CN107735872B - 发光装置及包括该发光装置的发光装置封装体 - Google Patents
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Abstract
根据本发明实施例的发光装置包括：基底；设置在基底上的发光结构，该发光结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及设置在第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的有源层；设置在发光结构上的第一电极；设置在第一电极上的第一连接电极；设置在发光结构上的第二电极；设置在第二电极上的第二连接电极；以及围绕第一电极、第一连接电极、第二电极以及第二连接电极设置的支撑层。支撑层包括具有第一热膨胀系数的第一支撑层以及设置在第一支撑层上并具有第二热膨胀系数的第二支撑层。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置及包括该发光装置的发光装置封装体。
背景技术
发光二极管(LED)是一种通过利用化合物半导体的特性将电流转换为光来发送或接收信号或者用作光源的半导体装置。这样的发光装置被广泛用作显示装置、电子显示屏以及照明装置等各种电子装置的光源。
随着发光装置技术的进步，发光装置封装体已经发展为变得更小、更薄、更高效。
发光装置封装体包括结合到引线框架上的发光装置。发光装置包括发光结构和电极，并且还包括覆盖电极的支撑构件。在这种情况下，由于发光结构、支撑构件以及引线框架的不同的热膨胀系数，可能发生界面脱附(deadhesion)，从而使发光装置对于热冲击的可靠性降低。
发明内容
技术问题
本发明涉及一种对于热冲击具有提高的可靠性的发光装置和包括该发光装置的发光装置封装体。
技术方案
本发明的一个方面提供一种发光装置，包括：基底；设置在所述基底上的发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及设置在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的有源层(active layer)；设置在所述发光结构上的第一电极；设置在所述第一电极上的第一连接电极；设置在所述发光结构上的第二电极；设置在所述第二电极上的第二连接电极；以及围绕所述第一电极、所述第一连接电极、所述第二电极以及所述第二连接电极设置的支撑层。所述支撑层包括：具有第一热膨胀系数的第一支撑层；以及设置在所述第一支撑层上并具有第二热膨胀系数的第二支撑层。
所述第二热膨胀系数可以大于所述第一热膨胀系数。
所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差可以为0.1至10ppm/℃。
所述基底的热膨胀系数与所述第一热膨胀系数之差可以为0.1至5ppm/℃。
所述第二热膨胀系数与和所述第一连接电极以及所述第二连接电极结合的引线框架的热膨胀系数之差可以为0.1至5ppm/℃。
所述第一支撑层可以围绕所述第一电极和所述第一连接电极之间的界面以及所述第二电极和所述第二连接电极之间的界面中的至少一个界面设置。
所述第一支撑层的厚度可以大于所述第二支撑层的厚度。
所述第一连接电极的侧表面和所述第二连接电极的侧表面的至少一些部分可以露出。
所述第二支撑层可以仅设置在所述第一连接电极和所述第二连接电极之间的区域中。
所述第二支撑层可以与所述第一连接电极的所述侧表面和所述第二连接电极的所述侧表面隔开。
所述支撑层可还包括设置在所述第二支撑层上并具有第三热膨胀系数的第三支撑层。
热膨胀系数可以按照从所述第一热膨胀系数到所述第二热膨胀系数再到所述第三热膨胀系数的顺序增加。
所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差可以为0.1至10ppm/℃，并且所述第二热膨胀系数与所述第三热膨胀系数之差可以为0.1至10ppm/℃。
支撑层厚度可以按照从所述第一支撑层到所述第二支撑层再到所述第三支撑层的顺序减小。
本发明的另一方面提供了一种发光装置封装体，包括引线框架、安装在所述引线框架上的发光装置以及围绕所述发光装置的成型构件(moldin member)。所述发光装置包括：基底；设置在所述基底上的发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及设置在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的有源层；设置在所述发光结构上的第一电极；设置在所述第一电极上的第一连接电极；设置在所述发光结构上的第二电极；设置在所述第二电极上的第二连接电极；以及围绕所述第一电极、所述第一连接电极、所述第二电极以及所述第二连接电极设置的支撑层。所述支撑层可包括：具有第一热膨胀系数的第一支撑层；以及设置在所述第一支撑层上并具有第二热膨胀系数的第二支撑层。
有益效果
即使当发光结构和引线框架的热膨胀系数之差较大时，根据本发明的实施例的发光装置封装体也能够防止由热冲击引起的结合失败。因此，能够提高发光装置封装体对于热冲击的可靠性。此外，根据本发明的实施例，能够增大发光装置与引线框架之间的结合区域以提高结合特性和散热特性。
附图说明
图1是根据本发明实施例的发光装置的剖视图；图2是根据本发明的实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图；
图3是根据本发明的另一实施例的发光装置的剖视图；图4是根据本发明的另一实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图；
图5是根据本发明的另一实施例的发光装置的剖视图；图6是根据本发明的另一实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图；
图7是根据本发明的另一实施例的发光装置的剖视图；图8是根据本发明的另一实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图；
图9是示出将根据发光结构和支撑层的热膨胀系数之差而产生的翘曲进行比较的实验的结果的曲线图；
图10是示出根据发光结构、支撑层和引线框架之间的热膨胀系数之差而产生的翘曲的曲线图；
图11是具有根据本发明实施例的发光装置的发光装置封装体的剖视图；
图12示出具有根据本发明实施例的发光装置封装体的照明装置；
图13示出具有根据本发明实施例的发光装置封装体的背光单元。
具体实施方式
在本发明中可以进行各种变型，并且本发明可以以各种实施例实现。因此，将在附图中示出并在此描述实施例。然而，本发明不限于此，而应该理解为涵盖落入本发明的构思和范围内的所有的变型、等同物和替代物。
应该理解的是，在此可以使用术语第一、第二等来描述各种部件，但是这些部件不应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分一个部件与另一个部件。例如，在不背离本发明的范围的情况下，第一部件可以称为第二部件，类似地，第二部件可以被称为第一部件。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列举的术语的任何和所有组合。
应该理解的是，当部件被描述为“连接”或“耦合”到另一部件时，其可以直接连接或耦合到另一部件，或者可以存在中间部件。相反，当部件被描述为“直接连接”或“直接耦合”到另一部件时，不存在中间部件。
在此使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。进一步理解的是，诸如“包括”或“包含”的术语当在此使用时，指定存在所述的特征、整体、步骤、操作、部件和/或元件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、部件，元件和/或其组合。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。应该进一步理解的是，通常使用的字典中定义的那些术语应该被理解为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的意义，除非在此明确如此定义。
在下文中，将参考附图详细描述实施例，在附图中，相同或相应的部件由相同的附图标记表示，而不管附图标号如何，在此不再赘述。
图1是根据本发明实施例的发光装置的剖视图。图2是根据本发明实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图。
参照图1和图2，发光装置100包括基底111、第一半导体层113、第一导电型半导体层115、有源层117、第二导电型半导体层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以及支撑构件151。
在此，基底111可以是半透明的、绝缘的或导电的基底，并且可以包括例如Al2O3、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge和Ga2O3中的至少一者。虽然未示出，但是可以在基底111的一个表面上形成诸如凹凸图案的光提取结构。可以通过蚀刻基底111来形成凹凸图案。凹凸图案可包括例如条纹形式或凸透镜形式。
第一半导体层113可以设置在基底111上。第一半导体层113可以由一层或多层组成。第一半导体层113可以包括III-V族化合物半导体，例如，GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的至少一者。
第一半导体层113可以是缓冲层。在这种情况下，第一半导体层113可以减小基底111和发光结构120之间的晶格常数差异。
第一半导体层113可以是未掺杂的半导体层。未掺杂的半导体层可以包括III-V族化合物半导体，例如GaN基半导体。未掺杂的半导体层即使在其制造过程中未被有意地掺杂导电掺杂剂时也具有第一导电特性，并且未掺杂的半导体层的导电掺杂剂浓度低于第一导电型半导体层115的导电掺杂剂浓度。
发光结构120可以设置在第一半导体层113上。发光结构120可以包括III-V族化合物半导体，例如具有InxAlyGa1-x-yN(其中，0≤≤x≤≤1，0≤≤y≤≤1，0≤≤x+y≤≤1)经验式的半导体，并且发光结构120可以发出从紫外波段到可见光波段范围内的峰值波长的光。
发光结构120包括第一导电型半导体层115、第二导电型半导体层119以及第一导电型半导体层115和第二导电型半导体层119之间的有源层117。
也就是说，第一导电型半导体层115可以设置在第一半导体层113上。第一导电型半导体层115包括掺杂有第一导电型掺杂剂的III-V族化合物半导体。在此，第一导电型半导体层115可以是N型半导体层，第一导电型掺杂剂可以是N型掺杂剂，并包括Si、Ge、Sn、Se和Te中的至少一个。
有源层117设置在第一导电型半导体层115的一部分上。有源层117可以选择性地包括单量子阱、多量子阱(MQW)、量子线结构或量子点结构，并且可以具有阱层和阻挡层的周期性。阱层可具有InxAlyGa1-x-yN(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的经验式。阻挡层可具有InxAlyGa1-x-yN(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的经验式。在这种情况下，阱层和阻挡层可以使用例如InGaN/GaN、AlGaN/GaN、InGaN/AlGaN或InGaN/InGaN的层叠结构来形成以具有一个周期或多个周期。在此，阻挡层可以包括具有比阱层的带隙大的带隙的半导体材料。
虽然未示出，但是第一导电型熔覆层(clad layer)可以形成在第一导电型半导体层115和有源层117之间。第一导电型熔覆层可以包括GaN基半导体。第一导电型熔覆层的带隙可以比有源层117的带隙高。第一导电型熔覆层可以抑制载流子(carrier)。
第二导电型半导体层119设置在有源层117上。第二导电型半导体层119可以包括掺杂有第二导电型掺杂剂的半导体，诸如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN或AlInN的化合物半导体。在这种情况下，第二导电型半导体层119可以是P型半导体层，并且第二导电型掺杂剂可以是P型掺杂剂，并且可以包括Mg、Zn、Ca、Sr和Ba中的至少一者。
第二导电型半导体层119可以包括超结构(superstructure)。超结构可以包括InGaN/GaN超结构或者AlGaN/GaN超结构。超结构的第二导电型半导体层119可以使存在于电压中的异常电流扩散以保护有源层117。
在上面的描述中，第一导电型半导体层115是N型半导体层，第二导电型半导体层119是P型半导体层，这仅是示例，实施例不限于此。或者，第一导电型半导体层115可以是P型半导体层，第二导电型半导体层119可以是N型半导体层。可以在第二导电型半导体层119上形成具有与第二导电型相反极性的第三导电型半导体层。
因此，发光结构120可以是N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构或P-N-P结结构。在此，“P”是指P型半导体层，“N”是指N型半导体层，“-”是指P型半导体层和N型半导体层之间的直接或间接接触。
反射电极层131设置在第二导电型半导体层119上。反射电极层131可以包括欧姆接触层、反射层、防扩散层和保护层中的至少一个。在此，欧姆接触层可以与第二导电型半导体层119的上部接触，可包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铟锌铝(IAZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟镓锡(IGTO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锑锡(ATO)、氧化镓锌(GZO)、SnO、InO、INZnO、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Ni、Cr、它们的选择性组合或它们的合金，并且欧姆接触层可以包括至少一个层。欧姆接触层可以具有1至
的厚度。
反射层可以在欧姆接触层上包括具有70％或更大的反射率的材料，例如选自由Al、Ag、Ru、Pd、Rh、Pt、Ir及它们的合金组成的组中的材料。反射层的金属可以在第二导电型半导体层119上进行欧姆接触。在这种情况下，欧姆接触层可以省略。反射层可以具有1至
的厚度。
防扩散层可以包括选自由Au、Cu、Hf、Ni、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti及它们的合金组成的组中的材料。防扩散层可以防止不同层之间的边界处的层间扩散。防扩散层可以具有1至
的厚度。
保护层可以包括选自由Au、Cu、Hf、Ni、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti及它们的合金组成的组中的材料。保护层可以具有1至
的厚度。
反射电极层131可以具有包括半透明电极层和反射层的层叠结构。半透明电极层可以包括选自由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铟铝锌(IAZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟镓锡(IGTO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锑锡(ATO)、氧化镓锌(GZO)、SnO、InO、INZnO、ZnO、IrOx和RuOx组成的组中的材料。反射层可以具有如下的结构：具有第一折射率的第一层和具有第二折射率的第二层交替地层叠。在这种情况下，第一折射率和第二折射率可以彼此不同。第一层和第二层可以各自由折射率为1.5至2.4的材料(例如导电材料或绝缘材料)形成。这个结构可以定义为分布式布拉格反射(DBR)结构。
可以在第二导电型半导体层119和反射电极层131中的至少一者的表面上形成诸如粗糙的光提取结构。因此，可以改变入射光的临界角度，因此可以提高光提取效率。
第一电极135可以形成在第一导电型半导体层115的区域115-A，即第一导电型半导体层115的未设置有源层117和第二导电型半导体层119的阶梯区域。第二电极137可以形成在反射电极层131的区域中。第一连接电极141可以连接到第一电极135。第二连接电极143可以连接到第二电极137。在这种情况下，第一电极135电连接到第一导电型半导体层115的区域。在这种情况下，第一电极135可以与有源层117和第二导电型半导体层119的侧表面隔开，并且第一电极135的尺寸可以小于第一导电型半导体层115的区域115-A的尺寸。
第二电极137可以通过反射电极层131电连接到第二导电型半导体层119。尽管未示出，但是第一电极135和第二电极137还可以包括粘合剂层(adhesive layer)、反射层、防扩散层和结合层中的至少一者。在此，粘合剂层可以与第一导电型半导体层115的区域115-A进行欧姆接触，可以包括从Cr、Ti、Co、Ni、V、Hf及它们的合金中选出的材料，并且可以具有1至
的厚度。反射层可以形成在粘合剂层上，可以包括从Ag、Al、Ru、Rh、Pt、Pd及它们的合金中选出的材料，并且可以具有1至
的厚度。防扩散层可以形成在反射层上，可以包括从Ni、Mo、W、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti及它们的合金中选出的材料，并且可以具有1至
的厚度。结合层是与第一连接电极141结合的层，可以包括从Al、Ru、Rh、Pt及它们的合金中选出的材料，并且可以具有1至
的厚度。
第二电极137可以具有与第一电极135的层叠结构相同或不同的层叠结构。
第一连接电极141和第二连接电极143可以提供引线功能以供给电力，并且可以提供散热路径。在这种情况下，第一连接电极141和第二连接电极143可以各自呈柱状。在这种情况下，第一连接电极141和第二连接电极143可以包括从Ag、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、W及它们的合金中选出的材料。第一连接电极141和第二连接电极143可以分别镀有In、Sn、Ni、Cu或它们的合金，以提高与第一电极135和第二电极137的粘附性。在这种情况下，镀层厚度可以为1至
可以在第一连接电极141和第二连接电极143的表面上进一步形成镀层。镀层可以包括锡或其合金、镍或其合金、或者锡-银-铜合金，并且可以具有0.5μm到10μm的厚度。该镀层可以提高与另一结合层的结合性。
在此，引线框架160可以结合到第一连接电极141和第二连接电极143的上表面。在这种情况下，与引线框架160结合的第一连接电极141和第二连接电极143的结合表面可以各自具有100μm或更大的宽度。当第一连接电极141和第二连接电极143的结合表面各自具有小于100μm的宽度时，第一连接电极141和第二连接电极143不能稳定地与引线框架160结合。第一连接电极141和第二连接电极143可以，例如通过焊接结合到引线框架160。
第一连接电极141和第二连接电极143之间的距离D可以为80μm或更大。当第一连接电极141与第二连接电极143之间的距离D大于80μm时，可能发生短路。
可以在反射电极层131上进一步设置绝缘层133。绝缘层133可以形成在第二导电型半导体层119的上表面上、第二导电型半导体层119和有源层117的侧表面上以及第一导电型半导体层115的115-A的上表面上。绝缘层133形成在发光结构120的除第一电极135和第二电极137以外的上部区域中，以电保护发光结构120的上部区域。
绝缘层133可以包括绝缘材料或绝缘树脂，绝缘材料或绝缘树脂包括氧化物、氮化物、氟化物和硫化物中的至少一者，氧化物、氮化物、氟化物和硫化物各自包含Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中的至少一者。绝缘层133可以包括例如从SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中选出的材料。当在发光结构120上形成金属结构以倒装结合(flip-bonding)时，可以形成绝缘层133以防止在发光结构120中发生层间短路。
绝缘层133可以仅形成在发光结构120的表面上，而不形成在反射电极层131的上表面上。
绝缘层133可以包括具有不同折射率并交替设置的第一绝缘层和第二绝缘层。
支撑层151支撑发光装置100。为此，支撑层151形成在发光结构120上并围绕第一电极135、第二电极137、第一连接电极141和第二电极连接电极143。在此，支撑层151可以包括含有选自由Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zr和B组成的组中的至少一者的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物。在这种情况下，相对于支撑层151的总重量，含有选自由Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zr和B组成的组中的至少一者的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物的含量可以为20至100wt％。含有选自由Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zr和B组成的组中的至少一者的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物可以在支撑层151中用作热扩散剂。支撑层151可以还包括绝缘树脂。当支撑层151还包括绝缘树脂时，可以提高支撑层151的粘合强度。绝缘树脂可以例如是硅树脂或环氧树脂。在这种情况下，相对于支撑层151的总重量，绝缘树脂的含量可以为60wt％或更少。当支撑层151包括绝缘树脂时，支撑层151可以还包括玻璃纤维。当支撑层151还包括玻璃纤维时，支撑层151可以承受热冲击或机械冲击，并具有高耐热性。在这种情况下，相对于支撑层151的总重量，玻璃纤维的含量可以为70wt％或更少。
当支撑层151包括小于20wt％的含有选自由Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zr和B组成的组中的至少一者的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物时，支撑层151的热扩散性能会变差。当支撑层151包括大于60wt％的绝缘树脂时，含有选自由Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zr和B组成的组中的至少一者的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物的含量会降低，并因此支撑层151的热扩散性能会变差，并且绝缘树脂的热膨胀系数会较高。因此，支撑层151可能变得容易受到热冲击。当支撑层151包括大于70wt％的玻璃纤维时，含有选自由Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zr和B组成的组中的至少一者的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物的含量会降低，并因此支撑层151的热扩散性能会变差，并且由于玻璃纤维支撑层151有可能破裂。
在这种情况下，支撑层151包括具有第一热膨胀系数的第一支撑层1512以及设置在第一支撑层1512上并具有第二热膨胀系数的第二支撑层1514。
如上所述，当支撑层151具有不同的热膨胀系数时，可以减小由发光结构120、支撑层150和引线框架160的热膨胀系数的不同引起的热冲击。
在这种情况下，支撑层151的总厚度H可以为20至400μm，并且第一支撑层1512和第二支撑层1514可以各自具有10至390μm的厚度。在此，支撑层151的总厚度H是指形成在第二导电型半导体层119上的支撑层151的总厚度。当支撑层151具有小于20μm的厚度时，层叠的第一支撑层1512和第二支撑层1514可以具有小于10μm的厚度，因此支撑层151的强度会降低。因此，难以支撑发光装置100。当支撑层151具有大于400μm的厚度时，发光装置100的厚度增加，并因此不能满足薄型发光装置的当前的趋势。
在此，第一支撑层1512的厚度可以大于第二支撑层1514的厚度。当第一支撑层1512的厚度大于第二支撑层1514的厚度时，可以更好地支撑发光装置100。
第二支撑层1514中的第二热膨胀系数可以大于第一支撑层1512中的第一热膨胀系数。通常，与第一连接电极141和第一连接电极143结合的引线框架160的热膨胀系数大于发光结构120和基底111的热膨胀系数。因此，当邻近引线框架160的第二支撑层1514中的第二热膨胀系数大于邻近基底111的第一支撑层1512中的第一热膨胀系数时，热膨胀系数可以从第一支撑层1512到第二支撑层1514再到引线框架160逐渐增大，由此防止由于热膨胀系数的急剧变化而发生的界面脱附。
具体而言，基底111的热膨胀系数与第一支撑层1512的第一热膨胀系数之差可以为0.1至5ppm/℃，并且第二支撑层1514的第二热膨胀系数与引线框架160的热膨胀系数之差可以为0.1至5ppm/℃。当基底111的热膨胀系数与第一支撑层1512的第一热膨胀系数之差小于0.1ppm/℃时，第二支撑层1514的第二热膨胀系数与引线框架160的热膨胀系数之差相对较大。因此，引线框架160对于热冲击的可靠性会降低。当基底111的热膨胀系数与第一支撑层1512的第一热膨胀系数之差大于5ppm/℃时，能够支撑基底111和发光结构120的第一支撑层1512的性能会降低，并因此基底111对于热冲击的可靠性会降低。类似地，当第二支撑层1514的第二热膨胀系数与引线框架160的热膨胀系数之差小于0.1ppm/℃时，基底111与第一支撑层1512的热膨胀系数之差相对较大。因此，基底111对于热冲击的可靠性会降低。当第二支撑层1514的第二热膨胀系数与引线框架160的热膨胀系数之差大于5ppm/℃时，能够支撑第一连接电极141、第二连接电极143以及引线框架160的第二支撑层1514的性能会变差，并因此引线框架160对于热冲击的可靠性会降低。
在这种情况下，第一支撑层1512的第一热膨胀系数与第二支撑层1514的第二热膨胀系数之差可以为0.1至10ppm/℃。当第一支撑层1512的第一热膨胀系数与第二支撑层1514的第二热膨胀系数之差小于0.1ppm/℃时，由于基底111和引线框架160的热膨胀系数之差，会发生结合失败。当第一支撑层1512的第一热膨胀系数与第二支撑层1514的第二热膨胀系数之差大于10ppm/℃时，第一支撑层1512和第二支撑层1514之间可能发生界面脱附。
例如，当基底111的热膨胀系数为大约5ppm/℃，引线框架160的热膨胀系数为大约20ppm/℃时，第一支撑层1512的第一热膨胀系数可以为大约5至10ppm/℃，第二支撑层1514的第二热膨胀系数可以为大约10至20ppm/℃。
在这种情况下，第一支撑层1512可以设置为围绕第一电极135与第一连接电极141之间的界面以及第二电极137与第二连接电极143之间的界面。因此，第一支撑层1512可以支撑基板111、第一半导体层113和发光结构120，从而保护它们免受热冲击。
虽然为了便于说明，在上面描述了第一半导体层113设置在基底111上，发光结构120设置在第一半导体层113上，第一电极135和第二电极137设置在发光结构120上，但是这仅意味着基底110、第一半导体层113、发光结构120以及第一电极135/第二电极137被依次地层叠。因此，发光装置100的上部或下部不受上面的描述限制。
图3是根据本发明的另一实施例的发光装置的剖视图。图4是根据本发明的另一实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图。对图3和图4的与图1和图2相同的部分描述将省略。
参照图3和图4，发光装置100包括基底111、第一半导体层113、第一导电型半导体层115、有源层117、第二导电型半导体层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以及支撑层151。
支撑层151包括具有第一热膨胀系数的第一支撑层1512以及设置在第一支撑层1512上并具有第二热膨胀系数的第二支撑层1514。
在这种情况下，第一连接电极141的侧表面S11和第二连接电极143的侧表面S31的至少一些部分可以露出。为此，第二支撑层1514可以仅设置在第一连接电极141和第二连接电极143之间的区域中。因此，可以在第一连接电极141和第二连接电极143的侧表面的一部分和它们的上表面上进行焊接。因此，可以增大结合面积，并且可以提高结合特性和散热特性。
图5是根据本发明另一实施例的发光装置的剖视图。图6是根据本发明的另一个实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图。图5和图6的与图1和图2相同的部分的描述在此将省略。
参照图5和图6，发光装置100包括基底111、第一半导体层113、第一导电型半导体层115、有源层117、第二导电型半导体层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以及支撑层151。
支撑层151包括具有第一热膨胀系数的第一支撑层1512以及设置在第一支撑层1512上并具有第二热膨胀系数的第二支撑层1514。
在这种情况下，支撑层151的第二支撑层1514可以与第一连接电极141的侧表面S12和第二连接电极143的侧表面S32隔开。也就是说，第一连接电极141和第二连接电极143的上表面和侧表面可以露出。因此，与图1至图4的实施例相比，用于焊接的结合区域增大，因此可以提高结合特性和散热特性。
在这种情况下，第二支撑层1514与第一连接电极141的侧表面S12之间的距离d1或第二支撑层1514与第二连接电极143的侧表面S32之间的距离d1可以等于或小于第一连接电极141的另一表面S11与发光装置100的外侧之间的距离d2或第二连接电极143的另一表面S31与发光装置100的外侧之间的距离d2。当第二支撑层1514与第一连接电极141的侧表面S12之间的距离d1或第二支撑层1514与第二连接电极143的侧表面S32之间的距离d1大于第一连接电极141的表面S11与发光装置100的外侧之间的距离d2或第二连接电极143的表面S31与发光装置100的外侧之间的距离d2时，涂布于第一连接电极141的焊料和涂布于第二连接电极143的焊料可能会合在一起，因此可能发生短路故障。
图7是根据本发明另一实施例的发光装置的剖视图。图8是根据本发明另一实施例的结合到引线框架上的发光装置的剖视图。图7和图8的与图1和2相同的部分的描述在此将省略。
参照图7和图8，发光装置100包括基底111、第一半导体层113、第一导电型半导体层115、有源层117、第二导电型半导体层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以及支撑层151。
支撑层151包括：具有第一热膨胀系数的第一支撑层1512；设置在第一支撑层1512上并且具有第二热膨胀系数的第二支撑层1514；以及设置在第二支撑层1514上并具有第三热膨胀系数的第三支撑层1516。在这种情况下，这些支撑层的厚度可以按照从第一支撑层1512到第二支撑层1514再到第三支撑层1516的顺序减小。也就是说，靠近基底111的支撑层需要用以支撑发光装置100的强度，因此可以形成得更厚。热膨胀系数可以按照从第一热膨胀系数到第二热膨胀系数再到第三热膨胀系数的顺序增大。这是因为引线框架的热膨胀系数大于基底111的热膨胀系数。
尽管为了便于说明，上面描述了总共三个支撑层彼此连接，但是实施例不限于此。被层叠的支撑层的数量可以是三个或更多。随着基底111和引线框架160的热膨胀系数之差增大，可以层叠更多的支撑层。
在这种情况下，基底111的热膨胀系数与最下面的支撑层(例如，第一支撑层1512)的热膨胀系数之差可以为0.1至5ppm/℃，最上面的支撑层的热膨胀系数(例如，第三支撑层1516的第三热膨胀系数)与引线框架160的热膨胀系数之差可以为0.1至5ppm/℃。然而，这些支撑层的热膨胀系数之差，例如第一支撑层1512的第一热膨胀系数与第二支撑层1514的第二热膨胀系数之差、或者第二支撑层1514的第二热膨胀系数与第三支撑层1516的第三热膨胀系数之差，可以为0.1至10ppm/℃。
当这些支撑层间的热膨胀系数之差小于0.1ppm/℃时，不能解决由基底111和引线框架160的热膨胀系数的不同引起的结合失败问题。当这些支撑层间的热膨胀系数之差大于10ppm/℃时，在支撑层之间可能发生界面脱附。
图9是示出将根据发光结构和支撑层的热膨胀系数之差而产生的翘曲进行比较的实验的结果的曲线图。当发光结构的热膨胀系数(CTE)为5ppm/℃时，相对于温度，对热膨胀系数为5ppm/℃、10ppm/℃、20ppm/℃、40ppm/℃、100ppm/℃的支撑层的翘曲程度进行了测量。在图中，横轴表示温度(℃)，纵轴表示翘曲(μm)。
参考图9，当使用热膨胀系数与发光结构的热膨胀系数之差较小的支撑层(例如，热膨胀系数为5或10ppm/℃的支撑层)时，在各种温度下的发光结构与支撑层之间的翘曲程度均不大。相反，当使用热膨胀系数为20ppm/℃或更高的支撑层时，翘曲程度大。特别是，在作为用于结合的热处理温度的大约260℃的温度下或在约室温的温度下，发生最大程度的翘曲。
图10是示出将根据发光结构、支撑层以及引线框架的热膨胀系数之差而产生的翘曲进行比较的实验的结果的曲线图。当发光结构的热膨胀系数(CTE)为5ppm/℃，引线框架的热膨胀系数为15ppm/℃，并且层叠在一起的两个支撑层的热膨胀系数分别为7ppm/℃和7ppm/℃、7ppm/℃和12ppm/℃、12ppm/℃和7ppm/℃或12ppm/℃和12ppm/℃时，测量其翘曲的程度。在曲线图中，横轴表示温度(℃)，纵轴表示翘曲(μm)。
参照图10，当两个支撑层具有相同的热膨胀系数或者两个支撑层中的邻近发光结构的一个支撑层的热膨胀系数大于邻近引线框的另一个支撑层的热膨胀系数时，在作为用于结合的热处理温度的260℃的温度下或更高温度下或者在约室温的温度下，发生发光结构、支撑层以及引线框架之中最大程度的翘曲。相反，当本公开的实施例中两个支撑层具有不同的热膨胀系数，并且邻近发光结构的支撑层的热膨胀系数比邻近引线框架的支撑层的热膨胀系数小时，在各种温度下的翘曲程度均小。
图11是具有根据本发明实施例的发光装置的发光装置封装体的剖视图。
参考图11，发光装置封装体200包括主体部211、安装在主体部211上的第一引线电极161和第二引线电极163、成型构件219以及发光装置100。
主体部211可以由聚合物树脂或塑料树脂注塑成型，或者可以形成为单层或多层基底层叠结构。主体部211可以包括具有开放的上部的空腔212。空腔212的表面可以相对于其底面倾斜或垂直。
在空腔212中，第一引线电极161和第二引线电极163设置为彼此隔开。在本公开中，第一引线电极161和第二引线电极163可以一起称为引线框架160。
发光装置100被倒装结合到第一引线电极161和第二引线电极163上。即，发光装置100的第一连接电极141被结合到第一引线电极161，发光装置100的第二连接电极143被结合到第二引线电极163。
在空腔212中，可以形成成型构件219。成型构件219可以由诸如硅或环氧树脂的半透明树脂材料形成，并且可以包括荧光材料。
在发光装置100中产生的光可以通过发光装置100的上表面和侧表面进行提取。所提取的光可以经由成型构件219排出到外部。
尽管为了便于说明，在上面描述了发光装置封装体200包括一个发光装置100，但是实施例不限于此，可以在发光装置封装体200上安装多个发光装置。
根据本发明实施例的发光装置封装体可以各种各样地应用于各种照明装置、用于显示装置的背光单元(BLU)、超高清(UHD)电视、笔记本电脑、平板个人计算机(PC)、相机、便携终端等。
图12示出了具有根据本发明实施例的发光装置封装体的照明装置。
参照图12，照明装置1200包括发光模块1210、外壳1220以及连接终端1230。
发光模块1210被收纳在外壳1220中。连接终端1230被耦合到外壳1220，并向发光模块1210供应外部电源(未示出)。连接终端1230被示作连接到外部电源的插座的形式，但是不限于此。
发光模块1210包括基底1212和至少一个发光装置封装体1214。至少一个发光装置封装体1214安装在基底1212上。发光装置封装体1214可以是根据本发明实施例的发光装置封装体。虽然未示出，但是照明装置1200可还包括收纳在外壳1220中并耦合到发光模块1210的散热器。
图13示出了具有根据本发明实施例的发光装置封装体的背光单元。
参考图13，背光单元1300包括导光板1310、发光模块1320、反射构件1330以及底盖1340。
导光板1310使光扩散以获得表面光源。发光模块1320用作在其中安装背光单元1300的显示装置的光源，并将光供应给导光板1310。发光模块1320包括基底1322和至少一个发光装置封装体1324。至少一个发光器件封装体1324可以安装在基底1322上。发光装置封装体1324可以是根据本发明实施例的发光装置封装体。
反射构件1330形成在导光板1310下方，并且可以将入射到导光板1310的底面上的光朝向上方反射，从而提高背光单元的亮度。
底盖1340被配置为汇聚(gather)导光板1310、发光模块1320以及反射构件1330。为此，底盖1340可以具有上表面开放的盒状，但是不限于此。
尽管以上参照示例性实施例描述了本发明，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不背离所附权利要求书中限定的本发明的思想和范围的情况下可以进行各种变更。
附图标记
100：发光装置
111：基底
120：发光结构
151：支撑层
Claims (17)
1.一种发光装置，包括：
基底；
发光结构，所述发光结构设置在所述基底上，
其中，所述发光结构包括：
第一导电型半导体层；
第二导电型半导体层；以及
有源层，所述有源层设置在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，
所述发光装置还包括：
第一电极，所述第一电极设置在所述发光结构上；
第一连接电极，所述第一连接电极设置在所述第一电极上；
第二电极，所述第二电极设置在所述发光结构上；
第二连接电极，所述第二连接电极设置在所述第二电极上；
支撑层，所述支撑层围绕所述第一电极、所述第一连接电极、所述第二电极以及所述第二连接电极设置；
绝缘层，所述绝缘层设置在所述发光结构和所述支撑层之间，并且所述绝缘层连接到所述第一电极和所述第二电极；以及
反射电极层，所述反射电极层设置在所述第二电极与所述第二导电型半导体层之间，并且所述反射电极层设置在所述绝缘层与所述第二导电型半导体层之间，
其中，所述支撑层设置在所述第一连接电极和所述第二连接电极之间以及所述第一电极和所述第二电极之间，
其中，所述支撑层包括第一支撑层和设置在所述第一支撑层上的第二支撑层，
其中，所述第二支撑层的第二热膨胀系数大于所述第一支撑层的第一热膨胀系数，
其中，所述第一支撑层的厚度大于所述第二支撑层的厚度。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差为0.1至10ppm/℃。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，所述基底的热膨胀系数与所述第一热膨胀系数之差为0.1至5ppm/℃。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，所述第二热膨胀系数与引线框架的热膨胀系数之差为0.1至5ppm/℃，所述引线框架与所述第一连接电极和所述第二连接电极结合。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第一支撑层围绕所述第一电极和所述第一连接电极之间的界面以及所述第二电极和所述第二连接电极之间的界面中的至少一个界面设置。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第一连接电极的侧表面和所述第二连接电极的侧表面的至少一些部分露出。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述第二支撑层仅设置在所述第一连接电极和所述第二连接电极之间的区域中。
8.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述第二支撑层与所述第一连接电极的所述侧表面和所述第二连接电极的所述侧表面隔开。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述支撑层还包括设置在所述第二支撑层上并具有第三热膨胀系数的第三支撑层。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其中，热膨胀系数按照从所述第一热膨胀系数到所述第二热膨胀系数再到所述第三热膨胀系数的顺序增加。
11.根据权利要求9所述的发光装置，其中，
所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差为0.1至10ppm/℃，
所述第二热膨胀系数与所述第三热膨胀系数之差为0.1至10ppm/℃。
12.根据权利要求9所述的发光装置，其中，
支撑层厚度按照从所述第一支撑层到所述第二支撑层再到所述第三支撑层的顺序减小。
13.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述支撑层包括含有选自由Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zr和B组成的组中的至少一种的氧化物、氮化物、氟化物或硫化物。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其中，所述支撑层还包括绝缘树脂。
15.一种发光装置封装体，包括：
引线框架；
发光装置，所述发光装置安装在所述引线框架上；以及
成型构件，所述成型构件围绕所述发光装置，
其中，所述发光装置包括：
基底；
发光结构，所述发光结构设置在所述基底上，
其中，所述发光结构包括：
第一导电型半导体层；
第二导电型半导体层；以及
有源层，所述有源层设置在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，
所述发光装置还包括：
第一电极，所述第一电极设置在所述发光结构上；
第一连接电极，所述第一连接电极设置在所述第一电极上；
第二电极，所述第二电极设置在所述发光结构上；
第二连接电极，所述第二连接电极设置在所述第二电极上；
支撑层，所述支撑层围绕所述第一电极、所述第一连接电极、所述第二电极以及所述第二连接电极设置；
绝缘层，所述绝缘层设置在所述发光结构和所述支撑层之间，并且所述绝缘层连接到所述第一电极和所述第二电极；以及
反射电极层，所述反射电极层设置在所述第二电极与所述第二导电型半导体层之间，并且所述反射电极层设置在所述绝缘层与所述第二导电型半导体层之间，
其中，所述支撑层设置在所述第一连接电极和所述第二连接电极之间以及所述第一电极和所述第二电极之间，
其中，所述第一连接电极和所述第二连接电极结合到所述引线框架，
其中，所述支撑层包括第一支撑层和设置在所述第一支撑层上的第二支撑层，
其中，所述引线框架的热膨胀系数大于所述第二支撑层的第二热膨胀系数，并且
其中，所述第二支撑层的所述第二热膨胀系数大于所述第一支撑层的第一热膨胀系数，
其中，所述第一支撑层的厚度大于所述第二支撑层的厚度。
16.根据权利要求15所述的发光装置封装体，其中，
所述第二热膨胀系数与所述引线框架的热膨胀系数之差为0.1至5ppm/℃，
其中，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差为0.1至10ppm/℃。
17.根据权利要求16所述的发光装置封装体，其中，所述第一支撑层围绕所述第一电极和所述第一连接电极之间的界面以及所述第二电极和所述第二连接电极之间的界面中的至少一个界面设置。
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