CN108288666A - 一种自带散热结构的发光二极管及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自带散热结构的发光二极管及电子设备，所述发光二极管包括：衬底；生长于衬底一侧的外延层，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；形成于所述外延层背离所述衬底一侧的透明导电散热层；以及，位于所述透明导电散热层背离所述衬底一侧的正面电极，及位于所述衬底背离所述外延层一侧的背面电极。由上述内容可知，本发明提高的技术方案，在外延层与正面电极之间形成一透明导电散热层，通过设置于外延层表面的透明导电散热层进行散热，在不影响发光二极管出光和使用的情况下，能够有效的将发光二极管产生的热量通过透明导电散热层散热，提高发光二极管的散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光技术领域，更具体的说，涉及一种自带散热结构的发光二极管及电子设备。
背景技术
随着科学技术的不断发展，越来越多的具有发光二极管的电子设备被广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种固态半导体发光二极管器件，被广泛应用于指示灯、显示屏等技术领域。发光二极管具有化学稳定性好、价格适中、制作工艺成熟、绿色环保等优点而被广泛应用。但是发光二极管的缺点极其明显，即其散热性能较差，尤其的在功率型器件大电流工作中问题十分突出，其因散热不良能够引起光效和性能下降、使用寿命降低等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种自带散热结构的发光二极管及电子设备，通过设置于外延层表面的透明导电散热层进行散热，在不影响发光二极管出光和使用的情况下，能够有效的将发光二极管产生的热量通过透明导电散热层散热，提高发光二极管的散热效果。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自带散热结构的发光二极管，所述发光二极管包括：
衬底；
生长于衬底一侧的外延层，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；
形成于所述外延层背离所述衬底一侧的透明导电散热层；
以及，位于所述透明导电散热层背离所述衬底一侧的正面电极，及位于所述衬底背离所述外延层一侧的背面电极。
可选的，所述透明导电散热层为石墨烯散热层。
可选的，所述发光二极管还包括：
环绕所述发光二极管侧壁外侧、且自所述透明导电散热层去除至所述衬底的去除区；
覆盖所述去除区的表面的隔离薄膜；
以及，填充于所述去除区、且位于所述隔离薄膜表面的侧壁散热层。
可选的，所述去除区的表面为粗化表面。
可选的，所述侧壁散热层为石墨散热层。
可选的，所述发光二极管还包括：
形成于所述背面电极一侧、且透过所述背面电极而延伸至所述衬底的具有预设图案的凹槽；
以及，填充于所述凹槽内的背面散热层。
可选的，所述预设图案为网格状图案。
可选的，所述凹槽的占用面积不大于所述背面电极的面积的一半。
可选的，所述背面散热层为石墨散热层。
相应的，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的自带散热结构的发光二极管。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明技术方案提供了一种自带散热结构的发光二极管及电子设备，所述发光二极管包括：衬底；生长于衬底一侧的外延层，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；形成于所述外延层背离所述衬底一侧的透明导电散热层；以及，位于所述透明导电散热层背离所述衬底一侧的正面电极，及位于所述衬底背离所述外延层一侧的背面电极。
由上述内容可知，本发明提高的技术方案，在外延层与正面电极之间形成一透明导电散热层，通过设置于外延层表面的透明导电散热层进行散热，在不影响发光二极管出光和使用的情况下，能够有效的将发光二极管产生的热量通过透明导电散热层散热，提高发光二极管的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种自带散热结构的发光二极管的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种自带散热结构的发光二极管的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种自带散热结构的发光二极管的结构示意图；
图4a-图4g为图3所示结构相应制作结构流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种固态半导体发光二极管器件，被广泛应用于指示灯、显示屏等技术领域。发光二极管具有化学稳定性好、价格适中、制作工艺成熟、绿色环保等优点而被广泛应用。但是发光二极管的缺点极其明显，即其散热性能较差，尤其的在功率型器件大电流工作中问题十分突出，其因散热不良能够引起光效和性能下降、使用寿命降低等问题。
为了解决上述问题，本申请实施例技术方案提供了一种自带散热结构的发光二极管及电子设备，通过设置于外延层表面的透明导电散热层进行散热，在不影响发光二极管出光和使用的情况下，能够有效的将发光二极管产生的热量通过透明导电散热层散热，提高发光二极管的散热效果。为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案，具体结合图1至图4g对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种自带散热结构的发光二极管的结构示意图，其中，所述发光二极管包括：
衬底100；
生长于衬底100一侧的外延层200，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；
形成于所述外延层200背离所述衬底100一侧的透明导电散热层300；
以及，位于所述透明导电散热层300背离所述衬底100一侧的正面电极400，及位于所述衬底100背离所述外延层200一侧的背面电极500。
在本申请一实施例中，本申请提供的衬底可以为砷化镓衬底，或者为其他材质衬底，对此本申请不做具体限制。以及，本申请实施例提供的位于外延层和正面电极之间的散热层为透明导电散热层，通过透明导电散热层的导电性，能够保证正面电极与外延层之间的电接触；以及，通过透明导电散热层的透明性，能够保证发光二极管的出光不被影响；以及，通过透明导电散热层的散热性，能够保证发光二极管自身具有良好的散热性，结合现有散热支架能结构能够进一步提高发光二极管的散热性，避免出现由于散热不良能够引起光效和性能下降、使用寿命降低等问题。可选的，本申请实施例提供的所述透明导电散热层为石墨烯散热层。
由上述内容可知，本申请实施例提高的技术方案，在外延层与正面电极之间形成一透明导电散热层，通过设置于外延层表面的透明导电散热层进行散热，在不影响发光二极管出光和使用的情况下，能够有效的将发光二极管产生的热量通过透明导电散热层散热，提高发光二极管的散热效果。
进一步的，本申请实施例提供的发光二极管还可以在其侧壁设置散热结构进行散热。参考图2所示，为本申请实施例提供的另一种自带散热结构的发光二极管，其中，所述发光二极管包括：
衬底100；
生长于衬底100一侧的外延层200，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；
形成于所述外延层200背离所述衬底100一侧的透明导电散热层300；
以及，位于所述透明导电散热层300背离所述衬底100一侧的正面电极400，及位于所述衬底100背离所述外延层200一侧的背面电极500。
以及，本申请实施例提供的所述发光二极管还包括：
环绕所述发光二极管侧壁外侧、且自所述透明导电散热层300去除至所述衬底100的去除区；
覆盖所述去除区的表面的隔离薄膜600；
以及，填充于所述去除区、且位于所述隔离薄膜600表面的侧壁散热层700。
本申请实施例提供的发光二极管在侧壁还形成有侧壁散热层，通过侧壁散热层能够进一步对发光二极管产生的热量进行散热，提高发光二极管的散热效率。
在本申请一实施例中，本申请提供的去除区可以延伸至衬底朝向外延层一侧的表面重合，或者，去除区可以延伸至衬底的内部，对此本申请不做具体限制；以及，在延伸至衬底的内部时，其延伸深度本申请同样不做限制。
在本申请一实施例中，本申请提供的的隔离薄膜可以为二氧化硅薄膜，通过隔离薄膜对侧壁散热层与去除区的表面进行隔离，避免两者之间接触而造成发光二极管失效。以及，为了提高发光效果、以及提高隔离薄膜与去除区的表面的结合强度，本申请实施例提供的，所述去除区的表面为粗化表面。
可选的，本申请实施例提供的所述侧壁散热层为石墨散热层。
进一步的，本申请实施例提供的发光二极管还可以在其背面形成散热结构进一步的提高散热效果。参考图3所示，为本申请实施例提供的又一种自带散热结构的发光二极管的结构示意图，其中，图3所示结构是以图2具有侧壁散热层的结构为基础的，此外，还可以以图1所示结构为基础，对此本申请不作具体。如图3所示本申请实施例提供的所述发光二极管包括：衬底100；
生长于衬底100一侧的外延层200，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；
形成于所述外延层200背离所述衬底100一侧的透明导电散热层300；
位于所述透明导电散热层300背离所述衬底100一侧的正面电极400，及位于所述衬底100背离所述外延层200一侧的背面电极500；
环绕所述发光二极管侧壁外侧、且自所述透明导电散热层300去除至所述衬底100的去除区；
覆盖所述去除区的表面的隔离薄膜600；
以及，填充于所述去除区、且位于所述隔离薄膜600表面的侧壁散热层700。
此外，本申请实施例提供的所述发光二极管还包括：
形成于所述背面电极500一侧、且透过所述背面电极500而延伸至所述衬底100的具有预设图案的凹槽；
以及，填充于所述凹槽内的背面散热层800。
本申请实施例提供的发光二极管还可以在背面形成背面散热层，进而结合透明导电散热层、侧壁散热层和其他现有散热结构，能够进一步的提高发光二极管的散热效率，保证发光二极管的可靠性高。
在本申请一实施例中，本申请提供的凹槽需要透过背面电极，其中，凹槽的底部可以与衬底朝向背面电极的表面重合，或者，凹槽的底部可以延伸至衬底内，对此本申请不做具体限制。同时，在凹槽的底部延伸至衬底内部时，本申请实施例对于凹槽延伸至衬底内的深度同样不做具体限制。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述预设图案为网格状图案。及，本申请提供的所述凹槽的占用面积不大于所述背面电极的面积的一半，其中，凹槽占用面积即为凹槽背离外延层一侧表面的面积，对此图案和占用面积需要根据实际应用进行具体设计。
可选的，本申请实施例提供的所述背面散热层为石墨散热层。
下面结合图4a-图4g对本申请实施例提供的发光二极管制作过程进行具体说明，其中，图4a-图4g所示制作结构流程以图3所示发光二极管结构进行的示意。
参考图4a所示，首先提供一种衬底结构，其中，衬底结构包括衬底100和生长于衬底100表面的外延层200。其中，外延层包括最基本的结构为N型层、发光层和P型层，此外，本申请实施例提供的外延层还可以包括其他一些优化结构，对此与现有技术相同，本申请不做多余赘述。
参考图4b所示，在外延层200背离衬底100一侧表面形成一透明导电散热层300。其中，可以在外延层200背离衬底100一侧表面沉积一层石墨烯散热层。
参考图4c所示，沉积石墨烯散热层300后，在石墨烯散热层300背离外延层200一侧表面形成正面电极400。其中，可以在石墨烯散热层300背离外延层200一侧表面蒸镀一电极层，而后对电极层进行图形化光刻、剥离处理后，形成正面电极400。
参考图4d所示，自透明导电散热层300起、沿环绕发光二极管侧壁外侧进行切割，延伸切割至衬底100内后，形成去除区。而后在去除区的表面形成隔离薄膜600，即形成二氧化硅薄膜。
参考图4e所示，在去除区、且位于隔离薄膜600的表面进行填充形成侧壁散热层700。
参考图4f所示，在衬底100背离外延层200一侧蒸镀背面电极500；而后，对背面电极500一侧进行切割形成凹槽。其中，凹槽可以为网格状凹槽，且凹槽可以延伸至衬底内。
参考图4g所示，在凹槽内填充形成背面散热层800，以得到发光二极管芯片。
相应的，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任意一实施例提供的自带散热结构的发光二极管。
本申请实施例技术方案提供了一种自带散热结构的发光二极管及电子设备，所述发光二极管包括：衬底；生长于衬底一侧的外延层，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；形成于所述外延层背离所述衬底一侧的透明导电散热层；以及，位于所述透明导电散热层背离所述衬底一侧的正面电极，及位于所述衬底背离所述外延层一侧的背面电极。
由上述内容可知，本申请实施例提高的技术方案，在外延层与正面电极之间形成一透明导电散热层，通过设置于外延层表面的透明导电散热层进行散热，在不影响发光二极管出光和使用的情况下，能够有效的将发光二极管产生的热量通过透明导电散热层散热，提高发光二极管的散热效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：
衬底；
生长于衬底一侧的外延层，所述外延层包括依次形成的N型层、发光层和P型层；
形成于所述外延层背离所述衬底一侧的透明导电散热层；
以及，位于所述透明导电散热层背离所述衬底一侧的正面电极，及位于所述衬底背离所述外延层一侧的背面电极。
2.根据权利要求1所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述透明导电散热层为石墨烯散热层。
3.根据权利要求1所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括：
环绕所述发光二极管侧壁外侧、且自所述透明导电散热层去除至所述衬底的去除区；
覆盖所述去除区的表面的隔离薄膜；
以及，填充于所述去除区、且位于所述隔离薄膜表面的侧壁散热层。
4.根据权利要求3所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述去除区的表面为粗化表面。
5.根据权利要求3所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述侧壁散热层为石墨散热层。
6.根据权利要求1所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括：
形成于所述背面电极一侧、且透过所述背面电极而延伸至所述衬底的具有预设图案的凹槽；
以及，填充于所述凹槽内的背面散热层。
7.根据权利要求6所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述预设图案为网格状图案。
8.根据权利要求6所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述凹槽的占用面积不大于所述背面电极的面积的一半。
9.根据权利要求6所述的自带散热结构的发光二极管，其特征在于，所述背面散热层为石墨散热层。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1～9任意一项所述的自带散热结构的发光二极管。
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