具有高顯色性的led晶片模塊、白光led器件及其製造方法
2023-04-27 13:05:51 1
專利名稱：具有高顯色性的led晶片模塊、白光led器件及其製造方法
技術領域：
本發明屬於發光器件的製造領域，涉及一種發光二極體器件的結構及其製造方法，尤其涉及一種具有高顯色性的LED晶片模塊、白光LED器件及其製造方法。
背景技術：
LED (發光二極體)光源具有高效率、長壽命、節能、不含Hg等有害物質等優點。隨著LED技術的迅猛發展，LED的亮度、壽命等性能都得到了極大的提升，使得LED的應用領域越來越廣泛，從路燈等室外照明到裝飾燈等室內照明，均紛紛使用或更換成LED作為光源。 而其中白光LED作為普通照明的應用，更是有著深遠的意義。目前實現白光LED的主流技術是藍光LED晶片搭配黃色螢光粉，但其顯色指數較低，難以實現顯色指數達80或以上的要求，這就導致白光LED難以進入閱讀照明、櫥窗照明及醫療照明等室內照明領域。因此， 如何提升白光LED的顯色指數，已經成為照明領域中的一個急需得到解決的問題。如公開號為CN101694863A的中國發明專利申請公開了一種高顯色指數白光LED 的製作方法，該方法主要是將膠黏劑與螢光粉的混合物塗敷在藍光LED晶片上，其中螢光粉由黃色螢光粉、紅色螢光粉及數種波長的綠色螢光粉混合而成，並通過四種螢光粉的混合實現高顯色性。但是，由於紅色螢光粉的轉換效率較低，從而會影響整個發光器件的出光效率。又如公開號為CN101246876A的中國發明專利申請公開了一種高光效高顯色性的 LED燈，該LED燈選擇一個或一個以上的藍光LED晶片作為激發光源，配置多個紅光LED晶片，通過調節紅光強度可獲得不同色溫的高光效高顯色性的發光效果。但是，由於藍光LED 晶片和多個紅光LED晶片設置在基板的同一個平面上，不同發光波長晶片位於基板的不同區域，往往會導致混色效果不均勻。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的缺點與不足，提供一種高出光率、混色均勻的高顯色性的白光LED器件及其LED晶片模塊，。同時，本發明還提供了所述高顯色性的發光器件的製造方法。本發明是通過以下技術方案實現的一種白光LED器件，包括一 LED晶片模塊、一基板以及一螢光膠。該LED晶片模塊包括層疊設置的至少一第一 LED晶片和至少一第二 LED晶片，以及設置在該第一 LED晶片和第二 LED晶片之間一半透反射層，該半透反射層直接透射其一側的光線，而反射其另一側的光線。該LED晶片模塊設置在基板上，該螢光膠設置在基板上並將LED晶片模塊包覆。一種LED晶片模塊，其包括層疊設置的至少一第一 LED晶片和至少一第二 LED晶片，以及設置在該第一 LED晶片和第二 LED晶片之間一半透反射層，該半透反射層直接透射其一側的光線，而反射其另一側的光線。一種LED器件的製造方法，包括如下步驟
1)製造一 LED晶片模塊將第二 LED晶片設置在第一 LED晶片的上方，並將一半透反射層設置在該第二 LED晶片和第一 LED晶片之間；2)將該LED晶片模塊設置在一基板上；3)將一螢光膠設置在該基板上，並將該LED晶片模塊包覆或部分包覆。相對於現有技術，本發明的白光LED器件及其LED晶片模塊在層疊設置的第一 LED 晶片和第二 LED晶片之間設置半透反射層，使半透反射層之下的光線可直接穿透半透反射層且使半透反射層之上的光線同時被反射而不被下層的LED晶片吸收，從而在實現高顯色指數且混色均勻的同時，提高LED器件的出光效率。本發明的LED器件的製造方法用以製造出具有高顯色性的發光器件。為了能更清晰的理解本發明，以下將結合
闡述本發明的具體實施方式
。
圖1是本發明的LED器件的結構示意圖。圖2是圖1的LED晶片模塊的結構示意圖。圖3是本發明實施例1的LED晶片模塊的結構示意圖。圖4是圖3所示的LED晶片模塊的電路示意圖。圖5是本發明實施例2的LED晶片模塊的結構示意圖。圖6是本發明實施例3的LED晶片模塊的結構示意圖。圖7是圖6所示的LED晶片模塊的電路示意圖。圖8是本發明實施例4的LED晶片模塊的結構示意圖。
具體實施例方式請同時參閱圖1和圖2，其中，圖1是本發明的LED器件的結構示意圖，圖2是圖1 的LED晶片模塊的結構示意圖。本發明的LED器件包括一基板1，設置在基板1上的LED晶片模塊2，以及設置在基板1上、並將LED晶片模塊2包覆的螢光膠3。其中，該LED晶片模塊2包括第一 LED晶片21、第二 LED晶片22和一半透反射層 23。該第一 LED晶片21與基板1接觸並與其電連接。該第二 LED晶片22設置在該第一 LED晶片21的上方並與其電連接。該半透反射層23設置在該第一 LED晶片21和第二 LED 晶片22之間，並同時與該第一 LED晶片21和第二 LED晶片22接觸或者與其中之一接觸。 該第二 LED晶片22發出的光線部分直接往覆蓋螢光膠3的一側出射，部分通過該半透反射層23反射後再往覆蓋螢光膠3的一側出射。該第一 LED晶片21發出的光線可直接穿透該半透反射層23向上出射。即該半透反射層23可反射其一側的光線，且能使其另一側的光線穿透。從而使混色均勻且提高顯色性的同時，又能提高該LED器件的出光率。以下通過多個實施例說明該LED晶片模塊2的具體結構。實施例1 請同時參閱圖3和圖4，其中，圖3是本發明實施例1的LED晶片模塊的結構示意圖，圖4是圖3所示的LED晶片模塊的電路示意圖。其中，該第一 LED晶片21為正裝結構的LED晶片，其出光方向為電極一側出光；第二 LED晶片22為倒裝結構的LED晶片，其出光方向為該第二 LED晶片22的外延襯底一側(即與電極相對的另一側)。
該第一 LED晶片21的P極表面設有第一透明導電層212，絕緣層214覆蓋在第一透明導電層212的部分表面，第一金屬焊墊213設置在該第一 LED晶片的N極表面和該絕緣層214表面。該第二 LED晶片22的P極表面設有第二透明導電層222，第二金屬焊墊223 設置在該第二 LED晶片22的N極表面和該第二透明導電層222表面。該第一 LED晶片21的絕緣層上的的第一金屬焊墊213與該第二 LED晶片22的N 極的第二金屬焊墊223通過凸點焊球215連接；同樣，該第一 LED晶片21的N極的第一金屬焊墊213和該第二 LED晶片22的P極的第二金屬焊墊223通過凸點焊球215連接，從而使該第一 LED晶片21和該第二 LED晶片22之間形成如圖4所示的串聯關係。外接焊墊216 設置在該第一透明導電層212上以及該絕緣層214上的第一金屬焊墊213上，該LED晶片模塊2通過該外接焊墊216接入外部驅動電源。在本實施例中，該第一 LED晶片21為藍光LED晶片，該第二 LED晶片22為紅光 LED晶片。半透反射層23設置在該第二透明導電層222的表面，並對應該第一透明導電層 212的區域。該半透反射層為由兩種介電係數不同的材料按ABAB……的方式交替排列組成的多層膜結構，其組成如下表1中所示，其中，該多層膜結構中的第1層位於靠近藍光LED 晶片的一側，第16層位於靠近紅光LED晶片的一側。
權利要求
1.一種白光LED器件，其特徵在於包括一 LED晶片模塊，該LED晶片模塊包括層疊設置的至少一第一 LED晶片和至少一第二 LED晶片，以及設置在該第一 LED晶片和第二 LED晶片之間一半透反射層，該半透反射層直接透射其一側的光線，而反射其另一側的光線；一基板；以及一螢光膠；該LED晶片模塊設置在基板上，該螢光膠設置在基板上並將LED晶片模塊包覆。
2.根據權利要求1所述的白光LED器件，其特徵在於該第一LED晶片為正裝LED晶片，一透明導電層覆蓋在該第一 LED晶片的P極表面，一絕緣層覆蓋在該第一透明導電層的部分表面，二第一金屬焊墊分別設置在該第一 LED晶片的N極表面和該絕緣層表面；該第二 LED晶片為倒裝LED晶片，一第二透明導電層覆蓋在該第二 LED晶片的P極表面，二第二金屬焊墊分別設置在該第二 LED晶片的N極表面和該第二透明導電層表面；該第一 LED晶片的絕緣層表面的第一金屬焊墊與該第二 LED晶片的N極的第二金屬焊墊通過凸點焊球連接，該第一 LED晶片的N極的第一金屬焊墊和該第二 LED晶片的P極的第二金屬焊墊通過凸點焊球連接；該半透反射層設置在該第一透明導電層表面，或者設置在該第二透明導電層表面。
3.根據權利要求1所述的白光LED器件，其特徵在於該第一LED晶片和該第二 LED 晶片為垂直結構的LED晶片，一第一金屬焊墊設置在該第一 LED晶片的N極表面，一凸點焊球設置在該第一金屬焊墊的上表面；一第二透明導電層覆蓋在該第二LED晶片的P極表面； 該第二 LED晶片設置在該第一LED晶片的上方，該第二透明導電層與凸點焊球接觸；該半透反射層設置在該第一 LED晶片的N極表面的該第一金屬焊墊以外的區域，該第二透明導電層與該半透反射層及凸點焊球接觸。
4.根據權利要求1所述的白光LED器件，其特徵在於該第一LED晶片和第二 LED晶片為倒裝結構的LED晶片；一金屬導電層覆蓋在該第一 LED晶片的N極表面並沿其側邊延伸覆蓋至外延襯底表面的一端，以及該金屬導電層還覆蓋在該第一 LED晶片的P極表面並沿其側邊延伸覆蓋至外延襯底表面的另一端；一第二透明導電層覆蓋在該第二 LED晶片的 P極表面，二第二金屬焊墊分別設置在該第二 LED晶片的N極表面以及在該第二透明導電層上；該LED晶片模塊還包括一襯底，襯底表面設置有金屬布線；該第二 LED晶片的第二金屬焊墊通過凸點焊球固定在該第一 LED晶片的外延襯底表面的金屬導電層上；該第一 LED晶片的P極和N極表面的金屬導電層通過凸點焊球設置在該襯底的金屬線上；該半透反射層設置在該第一 LED晶片的金屬導電層區域以外的外延襯底表面上。
5.根據權利要求1所述的白光LED器件，其特徵在於該第一LED晶片為正裝結構的 LED晶片，一第一透明導電層設置在該第一 LED晶片的P極表面，一第一金屬焊墊設置在該第一 LED晶片的N極表面和第一透明導電層表面，一凸點焊球設置在與該第一透明導電層相連的第一金屬焊墊的上表面；該第二 LED晶片為垂直結構的LED晶片，一第二透明導電層覆蓋在該第二 LED晶片的P極表面，一第二金屬焊墊設置在該第二 LED晶片的N極表面；該第二 LED晶片設置在該第一 LED晶片的上方，並使該第二透明導電層與該凸點焊球接觸固定，一金屬線連接第二金屬焊墊與第一LED晶片的N極上的第一金屬焊墊；該半透反射層設置在該第一金屬焊墊和外接焊墊區域以外的該第一透明導電層的上表面，並與該第二透明導電層接觸。
6.一種LED器件的製造方法，其特徵在於包括如下步驟1)製造一LED晶片模塊將第二 LED晶片設置在第一 LED晶片的上方，並將一半透射層設置在該第二 LED晶片和第一 LED晶片之間；2)將該LED晶片模塊設置在一基板上；3)將一螢光膠設置在該基板上，並將該LED晶片模塊包覆或部分包覆。
7.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於所述的步驟1)還包括如下步驟 步驟Sl 在第一 LED晶片的P極表面形成第一透明導電層；然後，在該第一透明導電層表面形成一絕緣層；接著，在該第一 LED晶片的N極表面和該絕緣層表面形成第一金屬焊墊；最後，在該第一金屬焊墊的上表面形成凸點焊球；步驟S2 在第二 LED晶片的P極表面上形成第二透明導電層；然後，在該第二 LED晶片的N極表面和該第二透明導電層表面上形成第二金屬焊墊；最後，在該第二透明導電層的表面形成半透反射層；步驟S3 將第二 LED晶片倒裝連接在第一 LED晶片上，使第二金屬焊墊與凸點焊球連接。
8.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於所述的步驟1)還包括如下步驟 步驟Sl 首先，在第一 LED晶片的P極表面覆蓋外接焊墊；然後，在第一 LED晶片的N極上形成第一金屬焊墊；接著，在該第一金屬焊墊上形成凸點焊球；最後，在第一 LED晶片的N 極上第一金屬焊墊以外的區域覆蓋一半透反射層；步驟S2 首先，在第二 LED晶片的P極表面覆蓋一第二透明導電層； 步驟S3 將第二 LED晶片安裝到第一 LED晶片上，使第二透明導電層與凸點焊球及半透反射層接觸。
9.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於所述的步驟1)還包括如下步驟 步驟Sl 首先，在第一 LED晶片上製備一絕緣層；然後，在第一 LED晶片上形成金屬導電層；接著，在第一 LED晶片的外延襯底上表面形成半透反射層；最後，在該第一 LED晶片的外延襯底表面上的金屬導電層表面形成凸點焊球；步驟S2 首先，在襯底上形成金屬布線；最後，在金屬布線的上表面形成凸點焊球； 步驟S3 將第一 LED晶片邦定連接到襯底上，使第一 LED晶片的N極和P極表面的金屬導電層與襯底上的凸點焊球相連；步驟S4 首先，在第二 LED晶片的P極表面形成一第二透明導電層；在該第二 LED晶片的N極表面和透明導電層上形成第二金屬焊墊；步驟S5 將第二 LED晶片倒裝連接在第一 LED晶片上，使第二金屬焊墊與該第一 LED晶片上的凸點焊球相連。
10.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於所述的步驟1)還包括如下步驟 步驟Sl 首先，在第一 LED晶片21的P極表面形成第一透明導電層；然後，第一 LED晶片21的N極表面和第一透明導電層表面上形成第一金屬焊墊；接著，在第一透明導電層對應的第一金屬焊墊的上表面形成凸點焊球；最後，在除第一金屬焊墊及外接焊墊區域以外的該第一透明導電層的上表面，覆蓋一半透反射層；步驟S2 首先，在第二 LED晶片的P極表面覆蓋一第二透明導電層；然後，在第二 LED晶片的N極上形成第二金屬焊墊；步驟S3 首先，將第二 LED晶片設置在第一 LED晶片上，使第二透明導電層與凸點焊球和半透反射層接觸固定；然後，將一金屬線設置在第二金屬焊墊和該第一 LED晶片的N極上的第一金屬焊墊上使其二者連接。
11.一種LED晶片模塊，其特徵在於該LED晶片模塊包括層疊設置的至少一第一 LED 晶片和至少一第二 LED晶片，以及設置在該第一 LED晶片和第二 LED晶片之間一半透反射層，該半透反射層直接透射其一側的光線，而反射其另一側的光線。
12.根據權利要求11所述的LED晶片模塊，其特徵在於該第一LED晶片為正裝LED 晶片，一透明導電層覆蓋在該第一 LED晶片的P極表面，一絕緣層覆蓋在該第一透明導電層的部分表面，二第一金屬焊墊分別設置在該第一 LED晶片的N極表面和該絕緣層表面；該第二 LED晶片為倒裝LED晶片，一第二透明導電層覆蓋在該第二 LED晶片的P極表面，二第二金屬焊墊分別設置在該第二 LED晶片的N極表面和該第二透明導電層表面；該第一 LED晶片的絕緣層表面的第一金屬焊墊與該第二 LED晶片的N極的第二金屬焊墊通過凸點焊球連接，該第一 LED晶片的N極的第一金屬焊墊和該第二 LED晶片的P極的第二金屬焊墊通過凸點焊球連接；該半透反射層設置在該第一透明導電層表面，或者設置在該第二透明導電層表面。
13.根據權利要求11所述的LED晶片模塊，其特徵在於該第一LED晶片和該第二 LED 晶片為垂直結構的LED晶片，一第一金屬焊墊設置在該第一 LED晶片的N極表面，一凸點焊球設置在該第一金屬焊墊的上表面；一第二透明導電層覆蓋在該第二 LED晶片的P極表面； 該第二 LED晶片設置在該第一 LED晶片的上方，該第二透明導電層與凸點焊球接觸；該半透反射層設置在該第一 LED晶片的N極表面的該第一金屬焊墊以外的區域，該第二透明導電層與該半透反射層及凸點焊球接觸。
14.根據權利要求11所述的LED晶片模塊，其特徵在於該第一LED晶片和第二 LED晶片為倒裝結構的LED晶片；一金屬導電層覆蓋在該第一 LED晶片的N極表面並沿其側邊延伸覆蓋至外延襯底表面的一端，以及該金屬導電層還覆蓋在該第一 LED晶片的P極表面並沿其側邊延伸覆蓋至外延襯底表面的另一端；一第二透明導電層覆蓋在該第二 LED晶片的 P極表面，二第二金屬焊墊分別設置在該第二 LED晶片的N極表面以及在該第二透明導電層上；該LED晶片模塊還包括一襯底，襯底表面設置有金屬布線；該第二 LED晶片的第二金屬焊墊通過凸點焊球固定在該第一 LED晶片的外延襯底表面的金屬導電層上；該第一 LED晶片的P極和N極表面的金屬導電層通過凸點焊球設置在該襯底的金屬布線上；該半透反射層設置在該第一 LED晶片的金屬導電層區域以外的外延襯底表面上，或者設置在該第二透明導電層表面。
15.根據權利要求11所述的LED晶片模塊，其特徵在於該第一LED晶片為正裝結構的LED晶片，一第一透明導電層設置在該第一 LED晶片的P極表面，一第一金屬焊墊設置在該第一 LED晶片的N極表面和第一透明導電層表面，一凸點焊球設置在與該第一透明導電層相連的第一金屬焊墊的上表面；該第二 LED晶片為垂直結構的LED晶片，一第二透明導電層覆蓋在該第二 LED晶片的P極表面，一第二金屬焊墊設置在該第二 LED晶片的N極表面； 該第二 LED晶片設置在該第一 LED晶片的上方，並使該第二透明導電層與該凸點焊球接觸固定，一金屬線連接第二金屬焊墊與第一LED晶片的N極上的第一金屬焊墊；該半透反射層設置在該第一金屬焊墊區域以外的該第一透明導電層的上表面，並與該第二透明導電層接觸。
全文摘要
一種白光LED器件，包括一LED晶片模塊、一基板以及一螢光膠。該LED晶片模塊包括層疊設置的至少一第一LED晶片和至少一第二LED晶片，以及設置在該第一LED晶片和第二LED晶片之間一半透反射層，該半透反射層直接透射其一側的光線，而反射其另一側的光線。該LED晶片模塊設置在基板上，該螢光膠設置在基板上並將LED晶片模塊包覆。相對於現有技術，本發明的白光LED器件及其LED晶片模塊在層疊設置的第一LED晶片和第二LED晶片之間設置半透反射層，使半透反射層之下的光線可直接穿透半透反射層且使半透反射層之上的光線同時被反射而不被下層的LED晶片吸收，從而在實現高顯色指數且混色均勻的同時，提高LED器件的出光效率。
文檔編號H01L33/46GK102208402SQ201110150320
公開日2011年10月5日 申請日期2011年6月7日 優先權日2011年6月7日
發明者周玉剛, 姜志榮, 肖國偉, 許朝軍, 賴燃興 申請人:晶科電子(廣州)有限公司