CN107799641A - 发光二极管的电极结构 - Google Patents
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Abstract
本发明为发光二极管的电极结构，应用于一发光二极管上，其包含依序堆叠的一附着层与一焊垫层，该附着层堆叠于该发光二极管上，该焊垫层堆叠于该附着层上，本发明让该焊垫层具有依序交互堆叠的至少两层第一金属层、至少两层第二金属层与一设置于最外侧的金层，该第一金属层为选自铝、铝合金所组成的群组，该第二金属层为选自钛、镍、铬、铂、钯、氮化钛、钛钨、钨、铑、铜(Ti、Ni、Cr、Pt、Pd、TiN、TiW、W、Rh、Cu)所组成的群组，据此，该焊垫层的主体结构为该第一金属层与该第二金属层的层叠结构，该第一金属层可以选用成本低廉的材料，并通过该第二金属层改善第一金属层过软而不易打线与电致迁移的问题，可大幅渐少制造成本，而满足制造上的需要。
Description
技术领域
本发明有关发光二极管，特别是指发光二极管的电极结构。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)，主要是由发光的半导体材料多重磊晶而成，以蓝光发光二极管为例。其主要是由氮化镓基(GaN-based)磊晶薄膜组成，堆叠形成主体结构包含N型半导体层、发光层、P型半导体层的三明治结构的发光主体，发光二极管依据其结构可以分为水平式、垂直式与覆晶式发光二极管等等，其主体结构包含N型半导体层、发光层、P型半导体层。发光二极管可以将电能转换为光，而为了将电能输入发光二极管的发光主体，需要于发光主体上设置二电极结构分别电性连接N型半导体层与P型半导体层。
请参阅图1所示，为一种现有技术发光二极管的电极结构，其主要包含一附着层1与一焊垫层2，其中该附着层1包含一铬层1A(18埃)、一第一金属层1B(2500埃)与一第二金属层1C(500埃)，而该焊垫层2包含一铂层2A(400埃)与一金层2B(18000埃)，该焊垫层2为供打线使用，为了满足打线的硬度与减少电致迁移的需求，其金层2B的厚度必须达到18000埃，显然金的用量相当大，这是因为铝的硬度过软，不易进行打线，且大电流操作下会产生电致迁移现象；由于金的成本远大于铝，因此其制造成本高昂。
为了降低制造成本，在不改变发光二极管的光电特性(或是达到近似的效果)的前提下，使用其他材料取代金，为目前的发展方向，如中国台湾公告第I497767号专利，其采取铝合金的方式取代铝，以解决大电流操作下会产生电致迁移现象，然而铝合金的特性仍相当接近铝，无法真正满足打线时的硬度需求，也无法真正解决电致迁移现象。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种发光二极管的电极结构，可减少金的用量，而节省成本。
本发明为发光二极管的电极结构，应用于一发光二极管上，其包含一附着层与一焊垫层，其中该附着层堆叠于该发光二极管上，该焊垫层堆叠于该附着层上，该焊垫层具有依序交互堆叠的至少两层第一金属层、至少两层第二金属层与一设置于最外侧的金层，该第一金属层为选自铝、铝合金所组成的群组，该第二金属层为选自钛、镍、铬、铂、钯、氮化钛、钛钨、钨、铑、铜(Ti、Ni、Cr、Pt、Pd、TiN、TiW、W、Rh、Cu)所组成的群组。
本发明所述的发光二极管的电极结构一实施例中，该焊垫层更具有一铂层，该焊垫层的该铂层为介于该焊垫层的该第二金属层与该焊垫层的该金层之间。
本发明所述的发光二极管的电极结构一实施例中，该附着层具有一铬层。
本发明所述的发光二极管的电极结构一实施例中，该附着层更具有依序堆叠于该铬层的一铝层与一钛层。
本发明所述的发光二极管的电极结构一实施例中，该附着层的铬层厚度：18埃，铝层厚度：2500埃，钛层厚度：500埃。
本发明所述的发光二极管的电极结构一实施例中，该第一金属层与该第二金属层的材料为分别选用铝与钛，其中铝厚度：10000埃，钛厚度：500埃。
本发明所述的发光二极管的电极结构一实施例中，该焊垫层的铂层厚度：400埃与金层厚度：2000埃。
本发明的有益效果：
本发明该焊垫层的主体结构为第一金属层与第二金属层的层叠结构，该第一金属层为选自铝、铝合金所组成的群组，其成本较低，而该第二金属层为选自钛、镍、铬、铂、钯、氮化钛、钛钨、钨、铑、铜所组成的群组，其硬度较硬，可以改善第一金属层过软而不易打线与电致迁移的问题，其可大幅减少金的用量，相较现有技术结构而言，可减少制造成本，而满足制造上的需要。
附图说明
图1为现有技术发光二极管的电极结构图。
图2为本发明发光二极管的电极结构图。
图3为本发明与现有技术电极结构的消耗功率比较图。
图4为本发明与现有技术电极结构的顺向电压比较图。
图5为本发明与现有技术电极结构的转换效率比较图。
其中，附图标记：
附着层 1
铬层 1A
第一金属层 1B
第二金属层 1C
焊垫层 2
铂层 2A
金层 2B
附着层 10
铬层 11
铝层 12
钛层 13
焊垫层 20
第一金属层 21
第二金属层 22
金层 23
铂层 24
具体实施方式
有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为举例说明，而不应被解释为本发明实施的限制。
请参阅图2所示，本发明为发光二极管的电极结构，应用于一发光二极管(图未示)，其包含一附着层10与一焊垫层20，其中该附着层10堆叠于该发光二极管上，该焊垫层20堆叠于该附着层10上，该焊垫层20具有依序交互堆叠的至少两层第一金属层21、至少两层第二金属层22与一设置于最外侧的金层23，该第一金属层21为选自铝、铝合金所组成的群组，该第二金属层22为选自钛、镍、铬、铂、钯、氮化钛、钛钨、钨、铑、铜(Ti、Ni、Cr、Pt、Pd、TiN、TiW、W、Rh、Cu)所组成的群组。
并且该焊垫层20可以更具有一铂层24，该焊垫层20的该铂层24为介于该第二金属层22与该金层23之间。而该附着层10可以具有一铬层11，且该附着层10可以更具有依序堆叠于该铬层11的一铝层12与一钛层13，该附着层10为供黏着发光二极管的N型半导体层或P型半导体层上，避免电极结构脱落。即可作为发光二极管的N型电极或P型电极使用。
请参阅图3、图4与图5所示，为本发明电极结构与现有技术电极结构的功效比较图表，其中本发明电极结构的附着层10与焊垫层20，其结构如图2所示，于本发明提供的一实施例中，各层厚度与材料如下所述，该附着层10的铬层11厚度：18埃、铝层12厚度：2500埃、钛层13厚度：500埃。该第一金属层21与该第二金属层22的材料为选用铝与钛，其中铝厚度：10000埃，钛厚度：500埃。而该焊垫层20的铂层24厚度：400埃与金层23厚度：2000埃。
而现有结构，如图1所示，各层厚度依序为铬层：18埃、铝层：2500埃、钛层：500埃、铂层：400埃与金层：18000埃。
本发明将前述本发明与现有技术的电极结构，分别作为发光二极管的N型电极与P型电极使用，并量取不同正向电流(Forward current)下的消耗功率(power)、正向电压(Forward Voltage)与转换效率(walplugeficiency；WPE)的曲线比较图，其中本发明电极结构曲线为A1、A2、A3、现有技术电极结构曲线为B1、B2、B3。
由图3可知，于消耗功率部分，本发明电极结构曲线A1在低正向电流时几乎相同于现有技术电极结构曲线B1，随着正向电流的增加，则消耗功率略为增加，但差异相当有限。
由图4可知，于正向电压部分，本发明电极结构曲线A2在低正向电流时几乎相同于现有技术电极结构曲线B2，随着正向电流的增加，则正向电压略为增加，但差异仍然相当有限。
由图5可知，于转换效率部分，本发明电极结构曲线A3几乎相同于现有技术电极结构曲线B3。
综上所述，本发明让该焊垫层的主体结构为第一金属层与第二金属层的层叠结构，可以改善第一金属层过软而不易打线与电致迁移的问题，可大幅减少金的用量，相较现有结构而言，如图3～图5所示，其光电特性差异不大，就本发明提供的实施例而言，节省了厚度13000埃的金层，同时增加厚度1000埃的钛层与厚度20000埃的铝层，考虑金属的价钱后，两者相减之下，可减少制造成本，而满足制造上的需要。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种发光二极管的电极结构，应用于一发光二极管上，其包含一附着层与一焊垫层，其中该附着层堆叠于该发光二极管上，该焊垫层堆叠于该附着层上，其特征在于：
该焊垫层具有依序交互堆叠的至少两层第一金属层、至少两层第二金属层与一设置于最外侧的金层，该第一金属层为选自铝、铝合金所组成的群组，该第二金属层为选自钛、镍、铬、铂、钯、氮化钛、钛钨、钨、铑、铜所组成的群组。
2.根据权利要求1所述的发光二极管的电极结构，其特征在于，该焊垫层更具有一铂层，该焊垫层的该铂层为介于该焊垫层的该第二金属层与该焊垫层的该金层之间。
3.根据权利要求1所述的发光二极管的电极结构，其特征在于，该附着层具有一铬层。
4.根据权利要求3所述的发光二极管的电极结构，其特征在于，该附着层更具有依序堆叠于该铬层的一铝层与一钛层。
5.根据权利要求4所述的发光二极管的电极结构，其特征在于，该附着层的铬层厚度：18埃，铝层厚度：2500埃，钛层厚度：500埃。
6.根据权利要求1所述的发光二极管的电极结构，其特征在于，该第一金属层与该第二金属层的材料为分别选用铝与钛，其中铝厚度：10000埃，钛厚度：500埃。
7.根据权利要求2所述的发光二极管的电极结构，其特征在于，该焊垫层的铂层厚度：400埃与金层厚度：2000埃。
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