CN102194978B - 发光器件和灯单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光器件和灯单元。该发光器件包括：封装主体，该封装主体包括主体、凹陷部和多个电极，所述多个电极位于主体上，该凹陷部位于所述多个电极中的至少一个上；发光芯片，该发光芯片包括凸起部，该凸起部与所述凹陷部相对应，以将所述凹陷部联接并附接到所述凸起部，该发光芯片包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及有源层，该有源层位于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间；以及附着层，该附着层位于发光芯片的底表面上。

Description

发光器件和灯单元
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年2月17日提交的韩国专利申请No.10-2010-0014161的优先权，上述韩国申请的全部内容在此通过引用的方式并入。
技术领域
实施例涉及一种发光器件和灯单元。
背景技术
发光二极管(LED)是将电流转换为光的半导体发光器件。近来，随着LED的亮度增加，LED正用作显示器、车辆以及照明装置的光源。而且，通过使用荧光物质或者把具有各种颜色的LED相组合，可以实现发射高效率白光的LED。
发明内容
实施例提供了具有新颖结构的发光器件和灯单元。
实施例还提供了具有提高的可靠性的发光器件和灯单元。
在一个实施例中，发光器件包括：封装主体，该封装主体包括主体、凹陷部和多个电极，所述多个电极位于主体上，该凹陷部位于所述多个电极中的至少一个上；发光芯片，该发光芯片包括凸起部，该凸起部与所述凹陷部相对应地位于该发光芯片的下表面处，以将所述凹陷部联接并附接到所述凸起部，该发光芯片包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及有源层，该有源层位于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间；以及附着层，该附着层位于发光芯片的下表面上。
在另一实施例中，发光器件包括：封装主体，该封装主体包括主体、凹陷部和多个电极，所述多个电极位于主体上，该凹陷部位于所述多个电极中的至少一个上；发光芯片，该发光芯片包括凸起部，该凸起部与所述凹陷部相对应地位于该发光芯片的下表面处，其中，该发光芯片包括第一导电型半导体层、有源层以及第二导电型半导体层；以及附着层，该附着层位于发光芯片的下表面上，其中，该发光芯片包括位于第一导电型半导体层、有源层以及第二导电型半导体层下方的导电支撑构件，并且，所述凸起部形成在该导电支撑构件的下表面上。
在附图和以下描述中阐明了一个或多个实施例的细节。从该描述和附图以及权利要求中，其它特征将显而易见。
附图说明
图1是根据第一实施例的发光器件的视图。
图2和图3是附接到图1的发光器件上的发光芯片的截面图。
图4和图5是示出设置在发光芯片上的凸起部的各种示例的视图。
图6是根据第二实施例的发光器件的视图。
图7是示出将发光芯片附接到封装主体的过程的视图；
图8是根据第三实施例的发光器件的视图；
图9和图10是附接到图8的发光器件上的发光芯片的截面图。
图11和图12是根据一实施例的、使用发光器件的灯单元的视图。
具体实施方式
在实施例的描述中，应当理解，当一个层(或膜)、区域、图案或结构被称为在基板、另一层(或膜)、区域、垫或图案“上”时，它可以“直接”位于另一层或基板上，或者也可以存在有中间层。此外，应当理解，当一个层被称为在另一层“下方”时，它可以直接位于另一层下方，也可以存在有一个或多个中间层。此外，关于每一层的“上”和“下方”，将基于附图进行参考。
在附图中，为便于描述和清楚起见，每一层的厚度或尺寸可以被夸大、省略或示意性示出。而且，每个元件的尺寸并不完全反映真实尺寸。
下面，将参考附图来描述根据实施例的发光器件和灯单元。
<第一实施例>
图1是根据第一实施例的发光器件的视图。
参考图1，根据第一实施例的发光器件包括：封装主体10，该封装主体10包括主体11；多个电极31和32，所述多个电极31和32设置在主体11上；凹陷部35，该凹陷部35设置在多个电极31和32中的至少一个上；以及发光芯片100，该发光芯片100包括凸起部181，该凸起部181与凹陷部35相对应地位于发光芯片100的下表面处，并且附接到封装主体10。
主体11构成该封装主体10的主体。主体11可以由硅(Si)、铝(Al)、铝氮化物(AlN)、AlOx、感光玻璃(PSG)、蓝宝石(Al2O3)、铍氧化物、印制电路板(PCB)或各种树脂形成，但其不限于此。
例如，可以利用注射成型来制造该主体11，或者可以堆叠多个层来制造该主体。
在主体11中，可以限定具有敞口上侧的腔体15。例如，可以通过注射成型或蚀刻来形成腔体15。
腔体15可以具有杯子形状和凹形容器形状。腔体15可以具有竖直或倾斜的内侧表面。而且，腔体15可以具有诸如圆形、方形、多边形或椭圆形的表面构造。
尽管未示出，当主体11由具有导电性的材料形成时，在主体11的表面上可以设置有绝缘层。该绝缘层可以防止此发光器件电短路。
多个电极31和32可以设置在主体11上。例如，多个电极31和32可以包括第一电极31和第二电极32。第一电极31和第二电极32分别被电气隔离为正极和负极，以将电力提供给发光芯片100。
例如，第一电极31和第二电极32可以由金属形成，该金属包括如下项中的至少一个：Ti、Cu、Ni、以及Au。而且，可以使用电镀方法、沉积方法或光刻工艺来选择性地制造第一电极31和第二电极32，但其不限于此。
凹陷部35可以设置在所述多个电极31和32中的至少一个上。根据发光芯片10的电极结构和/或封装主体10的设计，凹陷部35的位置可以变化。
例如，可以使用光刻工艺来形成掩模图案，然后沿着该掩模图案执行蚀刻工艺来形成凹陷部35，但其不限于此。
凹陷部35可以具有与设置在发光芯片100的下表面上的凹陷部181的形状相对应的形状。凹陷部35可以形成为多个，并且凸起部181可以形成为多个。
因此，通过联接到凹陷部35，设置在发光芯片100的下表面上的凸起部181可以附接到封装主体10。
在此，凹陷部35和凸起部181可以彼此接合，以在没有扭曲而脱离位置的情况下将发光芯片100牢牢固定在封装主体10上。
详细地，通过共晶结合或使用结合糊剂的结合，将发光芯片100附接到封装主体10。在共晶结合或使用附着层(例如由树脂材料形成的粘合剂)的结合中，发光芯片100可能未准确附接在期望位置，因此会稍微扭曲而脱离预期位置。
因此，在根据本实施例的发光器件中，由于凹陷部35和凸起部181分别设置在封装主体10和发光芯片100中，所以可以防止发光芯片100在共晶结合或使用附着层(例如由树脂材料形成的粘合剂)的结合中发生扭曲。因此，可以提高该发光器件的可靠性。
下面，将详细描述发光芯片100的结构。
图2是根据第一实施例的发光芯片100的截面图，而图3是根据另一实施例的发光芯片100B的截面图。
参考图2，发光芯片100包括：第一导电型半导体层130、位于该第一导电型半导体层130上的第一电极单元170、位于该第一导电型半导体层130下方的有源层140、位于该有源层140下方的第二导电型半导体层150、位于该第二导电型半导体层150下方的导电支撑构件160、以及位于该导电支撑构件160下方的附着金属层180，该附着金属层180包括凸起部181。
第一电极单元170和导电支撑构件160将电力提供给发光芯片100。
第一导电型半导体层130、有源层140以及第二导电型半导体层150至少构成了用于产生光的发光结构。
可以使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、分子束外延(MBE)工艺、或氢化物气相外延(HVPE)工艺来制造该发光结构，但其不限于此。
例如，第一导电型半导体层130可以包括n型半导体层。该n型半导体层可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)复合化学式的半导体材料形成，例如以下项中的至少一种：InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、以及InN。这里，该n型半导体层掺杂有诸如Si、Ge以及Sn等的n型掺杂物。
有源层140可以设置在第一导电型半导体层130下方。有源层140是这样一种层：在该层中，通过第一导电型半导体层130注入的电子(或空穴)与通过第二导电型半导体层150注入的电子(或空穴)可以彼此遇合，以利用能带的带隙差(其取决于有源层140的形成材料)来发射光。
有源层140可以具有单量子阱结构或多量子阱(MQW)结构，但其不限于此。
有源层140可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)复合化学式的半导体材料形成。当有源层140具有MQW结构时，可以将多个阱层和多个势垒层进行堆叠，以制造该有源层140。例如，有源层140可以由InGaN阱层/GaN势垒层的交替循环结构形成。
第二导电型半导体层150设置在有源层140下方。例如，第二导电型半导体层150可以实现为p型半导体层。该p型半导体层可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)复合化学式的半导体材料形成，例如InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、或InN。而且，该p型半导体层可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等的p型掺杂物。
导电支撑构件160可以设置在第二导电型半导体层150下方。导电支撑构件160可以由如下项中的至少一个形成：Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、以及Mo，或者导电支撑构件160可以包括注入有杂质的半导体基板。
可以使用电镀、涂覆以及沉积中的至少一种方法来制造导电支撑构件160。替代地，可以将导电支撑构件160制备成片的形状并将其附着到第二导电型半导体层150，但其不限于此。
附着金属层180可以设置在导电支撑构件160下方。该附着金属层180可以用作附着层。例如，附着金属层180可以由如下项中的至少一个形成：Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、以及Ta。
凸起部181可以设置在附着金属层180的下表面上。例如，在通过光刻工艺形成掩模图案之后，可以沿着该掩模图案执行蚀刻工艺，但其不限于此。
凸起部181可以具有与设置在封装主体10上的凹陷部35的形状相对应的形状。而且，凹陷部35和凸起部181均可以具有规则或不规则的间距。
如上所述，由于在发光芯片100的下表面上设置有凸起部181，所以可以在发光芯片100结合到封装主体10上时防止该发光芯片100扭曲。
具体地，由于凸起部181设置在发光芯片100的下表面上，所以当执行共晶结合或执行使用导电粘合剂的结合时，发光芯片100可以在无扭曲的情况下结合到封装主体10上的期望位置，在所述共晶结合中，热或压力被施加到附着金属层180，以将发光芯片100结合到封装主体10。而且，凸起部181可以具有较大面积，以联接到凹陷部35，从而从有效地传递热量。
凸起部181并非绝对地仅仅设置在附着金属层180上。
例如，如图3所示，由于可以在导电支撑构件160上设置有与凸起部181相对应的第三图案并且在包括该第三图案的导电支撑构件160上设置有附着金属层180b，所以可以提供凸起部181。在导电支撑构件160的第三图案上，附着金属层180b可以具有均匀的厚度。
而且，当使用导电粘合剂将发光芯片100结合到封装主体10时，凸起部181可以设置在导电支撑构件160上，而附着金属层180可以不设置在导电支撑构件160上。
图4和图5是示出设置在该发光芯片上的凸起部181的各种示例的视图。
参考图4，凸起部181可以具有晶格图案形状，其中，多个正方形排列成矩阵形式。替代地，如图5所示，凸起部181可以具有螺旋图案形状。
即，根据发光芯片100的设计，凸起部181可以具有各种形状，但其不限于此。
<第二实施例>
下面，将详细描述根据第二实施例的发光器件。在第二实施例的描述中，将省略或简要描述与第一实施例重复的部分的描述。
图6是根据第二实施例的发光器件的视图。
参考图6，根据第二实施例的发光器件包括：主体11；多个电极31和32，所述多个电极31和32设置在主体11上；封装主体10，该封装主体10包括凹陷部36，该凹陷部36设置在主体11以及多个电极31、32中的至少一个上；以及发光芯片100，该发光芯片100附接到凹陷部36。
图7是示出将发光芯片100附接到封装主体的过程的视图。
参考图7，一个凹陷部36可以具有与发光芯片100的下表面的形状相对应的形状。
具体地，该凹陷部的面积a可以大于或等于发光芯片100的下表面的面积c。例如，凹陷部36的面积a可以等于发光芯片100的下表面的面积c，或者是发光芯片100的下表面的面积c的大约1.5倍。
由于发光芯片100被结合并附接在凹陷部36内，所以当通过共晶结合或使用粘合剂的结合来结合该发光芯片100时，可以防止发光芯片100由于凹陷部36的内壁而扭曲。
即，在根据第二实施例的发光器件中，可以设置一个凹陷部36来代替第一实施例的凹陷部和凸起部，以防止发光芯片100在结合期间扭曲。
而且，在根据第二实施例的发光器件中，由于不必在发光芯片100的下表面上设置有单独的图案，所以与第一实施例中相比，可以简化该发光器件的制造工艺。
<第三实施例>
下面，将详细描述根据第三实施例的发光器件。在第三实施例的描述中，将省略或简要描述与第一实施例重复的部分的描述。
图8是根据第三实施例的发光器件的视图。
参考图8，根据第三实施例的发光器件包括：主体11；多个电极31和32，所述多个电极31和32设置在主体11上；封装主体10，该封装主体10包括凹陷部35，该凹陷部35设置在多个电极31和32中的至少一个上；以及发光芯片200，该发光芯片200包括凸起部281，该凸起部281具有与凹陷部35相对应的底表面，并且附接到封装主体10。
图9是发光芯片200的截面图。
参考图9，发光芯片200可以包括：基板210、位于该基板210上的第一导电型半导体层230、位于该第一导电型半导体层230上的有源层240、位于该有源层240上的第二导电型半导体层250、分别设置在第一导电型半导体层230和第二导电型半导体层250上的第一电极单元231和第二电极单元252、以及位于基板210下方的反射层205，该反射层205包括凸起部281。
基板210可以由如下项中的至少一个形成：蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、以及Ge，但其不限于此。基板210可以包括绝缘材料。
第一导电型半导体层230、有源层240以及第二导电型半导体层250可以按顺序设置在基板210上。
包括凸起部281的反射层205可以设置在基板210下方。反射层205可以由如下金属形成，该金属具有高反射效率并且包括如下项中的至少一个：Ag、Al、Pd、Cu、以及Pt，或者它们的合金。
而且，通过共晶结合或使用附着层(例如由树脂材料形成的粘合剂)的结合，发光芯片200可以附接到封装主体10。
当基板210由透明材料形成时，反射层205可以反射从有源层240发射的光。因此，当基板210由不透明材料形成时，可以不提供反射层205。在此，凸起部281可以设置在基板210的下表面上。
而且，如图10所示，在反射层205的下表面上可以进一步设置有附着金属层206。而且，凸起部281可以设置在该附着金属层206上，但其不限于此。
在根据本实施例的发光器件中，凹陷部35和凸起部281可以分别设置在封装主体10和发光芯片200上，以防止发光芯片200在共晶结合或使用附着层(例如由树脂材料形成的粘合剂)的结合期间扭曲。因此，可以提高该发光器件的可靠性。
图11是根据一实施例的、使用发光器件的背光单元的视图。然而，图11的背光单元可以是灯单元的一个示例，因此，本公开不限于此。
参考图11，该背光单元可以包括：底盖1400、设置在底盖1400内的导光构件1100、以及设置在导光构件1100的底表面或至少一个侧表面上的发光模块1000。而且，在导光构件1100下方可以设置有反射片1300。
底盖1400可具有向上敞口的盒形形状，以容纳该导光构件1100、发光模块1000以及反射片1300。而且，底盖1400可以由金属材料或树脂材料形成，但其不限于此。
发光模块1000可以包括电路板和安装在该电路板上的多个发光器件。根据实施例的多个发光器件封装可以向导光构件1100提供光。
如图11所示，发光模块1000可以设置在底盖1400的内侧表面中的至少一个上，因此，发光模块1000可以朝着导光构件1100的至少一个侧表面提供光。
替代地，发光模块1000可以设置在底盖1400的底表面上，以朝着导光构件1100的底表面提供光。由于可以根据该背光单元的设计来不同地改变此结构，所以本公开不限于上述结构。
导光构件1100可以设置在底盖1400内。导光构件1100可以接收由发光模块1000提供的光以产生平面光，然后将该平面光引导到显示面板(未示出)。
当发光模块1000设置在导光构件1100的侧表面上，导光构件1100可以是导光板(LGP)。
例如，该导光板(LGP)可以由如下项中的一个而形成：诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯基材料、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、环烯烃共聚物(COC)树脂、以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂。
当发光模块1000设置在导光构件1100的下表面上时，导光构件1100可以包括导光板和光学片中的至少一个。
例如，该光学片可以包括如下项中的至少一种：漫射片、聚光片、以及亮度增强片。例如，可以将漫射片、聚光片以及亮度增强片按顺序堆叠，以形成该光学片。在这样的情况下，该漫射片可以使发光模块1000发射的光均匀地漫射，然后，该漫射的光可以通过聚光片聚集到显示面板(未示出)上。在此，从聚光片发射的光可以是随机偏振光。该亮度增强片可以提高从聚光片发射的光的偏振度。例如，该聚光片可以是水平和/或竖直棱镜片。而且，该亮度增强片可以是双亮度增强膜。
反射片1300可以设置在导光构件1100下方。反射片1300将所发射的穿过导光构件1100的底表面的光朝着导光构件1100的出光表面反射。
反射片1300可以由具有优异的反射率的材料形成，例如PET树脂、PC树脂或PVC树脂，但其不限于此。
图12是根据一实施例的、使用发光器件200的照明单元1100的透视图。图12的照明单元是灯单元的一个示例，但其不限于此。
参考图12，照明单元1100可以包括：壳体1110、设置在壳体1110上的发光模块1130、以及设置在壳体1110上的连接端子1120，该连接端子1120用于接收来自于外部电源的电力。
壳体1110可以由具有良好散热性的材料形成，例如由金属材料或树脂材料形成。
发光模块1130可以包括：电路板1132和安装在电路板1132上的至少一个发光器件200。
可以在电介质上印制电路图案来制造该电路板1132。例如，电路板1132可以包括印制电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB、以及陶瓷PCB。
而且，电路板1132可以由有效反射光的材料形成，或者具有一定颜色，例如白色或银色，由于该颜色，光能够从电路板1132的表面上有效反射。
至少一个发光器件200可以安装在电路板1132上。发光器件200可以包括至少一个发光二极管(LED)。该LED可以包括分别发射红色光、绿色光、蓝色光和白色光的彩色LED，以及发射紫外线的紫外光(UV)LED。
发光模块1130可以具有上述LED的各种组合，以获得色感和亮度。例如，白光LED、红光LED以及绿光LED可以相互组合，以确保高的显色指数(CRI)。
连接端子1120可以电连接到发光模块1130，以向发光模块1130提供电力。参考图12，连接端子1120以插入到插座中的方式螺纹联接到外部电源，但其不限于此。例如，连接端子1120可以具有插头形状，因此，可以插入到外部电源中。替代地，连接端子1120可以通过互连件而连接到外部电源。
在本说明书中对于“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的任何引用均意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中各处出现的这类短语不必都指向同一实施例。此外，当结合任一实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合这些实施例中的其它实施例来实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。
虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但应当理解，本领域的技术人员可以想到许多将落入本公开原理的精神和范围内的其它修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置结构的组成部件和/或布置结构方面的各种变化和修改都是可能的。对于本领域的技术人员来说，除了组成部件和/或布置结构方面的变化和修改之外，替代用途也将是显而易见的。

Claims (14)

1.一种发光器件，包括：
封装主体，所述封装主体包括主体、凹陷部以及多个电极，所述多个电极位于所述主体上，所述凹陷部位于所述多个电极中的至少一个电极上；
发光芯片，所述发光芯片包括位于其下表面处的凸起部，所述凸起部与所述凹陷部相对应，以将所述凹陷部联接到所述凸起部，所述发光芯片包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及有源层，所述有源层位于所述第一导电型半导体层和所述第二导电型半导体层之间；以及
附着层，所述附着层位于所述发光芯片的下表面上，
其中，所述发光芯片包括导电支撑构件，所述导电支撑构件位于所述第一导电型半导体层、所述有源层以及所述第二导电型半导体层下方，并且所述凸起部设置在所述导电支撑构件上。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述附着层包括由金属材料形成的附着金属层。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述附着层由树脂材料形成。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述凹陷部的面积大于或等于所述发光芯片的下表面的面积。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述凹陷部的面积等于所述发光芯片的底表面的面积，或者是所述发光芯片的底表面的面积的1.5倍。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述凹陷部下方的主体具有平坦的顶表面。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述凸起部包括晶格图案或螺旋图案。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述附着层包括由金属材料形成的附着金属层，并且所述凸起部设置在所述附着金属层上。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述凹陷部和所述凸起部均具有规则或不规则的间距。
10.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述附着金属层由如下材料中的至少一种形成：Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、以及Ta。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述附着层以均匀的厚度设置在所述凸起部上。
12.根据权利要求1所述的发光器件，还包括反射层，所述反射层位于所述发光芯片和所述附着层之间。
13.根据权利要求12所述的发光器件，其中，所述凸起部设置在所述反射层上。
14.一种灯单元，包括：
电路板；以及
根据权利要求1至13中的任一项所述的发光器件，所述发光器件安装在所述电路板上。
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