JP4459871B2

JP4459871B2 - 熱経路が形成された粘着層を有する発光ダイオード

Info

Publication number: JP4459871B2
Application number: JP2005192118A
Authority: JP
Inventors: 明勳謝
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: US20060006524A1; DE102005031613A1; TW200603429A; TWI302038B; JP2006024928A; DE102005031613B4

Description

本発明は粘着層を有するＬＥＤに関し、より詳細には、複数の熱経路（ｈｅａｔｐａｔｈ）が形成された粘着層を有するＬＥＤに関する。

今日では、ＬＥＤは広範囲に活用されており、例えば、光ディスプレイ、信号機、データ記憶、通信装置、発光装置及び医療装置などがある。したがって、ＬＥＤの輝度を高めることは、ＬＥＤの作製において重要である。

ＬＥＤとその作製方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。作製方法は、第一の吸光基板にＬＥＤエピタキシャル構造を形成することであり、ポリマーの誘電性粘着層を活用してＬＥＤエピタキシャル構造の表面を熱伝導度の高い第二基板に結合する。これは、チップの熱損失効率を高め、ＬＥＤの発光効率を高める。開示されている特許文献１において、エピタキシャル層は第一の吸光基板に形成され、粘着層はエピタキシャル層を第二基板に結合するように活用される。次いで、第一基板は熱抵抗を減じるように取り除かれ、熱損失効率が高まり、発光効率が高まる。しかしながら、ＬＥＤの熱抵抗がエピタキシャル層と、誘電性粘着層と、第二基板の熱抵抗の合計にほとんど等しいので、誘電性粘着層の熱伝導度は０．１Ｗ／ｍｋ乃至０．３Ｗ／ｍｋ間であり、ＬＥＤは熱伝導度の高い第二基板の熱損失特性を良好に活用できない。したがって、ＬＥＤは熱損失が低い問題を有する。
台湾特許第５５０８３４号

したがって、本発明の目的は、粘着層を有するＬＥＤの熱損失問題を解決する方法を提供することであり、さらに、高出力ＬＥＤの熱損失問題を解決する方法を提供することである。

上述した問題を解決するために、本発明者は、ＬＥＤスタックによって発生した熱が熱経路により基板に損失できるように、ＬＥＤスタックと基板を結合するための粘着層を通過するか、又は貫通する複数の金属の突出若しくは半導体の突出の形状の複数の熱経路を提供する創造的な概念を得た。これは、粘着層を有するＬＥＤ又は高出力ＬＥＤの熱損失問題を効率的に解決できる。

上述の本発明の課題を達成するために、本発明は熱経路を設けて形成されたＬＥＤを開示する。該ＬＥＤは、熱損失の高い基板と、熱損失の高い基板上に複数の熱経路の突出を設けて形成された粘着層と、粘着層上に形成された反射層と、反射層上に形成された電気的な絶縁層と、電気的な絶縁層上に形成された透明性導電層とを含み、熱経路を形成するために、突出は粘着層を通過するか、又は貫通する。さらに、透明性導電層の上面は、第一表面領域と第二表面領域を含む。ＬＥＤは、第一表面領域上に形成された第一接触層と、第一接触層上に形成された第一クラッディング層と、第一クラッディング層上に形成された発光層と、発光層上に形成された第二クラッディング層と、第二クラッディング層上に形成された第二接触層と、第二接触層上に形成された第一のワイヤーボンド電極と、第二表面領域上に形成された第二のワイヤーボンド電極とを含む。加えて、別の電気的な絶縁層は、熱損失の高い基板と粘着層との間に形成できる。これもまた、本発明の趣旨の範囲内である。

上述の熱損失の高い基板は、ＧａＰ、Ｓｉ、ＳｉＣ及び金属で構成する群から選択される物質で成る。

上述の熱経路の突出は、金属製の熱経路の突出か、又は半導体の熱経路の突出の形状と成ることができ、熱経路の突出は、Ｉｎ、Ｓｎ，Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ，Ｇｅ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ、ＡｕＺｎ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＳｉＣ及び同様なもので構成する群から選択される物質で成る。

上述の粘着層は、ＰＩ、ＢＣＢ、ＰＦＣＢ及び同様なもので構成する群から選択される物質で成る。

上述の反射層は、Ｉｎ、Ｓｎ，Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ，Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎで構成する群から選択される物質で成る。

上述の電気的な絶縁層は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２及び同様なもので構成する群から選択される物質で成る。

上述の透明性導電層は、酸化インジウムスズ、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛及び酸化亜鉛スズで構成する群から選択される物質で成る。

上述の第一接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮで構成する群から選択される物質で成る。

上述の第一クラッディング層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成る。

上述の発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成る。

上述の第二クラッディング層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成る。

上述の第二接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮで構成する群から選択される物質で成る。

本発明の上記及び他の目的は、添付図で例示される好ましい実施態様の下記の詳細な記載を通読した後、当業者にとって明白となる。

第一実施態様
図１を参照するに、ＬＥＤは、熱損失の高い基板１１と、熱損失の高い基板１１上に形成された複数の熱経路の突出１２を有する粘着層１３と、粘着層１３上に形成された反射層１４と、反射層１４上に形成された電気的な絶縁層１５と、電気的な絶縁層１５上に形成された透明性導電層１６とを含み、熱経路を形成するために、突出１２は粘着層１３を通過するか、又は貫通し、さらに、透明性導電層１６の上面は、第一表面領域と第二表面領域とを含む。さらに、ＬＥＤは、第一表面領域上に形成された第一接触層１７と、第一接触層１７上に形成された第一クラッディング層１８と、第一クラッディング層１８上に形成された発光層１９と、発光層１９上に形成された第二クラッディング層２０と、第二クラッディング層２０上に形成された第二接触層２１と、第二接触層２１上に形成された第一のワイヤーボンド電極９と、透明な層１６の第二表面領域上に形成された第二のワイヤーボンド電極８とを含む。さらに、別の電気的な絶縁層は、熱損失の高い基板と粘着層との間に形成できる。これもまた、本発明の趣旨の範囲内である。

第二実施態様
図２を参照するに、ＬＥＤは、複数の熱経路の突出を有する熱損失の高い基板１０と、熱損失の高い基板１０上に形成された電気的な絶縁層１１１と、電気的な絶縁層１１１上に形成された粘着層１３と、電気的な絶縁層１１１及び粘着層１３上に形成された透明性導電層１６とを含み、突出は粘着層１３を通過するか、又は貫通し、透明性導電層１６は第一表面領域と第二表面領域を含む。さらに、ＬＥＤは、第一表面領域上に形成された第一接触層１７と、第一接触層１７上に形成された第一クラッディング層１８と、第一クラッディング層１８上に形成された発光層１９と、発光層１９上に形成された第二クラッディング層２０と、第二クラッディング層２０上に形成された第二接触層２１と、第二接触層２１上に形成された第一のワイヤーボンド電極９と、透明性導電層１６の第二表面領域上に形成された第二のワイヤーボンド電極８とを含む。

第三実施態様
本発明と一致する複数の熱経路を備えて形成された粘着層を設けたＬＥＤの別の好ましい実施態様である図３を参照する。この実施態様は、第一実施態様とほとんど同様である。それらの差異は、電気的な絶縁層１５の上面が、複数の第一表面領域と複数の第二表面領域を含み、複数の透明性導電層１６が電気的な絶縁層１５の第一表面領域上にそれぞれ形成されることである。さらに、透明性導電層１６の上面は、複数の第一表面領域と複数の第二表面領域とを含み、複数のＬＥＤのスタック層は、透明性導電層の第一表面領域上にそれぞれ形成される。加えて、ＬＥＤスタックは、第一接触層１７と、第一クラッディング層１８と、発光層１９と、第二クラッディング層２０と、第二接触層２１と、電気的な絶縁層１５の第二表面領域及びＬＥＤスタック上に形成された電気的な絶縁層１１２と、透明性導電層１６の第二表面領域上に形成され、隣接するＬＥＤスタックの第二接触層２１に接続された電極７と、特定の第二接触層２１上に形成された第一のワイヤーボンド電極９と、特定の透明性導電層１６の第二表面領域上に形成された第二のワイヤーボンド電極８とを含む。上述のＬＥＤスタックは、ＬＥＤアレイを形成する要求によって、互いに電気的な結合とされる。

上述の熱経路の突出は、金属製の熱経路の突出か、又は半導体の熱経路の突出であり、熱経路の突出は、Ｉｎ、Ｓｎ，Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ，Ｇｅ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ、ＡｕＺｎ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＳｉＣ及び同様なもので構成する群から選択される物質で成る。

本装置及び方法の多数の修正や変更が、本発明の趣旨及び請求の範囲内でなされることを当業者は容易に理解できる。したがって、上述の開示は、単に請求項の範囲によって限定されるものとみなされる。

本発明と一致するＬＥＤ構造の好ましい実施態様の図である。本発明と一致するＬＥＤ構造の別の好ましい実施態様の図である。本発明と一致するＬＥＤ構造のさらに別の好ましい実施態様の図である。

符号の説明

８第二のワイヤーボンド電極
９第一のワイヤーボンド電極
１１熱損失の高い基板
１２熱経路の突出
１３粘着層
１４反射層
１５電気的な絶縁層
１６透明性導電層
１７第一接触層
１８第一クラッディング層
１９発光層
２０第二クラッディング層
２１第二接触層
１１１電気的な絶縁層
１１２電気的な絶縁層

Claims

基板と、
電気的な絶縁層と、
前記電気的な絶縁層上に形成されたＬＥＤスタックと、
前記基板と前記電気的な絶縁層との間の粘着層と、
を含む発光ダイオードであって、
前記粘着層は、前記粘着層を通過又は貫通する少なくとも一つの金属製もしくは半導体製の熱経路の突出を設けて形成されることを特徴とする発光ダイオード。
前記基板と前記粘着層との間に形成された、電気的な絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記電気的な絶縁層は、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２で構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
前記電気的な絶縁層は、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２で構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記電気的な絶縁層と前記ＬＥＤスタックとの間に形成された透明性導電層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記透明性導電層は、酸化インジウムスズ、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛及び酸化亜鉛スズで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
前記粘着層と前記電気的な絶縁層との間に形成された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記反射層は、Ｉｎ、Ｓｎ，Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ，Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
前記突出した金属製もしくは半導体製の熱経路は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ、ＡｕＺｎ、ＧａＰ、Ｓｉ、及びＳｉＣで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記粘着層は、ＰＩ、ＢＣＢ、及びＰＦＣＢで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記基板は、ＧａＰ、Ｓｉ、及びＳｉＣで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記ＬＥＤスタックは、
第一接触層と、
前記第一接触層上に形成された第一クラッディング層と、
前記第一クラッディング層上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された第二クラッディング層と、
前記第二クラッディング層上に形成された第二接触層と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記第一接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
前記第一クラッディング層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
前記発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
前記第二クラッディング層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
前記第二接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
基板と、
電気的な絶縁層と、
前記電気的な絶縁層上に形成された複数のＬＥＤスタックと、
前記基板と前記電気的な絶縁層との間の粘着層と、
を含むＬＥＤアレイであって、
前記電気的な絶縁層上の前記ＬＥＤスタックは、ＬＥＤアレイを形成するように電気的に接触され、
前記粘着層は、前記粘着層を通過又は貫通する少なくとも一つの金属製もしくは半導体製の熱経路の突出を有するように形成されることを特徴とするＬＥＤアレイ。
前記基板と前記粘着層との間に形成された、電気的な絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記電気的な絶縁層は、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２で構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１９に記載のＬＥＤアレイ。
前記電気的な絶縁層は、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２で構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記電気的な絶縁層と前記ＬＥＤスタックとの間に形成された透明性導電層をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記粘着層と前記電気的な絶縁層との間に形成された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記突出した金属製もしくは半導体製の熱経路は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ、ＡｕＺｎ、ＧａＰ、Ｓｉ、及びＳｉＣで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記粘着層は、ＰＩ、ＢＣＢ、及びＰＦＣＢで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記基板は、ＧａＰ、Ｓｉ、及びＳｉＣで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記ＬＥＤスタックは、
第一接触層と、
前記第一接触層上に形成された第一クラッディング層と、
前記第一クラッディング層上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された第二クラッディング層と、
前記第二クラッディング層上に形成された第二接触層と、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
前記第一接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項２７に記載のＬＥＤアレイ。
前記第一クラッディング層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項２７に記載のＬＥＤアレイ。
前記発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項２７に記載のＬＥＤアレイ。
前記第二クラッディング層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項２７に記載のＬＥＤアレイ。
前記第二接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮで構成する群から選択される物質で成ることを特徴とする請求項２７に記載のＬＥＤアレイ。