CN202855792U - 覆晶式的发光二极管 - Google Patents

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Abstract

一种覆晶式的发光二极管，包括一透明基板，其上至少设置有一第一电性半导体层、一发光层、一第二电性半导体层、至少一第一欧姆导电部、一第二欧姆导电部及第三欧姆导电部，其中该至少一第一欧姆导电部通过一连接通道而与第三欧姆导电部得以电性连接，且于第二电性半导体层上方以形成一第一电极区，而该第二欧姆导电部则设于相邻于所述各第一欧姆导电部的一侧的透明基板上方，其上方形成一第二电极区。

Description

覆晶式的发光二极管
技术领域
本实用新型有关一种可有效降低发光二极管操作电压，提高流明/瓦，且可维持高的发光效率的高亮度、高功率的覆晶式的发光二极管。
背景技术
近年来，已开发出以氮化物、磷化物为材料的高亮度发光二极管，其不仅可发出红、蓝、绿光，且可用以产生各色光与白光。 
一般传统的发光二极管，直接制作发光二极管磊晶结构于基材上，且将阴极电极与阳极电极分别制作于发光二极管磊晶结构侧与基材侧，如此的结构，虽具有较佳的电流分布效果，却因发光层距离封装基座较远、热传导阻抗较大，而使发光二极管的操作温度不易下降，阻碍了发光二极管往更大功率操作的可能！因此，近几年则逐渐发展覆晶式(flip chip)的发光二极管。
覆晶式的发光二极管，使发光二极管磊晶结构中的 p型半导体层与n型半导体层，暴露于发光二极管磊晶结构的同一侧，以能将阴、阳极电极制作于发光二极管磊晶结构的同一侧上，因而，可采用覆晶方式封装，以直接将设置有阴、阳极电极的发光二极管覆置于一封装焊料上。如此，能免除采用传统金属拉线的需求，进而有效缩小封装面积，同时由于发光层更接近封装基座，发光二极管的热阻因此下降，而使发光二极管的可靠性大幅提升！
然而，覆晶式的发光二极管，虽然具有封装上的优势，却因发光二极管磊晶结构中的 p型半导体层与n型半导体层，暴露于发光二极管磊晶结构的同一侧，加上半导体材料层的导电性较差，而使电流无法有效且均匀地从接点分散出去，发光二极管内部会发生部分区域电流密度过高的情况，因而影响整体亮度，降低使用寿命，进而影响发光二极管的发光效率。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在提供一种可有效降低发光二极管操作电压，提高流明/瓦，且可维持高的发光效率的高亮度、高功率的覆晶式的发光二极管。
为达上述的目的，本实用新型所设的一种覆晶式的发光二极管，其包括：
一个透明基板；
一个第一电性半导体层，形成于该透明基板上；
一个发光层，形成于该第一电性半导体层上；
一个第二电性半导体层，形成于该发光层上；
至少一个第一欧姆导电部，形成于该第二电性半导体层上，而该第二电性半导体层下另设有至少一个第三欧姆导电部，且该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部之间设有至少一个连接通道，使该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部得以电性连接，且该第一欧姆导电部上方形成第一电极区；以及
一个第二欧姆导电部，形成于透明基板上，并相邻于该第一欧姆导电部，且该第二欧姆导电部上方形成第二电极区。
优选的，该透明基板上还设有透明黏着层。
优选的，该透明黏着层上还设有透明导电层。
优选的，该透明基板为可导电的材质。
优选的，该第二电性半导体层上的第一欧姆导电部的总面积大于第二电性半导体层下的第三欧姆导电部的总面积。
优选的，该第二电性半导体层下的第三欧姆导电部被绝缘层所覆盖，以与该第一电性半导体层隔离。
优选的，该第一电性半导体层为P型，第二电性半导体层为N型。
优选的，该第一电性半导体层为N型，第二电性半导体层为P型。
优选的，该透明基板具有凹凸不平的表面。
优选的，该第一电性半导体层与透明基板的接触面为凹凸不平的表面。
优选的，该第二电性半导体层的上表面为图形化的表面，以利形成表面电浆。
为达上述的目的，本实用新型所设的另一种覆晶式的发光二极管，其包括：
一个透明基板；
一个第一电性半导体层，形成于该透明基板上，该第一电性半导体层设有相邻的第一表面与第二表面；
一个发光层，形成于上述该第一电性半导体层的第一表面上；
一个第二电性半导体层，形成于该上述的发光层上，该第二电性半导体层上形成第一电极区；
至少各一组第一欧姆导电部，分别形成于位于该第一表面与第二表面下方的第一电性半导体层与透明基板之间，而该第一电性半导体层上另设有至少一个第三欧姆导电部，且该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部之间设有至少一个连接通道，使该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部得以电性连接，且在该第二表面上方形成第二电极区。
优选的，该第一电性半导体层与该透明基板之间设有透明导电层，使该第一欧姆导电部设于该透明导电层上。
优选的，该透明基板与透明导电层间还设有透明黏着层。
优选的，该第一表面上方的第三欧姆导电部被绝缘层所覆盖，以与该第二电性半导体层隔离。
优选的，该第一电性半导体层为P型，第二电性半导体层为N型。
优选的，该第一电性半导体层为N型，第二电性半导体层为P型。
优选的，该第二电性半导体层的上表面为图形化的表面，以利形成表面电浆。
本实用新型第二电性半导体层上的所有第一欧姆导电部借由连接通道而与所有第三欧姆导电部电性连接后，等于欧姆导电面积大幅增加，使得发光二极管的操作电压可以大幅下降，因此降低发光二极管的欧姆电损，增加发光二极管的发光效率（流明/瓦），同时发光二极管的工作温度也可以下降，进而容许此发光二极管可以操作在更高功率，而使此发光元件成本（费用/流明）下降。
附图说明
图1为本实用新型实施例发光二极管结构的剖面示意图。
图2为本实用新型实施例接合于一封装承座后的剖面示意图。
图3为本实用新型另一实施例发光二极管结构的剖面示意图。
图4为本实用新型另一实施例接合于一封装承座后的剖面示意图。
【主要元件符号说明】
1：透明基板                 11：透明导电层
111：第一表面               112：第二表面
12：透明黏着层              2：第一电性半导体层
21：第一表面                22：第二表面
3：发光层                   4：第一欧姆导电部
41：连接通道                5：第二电性半导体层
6：第二欧姆导电部           6a：金属连接层
61：连接通道                7：第三欧姆导电部           
71：绝缘层                  8：反射层                   
9：阻障层                   X：第一电极区               
Y：第二电极区               a：封装承座                 
b：导电迹线                 c：中介层 。                 
具体实施方式
请参阅图1，图式内容为本实用新型覆晶式的发光二极管的一第一实施例，其由一透明基板1、一第一电性半导体层2、一发光层3、数个第一欧姆导电部（ohmic contact）4、一第二电性半导体层5及一第二欧姆导电部6所组成。
该透明基板1可为一蓝宝石基板（Sapphire Substrate）玻璃、砷化镓、磷化镓、氮化镓或碳化硅其中一种，该第一电性半导体层2形成于该透明基板1上，该第一电性半导体层2与透明基板1之间更设有一透明导电层11，该透明导电层11可为ITO、ZnO及其组合。该透明导电层11与透明基板1之间更设有一透明黏着层12，该透明黏着层12选用于由热固性树脂苯并环丁烯（BCB）树脂、聚酰胺（PI）、氟环丁烷（PFCB）、氧化铟锡（ITO）及其组合。
其中该透明导电层11上形成有第一表面111与第二表面112，该第一电性半导体层2设于该透明基板1上透明导电层11上的第一表面111上，该发光层3形成于该第一电性半导体层2上，该发光层3的材料选自于由AlGaInN、AlGaInP、GaAs、InGaAs、InP及AlGaAs所构成的族群中至少一者。
该第二电性半导体层5形成于该发光层3上，该数个第一欧姆导电部4形成于该第二电性半导体层5上，而该第二电性半导体层5下另设有至少一第三欧姆导电部7，该第二电性半导体层5上的第一欧姆导电部4的总面积可大于第二电性半导体层5下的第三欧姆导电部7的总面积，且该第一欧姆导电部4与第三欧姆导电部7之间至少设有一个连接通道41，使该所有第一欧姆导电部4与所有第三欧姆导电部7得以电性连接，且该第二电性半导体层5下的第三欧姆导电部7被一绝缘层71所覆盖，以与该第一电性半导体层2隔离。又，该第一欧姆导电部4上结合有一反射层8，该反射层8上结合有一阻障层9。前述的阻障层9材质包括Ni、W、WN、TiN、Pt，反射层8的材料至少含有Ag、Al、Au、Rh、Ni及其合金，在该第一欧姆导电部4上方的阻障层9上形成一第一电极区X。
该第二欧姆导电部6则形成于该透明基板上透明导电层11上的第二表面112上，且相邻于该第一欧姆导电部4，且该第二欧姆导电部6上方形成一第二电极区Y。该第二欧姆导电部6与透明导电层11间可设有一反射层8，另该第二欧姆导电部6与该反射层8间可设有一阻障层9，而前述的阻障层9材质包括Ni、W、WN、TiN、Pt，反射层8的材料至少含有Ag、Al、Au、Rh、Ni及其合金。
而该第一电性半导体层2可为P型、第二电性半导体层5为N型，或是设计为第一电性半导体层2为N型、第二电性半导体层5为P型。由于N型半导体具有较佳的导电率，可使用较少数目的金属电极，以便减少遮光及增加亮度，因此本实施例较佳的设计为第一电性半导体层2为P型，第二电性半导体层5为N型。
此外，该第二电性半导体层5的上表面为一图形化的表面，以利形成一表面电浆（surface plasmon），以增强发光的效率，该透明基板1可设为一具有一凹凸不平的表面，使发光向外输出的机率增加，进而更有助于提升发光二极管的光取出效率以及整体的光输出强度。而该第一电性半导体层与透明基板的接触面也可设为一凹凸不平的表面，以改善发光二极管内部的光学全反射现象，有效提升发光二极管的光输出强度。
借此，当该第二电性半导体层5上的所有第一欧姆导电部4借由连接通道41而与所有第三欧姆导电部7电性连接后，等于欧姆导电面积大幅增加，使得发光二极管的操作电压可以大幅下降，因此降低发光二极管的欧姆电损，增加发光二极管的发光效率（流明/瓦），同时发光二极管的工作温度也可以下降，进而容许此发光二极管可以操作在更高功率，而使此发光元件成本（费用/流明）下降。
当完成上述结构后，如图2所示，以倒置覆晶方式接合于一封装承座a之上，该封装承座a可为一导热系数高的基板，例如为一n型硅基板，或为一p型硅基板；当然，该封装承座a也可为一陶瓷基板。该封装承座a之上至少设有二导电迹线b，分别对应于第一欧姆导电部4上方的第一电极区X及第二欧姆导电部6上方的第二电极区Y，借由一焊接材料所构成的中介层c使上述结构接合于该封装承座a之上，形成一覆晶式发光二极管。其所产生的热量可以经由封装承座a迅速传导至元件之外，故可适用于高功率的发光二极管，而该中介层c是以基础金属、金属合金、半导体合金、具有导热性和导电性的黏料、LED晶粒和封装承座a间的不同金属共熔接点、金凸点、焊料凸块任一材料所成者。
请再参阅图3，其为本实用新型第二实施例，该实施例覆晶式的发光二极管由一透明基板1、第一电性半导体层2、一发光层3、一第二电性半导体层5、数个第一欧姆导电部4及一金属连接层6a所组成（相关材料如同第一实施例中的材料，故不再赘述）。
该第一电性半导体层2形成于该透明基板1上，该第一电性半导体层2与该透明基板1之间设有一透明导电层11，而该透明导电层11与透明基板1之间设有一透明黏着层12。
该第一电性半导体层2设有一相邻的第一表面21与一第二表面22，该发光层3形成于上述该第一电性半导体层2的第一表面21上，该第二电性半导体层5形成于该上述的发光层3上，且该第二电性半导体层5上皆设有一反射层8，该反射层8上设有一阻障层9，在该第二电性半导体层5上的阻障层9上方形成一第一电极区（X）。
至少各一个以上的第一欧姆导电部4形成于位于该第一表面21与第二表面22下方的第一电性半导体层2的下表面上，而该第一电性半导体层2上另设有至少各一个以上的第三欧姆导电部7，且该第一欧姆导电部4与第三欧姆导电部7之间设有至少各一连接通道41，使该所有第一欧姆导电部4与所有第三欧姆导电部7得以电性连接，且在该第二表面22上方的第三欧姆导电部7上依序设有反射层8及阻障层9，并于阻障层9上形成一第二电极区Y，又，该第二表面22上方的第三欧姆导电部7与反射层8之间也可设有一金属连接层6a。
该第一表面21上方的第三欧姆导电部7被一绝缘层71所覆盖，以与该第二电性半导体层5隔离。
该数个第一欧姆导电部4也可通过透明导电层11而互相导通，进而借由连接通道41而与所有第三欧姆导电部7电性连接，等于欧姆导电面积大幅增加，使得发光二极管的操作电压可以大幅下降，因此降低发光二极管的欧姆电损，增加发光二极管的发光效率（流明/瓦），同时发光二极管的工作温度也可以下降，进而容许此发光二极管可以操作在更高功率，而使此发光元件成本（费用/流明）下降。
当完成上述结构后，如图4所示，以倒置覆晶方式接合于封装承座a之上，该封装承座a的二导电迹线b，分别对应于第一电极区X及第二电极区Y，借由一焊接材料所构成的中介层c使上述结构接合于该封装承座a之上，形成一覆晶式发光二极管。其所产生的热量可以经由封装承座a迅速传导至元件之外，故可适用于高功率的发光二极管。
以上所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术手段，根据本文的揭露或教导可衍生推导出许多的变更与修正，若依本实用新型的构想所作的等效改变，其所产生的作用仍未超出说明书及图式所涵盖的实质精神时，均应视为在本实用新型的技术范畴之内，合先陈明。

Claims (18)

1.一种覆晶式的发光二极管，其特征在于，包括：
一个透明基板；
一个第一电性半导体层，形成于该透明基板上；
一个发光层，形成于该第一电性半导体层上；
一个第二电性半导体层，形成于该发光层上；
至少一个第一欧姆导电部，形成于该第二电性半导体层上，而该第二电性半导体层下另设有至少一个第三欧姆导电部，且该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部之间设有至少一个连接通道，使该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部得以电性连接，且该第一欧姆导电部上方形成第一电极区；以及
一个第二欧姆导电部，形成于透明基板上，并相邻于该第一欧姆导电部，且该第二欧姆导电部上方形成第二电极区。
2.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该透明基板上还设有透明黏着层。
3.如权利要求2所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该透明黏着层上还设有透明导电层。
4.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该透明基板为可导电的材质。
5.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第二电性半导体层上的第一欧姆导电部的总面积大于第二电性半导体层下的第三欧姆导电部的总面积。
6.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第二电性半导体层下的第三欧姆导电部被绝缘层所覆盖，以与该第一电性半导体层隔离。
7.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第一电性半导体层为P型，第二电性半导体层为N型。
8.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第一电性半导体层为N型，第二电性半导体层为P型。
9.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该透明基板具有凹凸不平的表面。
10.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第一电性半导体层与透明基板的接触面为凹凸不平的表面。
11.如权利要求1所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第二电性半导体层的上表面为图形化的表面，以利形成表面电浆。
12.一种覆晶式的发光二极管，其特征在于，包括：
一个透明基板；
一个第一电性半导体层，形成于该透明基板上，该第一电性半导体层设有相邻的第一表面与第二表面；
一个发光层，形成于上述该第一电性半导体层的第一表面上；
一个第二电性半导体层，形成于该上述的发光层上，该第二电性半导体层上形成第一电极区；
至少各一组第一欧姆导电部，分别形成于位于该第一表面与第二表面下方的第一电性半导体层与透明基板之间，而该第一电性半导体层上另设有至少一个第三欧姆导电部，且该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部之间设有至少一个连接通道，使该第一欧姆导电部与第三欧姆导电部得以电性连接，且在该第二表面上方形成第二电极区。
13.如权利要求12所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第一电性半导体层与该透明基板之间设有透明导电层，使该第一欧姆导电部设于该透明导电层上。
14.如权利要求13所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该透明基板与透明导电层间还设有透明黏着层。
15.如权利要求12所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第一表面上方的第三欧姆导电部被绝缘层所覆盖，以与该第二电性半导体层隔离。
16.如权利要求12所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第一电性半导体层为P型，第二电性半导体层为N型。
17.如权利要求12所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第一电性半导体层为N型，第二电性半导体层为P型。
18.如权利要求12所述的覆晶式的发光二极管，其特征在于，该第二电性半导体层的上表面为图形化的表面，以利形成表面电浆。
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