CN102646694B - 高压直流发光二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高压直流发光二极管及其制备方法，高压直流发光二极管包括多颗LED芯粒，相邻LED芯粒之间通过隔离通道完全隔离，多颗LED芯粒串联连接，每颗LED芯粒的发光面积相等且形状相同，每个芯粒的p型正极与n型负电极尺寸和形状相同。所述制备方法根据所述结构设计光刻模板，选择LED外延片，通过半导体平面工艺制成高压直流发光二极管。本发明的LED芯粒发光面积均匀、正电极与负电极对多颗LED芯粒发光面积无影响、正负电极连接线不影响芯粒的发光面积、每颗芯粒电流密度均等，避免多颗LED芯粒发光面积不均匀造成出光效率不相同、产生热量不相同等问题，具有稳定性及出光率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体、发光材料、光电器件等技术领域，具体涉及高压直流发光二极管及其制备方法。
背景技术
白光发光二极管（LED）技术主要是采用单颗LED芯片、YAG荧光粉合成白光，白光技术日趋成熟。目前高压直流LED技术正在发展之中，高压直流LED主要技术是采用多颗芯粒组成一个总发光二极管形式，即多颗LED串联形成一个LED，其技术属于新兴技术范畴，现在技术还未成熟，在现有技术中主要存在如下技术问题：（1）多颗LED芯粒的电流密度差别比较大；（2）多颗LED芯粒中，其发光面积差别大；（3）高压直流发光二极管稳定性受到器件结构影响大。
发明内容
本发明的目的是针对上述高压直流发光二极管中存在的技术问题，提供高压直流发光二极管及其制备方法，具体技术方案如下。
高压直流发光二极管，其包括多颗LED芯粒，相邻LED芯粒之间通过隔离通道完全隔离，多颗LED芯粒串联连接， 每颗LED芯粒的发光面积相等且形状相同，每个芯粒的p型正极与n型负电极尺寸和形状相同；多颗LED芯粒串联后的两端中一端与负电极焊盘连接，另一端与正电极焊盘连接。
作为上述高压直流发光二极管进一步优化的方案，所述多颗LED芯粒为行列分布。
作为上述高压直流发光二极管进一步优化的方案，相邻两列LED芯粒串联连接时，位于同一端的两个LED芯粒通过端部p型正极与n型负电极连接线连接，同一列中的相邻两颗LED芯粒通过p型正极与n型负电极连接线连接；所有端部p型正极与n型负电极连接线的形状和尺寸相同，所有p型正极与n型负电极连接线的形状和尺寸相同。
作为上述高压直流发光二极管进一步优化的方案，颗LED芯粒均具有芯粒正电极线，且所有颗LED芯粒上的芯粒正电极线尺寸和形状相同；所述p型正极与n型负电极连接线一端接芯粒n型负电极，另一端接芯粒正电极线；所述端部p型正极与n型负电极连接线一端接芯粒n型负电极，另一端接芯粒正电极线。
作为上述高压直流发光二极管进一步优化的方案，行列分布的多颗LED芯粒中，相邻两颗LED芯粒之间的隔离通道宽度一致。
作为上述高压直流发光二极管进一步优化的方案，所述多颗LED芯粒通过外延片制成，外延片由外延片衬底、外延片n型层、外延片发光层和外延片p型层构成。
本发明还提供高压直流发光二极管的制备方法，其包括：
（1）设计多颗LED芯粒的光刻模板，每颗LED芯粒的发光面积相等及形状相同；
设计p型正极与n型负电极连接线、端部p型正极与n型负电极连接线和芯粒正电极线光刻模板，每个芯粒的p型正极与n型负电极尺寸和形状相同，同一列中芯粒n型负电极与芯粒正电极线的连接，相邻两列LED芯粒连接时，芯粒结构不变，通过端部p型正极与n型负电极连接线实现；
设计LED芯粒之间横向隔离通道和竖向隔离离通道光刻模板，能使每个芯粒之间完全隔离，即不导电；
设计串联结构中首尾两颗LED芯粒对应的负电极焊盘与正电极焊盘的光刻模板；
（2）选择LED外延片，通过半导体平面工艺，制备p型正极与n型负电极连接线、芯粒正电极线、负电极焊盘、端部p型正极与n型负电极连接线和正电极焊盘，即可制成高压直流发光二极管。
所述LED外延片为蓝光、绿光或红光外延片。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明的高压直流发光二极管中，多颗LED芯粒发光面积均匀、正电极与负电极对多颗LED芯粒发光面积无影响、正负电极连接线不影响芯粒的发光面积、每颗芯粒电流密度均等，避免多颗LED芯粒发光面积不均匀造成出光效率不相同、产生热量不相同等问题，具有稳定性、出光率高等特点。总之，本发明采用多颗芯粒形状相同，具有每颗芯粒发光效率相等、发热量相等、电流密度相等的特点，保证高压直流发光二极管稳定性，以及具有很好的可靠性。
附图说明
图1是实施方式中高压直流发光二极管顶视图。
图2是图1所述高压直流发光二极管的局部A-A’剖视图。
在图1和图2中，1是发光部分，2是p型正极与n型负电极连接线，3是芯粒正电极线，4是芯粒n型负电极，5是端部p型正极与n型负电极连接线，6是芯粒之间横向隔离通道，7是芯粒之间隔竖向离通道，8是负电极焊盘，9是正电极焊盘，10是外延片衬底，11是外延片n型层，12是外延片发光层，13是外延片p型层，14是绝缘层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
如图1所示，高压直流发光二极管包括发光部分1、正极与n型负电极连接线2、芯粒正电极线3、芯粒n型负电极4、端部正极与n型负电极连接线5、芯粒之间横向隔离通道6、芯粒之间竖向隔离通道7、负电极焊盘8和正电极焊盘9，其中多颗LED芯粒通过外延片制成，如图2，外延片由外延片衬底10、外延片n型层11、外延片发光层12、外延片p型层14构成，16个LED芯粒通过串联形式连构成，当单颗芯粒电压约为3V时，有LED电压16×3V=48V，依据芯粒中发光部分1的W×H尺寸决定芯粒通过的电流或者功率，可以是20mA，也可以更大电流。
图1中，相邻两列LED芯粒串联连接时，位于同一端的两个LED芯粒通过端部p型正极与n型负电极连接线5连接，同一列中的相邻两颗LED芯粒通过p型正极与n型负电极连接线2连接；所有端部p型正极与n型负电极连接线5的形状和尺寸相同，所述p型正极与n型负电极连接线2的形状和尺寸相同。颗LED芯粒均具有芯粒正电极线3，且所有颗LED芯粒上的芯粒正电极线3尺寸和形状相同（图中芯粒正电极线3为凵型）；所述p型正极与n型负电极连接线2一端接芯粒n型负电极4，另一端接芯粒正电极线3；所述端部p型正极与n型负电极连接线5一端接芯粒n型负电极4，另一端接芯粒正电极线3。
上述高压直流发光二极管制备方法包括：
（1）根据图1和图2设计光刻模板，设计多颗LED芯粒，要求每颗LED芯粒的发光面积相等及形状相同，即设计每个芯粒的宽度W和高度H尺寸数值。
（2）设计p型正极与n型负电极连接线、正电极线光刻模板，每个芯粒的p型正极与n型负电极尺寸和形状相同，使得芯粒负电极与正电极连接，在相邻两列芯粒连接时，保证芯粒结构不变，通过改变电极形状实现。
（3）设计芯粒之间横向隔离通道6和芯粒之间隔竖向离通道7光刻模板，具有每个芯粒之间完全隔离，即不导电。
（4）设计负电极焊盘8与正电极焊盘9的光刻模板。
（5）选择LED外延片，可以选择蓝光、绿光、红光外延片。
（6）通过半导体平面工艺线制备，按照图1和图2结构，采用光刻和离子刻蚀等技术，利用电子束增发等技术制备p型正极与n型负电极连接线、正电极线3、负电极焊盘8、正电极焊盘9，即可制成高压直流发光二极管。
Claims (2)
1.高压直流发光二极管的制备方法，其特征在于包括：
（1）设计多颗LED芯粒的光刻模板，每颗LED芯粒的发光面积相等及形状相同；
设计p型正极与n型负电极第一连接线（2）、端部p型正极与n型负电极第二连接线（5）和芯粒正电极线（3）光刻模板，每个芯粒的p型正极与n型负电极尺寸和形状相同，同一列中芯粒n型负电极（4）与芯粒正电极线（3）的连接，相邻两列LED芯粒连接时，芯粒结构不变，通过端部p型正极与n型负电极第二连接线（5）实现；
设计LED芯粒之间横向隔离通道（6）和竖向隔离离通道（7）光刻模板，能使每个芯粒之间完全隔离，即不导电；
设计串联结构中首尾两颗LED芯粒对应的负电极焊盘（8）与正电极焊盘（9）的光刻模板；
（2）选择LED外延片，通过半导体平面工艺，制备p型正极与n型负电极第一连接线（2）、芯粒正电极线（3）、n型负电极第二连接线（5）、负电极焊盘（8）和正电极焊盘（9），即可制成高压直流发光二极管。
2.根据权利要求1所述的高压直流发光二极管的制备方法，其特征在于所述LED外延片为蓝光、绿光或红光外延片。
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