜層，并對所述金屬膜層進行刻蝕，以使所述凹槽表面暴露出來，形成金屬層包括：

s1031：在所述基板表面設置銅箔；

s1032：對所述基板與所述銅箔進行共晶燒結，形成銅金屬膜層；

s1033：在所述銅金屬膜層表面設置光敏膠，并對所述光敏膠進行曝光、顯影，形成掩膜層；

s1034：以所述掩膜層為掩膜對所述銅金屬膜層進行刻蝕，使所述凹槽表面暴露出來，形成銅金屬層。

需要說明的是，當所述基板為陶瓷基板時，對所述基板與所述銅箔進行共晶燒結的溫度可以在1065℃左右。在共晶燒結的過程中，主要通過cu-o共晶液相與氧化鋁發生化學鍵合反應實現的。因此在進行共晶燒結之前，還需要對陶瓷基板表面進行熱處理，以使所述陶瓷基板表面形成氧化鋁，經過共晶燒結后生成的銅層厚度在200μm左右，能夠保證高電流的導通。

在本申請的一個實施例中，優選的，參考圖1，所述凹槽的剖面形狀為正倒梯形，以利用所述正倒梯形的斜面實現金屬層在該位置的過渡，避免金屬層在該位置由于過陡的角度而增加的斷線風險。

另外，優選的，所述預設角度的取值范圍為45°±10°，包括端點值。更優選的，所述預設角度的取值與所述正倒梯形的斜面與所述基板所成角度相同，即所述預設角度為45°，以進一步提升所述反光杯結構對所述hv-led芯片的出射光線的反射效果，進一步提升光源的出光效率。

在上述實施例的基礎上，在本申請的另一個實施例中，參考圖2，所述功能層還包括：

位于所述第一熒光粉層與所述保護層之間的透鏡及減反射膜；

所述減反射膜位于所述透鏡與所述保護層之間。

需要說明的是，所述透鏡緊貼所述第一熒光粉層，用于實現所述hv-led芯片出射光線的匯聚，避免產生光暈現象；所述減反射膜緊貼所述透鏡表面，用于減少hv-led芯片出射光線的反射，增加出射光線的透過率，從而增加所述倒裝hv-led光源的出光效率。

可選的，所述保護層為硅樹脂層，緊貼所述減反射膜設置，在這個器件的外側與外部環境直接接觸，對所述倒裝hv-led光源實現機械保護。

為了實現所述倒裝hv-led光源的光色均勻性，所述功能層還包括：

位于所述減反射膜與所述保護層之間的第二熒光粉層。

在上述實施例的基礎上，在本申請的又一個實施例中，所述基板為陶瓷基板。

陶瓷基板良好的散熱特性使得所述hv-led芯片在工作過程中產生的熱量可以很快的散發出去，為所述hv-led芯片提供了良好的工作環境。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個優選實施例中，如圖3所示，所述金屬層包括：走線層和至少一個連接結構；

每個所述連接結構位于一個所述凹槽中，一個所述連接結構用于連接一個所述hv-led芯片；

所述走線層用于實現所述連接結構與所述第一電極及第二電極的電連接。

參考圖4，圖4為所述連接結構的放大示意圖，從圖4中可以看出，所述連接結構在所述凹槽底層兩端形成對稱結構，中間刻蝕掉的金屬窄帶用于避免hv-led芯片的短路，留下恰好能與hv-led芯片凸點倒裝焊的部分，實現很好的電氣連接。

為了很好的實現本申請實施例提供的所述倒裝hv-led光源，所述hv-led芯片倒裝焊于氮化鋁陶瓷基板的凹槽的最底部，第一熒光粉層及第二熒光粉層盡可能的做的均勻，納米級熒光粉在硅膠中充分的攪拌，實現良好的配色；另外，在整個封裝層中，各個層面的厚度盡可能做的小，不僅可以減少各層結構對hv-led芯片出射光的吸收損耗，同時也可以減少封裝體積，實現芯片級光源封裝形式。

綜上所述，本申請實施例提供了一種倒裝hv-led光源及其制備方法，其中，所述倒裝hv-led光源的反射膜和金屬層共同構成了所述倒裝hv-led光源中的hv-led芯片的反光面，提升了hv-led芯片的光源利用率，從而提升了所述倒裝hv-led光源的出光效率；另外，所述倒裝hv-led光源中的封裝層與所述基板表面所成角度為預設角度，為所述hv-led芯片提供了一個反光杯結構，使得所述hv-led芯片的出射光線在其出射光路上能夠被該反光杯結構反射向所述倒裝hv-led光源的出光面，從而進一步增強所述倒裝hv-led芯片的出光效率。

并且，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片通過設置于所述基板上的凹槽與所述基板直接接觸，極大的提高了光源的散熱能力，為所述hv-led芯片提供了良好的工作環境。

進一步的，在所述倒裝hv-led光源中，所述hv-led芯片的倒裝設計使得可以通過所述金屬層實現引出，高壓驅動大大簡化了所述倒裝hv-led光源的外部驅動電路。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。