CN1921156A - 发光二极体光源模组及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极体光源模组，其依次包括一基板、一反射层、一接合层、一发光二极体层和一散射层。该散射层中具有纳米粒子。本发明还提供一种发光二极体光源模组的制造方法，其包括如下步骤：提供一辅助基板与一基板；在该辅助基板上形成一发光二极体层；在该基板表面形成一反射层；在该反射层表面形成一接合层；进行接合制程，通过该接合层将反射层与发光二极体层接合、除去辅助基板、在该发光二极体层表面形成一散射层。该散射层中具有纳米粒子。

Description

发光二极体光源模组及其制造方法
【技术领域】
本发明关于一种发光二极体光源模组及其制造方法。
【背景技术】
发光二极体(LED)是一种固态半导体元件，其利用二极管内分离的两个载子-负电的电子与正电的电洞-相互结合产生的过剩能量以光子形式释放而发光，属于冷光发光。只要在发光二极体元件两端通入极小电流便可发光。LED因其使用的材料不同，其内电子、电洞所占的能阶也有所不同，能阶的高低差影响结合后光子的能量而产生不同波长的光，从而显示不同颜色，如红、橙、黄、绿、蓝或不可见光等。LED产品优点为寿命长、省电、较耐用、耐震、牢靠、适于量产、体积小、反应快。
由结晶半导体制作而成的LED装置被广泛用于显示元件。该种LED装置的基板大部分为III-V族化合物半导体，所谓III-V族化合物半导体，是指元素周期表中的第III主族元素硼、铝、镓、铟、铊与第V主族元素氮、磷、砷、锑、铋相结合生成的化合物半导体，如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)和磷砷化镓(GaAsP)等，其特性为：高频、高抗辐射性及高基板绝缘性，可广泛应用于各种通讯类高频电子商品，如行动电话等。其中磷砷化镓(GaAsP)及砷化镓(GaAs)广泛应用于LED领域。
但是，该III-V族化合物半导体存在易吸收光能以及低热传导性等缺点。
因发光二极体产生的光为各向同性，部分光会射至基板，被基板的GaAs、GaAsP等材料部分吸收，造成光能损失，导致发光二极体光源模组的辉度降低。另外，此种基板的低热传导性质，使得发光二极体面光源产生的热量无法得到快速有效地排出，因此该类LED只能应用于低功率的元件，这限制了其进一步应用。
有鉴于此，提供一种可提高辉度并具有良好散热性能的发光二极体光源模组及其制造方法实为必需。
【发明内容】
以下，将以实施例说明一种可提高辉度并具有良好散热性能的发光二极体光源模组。
以及通过这些实施例说明一种可提高辉度并具有良好散热性能的发光二极体光源模组的制造方法。
为实现上述内容，提供一种发光二极体光源模组，其依次包括一基板、一反射层、一接合层和一发光二极体层。该发光二极体光源模组进一步包括一位于发光二极体远离接合层一侧的散射层。该散射层中具有纳米粒子。
该基板的材质为铜或铝，该反射层的材质为金属合金，该接合层的材质为金、铝或银。
以及，提供一种发光二极体光源模组的制造方法，其包括如下步骤：提供一辅助基板与一基板；在该辅助基板上形成一发光二极体层；在该基板表面形成一反射层；在该反射层表面形成一接合层；进行接合制程，通过该接合层将反射层与发光二极体层接合及除去辅助基板。在除去辅助基板后，进一步包括一在该发光二极体层表面形成一散射层的步骤。
相较于现有技术，本技术方案发光二极体光源模组具有如下特点：由发光二极体层发出的光线，一部分直接出射，另一部分射至反射层，经该反射层的高反射作用，被充分反射回散射层，从而使得该发光二极体光源模组光利用率提高，出射光辉度增强。
因该接合层、该反射层的材质均为金属，具有良好的热传导性能，由发光二极体层产生的热量可被快速传导至基板，且构成该基板的铜或铝均为热的良导体，可起散热片的作用，从而将热量导出。
并且，直接出射的部分光线射至散射层时，经散射层中纳米粒子作用后改变原来的路径，散射至各个方向，可获得较宽范围的光线分布。
【附图说明】
图1是本技术方案具体实施例发光二极体光源模组结构示意图。
图2是本技术方案具体实施例发光二极体光源模组制作方法示意图。
图3是本技术方案具体实施例发光二极体光源模组发光机理示意图。
图4是本技术方案具体实施例发光二极体光源模组散热示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1，是本实施例发光二极体光源模组结构示意图。该发光二极体光源模组100依次包括一基板130、一反射层140、一接合层150、一发光二极体层120与一散射层160。
其中，该基板130的材质为铜或铝，其表面粗糙度为0.2纳米～0.8纳米。
该反射层140的材质为AlX或AgY，X代表铜、镁或金，Y代表铜、金或铝。其中X或Y在合金中的浓度为小于等于10％。该反射层140的厚度为10纳米～200纳米，优选20纳米～50纳米，其反射率可达92％以上。
该接合层150的材质为金、铝或银，厚度为5纳米～20纳米。
该散射层160的厚度为100纳米～500纳米，其主要成分为二氧化硅(SiO2)，其中掺杂有纳米粒子Al2O3、SiOx或TiOx，其中x值介于1～2之间，该纳米粒子的大小为2纳米～20纳米，优选5纳米～10纳米。
请参阅图2，是本实施例发光二极体光源模组制作方法示意图。如图2(a)所示，首先提供一辅助基板110，其材质为砷化镓，还可为GaAsP、AlGaAs等III-V族化合物半导体。在该辅助基板110上均匀地沉积(Deposit)一发光二极体层120，也可采用旋覆(Spin Coating)、均匀涂覆(Uniform Coat)、预涂(Pre-coat)以及化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)等方式。
如图2(b)所示，提供一基板130，其材质为铜或铝，并将其表面磨光，使该基板130的表面粗糙度为0.2纳米～0.8纳米。在该基板130表面形成一反射层140，该反射层140的材质为金属铝或银或其合金AlX或AgY，X代表铜、镁或金，Y代表铜、金或铝。其中X或Y在合金中的浓度为小于等于10％。该反射层140的反射率可达92％以上，其厚度为10纳米～200纳米，优选20纳米～50纳米。该反射层140以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法沉积而成。
在该反射层140表面以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法形成一接合层150，该接合层150为金属导体层，其材质为金、铝或银，厚度为5纳米～20纳米。
如图2(c)所示，将图2(a)所示的辅助基板110及发光二极体层120反转，并覆于图2(b)所示的接合层150表面，进行接合制程，接合温度为200℃～400℃，通过该接合层150将反射层140与发光二极体层120接合。
如图2(d)所示，以化学蚀刻、化学机械研磨、溅镀蚀刻或电浆蚀刻等方式除去该辅助基板110。剩余部分为发光二极体层120、接合层150、反射层140及基板130。
如图2(e)所示，在该发光二极体层120表面沉积一散射层160，其厚度为100纳米～500纳米。该散射层160是由纳米粒子与二氧化硅共同溅镀沉积而成，主要成分为二氧化硅透明层，其中掺杂有纳米粒子Al2O3、SiOx或TiOx，其中x值介于1～2之间，该纳米粒子的大小为2纳米～20纳米，优选5纳米～10纳米，其作用是形成多重散射使得光线可被扩散至较宽的角度范围。该散射层160为光出射面，因此可得到较宽角度范围的光线分布。
如此，完成发光二极体光源模组的制作。
图3是本实施例发光二极体光源模组100发光机理示意图。由发光二极体层120发出的光线为各向同性，部分直接射至散射层160，经散射层160中的纳米粒子作用后改变原来的路径，散射至各个方向，可获得较宽范围的光线分布。另一部分射至反射层140，经该反射层140的高反射作用，被充分反射回散射层160，从而使得该发光二极体光源模组100光利用率提高，出射光辉度增强。图中箭头所示为光线传输方向。
图4是实施例发光二极体光源模组100散热示意图。因该接合层150、该反射层140的材质均为金属，具有良好的热传导性能，由发光二极体层120产生的热量可经由该接合层150及反射层140而被快速传导至基板130，且构成该基板130的铜或铝均为热的良导体，可起散热片的作用，从而将热量导出。图中箭头所示是热量传送方向。
因此，本技术方案发光二极体光源模组可提高辉度并具有良好散热效果。
本技术方案发光二极体光源模组可用于各类显示产品、电视机、笔记型计算机、手机及汽车电子产品等。

Claims (24)

1.一种发光二极体光源模组，其依次包括一基板、一反射层、一接合层和一发光二极体层。
2.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该基板的材质为铜或铝。
3.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该反射层的材质为AlX或AgY，X代表铜、镁或金，Y代表铜、金、或铝。
4.如权利要求3所述的发光二极体光源模组，其特征在于：X或Y在合金中的浓度为10％以下。
5.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该反射层的厚度为10纳米～200纳米。
6.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该反射层的反射率为92％以上。
7.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该接合层的材质为金、铝或银。
8.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该接合层的厚度为5纳米～20纳米。
9.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该光源模组进一步包括一位于发光二极体远离接合层一侧的散射层。
10.如权利要求9所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该散射层中具有纳米粒子。
11.如权利要求10所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该纳米粒子为Al2O3、SiOx或TiOx，x值介于1～2之间。
12.如权利要求10所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该纳米粒子大小为2纳米～20纳米。
13.如权利要求9所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该散射层的主要成分为二氧化硅。
14.如权利要求9所述的发光二极体光源模组，其特征在于：该散射层的厚度为100纳米～500纳米。
15.一种发光二极体光源模组的制造方法，其包括如下步骤：
提供一辅助基板与一基板；
在该辅助基板上形成一发光二极体层；
在该基板表面形成一反射层；
在该反射层表面形成一接合层；
进行接合制程，通过该接合层将反射层与发光二极体层接合；
除去辅助基板。
16.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该辅助基板的材质为III-V族化合物半导体。
17.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该辅助基板的材质为GaAs、GaAsP或AlGaAs。
18.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该发光二极体层是采用沉积、旋覆、均匀涂覆、预涂或者化学气相沉积法形成。
19.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该反射层以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法形成。
20.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该接合层以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法形成。
21.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该接合制程的接合温度为200℃～400℃。
22.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该除去辅助基板的制程是以化学蚀刻、化学机械研磨、溅镀蚀刻或电浆蚀刻方式完成。
23.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：在除去辅助基板后进一步包括一在该发光二极体层表面形成一散射层的步骤。
24.如权利要求23所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于：该散射层是由纳米粒子与二氧化硅共同溅镀沉积而成。
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