CN103117347B - 发光器件以及具有该发光器件的发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发光器件以及具有该发光器件的发光装置。根据实施方案的发光器件包括:透射衬底;包括多个突起的第一图案部分;包括多个凹部的第二图案部分,每个凹部的宽度小于每个突起的宽度;设置在透射衬底下并且包括第一导电半导体层、第二导电半导体层以及在第一导电半导体层与第二导电半导体层之间的有源层的发光结构;在第一导电半导体层下的第一电极;在第二导电半导体层下的反射电极层;在反射电极层下的第二电极;在第一电极下的第一连接电极;在第二电极下的第二连接电极;以及设置在第一电极和第一连接电极周围以及第二电极和第二连接电极周围并且包括陶瓷基散热剂的绝缘支撑构件。
Description
根据35U.S.C.§119(a),本申请要求于2011年11月16日提交的第10-2011-0119823号韩国专利申请的优先权,其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
实施方案涉及发光器件以及具有该发光器件的发光装置。
背景技术
由于其物理和化学特性,所以III-V族氮化物半导体已被广泛用作发光器件如发光二极管(LED)或激光二极管(LD)的主要材料。通常,III-V族氮化物半导体包括组成式为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,且0≤x+y≤1)的半导体材料。
LED是通过利用化合物半导体的特性将电信号转化为红外线或光来发送/接收信号的半导体器件。LED还被用作光源。
使用氮化物半导体材料的LED或LD主要用于发光器件以提供光。例如,LED或LD被用作各种产品如移动电话的键盘发光部、电子标识牌以及照明器件的光源。
发明内容
实施方案提供了具有新的光提取结构的发光器件。
实施方案提供了在衬底的顶表面上包括具有微凹凸部分的凹凸图案的发光器件。
实施方案提供了在发光结构的顶表面上包括具有微凹凸部分的凹凸图案的发光器件。
实施方案提供了晶片水平封装的发光器件。
实施方案提供了包括具有陶瓷基添加剂的支撑构件的发光器件和制造该发光器件的方法,所述支撑构件形成在连接至发光结构的电极的外周表面上。
实施方案提供了具有发光器件的发光装置、发光器件封装件和照明器件。
根据实施方案的发光器件包括:透射(transmissive)衬底;设置在透射衬底的顶表面上并且包括多个突起的第一图案部分;设置在透射衬底的顶表面上并且包括多个凹部的第二图案部分,每个凹部的宽度小于每个突起的宽度;设置在透射衬底下并且包括第一导电半导体层、第二导电半导体层以及在第一导电半导体层与第二导电半导体层之间的有源层的发光结构;在第一导电半导体层下方的第一电极;在第二导电半导体层下下的反射电极层;在反射电极层下的第二电极;在第一电极下的第一连接电极;在第二电极下下的第二连接电极;以及设置在第一电极和第一连接电极周围以及第二电极和第二连接电极周围并且包括陶瓷基散热剂的绝缘支撑构件。
根据实施方案的发光器件包括:第一导电半导体层;在第一导电半导体层下的有源层;在有源层下下的第二导电半导体层;设置在第一导电半导体层的顶表面上并且包括多个突起的第一图案部分;设置在第一导电半导体层的顶表面上并且包括多个凹部的第二图案部分,每个凹部的宽度小于每个突起的宽度;在第一导电半导体层下的第一电极;在第二导电半导体层下的反射电极层;在反射电极层下的第二电极;在第一电极下的第一连接电极;在第二电极下的第二连接电极;以及设置在第一电极和第一连接电极周围以及第二电极和第二连接电极周围并且包括陶瓷基散热剂的绝缘支撑构件。
根据实施方案的发光装置包括:发光器件,所述发光器件包括形成在发光器件下部的支撑构件以及暴露于支撑构件的底表面的第一连接电极和第二连接电极;多个引线框,所述多个引线框上安装有发光器件的第一连接电极和第二连接电极;以及本体,所述本体上安装有引线框,其中所述发光器件包括:透射衬底;设置在透射衬底的顶表面上并且包括多个突起的第一图案部分;设置在透射衬底的顶表面上并且包括多个凹部的第二图案部分,每个凹部的宽度小于每个突起的宽度;设置在透射衬底下并且包括第一导电半导体层、第二导电半导体层以及在第一导电半导体层与第二导电半导体层之间的有源层的发光结构;在第一导电半导体层与第一连接电极之间的第一电极;在第二导电半导体层下的反射电极层;以及在反射电极层与第二连接电极之间的第二电极;其中支撑构件设置在第一电极和第一连接电极周围以及第二电极和第二连接电极周围并且包括陶瓷基散热剂,所述发光器件的第一连接电极和第二连接电极与支撑构件的底表面具有对应于引线框的顶表面的间隔。
附图说明
图1是根据第一实施方案的发光器件的侧截面视图;
图2是图1所示的发光器件的底视图;
图3至图9是示出根据第一实施方案的发光器件的制造方法的截面视图;
图10是具有图1所示的发光器件的发光装置的侧截面视图;
图11是根据第二实施方案的发光器件的侧截面视图;
图12是根据第三实施方案的发光器件的侧截面视图;
图13和图14分别是根据第四实施方案的发光器件的侧截面视图和底视图;
图15和图16分别是根据第五实施方案的发光器件的侧截面视图和底视图;
图17是根据第六实施方案的发光器件的侧截面视图;
图18是根据第七实施方案的发光器件的侧截面视图;
图19是根据第八实施方案的发光器件的侧截面视图;
图20是根据第九实施方案的发光器件的侧截面视图;
图21是示出图20的反射电极层和第二电极焊垫的一个实例的视图;
图22是示出图20的第二电极接合层的一个实例的视图;
图23是示出图20的第一电极接合层的一个实例的视图;
图24是示出图20的第二电极接合层的另一实例的视图;
图25是示出具有图1的发光器件的发光器件封装件的视图;
图26是根据第十实施方案的发光器件的侧截面视图;
图27至图29是示出图26所示的发光器件的制造方法的视图;
图30是具有图26所示的发光器件的发光装置的侧截面视图;
图31是根据第十一实施方案的发光器件的侧截面视图;
图32是根据第十二实施方案的发光器件的侧截面视图;
图33和图34分别是根据第十三实施方案的发光器件的侧截面视图和底视图;
图35和图36分别是根据第十四实施方案的发光器件的侧截面视图和底视图;
图37是根据第十五实施方案的发光器件的侧截面视图;
图38是根据第十六实施方案的发光器件的侧截面视图;
图39是根据第十七实施方案的发光器件的侧截面视图;
图40是根据第十八实施方案的发光器件的侧截面视图;
图41是示出具有图26的发光器件的发光器件封装件的截面视图;
图42是示出具有根据实施方案的发光器件的显示装置的立体图;
图43是示出根据实施方案的显示装置的截面视图;
图44是示出具有根据实施方案的发光器件的照明单元的分解立体图;
具体实施方式
在实施方案的描述中,应当理解,当层(或膜)、区域、图案或结构被称为在另一衬底、另一层(或膜)、另一区域、另一焊垫或另一图案“上”或“下”时,其可以“直接地”或“间接地”在另一衬底、层(或膜)、区域、焊垫或图案上,或者也可以存在一个或更多个中间层。已经参考附图描述了层的这种位置。
为了方便或清楚起见,可以放大、省略或示意性地描绘附图中示出的各个层的厚度和尺寸。此外,元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。
在下文中,将参考附图对实施方案进行描述。
图1是根据第一实施方案的发光器件的侧截面视图;图2是图1所示的发光器件的底视图。
参照图1和图2,发光器件100包括:衬底111、第一半导体层113、第一导电半导体层115、有源层117、第二导电半导体层119、反射电极层131、绝缘层133、第一电极135、第二电极137、第一连接电极141、第二连接电极143和支撑构件151。
衬底111可以包括透射衬底、绝缘衬底或导电衬底。例如,衬底111可以包括Al2O3、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge和Ga2O3中的至少一种。在衬底111的底表面上可以设置有光提取结构如凹凸图案。凹凸图案可以与第一半导体层113接触。凹凸图案可以由设置在衬底111的底表面上的凹凸结构形成或者可以形成为粗糙图案。凹凸图案可以具有条形或凸透镜形。
衬底111在其顶表面S1上设置有第一图案部分和第二图案部分,第一图案部分具有包括多个突起11的第一凹凸结构,第二图案部分具有设置在第一凹凸结构上并且包括多个凹部12的第二凹凸结构。第二凹凸结构设置在第一凹凸结构上并且由尺寸小于突起11的尺寸的微凹凸构造限定。
突起11可以通过蚀刻衬底111的顶表面S1来形成,因此突起11可以通过使用与衬底111的材料相同的材料来形成。第二图案部分可以通过蚀刻衬底111的顶表面S1和突起11来形成,或者通过使用单独的材料来形成。
第一图案部分的突起11可以从衬底111的顶表面S1突出,或者可以具有压花形。衬底111的顶表面S1可以相对于突起11凹陷。此外,第一图案部分可以凹陷或者雕刻为低于衬底111的顶表面S1。
第二图案部分的凹部12可以设置在突起11的表面和衬底111的顶表面S1上,其尺寸小于突起11的尺寸。凹部12可以具有凹雕形、凹陷形或凹下形。此外,第二图案部分可以具有压花形或凸起形,并且可以形成有尺寸小于突起11的尺寸的微突起。
第一图案部分包括包含突起11和顶表面S1的凹凸结构,所述突起11具有压花形,所述顶表面S1具有凹雕形。第二图案部分包括设置在第一凹凸结构上并且具有凹雕形和/或压花形的微凹凸结构,微凹凸结构的宽度小于突起11的宽度。
当从衬底111的顶部观察时,第一图案部分的突起11可以布置为矩阵或点阵的形式。
为了便于解释,根据第一实施方案,第一图案部分将被描述为突起11,第二图案部分将被描述为凹部12,但实施方案不限于此。
第一半导体层113设置在衬底111的底表面上。多个突起11从衬底111的顶表面S1向上突出,衬底111的顶表面S1与衬底111的底表面相反,突起11中形成有凹部12。突起11可以具有半球形、锥形、多棱锥形、柱形(如圆柱形或多棱柱形)或者截顶锥形的侧截面形状。当从顶部观察时,每个突起11可以具有环形、多边形或者球和面的混合形状。
凹部12相对于每个突起11的表面向下凹陷。凹部12可以具有半球形、锥形、多棱锥形、柱形(如圆柱形或多棱柱形)或者截顶锥形的侧截面形状。当从顶部观察时,每个凹部12可以具有环形、多边形或者球和面的混合形状。凹部12可以从衬底111的顶表面S1向下凹陷。凹部12的宽度C2可以小于突起11的宽度B1。
凹部12的深度C1和宽度C2可以等于或小于突起11的高度L2或宽度B1的50%。例如,凹部12的深度C1或宽度C2可以在突起11的高度L2或宽度B1的1/2至1/100的范围内。宽度C2和宽度B1可以是最大宽度。
凹部12或微凹凸结构的尺寸可以等于或小于突起11的尺寸的50%。突起11的宽度B1可以是突起11的最大宽度、一个侧边的长度、半径、厚度和高度L2中的至少之一。凹部12的尺寸可以是凹部12的最大宽度、每一个侧边的长度、高度、半径和厚度中的至少之一。
突起11的宽度B1和高度L2可以在0.1μm至10μm的范围内,例如可以小于衬底111的厚度。突起11的宽度B1可以大于突起11的高度L2,但实施方案不限于此。凹部12的深度C1或宽度C2可以在0.1nm至100nm或者0.1nm至100μm的范围内。两个突起12之间的节距L1可以在0.1μm至100μm的范围内。两个凹部12之间的节距可以是突起11的节距L1的1/2或更少,例如,在0.1μm至100μm的范围内。
突起11可以改变光入射通过衬底111的临界角,凹部12可以改变光入射到衬底111的突起11和顶表面S1上的临界角。如果第一图案和第二图案以彼此不同的尺寸设置在衬底111上,则可以减小入射光的全反射率,使得能够提高光提取效率。
突起11可以以规则的间隔或随机的间隔布置。此外,凹部12可以以规则的间隔或随机的间隔布置。
第一半导体层113可以设置在衬底111的底表面上。第一半导体层113可以包括II族至VI族化合物半导体。详细地,第一半导体层113可以通过使用II-VI族或III-V族化合物半导体形成为单层或多层。例如,第一半导体层113可以包括包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的至少一种的III-V族化合物半导体。第一半导体层113可以包括氧化物如ZnO,但实施方案不限于此。
可以将第一半导体层113制备为缓冲层。缓冲层可以减少衬底111与氮化物半导体层之间的晶格失配。
可以将第一半导体层113制备为第一导电半导体层或未掺杂半导体层。可以将未掺杂半导体层制备为包括III-V族化合物半导体的GaN基半导体层。未掺杂半导体层可以具有第一导电性能,即使在制造过程中并非有意地添加导电掺杂剂也是如此。此外,未掺杂半导体层的掺杂剂浓度低于第一导电半导体层115的导电掺杂剂的浓度。
第一半导体层113可以包括缓冲层和未掺杂半导体层中的至少一种,但实施方案不限于此。此外,可以省略第一半导体层113。
可以在第一半导体层113下形成发光结构120。发光结构120包括III-V族化合物半导体。例如,发光结构120包括具有组成式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的半导体,并且能够发出具有在紫外线波段与可见光波段之间的波长范围内的预定峰值波长的光。
发光结构120包括第一导电半导体层115、第二导电半导体层119以及在第一导电半导体层115与第二导电半导体层119之间的有源层117。
第一导电半导体层115形成在衬底111或第一半导体层113下。第一导电半导体层115可以包括掺杂有第一导电掺杂剂的III-V族化合物半导体。第一导电半导体层115是n型半导体层,第一导电掺杂剂是n型掺杂剂,包括Si、Ge、Sn、Se或Te。
可以在第一导电半导体层115与第一半导体层113之间形成包括彼此交替堆叠的各种半导体层的超晶格结构。超晶格结构可以减少晶格缺陷。超晶格结构中的每一层可以具有约几个或更大的厚度。
在第一导电半导体层115与有源层117之间形成第一导电覆层。第一导电覆层可以包括GaN基半导体,并且具有比有源层117的带隙高的带隙。第一导电覆层限制载流子。
有源层117形成在第一导电半导体层115下。有源层117选择性地包括单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构或量子点结构,并且可以具有周期性的阱层和势垒层。阱层可以具有组成式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1),势垒层可以具有组成式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)。
通过使用InGaN/GaN、AlGaN/GaN、InGaN/AlGaN或InGaN/InGaN的堆叠结构,阱层/势垒层可以具有至少一个周期。势垒层可以包括带隙高于阱层的带隙的半导体材料。
第二导电半导体层119形成在有源层117下。第二导电半导体层119可以包括掺杂有第二导电掺杂剂的半导体。例如,第二导电半导体层119可以包括化合物半导体如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN或AlInN。第二导电半导体层119是p型半导体层,第二导电掺杂剂是p型掺杂剂如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
第二导电半导体层119可以包括超晶格结构如InGaN/GaN或AlGaN/GaN。第二导电半导体层119的超晶格结构可以扩散异常地包括在电压中的电流,从而保护有源层117。
此外,在发光结构120中,第一导电半导体层115可以制备为p型半导体层,第二导电半导体层119可以制备为n型半导体层。在第二导电半导体层119上可以设置有极性与第二导电半导体层119的极性相反的第三导电半导体。
发光器件100的发光结构120可以由第一导电半导体层115、有源层117和第二导电半导体层119限定。发光结构120可以具有n-p结结构、p-n结结构、n-p-n结结构以及p-n-p结结构中的一种。在这种情况下,符号“n”和“p”分别表示n型半导体层和p型半导体层,符号“-”表示两个层直接或间接地彼此堆叠。在下文中,为了便于解释,将第二导电半导体层119称为发光结构120的最上层。
反射电极层131形成在第二导电半导体层119下。例如,反射电极层131可以具有单层结构或多层结构。如果反射电极层131具有多层结构,则反射电极层131包括欧姆接触层、反射层、扩散阻挡层和保护层中的至少之一。反射电极层131可以包括以下结构:欧姆接触层/反射层/扩散阻挡层/保护层、反射层/扩散阻挡层/保护层、欧姆接触层/反射层/保护层、反射层/扩散阻挡层或反射层。将参照图21详细描述反射电极层131的结构。
反射电极层131可以包括透射电极层/反射层的堆叠结构。透射电极层可以包括选自ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(铝锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、SnO、InO、InZnO、ZnO、IrOx和RuOx中的一种。反射层可以形成在透射电极层下。反射层包括具有第一折射率的第一层和具有第二折射率的第二层。反射层可以包括其中至少两对第一层和第二层交替堆叠的堆叠结构。第一折射率与第二折射率不同,第一层和第二层可以包括折射率为1.5至2.4的材料。例如,第一层和第二层可以包括导电材料或绝缘材料。可以将这样的结构定义为DBR(分布式布拉格反射)结构。
在第二导电半导体层119和反射电极层131中的至少之一的表面上可以设置有光提取结构如粗糙结构。光提取结构可以改变入射光的临界角,从而提高光提取效率。
第一电极135形成在第一导电半导体层115的预定区域A1下,第二电极137形成在反射电极层131下。第一连接电极141形成在第一电极135下,第二连接电极143形成在第二电极137下。
第一电极135与第一导电半导体层115的预定区域A1电连接。第一电极135可以包括电极焊垫,但实施方案不限于此。
第一电极135与有源层117和第二导电半导体层119的侧边间隔开,并且第一电极135具有小于第一导电半导体层115的预定区域A1的面积。
第二电极137可以通过反射电极层131物理连接和/或电连接至第二导电半导体层119。第二电极137包括电极焊垫。
第一电极135和第二电极137可以具有单层结构或多层结构。在多层结构的情况下,第一电极135和第二电极137可以包括粘合层、反射层、扩散阻挡层和接合层中的至少一种。粘合层与第一导电半导体层115的预定区域A1的底表面欧姆接触。粘合层可以包括选自Cr、Ti、Co、Ni、V、Hf及其合金中的一种,并且具有约至的厚度。反射层形成在粘合层下,并且包括选自Ag、Al、Ru、Rh、Pt、Pd及其合金中的一种。反射层具有约至的厚度。扩散阻挡层形成在反射层下,并且包括选自Ni、Mo、W、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti及其合金中的一种。扩散阻挡层具有约至的厚度。接合层接合至第一连接电极141,并且包括选自Al、Ru、Rh、Pt及其合金中的一种。接合层具有约至的厚度。
第一电极135和第二电极137可以具有相同的堆叠结构或不同的堆叠结构。第二电极137的堆叠结构可以小于第一电极135的堆叠结构。例如,第一电极135可以具有粘合层/反射层/扩散阻挡层/接合层或者粘合层/扩散阻挡层/接合层的堆叠结构,第二电极137可以具有粘合层/反射层/扩散阻挡层/接合层或者粘合层/扩散阻挡层/接合层的堆叠结构。
第二电极137的顶表面面积等于反射电极层131的底表面面积,或者至少大于第二连接电极143的顶表面面积。
第一电极135和第二电极137中的至少之一可以包括具有从电极焊垫分支的臂结构或指结构的电流扩散图案。此外,第一电极135和第二电极137可以包括一个电极焊垫或者多个电极焊垫,但实施方案不限于此。
第一连接电极141和第二连接电极143可以用作用于供电的引线和散热路径。第一连接电极141和第二连接电极143可以具有柱形。例如,第一连接电极141和第二连接电极143可以具有球形、圆柱形、多棱柱形或随机形状。多棱柱形可以是或者不是等角柱形,实施方案不限于此。第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面和底表面可以具有环形或多边形,但实施方案不限于此。第一连接电极141和第二连接电极143的底表面面积可以不同于第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面面积。例如,第一连接电极141和第二连接电极143的底表面面积可以大于或小于第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面面积。
第一连接电极141和第二连接电极143中的至少之一小于发光结构120的底表面的宽度并且大于第一电极135和第二电极137的底表面的直径或宽度。
第一连接电极141和第二连接电极143的直径或宽度在1μm至100000μm的范围内,第一连接电极141和第二连接电极143的高度在1μm至100000μm的范围内。第一连接电极141的高度H1可以比第二连接电极143的高度H2长,并且第一连接电极141和第二连接电极143的底表面可以布置在相同的平面(即,水平平面)上。
通过使用一种金属或合金可以将第一连接电极141和第二连接电极143制备为单层。该单层的宽度和高度在1μm至100000μm的范围内。例如,该单层的厚度大于第二连接电极143的厚度。第一连接电极141和第二连接电极143还可以包括涂覆在或镀覆在金属或合金表面上的至少一种保护层,但实施方案不限于此。
第一连接电极141和第二连接电极143可以包括选自Ag、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、W及其合金中的至少一种。为了提高与第一电极135和第二电极137的粘合强度,第一连接电极141和第二连接电极143可以镀覆有金属,所述金属包括选自In、Sn、Ni、Cu及其合金中的一种。同时,镀覆厚度可以在至 的范围内。
在第一连接电极141和第二连接电极143的表面上还可以设置有至少一个镀层。镀层可以包括锡或其合金、Ni或其合金或者锡-Ag-Cu合金。此时,镀层可以具有约0.5μm至10μm的厚度。镀层能够提高与其他接合层的接合强度。
可以在反射电极层131下形成绝缘层133。详细地,绝缘层133可以设置在第二导电半导体层119的底表面、第二导电半导体层119和有源层117的侧边以及第一导电半导体层115的预定区域A1的底表面上。绝缘层133设置在发光结构120的下部区域的除反射电极层131、第一电极135和第二电极137以外的区域上,以电保护发光结构120的下部部分。
绝缘层133包括通过使用包括Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中的至少一种的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物形成的绝缘材料或绝缘树脂。例如,绝缘层133可以包括选自SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的一种。可以将绝缘层133制备为单层或多层,但实施方案不限于此。当出于倒装接合的目的在发光结构下形成金属结构时,绝缘层133防止发光结构120的层-层短路。
绝缘层133可以不设置在反射电极层131的底表面上。由于在反射电极层131的底表面上设置有具有绝缘性能的支撑构件151,所以绝缘层133可以不需要延伸至反射电极层131的底表面。
绝缘层133具有DBR结构,在DBR结构中,具有彼此不同的折射率的第一层和第二层交替布置。详细地,第一层包括SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的一种,第二层包括除第一层的材料以外的材料。在这种情况下,可以省略反射电极层。
绝缘层133可以具有在至的范围内的厚度。如果将绝缘层133制备为多层,则每一层可以具有在至或者至的范围内厚度。具有多层的绝缘层133的每一层的厚度可以根据发射波长改变反射效率。
第一连接电极141和第二连接电极143可以包括Ag、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、W及其合金。此外,第一连接电极141和第二连接电极143可以具有含In、Sn、Ni、Cu及其合金的镀层,以提高与第一电极135和第二电极137的粘合强度。在这种情况下,镀层具有在至的范围内的厚度。第一连接电极141和第二连接电极143可以通过共晶接合而接合,并被用作焊球或金属凸起,但实施方案不限于此。
第一连接电极141和第二连接电极143可以包括Ag、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、W及其合金。此外,第一连接电极141和第二连接电极143可以具有含In、Sn、Ni、Cu及其合金的镀层,以提高与第一电极135和第二电极137的粘合强度。在这种情况下,镀层具有在至的范围内的厚度。第一连接电极141和第二连接电极143可以被用作单金属如焊球或金属凸起,但实施方案不限于此。
支撑构件151用作支撑层以支撑发光器件100。支撑构件151包括绝缘材料。例如,绝缘材料可以是树脂包括硅树脂或环氧树脂。此外,绝缘材料可以包括糊料或绝缘墨。绝缘材料还可以包括选自聚丙烯酸酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚苯醚树脂(PPE)、聚亚苯基氧化物树脂(PPO)、聚亚苯基硫化物树脂、氰酸酯树脂、苯并环丁烯(BCB)、聚酰胺-胺树状聚合物(PAMAM)、聚丙烯-亚胺、树状聚合物(PPI)、具有PAMAM内部结构和有机硅外表面的PAMAM-OS(有机硅)以及它们的组合中的树脂。支撑构件151的材料可以不同于绝缘层133的材料。
可以向支撑构件151中添加至少一种化合物如含Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中的至少一种的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物。添加到支撑构件151中的化合物可以是散热剂。散热剂是具有预定尺寸的粉末颗粒、晶粒、填料或添加剂。在以下描述中,为了便于解释,将描述包括散热剂的支撑构件151。散热剂可以包括具有至的尺寸的绝缘材料或导电材料。为了提高散热效率,散热剂可以具有至的尺寸。散热剂的晶粒可以具有球形或不规则形状,但实施方案不限于此。
散热剂包括陶瓷材料。陶瓷材料包括LTCC(低温共烧陶瓷)、HTCC(高温共烧陶瓷)、氧化铝、石英、锆酸钙、镁橄榄石、SiC、石墨、熔融二氧化硅、莫来石、堇青石、氧化锆、氧化铍和氮化铝。陶瓷材料可以包括热导率高于氮化物或氧化物的热导率的金属氮化物。例如,金属氮化物可以包括热导率等于或高于140W/mK的材料。例如,陶瓷材料包括选自SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、BN、Si3N4、SiC(SiC-BeO)、BeO、CeO和AlN中的一种。导热材料可以包括C-组分,如金刚石或CNT。
可以将支撑构件151制备为单层或多层,实施方案不限于此。在支撑构件151中提供有陶瓷粉末,从而能够提高支撑构件151的强度和热导率。
此外,添加到支撑构件151中的散热剂的量可以为按重量计1%至99%。为了提高散热效率,可以将按重量计50%至99%的散热剂添加到支撑构件151中。由于将散热剂添加到支撑构件151中,所以可以进一步提高支撑构件151内部的热导率。此外,支撑构件151具有4-11[×106/℃]的热膨胀系数。上述热膨胀系数等于或类似于衬底111如蓝宝石衬底的热膨胀系数,因此,晶片不会因支撑构件151与形成在衬底111下的发光结构120之间的热膨胀系数之间的差异而弯曲或损坏,从而提高了发光器件的可靠性。
支撑构件151的底表面面积基本上等于支撑构件151的顶表面面积。此外,支撑构件151的底表面面积基本上等于第一导电半导体层115的顶表面面积。另外,支撑构件151的底表面的宽度可以等于衬底111的顶表面的宽度和第一导电半导体层115的顶表面的宽度。因此,由于在形成支撑构件151之后,分开单个芯片,所以支撑构件151、衬底111和第一导电半导体层115的侧边可以布置在相同的平面上。此外,支撑构件151的底表面面积可以大于或小于衬底111的顶表面S1的面积,但实施方案不限于此。
参照图2,支撑构件151的第一侧边的长度D1与衬底111的对应于支撑构件151的第一侧边的第一侧边的长度基本相同,支撑构件151的第二侧边的长度D2与衬底111的对应于支撑构件151的第二侧边的第二侧边的长度基本相同。此外,与衬底111的各个侧边的长度相比,支撑构件151的第一侧边的长度D1和第二侧边的长度D2可以更长或更短,但实施方案不限于此。此外,第一连接电极141与第二连接电极143之间的距离D5是两个相邻电极焊垫之间的间距,并且对应于发光器件的一个侧边的长度的1/2或更多,但实施方案不限于此。
支撑构件151的底表面是基本平坦的表面或者不规则的表面,但实施方案不限于此。
支撑构件151的厚度T1至少比第二连接电极143的厚度H2厚。或者,支撑构件151的厚度T1可以比第二连接电极143的厚度T2薄。如果绝缘层133的厚度比第二连接电极143的厚度厚,则支撑构件151的厚度可以变薄。支撑构件151的预定区域的厚度T2可以比第一连接电极141的厚度厚。支撑构件151可以具有在1μm至100000μm或50μm至1000μm的范围内的厚度。
支撑构件151的底表面低于第一电极135和第二电极137的底表面,并且与第一连接电极141和第二连接电极143的底表面布置在相同的平面(即,水平平面)上。
支撑构件151与第一电极135和第二电极137以及第一连接电极141和第二连接电极143的外周表面接触。因此,从第一电极135和第二电极137以及第一连接电极141和第二连接电极143引起的热可以通过支撑构件151扩散并散发。通过包括于支撑构件151中的散热剂能够提高支撑构件151的热导率,使得支撑构件151能够通过支撑构件151的整个表面来散热。因此,能够提高发光器件100的耐热可靠性。
此外,支撑构件151的侧边可以与发光结构120和衬底111的侧边布置在相同的平面(即,垂直平面)上。此外,支撑构件151的一个侧边或者至少一个侧边可以突出超过发光结构120和衬底111的侧边,但实施方案不限于此。
发光器件100是通过倒装方案安装的,所以大多数光朝衬底111的顶表面发射,并且一些光发射通过衬底111和发光结构120的侧边。从而可以减少由第一电极135和第二电极137引起的光损失。因此,通过设置在发光器件100上的衬底111的第一图案部分和第二图案部分能够提高光提取效率,通过支撑构件151能够提高散热效率。
衬底111上可以设置有磷光体层或者不含磷光体的透射树脂层,但实施方案不限于此。
图3至图9是示出根据第一实施方案的发光器件的制造方法的截面视图。虽然基于单个器件进行下述描述以便于解释,但是发光器件是在晶片水平制造的,并且单个器件是通过下文中描述的工艺制造的。尽管如此,单个器件的制造不限于下文中描述的工艺,而可以增加或减少工艺步骤以制造单个器件。
参照图3,将衬底111装载于生长设备中,将包括II至VI族元素的化合物半导体以层或图案的形式设置在衬底111上。衬底111用作生长衬底。
衬底111可以包括透射衬底、绝缘衬底或导电衬底。例如,衬底111可以包括选自Al2O3、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga203和GaAs中的一种。衬底111可以在其顶表面上设置有光提取结构如凹凸图案。凹凸图案改变光的临界角,从而提高光提取效率。
生长设备包括电子束蒸镀机、PVD(物理气相沉积)设备、CVD(化学气相沉积)设备、PLD(等离子激光沉积)设备、双型热蒸发器、溅射设备或MOCVD(金属有机化学气相沉积)设备,但实施方案不限于此。
衬底111上设置有第一半导体层113。第一半导体层113可以通过使用包括III-V族元素的化合物半导体来形成。第一半导体层113可以用作缓冲层,以减少与衬底的晶格失配。第一半导体层113可以是未掺杂半导体层,其包括并非有意掺杂的GaN基半导体。
第一半导体层113上设置有发光结构120。发光结构120包括依次形成的第一导电半导体层115、有源层117和第二导电半导体层119。
第一导电半导体层115包括掺杂有第一导电掺杂剂的III-V族化合物半导体。详细地,第一导电半导体层115可以包括选自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP中的一种。如果第一导电半导体层115是n型半导体层,则第一导电掺杂剂包括n型掺杂剂如Si、Ge、Sn、Se或Te。可以将第一导电半导体层115制备为单层或多层,但实施方案不限于此。第一导电半导体层115还可以包括含各种材料的超晶格结构,但实施方案不限于此。
在第一导电半导体层115上设置有有源层117。有源层117包括单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构和量子点结构中的至少一种。有源层117可以通过使用III-V族元素的半导体材料来形成,使得有源层117可以具有周期性的组成式为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的势垒层和阱层。例如,有源层117可以具有周期性的InGaN阱层/GaN势垒层、InGaN阱层/AlGaN势垒层或者InGaN阱层/InGaN势垒层,但实施方案不限于此。
在有源层117上和/或下可以设置有导电覆层。导电覆层可以包括AlGaN基半导体。有源层117的势垒层的带隙高于阱层的带隙,导电覆层的带隙高于势垒层的带隙。
在有源层117上设置有第二导电半导体层119。第二导电半导体层119包括掺杂有第二导电掺杂剂的III-V族化合物半导体。例如,第二导电半导体层119可以包括选自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和lGaInP中的一种。如果第二导电半导体层119是p型半导体层,则第二导电掺杂剂包括p型掺杂剂如Mg或Zn。可以将第二导电半导体层119制备为单层或多层,但实施方案不限于此。第二导电半导体层119还可以包括含各种材料的超晶格结构,但实施方案不限于此。
发光结构120可以由第一导电半导体层115、有源层117和第二导电半导体层119限定。此外,在第二导电半导体层119上可以设置有极性与第二导电半导体层119的极性相反的第三导电半导体层,即n型半导体层。因此,发光结构120可以具有n-p结结构、p-n结结构、n-p-n结结构和p-n-p结结构中的一种。
参照图4,发光结构120的预定区域A1被蚀刻。发光结构120的预定区域A1暴露出第一导电半导体层115,第一导电半导体层115的暴露部分低于有源层117的顶表面。
在蚀刻过程中,在使用掩模图案对发光结构120的顶表面进行掩蔽之后,干法蚀刻发光结构120的预定区域A1。干法蚀刻可以通过使用ICP(感应耦合等离子体)设备、RIE(反应性离子蚀刻)设备、CCP(电容耦合等离子体)设备和ECR(电子回旋共振)设备中的至少一种进行。蚀刻过程可以通过湿法蚀刻工艺进行,实施方案不限于此。
发光结构120的预定区域A1是蚀刻区域,可以形成一个或多个预定区域A1。
参照图5,在发光结构120上设置有反射电极层131。反射电极层131的面积小于第二导电半导体层119的顶表面面积,以防止制造反射电极131时的短路。反射电极层131是通过在使用掩模对与上缘间隔开预定距离D3的区域以及发光结构120的预定区域A1进行掩蔽之后,使用溅射设备和/或沉积设备而沉积的。
反射电极层131可以包括反射率为至少70%或90%的金属材料。
反射电极层131可以包括以下结构:欧姆接触层/反射层/扩散阻挡层/保护层、反射层/扩散阻挡层/保护层、欧姆接触层/反射层/保护层或反射层。在图1的描述中,已经描述了各层的材料和厚度。
在第一导电半导体层115上形成第一电极135之后,将第二电极137设置在第一反射电极层131上。第一电极135和第二电极137可以通过在使用掩模对除电极区域以外的区域进行掩蔽之后,使用溅射设备和/或沉积设备来形成,但实施方案不限于此。第一电极135和第二电极137可以包括选自Cr、Ti、Co、Ni、V、Hf、Ag、Al、Ru、Rh、Pt、Pd、Ni、Mo、W、La、Ta、Ti及其合金中的一种。可以将第一电极135和第二电极137制备为多层。例如,第一电极135和第二电极137可以包括通过使用上述元素形成的粘合层/反射层/扩散阻挡层/接合层中的至少两种。可以通过相同的制造方法将第一电极135和第二电极137形成为相同的堆叠结构,但实施方案不限于此。
第二电极137可以与反射电极层131和第二导电半导体层119物理接触。
绝缘层133通过溅射工艺或沉积工艺设置在反射电极层131上。绝缘层133形成在反射电极层131的除第一电极135和第二电极137的区域以外的整个区域上方,从而覆盖反射电极层131和第二导电半导体层119以及第一导电半导体层115的暴露部分的顶表面。
绝缘层133包括通过使用含Al、Cr、Si、Ti、Zn或Zr的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物形成的绝缘材料或绝缘树脂。例如,绝缘层133可以包括选自SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的一种。可以将绝缘层133制备为单层或多层,但实施方案不限于此。形成电极135和137的工艺可以与形成绝缘层133的工艺互换。
参照图6,第一连接电极141接合至第一电极135上,第二连接电极143接合至第二电极137上。第一连接电极141包括导电焊垫如焊球和/或金属凸起,并且结合至第一电极135上。第一连接电极141可以布置为与第一导电半导体层115的顶表面垂直。第二连接电极143包括导电焊垫如焊球和/或金属凸起,并且接合至第二电极137上。第二连接电极143可以布置为与第二导电半导体层119的顶表面垂直。
第一连接电极141的高度H1比第二连接电极143的高度H2长。第一连接电极141和第二连接电极143的底表面设置在不同的平面上,第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面布置在相同的平面(即,水平平面)上。
参照图7,支撑构件151通过挤压方案和/或分配方案设置在绝缘层133上。通过向树脂如硅树脂或环氧树脂中添加散热剂,将支撑构件151制备为绝缘支撑层。散热剂可以包括含Al、Cr、Si、Ti、Zn或Zr的氧化物、氮化物、氟化物和硫化物中的至少一种。例如,散热剂可以包括陶瓷材料。散热剂可以定义为具有预定尺寸的粉末颗粒、晶粒、填料或添加剂。散热剂包括陶瓷材料。陶瓷材料包括LTCC(低温共烧陶瓷)或HTCC(高温共烧陶瓷)。陶瓷材料可以包括热导率高于氮化物或氧化物的热导率的金属氮化物。例如,金属氮化物可以包括热导率等于或高于140W/mK的材料。例如,陶瓷材料包括选自SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、BN、Si3N4、SiC(SiC-BeO)、BeO、CeO和AlN中的一种。导热材料可以包括C-组分,如金刚石或CNT。此外,添加到支撑构件151中的散热剂的量可以为按重量计1%至99%。为了提高散热效率,可以向支撑构件151中添加按重量计至少50%的散热剂。
支撑构件151可以通过使用球磨机、行星式球磨机、叶轮混合、珠磨机或篮式研磨机将聚合物与墨或糊料混合来形成。在这种情况下,可以使用溶剂和分散剂以均匀地分散混合物。添加溶剂以调节粘度。在墨的情况下,添加3Cps至400Cps的溶剂。另外,在糊料的情况下,添加100Cps至一百万Cps的溶剂。溶剂可以包括选自水、甲醇、乙醇、异丙醇、二乙二醇丁醚(butylcabitol)、MEK、甲苯、二甲苯、二甘醇(DEG)、甲酰胺(FA)、α-萜品醇(TP)、γ-丁内酯(BL)、甲基溶纤剂(MCS)、丙甲基溶纤剂(PM)及其组合中的一种。为了增强颗粒之间的偶联强度,可以向溶剂中添加硅烷基添加剂,如1-三甲基甲硅烷基丁-1-炔-3-醇、烯丙基三甲基硅烷、三甲基甲硅烷基甲磺酸酯、三甲基甲硅烷基三氯乙酸酯、甲基三甲基甲硅烷基乙酸酯或三甲基甲硅烷基丙酸。在这种情况下,可以发生凝胶化,因此必须认真考虑硅烷基添加剂的添加。
在该制造工艺中,连接电极(如焊接凸起)在之前制备并接合,并且在连接电极周围提供支撑构件。相反,在印刷或分配含墨或糊料的绝缘层之后,固化绝缘层,然后将导电型材料填充到对应于连接电极的孔中,从而形成连接电极。
支撑构件151具有对应于第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面的高度。
支撑构件151填充到第一连接电极141和第二连接电极143以及第一电极135和第二电极137周围。第一电极连接电极141和第二连接电极143的顶表面通过支撑构件151的顶表面暴露。
支撑构件151是支撑连接电极141和143的绝缘支撑层。详细地,连接电极141和143插入支撑构件151中。
支撑构件151具有足以暴露出第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面的厚度。支撑构件151在预定温度下固化。例如,支撑构件151在200℃±100℃的温度下固化,该温度不会对半导体层造成影响。
衬底111具有约30μm或更大的厚度。通过抛光衬底111的底表面,衬底111可以具有在30μm至150μm的范围内的厚度。由于支撑构件151在发光器件100中与衬底111相对地提供,所以衬底111可以被用作发光层,使得衬底111的厚度可以变薄。可以对支撑构件151和第一连接电极141及第二连接电极143的表面进行CMP(化学机械抛光)。此外,在形成支撑构件151之后,在支撑构件151中形成电极孔,并且可以通过电极孔形成第一连接电极和第二连接电极。
在将图7所示的所制造的发光器件旋转180°的角度之后,通过第一蚀刻方案将具有多个突起11的第一图案部分设置在衬底111的顶表面S1上,如图8所示,即,第一图案部分设置在与衬底的形成半导体层的底表面相反的面上。第一蚀刻方案包括湿法蚀刻和干法蚀刻中的至少一种。如果已形成第一图案部分,则通过第二蚀刻方案处理衬底111的上部,以形成具有多个凹部12的第二图案部分。凹部12形成在衬底111的顶表面的平坦区域以及突起11中。凹部12的尺寸可以等于或小于突起11的尺寸的1/2(50%),其详细描述包括于对图1进行的描述中。可以通过湿法蚀刻工艺形成具有不规则间隔的凹部或突起,可以通过干法蚀刻工艺形成具有周期性间隔或规则间隔的凹部或凸起。
通过划片、断裂和/或切割作业可以将图9所示的发光器件分为图1所示的单个发光器件。发光器件是在晶片水平封装的,所以可以通过倒装接合方案将发光器件安装在模块衬底上而无需使用导线。图9所示的发光器件可以安装模块衬底170上,如图10所示,使得发光器件可以被用作发光模块。
支撑构件151的顶表面面积可以等于衬底111的底表面面积,支撑构件151的高度可以高于第一电极135和第二电极137的顶表面。
图10是示出具有图1所示的发光器件的发光装置的侧截面视图。
参照图10,发光器件100通过倒装方案安装在模块衬底170上。
绝缘层172设置在模块衬底170的金属层171上,第一电极焊垫173和第二电极焊垫174设置在绝缘层172上。第一电极焊垫173和第二电极焊垫174是用于供电的焊盘图案。保护层175设置在绝缘层172的除第一电极焊垫173和第二电极焊垫174的区域以外的区域上。保护层175是阻焊层,并且包括白色保护层或绿色保护层作为反射层或绝缘层。保护层175有效地反射光,使得能够增加反射光的量。
模块衬底170可以包括具有电路图案(未示出)的印刷电路板(PCB)。模块衬底170还可以包括树脂PCB、金属芯PCB(MCPCB)或柔性PCB(FPCB),但实施方案不限于此。
发光器件100的第一连接电极141布置为对应于第一电极焊垫173的顶表面,发光器件100的第二连接电极143布置为对应于第二电极焊垫174的顶表面。第一电极焊垫173通过接合材料177与第一连接电极141接合,第二电极焊垫174通过接合材料177与第二连接电极143接合。
发光器件100在从第一电极焊垫173和第二电极焊垫174向其供电时工作。从发光器件100产生的热通过第一连接电极141和第二连接电极143传递,然后通过支撑构件151的整个表面散发到外部。支撑构件151的底表面与模块衬底170的顶表面以对应于接合材料177的厚度的预定距离间隔开。
发光器件100的第一连接电极141和第二连接电极143的底表面与模块衬底170的顶表面之间的距离等于支撑构件151的底表面与模块衬底170的顶表面之间的距离。
虽然已描述了一个发光器件100安装在模块衬底170上,但是模块衬底170上可以排列多个发光器件,实施方案不限于此。
图11是示出根据第二实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图11,发光器件包括设置在衬底的与支撑构件151相反的表面上(即,设置在出光面上)的磷光体层161。磷光体层161可以包括磷光体膜或涂覆层,并且可以制备为单层或多层。
磷光体层161包括含磷光体材料的透射树脂层。透射树脂层包括硅树脂或环氧树脂,磷光体材料包括选自YAG、TAG、硅酸盐、氮化物、氧氮化物基材料中的一种。磷光体材料包括红色磷光体材料、黄色磷光体材料和绿色磷光体材料中的至少一种,并且激发从有源层117发出的一部分光以转换光的波长。
磷光体层161设置在衬底111的顶表面S1以及衬底111和发光结构120的至少一个侧边S2上。磷光体层161具有在1μm至100000μm或者1μm至10000μm的范围内的厚度。
磷光体层161可以包括多个彼此不同的磷光体层,其中第一层是红色磷光体层、黄色磷光体层和绿色磷光体层中的一种,第二层设置在第一层上而与第一层不同。两个不同的磷光体层可以分别设置在彼此不重叠的第一区域和第二区域上。包括透射树脂材料的保护层可以设置在磷光体层161和发光结构的侧边上,但实施方案不限于此。
第一图案部分和第二图案部分形成在衬底111与磷光体层161之间,其中第一图案部分具有第一凹凸结构,第一凹凸结构包括从衬底111的顶表面以第一深度凹下的第一凹部11A,第二图案部分具有第二凹凸结构,第二凹凸结构包括尺寸等于或小于第一凹部11A的尺寸的50%的第二凹部11B。可以将第一凹部11A定义为凹槽或凹陷,第二凹部11B包括突起地或凹下地设置在第一凹部11A和顶表面S1上的微凹凸部件或粗糙结构。因此,除包括多个第一凹部11A的凹凸结构以外,衬底111的顶表面S1可以形成有微凹凸结构。微凹凸结构的间隔可以比第一凹部11A的间隔窄。磷光体层161可以设置在第二凹部12中。
可以通过第一凹部11A和第二凹部12来改变光的方向角,使得可以增加通过衬底111的上部所提取的光的量。从而能够提高衬底111的上部的光提取效率,使得能够改善由磷光体161引起的混色。
图12是示出根据第三实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图12,在衬底111的上部形成有多个突起11B。突起11B与支撑构件151相反地突出,以改变光入射通过衬底111的临界角。因此,可以提高发光器件的光提取效率。突起11B可以具有半球透镜形或多边形,并且以条形图案的形式布置。具有多个凹部12的第二图案部分可以设置在突起11B的表面和衬底111的顶表面上。第二图案部分可以具有微凹凸部件或粗糙结构,但实施方案不限于此。磷光体层162可以设置在凹部12中。
磷光体层162设置在衬底111的顶表面上。磷光体层162的底表面具有沿突起112延伸的凹凸形状,磷光体层162的顶表面具有平坦形状或凹凸形状。磷光体层162的底表面可以与衬底111的顶表面接触,或者与其分离,实施方案不限于此。
磷光体层162可以仅形成在衬底111的顶表面上,或者还可以设置在衬底111和发光结构120的侧边上,但实施方案不限于此。
图13是示出根据第四实施方案的发光器件的视图,图14是图13的底视图。
参照图13和图14,在支撑构件152与152A之间形成有隔离槽152B。隔离槽152B将支撑构件152和152A彼此隔离开。第一支撑构件152围绕第一连接电极141设置在发光结构120的一侧下。第二支撑构件152A围绕第二连接电极143设置在发光结构120的另一侧下。
隔离槽152B将第一支撑构件152与第二支撑构件152A物理分离和电分离,并暴露出形成在隔离槽152B下的绝缘层133。
第一支撑构件152和第二支撑构件152A可以包括绝缘材料或导电材料。绝缘材料包括具有散热剂的树脂材料。导电材料包括碳、SiC或金属。如果第一支撑构件152和第二支撑构件152A包括导电材料,则第一电极141和第二电极142包括与该导电材料不同的材料。
因为包括导电材料的第一支撑构件152和第二支撑构件152A通过隔离槽152B彼此分离,所以可以防止电短路。
隔离槽152B具有对应于第一支撑构件152与第二支撑构件152A之间的距离的宽度D6和对应于第二支撑构件152A的高度T1的深度。隔离槽152B防止第一支撑构件152和第二支撑构件152A之间的电干扰。
第一支撑构件152和第二支撑构件152A的底表面与第一连接电极141和第二连接电极143的底表面布置在相同的平面上。第一支撑构件152和第二支撑构件152A可以通过第一连接电极141和第二连接电极143安装,即使第一支撑构件152和第二支撑构件152A包括导电材料也是如此。
第一支撑构件152和第二支撑构件152A之间还可以进一步设置有绝缘材料(包括陶瓷材料)。在这种情况下,陶瓷材料与第一支撑构件152和第二支撑构件152A的底表面布置在相同的水平平面上。
衬底111在其顶表面S1上设置有包括多个突起11的第一图案部分和包括多个凹部12的第二图案部分,凹部12的尺寸小于突起11的尺寸。设置在衬底111上的磷光体层161可以与衬底111的顶表面S1接触或分离,实施方案不限于此。磷光体层161可以设置在凹部12中。
图15是根据第五实施方案的发光器件的视图,图16是图15的底视图。
参照图15和图16,发光器件包括在第一连接电极141和第二连接电极143周围布置的多个支撑构件153和153A。第一连接电极141的外周部分覆盖有第一支撑构件153,第二连接电极143的外周部分覆盖有第二支撑构件153A。第一支撑构件153和第二支撑构件153A可以包括绝缘材料或导电材料。
第一支撑构件153的宽度W3比第一连接电极141的宽度宽,使得第一支撑构件153可以用作导热和导电的路径。第二支撑构件153A的宽度W4比第二连接电极143的宽度宽,使得第二支撑构件153A可以用作导热和导电的路径。
第一支撑构件153与第二支撑构件153A之间的距离D7是发光结构120的一个侧边的长度的至少1/2。
在第一支撑构件153与第二支撑构件153A之间可以进一步设置有绝缘材料(包括陶瓷材料)。在这种情况下,陶瓷材料与第一支撑构件153和第二支撑构件153A的底表面布置在相同的水平平面上。第一支撑构件153与第二支撑构件153之间填充有绝缘材料,但实施方案不限于此。
如图15所示,在衬底111与磷光体层161之间可以进一步形成有透射树脂层160。透射树脂层160可以包括折射率低于衬底111的折射率的树脂材料如硅树脂或环氧树脂。
衬底111在其顶表面S1上设置有包括突起11的第一图案部分和包括凹部12的第二图案部分,凹部12的尺寸小于突起11的尺寸。透射树脂层160可以形成在突起11之间。透射树脂层160的厚度对应于衬底111的顶表面S1与磷光体层161的底表面之间的距离,并且等于、高于或低于突起11的厚度(或高度)。此外,透射树脂层160将磷光体层161接合至衬底111的上部,使得可以使通过衬底111传播至透射树脂层160的光的界面损失最小化。磷光体层161可以设置在形成在突起11中的凹部12上,透射树脂层160形成在凹部12中。
图17是示出根据第六实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图17,第一连接电极141A的宽度W5可以比第一电极135的宽度宽,第一连接电极141A和第一电极135的侧边可以与发光结构120和衬底111的侧边布置在相同的平面上。可以蚀刻发光结构120的预定区域A1,使得可以暴露出第一导电半导体层115的蚀刻区域。发光结构120的边缘区域与发光结构120的侧边以沿第一导电半导体层115的边缘区域的预定距离D8间隔开,并且可以形成为环形。第一电极135的部分135A沿第一导电半导体层115的边缘区域形成为环形。环形可以包括开放环形或闭合环形。
第二连接电极143A的宽度W6可以比第二电极137的宽度宽。
在磷光体层161的表面161A上可以设置有光提取结构如粗糙结构。
在磷光体层161与衬底111之间设置有透射树脂层160。透射树脂层160可以与突起11和衬底111的顶表面S1接触,并且可以设置在凹部12中。
图18是根据第七实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图18,衬底111的顶表面上设置有磷光体层163,磷光体层163上设置有透镜164。衬底111在其顶表面S1上设置有包括多个突起11的第一图案部分和包括多个凹部12的第二图案部分,凹部12的尺寸小于突起11的尺寸。磷光体层163以预定厚度设置在衬底111的顶表面上。磷光体层163可以设置在第二图案部分的凹部12中,但实施方案不限于此。
透镜164可以作为凸透镜设置在磷光体层163上。此外,透镜164可以具有有凹凸图案的凹透镜形或非球面透镜形。此外,透镜164可以具有其中透镜164的顶表面和/或底表面的中心凹陷作为全反射表面的形状。
在反射电极层131下形成有多个第二电极137,第二连接电极143布置在第二电极137下。第二连接电极143彼此以预定间隔T3间隔开。当从发光器件的底部观察时,第二连接电极143以点矩阵的形式布置。支撑构件151设置在第一连接电极141与第二连接电极143之间以及第二连接电极143之间以作为绝缘支撑层。由于第二连接电极143设置在发光结构下,所以能够增强支撑构件151的强度并且能够提高电接触效率。此外,能够防止发光器件的第二连接电极143处发生接合缺陷。可以提供多个第一连接电极141,实施方案不限于此。
图19是示出根据第八实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图19,发光结构120的预定区域A1是在多个区域处暴露出第一导电半导体层115的蚀刻区域。第一电极135设置在第一导电半导体层115下,第二电极137设置在反射电极层131下。由于第一电极135和第二电极137交替布置,所以能够均匀地提供电流。衬底111上设置有磷光体层165。由于发光结构120制备为多个单元(cell),所以能够增强亮度。衬底111在其顶表面S1上设置有包括多个突起11的第一图案部分和包括多个凹部12的第二图案部分,凹部12的尺寸小于突起11的尺寸。衬底111与磷光体层165之间设置有透射树脂层160。透射树脂层160与突起11和凹部12接触,并且可以接合磷光体层165。
图20是示出根据第九实施方案的发光器件的侧截面图。在第九实施方案的下述描述中,将使用与第一实施方案所述的附图标记相同的附图标记来表示相同的构件或结构,并且省略其详细描述以避免冗余。
参照图20,在发光结构120下设置有反射电极层130和第二电极焊垫132,并且反射电极层130在第二导电半导体层119下用作欧姆电极和反射电极。第二电极焊垫132具有分层形状或图案形状。发光结构120上设置有衬底111。衬底111在其顶表面S1上设置有包括多个突起11的第一图案部分和包括多个凹部12的第二图案部分,凹部12的尺寸小于突起11的尺寸。第一图案部分的结构可以不同于形成于第一图案部分中的第二图案部分的结构,实施方案不限于此。
在第一导电半导体层115下设置有第一电极焊垫134。第一电极焊垫134与第一导电半导体层115接触,并接合在第一电极接合层136与第一导电半导体层115之间。第一电极接合层136接合在第一电极焊垫134与第一连接电极141之间,以电连接第一电极焊垫134与第一连接电极141。第一电极接合层136包括第一接合电极136A和第一接合电极136A下的第二接合电极136B。第一接合电极136A接合至第一电极焊垫134,第二接合电极136B接合在第一连接电极141与第一接合电极136A之间。
第一电极焊垫134具有材料和厚度与第二电极焊垫132的堆叠结构的材料和厚度相同的结构,在下文中将对其进行描述。例如,第一电极焊垫134和第二电极焊垫132包括粘合层、在粘合层下的反射层、在反射层下的扩散阻挡层和在扩散阻挡层下的接合层。第一电极接合层136接合在第一连接电极141与第一电极焊垫134之间,以增强第一连接电极141与第一电极焊垫134之间的接合性能。
第一电极接合层136的第一接合电极136A与接合至第一连接电极141的第二接合电极136B接合,使得能够提高第一连接电极141的物理接合性能和电连接性能。
反射电极层130形成在第二导电半导体层119下,第二电极焊垫132形成在反射型电极层130下。反射电极层130的底表面面积可以等于或小于第二电极焊垫132的顶表面面积,但实施方案不限于此。第二电极接合层138形成在第二电极焊垫132与第二连接电极143之间,以提高第二电极焊垫132与第二连接电极143之间的接合强度。
第二电极接合层138连接第二电极焊垫132与第二连接电极143。第二电极接合层138包括第三接合电极138A和在第三接合电极138A下的第四接合电极138B。第三接合电极138A接合至第二电极焊垫132,第四接合电极138B接合在第二连接电极143与第三接合电极138A之间。
第二电极接合层138接合在第二连接电极143与第二电极焊垫132之间,以提高第二连接电极143和第二电极焊垫132之间的接合性能。第一电极焊垫134用作第一电极,第二电极焊垫132用作第二电极。
图21是示出根据实施方案的反射电极层和第二电极焊垫的实例的视图。
参见图21,反射电极层130包括欧姆接触层1、在欧姆接触层1下的反射层2、在反射层2下的扩散阻挡层3和在扩散阻挡层3下的保护层4。
欧姆接触层1可以包括选自ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(铝锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、SnO、InO、InZnO、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Ni、Cr以及包含至少两种上述元素的合金中的一种。欧姆接触层11可以包括至少一层,并且具有约至的厚度。
形成在欧姆接触层1下的反射层2可以包括折射率为约70%或更高的材料。例如,反射层2可以包括选自Al、Ag、Ru、Pd、Rh、Pt、Ir以及具有至少两种上述元素的合金中的一种。反射层2的金属与第二导电半导体层的底表面欧姆接触。在这种情况下,可以省略欧姆接触层1。反射层2可以具有约至的厚度。
扩散阻挡层3可以包括选自Au、Cu、Hf、Ni、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti以及具有至少两种上述元素的合金中的一种。扩散阻挡层3防止两个不同的层之间的边界区域处的层间扩散。扩散阻挡层3可以具有约至的厚度。
保护层4可以包括选自Au、Cu、Hf、Ni、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti以及具有至少两种上述元素的合金中的一种。保护层14可以具有约至的厚度。反射电极层130可以不包括欧姆接触层1、扩散阻挡层3和保护层4中的至少之一。
第二电极焊垫132包括粘合层5、在粘合层5下的反射层6、在反射层6下的扩散阻挡层7和在扩散阻挡层7下的接合层8。粘合层5接合至反射电极层130,并且包括选自Cr、Ti、Co、Ni、V、Hf及其合金中的一种。粘合层5具有约至的厚度。反射层6形成在粘合层5下,并且包括选自Ag、Al、Ru、Rh、Pt、Pd及其合金中的一种。反射层6具有约至的厚度。扩散阻挡层7形成在反射层6下,并且包括选自Ni、Mo、W、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti及其合金中的一种。扩散阻挡层7具有约至的厚度。接合层8包括选自Al、Au、Cu、Hf、Pd、Ru、Rh、Pt及其合金中的一种。接合层8具有约至的厚度。第二电极焊垫132可以不包括反射层6。
反射电极层130和第二电极焊垫132中的至少之一可以应用于图1所示的或者其它实施方案中公开的反射电极层和第二电极焊垫,实施方案不限于此。
图22是示出图20的第二电极接合层的实例的视图。
参照图22,第二电极接合层138包括第三接合电极138A和第四接合电极138B,其中第三接合电极138A包括至少三个金属层。第三接合电极138A包括粘合层21、在粘合层21下的支撑层22和在支撑层22下的保护层23。粘合层21接合至第二电极焊垫,并且包括选自Cr、Ti、Co、Cu、Ni、V、Hf以及包含至少两种上述元素的合金中的一种。粘合层21具有至的厚度。支撑层22比粘合层21厚,并且包括选自Ag、Al、Au、Co、Cu、Hf、Mo、Ni、Ru、Rh、Pt、Pd以及包含至少两种上述元素的合金中的一种。支撑层22具有至或者至的厚度。保护层23保护第一导电半导体层不受外部影响,并且包括选自Au、Cu、Ni、Hf、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti以及包含至少两种上述元素的合金中的一种。保护层23具有至的厚度。
第三接合电极138A的粘合层21和支撑层22可以重复堆叠至少一个周期。
第四接合电极138B包括至少三个金属层。详细地,第四接合电极138B包括粘合层24、在粘合层24下的扩散阻挡层25、在扩散阻挡层25下的接合层26。粘合层24接合至第三接合电极138A,并且包括选自Cr、Ti、Co、Ni、V、Hf以及包含至少两种上述元素的合金中的一种。粘合层24具有至的厚度。扩散阻挡层25防止层间扩散,并且包括选自Ni、Mo、Hf、W、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti以及包含至少两种上述元素的合金中的一种。扩散阻挡层25具有至的厚度。接合层26接合至第一连接电极,并且包括选自Au、Cu、Ni、Hf、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti以及包含至少两种上述元素的合金中的一种。接合层26具有至的厚度。第四接合电极138B的粘合层24和扩散阻挡层25可以重复堆叠至少一个周期。图22所示的第二电极接合层的结构可以应用于图1所示的或者其他实施方案中公开的电极,实施方案不限于此。
图23是示出图20的第一电极接合层的实例的视图。
参照图23,第一电极接合层136包括第一接合电极136A和第二接合电极136B,其中第一接合电极136A包括与图25所示的第三接合层138A的金属层相同的金属层。例如,第一接合电极136A可以具有堆叠结构,所述堆叠结构包括粘合层31、在粘合层31下的支撑层32和在支撑层32下的保护层33。第二接合电极136B包括与第二接合层138B的金属层相同的金属层。例如,第二接合电极136B可以具有堆叠结构,所述堆叠结构包括粘合层34、在粘合层34下的扩散阻挡层35和在扩散阻挡层35下的接合层36。因此,第一接合电极136A设置在第一电极焊垫与第二接合电极136B之间,第二接合电极136B设置在第一接合电极136A与第一连接电极141之间。第一接合电极136A与第二接合电极136B之间的结构参照图22所示的第三接合电极和第四接合电极的堆叠结构。图23所示的第一电极接合层的结构可以应用于图1所示的或其他实施方案中公开的电极,实施方案不限于此。
图24是示出图20的第二电极接合层的另一实例的视图。
参照图20和图24,第二电极接合层138的第三接合电极138A的顶表面面积可以等于第二电极焊垫132的底表面面积。第二电极接合层138的第三接合电极138A的顶表面面积可以大于第四接合电极138B的顶表面面积,而等于或小于第二电极的底表面面积。图24所示的第二电极焊垫和第二电极接合层的结构可以应用于图1所示的或其他实施方案中公开的电极,实施方案不限于此。
图25是示出具有图1的发光器件的发光器件封装件的视图。
参照图25,发光器件封装件200包括本体211、安装于本体211中的第一引线电极215和第二引线电极217、模制构件219和发光器件100。
本体211是通过使用高反射性树脂(例如,PPA)、聚合材料或塑性材料中的一种注塑模制的,并且可以制备为具有单层或多层的衬底。本体211包括具有开放顶表面的腔212,其中腔212的侧壁倾斜或垂直于腔212的底表面。
第一引线电极215和第二引线电极217设置在腔212中,使得第一引线电极215与第二引线电极217彼此间隔开。
发光器件100通过倒装方案接合至第一引线电极215和第二引线电极217上。详细地,发光器件100的第一连接电极141接合至第一引线电极215,发光器件100的第二连接电极143接合至第二引线电极217。
第一引线电极215的顶表面与发光器件100的底表面(即,第一连接电极141、第二连接电极143和支撑构件151的底表面)之间的距离可以等于第二引线电极217的顶表面与发光器件100的底表面之间的距离。
发光器件100的支撑构件151设置在第一引线电极215和第二引线电极217上,以通过支撑构件151的整个表面散发热。
模制构件219形成在腔212中。模制构件219包括透射树脂材料如硅树脂或环氧树脂。模制构件219可以进一步包括磷光体材料。
从发光器件100产生的大多数光通过发光器件100的顶表面和侧边提取,并且所提取的光通过模制构件219散射到外部。如图1所示,由于第一图案部分和第二图案部分设置在发光器件100的顶表面上,所以能够进一步提高通过衬底的顶表面的光的光提取效率。
可以在发光器件封装件200中安装一个或多个发光器件,但实施方案不限于此。如果在发光器件封装件中安装根据另一实施方案的具有磷光体层的发光器件,则可以不向模制构件219中添加磷光体材料。此外,可以向模制构件219中添加彼此不同的各种磷光体材料或者发出类似的颜色的磷光体材料。
图26是根据第十实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图26,发光器件101包括第一导电半导体层115、有源层117、第二导电半导体层119、反射电极层131、绝缘层133、第一电极135、第二电极137、第一连接电极141、第二连接电极143和支撑构件151。
发光器件101的顶表面是第一导电半导体层115的顶表面S3,发光器件101的底表面是支撑构件151的底表面。第一导电半导体层115的顶表面S3与支撑构件151的底表面相反。发光器件101可以通过从图1所示的结构移除衬底而得到,使得发光器件101的厚度可以变薄。可以增加支撑构件151的厚度以支撑发光器件101。
第一导电半导体层115在其顶表面S3上设置有第三图案部分和第四图案部分,所述第三图案部分具有包括多个突起13的第三凹凸结构,所述第四图案部分具有设置在第三凹凸结构上且包括多个凹部14的第四凹凸结构。第四凹凸结构设置在第三凹凸结构上,并由尺寸小于突起13的尺寸的微凹凸构造限定。
第三图案部分的突起13可以从第一导电半导体层115的顶表面S3突出,或者可以具有压花形。此外,第三图案部分可以包括经凹陷或经雕刻低于第一导电半导体层115的顶表面S3的凹部。第四图案部分的凹部14可以设置在突起13的表面和第一导电半导体层115衬底111的顶表面S3上,其尺寸小于突起13的尺寸。凹部14可以具有凹雕形或凹陷形。此外,第四图案部分可以具有压花形或凸起形,并且可以形成有尺寸小于突起13的尺寸的微突起。
第三图案部分包括第三凹凸结构,第三凹凸结构包括具有压花形和平坦顶表面的突起13。第四图案部分包括设置在第三凹凸结构上且具有凹雕形的第四凹凸结构。
当从顶部观察时,第三图案部分可以以矩阵形式或点阵形式布置。
为了便于解释,根据实施方案,将第三图案部分描述为突起13,将第四图案部分描述为凹部14,但实施方案不限于此。第一导电半导体层115可以设置在发光器件101的最上层。但是,还可以将第一半导体层设置在发光器件101的最上层,实施方案不限于此。
有源层117设置在第一导电半导体层115的底表面上。多个突起13从第一导电半导体层115的顶表面S3向上突出,第一导电半导体层115的顶表面S3与第一导电半导体层115的底表面相反,且凹部14形成在突起13中。突起13可以具有半球形、锥形、多棱锥形、柱形(如圆柱形或多棱柱形)或截顶锥形的侧截面形状。当从顶部观察时,每个突起13可以具有环形、多边形或球和面的混合形状。
凹部14相对于每个突起13的表面向下凹陷。凹部14可以具有半球形、锥形、多棱锥形、柱形(如圆柱形或多棱柱形)或截顶锥形的侧截面形状。当从顶部观察时,每个凹部14可以具有环形、多边形或球和面的混合形状。凹部14可以从第一导电半导体层115的顶表面S3向下凹陷。凹部14的最大宽度可以小于突起13的最大宽度。
凹部14的尺寸可以等于或小于突起13的尺寸的50%。例如,凹部14可以具有在突起13的尺寸的1/2至1/100的范围内的尺寸。突起13的尺寸可以是突起13的最大宽度、一个侧边的长度、半径、厚度和高度L4中的至少之一。凹部14的尺寸可以是凹部14的最大宽度、每个侧边的长度、高度、深度、半径和厚度中的至少之一。
突起13的宽度或高度L4可以在0.1μm至10μm的范围内,例如,可以比第一导电半导体层115的厚度小,在0.1μm至3μm的范围内。突起13的宽度可以大于突起13的高度或厚度,但实施方案不限于此。在不规则的情况下,凹部14的宽度(即,凹部12的最大宽度)比突起13的宽度小,在0.1nm至100nm或者0.1μm至100μm的范围内。两个突起13之间的节距可以在0.1μm至100μm的范围内,两个凹部14之间的节距可以在0.1μm至100μm的范围内。
突起13可以改变入射光的临界角,凹部14可以改变光入射到第一导电半导体层115的突起13和顶表面S3上的临界角。如果第一图案和第二图案以彼此不同的尺寸设置在第一导电半导体层115上,则可以降低入射光的全反射率,使得能够提高光提取效率。
突起13可以以规则的间隔L3或随机的间隔布置。此外,凹部12可以以规则的间隔或随机的间隔布置。第四图案部分的微凸凹部分的间隔可以比突起13的间隔L3窄。由于根据实施方案的第三图案部分和第四图案部分,所以可以移除设置在发光结构120上的衬底,使得可以使光的传播路径变短。因此,能够减少发光器件中由光的全反射引起的光损失。
发光结构120可以由第一导电半导体层115、第二导电半导体层119、有源层117限定。发光结构120包括III-V族化合物半导体。例如,发光结构120包括具有组成式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的半导体,并且能够发出具有在紫外线波段到可见光波段的波长范围内的预定峰值的波长的光。
发光器件101的发光结构120可以由第一导电半导体层115、有源层117和第二导电半导体层119限定。发光结构120可以具有n-p结结构、p-n结结构、n-p-n结结构以及p-n-p结结构中的一种。在这种情况下,符号“n”和“p”分别表示n型半导体层和p型半导体层,符号“-”表示两个层直接或间接地彼此堆叠。在下文中,为了便于解释,将第二导电半导体层119称为发光结构120的最上层。
发光器件101可以通过从图1所示的发光器件移除衬底而得到。第一导电半导体层115的顶表面设置在发光器件101的顶侧。
在第二导电半导体层119下形成有反射电极层131。反射电极层131包括欧姆接触层、反射层、扩散阻挡层和保护层中的至少之一。反射电极层131可以包括以下结构:欧姆接触层/反射层/扩散阻挡层/保护层、反射层/扩散阻挡层/保护层、欧姆接触层/反射层/保护层、反射层/扩散阻挡层或反射层。反射电极层131的结构示于图21中。
反射电极层131可以包括透射电极层/反射层的堆叠结构。反射电极层131可以包括选自ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(铝锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、SnO、InO、InZnO、ZnO、IrOx和RuOx中的一种。反射层可以形成在透射电极层下。反射层包括具有第一折射率的第一层和具有第二折射率的第二层。反射层可以包括其中至少两对第一层和第二层交替堆叠的堆叠结构。第一折射率与第二折射率不同,第一层和第二层可以包括折射率为1.5至2.4的材料。例如,第一层和第二层可以包括导电材料或绝缘材料。可以将这样的结构定义为DBR(分布式布拉格反射)结构。
在第二导电半导体层119和反射电极层131中的至少之一的表面上可以设置有光提取结构如粗糙结构。光提取结构可以改变入射层的临界角以提高光提取效率。
第一连接电极141和第二连接电极143可以用作用于供电的引线和散热路径。第一连接电极141和第二连接电极143可以具有柱形。例如,第一连接电极141和第二连接电极143可以具有球形、圆柱形、多棱柱形或随机形状。多棱柱形可以是或者不是等角柱形,实施方案不限于此。第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面和底表面可以具有环形或多边形,但实施方案不限于此。第一连接电极141和第二连接电极143的底表面面积可以不同于第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面面积。例如,第一连接电极141和第二连接电极143的底表面面积可以大于或小于第一连接电极141和第二连接电极143的顶表面面积。
第一连接电极141和第二连接电极143中的至少之一小于发光结构120的底表面的宽度并且大于第一电极135和第二电极137的底表面的直径或宽度。
第一连接电极141和第二连接电极143的直径或宽度在1μm至100000μm的范围内,第一连接电极141和第二连接电极143的高度在1μm至100000μm的范围内。第一连接电极141的高度H1可以比第二连接电极143的高度H2长,第一连接电极141和第二连接电极143的底表面可以布置在相同的平面(即,水平平面)上。
可以通过使用一种金属或合金将第一连接电极141和第二连接电极143制备为单层。该单层的宽度和高度在1μm至100000μm的范围内。例如,该单层的厚度大于第二连接电极143的厚度。
第一连接电极141和第二连接电极143可以包括选自Ag、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、W及其合金中的一种。为了提高与第一电极135和第二电极137的粘合强度,第一连接电极141和第二连接电极143可以镀覆有金属,所述金属包括选自In、Sn、Ni、Cu及其合金中的一种。此时,镀层厚度可以在至的范围内。
第一连接电极141和第二连接电极143的表面上还可以设置有镀层。镀层可以包括锡或其合金、Ni或其合金或者锡-Ag-Cu。同时,镀层可以具有约0.5μm至10μm的厚度。镀层能够提高与其他接合层的接合强度。
可以在反射电极层131下形成绝缘层133。详细地,绝缘层133可以设置在第二导电半导体层119的底表面、第二导电半导体层119和有源层117的侧边以及第一导电半导体层115的预定区域A1的底表面上。绝缘层133设置在发光结构120的下部区域的除反射电极层131、第一电极135和第二电极137的区域以外的区域上,以电保护发光结构120的下部部分。
绝缘层133包括通过使用含Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中的至少一种的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物形成的绝缘材料或绝缘树脂。例如,绝缘层133可以包括选自SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的一种。可以将绝缘层133制备为单层或多层,但实施方案不受限于此。当出于倒装接合的目的使在发光结构下形成金属结构时,绝缘层133防止发光结构120的层-层短路。
绝缘层133可以仅形成在发光结构120的表面上,而不设置在反射电极层131的底表面上。由于在反射电极层131的底表面上设置有具有绝缘性能的支撑构件151,所以绝缘层133可以不需要延伸至反射电极层131的底表面。
绝缘层133具有DBR结构,在DBR结构中,具有彼此不同折射率的第一层和第二层交替布置。详细地,第一层包括SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的一种,第二层包括除第一层的材料以外的材料。
绝缘层133可以具有在至的范围内的厚度。如果将绝缘层133制备为多层,则各个层可以具有在至或者至的范围内的厚度。具有多层的绝缘层133的各个层的厚度可以根据发射波长改变反射效率。在这种情况下,可以省略反射电极层。
第一连接电极141和第二连接电极143可以包括Ag、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、W及其合金。此外,第一连接电极141和第二连接电极143可以具有含In、Sn、Ni、Cu及其合金的镀层,以提高与第一电极135和第二电极137的粘合强度。在这种情况下,镀层具有在至的范围内的厚度。第一连接电极141和第二连接电极143被用作单金属如焊球或金属凸起,但实施方案不限于此。
支撑构件151用作支撑层以支撑发光器件100。支撑构件151包括绝缘材料。例如,绝缘材料可以是树脂包括硅树脂或环氧树脂。此外,绝缘材料可以包括糊料或绝缘墨。绝缘材料还可以包括选自聚丙烯酸酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚苯醚树脂(PPE)、聚亚苯基氧化物树脂(PPO)、聚亚苯基硫化物树脂、氰酸酯树脂、苯并环丁烯(BCB)、聚酰胺-胺树状聚合物(PAMAM)、聚丙烯-亚胺、树状聚合物(PPI)、具有PAMAM内部结构和有机硅外表面的PAMAM-OS(有机硅)及其组合中的树脂。用于支撑构件151的材料可以不同于用于绝缘层133的材料。
可以向支撑构件151中添加至少一种化合物如含Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中的至少一种的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物。添加到支撑构件151中的化合物可以是散热剂。散热剂是具有预定尺寸的粉末颗粒、晶粒、填料或添加剂。在以下描述中,为了便于解释,将描述含散热剂的支撑构件151。散热剂可以包括具有至的尺寸的绝缘材料或导电材料。为了提高散热效率,散热剂可以具有至的尺寸。散热剂的晶粒可以具有球形或不规则形状,但实施方案不限于此。
散热剂包括陶瓷材料。陶瓷材料包括选自LTCC(低温共烧陶瓷)、HTCC(高温共烧陶瓷)、氧化铝、石英、锆酸钙、镁橄榄石、SiC、石墨、熔融二氧化硅、莫来石、堇青石、氧化锆、氧化铍和氮化铝中的至少一种。陶瓷材料可以包括热导率高于氮化物或氧化物的金属氮化物。例如,金属氮化物可以包括热导率等于或大于140W/mK的材料。例如,陶瓷材料包括选自SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、BN、Si3N4、SiC(SiC-BeO)、BeO、CeO和AlN中的一种。导热材料可以包括C-组分,如金刚石或CNT。
可以将支撑构件151制备成单层或多层,实施例不限于此。在支撑构件151中提供有陶瓷粉末,从而能够提高支撑构件151的强度和热导率。
此外,添加到支撑构件151中的散热剂的量可以为按重量计1%至99%。为了提高散热效率,可以将按重量计50%至99%的散热剂添加到支撑构件151中。由于将扩散剂添加到支撑构件151中,所以能够进一步提高支撑构件151内部的热导率。此外,支撑构件151具有4-11[×106/℃]的热膨胀系数。上述热膨胀系数与蓝宝石衬底的热膨胀系数相等或相似,因此,晶片可以不会因支撑构件151与设置在蓝宝石衬底上的发光结构120之间的热膨胀系数之间的差异而弯曲或被损坏,从而提高了发光器件的可靠性。
支撑构件151的底表面面积基本上等于发光结构120的顶表面面积(即,支撑构件151的顶表面面积)。此外,支撑构件151的底表面面积基本上等于第一导电半导体层115的顶表面面积。参照图27,支撑构件151的第一侧边的长度D1与图26所示的发光结构120的第一侧边的长度基本相同,支撑构件151的第二侧边的长度D2与图26所示的发光结构120的第二侧边的长度基本相同。此外,第一连接电极141与第二连接电极143之间的距离D5是两个相邻电极焊垫之间的间距,并且对应于发光器件101的一个侧边的长度的1/2或更多。
支撑构件151的底表面是基本平坦的表面或者不规则的表面,但实施方案不限于此。
支撑构件151的第一区域的厚度T1比第二连接电极143的厚度H2厚。或者,支撑构件151的第一区域的厚度T1可以比第二连接电极143的厚度T2薄。如果绝缘层133的厚度比第二连接电极143的厚度厚,则支撑构件151的厚度可以变薄。支撑构件151的第二区域的厚度T2可以比第一连接电极141的厚度T2厚。支撑构件151可以具有在1μm至100000μm或者50μm至1000μm的范围内的厚度。
支撑构件151的底表面低于第一电极135和第二电极137的底表面,并且与第一连接电极141以及第二连接电极143的底表面布置在相同的平面(即,水平平面)上。
支撑构件151与第一电极135和第二电极137以及第一连接电极141和第二连接电极143的外周表面接触。因此,从第一电极135和第二电极137以及第一连接电极141和第二连接电极143引起的热可以通过支撑构件151扩散并散发。通过包括于支撑构件151中的散热剂能够提高支撑构件151的热导率,使得支撑构件151能够通过支撑构件151的整个表面来散热。因此,能够提高发光器件100的耐热可靠性。
此外,支撑构件151的侧边可以与发光结构120及衬底111的侧边布置在相同的平面(即,垂直平面)上。
发光器件101是通过倒装方案安装的,所以大多数光朝发光结构120的顶表面发出,并且一些光通过发光结构120的侧边发出。从而能够降低由第一电极135和第二电极137引起的光损失。因此,能够提高发光器件101的光提取效率和散热效率。
图27至图29是示出发光器件的制造工艺的视图。
参照图27,如果将图9所示的晶片旋转180°的角度,则衬底111位于发光器件的最上部的位置处,如图27所示。在这种情况下,对衬底111进行剥离工艺。采用剥离工艺从而以物理方案和/或化学方案移除衬底。根据物理方案,向衬底111上辐射激光以移除衬底111。此外,根据化学方案,在衬底111中形成孔,通过湿法蚀刻移除衬底111与第一导电半导体层115之间的半导体层,从而将衬底111与发光结构120分离。
参照图27和图28,如果移除衬底111,那么如图11所示,暴露出第一半导体层113,使得可以通过湿法蚀刻工艺移除第一半导体层113。或者,可以不移除第一半导体层114。然后,通过第一蚀刻方案蚀刻第一半导体层115的上部,从而形成具有包括多个突起13的第三凹凸结构的第三图案部分。第一蚀刻方案包括湿法蚀刻和干法蚀刻中的至少一种。第三图案部分的一部分从第一导电半导体层115的平坦顶表面突起或凹陷。
参照图29,通过第二蚀刻方案蚀刻第一导电半导体层115的上部从而形成包括多个凹部14的第四图案部分。第二蚀刻方案包括湿法蚀刻和干法蚀刻中的至少一种。第四图案部分的一部分从第一导电半导体层115的平坦顶表面S3突起或凹陷作为凹陷结构或粗糙结构。
将发光器件101在晶片水平封装,并通过划片、断裂和/或切割作业分为单个芯片,从而可以提供图29所示的发光器件。由于发光器件是在晶片水平封装的,所以可以通过倒装接合方案将发光器件安装在模块衬底上而无需使用导线。此外,由于出光面布置为朝向发光结构120的顶表面和侧边,而不是电极,所以可以降低光损失,并且可以改善亮度和光分布。
支撑构件151的底表面面积可以等于或小于发光结构120的顶表面面积,支撑构件151的高度可以比第一电极135和第二电极137的厚度高到支撑构件151可以与连接电极141和143的底表面布置在相同的水平平面上的程度。
图30是示出具有图26所示的发光器件的发光装置的视图。
参照图30,发光器件101通过倒装方案安装在模块衬底170上。
绝缘层172设置在模块衬底170的金属层171上,第一电极焊垫173和第二电极焊垫174设置在绝缘层172上。第一电极焊垫173和第二电极焊垫174是用于供电的焊盘图案。保护层175设置在绝缘层172的除第一电极焊垫173和第二电极焊垫174的区域以外的区域上。保护层175是阻焊层或绝缘层,并且包括白色保护层或绿色保护层。保护层175有效地反射光,使得能够增加反射光的量。
模块衬底170可以包括具有电路图案(未示出)的印刷电路板(PCB)。模块衬底170还可以包括树脂PCB、金属芯PCB(MCPCB)或柔性PCB(FPCB),但实施方案不限于此。
发光器件101的第一连接电极141布置为对应于第一电极焊垫173的顶表面,发光器件101的第二连接电极143布置为对应于第二焊垫174的顶表面。第一焊垫173通过接合材料177与第一连接电极141接合,第二焊垫174通过接合材料177与第二连接电极143接合。
发光器件101的第一连接电极141和第二连接电极143的底表面与模块衬底170的顶表面之间的距离等于支撑构件151的底表面与模块衬底170的顶表面之间的距离。
虽然已描述了一个发光器件101安装在模块衬底170上,但是模块衬底170上可以排列多个发光器件,实施方案不限于此。此外,发光器件101在其上部提供有第三图案部分和第四图案部分,使得能够提高光提取效率。
图31是示出根据第十一实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图31,发光器件包括设置在发光结构120的与支撑构件151相反的顶表面上的磷光体层161。磷光体层161可以包括磷光体膜或涂覆层,并且可以制备为单层或多层。
第一导电半导体层115与磷光体层161之间形成有透射树脂层160,并且透射树脂层160的厚度可以等于或大于第三图案部分的突起13的厚度。透射树脂层160可以包括树脂材料如硅树脂或环氧树脂,但实施方案不限于此。透射树脂层160可以接合至磷光体层161。透射树脂层161设置在凹部14中。
磷光体层161包括含磷光体材料的透射树脂层。透射树脂层包括硅树脂或环氧树脂,磷光体材料包括选自YAG、TAG、硅酸盐/酯、氮化物、基于氧氮化物的材料中的一种。磷光体材料包括选自红色磷光体材料、黄色磷光体材料和绿色磷光体材料中的至少一种,并且激发从有源层117发出的一部分光,使得光具有各种波长。
磷光体层161设置在衬底111的顶表面S1和衬底111以及发光结构120的至少一个侧边S2上。磷光体层161具有在1μm至100000μm或者1μm至10000μm的范围内的厚度。
磷光体层161可以包括多个彼此不同的磷光体层,其中第一层是红色磷光体层、黄色磷光体层和绿色磷光体层中的一种,第二层设置在第一层上而与第一层不同。两个不同的磷光体层可以分别设置在彼此不重叠的第一区域和第二区域上。含透射树脂材料的保护层可以设置在磷光体层161和发光结构的侧边上,但实施方案不限于此。
图32是示出根据第十二实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图32,在第一导电半导体层115的上部形成有多个突起115A。突起115A与支撑构件151相反地突出,以改变光入射通过第一导电半导体层115的临界角。因此,能够提高发光器件的光提取效率。突起115A可以具有透镜形状或多边形状,并且以条形图案或矩阵的形式布置。每个突起115A可以具有三维结构,如多棱角结构。
第一导电半导体层115在其顶表面S3上设置有包括从第一导电半导体层115凹陷的多个第一凹部13A的第三图案部分,以及在与第一凹部13A平坦化的顶表面S3上设置第三图案部分,所述第四图案部分包括尺寸等于或小于第一凹部13A的尺寸的50%的第二凹部14。因此,除包括第一凹部13A的凹凸结构以外,微凹凸结构还可以设置在第一导电半导体层115的顶表面S3上。微凹凸结构的间隔可以比第一凹部13A的间隔窄。第一凹部13A和第二凹部14的尺寸和形状示于图26中。
磷光体层162设置在第一导电半导体层115的上部。磷光体层162的底表面具有沿突起13A延伸的凹凸形状,磷光体层162的顶表面具有第二凹凸结构,第二凹凸结构是由第四图案部分限定的微凹凸结构。磷光体层162可以设置在第二凹部14中。
磷光体层162可以设置在第一导电半导体层115的顶表面或者顶表面的一部分上。此外,磷光体层162可以设置在发光结构120的侧边上,但实施方案不限于此。
图33是示出根据第十三实施方案的发光器件的视图,图34是图33的底视图。
参照图33和图34,在支撑构件152与支撑构件152A之间形成有隔离槽152B。隔离槽152B将支撑构件152和支撑构件152A彼此分离。第一支撑构件152围绕第一连接电极141设置在发光结构120的一侧下。第二支撑构件152A围绕第二连接电极143设置在发光结构120的另一侧下。
隔离槽152B将第一支撑构件152与第二支撑构件152A物理分离和电分离,并暴露出形成在隔离槽152B下的绝缘层133。绝缘材料可以填充在隔离槽152B中,绝缘材料的底表面与第一支撑构件152和第二支撑构件152A的底表面布置在相同的平面上。
第一支撑构件152和第二支撑构件152A可以包括绝缘材料或导电材料。绝缘材料包括具有散热剂的树脂材料。导电材料包括碳、SiC或金属。如果第一支撑构件152和第二支撑构件152A包括导电材料,则第一电极141和第二电极142包括与该导电材料不同的材料。由于包括导电材料的第一支撑构件152和第二支撑构件152A通过隔离槽152B而彼此分离,从而能够防止电短路。
隔离槽152B具有对应于第一支撑构件152与第二支撑构件152A之间的距离的宽度D6和对应于第二支撑构件152A的高度T1的深度。隔离槽152B防止在第一支撑构件152和第二支撑构件152A之间的电干扰。
第一支撑构件152和第二支撑构件152A的底表面与第一连接电极141和第二连接电极143的底表面布置在相同的平面(即,水平平面)上。第一支撑构件152和第二支撑构件152A可以通过第一连接电极141和第二连接电极143安装,即使第一支撑构件152和第二支撑构件152A包括导电材料也是如此。
在第一支撑构件152和第二支撑构件152A之间还可以进一步设置有绝缘材料(包括陶瓷材料)。在这种情况下,陶瓷材料与第一支撑构件152和第二支撑构件152A的底表面布置在相同的水平平面上。
透射树脂层160可以设置在第一导电半导体层115上以及凹部14中。
图35是根据第十四实施方案的发光器件的视图,图36是图35的底视图。
参照图35和图36,发光器件包括在第一连接电极141和第二连接电极143周围布置的多个支撑构件153和153A。第一连接电极141的外周部分覆盖有第一支撑构件153,第二连接电极143的外周部分覆盖有第二支撑构件153A。第一支撑构件153和第二支撑构件153A可以包括绝缘材料或导电材料。
第一支撑构件153的宽度W3比第一连接电极141的宽度宽,使得第一支撑构件153可以与第一连接电极141一起用作导热和导电路径。第二支撑构件153A的宽度W4比第二连接电极143的宽度宽,使得第二支撑构件153A可以与第二连接电极143一起用作导热和导电路径。
第一支撑构件153与第二支撑构件153A之间的距离D7是发光结构120的一个侧边的长度的至少1/2。
在第一支撑构件153与第二支撑构件153A之间还可以设置有绝缘材料(包括陶瓷材料)。在这种情况下,陶瓷材料与第一支撑构件153和第二支撑构件153A的底表面布置在相同的平面(水平平面)上。
透射树脂层160可以设置在第一导电半导体层115上以及凹部14中。
图37是示出根据第十五实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图37,第一连接电极141A的宽度W5可以比第一电极135的宽度宽,第一连接电极141A和第一电极135的侧边可以与发光结构120的侧边布置在相同的平面(垂直平面)上。可以蚀刻发光结构120的预定区域A1,使得可以暴露出第一导电半导体层115的蚀刻区域。发光结构120的边缘区域与发光结构120的侧边以沿第一导电半导体层115的边缘区域的预定距离D8间隔开,并且可以形成为环形。第一电极135的部分135A沿第一导电半导体层115的边缘区域形成为环形。环形可以包括开放环形或闭合环形。
第二连接电极143A的宽度W6可以比第二电极137的宽度宽。
在磷光体层161的表面161A上可以设置有光提取结构如粗糙结构。
第三图案部分的突起13和第四图案部分的凹部14以彼此不同的尺寸形成在第一导电半导体层115的上部。在第一导电半导体层115与磷光体层161之间形成有透射树脂层160。透射树脂层160设置在第一导电半导体层115上以及凹部14中。
图38是根据第十六实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图38,发光器件包括第一导电半导体层115、磷光体层163和透镜164。磷光体层163设置在第一导电半导体层115的顶表面上,透镜164设置在磷光体层163上。在第一导电半导体层115的顶表面上可以形成有第一图案部分和第二图案部分,但实施方案不限于此。根据实施方案,在磷光体层163与第一导电半导体层115之间还可以形成有第一半导体层如缓冲层或低导电型半导体层。此外,在第一导电半导体层115和第一半导体层上可以设置有第三图案部分的突起13。另外,在突起13的顶表面和第一半导体层上可以设置有第四图案部分的凹部14。磷光体层163可以设置在凹部14中。
磷光体层163具有预定厚度,并且设置在磷光体层163上的透镜164可以具有凸透镜形。透镜164还可以具有凹透镜形或有凹凸图案的非球面透镜形,实施方案不限于此。透镜164可以在其顶表面的中心处形成有相对于周围区域凹下的凹陷。
在反射电极层131下形成有多个第二电极137,第二连接电极143布置在第二电极137下。第二连接电极143彼此以预定间隔T3间隔开。当从发光器件的底部观察时,第二连接电极143以点矩阵的形式布置。支撑构件151设置在第一连接电极141与第二连接电极143之间以及第二连接电极143之间以作为绝缘支撑层。由于第二连接电极143设置在发光结构下,所以可以提高支撑构件151的强度并且可以提高电接触效率。此外,可以防止发光器件的第二连接电极143处发生接合缺陷。可以提供多个第一连接电极141,实施方案不限于此。
图39是示出根据第十七实施方案的发光器件的侧截面视图。
参照图39,发光结构120的预定区域A1是蚀刻区域以在多个区域处暴露出第一导电半导体层115。第一电极135设置在第一导电半导体层115下,第二电极137设置在反射电极层131下。由于第一电极135和第二电极137交替布置,所以能够均匀地提供电流。发光结构120由多个单元限定,从而能够增强亮度。第一导电半导体层115在其顶部形成有包括多个突起13的第三图案部分和包括多个凹部14的第四图案部分,凹部14的尺寸等于或小于第三图案部分的突起13的尺寸的50%。由于第三图案部分和第四图案部分具有微凹凸结构,所以可以改变入射光的临界角。因此,可以增加通过发光结构120的上部所提取的光的量。在发光结构120与磷光体层165之间可以设置有透射树脂层160,但实施方案不限于此。透射树脂层160可以设置在第一导电半导体层115上以及凹部14中。
图40是示出根据第十八实施方案的发光器件的侧截面图。在第九实施方案的下述描述中,将使用与第一实施方案所述的附图标记相同的附图标记来表示相同的构件或结构,并且将省略其详细描述以避免冗余。
参照图40,在发光结构120下设置有反射电极层130和第二电极焊垫132,并且反射电极层130在第二导电半导体层119下用作欧姆电极和反射电极。第二电极焊垫132具有分层形状或图案形状。
在第一导电半导体层115下设置有第一电极焊垫134。第一电极焊垫134与第一导电半导体层115接触,并接合在第一电极接合层136与第一导电半导体层115之间。第一电极接合层136接合在第一电极焊垫134与第一连接电极141之间以电连接第一电极焊垫134与第一连接电极141。第一电极接合层136包括第一接合电极136A和在第一接合电极136A下的第二接合电极136B。第一接合电极136A接合至第一电极焊垫134,第二接合电极136B接合在第一连接电极141与第一接合电极136A之间。
第一电极焊垫134具有材料和厚度与第二电极焊垫132的堆叠结构的材料和厚度相同的结构,在下文中将对其进行描述。例如,第一电极焊垫134和第二电极焊垫132包括粘合层、在粘合层下的反射层、在反射层下的扩散阻挡层和在扩散阻挡层下的接合层。第一电极接合层136接合在第一连接电极141与第一电极焊垫134之间,以增强第一连接电极141与第一电极焊垫134之间的接合性能。
第一电极接合层136的第一接合电极136A与接合至第一连接电极141的第二接合电极136B接合,使得能够提高第一连接电极141的物理接合性能和电连接性能。
反射电极层130形成在第二导电半导体层119下,第二电极焊垫132形成在反射型电极层130下。反射电极层130的底表面面积可以等于或小于第二电极焊垫132的顶表面面积,但实施方案不限于此。第二电极接合层138形成在第二电极焊垫132与第二连接电极143之间,以提高第二电极焊垫132与第二连接电极143之间的接合强度。
第二电极接合层138连接第二电极焊垫132与第二连接电极143。第二电极接合层138包括第三接合电极138A和在第三接合电极138A下的第四接合电极138B。第三接合电极138A接合至第二电极焊垫132,第四接合电极138B接合在第二连接电极143与第三接合电极138A之间。
第二电极接合层138接合在第二连接电极143与第二电极焊垫132之间,以增强第二连接电极143与第二电极焊垫132之间的接合性能。第一电极焊垫134用作第一电极,第二电极焊垫132用作第二电极。
图41是示出具有图26的发光器件的发光器件封装件的截面视图。
参照图41,发光器件封装件201包括本体211、安装于本体211中的第一引线电极215和第二引线电极217、模制构件219和发光器件101。
本体211是通过使用高反射性树脂(例如,PPA)、聚合材料或塑性材料中的一种注塑模制的,并且可以制备为具有单层或多层的衬底。本体211包括具有开放顶表面的腔212,其中腔212的侧壁212A倾斜或垂直于腔212的底表面。
第一引线电极215和第二引线电极217设置在腔212中,使得第一引线电极215与第二引线电极217彼此间隔开。
根据前述实施方案的发光器件100通过倒装方案接合至第一引线电极215和第二引线电极217上。详细地,发光器件101的第一连接电极141接合至第一引线电极215,发光器件101的第二连接电极143接合至第二引线电极217。
第一引线电极215的顶表面与发光器件100的底表面(即,第一连接电极141、第二连接电极143和支撑构件151的底表面)之间的距离可以等于第二引线电极217的顶表面与发光器件100的底表面之间的距离,但实施方案不限于此。
发光器件101的支撑构件151设置在第一引线电极215和第二引线电极217上,以通过支撑构件151的整个表面散发热。
模制构件219形成在腔212中。模制构件219包括透射树脂材料如硅或树脂环氧树脂。模制构件219可以进一步包括磷光体材料。
从发光器件100产生的大多数光通过发光器件100的顶表面和侧边提取,并且所提取的光通过模制构件219散射到外部。如图26所示,由于第三图案部分和第四图案部分,可以增加通过发光器件100的顶表面所提取的光的量,从而能够减少发光器件101中的光损失。
可以在发光器件封装件201中安装一个或多个发光器件,但实施方案不限于此。如果在发光器件封装件中安装图31所示的具有磷光体层的发光器件,则可以不向模制构件219中添加磷光体材料。此外,可以向模制构件219中添加彼此不同的各种磷光体材料或者发出类似的颜色的磷光体材料
<照明系统>
根据实施方案的发光器件可以应用于照明系统。照明系统包括其中排列有多个发光器件的结构。照明系统包括图42和图43所示的显示装置,图44所示的光单元、照明灯、信号灯、车辆前灯和电子显示器。
图42是示出具有根据实施方案的发光器件的显示装置的分解立体图。
参照图42,根据实施方案的显示装置1000包括导光板1041、给导光板1041提供光的发光模块1031、在导光板1041下的反射构件1022、在导光板1041上的光学片1051、在光学片1051上的显示面板1061以及容纳导光板1041、发光模块1031和反射构件1022的底盖1011,但实施方案不限于此。
底盖1011、反射片1022、导光板1041、光学片1051可以定义为光单元1050。
导光板1041散射从发光模块1031提供的光以提供平面光。导光板1041可以包括透明材料。例如,导光板1041可以包括丙烯酸基树脂如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)树脂、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂、PC(聚碳酸脂)树脂、COC(环状烯烃共聚物)树脂以及PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)树脂中的一种。
发光模块1031设置在导光板1041的至少一侧上以给导光板1041的至少一侧提供光。发光模块1031用作显示器件的光源。
至少一个发光模块1031设置为从导光板1041的一侧直接或间接地提供光。发光模块1031可以包括板1033以及根据实施方案的发光器件或发光器件100。发光器件或发光器件100布置在板1033上,但是彼此以预定间隔间隔开。
板1033可以包括含电路图案(未示出)的印刷电路板(PCB)。此外,板1033可以包括金属芯PCB(MCPCB)或者柔性PCB(FPCB)以及普通PCB,但实施方案不限于此。如果发光器件100安装在底盖1011的侧面或者散热板上,则可以省略板1033。散热板与底盖1011的顶表面部分地接触。
此外,发光器件100布置为使得将发光器件100的光的发出的出光面与导光板1041在板1033上间隔开预定距离,但实施方案不限于此。发光器件100可以直接或间接地为作为导光板1041的一侧的入光面提供光,但实施方案不限于此。
反射构件1022可以设置在导光板1041下。反射构件1022将向下传播通过导光板1041的底表面的光反射到显示面板1061,从而增强光单元1050的亮度。例如,反射构件1022可以包括PET、PC和PVC树脂,但是不限于此。反射构件1022可以用作底盖1011的顶表面,但实施方案不限于此。
底盖1011可以在其中容纳导光板1041、发光模块1031和反射构件1022。为此,底盖1011具有顶表面开口的盒形容纳部1012,但实施方案不限于此。底盖1011可以与顶盖(未示出)耦接,但实施方案不限于此。
底盖1011可以通过使用金属材料或者树脂材料形成,并且可以通过使用压制工艺或者挤出工艺来制造。此外,底盖1011可以包括金属材料或具有良好热导率的非金属材料,但实施方案不限于此。
例如,显示面板1061是LCD面板,其包括彼此相对的第一透明基板和第二透明基板以及介于第一基板与第二基板之间的液晶层。显示面板1061的至少一个表面可以附接有起偏光片,但实施方案不限于此。显示面板1061通过允许光穿过来显示信息。显示器件1000可以应用于各种移动终端、笔记本电脑的监视器、便携式电脑的监视器以及电视机。
光学片1051设置在显示面板1061与导光板1041之间,并且包括至少一个透射片。例如,光学片1051包括选自扩散片、水平和垂直棱镜片和增亮片中的至少一种。扩散片扩散入射光,水平和垂直棱镜片将入射光汇聚到显示面板1061上,增亮片通过重新利用损失的光来增强亮度。此外,显示面板1061上可以设置有保护片,但实施方案不限于此。
导光板1041和光学片1051可以设置在发光模块1031的光路中作为光学构件,但实施方案不限于此。
图43是示出根据实施方案的显示装置的截面视图。
参照图43,显示装置1100包括:底盖1152、在其上排列发光器件100的板1120、光学构件1154和显示面板1155。
板1120和发光器件100可以构成发光模块1160。此外,底盖1152、至少一个发光模块1160和光学构件1154可以构成光单元。底盖1152可以设置有容纳部1153,但实施方案不限于此。发光模块1160包括板1120、排列在板1120上的多个发光器件100、或发光器件100。
光学构件1154可以包括选自透镜、导光板、扩散片、水平和垂直棱镜片以及增亮片中的至少一种。导光板可以包括PC或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。可以省略导光板。扩散片扩散入射光,水平和垂直棱镜片将入射光汇聚到显示面板1061上,增亮片通过重新利用损失的光来增强亮度。
光学构件1154设置在发光模块1160上以将从发光模块1160发出的光转换为平面光。
图44是示出具有根据实施方案的发光器件的光单元的分解立体图。
参照图44,光单元1500可以包括壳1510、包括在壳1510中的发光模块1530、包括在壳1510中并从外部光源供电的接线端子1520。
优选地,壳1510可以由具有良好隔热性的材料(例如,金属材料或树脂材料)形成。
发光模块1530可以包括板1532、安装在板1532上的至少一个根据实施方案的发光器件100。发光器件100可以包括以矩阵构造彼此间隔开预定距离设置的多个发光器件封装件。
板1532可以是其上印刷有电路图案的绝缘衬底,并且可以包括例如印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB、陶瓷PCB、FR-4基板等。
此外,板1532可以由能够有效地反射光的材料形成,并且板1532的表面可以形成为能够有效地反射光的颜色如白色或银色。
板1532上可以安装至少一个发光器件100。各个发光器件100可以包括至少一个发光二极管(LED)芯片。LED芯片可以包括发出红光、绿光、蓝光或白光的彩色LED以及发出紫外光(UV)的UV LED。
发光模块1530可以具有各种发光器件的组合,以获得期望的颜色和亮度。例如,发光模块1530可以具有白光LED、红光LED以及绿光LED的组合,以获得高的显色指数(CRI)。
接线端子1520可以电连接至发光模块1530以供电。接线端子1520可以旋拧并耦接至插座型外部电源,但是本公开不限于此。例如,接线端子1520可以制作成管脚类型并且插入到外部电源中,或者可以通过电源线连接至外部电源。
制造根据实施方案的发光器件的方法包括以下步骤:在衬底上形成包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的发光结构;蚀刻发光结构使得部分地暴露出第一导电半导体层;在发光结构上形成反射电极层;在反射电极层和发光结构上形成绝缘层;在第一导电半导体层上形成第一电极并在反射电极层上形成第二电极;在第一电极上形成第一连接电极并在第二电极上形成第二连接电极;在绝缘层上形成支撑层,使得支撑层具有对应于第一连接电极和第二连接电极的顶表面的高度;在形成支撑层之后移除衬底;蚀刻其中衬底被移除的发光结构的顶表面以形成具有凹形和凸形中的至少一个的第三图案部分和发光结构的顶表面和突起上具有微凹凸结构的第四图案部分,微凹凸结构的宽度小于第三图案部分的突起的宽度,其中在支撑构件中形成有陶瓷基散热剂。
制造根据实施方案的发光器件的方法包括以下步骤:在衬底上形成包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的发光结构;蚀刻发光结构使得部分地暴露第一导电半导体层;在发光结构上形成反射电极层;在反射电极层和发光结构上形成绝缘层。在第一导电半导体层上形成第一电极并在反射电极层上形成第二电极;在第一电极上形成第一连接电极并在第二电极上形成第二连接电极;在绝缘层上形成支撑层,使得支撑层具有对应于第一连接电极和第二连接电极的顶表面的高度;蚀刻衬底的底表面以形成具有凹形和凸形中的至少一个的第一图案部分和在衬底的顶表面和第一图案部分上具有微凹凸结构的第二图案部分,第二图案部分的尺寸小于第一图案部分的尺寸,其中在支撑构件中形成有陶瓷基散热剂。
实施方案具有下述效果。根据实施方案,能够在倒装安装方案中改进发光器件的安装工艺。根据实施方案,在晶片水平封装发光器件,使得能够省略封装工艺,从而减少制造步骤。根据实施方案,能够提高发光器件的光提取效率。根据实施方案,能够提高发光器件的光散射效率。根据实施方案,衬底的顶表面上设置有尺寸彼此不同的凹凸结构,使得能够提高光提取效率。根据实施方案,发光结构的顶表面上设置有尺寸彼此不同的凹凸结构,使得能够提高光提取效率。根据实施方案,能够提高通过倒装方案安装的具有发光器件的发光装置、显示器件和照明器件的可靠性。
本说明书中对于“一个实施方案”、“实施方案”、“示例实施方案”等的任意引用表示结合实施方案描述的具体特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施方案中。本说明书中的各个位置出现的这样的措辞并非都涉及相同的实施方案。此外,在结合任意实施方案描述具体的特征、结构或特性时,认为将这样的特征、结构或特性与实施方案的其它特征、结构或特性结合在本领域技术人员的范围内。
虽然已参照大量示意性实施方案描述了实施方案,但是应当理解,本领域技术人员可以在本公开的原理的精神和范围内设计出大量其它修改和实施方案。更具体地,可以在本公开、附图和所附权利要求的范围内对主题组合设置的部件和/或设置进行各种变化和修改。除了部件和/或设置方面的变化和修改,替选用途对本领域技术人员来说也是明显的。
Claims (20)
1.一种发光器件,包括:
透射衬底;
设置在所述透射衬底的顶表面上并且包括多个突起的第一图案部分;
设置在所述透射衬底的顶表面上并且包括多个凹部的第二图案部分,每个凹部的宽度小于每个突起的宽度;
设置在所述透射衬底下并且包括第一导电半导体层、第二导电半导体层以及在所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层之间的有源层的发光结构;
在所述第一导电半导体层下的第一电极;
在所述第二导电半导体层下的反射电极层;
在所述反射电极层下的第二电极;
在所述第一电极下的第一连接电极;
在所述第二电极下的第二连接电极;
在所述反射电极层下的绝缘层;
设置在所述第一电极和所述第一连接电极周围以及在所述第二电极和所述第二连接电极周围并且包括陶瓷基散热剂的绝缘支撑构件,以及
在所述透射衬底上的磷光体层,其中所述磷光体层的一部分设置在所述多个凹部中,
其中所述绝缘支撑构件具有与所述绝缘层的材料不同的材料,
其中所述绝缘支撑构件、所述透射衬底和所述第一导电半导体层的侧边布置在相同的平面上,
其中所述第一连接电极和所述第二连接电极的底表面通过所述支撑构件的底表面暴露,
其中所述多个凹部设置在所述突起中的每一个上并且相对于所述突起中的每一个的表面向下凹陷,
其中设置在所述突起中的每一个上的所述凹部具有凹雕形状,
其中所述绝缘层具有其中具有彼此不同的折射率的第一层和第二层交替布置的分布式布拉格反射结构,
其中所述磷光体层的底表面具有沿所述突起延伸的凹凸形状,
其中所述磷光体层设置在所述衬底和所述发光结构的侧边上。
2.权利要求1所述的发光器件,其中所述多个凹部设置在所述透射衬底的所述顶表面上并且从所述透射衬底的所述顶表面向下凹陷,
其中设置在所述透射衬底的所述顶表面上的所述多个凹部具有凹雕形状,以及
其中所述多个突起以规则的间隔布置,设置在所述突起中的每一个上的所述凹部以不规则的间隔布置。
3.权利要求1所述的发光器件,其中所述多个突起具有半球形状。
4.权利要求1所述的发光器件,其中所述第一连接电极的宽度大于所述第一电极的宽度。
5.权利要求1所述的发光器件,其中所述多个凹部中的每一个的宽度对应于所述多个突起中的每一个的宽度的50%或更小,以及
其中所述凹部的深度在基于所述突起的高度的1/2至1/100的范围内。
6.权利要求5所述的发光器件,其中所述多个突起中的每一个的宽度在0.1μm至10μm的范围内。
7.权利要求1至6中任一项所述的发光器件,其中所述磷光体层的顶表面具有平坦形状或凹凸形状。
8.权利要求7所述的发光器件,还包括在所述透射衬底与所述磷光体层之间的透射树脂层,其中所述磷光体层设置在所述凹部上,所述透射树脂层形成在所述凹部中。
9.权利要求1至6中任一项所述的发光器件,还包括设置在所述衬底的底表面上的多个突起。
10.权利要求1至6中任一项所述的发光器件,其中所述陶瓷基散热剂包括以下中的至少之一:含Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中的至少之一的氧化物、氮化物、氟化物和硫化物,
其中添加到所述支撑构件的所述散热剂的量为至少50wt%。
11.权利要求1至6中任一项所述的发光器件,其中所述支撑构件的所述底表面与所述第一连接电极和所述第二连接电极的底表面布置在相同的水平平面上。
12.权利要求1至6中任一项所述的发光器件,其中所述反射电极层包括:
与所述发光结构接触的欧姆接触层;
在所述欧姆接触层下的反射层;和
在所述反射层下的第一扩散阻挡层;
其中所述第一电极和所述第二电极中的至少之一包括:
接合在所述第一扩散阻挡层下的第一粘合层;
在所述第一粘合层下的第二扩散阻挡层;和
在所述第二扩散阻挡层下的第一接合层。
13.权利要求12所述的发光器件,还包括:
接合在所述第一电极与所述第一连接电极之间的第一电极接合层;和
接合在所述第二电极与所述第二连接电极之间的第二电极接合层。
14.权利要求13所述的发光器件,其中所述第一电极接合层包括:
接合至所述第一电极的第一接合电极;和
接合在所述第一连接电极与所述第一接合电极之间的第二接合电极,并且
所述第二电极接合层包括:
接合至所述第二电极的第三接合电极;和
接合在所述第二连接电极与所述第三接合电极之间的第四接合电极。
15.一种发光器件,包括:
第一导电半导体层;
在所述第一导电半导体层下的有源层;
在所述有源层下的第二导电半导体层;
设置在所述第一导电半导体层的顶表面上并且包括多个突起的第一图案部分;
设置在所述第一导电半导体层的顶表面上并且包括多个凹部的第二图案部分,每个凹部的宽度小于每个突起的宽度;
在所述第一导电半导体层下的第一电极;
在所述第二导电半导体层下的反射电极层;
在所述反射电极层下的第二电极;
在所述第一电极下的第一连接电极;
在所述第二电极下的第二连接电极;
在所述反射电极层下的绝缘层;
设置在所述第一电极和所述第一连接电极周围以及在所述第二电极和所述第二连接电极周围并且包括陶瓷基散热剂的绝缘支撑构件,以及
在所述第一导电半导体层上的磷光体层,其中所述磷光体层的一部分设置在所述多个凹部中,
其中所述绝缘支撑构件具有与所述绝缘层的材料不同的材料,
其中所述绝缘支撑构件和所述第一导电半导体层的侧边布置在相同的平面上,
其中所述第一连接电极和所述第二连接电极的底表面通过所述支撑构件的底表面暴露,
其中所述多个凹部设置在所述突起中的每一个上并且相对于所述突起中的每一个的表面向下凹陷,以及
其中设置在所述突起中的每一个上的所述凹部具有凹雕形状,
其中所述绝缘层具有其中具有彼此不同的折射率的第一层和第二层交替布置的分布式布拉格反射结构,
其中所述磷光体层的底表面具有沿所述突起延伸的凹凸形状,
其中所述磷光体层设置在具有所述第一导电半导体层、所述有源层和所述第二导电半导体层的发光结构的侧边上。
16.权利要求15所述的发光器件,其中每个凹部的宽度对应于所述多个突起中的每一个的宽度的50%或更小,
其中所述凹部的深度在基于所述突起的高度的1/2至1/100的范围内,
其中所述多个凹部设置在所述第一导电半导体层的所述顶表面上并且从所述第一导电半导体层的所述顶表面向下凹陷,以及
其中设置在所述第一导电半导体层的所述顶表面上的所述凹部具有凹雕形状。
17.权利要求权利要求16所述的发光器件,其中所述多个突起中的每一个的宽度在0.1μm至3μm的范围内。
18.权利要求15至17中任一项所述的发光器件,其中所述陶瓷基散热剂包括以下中的至少之一:含Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中的至少之一的氧化物、氮化物、氟化物和硫化物,
其中添加到所述支撑构件的所述散热剂的量为至少50wt%,
其中所述发光器件还包括在所述发光结构和所述磷光体层之间的透射树脂层,其中所述磷光体层设置在所述凹部上,所述透射树脂层形成在所述凹部中。
19.权利要求15至17中任一项所述的发光器件,其中所述支撑构件的底表面与所述第一连接电极和所述第二连接电极的底表面布置在相同的水平平面上,并且
所述发光器件还包括:
包括接合在所述第一电极与所述第一连接电极之间的多个接合电极的第一电极接合层;以及
包括接合在所述第二电极与所述第二连接电极之间的多个接合电极的第二电极接合层。
20.一种发光装置,包括:
发光器件,所述发光器件包括形成在所述发光器件的下部的支撑构件以及暴露于所述支撑构件的底表面的第一连接电极和第二连接电极;
多个引线框,所述发光器件的所述第一连接电极和所述第二连接电极安装在所述多个引线框上;以及
本体,所述引线框安装在所述本体上,
其中所述发光器件包括:
透射衬底;
设置在所述透射衬底的顶表面上并且包括多个突起的第一图案部分;
设置在所述透射衬底的顶表面上并且包括多个凹部的第二图案部分,每个凹部的宽度小于每个突起的宽度;
设置在所述透射衬底下并且包括第一导电半导体层、第二导电半导体层以及在所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层之间的有源层的发光结构;
在所述第一导电半导体层与所述第一连接电极之间的第一电极;
在所述第二导电半导体层下的反射电极层;
在所述反射电极层与所述第二连接电极之间的第二电极,以及
在所述反射电极层下的绝缘层;
在所述透射衬底上的磷光体层,其中所述磷光体层的一部分设置在所述多个凹部中,
其中所述支撑构件设置在所述第一电极和所述第一连接电极周围以及在所述第二电极和所述第二连接电极周围并且包括陶瓷基散热剂,
其中所述发光器件的所述第一连接电极和所述第二连接电极与所述支撑构件的底表面具有对应于所述引线框的顶表面的间隔,
其中所述支撑构件具有与所述绝缘层的材料不同的材料,
其中所述支撑构件、所述透射衬底和所述第一导电半导体层的侧边布置在相同的平面上,
其中所述第一连接电极和所述第二连接电极的底表面通过所述支撑构件的底表面暴露,
其中所述多个凹部设置在所述突起中的每一个上并且相对于所述突起中的每一个的表面向下凹陷,
其中所述多个凹部设置在所述透射衬底的所述顶表面上并且从所述透射衬底的所述顶表面向下凹陷,以及
其中所述凹部具有凹雕形状,
其中所述凹部的深度在基于所述突起的高度的1/2至1/100的范围内,
其中所述绝缘层具有其中具有彼此不同的折射率的第一层和第二层交替布置的分布式布拉格反射结构,
其中所述磷光体层的底表面具有沿所述突起延伸的凹凸形状,
其中所述磷光体层设置在所述衬底和所述发光结构的侧边上。
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