CN212648266U - 半导体发光元件和发光器件 - Google Patents
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Abstract
一种半导体发光元件,其包括半导体发光堆叠层和绝缘保护层;绝缘保护层覆盖在半导体发光堆叠层的周围;所述绝缘保护层包括绝缘反射层和绝缘包覆层,所述绝缘反射层具有内表面、外表面和侧壁,其中所述绝缘反射层的内表面相较于外表面更临近半导体发光堆叠层表面和侧壁周围,所述绝缘包覆层包覆所述绝缘反射层的外表面和侧壁。通过增加绝缘包覆层同时包覆所述绝缘反射层的外表面和侧壁,可有效阻挡锡膏中的迁移金属如银进入绝缘反射层,提升可靠性。
Description
技术领域
涉及一种具有绝缘反射层的半导体发光元件。
背景技术
随着LED芯片半导体发光元件成本的下降和技术的进步,再加上最近LED照明行业增长乏力,国内外LED芯片半导体发光元件和封装巨头纷纷开始寻找新的市场增长点,小尺寸的LED作为市场前景广阔的新技术,近两年尤其受关注,其中100微米以下尺寸的无透明基板衬底支撑的LED目前因为存在技术路线不确定和成本较高的原因,短时间内难以大规模商业化,而有透明基板衬底支撑的小尺寸LED作为小间距LED产品的延伸和100微米以下尺寸的无基板的LED的前奏,已经开始在LCD背光和RGB显示产品开始出货,现阶段例如已经量产出货的P0.9的有基板透明衬底如蓝宝石支撑的小尺寸LED。尤其在室内显示屏应用上,小尺寸LED具有更多的优势,包括更广的可视角度、更高的可靠度、无摩尔纹现象等,在不同视角下不会产生色偏现象,也不会有LED之间的串亮干扰现象。其中倒装小尺寸LED产品有更佳的电性效能,更好的散热性,以及低讯号干扰、低连接电路损耗等特性,使得最终产品具有更高的可靠性。
倒装LED芯片的封装主要采用普通锡膏回流和共晶焊接。比如对热阻和散热要求高的,对精度、平整性和可靠性要求高的,或是需多次回流温度阶梯的要求时,往往会选择AuSn共晶焊接。然而当小尺寸-LED的封装时,散热和温度阶梯都不是主要考虑点,反而更要考虑封装/转移的速度,PCB或TFT能承受的温度,基板表面金属层的可选性,de-solder修复的效率等等。基于这些因素,锡膏工艺将更实用。
目前采用绝缘反射层(如DBR)作为倒装LED的绝缘保护层,一方面起到隔绝正、负电极的作用,另一方面起到反射增强光提取的作用。对于LED芯片由于尺寸小来说,采用普通锡膏回流进行封装时,锡膏容易流动至小尺寸LED芯片表面固晶电极之外的绝缘保护层的表面区域(包括电极周围的顶面、芯片侧壁和衬底的一面侧),如果LED芯片表面的绝缘反射层不够致密,长时间老化条件下,锡膏中的活泼金属如Ag易进入绝缘反射层影响绝缘反射层的反射率,并且迁移金属如Ag易穿过绝缘反射层到半导体发光堆叠层表面引起短路,导致发光失效。
发明内容
本实用新型通过增加绝缘包覆层同时包覆所述绝缘反射层的外表面和侧壁,对绝缘反射层形成全方位的包覆,可有效阻挡锡膏中的迁移金属如银进入反射层,提升可靠性。
为了达到本实用新型的目的,提供如下一种半导体发光元件,其包括半导体发光堆叠层和绝缘保护层;绝缘保护层覆盖在半导体发光堆叠层的周围;
所述绝缘保护层包括绝缘反射层和绝缘包覆层,所述绝缘反射层具有内表面、外表面和侧壁,其中所述绝缘反射层的所述内表面相较于所述外表面更临近半导体发光堆叠层,所述绝缘包覆层包覆所述绝缘反射层的外表面和侧壁。
附图说明
附图1为实施例一提到的半导体发光元件的剖面示意图;
附图2为实施例一提到的半导体发光元件的水平示意图;
附图3为实施例二提到的半导体发光元件的结构示意图;
附图4为实施例三提到的半导体发光元件的结构示意图;
附图5为实施例三提到的半导体发光元件的结构示意图。
附图标记
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本实用新型的实施例。提供这些实施例使得本公开彻底和完整,并且向本领域技术人员充分传达本实用新型的范围。因此,本实用新型可以以许多不同的形式实施,并且不应该被解释为限于这里给出的示例性实施例。在附图中,为了清楚起见,可以夸大元件的尺寸(诸如宽度、长度和厚度)。在整个说明书中,相同的附图标记表示相同的元件。
实施例一
本实用新型提供如下一种半导体发光元件(LED)10,其是一种发光二极管,如图1所示的剖面示意图,其包括如下堆叠层:半导体发光堆叠层和绝缘保护层;绝缘保护层覆盖在半导体发光堆叠层的周围;
所述绝缘保护层包括绝缘反射层和绝缘包覆层,所述绝缘反射层具有内表面、外表面和侧壁,其中所述绝缘反射层的内表面相较于外表面更临近半导体发光堆叠层表面和侧壁周围,所述绝缘包覆层包覆所述绝缘反射层的外表面和侧壁。
下面针对各结构堆叠层进行详细描述。
半导体发光堆叠层包括第一导电类型半导体层102、发光层103及第二导电类型半导体层104,具体的半导体发光堆叠层可包括Ⅲ-Ⅴ型氮化物类半导体,例如可包括如(Al、Ga、In)N的氮化物类半导体或者包括(Al、Ga、In)P的磷化物半导体或者(Al、Ga、In)As的砷化物类半导体 。第一导电类型半导体层102可包括n型杂质(例如,Si、Ge、Sn),第二导电类型半导体层104可包括p型杂质(例如,Mg、Sr、Ba)。并且,上述杂质类型也可以相反。发光层103可包括多量子阱构造(MQW),可调节半导体的元素组成比,以便射出所期望的波长。在本实施例中,第二导电类型半导体层104可为p型半导体层。
第一导电类型半导体层102具有第一表面被划分为台面201覆盖的区域和第一电极电连接区域。台面201包括发光层103和发光层103上的第二导电类型半导体层104。第一电极电连接区域表面未被台面覆盖,用于设置第一电极106,第一电极106电连接第一导电类型半导体层102。
一透明电极层105位于第二导电类型半导体层104上。透明电极层105可与第二导电类型半导体层104欧姆接触。透明电极层105可包括透明导电层。透明导电层例如还可包括如氧化铟锡、氧化锌、氧化锌铟锡、氧化铟锌、氧化锌锡、氧化镓铟锡、氧化铟镓、氧化锌镓、铝掺杂氧化锌、氟掺杂氧化锡等的透光性导电氧化物、及如Ni/Au等的透光性金属层中的至少一种。所述导电性氧化物还可包括各种掺杂剂。优选地,透明电极层105的厚度是50~300纳米。所述的透明电极层105与第二导电类型半导体层104的表面接触电阻优选地低于金属电极在第二导电类型半导体层104的表面接触电阻,因此可以降低顺向电压(Vf),提高发光效率。
所述绝缘保护层包括绝缘反射层106和绝缘包覆层107,所述绝缘反射层106具有内表面S1、外表面S2和侧壁W1,其中侧壁W1连接内表面S1和外表面S2,其中所述绝缘反射层106的内表面S1相较于外表面S2更临近半导体发光堆叠层。具体的,绝缘反射层106覆盖半导体发光堆叠层的台面201的顶表面和侧壁以及第一导电类型半导体层102的表面和侧壁,当发光层辐射的光穿过台面的顶面和侧壁、第一导电类型半导体层102的表面和侧壁到达绝缘反射层106的内表面S1以及内部时,可通过绝缘反射层106反射返回至半导体发光堆叠层中,并且大部分光会进一步穿过半导体发光堆叠层从第一导电类型半导体层102的远离发光层103的表面辐射出去,提升出光效率。
优选地,绝缘反射层106能够具有至少80%或者进一步的至少90%反射率。绝缘反射层106可包括布拉格反射器实现上述反射率。所述布拉格反射器能够以折射率不同的至少两种介质层重复堆叠的方式形成,可形成为4对至20对,布拉格反射器的每一层可具有发光层辐射波段的峰值波长的1/4的光学厚度。绝缘反射层的整体厚度较佳的是2~6微米。例如所述介质层可包括TiO2、SiO2、HfO2、ZrO2、Nb2O5、MgF2等。在一些实施例中,绝缘反射层106可呈交替地沉积TiO2层/SiO2层。
可通过蒸镀镀膜工艺获得高反射率的绝缘反射层6。
由于现有的半导体发光元件的绝缘反射层6致密性较差,发光二极管在采用含迁移金属如银的锡膏进行覆晶固定在封装基板或者电路基板上以后,迁移金属如银容易接触到绝缘反射层的外表面以及较厚的侧壁处,长时间的老化条件下,迁移金属容易从外表面以及侧壁进入绝缘反射层6中导致反射效率降低,另外迁移金属如银容易穿过绝缘反射层6到达半导体发光序列堆叠层的表面导致短路失效。因此,增加一致密绝缘包覆层107,对所述绝缘反射层106的外表面和较厚的侧壁形成完整的包覆,用于阻挡锡膏中的迁移金属如银穿入低致密的绝缘反射层106,从而提升芯片的可靠性。
为了保证阻挡效果,所述的绝缘包覆层107的致密性优选高于绝缘反射层106。
优选地,绝缘包覆层107为单层或者多层的组合,可以选择自Al2O3、SiO2、Si3N4等,至少之一种。作为一个实施方式,可通过ALD (原子层沉积)或sputter (溅镀)工艺获得绝缘包覆层107,以实现保护层一107致密性高于所述绝缘反射层的致密性,绝缘包覆层的厚度较佳的是50nm~150nm。
所述的半导体发光元件还包括第一电极108和第二电极109。所述半导体发光元件在封装基板上时,第一电极和第二电极可通过锡膏工艺连接至封装基板。绝缘保护层具有贯穿的至少两个孔洞,第一电极和第二电极填充孔洞以形成电路通道,实现第一电极和第二电极与半导体发光序列之间导电连接。具体的绝缘保护层具有的至少两个孔洞同时贯穿绝缘包覆层107和绝缘反射层106。第一电极108和第二电极109形成在绝缘包覆层107的表面上。第一电极108通过绝缘反射层106和绝缘包覆层107的孔洞在第一导电类型半导体层102的第一电极电接触区域接触形成电性连接,第二电极109通过绝缘反射层106和绝缘包覆层107的孔洞与第二导电类型半导体层102表面的透明电极层105接触形成电连接。透明电极层105也可以具有至少一个孔洞,第二电极109可部分通过透明电极层105的所述至少一个孔洞与第二导电类型半导体层104的表面形成接触。优选的,第二电极109与第二导电类型半导体层104之间的电阻高于透明电极层105与第二导电类型半导体层104的电阻,以尽量减少电流直接在第二电极与第二导电类型半导体层104接触的位置拥挤。
由于绝缘保护层具有上述至少两个孔洞,使得绝缘包覆层107和绝缘反射层106在相同的位置同样分别具有相应的至少两个孔洞。为了实现绝缘包覆层107对绝缘反射层106的完整包覆,在同一位置处,绝缘包覆层107的孔洞小于绝缘反射层106的孔洞,并且绝缘包覆层107包覆住绝缘反射层106的孔洞内的侧壁。
所述的半导体发光序列半导体叠层也可以包括一个透明衬底100。如图1所示,所述透明衬底100可为绝缘性基板,如蓝宝石基板。透明衬底100可为生长基板用于对半导体发光堆叠层的生长过程形成支撑,也可以是键合基板,半导体发光堆叠层通过透明键合层键合在透明基板100上。透明衬底100包括第一表面、第二表面以及侧壁,其中第一表面和第二表面相对,透明衬底100可以为水平衬底,透明衬底100也可以可包括至少形成在第一表面的至少一部分区域的多个突起,例如,透明衬底100可以为经图案化的蓝宝石基板。
半导体发光堆叠层堆叠在透明衬底100第一表面,透明衬底100的第二表面提供半导体发光元件的出光区域。
透明衬底100第一表面可进一步划分为内部被半导体发光堆叠层覆盖的第一区域和半导体发光堆叠层周围未被半导体发光堆叠层覆盖的第二区域。这是由于在半导体发光元件制作过程中,半导体发光堆叠层在衬底经过分离之前就已经在衬底表面进行分离,露出透明衬底100的第一表面的第二区域,可以降低半导体发光堆叠层在衬底上产生的应力,从而可以减少半导体发光堆叠层引起衬底的翘曲,提高半导体发光元件的制作良率。
如图2所示,自第二导电类型半导体层俯视,所述的半导体发光堆叠层的覆盖的第一区域的面积小于透明衬底100的第一表面的水平面积。
优选地,所述绝缘反射层106和绝缘包覆层107覆盖所述的半导体发光堆叠层的周围,并且绝缘反射层106和绝缘包覆层107自半导体发光堆叠层的侧壁周围延伸至部分透明衬底100第一表面的第二区域上,以实现绝缘反射层106和绝缘包覆层107对半导体发光序列堆叠层更佳的绝缘防护,并且绝缘反射层106可对通过衬底内部传输到达衬底100第一表面上的光进行有效的反射,提升出光效率。在透明衬底100第一表面上第二区域的覆盖的所述绝缘反射层106的外表面和侧壁同时被绝缘包覆层107覆盖。
较佳的,所述绝缘反射层106和绝缘包覆层107未覆盖至半导体发光序列周围的透明衬底第一表面第二部分的边缘部分宽度,使透明衬底部分第一表面具有至少2um宽度被暴露,较佳的为2~10微米的宽度。可以避免在切割衬底过程中引起绝缘层破裂,使得老化过程中活泼金属通过破裂缝隙穿透绝缘保护层,引起芯片短路,提高芯片可靠性。
本实用新型的绝缘反射层和绝缘保护层一的设计较佳的适用于小型半导体发光元件,越小尺寸的半导体发光元件,在通过锡膏固晶过程中,锡膏越容易超过第一电极和第二电极的覆盖区域,至半导体发光序列堆叠侧壁或者底部,导致锡膏与绝缘反射层接触,导致银迁移。小型半导体发光元件,较佳的在不具有透明衬底的情况下,可以通过半导体发光序列堆叠层第一导电类型半导体层的水平边长尺寸反映其尺寸,例如小于等于300微米或者进一步的小于100微米,例如介于40微米~100微米之间;在具有透明衬底的情况下,半导体发光元件的尺寸也可以通过透明衬底的第一表面的尺寸反映,例如透明衬底100的第一表面的边长尺寸优选地小于等于300微米,较佳地,介于100~300微米之间,或者100~200微米,或为100微米以下更小的尺寸,优选的介于40微米~100微米之间。透明衬底第一表面的水水平积(水平截面面积)为90000平方微米以下,或者较小的如10000平方微米以上50000微米以下,或者10000平方微米以下,2000平方微米以上(例如40微米*60微米)。所述的透明衬底100的厚度介于40~150微米之间,较厚的情况为80~150微米,较薄的情况为40微米~80微米。透明衬底100上的半导体发光堆叠层的厚度介于1~10微米之间。本实施例的半导体发光元件具有上述水水平积及厚度,因此所述半导体发光元件可容易地应用到要求小型和或薄型发光装置的各种电子装置,包括显示、背光等领域的电子装置。
本实用新型提供如下制作工艺以获得本实用新型的半导体发光元件:
1.提供透明衬底,透明衬底包括第一表面和第二表面,在透明衬底的第一表面上,通过MOCVD工艺形成半导体发光序列堆叠层,按照生长顺序先后形成包括第一导电类型半导体层、发光层和第二导电类型半导体层的几层堆叠层。
2.形成透明电极层在半导体发光序列堆叠层的表面,并且通过光罩、蚀刻工艺蚀刻透明电极层、第一导电类型半导体层和发光层以形成暴露部分第一导电类型半导体层的台面,进一步蚀刻第一导电类型半导体层的部分台面以露出透明衬底的第一表面,以获得衬底表面上支撑的多个独立的半导体发光序列堆叠层。
3.在透明电极层表面、半导体发光序列侧壁、暴露的部分第一导电类型半导体层以及透明衬底的第一表面通过蒸镀工艺制作绝缘反射层,通过光罩、蚀刻工艺使透明电极层表面上、露出的第一导电类型半导体层上的绝缘反射层形成至少两个贯穿孔洞,并且去除半导体发光序列周围衬底的第一表面上的部分绝缘反射层;通过去除衬底的第一表面上的部分绝缘反射层,可以减少绝缘反射层的应力引起的半导体发光序列堆叠层和衬底的翘曲,可提升后续工艺例如隐切或劈裂的制程良率。
4.通过ALD或者sputter工艺制作绝缘包覆层包覆在绝缘反射层的外表面以及侧壁上,通过光罩、蚀刻工艺使绝缘包覆层形成多个贯穿孔洞,和去除衬底的第一表面上的一部分绝缘包覆层;其中绝缘包覆层的致密性高于绝缘反射层的致密性,绝缘包覆层的贯穿孔洞与绝缘反射层的贯穿孔洞位置对应,并且绝缘保护层一包覆住绝缘反射层的贯穿孔洞的内侧壁,露出绝缘反射层的贯穿孔洞的底表面。通过去除衬底的第一表面上的部分绝缘包覆层,可以减少绝缘包覆层的应力引起的半导体发光序列堆叠层和衬底的翘曲,提升后续工艺例如隐切或劈裂的制程良率。
5.形成第一电极和第二电极在绝缘保护层一的外表面,并且填充绝缘包覆层和绝缘反射层的贯穿孔洞以连接至透明电极层和第一导电类型半导体层。
6.通过隐切和劈裂的分离工艺断开衬底,形成多个半导体发光元件。
实施例二
如图3所示,作为实施例一的改进,所述绝缘反射层106的内表面与半导体发光堆叠层的顶面和侧壁之间还有绝缘防护底层110,其中绝缘防护底层110的致密性高于所述绝缘反射层的致密性。
绝缘防护底层110可同时覆盖在所述的半导体发光堆叠层的最远离透明衬底100的顶表面上和侧壁周围,并且进一步的可延伸至覆盖在半导体发光堆叠层周围的透明衬底100的第一表面与绝缘反射层106之间。
绝缘防护底层110与绝缘包覆层107起着双重保护,避免芯片制程中劈裂时或者运输或老化过程中外力作用,引起致密的绝缘层承受切力的能力较弱而产生微裂纹,进而避免迁移金属如银穿过微裂纹到达半导体发光序列堆叠层的表面,引起失效。
较佳的,绝缘防护底层110为单层,可以是Al2O3、SiO2、Si3N4等,至少之一种。作为一个实施方式,可通过sputter或者ALD工艺获得绝缘防护底层110,以实现绝缘防护底层110致密性高于所述绝缘反射层106的致密性,绝缘防护底层110的厚度较佳的是50nm~150nm。
实施例三
如图4所示,作为实施例一或二的改进,所述半导体发光元件还包括一绝缘粘附层111,该绝缘粘附层111至少位于第一电极与绝缘包覆层之间,或者绝缘粘附层111至少位于第二电极与绝缘包覆层之间,其中绝缘粘附层111的致密性低于绝缘包覆层的致密性。通过增加绝缘粘附层在致密的绝缘包覆层107和电极之间,可以避免芯片制程中劈裂时或者运输或老化过程中外力作用引起致密的绝缘包覆层107承受切力的能力较弱而产生的微裂纹影响电极的附着性,改善电极推力。
较佳的,绝缘粘附层111为单层或者多层,可以是SiO2,Si3N4,TiO2等至少之一种。作为一个实施方式,可通过电子束蒸镀或者PECVD工艺获得绝缘粘附层111,以实现绝缘粘附层111致密性低于所述绝缘包覆层的致密性,绝缘粘附层111的厚度较佳的是50nm~150nm。
实施例四
本实用新型的半导体发光元件可广泛运用于照明、车灯、闪光灯、背光、显示和植物照明领域,获得相应领域的发光元件、器件、装置。如图5所示,本实用新型同时提供如下一种半导体发光器件,其为一个封装器件或应用器件,其包括安装基板30和安装在安装基板30上的实施例一至三所述的半导体发光元件,所述的基板30上包括两连接电极302、303,半导体发光元件包括第一电极108和第二电极109,其中两连接电极和半导体发光元件第一电极和第二电极分别通过含迁移金属如银的导电膏304、305连接。所述的安装基板30根据不同的应用需求,可以是一个封装基板或者电路基板。
本实用新型通过增加绝缘包覆层,包覆所述绝缘反射层的外表面以及包覆住绝缘反射层的侧壁以形成全方位的防护,可防止迁移金属如银从绝缘反射层外表面以及侧壁进入绝缘反射层,提升可靠性。且本实用新型的结构可通过简单的工艺上即可实现,例如通过两道镀膜和两道蚀刻工艺即使绝缘包覆层完整包覆所述绝缘反射层的外表面和侧壁。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型,本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (16)
1.一种半导体发光元件,其包括半导体发光堆叠层和绝缘保护层;绝缘保护层覆盖在半导体发光堆叠层的周围;
所述绝缘保护层包括绝缘反射层和绝缘包覆层,所述绝缘反射层具有内表面、外表面和侧壁,其中所述绝缘反射层的所述内表面相较于所述外表面更临近半导体发光堆叠层,所述绝缘包覆层包覆所述绝缘反射层的外表面和侧壁。
2.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:其中所述绝缘反射层为布拉格反射层,所述绝缘反射层的堆叠厚度为2~6微米。
3.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述半导体发光元件还包括透明衬底,透明衬底具有相对的第一表面和第二表面,所述半导体发光堆叠层堆叠在透明衬底第一表面的部分区域上,所述绝缘保护层同时覆盖在半导体发光序列周围的透明衬底至少部分第一表面上。
4.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述的绝缘包覆层的厚度为10nm~200nm。
5.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述的绝缘包覆层的材料为Al2O3、SiO2。
6.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述的绝缘包覆层致密性高于绝缘反射层的致密性。
7.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述绝缘保护层未覆盖至半导体发光序列周围的透明衬底第一表面的边缘部分宽度,使透明衬底部分第一表面具有至少2um宽度被暴露。
8.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述绝缘反射层的内表面与半导体发光堆叠层的侧壁之间还有绝缘防护底层,其中绝缘防护底层的致密性高于所述绝缘反射层的致密性。
9.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:绝缘反射层和绝缘包覆层分别具有至少两个贯穿的孔洞,绝缘反射层的贯穿的孔洞和绝缘保护层的贯穿的孔洞位置对应,并且绝缘保护层一包覆住绝缘反射层的孔洞的内侧壁。
10.根据权利要求9所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述半导体发光元件还具有电性相反的第一电极和第二电极,其中第一电极和第二电极覆盖在绝缘包覆层的外表面并填充绝缘反射层和绝缘包覆层的所述贯穿的孔洞以电连接半导体发光序列堆叠层。
11.根据权利要求10所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述半导体发光元件还包括一绝缘粘附层,该绝缘粘附层至少位于第一电极与绝缘包覆层之间,或者绝缘粘附层至少位于第二电极与绝缘包覆层之间,其中绝缘粘附层的致密性低于绝缘包覆层的致密性。
12.根据权利要求11所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述的绝缘粘附层的厚度为10nm~200nm。
13.根据权利要求11所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述的绝缘粘附层为Si3N4、TiO2、SiO2。
14.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件,其特征在于:所述的半导体发光元件无透明衬底,第一导电类型半导体层的水平边长小于等于300微米或者所述的半导体发光元件具有透明衬底,透明衬底的水平边长小于等于300微米。
15.一种发光器件,其包括基板和基板上电连接的权利要求1~14任一项所述的半导体发光元件。
16.根据权利要求15所述的发光器件,其特征在于:所述的基板上包括两连接电极,半导体发光元件包括第一电极和第二电极,其中两连接电极和半导体发光元件第一电极和第二电极通过导电膏连接。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113540311A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-22 | 厦门三安光电有限公司 | 一种倒装发光二极管和发光装置 |
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