一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》属于LED生产技术领域，更具体地说，该发明涉及一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法。

发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）广泛运用于照明领域，而照明领域的光一般为白光，实现二极管的白光通常的方法是先形成蓝光芯片，然后在封装的时候在封装材料中加入荧光粉，蓝光芯片发出的蓝光激发封装材料里的荧光粉发出黄光或绿光或红光或多种颜色的混合光，由蓝光和这些被激发出的光共同混合形成白光。一般来说蓝光芯片的制备和白光封装是相对独立的工序，先将蓝光芯片按波长和光功率进行分档，然后不同档次的蓝光芯片再封装成白光，这种获得白光LED灯珠的过程称为传统封装。传统封装主要存在以下缺点：1）蓝光芯片安装在封装支架后，需要对每颗芯片进行点荧光胶，这样工作效率低下，封装设备投入大，制造成本高；2）每颗芯片的荧光胶量一致性很难得到保证，因此封装良率偏低；3）荧光胶在整个芯片的台面上无法均匀分布，尤其是微观的荧光粉量很难与微观的蓝光发光强度相匹配，这样封装品质很难保证；4）芯片焊线后点荧光胶，容易导致焊线的金球部分荧光胶的含量偏多，导致挂球现象，大大降低封装良率和封装品质。因此，光斑不均匀的白光LED做成灯具后，会导致灯具的白光在空间分布上不均匀。

2013年前的蓝光芯片主要有同侧结构和垂直结构。对于同侧结构的芯片，它的衬底一般是透蓝光的蓝宝石衬底和碳化硅衬底，即使芯片背面镀上不透光的反射膜，也会有5个面同时出光，因而这种结构的芯片做成的发光器件很难获得光斑均匀的白光，在芯片侧边会存在明显的黄圈。垂直结构的芯片，由于发光薄膜是从外延衬底转移到新的不透光的支撑基板上，对于该结构的芯片做成的发光器件而言它只有一个面发光，因而，它最容易获得光斑均匀的白光。如果将垂直结构的芯片，做成白光芯片，则这种芯片不但制造工艺简单，而且很容易获得光斑均匀的白光，并且封装的时候仅需焊线和做透镜，不需要经过繁杂难控制的点荧光胶过程。而如果将垂直结构的晶圆片直接做成白光芯片，则这种芯片能大大降低半导体照明产业链的成本。

图1是《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供的垂直结构白光LED芯片的结构示意图，其中101为铟镓铝氮半导体发光薄膜层，102为钝化层，103为金属反光层，104为压焊金属层，105为金锡层，106为银反射镜p型欧姆接触层，107为导电基板，108为基板背镀共晶焊欧姆接触层，109为基板背镀共晶金属层，110为n型电极焊盘，111为含有荧光粉的硅胶层。

图2A至图2E是《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》的一个实施例的实现过程示意图。

图3A至图3E是《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》的另一个实施例的实现过程示意图。

2020年7月14日，《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。

实施例1

图2给出了根据《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》一个实施例制备垂直结构的白光LED芯片的步骤。如图2A所示，在硅衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜201，沉积p型欧姆接触层206和金属反光层203，在导电支撑基板207正面沉积金锡层205，将硅衬底的铟镓铝氮半导体发光薄膜与导电的支撑基板压焊在一起，形成金锡压焊的压焊金属层204，然后去除硅衬底，实现铟镓铝氮薄膜从硅衬底到支撑基板的转移，转移后的铟镓铝氮半导体发光薄膜经过表面粗化，分割成台面阵列，沉积钝化层202和n型欧姆接触电极及金属焊盘210，在导电基板背镀共晶焊欧姆接触层208及共晶金属层209，从而形成垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片。再在晶圆片上进行常见的光刻工艺，在焊盘210和切割道上形成n电极焊盘上的掩膜层和晶圆片切割道上的掩膜层211，该光刻胶的厚度为10~150微米。然后在其上旋涂荧光胶形成荧光胶层212，完成荧光胶旋涂后的晶圆片如图2B所示，该荧光胶的荧光粉是LED白光封装中常用的红、绿、黄等荧光粉，该硅胶是常见的双组份的环氧硅胶，也可以是环氧树脂。配置时荧光粉与硅胶充分搅拌和混合，荧光粉与硅胶的比例，根据白光芯片的色温和显色指数的要求不同，可以在1:100至100:1之间变化，搅拌荧光胶可以在真空中完成搅拌。完成荧光胶的搅拌后，在晶圆片上涂覆荧光胶层，在涂覆荧光胶层前必须对晶圆片进行等离子体过氧去残胶处理，以防止界面上残留的光刻胶影响发光效率。在完成荧光胶的旋涂工艺后，对晶圆片进行真空脱泡或离心脱泡处理，防止硅胶和粗化过的GaN台面之间形成微小的气泡，然后再对其进行固化，在晶圆片上的硅胶完成固化后，然后用激光在掩膜图形上对荧光胶层进行切割，切割后如图2C所示，激光切割切割后的效果如图2C中213所示，激光仅切透硅胶层，但不切透掩膜层。完成切割后掩膜层部分被暴露，然后用去胶液将掩膜层去除，使得芯片的焊盘和切割道得以暴露，从而利于白光芯片的焊线，如图2D所示。去掩膜层时，要求去胶液不但不能破坏蓝光晶圆片的结构，而且不能破坏硅胶和荧光粉，并且不能导致硅胶黄化或发黑而影响其折射率和透射率。最后对晶圆片进行切割，获得分立器件，如图2E所示。切割晶圆片的方法为常见的硅片切割方法，可以是机械划片方法，也可以是激光划片方法，也可以是常见芯片划片方法的组合。

实施例2

图3给出了根据《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》一个实施例制备垂直结构的白光LED芯片的步骤。如图3A所示，在蓝宝石衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜301，沉积p型欧姆接触层306和金属反光层303，在导电支撑基板307正面沉积金锡层305，将蓝宝石衬底的铟镓铝氮半导体发光薄膜与导电的支撑基板压焊在一起，形成金锡压焊的压焊金属层304，然后去除蓝宝石衬底，实现铟镓铝氮薄膜从生长衬底到支撑基板的转移，转移后的铟镓铝氮半导体发光薄膜经过表面粗化，分割成台面阵列，沉积钝化层302和n型欧姆接触电极及金属焊盘310，从而形成垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片。在晶圆片的焊盘310上点UV固化胶形成n电极焊盘上的掩膜层311，如图3B所示。该UV固化胶能基本上自己形成半球形，然后对其进行固化。也可以是其他硅胶，或环氧树脂，或是与电极金属不同低熔点的金属。然后在晶圆片上旋涂荧光胶，形成荧光粉硅胶层312，如图3C所示。然后，用激光去除掩膜图形上的荧光粉和硅胶及掩膜层，如图3D所示，最后将晶圆片切割成分立器件，如图3E所示。

一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法专利目的

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》所要解决的一个技术问题是提供一种白光LED芯片制造方法，通过该方法制得的白光LED芯片，在产品封装时，不需要采用荧光粉点胶封装工艺，并且发光亮度均匀，出光效率高，生产成本低。

一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法技术方案

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，包括如下步骤：在生长衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜，形成垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片，在所述晶圆片的电极焊盘上形成一层掩膜层，在所述晶圆片上涂覆一层混有荧光粉的硅胶并对其进行热固化，形成一层荧光粉硅胶层，切割所述电极焊盘上的荧光粉硅胶层，使其与晶圆片台面上的其他硅胶分离，刻蚀所述电极焊盘上的掩膜层及荧光粉硅胶层，暴露出电极焊盘，对所述晶圆片划片获得单颗芯片。

优选地，所述掩膜层为光刻胶柱体。

优选地，所述光刻胶柱体的厚度为10~150微米，形成方法包括但不限于下列方法中的一种：光刻法，直接点滴光刻胶法，成型的光刻胶柱体粘结在电极焊盘法，预先成型的掩膜图形通过热压方法实现掩膜方法，金属图形用胶粘剂粘合在晶圆片上的方法。

优选地，所述生长衬底包括但不限于下列衬底中的一种：Cu，Cr，Si，SiC，蓝宝石。

优选地，所述切割的方法包括但不限于下列方法中的一种：激光切割，机械切割。

优选地，所述荧光粉硅胶层的涂覆方法包括但不限于下列方法中的一种：旋涂法，喷涂法，印刷法。

优选地，所述荧光粉硅胶层至少覆盖金属焊盘1微米，在芯片边缘，所述荧光粉硅胶层至少大于铟镓铝氮薄膜台面2微米。

优选地，所述所述刻蚀的方法包括但不限于下列方法中的一种：湿法刻蚀，ICP刻蚀，RIE刻蚀。

优选地，所述划片切割的切割方法包括但不限于下列方法中的一种：激光划片，机械划片。

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》所要解决的另一个技术问题是提供一种白光LED 芯片，该芯片发光时光斑现象得到大大改善，且出光率高，成本低。

为了解决上述技术问题，《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供一种垂直结构的白光LED 芯片，该垂直结构的白光LED 芯片采用上述所述的垂直结构的白光LED 芯片的制造方法制得，包括垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片，位于所述晶圆片上的荧光粉硅胶层，并且所述荧光粉硅胶层覆盖了所述晶圆片的除电极焊盘外的所有表面。

优选地，所述荧光粉至少包括下列中的一种：钇铝石榴石荧光粉、铝酸盐荧光粉、红色氮化物荧光粉、绿色铝酸盐荧光粉。

优选地，所述荧光粉硅胶层的荧光粉与硅胶的质量比介于1:10至5:1之间，荧光粉硅胶层的厚度小于100微米。

一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法有益效果

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供的垂直结构的白光LED芯片的制造方法的有益效果在于：该发明制造方法工艺简单，而且通过该方法制得的白光LED 芯片，在LED 产品封装时，不需要采用荧光粉点胶封装工艺，并且发出的白光均匀，出光效率高，生产成本低。

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供的垂直结构的白光LED芯片的有益效果在于：该发明白光LED芯片的封装工艺简单，不需要荧光粉点胶工艺，同时发出的白光亮度均匀，且出光率高，成本低。

1.一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于包括：在生长衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜，形成垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片；在所述晶圆片的电极焊盘上形成一层掩膜层；在所述晶圆片上涂覆一层混有荧光粉的硅胶并对其进行热固化，形成一层荧光粉硅胶层；切割所述电极焊盘上的荧光粉硅胶层，使其与晶圆片台面上的其他硅胶分离；刻蚀所述电极焊盘上的掩膜层及荧光粉硅胶层，暴露出电极焊盘；对所述晶圆片划片获得单颗芯片。

2.根据权利要求1所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述掩膜层为光刻胶柱体。

3.根据权利要求2所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述光刻胶柱体的厚度为10~150微米，形成方法包括但不限于下列方法中的一种：光刻法，直接点滴光刻胶法，成型的光刻胶柱体粘结在电极焊盘法，预先成型的掩膜图形通过热压方法实现掩膜，金属图形用胶粘剂粘合在晶圆片上。

4.根据权利要求1所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述生长衬底包括但不限于下列衬底中的一种：Cu，Cr，Si，SiC，蓝宝石。

5.根据权利要求1所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述切割的方法包括但不限于下列方法中的一种：激光切割，机械切割。

6.根据权利要求1所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述荧光粉硅胶层的涂覆方法包括但不限于下列方法中的一种：旋涂法，喷涂法，印刷法。

7.根据权利要求1所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述荧光粉硅胶层至少覆盖金属焊盘1微米，在芯片边缘，所述荧光粉硅胶层至少大于铟镓铝氮薄膜台面2微米。

8.根据权利要求1所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述刻蚀的方法包括但不限于下列方法中的一种：湿法刻蚀，ICP刻蚀，RIE刻蚀。

9.根据权利要求1所述的一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，其特征在于所述划片切割的切割方法包括但不限于下列方法中的一种：激光划片，机械划片。

10.一种垂直结构的白光LED芯片，包括:垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片；位于所述晶圆片上的荧光粉硅胶层；其特征在于所述荧光粉硅胶层覆盖了所述晶圆片的除电极焊盘外的所有表面。

11.根据权利要求10所述的一种垂直结构的白光LED芯片，其特征在于所述荧光粉至少包括下列中的一种：钇铝石榴石荧光粉、铝酸盐荧光粉、红色氮化物荧光粉、绿色铝酸盐荧光粉。

12.根据权利要求10所述的一种垂直结构的白光LED芯片，其特征在于所述荧光粉硅胶层的荧光粉与硅胶的质量比介于1:10至5:1之间，荧光粉硅胶层的厚度小于100微米。

《一种白光LED的点胶工艺方法》涉及白光LED的点胶工艺方法。

一种变压器及其制作方法和芯片专利目的

《一种变压器及其制作方法和芯片》实施例提供一种变压器及其制作方法和芯片，能够使变压器具有高的Q值，而且结构尺寸小。

一种变压器及其制作方法和芯片技术方案

《一种变压器及其制作方法和芯片》实施例的技术方案是这样实现的：

一种变压器的制作方法，所述变压器包括初级线圈、次级线圈、第一初级调谐电容和第一次级调谐电容，所述方法包括：

将所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中；其中所述第一初级调谐电容包括一个以上的第二初级调谐电容，所述第一次级调谐电容包括一个以上的第二次级调谐电容；并联连接一个以上的所述第二初级调谐电容，和并联连接一个以上的所述第二次级调谐电容；一个以上的所述第二初级调谐电容及其连线、和/或一个以上的所述第二次级调谐电容及其之间的连线构成一个局部屏蔽网络或一个局部屏蔽网络的其中一部分。

优选地，所述将所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中，包括：

将所有的或部分的一个以上的所述第二初级调谐电容和/或一个以上的所述第二次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的空白区域中或所述空白区域的正下方。

优选地，所述变压器包括片上无源变压器或片上变压器式巴伦。

优选地，所述一个以上的所述第二初级调谐电容的电容值完全相等或不完全相等；

和/或，所述一个以上的所述第二次级调谐电容的电容值完全相等或不完全相等。

优选地，所述方法还包括：

所述初级线圈和所述次级线圈采用同层金属对称互绕在同一块衬底上，且金属线之间交叉的地方采用上层金属或下层金属过渡。

一种变压器，所述变压器包括：初级线圈、次级线圈、第一初级调谐电容和第一次级调谐电容；其中，所述第一初级调谐电容包括并联连接的一个以上的第二初级调谐电容，所述第一次级调谐电容包括并联连接的一个以上的第二次级调谐电容；

所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中；且一个以上的所述第二初级调谐电容及其之间的连线、和/或一个以上的所述第二次级调谐电容及其之间的连线构成一个局部屏蔽网络或一个局部屏蔽网络的其中一部分。

优选地，所述初级线圈和所述次级线圈采用同层金属对称互绕在同一块衬底上，且金属线之间交叉的地方采用上层金属或下层金属过渡。

优选地，所有的或部分的所述第二初级调谐电容、和/或所有的或部分的所述第二次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的空白区域或所述空白区域的正下方的正下方。

优选地，所述一个以上的所述第二初级调谐电容的电容值完全相等或不完全相等；

和/或，所述一个以上的所述第二次级调谐电容的电容值完全相等或不完全相等。

一种芯片，所述芯片包括上述任一项所述的变压器。

一种变压器及其制作方法和芯片改善效果

《一种变压器及其制作方法和芯片》实施例一种变压器及其制作方法和芯片，将所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中；其中所述第一初级调谐电容包括一个以上的第二初级调谐电容，所述第一次级调谐电容包括一个以上的第二次级调谐电容；并联连接一个以上的所述第二初级调谐电容，和并联连接一个以上的所述第二次级调谐电容；一个以上的所述第二初级调谐电容及其连线、和/或一个以上的所述第二次级调谐电容及其之间的连线构成一个局部屏蔽网络或一个局部屏蔽网络的其中一部分；如此，能够使变压器具有高的Q值，而且结构尺寸小。

一种白光LED的点胶工艺方法专利目的

《一种白光LED的点胶工艺方法》的目的是为了提供一种白光LED的点胶工艺方法，利用《一种白光LED的点胶工艺方法》的工艺方法能提高白光LED发光颜色、亮度和色温的一致性，提高产品的良品率，缩短白光LED的生产工艺周期，节约能源，降低生产成本。

一种白光LED的点胶工艺方法技术方案

（1）将荧光粉和胶水按比例加入到配胶容器中；

（2）将配胶容器用偏心夹具固定在行星式离心搅拌机中；

（3）启动行星式离心搅拌机，行星式离心搅拌机使配胶容器在密闭的腔体内绕偏心夹具的中心自转，并绕腔体中心公转，使荧光粉与胶水混合均匀；行星式离心搅拌机将密闭腔体抽成真空状态，脱去荧光粉和胶水混合物中的气泡；荧光粉和胶水的搅拌时间为10-35分钟；

（4）将抽完气泡的荧光粉和胶水混合物放置到50-80℃的恒温箱内保存15-40分钟，使荧光粉和胶水混合物的黏度到达4000-8000厘帕秒；同时将支架放入到恒温箱内；

（5）再一次将配胶容器放入到行星式离心搅拌机，对配胶容器内的荧光粉胶水混合物进行搅拌；

（6）将搅拌均匀的荧光粉胶水混合物倒入到温度可调针筒内，控制温度可调针筒的温度，使其比恒温箱内保存胶水的温度低10-25℃控制在30-55℃之间；

（7）将支架从恒温箱内取出放置到支架加热保温器内，利用温度可调针筒将荧光粉和胶水混合物点到支架上；

（8）将点好荧光粉和胶水混合物的支架从加热保温器内取出放入到保温型料盒内；

（9）将装有点好荧光粉和胶水混合物支架的保温型料盒放入到恒温烤箱内进行烘烤，避免材料在恒温烤箱内温度的迅速升高，使胶体与支架结合不紧密；

（10）将烘烤完的点有荧光粉和胶水混合物的支架连同保温型料盒放入到保温型料架内冷却，可避免材料在出烤后温度迅速降低，影响产品品质；

（11）取出点有荧光粉和胶水混合物的支架。

上述工艺，配胶容器放置在行星式离心搅拌机密闭腔体内，在混合搅拌荧光粉和胶水时，配胶容器既产生自转又产生公转，使荧光粉与胶水混合搅拌均匀；密闭的容器抽真空的目的是为了脱去荧光粉和胶水混合物中的气泡，防止点胶后荧光粉和胶水混合物中有气泡而影响发光颜色、亮度、色温以及产品的一致性，同时能提高产品的良品率；在点胶之前对荧光粉和胶水混合物进行恒温保存能提高胶水混合物的黏度，黏度增大，荧光粉在胶水中不容易沉淀，使得不同时间内先后从温度可调针筒内吐出的荧光粉和胶水混合物一致性大大提高，从而保证了不同时间段同一杯胶点在芯片上的荧光粉和胶水混合物的量一致、均匀，提高了批量生产的产品发光颜色、色品坐标和色温的一致性和集中性；在恒温保存后再一次进行搅拌是为了进一步提高荧光粉和胶水混合物的均匀度，提高产品的良品率；点胶时，维持温度可调针筒上的温度在30-55℃是为了维持荧光粉和胶水混合物的黏度，即继续保证荧光粉和胶水混合物的黏度在4000-8000厘帕秒之间，降低荧光粉在胶水中的沉淀速度；对支架进行加热，一方面为了除潮，另一方面荧光粉和胶水混合物的流动性更好，提高产品的良品率；在烘烤过程中，将点有荧光粉和胶水混合物的支架放入到保温型料盒然后整体放入到烤箱内，这样的烘烤方式，保温型料盒因为其较低的导热率与较高的比热容使保温型料盒内的温度变化平缓，避免在恒温烤箱内温度突然升高使胶水与支架结合不紧密，胶体突然热膨胀导致LED灯内部结构被破坏，造成不必要的损失；将烘烤完的点有荧光粉和胶水混合物的支架连同保温型料盒同时放入到保温型料架内缓慢冷却，这种冷却方式能缓慢降温，同时减少在恒温烤箱中的加热时间，节约能源，有效合理利用资源，荧光粉和胶水的内部组织不会发生剧烈的变化，使得白光LED的结构稳定，不易变形，提高产品的良品率。

作为具体化，所述的偏心夹具上设有配胶容器放置空腔，配胶容器放置空腔的中心轴线偏离于偏心夹具的旋转中心。

作为改进，所述的温度可调针筒包括筒体、机械螺杆吐胶器，机械螺杆吐胶器包括吐胶筒及挤出螺杆，筒体壁上设有胶水出口，吐胶筒上设有胶水进口，筒体壁上的胶水出口和吐胶筒上的胶水进口相连通，所述的挤出螺杆设在吐胶筒内，吐胶筒的出胶口为锥形；筒体外表面上缠绕有加热线圈。所述的筒体给吐胶筒提供荧光粉与胶水的混合物；所述的荧光粉和胶水混合物通过挤出螺杆的转动挤出，黏度在3000-9000厘帕秒的情况下能精确的控制吐胶的量，克服气压式点胶浮动过大的缺陷；所述的针头为锥形口，减少吐胶时与胶水的接触面积，避免出现“拉丝”现象；所述的筒体外表面上缠绕有加热线圈，可增加胶体的流动性；所述的筒体壁上设有胶水进口。

作为改进，所述的保温型料盒包括箱体，箱体的一侧设有开口，开口处设有密封门，所述的箱体顶部设有通气孔，所述的箱体内壁上设有支架导轨槽。

设置开口便于放置点有荧光粉和胶水混合物的支架，在烘烤时，关闭箱体上的封闭门，能够有效的限制气体在保温型料盒内形成对流，防止气体中的物质与荧光粉和胶水混合物发生化学反应，提高荧光粉和胶水混合物的稳定，设置通气孔便于排出荧光粉与胶水混合物以及支架中的气体和水蒸汽。

作为改进，所述的保温型料盒为铸铁材料。铸铁材料的热导率较低，比热容高，密度大，同体积材料可以存储较多的热量，因此，温度变化率较小，烘烤的效果好。

作为改进，所述的保温型料架包括架体，架体内设有放置腔体，放置腔体与空气之间设有隔热层。这种结构降低保温型料架中各放置腔体内的保温型料盒与空气的热对流，起到保温作用。