一種具有金字塔陣列結構的LED芯片制造技術

本實用新型專利技術公開了一種具有金字塔陣列結構的LED芯片。一種具有金字塔陣列結構的LED芯片包括具有外延層的透明襯底、所述透明襯底頂部表面為金字塔陣列結構，透明襯底的底部為外延層，外延層的底部為芯片電極的正、負極，所述金字塔陣列結構由“V”字形溝槽陣列相互交錯構成。本實用新型專利技術的芯片具有較大的比表面積，可大大增加汽化核心，有利于蒸發沸騰的過程中的汽化過程，使其具有優良的沸騰強化換熱能力，其加工效率大大增高，加工工藝簡單，成本低廉。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本實用 新型涉及LED芯片領域，特別涉及ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片。
技術介紹
當前，發光二極管(LED)因具有體積小、發光效率高，可靠性高，壽命長等優點已在照明等領域中獲得了廣泛應用。傳統的LED芯片結構會使芯片的出光效率降低，能量損失加大，導致器件內積聚大量的熱量，加速器件老化縮短器件的使用壽命。此外，傳統垂直式或水平式芯片結構采用銀漿或膠漿固晶，需另外用金相將電極引出，生產效率的，質量不穩定。為此，國內外研發人員采用共晶エ藝得倒裝芯片エ藝去提高發光二極管的出光效率，減少能量損失。但是芯片的表面強化出光結構單一，導致LED芯片出光效率還是不高。表面強化出光結構在LED芯片強化出光方面的應用十分重要，但是目前實現的手段相對單一，微結構的加工主要依賴于光化學等腐蝕加工技術，卻有受加工材料限制、加工效率低、環境污染、成本較高等問題。例如，熱平版印刷術用于LCD、LED導光板的微結構加工，加工尺度可以達到數十納米，但加工對象的選擇具有局限性。激光束加工可以加工出深寬比較大的空間微結構，但無法加工發光或透明的材料，形狀精度控制較困難。此外，利用AFM原子力技術可以在單晶硅表面上沿結晶面加工出深度為I nm、寬度為28 nm的溝槽，但加工尺度范圍有限，加工周期長。采用電子束(EB)在石英玻璃界面上能夠加工出納米級的圓錐陣列，但當加工尺度到亞微米級時，其形狀精度無法控制。
技術實現思路
本技術的目的之一在于針對當前LED芯片出光效率不高，芯片表面強化出光結構單一的不足，提出ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片。此種芯片結構可具有更高的出光效率，穩定可靠，使用壽命長。本技術的另ー目的在于提出ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片的制造方法。此加工エ藝簡單高效，成本低廉，環保節能。此外，此制造方法精度高，容易控制，產品良品率尚。本技術采用的技術方案ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片，包括具有外延層的透明襯底、所述透明襯底頂部表面為金字塔陣列結構，透明襯底的底部為外延層，外延層的底部為芯片電極的正、負極，所述金字塔陣列結構由“ V”字形溝槽陣列相互交錯構成。所述“V”字形溝槽的兩邊夾角為60° -100°，“V”字形溝槽深度為50-100um，兩“V”字形溝槽間距為1-1. 5倍槽寬。所述“V”字形溝槽陣列相互交錯的夾角為60° -120°。所述透明襯底的厚度大于等于150um，透明襯底的材料為藍寶石或碳化硅。ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片的制造方法，所述金字塔陣列結構的制造方法包括如下步驟(I)將待加工的LED芯片固定在基板上；(2)將固定好的基板安裝在磨床上，進行校平調整后，采用“ V”字形尖端的金剛石砂輪加工“V”字形溝槽陣列；所述“V”字形溝槽陣列的加工，具體方法為開動磨床，利用顯微鏡進行金剛石砂輪與被加工表面的對刀；在透明襯底頂部表面磨削出第一方向的“ V”字形溝槽陣列，所述第一方向為垂直于透明襯底ー個側面的方向；然后將基板旋轉角度Θ，重復校平調整后，磨削出第二方向的“V”字形溝槽陣列；再將基板旋轉角度Θ，重復校平調整后，在透明襯底頂部表面磨削出第三方向的“V”字形溝槽陣列；重復上述方法，直到“V”字形溝槽陣列均勻分布在透明襯底頂部表面；所述加工過程中加入冷凍液； (3)對“V”字形溝槽陣列進行清洗及烘干處理，得到金字塔陣列結構。所述金剛石砂輪的粒度為SD400或SD600，“V”字形尖端半徑小于20um，“V”字形兩邊夾角60° -100。所述清洗采用丙酮或酒精溶液。所述“V”字形溝槽陣列相互交錯夾角即基板旋轉角度Θ為60° -120°。本技術的有益效果(I)本技術提出的具有金字塔陣列強化出光結構的LED芯片能有效減少光線在芯片內部因全反射而造成的吸收，可使大量光線射出，從而提升出光效率；(2)相比光刻，化學腐蝕等エ藝，本技術的制造方法不會產生有毒害的腐蝕液，環保安全。(3)本技術的制造方法無需對芯片襯底進行減薄操作，エ藝簡潔，設備簡單，成本低廉，生產效率高。附圖說明圖I是本技術ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片的軸測圖；圖2是本技術的金剛石砂輪截面圖；圖3 (a)是本技術中“ V”字形溝槽陣列相互交錯夾角為Θ =90° ；(b)是“V”字形溝槽陣列夾角為Θ =90的芯片表面俯視圖；圖4 (a)是本技術中“ V”字形溝槽陣列相互交錯夾角為Θ =120° ；(b)是“V”字形溝槽陣列相互交錯夾角為θ=120°的芯片表面俯視圖；圖5 (a)是本技術中“ V”字形溝槽陣列相互交錯夾角為Θ =60° ；(b) “V”字形溝槽陣列相互交錯夾角為θ=60°的芯片表面俯視圖；圖6是本技術的加工示意圖。圖中示出I—正極、2—負極、3—外延層、4—透明襯底、5—金剛石砂輪。具體實施方式下面結合實施例及附圖，對本技術作進ー步地詳細說明，但本技術的實施方式不限于此。實施例本技術采用AMART-B818數控磨床加工，采用如圖2所示的金剛石砂輪5磨削“V”字形溝槽，其中α是金剛石砂輪5尖端兩側面的夾角，Θ是基板旋轉的角度，S卩“V”字形溝槽陣列相互交錯夾角。如圖I所示，ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片，包括具有外延層3的透明襯底4、所述透明襯底4頂部表面為金字塔陣列結構，透明襯底4的底部為外延層3，外延層3的底部為芯片電極的正極I、芯片電極的負極2，所述金字塔陣列結構由“ V”字形溝槽陣列相互交錯構成。所述“V”字形溝槽的兩邊夾角為60° -100°，圖I中所示為60°，“ V”字形溝槽深·度為50-100um，圖I中所示為溝槽深度為50um，間距為60um，兩“V”字形溝槽間距為1-1. 5倍槽寬。所述“V”字形溝槽陣列相互交錯的夾角為60° -120°，圖I中所示為90°。所述透明襯底4的厚度大于等于150um，透明襯底4的材料為藍寶石或碳化硅。實施例I :ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片的制造方法，所述金字塔陣列結構的制造方法包括如下步驟(I)固晶，將分好檔的待加工的LED芯片進行表面質量檢查，剔除有缺陷的芯片，所選用的透明襯底4為150um，透明襯底4材料為藍寶石的LED芯片。將待加工芯片利用共晶エ藝的相關エ序固定在基板上，如圖6所示。(2)基板安裝與校平，將固晶好的基板安裝在AMART-B818數控磨床上，利用百分表進行校平調整。機床上選用粒度為SD400的“V”形尖端的金剛石砂輪5，“V”形兩邊夾角為α =60° ,尖端半徑16um。(3) “V”字形溝槽陣列加工。開動機床，利用顯微鏡進行砂輪與被加工表面的對刀；在透明襯底4表面垂直于透明襯底4 一個側面的方向磨削出第一個方向的“V”字形溝槽陣列，溝槽深度為50um，間距為60um;將基板旋轉θ=90°如圖3 (a)所示，重復第二步的校平步驟，完成后沿垂直第一個方向“V”字形溝槽陣列的方向磨削出第二個方向的“V”字形溝槽陣列，溝槽深度為50um，間距為60um，加工過程需加開冷卻液。多次重復上述方法，直到“ V”字形溝槽陣列均勻分布在透明襯底4頂部表面；；(4)對加工好的“V”字形溝槽陣列結構的LED芯片強化出光結構進行檢查，在超聲波容器中用酒精清洗10分鐘，清洗好后進行烘干處理得本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有金字塔陣列結構的LED芯片，其特征在于，包括具有外延層的透明襯底、所述透明襯底頂部表面為金字塔陣列結構，透明襯底的底部為外延層，外延層的底部為芯片電極的正、負極，所述金字塔陣列結構由“V”字形溝槽陣列相互交錯構成。

【技術特征摘要】
1.ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片，其特征在于，包括具有外延層的透明襯底、所述透明襯底頂部表面為金字塔陣列結構，透明襯底的底部為外延層，外延層的底部為芯片電極的正、負極，所述金字塔陣列結構由“ V”字形溝槽陣列相互交錯構成。2.根據權利要求I所述的ー種具有金字塔陣列結構的LED芯片，其特征在于，所述“V”字形溝槽的兩邊夾角為60° -100°，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：卜莉敏，李慶，湯勇，丁鑫銳，李宗濤，朱本明，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：實用新型
國別省市：