一种LED芯片和LED组件的制作方法

一种led芯片和led组件
技术领域
1.本技术涉及显示技术领域，尤其涉及一种led芯片和led组件。


背景技术：

2.mini led(mini light-emitting diode，mini-led)背光是近几年兴起的一种lcd显示的背光源。mini led背光是将多个mini led芯片阵列设置于印刷电路板上，led发光面远离印刷电路板。mini led背光，可以实现分区域led芯片的开关，即local dimming(区域调光)，能够大幅提升lcd显示屏的对比度，增强lcd显示的画质。
3.其中，mini led背光源通常所用的芯片为倒装结构的led芯片，led芯片设置有焊盘，固晶方式通常是在印刷电路板的焊盘上印刷锡膏，然后使用固晶机将led芯片转移至印刷电路板上，再通过回流焊工艺实现焊接。
4.但是，相关技术中的led芯片在固晶至电路板上的锡膏上时，容易发生偏移，导致led芯片固晶良率低、返修率高。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种led芯片和led组件，以解决现有的led芯片在固晶至电路板上时容易偏移的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供一种led芯片，包括：
7.衬底，
8.发光结构，所述发光结构设置在所述衬底上；
9.第一焊盘，设置在所述发光结构背离所述衬底的一侧；以及
10.第二焊盘，设置在所述发光结构背离所述衬底的一侧；所述第一焊盘和所述第二焊盘中至少一者设置有凸出的凸刺结构，所述凸刺结构朝向背离所述发光结构的方向凸出。
11.可选的，所述凸刺结构包括多根凸刺，所述多根凸刺相互之间间隔设置。
12.可选的，设置有所述凸刺的焊盘中，多根所述凸刺均匀分布在所述焊盘上。
13.可选的，设置有所述凸刺的焊盘中，所述凸刺远离所述焊盘的一端设置为尖端。
14.可选的，所述凸刺呈椎体或台体。
15.可选的，所述凸刺呈柱体。
16.可选的，设置有所述凸刺结构的焊盘中，所述凸刺结构与所述焊盘一体成型。
17.可选的，所述发光结构包括设于所述衬底上的第一半导体层、设于所述第一半导体层上的发光层以及设于所述发光层上的第二半导体层；所述第二半导体层和所述发光层具有裸露出所述第一半导体层的电极设置镂空区，裸露出的所述第一半导体层上设置有第一扩展电极；
18.所述第二半导体层背离所述衬底的一侧设置有透明导电层，所述透明导电层具有避让所述电极设置镂空区的避空区域，所述透明导电层背离所述衬底的一侧设置有第二扩
展电极；
19.所述透明导电层上设置有绝缘反射层，所述绝缘反射层覆盖所述透明导电层、所述第一扩展电极和所述第二扩展电极；
20.所述第一焊盘和所述第二焊盘分别设置在所述绝缘反射层上，所述第一焊盘与所述第一扩展电极电连接，所述第二焊盘与所述第二扩展电极电连接。
21.第二方面，本技术实施例还提供了一种led组件，包括电路板和如上所述的led芯片；所述电路板具有第三焊盘和第四焊盘，所述第三焊盘和所述第四焊盘上设置有导电固定层，所述第一焊盘通过设置在所述第三焊盘上的所述导电固定层连接在所述第三焊盘上，所述第二焊盘通过设置在所述第四焊盘上的所述导电固定层连接在所述第四焊盘上。
22.第三方面，本技术实施例还提供了一种led组件，包括电路板和如上所述的led芯片；所述电路板具有第三焊盘和第四焊盘，所述第三焊盘和所述第四焊盘上设置有绝缘固定层，所述第一焊盘和所述第二焊盘均设置有凸出的凸刺结构；
23.所述第一焊盘通过设置在所述第三焊盘上的所述绝缘固定层固定在所述第三焊盘上，并且所述第一焊盘上的所述凸刺结构贯穿设置在所述第三焊盘上的所述绝缘固定层并与所述第三焊盘电连接；
24.所述第二焊盘通过设置在所述第四焊盘上的所述绝缘固定层固定在所述第四焊盘上，并且所述第二焊盘上的所述凸刺结构贯穿设置在所述第四焊盘上的所述绝缘固定层并与所述第四焊盘电连接。
25.本技术实施例提供的led芯片和led组件，通过在第一焊盘和第二焊盘中至少一者设置凸出的凸刺结构，并且凸刺结构朝向背离发光结构的方向凸出，使得led芯片在固晶至电路板上时，凸刺结构能嵌入电路板焊盘上的锡膏中，增加了led芯片的连接稳定性，避免回流焊过程中出现led芯片偏移，提升了固晶良率。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
27.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行以下说明，其中在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
28.图1为本技术实施例提供的led组件的结构示意图。
29.图2为本技术另一实施例提供的led组件的结构示意图。
30.图3为本技术实施例提供的led芯片的结构示意图。
31.图4为图3所示的led芯片的俯视图。
32.图5为本技术另一实施例提供的led芯片的结构示意图。
33.图6为图3中发光结构的结构示意图。
34.图7为图6所示的发光结构设置有透明导电层时的结构示意图。
35.图8为图7所示的发光结构设置有第一扩展电极和第二扩展电极时的结构示意图。
36.图9为图8所示的发光结构设置有绝缘反射层时的结构示意图。
37.图10为图9所示的发光结构设置有第一焊盘和第二焊盘时的结构示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。
39.在本文中提及“实施例”或“实施方式”意味着，结合实施例或实施方式描述的特定特征、组件或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
40.本技术实施例提供了一种led芯片和led组件，以解决现有的led芯片在固晶至电路板上时容易偏移的问题。以下将结合附图对此进行说明。
41.请参阅图1和图2，图1为本技术实施例提供的led组件的结构示意图，图2为本技术另一实施例提供的led组件的结构示意图。本技术实施例提供的led芯片10可以与电路板20(诸如印刷电路板)组装成led组件1，诸如led组件1可以包括电路板20和设置于电路板20上的led芯片10。led芯片10可以为mini led芯片，mini led芯片的尺寸可以为100微米至300微米。
42.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.需要说明的是，相关技术中，固晶方式(即固定led芯片的方式)通常是采用类似于传统smt(surface mounted technology，表面贴装技术)工艺，即在电路板的焊盘上印刷锡膏，然后使用固晶机将led芯片转移至电路板上，再通过回流焊工艺实现焊接。由于mini led芯片的尺寸(通常为100um-300um)远小于常规smt器件的尺寸，对电路板和锡膏的印刷工艺提出了更高的要求，电路板的焊盘开窗精度(即焊盘裸露出来的精度)、整板的涨缩、平整度，以及印刷过程中锡膏的脱模等都对锡膏的印刷效果有很大的影响，极易造成锡膏印刷偏移、锡膏量不均等不良现象。同时回流焊工艺过程中，锡膏融化，回流炉内的气流会对锡膏进行扰动，容易造成led芯片的偏移而固晶不良，锡膏的不均匀在回流焊过程中容易出现墓碑效应等固晶不良的现象。其中，墓碑效应指的是在小型片状的表面贴装器件，因器件两端的金属封头与板面焊盘之间，在焊锡性上可能有差异或者是两端散热的速率不同导致焊锡的固化速率不同，经过回流焊后，偶尔会出现器件一端焊牢而另一端被拉起的浮开现象。
44.基于此，请参阅图3，图3为本技术实施例提供的led芯片的结构示意图。本技术实
施例提供的led芯片10，包括衬底11、发光结构12、第一焊盘13和第二焊盘14，其中，衬底11可以为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底。发光结构12设置在衬底11上；第一焊盘13设置在发光结构12背离衬底11的一侧；第二焊盘14设置在发光结构12背离衬底11的一侧；其中，第一焊盘13和第二焊盘14中至少一者设置有凸出的凸刺结构15，凸刺结构15朝向背离发光结构12的方向凸出。led芯片10可以通过凸刺结构15固晶在电路板20上，请继续参阅图1，诸如电路板20具有第三焊盘21和第四焊盘22，第三焊盘21和第四焊盘22上设置有导电固定层23，固晶时，第一焊盘13通过设置在第三焊盘21上的导电固定层23连接在第三焊盘21上，第二焊盘14通过设置在第四焊盘22上的导电固定层23连接在第四焊盘22上，诸如导电固定层23为锡膏，通过在第一焊盘13和第二焊盘14中至少一者设置凸出的凸刺结构15，并且凸刺结构15朝向背离发光结构12的方向凸出，使得led芯片10在固晶至电路板20上时，凸刺结构15能嵌入电路板20焊盘上的锡膏中，增加了led芯片10的连接稳定性，避免回流焊过程中出现led芯片10偏移，提升了固晶良率。
45.其中，优选地，第一焊盘13和第二焊盘14均设置有凸出的凸刺结构15。
46.需要说明的是，相关技术中通常是在电路板20的第三焊盘21和第四焊盘22上设置导电固定层23(诸如锡膏)以对led芯片10进行固晶，而本技术实施例提供的具有凸刺结构15的led芯片10，还适用于在第三焊盘21和第四焊盘22上设置绝缘固定层24的电路板20，其中，绝缘固定层24在升温至预设温度时能发生固化，其中，如图2所示，可以采用固晶机将led芯片10放置在绝缘固定层24上，对绝缘固定层24进行固化处理，在固化过程中，第一焊盘13上的凸刺结构15能刺破第三焊盘21上的绝缘固定层24并与第三焊盘21电连接，第二焊盘14上的凸刺结构15能刺破第四焊盘22上的绝缘固定层24并与第四焊盘22电连接。可以理解的，在固化过程中，绝缘固定层24的体积发生收缩，在绝缘固定层24收缩的过程中，第一焊盘13上的凸刺结构15能逐渐刺破第三焊盘21上的绝缘固定层24并与第三焊盘21实现稳定的电连接，第二焊盘14上的凸刺结构15能逐渐刺破第四焊盘22上的绝缘固定层24并与第四焊盘22实现稳定的电连接。当绝缘固定层24固化后，led芯片10即被固定在电路板20上，并且第一焊盘13上的凸刺结构15与第三焊盘21建立稳定的电连接，第二焊盘14上的凸刺结构15与第四焊盘22建立稳定的电连接。通过采用绝缘固定层24代替锡膏对led芯片10进行固定，由于绝缘固定层24的绝缘特性，使得在设置绝缘固定层24时可以不用考虑电路板20上会发生短路的问题，从而降低了对绝缘固定层24设置精度的要求，绝缘固定层24的设置面积可以足够大，不用担心电路板20涨缩而导致绝缘固定层24不能覆盖电路板20上的焊盘，比如使用钢网印刷技术设置绝缘固定层24，可以使用大开口的钢网，即使电路板20有涨缩，钢网的开口也可以兼容电路板20不同位置的焊盘。而相关技术中采用印刷锡膏的方式时，钢网需要针对每个焊盘设置开口，而且钢网的开口通常要小于焊盘的尺寸，在印刷锡膏的过程中，会由于电路板20的涨缩，导致印刷后的锡膏相对焊盘位置发生偏移，甚至填充至两个焊盘中间造成短路，设置绝缘固定层24则不用担心出现这个问题。
47.其中，为了便于设置绝缘固定层24以及便于固晶机将led芯片10放置在绝缘固定层24上，绝缘固定层24可以采用绝缘聚合物胶粘剂，诸如环氧树脂、有机硅胶等材质，可以通过涂敷的方式将绝缘聚合物胶粘剂涂敷在电路板20的第三焊盘21和第四焊盘22上。其中，根据绝缘聚合物胶粘剂所选择的具体材质和涂敷的面积大小不同，可以采用点胶、钢网印刷、丝网印刷、喷涂或旋涂等方式进行涂敷。其中，绝缘聚合物胶粘剂优选透明或者半透
明的材料，从而能便于固晶机识别到焊盘(第三焊盘21和第四焊盘22)的位置，进而对led芯片10进行正确摆放。可以理解的，透明或者半透明指的是绝缘聚合物胶粘剂具有一定的透光率以使得固晶机能识别到焊盘，诸如，绝缘聚合物胶粘剂的透光率可以大于等于30％。在对绝缘聚合物胶粘剂进行固化处理的过程中，绝缘聚合物胶粘剂的体积发生收缩，在绝缘聚合物胶粘剂收缩的过程中，第一焊盘13上的凸刺结构15能逐渐刺破绝缘聚合物胶粘剂并与电路板20上的第三焊盘21实现稳定的电连接，第二焊盘14上的凸刺结构15能逐渐刺破绝缘聚合物胶粘剂并与电路板20上的第四焊盘22实现稳定的电连接。
48.绝缘固定层24涂敷在电路板20的焊盘上的厚度可以设置成小于等于50微米，此厚度在不影响绝缘固定层24对led芯片10的固晶强度情况下，能使得制成的led组件1厚度较薄。
49.示例性的，请继续参阅图3，为了使得led芯片10固晶在电路板20上时更加稳定，凸刺结构15可以设置成包括多根凸刺151，其中，多根凸刺151相互之间间隔设置。为了提高导电性，可以在凸刺151的表层镀上导电较优的金属材质，诸如镀上金层。
50.为了进一步提高凸刺结构15的嵌入稳定性，如图4所示，图4为图3所示的led芯片的俯视图。可以将多根凸刺151均匀分布在焊盘上，诸如，第一焊盘13上的凸刺结构15均匀分布在第一焊盘13上，第二焊盘14上的凸刺结构15均匀分布在第二焊盘14上，可以理解，第一焊盘13上的凸刺结构15设置在第一焊盘13背离发光结构12的侧面上，第二焊盘14上的凸刺结构15设置在第二焊盘14背离发光结构12的侧面上。
51.在一些实施例中，为了提高凸刺结构15的刺破能力，可以将凸刺151远离焊盘的一端设置为尖端。诸如，第一焊盘13上的凸刺结构15远离第一焊盘13的一端设置为尖端，第二焊盘14上的凸刺结构15远离第二焊盘14的一端设置为尖端，进一步提高了凸刺结构15的嵌入稳定性。示例性的，凸刺151可以设置成椎体或者台体结构，诸如，凸刺151可以设置成圆锥体、三棱锥或多棱锥等，请参阅图5，图5为本技术另一实施例提供的led芯片的结构示意图。凸刺151也可以设置成圆台或棱台。
52.当然，在其他实施例中，凸刺151也可以设置成柱体结构，诸如圆柱或者棱柱。
53.其中，可以通过纳米压印技术在焊盘(第一焊盘13和/或第二焊盘14)上形成凸刺结构15，当然，也可以采用光刻、蚀刻工艺在焊盘(第一焊盘13和/或第二焊盘14)上形成凸刺结构15。此时，凸刺结构15与焊盘为一体成型结构，导电效果更佳，并且制作工艺也更加简便。可以理解的，纳米压印技术、光刻、蚀刻工艺均是本领域的常规技术，因此其具体的原理和步骤在此不再赘述。
54.为了更清楚的说明发光结构12的结构，以下将结合附图对发光结构12进行具体说明。
55.示例性的，请参阅图6至图8，图6为图3中发光结构的结构示意图，图7为图6所示的发光结构设置有透明导电层时的结构示意图，图8为图7所示的发光结构设置有第一扩展电极和第二扩展电极时的结构示意图。发光结构12包括设于衬底11上的第一半导体层121、设于第一半导体层121上的发光层122以及设于发光层122上的第二半导体层123；第二半导体层123和发光层122具有裸露出第一半导体层121的电极设置镂空区124，裸露出的第一半导体层121上设置有第一扩展电极125。
56.如图7和图8所示，第二半导体层123背离衬底11的一侧设置有透明导电层126，透
明导电层126具有避让电极设置镂空区124的避空区域1261，以供第一扩展电极125设置在裸露出的第一半导体层121上，透明导电层126背离衬底11的一侧设置有第二扩展电极127。其中，透明导电层126的材质可以是铟锡氧化物，诸如可以是锡掺杂三氧化铟，也可以是铝掺杂氧化锌。
57.请参阅图9和图10，图9为图8所示的发光结构设置有绝缘反射层时的结构示意图，图10为图9所示的发光结构设置有第一焊盘和第二焊盘时的结构示意图。透明导电层126上设置有绝缘反射层128，绝缘反射层128覆盖透明导电层126、第一扩展电极125和第二扩展电极127。其中，第一焊盘13和第二焊盘14分别设置在绝缘反射层128上，第一焊盘13与第一扩展电极125电连接，第二焊盘14与第二扩展电极127电连接，诸如第一焊盘13对应设置在第一扩展电极125上方，第一焊盘13贯穿绝缘反射层128并电连接至第一扩展电极125上，第二焊盘14对应设置在第二扩展电极127上方，第二焊盘14贯穿绝缘反射层128并与第二扩展电极127电连接。
58.为了便于理解led芯片10的形成，以下将对led芯片10的制作过程进行说明：
59.步骤s10：如图6所示，在衬底11上形成发光结构12，该结构包括设于衬底11上的第一半导体层121、设于第一半导体层121上的发光层122以及设于发光层122上的第二半导体层123，示例性的，第一半导体层121和第二半导体层123均为氮化镓基半导体层，其中，第一半导体层121可以是n型半导体层，发光层122可以是量子阱发光层，第二半导体层123可以是p型半导体层。其中，衬底11可以为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底。
60.步骤s20：请继续参阅图6，刻蚀掉部分p型半导体层(即第二半导体层123)和部分量子阱发光层(即发光层122)形成电极设置镂空区124以裸露出部分n型半导体层；发光结构12的边缘区域刻蚀至衬底11，形成切割道16。
61.步骤s30：请参阅图7，在p型半导体层(即第二半导体层123)上蒸镀透明导电层126，对透明导电层126进行光刻和蚀刻，以裸露出步骤s20中露出的n型半导体层(即露出部分第一半导体层121)。可以理解的，蒸镀技术为本领域常用的加工工艺，诸如可以是电子束蒸镀，故其具体远离和操作步骤在此不做赘述。
62.步骤s40：请参阅图8，在裸露的n型半导体层(即裸露的第一半导体层121)上蒸镀第一扩展电极125，在透明导电层126上蒸镀第二扩展电极127。
63.步骤s50：请参阅图9，在透明导电层126上蒸镀绝缘反射层128，其中绝缘反射层128覆盖透明导电层126、第一扩展电极125和第二扩展电极127，并覆盖至切割道16，对绝缘反射层128进行刻蚀以裸露出部分第一扩展电极125和部分第二扩展电极127。诸如利用icp(inductively coupled plasma，电感耦合等离子体)刻蚀工艺对绝缘反射层128进行加工以裸露出部分第一扩展电极125和部分第二扩展电极127。其中，可以理解的，绝缘反射层128可以是氧化硅和氧化钛交叠蒸镀而成，诸如一层氧化硅、一层氧化钛再一层氧化硅如此交替叠置而成。
64.步骤s60：请参阅图10，在绝缘反射层128上对应第一扩展电极125的位置蒸镀第一焊盘13，第一焊盘13电连接至第一扩展电极125；在绝缘反射层128上对应第二扩展电极127的位置蒸镀第二焊盘14，第二焊盘14电连接至第二扩展电极127。
65.步骤s70：请参阅图3，在第一焊盘13和第二焊盘14上制作凸刺结构15，诸如利用纳米压印技术在第一焊盘13和第二焊盘14上制作凸刺结构15。
66.可以理解的，纳米压印技术、光刻、蚀刻工艺均是本领域的常规技术，因此其具体的原理和步骤在此不再赘述。
67.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
68.以上对本技术实施例所提供的背光源制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。