一種增加led芯片側(cè)壁出光的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增加LED芯片側(cè)壁出光的方法，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于照明類(lèi)LED芯片，出光效率是最重要的參數(shù)之一，雖然目前LED的內(nèi)量子效率已經(jīng)提升到95%以上，但是外量子效率卻不足40%。提高LED芯片的外量子效率有很多途徑，如襯底激光剝離技術(shù)、倒裝焊技術(shù)、正面出光面表面粗糙化等，這些都是增加正面的表面粗糙化。但是對(duì)LED芯片側(cè)壁出光，大多集中在外延層和電流擴(kuò)展層的側(cè)壁，如何增加LED芯片襯底的側(cè)壁的出光的相關(guān)研究卻很少,也未見(jiàn)有量產(chǎn)的技術(shù)應(yīng)用。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利CN102544269A提出了一種“側(cè)壁具有微柱透鏡陣列圖案的LED芯片的制造方法”，此專(zhuān)利形成側(cè)壁具有微柱透鏡陣列圖案的外延層和側(cè)壁具有圓弧形陣列圖案的電流擴(kuò)散層。此專(zhuān)利所用的方法是干法刻蝕，而占整個(gè)芯片側(cè)壁面積95%以上的襯底側(cè)壁仍然是平面的，沒(méi)有全部將芯片的側(cè)壁進(jìn)行陣列圖案化。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN103094437A提出了 “一種大功率LED芯片的制作方法”，在芯片原片背面通過(guò)光刻技術(shù)留下可供激光隱形切割的切割道，包括如下步驟:提供襯底，所述襯底的正面具有多個(gè)LED芯片；在襯底背面形成具有鏤空?qǐng)D形陣列的阻擋層，所述鏤空?qǐng)D形的位置與正面的LED芯片逐一對(duì)應(yīng)，所述襯底背面通過(guò)所述鏤空?qǐng)D形暴露出來(lái)；通過(guò)阻擋層的鏤空?qǐng)D形在襯底背面形成反射鏡陣列；移除阻擋層；沿著反射鏡陣列之間的間隙切割所述襯底，以獲得背面具有反射鏡的LED芯片。此專(zhuān)利雖然也利用了反射鏡對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光的低吸收率而起到了掩蔽激光的作用，但是切割道圖案的設(shè)計(jì)仍然是直線(xiàn)狀，沒(méi)有起到增加側(cè)壁面積、改變?nèi)肷浣嵌鹊淖饔谩?br>[0005]如何將提高LED芯片襯底這層側(cè)壁的出光效率，是急需解決的技術(shù)問(wèn)題。在傳統(tǒng)LED芯片劃裂過(guò)程中，無(wú)論是材質(zhì)較脆的GaAs襯底紅黃光芯片還是材質(zhì)硬的藍(lán)寶石襯底藍(lán)綠光芯片，要分裂成獨(dú)立的芯片單元，都要經(jīng)過(guò)刀片鋸裂或是激光劃片，這些設(shè)備均是沿X、Y方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以分離的芯片襯底側(cè)壁一般是垂直的平面，無(wú)法實(shí)現(xiàn)襯底側(cè)壁面積的增加和角度的改變。
[0006]雖然激光劃片設(shè)備可以通過(guò)增加電腦圖形輸入控制系統(tǒng)、多角度激光束運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)控制激光束按照電腦設(shè)定的圖案進(jìn)行曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，不受X、Y直線(xiàn)方向的限制做不同角度的運(yùn)動(dòng)，例如激光雕刻設(shè)備。
[0007]但這種方法不適用于LED圓片的激光劃裂，其一，因每個(gè)LED圓片的上面有500-10000粒芯片不等，如果激光按曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，處理時(shí)間會(huì)增加10倍以上，降低了生產(chǎn)效率；其二，因這種按照?qǐng)D案進(jìn)行激光器曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的激光劃片設(shè)備，需要投入昂貴的設(shè)備改造、升級(jí)成本，從生產(chǎn)效率和設(shè)備投入成本上都不適合運(yùn)用到量產(chǎn)上面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種增加LED芯片側(cè)壁出光的方法。
[0009]術(shù)語(yǔ)解釋:
[0010]LED:light emitting d1de,發(fā)光二極管。
[0011]發(fā)明概述:
[0012]本發(fā)明將每粒LED芯片的金屬背鍍層切割道設(shè)計(jì)成圓弧形陣列圖案，且為了節(jié)省切割道面積、并保證激光劃過(guò)1-2次既能覆蓋圓弧狀的切割道范圍，將相鄰芯片間切割道設(shè)計(jì)成圓弧狀、且相互切合，圓弧與圓弧間留5-20 μ m的間隙，圓弧的半徑為3_10 μ m。利用金屬背鍍層對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)1064nm、532nm激光的高反射率(例如鋁背鍍層對(duì)這兩種激光波長(zhǎng)反射率在90%以上)、低吸收率特點(diǎn)，而無(wú)金屬背鍍層覆蓋的其他部分的襯底吸收激光能量被劃裂開(kāi)。在激光X、Y方向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)模式不變的情況下，將襯底層的側(cè)壁劃裂成微柱透鏡陣列，從而增加側(cè)壁面積，同時(shí)也縮小了發(fā)光區(qū)光到側(cè)壁的入射角，這都增加了側(cè)壁的出光效率。
[0013]發(fā)明詳述:
[0014]一種增加LED芯片側(cè)壁出光的方法，包括如下步驟:
[0015](I)在減薄后的LED圓片的背面涂覆一層厚度為2-3 μ m的光刻膠，經(jīng)過(guò)曝光、顯影后得到與圓片正面一一對(duì)應(yīng)的圓弧狀的圖形，所述相鄰芯片的圓弧與圓弧的間隙之間為光刻膠，其他區(qū)域無(wú)光刻膠保護(hù)；
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(I)中相鄰芯片間切割道設(shè)計(jì)成圓弧狀、且相互切合，圓弧與圓弧之間最短距離留5-20 μ m的間隙，圓弧的內(nèi)徑為3_10 μ m ；
[0017](2)將步驟(I)所述圓片放入到蒸鍍室中，在室溫下，采用電子束蒸鍍的方法，對(duì)圓片背面蒸鍍一層厚度為3000-5000埃的高反射率的金屬背鏡，形成金屬背鍍層；
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中高反射率金屬背鏡為Al、Ag、Au中一種或幾種的組合；得到的金屬背鍍層的反射率為70% -90% ；
[0019](3)用355nm或1046nm激光劃片機(jī)沿圓片背面的圓弧間隙，使激光光束并排劃1-2 次；
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中355nm或1046nm激光劃片機(jī)功率為1.5W，劃片速率為80-90mm / s ；
[0021](4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)所述劃片后的圓片倒膜后正面向上，用裂片機(jī)裂成一粒粒獨(dú)立的芯片。
[0022]本發(fā)明上述技術(shù)方案中未做詳細(xì)說(shuō)明和限定的，均參照LED制作的現(xiàn)有技術(shù)。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
[0024]本發(fā)明利用金屬背鍍層圖案化結(jié)合激光切割將襯底層的側(cè)壁劃裂成微柱透鏡陣列，其有益效果為:
[0025]其一:相比其他增加LED芯片外延層和電流擴(kuò)展層側(cè)壁面積的方法，本發(fā)明通過(guò)改變LED芯片藍(lán)寶石或砷化鎵、硅襯底側(cè)壁與光的入射角度，增加了襯底側(cè)壁的出光效率；
[0026]其二:利用金屬背鍍層對(duì)355nm和1064nm的波長(zhǎng)激光高反射率的特點(diǎn)，將高反背鍍層做為掩膜，實(shí)現(xiàn)襯底邊緣按照設(shè)定圖案裂開(kāi)；
[0027]其三:相對(duì)比按照?qǐng)D案進(jìn)行激光器曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的激光劃片設(shè)備，不需要投入昂貴的設(shè)備改造、升級(jí)成本，且生產(chǎn)效率提高10倍以上，適合規(guī)?；慨a(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明LED芯片的正面形貌圖。圖中，11是發(fā)光區(qū)；12是N型層及襯底層，均成圓弧形陣列。
[0029]圖2是本發(fā)明LED芯片背鍍圖案的局部放大圖。圖中，21是兩粒芯片邊緣交界處無(wú)背鍍覆蓋