半導體發光器件的製作方法
2023-05-11 04:42:36 1
半導體發光器件的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種半導體發光器件，包括透明基材以及安裝於所述透明基材上的複數半導體發光晶片，該複數半導體發光晶片之間通過形成於所述透明基材上的導電體串聯和/或並聯，並且至少在相鄰半導體發光晶片之間的透明基材上開設有至少用以使射入所述透明基材的至少部分光線自透明基材中射出的凹槽。所述凹槽優選為V型槽。本實用新型可有效提升半導體發光器件的有效出光面積，大幅提高出光效率。
【專利說明】半導體發光器件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種半導體發光器件，特別是涉及一種半導體發光器件。
【背景技術】
[0002]上世紀60年代第一隻LED產品在美國誕生，它的出現給人們的生活帶來了很多光彩，由於LED具有壽命長、低功耗、綠色環保等優點，與之相關的技術發展得非常迅速。它已經成為「無處不在」的、與人類生活息息相關的光電器件和光源，比如手機的背光，交通信號燈，大屏幕全彩顯示屏和景觀亮化用燈等等。
[0003]隨著以GaN(氮化鎵)材料P型摻雜的突破為起點的第三代半導體材料的興起，伴隨著以III族氮化物為基礎的高亮度發光二級管(Light Emitting D1de, LED)的技術突破，用於新一代綠色環保固體照明光源的氮化物LED正在成為新的研究熱點。目前，LED應用的不斷升級以及市場對於LED的需求，使得LED正朝著大功率和高亮度的方向發展。其中研究熱點之一是高壓直流LED技術，它是採用多顆晶片組成一個總發光二極體形式，即多顆LED串聯形成一個LED。
[0004]目前高壓LED技術屬於新興技術範疇，其技術存在一些問題:
[0005]LED晶片的出光效率有待提升，理論上用藍光LED激發黃色螢光粉合成白光的發光效率高達每瓦300多流明，但是現在的實際效率還不到理論值的一半，大概是理論值的三分之一左右，其中一個重要原因是一部分從激活區發出的光無法從LED晶片內部逃逸出來。金屬電極，晶片材料本身和基材對光的吸收和遮擋使得LED光效的損失很大。
[0006]另外，LED晶片出光效率低的另外一個原因是外延材料的折射率遠大於空氣折射率，而傳統的LED晶片的圖形往往採用矩形單元的布局，矩形晶片的側面光取出角度很小，從而使有源區產生的光由於全內反射不能從LED中有效的發射出去，導致LED的外量子效率較低。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的在於提供一種半導體發光器件，以解決現有半導體發光器件中的前述技術問題，例如LED器件出光效率低的技術問題以及製造成本較高的問題。
[0008]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0009]一種半導體發光器件，包括透明基材以及安裝於所述透明基材上的複數半導體發光晶片，該複數半導體發光晶片之間通過形成於所述透明基材上的導電體串聯和/或並聯，並且至少在相鄰半導體發光晶片之間的透明基材上開設有至少用以使射入所述透明基材的至少部分光線自透明基材中射出的凹槽。
[0010]優選的，所述凹槽為V型槽。
[0011]尤為優選的，所述V型槽相對兩側槽壁之間的夾角為25°飛5°。
[0012]優選的，所述半導體發光晶片倒裝於所述透明基材上。
[0013]進一步的，所述半導體發光晶片的外延層的P、N半導體層上的電極區域分別經導電觸點與導電體電性連接。
[0014]其中，所述透明基材或所述半導體發光晶片的襯底至少可選自玻璃、藍寶石、碳化矽或有機透明體，且不限於此。
[0015]其中，所述導電體至少可選用透明導電層或金屬導電體，所述透明導電層的材質至少可選自氧化銦錫、氧化鋅、石墨烯或碳納米管膜，且不限於此。
[0016]其中，所述金屬導電體,例如金屬線的材質至少可選自Cr、Al、Ag、N1、Au或它們之間的某種組合，且不限於此。
[0017]但尤其優選的，所述導電體採用透明導電層。
[0018]優選的，所述半導體發光晶片具有三角形橫截面和/或梯形縱向截面。
[0019]進一步的，所述半導體發光器件還包括至少用以包裹任一半導體發光晶片的封裝層，所述封裝層內和/或表層分布有突光粉。
[0020]進一步的，所述的半導體發光器件還包括用以整體封裝所述半導體發光器件的封裝層，所述封裝層內和/或表層分布有螢光粉。
[0021]與現有技術相比，本實用新型的優點包括:
[0022](I)本實用新型的半導體發光器件中，襯底、基材、導電層均可採用透明材質，避免了電極、基材和襯底對出光的阻擋，實現了空間全角度的出光，提高了出光效率；
[0023](2)LED晶片採用了更有利於側壁出光的三角形橫向截面及梯形縱向截面，顯著提升了每個晶片的出光效率；
[0024](3) LED晶片之間的透明基材上開設有凹槽，特別是V型凹槽，可以大幅增加出光面積，進一步提高半導體發光器件的出光效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1所示為本實用新型具體實施例中一種半導體發光器件的結構示意圖；
[0027]圖2所示為本實用新型具體實施例中另一種半導體發光器件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。這些優選實施方式的示例在附圖中進行了例示。附圖中所示和根據附圖描述的本實用新型的實施方式僅僅是示例性的，並且本實用新型並不限於這些實施方式。
[0029]在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細節而模糊了本實用新型，在附圖中僅僅示出了與根據本實用新型的方案密切相關的結構和/或處理步驟，而省略了與本實用新型關係不大的其他細節。
[0030]參圖1所示，半導體發光器件包括透明基材1，透明基材I的材質選自透明玻璃、藍寶石、碳化矽或有機透明體，有機透明體包括PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)等的構件。優選的，透明基材I的材質為價格低廉且容易獲取的玻璃。
[0031]透明基材I上倒裝設有多個半導體發光晶片，例如LED晶片3 (圖中示有2個)，LED晶片3包括透明襯底以及形成於透明襯底上的外延層，透明襯底的材質選自藍寶石、碳化矽、氧化鋅或玻璃。
[0032]進一步地，每個LED晶片3的橫截面設置為三角形，更優選為等腰三角形或正三角形。進一步地，LED晶片3的側面均為非垂直面，亦即，LED晶片的側面與襯底底面所在的水平面的夾角為非90°，該夾角可以為銳角也可以為鈍角。LED晶片採用了更有利於側壁出光的三角形，顯著提升了每個晶片的出光效率。
[0033]LED晶片直接通過串聯和/或並聯方式倒裝在透明基材上，無需另行設置轉移基板，且保障半導體發光器件具有正常的工作性能，特別是在串並聯組合的情形下，可降低現有半導體發光器件由於焊接金屬線(通常稱為打線)連接所產生的故障率。而且，在將一個半導體發光器件內的所有LED晶片均併入一電流迴路中之後，僅需在器件中設置與該電流迴路配合的總電源接入埠，並以該總電源接入埠與電源連接，從而使器件工作，如此可簡化半導體發光器件的結構，進一步降低其生產成本，簡化其生產工藝，使其易大批量標準化製作，前述總電源埠可採用業界所知的各類形式，例如插接埠。
[0034]相鄰的LED晶片3之間通過透明導電層2串聯和/或並聯，以形成一整體的發光器件。透明導電層2形成於透明基材I的表面，LED晶片3的電極4通過粘合等方式與透明導電層2固定。透明導電層2選自氧化銦錫、氧化鋅碳納米管或石墨烯等形成的薄層或膜。
[0035]相鄰的LED晶片3之間的透明基材上開設有凹槽5，凹槽5優選為V型槽，其底部的夾角優選為25°飛5°，更優選為45°。通過V型槽的設置，一方面增加了玻璃基材的出光面積，另一方面，避免了因為全內反射而使得部分光無法從玻璃基材中有效的發射出去，提高了出光效率。
[0036]又及，為使相鄰LED晶片之間保持良好的電性連接，可採用業界已知的各種方式使透明導電層在相鄰LED晶片之間連續分布。例如，可在透明基材上開設前述凹槽，而後在凹槽內填充犧牲材料，例如可用有機溶劑、水或腐蝕性氣體、液體溶解或蝕刻去除的材料，並使犧牲材料的頂端面與透明基材表面基本平齊，再在透明基材表面形成連續的透明導電層，之後除去所述犧牲材料，即，在所述凹槽槽口部形成懸空狀態的透明導電層。或者，亦可在透明基材上開設前述凹槽，而後採用共形沉積、塗布印刷等方式在透明基材表面及凹槽槽壁上形成連續的透明導電層，其操作更為簡便，成本更為低廉。其中圖1-圖2所示即為其中較為典型的實施案例。
[0037]再請參閱圖1-圖2，該半導體發光器件還可包裹有封裝層，封裝層可由有機矽膠或環氧樹脂7等組成，其中可均勻摻雜、塗覆有螢光粉6等，以實現LED晶片發射光的波長轉換，且通過此種封裝形式，還可使器件所發射的光具有更佳均勻性。而所述螢光粉的類型可依據實際應用之需求而選取，其獲取途徑亦可有多種，例如，可來源於市售途徑。通過有機矽膠或環氧樹脂一方面可以增加LED晶片的出光量，另一方面還可以避免LED晶片或者螢光粉的衰減，增加LED晶片和螢光粉的使用壽命。
[0038]綜上所述，藉由本實用新型的設計，可以實現半導體發光器件的4π立體角通體發光，光效率高。
[0039]最後還需要說明的是，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
【權利要求】
1.一種半導體發光器件，其特徵在於包括透明基材以及安裝於所述透明基材上的複數半導體發光晶片，該複數半導體發光晶片之間通過形成於所述透明基材上的導電體串聯和/或並聯，並且至少在相鄰半導體發光晶片之間的透明基材上開設有至少用以使射入所述透明基材的至少部分光線自透明基材中射出的凹槽。
2.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其特徵在於所述凹槽為V型槽。
3.根據權利要求2所述的半導體發光器件，其特徵在於所述V型槽相對兩側槽壁之間的夾角為25°?65°。
4.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其特徵在於所述半導體發光晶片倒裝於所述透明基材上。
5.根據權利要求4所述的半導體發光器件，其特徵在於所述半導體發光晶片的外延層的P、N半導體層上的電極區域分別經導電觸點與導電體電性連接。
6.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其特徵在於所述透明基材或所述半導體發光晶片的襯底至少選自玻璃、藍寶石、碳化矽或有機透明體。
7.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其特徵在於所述導電體包括透明導電層或金屬導電體，所述透明導電層至少選自氧化銦錫、氧化鋅、石墨烯或碳納米管膜。
8.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其特徵在於所述半導體發光晶片具有三角形橫截面和/或梯形縱向截面。
9.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其特徵在於所述半導體發光器件還包括至少用以包裹任一半導體發光晶片的封裝層，所述封裝層的內層和/或表層分布有螢光粉。
10.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其特徵在於還包括用以整體封裝所述半導體發光器件的封裝層，所述封裝層內和/或表層分布有螢光粉。
【文檔編號】H01L33/20GK204118112SQ201420247273
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】梁秉文 申請人:中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所