CN105826445B - 发光二极管封装件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光二极管封装件。根据本发明提供发光二极管封装件，包括：生长基板；钝化层，设置于所述生长基板的一侧表面上；以及封装件基板，具备主体部和壁部，所述壁部设置于所述主体部上，其中，至少所述主体部、壁部以及钝化层之间的空间与外部形成封闭。

Description

发光二极管封装件
本申请是国际申请日为2012年10月8日、国家申请号为201280049416.1的发明专利申请“发光二极管封装件”的分案申请。
技术领域
本发明涉及发光二极管封装件。
背景技术
发光二极管基本上是作为P型半导体和N型半导体的接合的PN结二极管。
在所述发光二极管中，在使P型半导体和N型半导体接合之后，若对所述P型半导体和N型半导体施加电压以使电流流过，则所述P型半导体的空穴朝所述N型半导体侧移动，与此相反，所述N型半导体的电子朝所述P型半导体侧移动，由此所述电子和空穴将朝所述PN结部移送。
移动到所述PN结部的电子在从导带(conduction band)跌落至价带(valenceband)的同时与空穴结合。此时，将会产生与所述导带和价带的高度差(即，能量差)相当的能量，所述能量以光的形态释放。
这种发光二极管是用于发出光的半导体元件，具有环保、低电压、长寿命以及低成本等特征，以往大多应用在诸如显示用灯或数字等简单的信息显示中，然而，最近随着产业技术的发展，尤其信息显示技术和半导体技术的发展，甚至使用在显示领域、汽车头灯、投影仪等多个方面。
图1为示出以往的发光二极管封装件的剖面图。
若参照图1进行说明，则以往的发光二极管封装件100可包括发光二极管芯片110、封装件基板120、隔壁130以及玻璃140。
此时，所述发光二极管芯片110包括生长基板(未图示)和在所述生长基板(未图示)的一侧表面上具有所述发光二极管(未图示)的发光二极管元件112，且所述发光二极管芯片110可以是以通过凸点114倒装键合于基台(sub mount)160的形态具备所述二极管元件112的倒装芯片。
所述发光二极管芯片110可贴装于所述封装件基板120的一侧表面上而配备。所述封装件基板120可具备电极垫122，该电极垫122贯穿所述封装件基板120而从所述封装件基板120的一侧表面延伸至另一侧表面。此时，所述发光二极管芯片110可通过引线118连接于电极垫122。
另一方面，以往的发光二极管封装件100沿着所述封装件基板120的边缘位置具备隔壁130，在所述隔壁130上利用粘接剂150等来粘接玻璃140，由此封闭了所述发光二极管芯片110。
因此，在对以往的发光二极管封装件100，尤其倒装芯片形态的发光二极管芯片进行封装时，由于其结构复杂，所以不仅生产成本高，而且还存在工艺复杂的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种在对倒装芯片形态的发光二极管芯片进行封装时，通过在芯片级进行封装而使其结构得以简单化的发光二极管封装件。
本发明的另一目的在于提供一种光提取效率高的发光二极管封装件。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面提供发光二极管封装件：包括：生长基板；钝化层，设置于所述生长基板的一侧表面上；以及封装件基板，具备主体部和壁部，所述壁部设置于所述主体部上，其中，至少所述主体部、壁部以及钝化层之间的空间与外部形成封闭。
所述发光二极管封装件还包括半导体结构体层，该半导体结构体层设置于所述生长基板与钝化层之间，且包括第一型半导体层、活性层以及第二型半导体层，而且所述钝化层可具备使所述第一型半导体层及第二型半导体层的一部分暴露的开口部。
所述发光二极管封装件还可包括第一凸点及第二凸点，该第一凸点及第二凸点设置于所述钝化层上，且通过所述钝化层的开口部分别与所述第一型半导体层和第二型半导体层电连接。
所述第一凸点及第二凸点可以与分别设置于所述主体部的预定区域，且贯穿所述主体部而设置的第一电极垫及第二电极垫接触。
所述凸点和所述电极垫的接触可通过导电性物质而形成。
所述半导体结构体层可被设置成表面和侧面被所述钝化层覆盖的形态或者其中的侧面没有被覆盖的形态。
所述活性层可被设置成在所述活性层的侧面方向上具有所述封装件基板的壁部。
所述钝化层和壁部可通过密封部件而连接。
所述密封部件可以是导电性物质。
所述钝化层与密封部件之间或所述密封部件与壁部之间可设有密封垫。
所述生长基板在其另一侧表面上可形成凹凸。
所述封装件基板的主体部和壁部可以是一体型。
所述封装件基板的主体部和壁部可由互不相同的物质构成。
发明效果
根据本发明，具有如下效果：提供一种在对倒装芯片形态的发光二极管芯片进行封装时，通过在芯片级进行封装而使其结构得以简单化的发光二极管封装件。
另外，根据本发明，具有如下效果：提供一种光提取效率高的发光二极管封装件。
附图说明
图1为示出现有的发光二极管封装件的剖面图。
图2为示出根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件的剖面图。
图3为示出根据本发明的另一实施例的发光二极管封装件的剖面图。
图4为示出根据本发明的又一实施例的发光二极管封装件的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对根据本发明的实施例进行详细说明。
图2为示出根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件的剖面图。
若参照图2进行说明，根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000可包括发光二极管芯片200及与所述发光二极管芯片200对应的封装件基板300。
所述发光二极管芯片200可包括生长基板210、半导体结构体层220、钝化层230以及凸点240。
所述封装件基板300可包括主体部310和壁部320。
所述主体部310可包括电极垫330。
所述生长基板210可以是能够形成以后将说明的半导体结构体层220的任意的基板(即，蓝宝石基板、碳化硅基板或硅基板等)，优选地，所述生长基板210可以是蓝宝石基板。
所述生长基板210可被设置成120μm以上的厚度，优选为120μm至300μm范围的厚度。此时，优选地，所述生长基板210中厚度与横向长度和纵向长度中的较长的长度之比为0.26以上。例如，当所述生长基板210的一个边的长度为1000μm的正方形时，所述生长基板210的厚度优选为设置成260μm以上，这是因为，所述生长基板210的厚度越厚，光提取效率越高。
所述生长基板210在其一侧表面上具备所述半导体结构体层220，所述生长基板210的一侧表面或另一侧表面可具备PPS图案(图形蓝宝石衬底(Patterned SapphireSubstrate))(未图示)。
所述PPS图案(未图示)在所述半导体结构体层220中产生的光通过所述生长基板210的另一侧表面向外部发出时，起到减少在所述生长基板210中朝内部全反射而导致的光的损失的作用。即，从光的特性上来讲，光在经过具有互不相同的折射率的两个介质之间时(即，光从所述生长基板210朝外部(即，大气中)行进时)，在其边界面(即，所述生长基板210与外部的边界面)上产生反射和透射，而所述PSS图案(未图示)起到使所述反射最小化以增加通过所述生长基板210朝外部发出的光量，从而提高发光效率的作用。
所述PSS图案(未图示)在所述生长基板210的另一侧表面上可由半球形的多个突出部形成，但其形态并不局限于此，可形成为多种形态，例如形成为圆锥形态或包括金字塔形态在内的多棱锥形态的凹凸等。
所述半导体结构体层220可包括第一型半导体层222、活性层224以及第二型半导体层226。并且，所述半导体结构体层220还可包括缓冲层(未图示)、超晶格层(未图示)或者电子阻挡层(未图示)。此时，所述半导体结构体层220中，除了所述活性层224之外的其他层可被省略。并且，所述半导体结构体层220可被设置成所述第二半导体层226及活性层224的一部分被台面蚀刻而使所述第一型半导体层222的一部分暴露的形态。
所述第一型半导体层222可以是掺杂有第一型杂质(例如，N型杂质)的Ⅲ-N系列的化合物半导体层(例如，(Al、Ga、In)N系列的Ⅲ族氮化物半导体层)。所述第一型半导体层222可以是掺杂有N型杂质的GaN层(即，N-GaN层)，而在所述活性层224发出紫外光的情况下，可以是掺杂有铝的N-GaN层(即，N-AlGaN层)。并且，在所述第一型半导体层222由单一层或多重层构成(例如，所述第一型半导体层222由多重层构成)的情况下，可以由超晶格结构构成。
所述活性层224可以由Ⅲ-N系列的化合物半导体层(例如，(Al、Ga、In)N半导体层)构成，所述活性层224可以由单一层或多个层构成，且至少可发出预定波长的光。并且，所述活性层224可以是包括一个阱层(未图示)的单一量子阱结构，也可以是阱层(未图示)和垒层(未图示)交替反复层叠的结构的多重量子阱结构。此时，所述阱层(未图示)或垒层(未图示)可分别或两者均由超晶格结构构成。所述活性层224在发出紫外光的情况下，可包括包含Al的氮化物半导体层(例如，InAlGaN)而构成。
所述第二型半导体层226可以是掺杂有第二型杂质(例如，P型杂质)的Ⅲ-N系列的化合物半导体(例如，(Al、Ga、In)N系列的Ⅲ族氮化物半导体)。所述第二型半导体层226可以是掺杂有P型杂质的GaN层(即，P-GaN层)，在所述活性层224发出紫外光的情况下，可以是掺杂有铝的P-GaN层(即，P-AlGaN层)。并且，所述第二型半导体层226可以由单一层或多重层构成。例如，所述第一型半导体层222可以由超晶格结构构成。
所述缓冲层(未图示)是为了缓和所述基板210与所述第一型半导体层222之间的晶格失配而设置的。并且，所述缓冲层(未图示)可由单一层或多个层构成，在由多个层构成的情况下，可由低温缓冲层和高温缓冲层构成。所述缓冲层(未图示)可由AlN构成。
所述超晶格层(未图示)可设置于所述第一型半导体层222和活性层224之间，可以是Ⅲ-N系列的化合物半导体层(例如(Al、Ga、In)N半导体层)被层叠为多个层的层(例如，InN层和InGaN层反复层叠的结构)，由于所述超晶格层(未图示)设置于形成所述活性层224之前的位置，因而可防止传递位错(dislocation)或缺陷(defect)等传递到所述活性层224，从而起到缓解所述活性层224形成位错或缺陷等的作用以及使所述活性层224的结晶性变得优异的作用。
所述电子阻挡层(未图示)可设置于所述活性层224与第二型半导体层226之间，其可为了提高电子及空穴的再结合效率而设置，且可由具有相对较宽的能带隙的物质形成。所述电子阻挡层(未图示)可由(Al、Ga、In)N系列的Ⅲ族氮化物半导体形成，且可由掺杂有Mg的P-AlGaN层构成。
所述钝化层230可设置于具有所述半导体结构体层220的生长基板210的一侧表面上。此时，所述钝化层230不仅覆盖所述半导体结构体层220的表面，连侧面也覆盖，从而避免所述半导体结构体层220暴露于外部，可起到保护所述半导体结构体层220的作用。所述钝化层230可由诸如硅氧化膜或硅氮化膜等的绝缘膜构成。另一方面，所述钝化层230可具备使所述第一型半导体层222的部分区域暴露的开口部232和使所述第二型半导体层226的部分区域暴露的开口部234。
所述凸点240可包含第一凸点242和第二凸点244。所述第一凸点242可接触于通过所述钝化层230的开口部232暴露的所述第一型半导体层222，所述第二凸点244可接触于通过所述钝化层230的开口部234暴露的所述第二型半导体层226。所述凸点240被设置成从所述钝化层230的表面突出预定高度的形态。
所述凸点240可由单一层或多个层构成，所述单一层或多个层可包含Ni、Cr、Ti、Al、Ag、Au或其化合物而构成。
所述封装件基板300可包括主体部310和壁部320，所述壁部320可被设置成沿着所述主体部310的边缘位置设置于所述主体部310之上的形态，所述主体部310和壁部320可形成为一体。即，所述封装件基板300的主体部310和壁部320可通过在PCB基板或陶瓷基板的预定区域上形成槽而形成。
所述封装件基板300可具有根据所述主体部310的壁部320而形成的槽部340。
所述电极垫330包括第一电极垫332和第二电极垫334，所述电极垫330位于所述封装件基板300的主体部310的预定区域且可被设置成贯穿所述主体部310的形态，且可被设置成从所述主体部310的一侧表面朝另一侧表面延伸的形态。所述第一电极垫332与所述第一凸点232电连接，所述第二电极垫334与第二凸点234电连接。
此时，所述第一凸点232与第一电极垫332之间以及所述第二凸点234与第二电极垫334之间可通过粘接部件350而连接。所述粘接部件350可由导电性物质构成，且也可由如银膏(silver paste)等的导电性粘接剂形成。
并且，所述粘接部件350可由与构成所述凸点230或电极垫330的物质(例如，Au或Al等)相同的物质构成。即，也可通过对所述凸点230或电极垫330的一部分施加热、超声波或压力等，以使所述凸点230或电极垫330的状态发生变化，由此将所述凸点230和所述电极垫330之间进行连接。
根据本发明的一实施例的发光二极管封装件1000可通过将所述发光二极管芯片200和封装件基板300相互结合，从而在芯片级实现封装化。
即，如图2所示，将所述发光二极管芯片200的钝化层230与所述壁部320之间用密封部件360进行连接，从而至少所述主体部310、壁部320及钝化层230之间的空间(即，槽部340)与外部形成封闭的同时，所述发光二极管芯片200和封装件基板300可被封装。
此时，所述密封部件360可以由与将所述凸点240和电极垫330之间进行连接的连接部件350相同的物质(例如，导电性物质)构成。并且，所述密封部件360可以是由树脂等构成的粘接剂。
另一方面，所述密封部件360与所述钝化层230之间或者所述密封部件360与壁部320之间可设置密封垫362。设置所述密封垫362的原因在于，所述密封部件360相对于密封如所述钝化层230和壁部320那样彼此不同的物质，密封相同的物质时密封效果更加优异。所述密封垫362可由与所述凸点240或电极垫330相同的物质形成。
因此，根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000包括发光二极管芯片200及封装件基板300，所述发光二极管芯片200可包括生长基板210、半导体结构体层220、钝化层230以及凸点240，所述封装件基板300可包括主体部310和壁部320，所述主体部310可具备电极垫330，所述发光二极管封装件1000可通过使所述发光二极管芯片200的凸点240和封装件基板300的电极垫330接触，并利用密封部件360密封所述发光二极管芯片200的钝化层230和壁部320之间，由此实现封装。
此时，根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000，直接将所述发光二极管芯片200和封装件基板300进行封装，因此具有提供结构简单的发光二极管封装件的效果，而且由于结构简单，因而具有制造工艺变得简单且制造成本得到降低的效果。
并且，根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000，所述发光二极管芯片2000的凸点240被插入在所述封装件基板300的槽部340内，且密封所述发光二极管芯片200的钝化层230和壁部320而实现封装，因而可最小化所述槽部340的大小，且所述发光二极管芯片200的活性层224没有位于所述封装件基板300的槽部340内，因而在所述活性层224的侧面方向上，除了钝化层230之外没有配置其他构成要素，因此容易提取光，从而具有提供光提取效率高的发光二极管封装件的效果。
并且，根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000，所述生长基板210具有适宜的厚度，以获得较高的光提取效率，且所述生长基板210的另一侧表面可具备PSS图案(未图示)，从而具有提供光提取效率高的发光二极管封装件的效果。
并且，根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000不具备如以往的玻璃，因而所发出的光不会经过所述玻璃，所以具有提供光提取效率高的发光二极管封装件的效果。
图3为示出根据本发明的另一实施例的发光二极管封装件的剖面图。
参照图3进行说明，根据本发明的另一实施例的发光二极管封装件2000可包括发光二极管芯片200′及封装件基板300′。
所述发光二极管芯片200′可包括生长基板210、半导体结构体层220′、钝化层230′以及凸点240等。
所述封装件基板300′可包括主体部310′和壁部320′。
所述主体部310′可包括电极垫330。
此时，根据本发明的另一实施例的发光二极管封装件2000相比于参照图2进行说明的根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000，仅有几个区别点，除此之外均相同，因此仅对具有区别点的这一部分进行重点说明。
根据本发明的另一实施例的发光二极管封装件2000，所述半导体结构体层220′的一部分(例如，缓冲层(未图示)或第一型半导体层222′)的侧面可与所述生长基板210的侧面位于同一个线上且被设置成暴露的形态。因此，所述钝化层230′可被设置成覆盖所述半导体结构体层220′的表面，然而却并没覆盖所述半导体结构体层220′的侧面的形态。
并且，根据本发明的另一实施例的发光二极管封装件2000可包括由互不相同的物质构成的主体部310′和壁部320′。即，所述壁部320′可利用不同的物质(例如，与所述电极垫330或所述钝化层230′相同的物质)沿着所述主体部310′的边缘位置形成于所述主体部310′上。所述密封部件362可均被省略。
此时，虽然在图中没有示出，然而当所述壁部320′由与所述电极垫330相同的物质构成时，所述壁部320′和钝化层230′却由互不相同的物质构成，因此为了提高所述密封部件360的密封效果，所述密封部件360与壁部320′或者所述密封部件360与钝化层230′之间可设置密封垫362。
另一方面，虽然在图3中没有示出，然而所述电极垫330可不被设置成贯穿所述封装件基板300′的主体部310′的形态，而是被设置成经过所述封装件基板300′的主体部310′的壁部320′之间而朝封装件基板300′的主体部310′的另一侧表面延伸的形态，即，所述电极垫330可被设置成朝所述主体部310′的一侧表面、所述主体部310′和壁部320′之间、所述主体部310′的侧面及所述主体部310′的另一侧表面延伸的形态(即，“匚”字形态)。此时，所述“匚”字形态的所述电极垫330不仅适用于本实施例，还适用于参照图2及图4进行说明的另一实施例。
并且，虽然在图中示出并说明为所述电极垫330具有相比所述壁部320′的高度薄的厚度，然而所述电极垫330可具有与所述壁部320′相同的高度，即从所述主体部310′的表面的高度与所述壁部320′的高度相同。所述电极垫330的高度不仅适用于本实施例，还适用于参照图2及图4进行说明的另一实施例。
图4为示出根据本发明的又一实施例的发光二极管封装件的剖面图。
参照图4进行说明，根据本发明的又一实施例的发光二极管封装件3000可包括发光二极管芯片200″及封装件基板300。
所述发光二极管芯片200″可包括生长基板210、半导体结构体层220″、钝化层230″以及凸点240。
所述封装件基板300可包括主体部310和壁部320。
所述主体部310可包括电极垫330。
此时，根据本发明的又一实施例的发光二极管封装件3000相比于参照图2进行说明的根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000，仅有几个区别点，除此之外均相同，因此对具有区别点的这一部分进行重点说明。
在根据本发明的又一实施例的发光二极管封装件3000中，所述半导体结构体层220″的一部分，例如缓冲层(未图示)或第一型半导体层222″相比于根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000的缓冲层(未图示)或第一型半导体层222形成得更厚。
并且，所述钝化层230″覆盖所述生长基板210的一侧表面或包含所述半导体结构体层220″的侧面的表面，且覆盖所述生长基板210的一侧表面的所述钝化层230″的厚度形成为相比所述半导体结构体层220″的厚度更薄。此时，对于所述钝化层230″，以覆盖所述生长基板210的一侧表面和包含所述半导体结构体层220″的侧面的表面的情形进行了图示并说明，然而，也可以设置成仅设置在所述生长基板210的一侧表面上，然而对于包含所述半导体结构体层220″的侧面的表面则没有进行覆盖的状态。
这样设置的目的在于，与根据本发明的一个实施例的发光二极管封装件1000不同，对于本发明的又一实施例的发光二极管封装件3000，使设置于所述第一半导体层222″上的活性层224位于所述封装件基板300的槽部340，从而使得在所述活性层224的侧面方向上不仅设有所述钝化层230″还设有壁部320。
以上，举出所述实施例对本发明进行了说明，然而本发明并不局限于此。本领域技术人员应当知晓，在不脱离本发明的主旨及范围内，可以实施修改及变更，且这样的修改和变更也属于本发明。

Claims (11)

1.一种发光二极管封装件，包括：
生长基板；
钝化层，设置于所述生长基板的一侧表面上；以及
封装件基板，具备主体部和壁部，所述壁部设置于所述主体部上，
其中，至少所述主体部、壁部以及钝化层之间的空间与外部形成封闭，
所述钝化层和壁部通过密封部件而连接，
所述密封部件位于所述壁部的上部，所述钝化层的通过密封部件而与所述壁部连接的部分位于所述密封部件的上部，
所述发光二极管封装件还包括半导体结构体层，该半导体结构体层设置于所述生长基板与钝化层之间，且包括第一型半导体层、活性层以及第二型半导体层，
所述钝化层具备使所述第一型半导体层及第二型半导体层的一部分暴露的开口部。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述发光二极管封装件还包括第一凸点及第二凸点，该第一凸点及第二凸点设置于所述钝化层上，且通过所述钝化层的开口部分别与所述第一型半导体层和第二型半导体层电连接。
3.如权利要求2所述的发光二极管封装件，其中，所述第一凸点及第二凸点分别设置于所述主体部的预定区域，且贯穿所述主体部而设置的第一电极垫及第二电极垫接触。
4.如权利要求3所述的发光二极管封装件，其中，所述凸点和所述电极垫的接触通过导电性物质而形成。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述半导体结构体层被设置成表面和侧面被所述钝化层覆盖的形态或者其中的侧面没有被覆盖的形态。
6.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述活性层被设置成在其的侧面方向上具有所述封装件基板的壁部。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述密封部件为导电性物质。
8.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述钝化层与密封部件之间或所述密封部件与壁部之间设有密封垫。
9.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述生长基板在其另一侧表面上形成凹凸。
10.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述封装件基板的主体部和壁部为一体型。
11.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述封装件基板的主体部和壁部由互不相同的物质构成。
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