led芯片结构

led芯片结构

1、倒装结构

传统的LED芯片采用正装结构，上面通常涂敷一层环氧树脂，下面以蓝宝石作为衬底。一方面，由于蓝宝石的导热性较差，有源层产生的热量不能及时地释放，而且蓝宝石衬底会吸收有源区的光线，即使增加金属反射层也无法完全解决吸收的问题;另一方面，由于环氧树脂的导热能力很差，热量只能靠芯片下面的引脚散出。因此前后两方面都造成散热的难题，影响了器件的性能和可靠性。鉴于此，LED的倒装焊接技术应运而生。

2001年，LumiLeds研制出了AIGalnN功率型倒装芯片结构，LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样大功率LED产生的热量不必经由芯片的蓝宝石衬底，而是直接传到热导率更高的硅或陶瓷衬底，再传到金属底座，由于其有源发热区更接近于散热体，可降低内部热沉热阻。这种结构的热阻理论计算最低可达到1.34K/W，实际做到6-8K/W，出光率也提高了60%左右。但是，热阻是与热沉的厚度成正比的，由于受硅片机械强度与导热性能所限，很难通过减薄硅片来进一步降低内部热沉的热阻，这就制约了其传热性能的进一步提高。

2、垂直结构

LED芯片有横向和垂直两种基本结构。所谓的横向结构LED芯片是指芯片两个电极在外延片的同侧，由于电极在同一侧，电流在n-和p-类型限制层中横向流动不利于电流的扩散以及热量的散发。相反，垂直结构LED芯片是指两个电极分布在外延片的异侧，以图形化电极和全部的p型限制层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，极少横向流动的电流。目前垂直结构LED可以按材料分为GaP基LED、GaN基LED和ZnO基LED。LED的分别用红色和黑色表示）分别与热沉或PCB或电路板上的正、负极（分别用红色和黑色表示）电联接。外界电源与电路板上的“十”和“一”极相联接。

由SemiLedS研发的以蓝宝石为衬底的垂直结构GaN基LED芯片从2005年11月开始进入市场。制造垂直结构LED芯片有两种基本方法：剥离生长衬底和不剥离生长衬底。相比横向结构的LED芯片，垂直结构的LED芯片具有以下明显的优势：

（l）所有的制造工艺都是在晶片水平进行的。

（2）抗静电能力高。

（3）无需打金线，一方面封装厚度薄，可用于制造超薄型的器件，如背光源，大屏幕显示等;另一方面，良品率和可靠性均得以提高。

（4）在封装前进行老化，降低生产成本。

（5）可以采用较大直径的通孔/金属填充塞和多个的通孔/金属填充塞进一步提高衬底的散热效率。这一特点对大功率LED尤其重要。

led芯片内部结构图