JP6843916B2 - 光電部品 - Google Patents
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Description
本発明は発光部品に関し、特に放熱マットを有する発光部品に関する。
発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）の発光原理は、電子がｎ型半導体とｐ型半導体との間で移動するときのエネルギー差により、光の形でエネルギーを放出することにある。発光ダイオードの発光原理と白熱電球の発光原理とが相違していることにより、発光ダイオードを冷光源ともいう。発光ダイオードは、耐久性がよく、寿命が長く、小型軽量で、電気消耗が少ないという利点を有しているので、現在の照明分野では発光ダイオードに大きい期待を寄せ、それを次世代の照明装置とみなしている。発光ダイオードは従来の光源を代わりに使用する傾向にあり、様々な分野に応用されている。例えば、交通信号、バックライト、街路燈、医療設備などに応用されている。
図１は、従来の発光部品の構造を示す図である。図１に示すとおり、従来の発光部品１００は、透明基板１０、この透明基板１０上に位置する半導体積層１２と、この半導体積層１２上に位置する少なくとも１つの電極１４とを含む。該半導体積層１２は少なくとも、上から下へに向かって設けられた第一導電型半導体層１２０と、活性層１２２と、第二導電型半導体層１２４となどを含む。
前記発光部品１００とほかの部品とを組み合わせることにより、発光装置（Light Emitting apparatus）を更に形成することができる。図２は、従来の発光装置の構造を示す図である。図２に示すとおり、発光装置２００は、サブ載置板（sab mount）２０と、少なくとも１つの半田（solder）２２と、電気接続構造２４とを含む。該サブ載置板２０は、少なくとも１つの電子回路２０２を具備する。前記半田２２は、前記サブ載置板２０上に位置する。この半田２２で発光部品１００をサブ載置板２０上に接着固定させることにより、発光部品１００の基板１０とサブ載置板２０上の電子回路２０２とを電気接続させる。前記電気接続構造２４は、発光部品１００の電極１４とサブ載置板２０上の電子回路２０２とを電気接続させる。前記サブ載置板２０がリードフレーム（lead frame）又は大きいサイズを有するマウンティング基板（mounting substrate）であることにより、発光装置２００の電子回路を容易に配置し、その放熱効果を向上させることができる。
上記の問題を解決するため、本発明は以下のような光電部品を提供する。
本発明の光電部品は、第一側と第一側の反対側にある第二側と第一辺縁とを具備する基板と、該第一側に形成される発光ダイオードユニットと、該発光ダイオードユニットに電気接続される第一電極と、該発光ダイオードユニットに電気接続される第二電極と、第一電極と第二電極との間に形成され、かつ発光ダイオードユニットと電気絶縁状態になる放熱マットと、を含む。
本発明は発光部品及びその製造方法を公開する。本発明をより詳細に説明するため、以下の実施例と図３Ａ〜図１０とを参照しながら説明する。
図３Ａと図３Ｂはそれぞれ、本発明の第一実施例に係る光電部品３００を示す平面図と側面図である。光電部品３００は一個の基板３０を具備する。基板３０は、単一な材料で構成された基板に限定されるものではなく、異なる複数の材料で構成された複合式基板であってよい。例えば、基板３０は、接着させた第一基板と第二基板とを含むことができる（図示せず）。
そして、その基板３０上に、延伸状に配置される複数個のマトリックス光電部品ユニットＵと、一個の第一接触光電部品ユニットＵ１と、一個の第二接触光電部品ユニットＵ２とを形成する。マトリックス光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２の製造方法は、例えば次のとおりである。
まず、従来のエピタキシャル成長方法により、基板３０上にエピタキシャル積層を形成する。このエピタキシャル積層は第一半導体層３２１と、活性層３２２と、第二半導体層３２３とを含む。
次は、図３Ｂに示すとおり、リソグラフィープロセス技術で一部分のエピタキシャル積層を削除することにより、成長基板上に分離状に配列される複数個の光電部品ユニットＵと、一個の第一接触光電部品ユニットＵ１と、一個の第二接触光電部品ユニットＵ２とを形成するとともに、少なくとも一個の溝渠Ｓを形成する。この実施例において、この溝渠Ｓはリソグラフィープロセス技術で光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２の各第一半導体層３２１をエッチングして得た露光区域を含み、その露光区域を後に導電配線を形成する基礎にする。
ほかの実施例において、部品全体の光取り出し効率を増加させるため、エピタキシャル積層を移動させるか或いは基板を貼り合わせる技術により、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２のエピタキシャル積層を基板３０上に設けることができる。光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２のエピタキシャル積層は加熱又は加圧方法により基板３０に直接貼り合せるか、或いは透明接着層（図示せず）により光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２のエピタキシャル積層を基板３０に接着させることができる。透明接着層は、有機高分子透明材料、例えばポリイミド（polyimide）、ベンゾシクロブテン（Benzocyclobutane、ＢＣＢ）、パーフルオロシクロブタンポリマー（perfluorocyclobutane、ＰＦＣＢ）、エポキシ（epoxy）、アクリル樹脂（acrylic resin）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）などのような材料又はこれらの組合せを含むか、或いは透明導電酸化金属層、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム（ＩｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、酸化スズカドミウム（ＣＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）などのような材料又はこれらの組合せを含むか、或いは無機絶縁層、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、五酸化タンタル（Tantalun Pentoxide、Ｔａ２Ｏ５）などのような材料又はこれらの組合せを含むことができる。この実施例において、前記基板３０は波長変更材料を含む。
実際の応用において、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２のエピタキシャル積層を基板３０上に設ける方法が上記の内容に限定されないことは、この技術分野の通常知識を有する者が容易に理解することができる。この実施例において、基板３０の移動回数が異なることにより、第二半導体層３２３と基板３０とが隣接し、第一半導体層３２１が第二半導体層３２３上に位置し、中間層が活性層３２２である構造を形成することができる。
次は、化学気相成長方法（ＣＶＤ）、物理気相成長方法（ＰＶＤ）、スパッタリング（sputtering）などの方法により、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２のエピタキシャル積層の一部分の表面とそばの光電部品ユニットＵのエピタキシャル積層との間に第一絶縁層３６１を形成する。この第一絶縁層は、エピタキシャル積層の保護層と隣接する２つの光電部品ユニットＵの間の電気絶縁層とにする。次は、蒸着又はスパッタリング方法により、隣接する２つの光電部品ユニットＵの第一半導体層３２１の表面と第二半導体層３２３の表面との上に、互いに完全に離れている複数個の導電配線構造３６２を形成する。互いに完全に離れている該複数個の導電配線構造３６２は、一端が同じ方向に向くように第一半導体層３２１上に配置され、かつ第一半導体層３２１により複数個の導電配線構造３６２が互いに電気接続されている。空間的に互いに離れている各導電配線構造３６２は隣接するほかの光電部品ユニットＵの第二半導体層３２３上まで延伸され、他端は光電部品ユニットＵの第二半導体層３２３に電気接続されることにより、隣接する２つの光電部品ユニットＵの間の電気接続を実現する。
隣接する２つの光電部品ユニットＵを電気接続させる方法が上記の内容に限定されないことは、この技術分野の通常知識を有する者が容易に理解することができる。例えば、導電配線構造の両端を、違う光電部品ユニットの同様又は相違する導電極性を有する半導体層上にそれぞれ接続させることにより、光電部品ユニットＵの間を並列又は直列に電気接続させることができる。
図３Ａ〜図３Ｂに示すとおり、光電部品３００は、電子回路において一列に配列されているマトリックスである。光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２の第一半導体層３２１上に第一電極３４１を形成するとともに、第二半導体層３２３上に第二電極３４２を形成する。第一電極３４１と第二電極３４２を形成するステップは、導電配線構造３６２を形成するステップと共に行うか、或いは違うステップにより別々に行うことができる。第一電極３４１と第二電極３４２を形成する材料は、導電配線構造３６２を形成する材料と同様又は相違する。この実施例において、第二電極３４２は、多層構造であるとともに／或いは金属反射層（図示せず）を含み、かつその反射率８０％より大きい。ほかの実施例において、導電配線構造３６２は金属反射層であり、かつその反射率８０％より大きいことができる。
次は、図３Ｂに示すとおり、前記複数個の導電配線構造３６２と、一部分の第一絶縁層３６１と、一部分のエピタキシャル積層の側壁との上に第二絶縁層３６３を形成する。この実施例において、該第一絶縁層３６１と第二絶縁層３６３とは、透明絶縁層であることができる。該第一絶縁層３６１と第二絶縁層３６３の材料は、酸化物、窒化物又はポリマー（polymer）であることができる。酸化物は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、五酸化タンタル（Tantalun Pentoxide、Ｔａ２Ｏ５）又は酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）などのような材料又はこれらの組合せを含み、窒化物は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などのような材料又はこれらの組合せを含み、ポリマーは、ポリイミド（polyimide）、ベンゾシクロブテン（Benzocyclobutane、ＢＣＢ）などのような材料又はこれらの組合せを含むことができる。この実施例において、第二絶縁層３６３は、分布ブラッグ反射器（Distributed Bragg Reflector）であることができる。この実施例において、第二絶縁層３６３の厚さが第一絶縁層３６１の厚さより厚い。
最後は、前記第一電極３４１上に第三電極３８１を形成し、前記第二電極３４２上に第四電極３８２を形成し、電光部品ユニットＵの第二半導体層３２３上に少なくとも１つの第一放熱マット３８３を形成する。該第一放熱マット３８３は、第二絶縁層３６３により電光部品ユニットＵの第二半導体層３２３と電気絶縁状態になる。この実施例において、基板３０の表面に垂直に投影される第一放熱マット３８３の投影は、第一絶縁層３６１上に位置しない。この実施例において、第一放熱マット３８３は平坦な表面上に形成される。図３Ａに示すとおり、この実施例の光電部品３００において、各電光部品ユニットＵの第二半導体層３２３はいずれも第一放熱マット３８３を具備し、かつこれらの第一放熱マット３８３は第二絶縁層３６３により電光部品ユニットＵの第二半導体層３２３と電気絶縁状態になっている。
この実施例において、前記第三電極３８１、第四電極３８２及び第一放熱マット３８３は、同一な製造ステップで形成するか或いは違う製造ステップで別々に形成することができる。この実施例において、前記第三電極３８１、第四電極３８２及び第一放熱マット３８３は、同様な積層構造を有することができる。所定の導電率を維持するため、第一電極３４１、第二電極３４２、導電配線構造３６２、第三電極３８１、第四電極３８２及び第一放熱マット３８３の材料として金属を使うことができる。例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）などであるか、或いはそれらの合金又はそれらの積層構造であることができる。
この実施例において、第二半導体層３２３は上表面と第一表面面積とを有し、第一放熱マット３８３は第二表面面積を有し、第二表面面積と第一表面面積との比は８０〜１００％範囲内にある。この実施例において、隣接する２つの第一放熱マット３８３の辺縁の間には最短距離Ｄが形成され、最短距離Ｄは１００μｍより大きい。
この実施例において、図３Ｃに示すとおり、載置板又は回路部品Ｐを提供し、かつワイヤボンディング又は半田付けにより、載置板又は回路部品Ｐ上に第一載置板電極Ｅ１と第二載置板電極Ｅ２を形成する。該第一載置板電極Ｅ１及び第二載置板電極Ｅ２と、光電部品３００の第三電極３８１及び第四電極３８２とにより、フリップチップ構造を形成する。
この実施例において、第一載置板電極Ｅ１を光電部品３００の第三電極３８１と第一放熱マット３８３に電気接続させ、かつ第二載置板電極Ｅ２を第四電極３８２と第一放熱マット３８３に電気接続させることにより、フリップチップ構造を形成することができる。この実施例において、前記第一放熱マット３８３が第一載置板電極Ｅ１と第二載置板電極Ｅ２に電気接続されていることにより、放熱効果を向上させることができる。この実施例において、直列マトリックスに配列された光電部品３００の各光電部品ユニットＵが作動するとき、ある程度の電圧差が発生するので、第一放熱マット３８３と光電部品ユニットＵとの間の電気絶縁により、作動時の前記電圧差によっていずれの光電部品ユニットＵの間に降伏現象（breakdown）又は電気漏れが発生することを避けることができる。また、基板３０の表面に垂直に投影される第一放熱マット３８３の投影が第一絶縁層３６１上に位置しないので、溝渠Ｓ高さの相違によりワイヤが切断されることを避けるか、或いは第一絶縁層３６１の絶縁の不充分によって電気漏れ又は短絡が発生することを避けることができる。
図４Ａ〜図４Ｅは、本発明のほかの実施例に係る光電部品ユニットの構造を示す平面図である。図４Ａ〜図４Ｅの光電部品ユニットは本発明の第一実施例の光電部品ユニットの変形例であり、その製造方法、使用する材料、符号などは第一実施例と同一するので、ここでは再び説明しない。
図４Ａに示すとおり、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２は、直線に配列されている。この実施例において、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２の第一電極３４１又は第二電極３４２は延伸電極３４２１を更に含む。これにより、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２の電流分布を増加させることができる。この技術分野の通常知識を有する者が容易に理解することができるように、前記延伸電極の形状は図面に示す形状に限定されるものではなく、製品の相違により自由に設けることができる。また、第一接触光電部品ユニットＵ１に形成される第一放熱マット３８３の形状は、前記延伸電極の形状によって適当に調節することができる。すなわち、前記導電配線構造３６２と第一電極３４１又は第二電極３４２とは直接接触されず、かつそれらと電気絶縁状態になるように調節することができる。
図４Ｂは本発明の変形例を示す図である。この実施例において、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２は、上述した実施例の直線に配列されず、環状に連結されており、かつ第一接触光電部品ユニットＵ１の少なくとも１つの側壁と第二接触光電部品ユニットＵ２の側壁とが接続されている。また、第一接触光電部品ユニットＵ１に形成される第一放熱マット３８３の形状は、前記延伸電極の形状に適当に調節することができる。すなわち、前記導電配線構造３６２と第一電極３４１又は第二電極３４２とは直接接触されず、かつそれらと電気絶縁状態になるように調節することができる。
図４Ｃは本発明の変形例を示す図である。この実施例において、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２は、環状に連結されている。第一接触光電部品ユニットＵ１を除き、光電部品ユニットＵと第二接触光電部品ユニットＵ２の第一電極３４１の幅は、導電配線構造３６２の幅より狭く、かつそれらが各ユニットの内部まで延伸されることにより、電流分布を増加させる。また、第一接触光電部品ユニットＵ１に形成される第一放熱マット３８３の形状は、導電配線構造３６２の形状と第一電極３４１又は第二電極３４２の形状とによって適当に調節することができる。すなわち、前記導電配線構造３６２と第一電極３４１又は第二電極３４２とは直接接触されず、かつそれらと電気絶縁状態になるように調節することができる。
図４Ｄは本発明の変形例を示す図である。この実施例において、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２は環状に連結されており、かつ光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２の形状は、実際の需要によってそれぞれ調節することができる。すなわち、各自の形状が互いに違うように調節することができる。この実施例には、形状が互いに違う三個の光電部品ユニットＵが設けられているが、この技術分野の通常知識を有する者が容易に理解することができるように、光電部品ユニットＵの個数、形状、サイズ又は配列方法は、製品の駆動電圧によって適当に調節することができる。また、第一接触光電部品ユニットＵ１に形成される第一放熱マット３８３の形状は、導電配線構造３６２の形状と第一電極３４１又は第二電極３４２の形状とによって適当に調節することができる。すなわち、前記導電配線構造３６２と第一電極３４１又は第二電極３４２とは直接接触されず、かつそれらと電気絶縁状態になるように調節することができる。
図４Ｅは本発明の変形例を示す図である。この実施例において、光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２は、Ｗ形に連結されている。すなわち、隣接する２つの光電部品ユニットＵの連結方向が相違し、かつ４行４列のマトリックスに配列されている。この技術分野の通常知識を有する者が容易に理解することができるとおり、光電部品ユニットＵの個数又は配列方法は、製品の駆動電圧によって適当に調節することができる。この実施例において、前記の蛇行形に配列するとき、第一接触光電部品ユニットＵ１と第二接触光電部品ユニットＵ２とを同一列上に形成することができるが、第一接触光電部品ユニットＵ１と第二接触光電部品ユニットＵ２との位置は、後に行われる外部電子回路との電気接続を考慮しなければならない。したがって、ほかの実施例において、光電部品ユニットＵの配列方式を調節することにより、第一接触光電部品ユニットＵ１と第二接触光電部品ユニットＵ２とをマトリックスの対角線の両端に位置させることができる。また、第一接触光電部品ユニットＵ１に形成される第一放熱マット３８３の形状は、導電配線構造３６２の形状と第一電極３４１又は第二電極３４２の形状とによって適当に調節することができる。すなわち、前記導電配線構造３６２と第一電極３４１又は第二電極３４２とは直接接触されず、かつそれらと電気絶縁状態になるように調節することができる。
図５Ａ〜図５Ｅは、本発明の第二実施例に係る光電部品の製造過程を示す平面図と側面図である。光電部品３００`は、本発明の第一実施例の変形例である。図５Ａ〜図５Ｂは前記の図３Ａ〜図３Ｂが示した製造方法の継続であり、その製造方法、使用する材料、符号などは第一実施例と同一するので、ここでは再び説明しない。この実施例の平面図において、上述した第一実施例との相違点を明らかに示すため、一部分の部品をかかず、図面の簡素化を図る。この技術分野の通常知識を有する者は、上述した実施例に基づいて本実施例を充分に理解することができる。
図５Ａ〜図５Ｂに示すとおり、基板３０上に支持部品４４を形成するとともに、それにより基板３０の側壁を覆う。この実施例において、支持部品４４は透明であり、その材料として、シリコン樹脂、エポキシ樹脂又はほかの材料を使うことができる。この実施例において、前記支持部品４４上に導光部品（図示せず）を更に形成することができ、この導光部品の材料として、ガラスを使うことができる。
次は、前記光電部品の第二絶縁層３６３上に光学層４６を形成するとともに、それにより光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１及び第二接触光電部品ユニットＵ２を覆う。光学層４６の材料は、基礎材料と高反射率材料との混合物を含む。基礎材料としてシリコン樹脂、エポキシ樹脂又はほかの材料を使うことができ、高反射率材料としてＴｉＯ２を使うことができる。
次は、図５Ｃに示すとおり、光学層４６上に複数個の開口４６１を形成する。複数個の開口４６１は、第一接触光電部品ユニットＵ１と第二接触光電部品ユニットＵ２の第三電極３８１と第四電極３８２の位置に対応し、かつ一部分の第三電極３８１と第四電極３８２を露出させる。この実施例において、前記開口４６１は、光電部品ユニットＵの第一放熱マット３８３の位置にも対応し、かつ一部分の第一放熱マット３８３を露出させる。
次は、図５Ｄ〜図５Ｅに示すとおり、第五電極４０と第六電極４２を形成し、それをそれぞれ第三電極３８１と第四電極３８２に電気接続させる。この実施例において、該第五電極４０と第六電極４２を選択した少なくとも１つの第一放熱マット３８３に電気接続させることにより、放熱効率を向上させることができる。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２は金属反射層を含む。この実施例において、光学層４６は、第三電極３８１と第五電極４０との間と、第四電極３８２と第六電極４２との間とに位置する。この実施例において、光学層４６の辺縁は基板３０辺縁より大きい。
最後は、図５Ｆに示すとおり、載置板又は回路部品Ｐを提供し、かつワイヤボンディング又は半田付けにより、載置板又は回路部品Ｐ上に第一載置板電極Ｅ１と第二載置板電極Ｅ２を形成する。該第一載置板電極Ｅ１及び第二載置板電極Ｅ２と、光電部品３００`の第五電極４０及び第六電極４２とにより、フリップチップ構造を形成する。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２は、基板３０の辺縁の外に形成される。この実施例において、基板３０の表面に垂直に投影された第五電極４０と第六電極４２の投影面積は、基板３０の面積より大きい。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２の面積を拡大することにより、載置板又は回路部品Ｐとの連結を容易に行い、位置決めを容易に行うことができる。
図６Ａ〜図６Ｆは、本発明の第三実施例に係る光電部品の製造過程を示す平面図と側面図である。光電部品４００は、本発明の第二実施例の変形例である。図６Ａ〜図６Ｂは前記の図５Ａ〜図５Ｂが示した製造方法の継続であり、その製造方法、使用する材料、符号などは第一実施例と同一するので、ここでは再び説明しない。この実施例の平面図において、上述した第一実施例との相違点を明らかに示すため、一部分の部品をかかず、図面の簡素化を図る。この技術分野の通常知識を有する者は、上述した実施例に基づいて本実施例を充分に理解することができる。
図６Ａ〜図６Ｂに示すとおり、本実施例は、前記光電部品の基板３０上に形成された支持部品４４を含み、それにより基板３０の側壁を覆う。次は、前記光電部品と支持部品４４との上に第二放熱マット４８を形成する。この実施例において、第二放熱マット４８と第一放熱マット３８３とは、同一な製造ステップで形成するか或いは違う製造ステップで別々に形成することができる。この実施例において、第二放熱マット４８の材料と第一放熱マット３８３の材料とが同一することができる。この実施例において、第二放熱マット４８の材料は、導熱係数＞５０Ｗ／ｍｋである材料であるか或いは絶縁材料であることができる。例えば、金属又はダイヤモンド状カーボン（Diamond−Like Carbon）などである。
この実施例において、第二放熱マット４８は、支持部品４４上に形成される二個の第一部分４８２と、前記光電部品上に形成されかつ両端が該第一部分４８２に連結される一個の第二部分４８１とを含み、かつダンベル状に形成されている。この実施例において、第一部分４８２の幅は、第一部分４８２の幅より広い。
この実施例において、第二放熱マット４８は、２個の光電部品ユニットＵの間に形成され、かつ前記第一放熱マット３８３に直接に接触されないとともに、該第一放熱マット３８３に電気接続されていない。この実施例において、第二放熱マット４８は、２個の光電部品ユニットＵの間の第二絶縁層３６３上に形成されている。
次は、図６Ｃ〜図６Ｄに示すとおり、前記光電部品の第二絶縁層３６３上に光学層４６を形成するとともに、それにより複数個の光電部品ユニットＵ、第一接触光電部品ユニットＵ１、第二接触光電部品ユニットＵ２及び前記第二放熱マット４８を覆う。光学層４６の材料は、基礎材料と高反射率材料との混合物を含む。基礎材料としてシリコン樹脂、エポキシ樹脂又はほかの材料を使うことができ、高反射率材料としてＴｉＯ２を使うことができる。
次は、光学層４６上に複数個の開口４６１を形成する。複数個の開口４６１は、第一接触光電部品ユニットＵ１と第二接触光電部品ユニットＵ２の第三電極３８１と第四電極３８２の位置に対応し、かつ一部分の第三電極３８１と第四電極３８２を露出させる。この実施例において、前記開口４６１は、光電部品ユニットＵの第一放熱マット３８３の位置にも対応し、かつ一部分の第一放熱マット３８３を露出させる。
次は、図６Ｅ〜図６Ｆに示すとおり、第五電極４０と第六電極４２を形成し、それをそれぞれ第三電極３８１と第四電極３８２に電気接続させる。この実施例において、該第五電極４０と第六電極４２を選択した少なくとも１つの第一放熱マット３８３と第二放熱マット４８に電気接続させることにより、放熱効率を向上させることができる。それにより、本実施例の光電部品４００の製造が済む。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２は金属反射層を含む。この実施例において、光学層４６は、第三電極３８１と第五電極４０との間と、第四電極３８２と第六電極４２との間とに位置する。この実施例において、光学層４６の辺縁は基板３０辺縁より大きい。
この実施例において、載置板又は回路部品（図示せず）を提供し、かつワイヤボンディング又は半田付けにより、載置板又は回路部品上に第一載置板電極（図示せず）と第二載置板電極（図示せず）とを形成することができる。該第一載置板電極及び第二載置板電極と、光電部品４００の第五電極４０及び第六電極４２とにより、フリップチップ構造を形成する。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２は、基板３０の辺縁の外に形成される。この実施例において、基板３０の表面に垂直に投影された第五電極４０と第六電極４２の投影面積は、基板３０の面積より大きい。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２の面積を拡大することにより、載置板又は回路部品との連結を容易に行い、かつ位置決めを容易に行うことができる。
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の第四実施例に係る光電部品の製造流れを示す図である。光電部品４００は、本発明の第二実施例の変形例である。図７Ａに示すとおり、本実施例は基板（図示せず）を含む。この基板は、単一な材料で構成された基板に限定されるものではなく、異なる複数の材料で構成された複合式基板であってよい。例えば、この基板は接着させた第一基板と第二基板とを含むことができる（図示せず）。
次は、従来のエピタキシャル成長方法により、基板上にエピタキシャル積層を形成する。このエピタキシャル積層は第一半導体層３２１と、活性層３２２と、第二半導体層３２３とを含む。次は、溝渠Ｓを形成することにより、一部分の第一半導体層３２１を露出させる。かつ、該溝渠の側壁に第一絶縁層３６１を形成することにより、溝渠と、活性層及び第二半導体層３２３との間の電気絶縁を図る。この実施例において、溝渠Ｓ中に金属層を形成することにより、第一延伸電極（図示せず）を形成することができる。次は、該第一延伸電極上に第一電極３４１に形成するとともに、第二半導体層３２３上に第二電極３４２を形成する。この実施例において、第一電極３４１と第二電極３４２は多層構造であるとともに／或いは金属反射層（図示せず）を含み、かつその反射率８０％より大きい。
次は、図７Ｂに示すとおり、基板上に支持部品４４を形成するとともに、それにより基板の側壁を覆う。この実施例において、支持部品４４は透明であり、その材料として、シリコン樹脂、エポキシ樹脂又はほかの材料を使うことができる。この実施例において、前記支持部品４４上に導光部品（図示せず）を更に形成することができ、この導光部品の材料としてガラスを使うことができる。次は、前記光電部品と支持部品４４との上に第二放熱マット４８を形成する。この実施例において、第二放熱マット４８の材料は、導熱係数＞５０Ｗ／ｍｋである材料、例えば金属であることができる。第二放熱マット４８の材料は、絶縁材料、例えばダイヤモンド状カーボン（Diamond−Like Carbon）、ダイヤモンド（Diamond）などであることができる。
この実施例において、第二放熱マット４８は、支持部品４４上に形成される二個の第一部分４８２と、前記光電部品上に形成されかつ両端が該第一部分４８２上に連結された一個の第二部分４８１とを含み、かつダンベル状に形成されている。この実施例において、第一部分４８２の幅は、第一部分４８２の幅より広い。
この実施例において、第二放熱マット４８は、第一電極３４１と第二電極３４２との間に形成され、かつ該第一電極３４１又は第二電極３４２に直接に接触されないとともに、該第一電極３４１又は第二電極３４２に電気接続されてもいない。
次は、前記光電部品上に光学層４６を形成するとともに、それにより第二放熱マット４８、第一電極３４１及び第二電極３４２を覆う。光学層４６の材料は、基礎材料と高反射率材料との混合物を含む。基礎材料としてシリコン樹脂、エポキシ樹脂又はほかの材料を使うことができ、高反射率材料としてＴｉＯ２を使うことができる。
次は、光学層４６上に複数個の開口４６１を形成する。複数個の開口４６１は、第一電極３４１と第二電極３４２の位置に対応し、かつ一部分の第一電極３４１と第二電極３４２を露出させる。
次は、図７Ｄに示すとおり、第五電極４０と第六電極４２を形成し、それをそれぞれ第一電極３４１と第二電極３４２に電気接続させる。これにより本実施例の光電部品５００の製造が済む。この実施例において、該第五電極４０と第六電極４２を選択した第二放熱マット４８に電気接続させることにより、放熱効率を向上させることができる。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２は金属反射層を含む。この実施例において、光学層４６は、第一電極３４１と第五電極４０との間と、第二電極３４２と第六電極４２との間とに位置する。この実施例において、光学層４６の辺縁は基板３０辺縁より大きい。
この実施例において、載置板又は回路部品（図示せず）を提供し、かつワイヤボンディング又は半田付けにより、載置板又は回路部品上に第一載置板電極（図示せず）と第二載置板電極（図示せず）とを形成することができる。該第一載置板電極及び第二載置板電極と、光電部品５００の第五電極４０及び第六電極４２とにより、フリップチップ構造を形成する。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２は、基板３０の辺縁の外に形成される。この実施例において、基板３０の表面に垂直に投影された第五電極４０と第六電極４２の投影面積は、基板３０の面積より大きい。この実施例において、第五電極４０と第六電極４２の面積を拡大することにより、載置板又は回路部品との連結を容易に行い、かつ位置決めを容易に行うことができる。
図８Ａ〜図８Ｃは本発明の発光モジュールを示す図であり、図８Ａはこの発光モジュールを示す斜視図である。発光モジュール６００は、載置体５０２と、光電部品（図示せず）と、複数個のレンズ５０４、５０６、５０８及び５１０と、２つの電源供給入力端５１２及び５１４とを含む。その発光モジュール６００は、後述する発光ユニット５４０に連結される。
図８Ｂ〜図８Ｃは、本発明の発光モジュールを示す図であり、そのうち、図８Ｃは図８ＢのＥ区域の拡大図である。載置体５０２は上載置体５０３と下載置体５０１を含み、下載置体５０１の一表面は上載置体５０３に接触する。上載置体５０３にはレンズ５０４及び５０８が形成されている。上載置体５０３には、少なくとも一つの孔５１５が形成されており、本発明の実施例の光電部品３００又はほかの実施例の光電部品（図示せず）は、下載置体５０１と接触するように該孔５１５に設けられ、かつ接着剤５２１に覆われている。接着剤５２１上にはレンズ５０８が設けられ、接着剤５２１の材料はシリコン樹脂、エポキシ樹脂又はほかの材料である。この実施例において、孔５１５の両側の側壁に反射層５１９を形成することにより光取り出し効率を増加させ、かつ下載置体５０１の下表面に金属層５１７を形成することにより放熱効果を向上させることができる。
図９Ａ〜図９Ｂは、光線生成装置７００を示す図である。この光線生成装置７００は、発光モジュールと６００と、発光ユニット５４０と、発光モジュールと６００に所定の電流を提供する電源供給システム（図示せず）と、電源供給システム（図示せず）を制御する制御部品（図示せず）とを含む。光線生成装置７００は、照明装置であることができる。例えば、街路燈、車燈又は室内照明装置であるか、或いは交通信号標識又は平面表示装置のバックライトモジュールのバックライトである。
図１０は電球を示す図である。電球８００は、カバー９２１と、レンズ９２２と、照明モジュール９２４と、フレーム９２５と、放熱器９２６と、挿入部９２７と、金口９２８とを含む。該照明モジュール９２４は、載置体９２３と、載置体９２３上に載置される本発明の実施例の少なくとも一個の光電部品３００又はほかの実施例の光電部品（図示せず）とを含む。
具体的に、基板３０はエピタキシャル成長及び／又は載置の基礎になる。基板の種類は、導電基板、不導電基板、透明基板又は不透明基板を選択することができる。導電基板の材料は、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ケイ素（Ｓi）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、金属であることができる。透明基板の材料は、サファイア（Sapphire）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガラス、ダイヤモンド、ＣＶＤダイヤモンド、ダイヤモンド状カーボン（Diamond−Like Carbon、ＤＬＣ）、スピネル（spinel、ＭｇＡｌ２Ｏ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳiＯｘ）、リチウムガレート（ＬiＧａＯ２）であることができる。
エピタキシャル積層（図示せず）は、第一半導体層３２１と、活性層３２２と、第二半導体層３２３とを含む。第一半導体層３２１と第二半導体層３２３は、例えばクラッド層（cladding layer）、制限層（confinement layer）、単層構造又は多層構造であることができる。該第一半導体層３２１と第二半導体層３２３との種類、極性又は不純物は相違する。種類として、ｐ型、ｎ型、i型のうちいずれかの２種を組み合わせたことを選択することができ、かつ電子と正孔（Electron hole）をそれぞれ提供して、この電子と正孔が活性層３２２中で反応して発光するようにする。第一半導体層３２１、活性層３２２及び第二半導体層３２３の材料は、III−V族半導体材料を含むことができる。例えば、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ又はＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｐであり、かつこの化学式において、０≦ｘ、ｙ≦１、（ｘ＋ｙ）≦１である。活性層３２２の材料により、エピタキシャル積層は、波長の範囲が６１０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある赤光、波長の範囲が５３０ｎｍ〜５７０ｎｍの間にある青光又は波長が４００ｎｍより小さい赤外線を発する。
本発明のほかの実施例において、光電部品３００、３００`、４００、５００は、エピタキシャル原物又は発光ダイオードであり、この発光光線の周波数スペクトルは、半導体の単層又は多層中の物理又は化学要素を変更することにより調節することができる。単層又は多層半導体の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）で構成された組から選択することができる。活性層３２２の構造は、例えば、シングルヘテロ構造（single heterostructure、ＳＨ）、ダブルヘテロ構造（double heterostructure、ＤＨ）、両側ダブルヘテロ構造（double−side double heterostructure、ＤＤＨ）又は多層量子井戸構造（multi−quantun well、ＭＱＷ）である。或いは、活性層３２２の量子井戸の対数を調節することにより発光光線の波長を変更することができる。
本発明の実施例において、第一半導体層３２１と基板３０との間に緩衝層（buffer layer、図示せず）を更に形成することができる。この緩衝層を二種の材料の間の設けることにより、基板３０の材料システムから第一半導体層３２１の材料システムへの過渡を実現することができる。発光ダイオードの構造において、緩衝層は、二種の材料の間の結晶格子が合わないことを低減する材料層になる。また、緩衝層により、二種の材料、又は離れている二個の単層、多層又は構造を貼り合せることができる。緩衝層の材料は、例えば有機材料、無機材料、金属、半導体などから選択することができる。緩衝層の構造は、反射層、導熱層、導電層、オーミック接触（ohmic contact）層、変形防止層、応力除去（stress release）層、応力調節（stress adjustment）層、ボンディング（bonding）層、波長変更層、機械的固定構造などになることができる。この実施例において、その緩衝層の材料は、窒化アルミニウム又は窒化ガリウムから選択し、かつスパッタリング又は原子層堆積装置（Atomic Layer Deposition、ＡＬＤ）の方法でその緩衝層を形成することができる。
第二半導体層３２３上には接触層（図示せず）を更に形成することができる。接触層は、活性層３２２が形成されない第二半導体層３２３の一側に形成される。具体的に、その接触層は、光学層、電気層、又はそれらの組み合わせであることができる。光学層は、活性層から来るか或いは活性層に入射される電磁波又は光線を変更することができる。この「変更」とは、電磁波又は光線の少なくとも一種の光学特性を変更することをいう。この光学特性は、周波数、波長、強度、通量、高率、色温度、演色性（rendering index）、ライトフィールド（light field）、画角（angle of view）などを含むが、これらに限定されるものではない。電気層は、接触層のいずれかの一組とその対向側との間の電圧、抵抗、電流、電気容量のうち少なくとも１つの数値、密度、分布が変化するようにするか或いは変化の趨勢が出るようにする。接触層を構成する材料は、酸化物、導電酸化物、透明酸化物、５０％以上の透明率を有する酸化物、金属、透光金属、５０％又はその以上の透過率を有する金属、有機物、無機物、蛍光物、燐光物、セラミックス、半導体、不純物含有半導体、無不純物半導体のうちの少なくとも一種を含むことができる。ある応用おいて、接触層の材料は、酸化インジウムスズ、酸化スズカドミウム、酸化スズアンチモン、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸化亜鉛スズのうちの少なくとも一種であることができる。透光金属を採用する場合、その厚さが０．００５〜０．６μｍであることが好ましい。
以上、これらの発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。
１００、２００、３００、３００`、４００、５００ 光電部品
１０ 透明基板
１２ 半導体積層
１４、Ｅ１、Ｅ２ 電極
３０ 基板
Ｕ 光電部品ユニット
Ｕ１ 第一接触光電部品ユニット
Ｕ２ 第二接触光電部品ユニット
３２１ 第一半導体層
３２２ 活性層
３２３ 第二半導体層
Ｓ 溝渠
３４２１ 延伸電極
３６１ 第一絶縁層
３６２ 導電配線構造
３６３ 第二絶縁層
３４１ 第一電極
３４２ 第二電極
３８１ 第三電極
３８２ 第四電極
３８３ 第一放熱マット
Ｐ 載置板又は回路部品
４０ 第五電極
４２ 第六電極
４４ 支持部品
４６ 光学層
４６１ 開口
４８ 第二放熱マット
４８２ 第一部分
４８１ 第二部分
６００ 発光モジュール
５０１ 下載置体
５０２ 載置体
５０３ 上載置体
５０４、５０６、５０８、５１０ レンズ
５１２、５１４ 電源供給入力端
５１５ 孔
５１９ 反射層
５２１ 接着剤
５４０ 発光ユニット
６００ 発光モジュール
７００ 光線生成装置
８００ 電球
９２１ カバー
９２３ 載置体
９２２ レンズ
９２４ 照明モジュール
９２５ フレーム
９２６ 放熱器
９２７ 挿入部
９２８ 金口
１０ 透明基板
１２ 半導体積層
１４、Ｅ１、Ｅ２ 電極
３０ 基板
Ｕ 光電部品ユニット
Ｕ１ 第一接触光電部品ユニット
Ｕ２ 第二接触光電部品ユニット
３２１ 第一半導体層
３２２ 活性層
３２３ 第二半導体層
Ｓ 溝渠
３４２１ 延伸電極
３６１ 第一絶縁層
３６２ 導電配線構造
３６３ 第二絶縁層
３４１ 第一電極
３４２ 第二電極
３８１ 第三電極
３８２ 第四電極
３８３ 第一放熱マット
Ｐ 載置板又は回路部品
４０ 第五電極
４２ 第六電極
４４ 支持部品
４６ 光学層
４６１ 開口
４８ 第二放熱マット
４８２ 第一部分
４８１ 第二部分
６００ 発光モジュール
５０１ 下載置体
５０２ 載置体
５０３ 上載置体
５０４、５０６、５０８、５１０ レンズ
５１２、５１４ 電源供給入力端
５１５ 孔
５１９ 反射層
５２１ 接着剤
５４０ 発光ユニット
６００ 発光モジュール
７００ 光線生成装置
８００ 電球
９２１ カバー
９２３ 載置体
９２２ レンズ
９２４ 照明モジュール
９２５ フレーム
９２６ 放熱器
９２７ 挿入部
９２８ 金口
Claims (10)
- 光電部品であって、
第一光電部品ユニットと、
第二光電部品ユニットと、
前記第一光電部品ユニットと前記第二光電部品ユニットとの間に位置する第三光電部品ユニットとを含み、
前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット、前記第三光電部品ユニットがそれぞれ第一半導体層、第二半導体層、及び前記第一半導体層と前記第二半導体層との間に形成される活性層を含み、
前記光電部品はさらに、
前記第一光電部品ユニットの前記第一半導体層の上、前記第二光電部品ユニットの前記第一半導体層の上、及び前記第三光電部品ユニットの前記第一半導体層の上にそれぞれ形成され、かつ前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット及び前記第三光電部品ユニットにそれぞれ電気接続される複数個の第一電極と、
前記第一光電部品ユニットの前記第二半導体層の上、前記第二光電部品ユニットの前記第二半導体層の上、及び前記第三光電部品ユニットの前記第二半導体層の上にそれぞれ形成され、かつ前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット及び前記第三光電部品ユニットにそれぞれ電気接続される複数個の第二電極と、
前記第三光電部品ユニットの前記第二半導体層の上、及び前記第三光電部品ユニットの前記第二電極の上に形成される放熱マットと、
前記第一光電部品ユニットの前記第一電極の上、及び前記第三光電部品ユニットの前記放熱マットの上に位置する第五電極と、
前記第二光電部品ユニットの前記第一電極及び前記第二電極の上に位置する第六電極と、
第一側、及び前記第一側の反対側である第二側を有する基板と、
前記基板の前記第二側に形成され、かつ前記基板の側壁を覆う支持部品とを含み、
前記第五電極は、前記第一光電部品ユニットに位置する前記第一電極によって、前記第一光電部品ユニットに電気接続され、
前記第六電極は、前記第二光電部品ユニットに位置する前記第二電極によって、前記第二光電部品ユニットに電気接続され、
前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット、前記第三光電部品ユニットが前記基板の前記第一側に位置する、光電部品。 - 前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット及び前記第三光電部品ユニットの中の隣接する二つの間にそれぞれ形成される複数個の導電配線構造をさらに含み、
前記複数個の導電配線構造はそれぞれ、前記第一半導体層の上に位置する一端と前記第二半導体層の上に位置する他端とを備えて、前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット及び前記第三光電部品ユニットの中の隣接する二つに電気接続される、請求項１に記載の光電部品。 - 前記放熱マットは前記第五電極に電気接続される、請求項１に記載の光電部品。
- 前記第二半導体層は第一表面面積を有し、
前記第三光電部品ユニットの前記第二半導体層の上に形成された前記放熱マットは、第二表面面積を有し、
前記第二表面面積と前記第一表面面積の比は８０〜１００％である、請求項１に記載の光電部品。 - 前記光電部品はさらに、
前記第一光電部品ユニットの前記第一電極の上に形成され、かつ前記第一電極と前記第五電極との間に位置して、前記第一光電部品ユニットの前記第一電極及び前記第五電極に電気接続される第三電極と、
前記第二光電部品ユニットの前記第二電極の上に形成され、かつ前記第二電極と前記第六電極との間に位置して、前記第二光電部品ユニットの前記第二電極及び前記第六電極に電気接続される第四電極とを含み、
前記第三電極、前記第四電極及び前記放熱マットが同じ金属積層構造を有する、請求項１に記載の光電部品。 - 前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット及び前記第三光電部品ユニットの一部の表面上に位置する第一絶縁層及び第二絶縁層をさらに含み、
前記複数個の導電配線構造の何れかが前記第一絶縁層と前記第二絶縁層との間に位置し、
前記第二絶縁層の厚さが前記第一絶縁層の厚さより大きい、請求項２に記載の光電部品。 - 前記支持部品が透明材料を含む、請求項１に記載の光電部品。
- 前記光電部品の平面図において、前記基板の表面に対する前記第五電極及び前記第六電極の垂直な投影面積が前記基板の前記表面の面積より大きい、請求項１に記載の光電部品。
- 前記光電部品の平面図において、前記第五電極または前記第六電極の一方側が前記基板の前記側壁よりも前記光電部品の最も外側に接近して位置する、請求項７に記載の光電部品。
- 前記光電部品の平面図において、前記第一光電部品ユニット、前記第二光電部品ユニット及び前記第三光電部品ユニットが異なる形状または面積を有する、請求項１に記載の光電部品。
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