CN102593113B - 发光二极管封装结构 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管封装结构包括基座、发光二极管晶粒及封装体，该半导体发光结构为垂直电导通结构，半导体发光结构包括第一电接触层及第二电接触层，第一电接触层及第二电接触层分别位于半导体发光结构的两端，基板包括相互绝缘的第一导电区与第二导电区，该基座上形成相互绝缘的第一焊垫及第二焊垫，该第一焊垫及第二焊垫外露于封装体且间隔设置而形成有间隙，该第一导电区及第二导电区分别固定在第一焊垫及第二焊垫上且该通孔与该间隙正对连通设置。

Description

发光二极管封装结构
技术领域
本发明涉及一种半导体照明装置，尤其涉及一种发光二极管封装结构。
背景技术
在现有技术中，发光二极管封装结构一般需要打金线以将发光二极管晶粒的电极与基板的焊垫电连接，发光二极管晶粒需要设置相应的厚金属电极及焊球以与金线连接。然而，焊球及厚金属电极会遮挡光线，从而降低发光二极管晶粒及整个发光二极管封装结构的出光效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种出光效率较高的发光二极管封装结构。
一种发光二极管封装结构，包括基座、发光二极管晶粒及封装体，发光二极管晶粒固定于基座上，封装体包覆该发光二极管晶粒，该发光二极管晶粒包括基板、半导体发光结构、绝缘层及透明导电层，半导体发光结构为垂直电导通结构，半导体发光结构包括第一电接触层及第二电接触层，第一电接触层及第二电接触层分别位于半导体发光结构的两端，基板上开设有填满绝缘材料的通孔，从而将该基板分割成相互绝缘的第一导电区与第二导电区，半导体发光结构的第一电接触层固定于基板的第二导电区上，透明导电层连接半导体发光结构的第二电接触层与基板的第一导电区，该透明导电层与基板的第二导电区绝缘，该绝缘层使得透明导电层与半导体发光结构的除第二电接触层以外的其他部分绝缘，该基座上形成相互绝缘的第一焊垫及第二焊垫，该第一焊垫及第二焊垫外露于封装体且间隔设置而形成有间隙，该第一导电区及第二导电区分别固定在第一焊垫及第二焊垫上且该通孔与该间隙正对连通设置。
上述发光二极管封装结构的发光二极管晶粒的出光一侧不必设置遮光的厚金属电极及焊球，从而提高整个发光二极管封装结构的出光效率。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明实施方式中的发光二极管封装结构的立体示意图。
图2为图1中基座上的焊接区域示意图。
图3为图1中发光二极管晶粒固定于基座上的局部剖面示意图。
图4为图1中的发光二极管封装结构的电路等效示意图。
图5为本发明又一较佳实施方式中的发光二极管晶粒固定于基座上的局部剖面示意图。
图6为本发明再一较佳实施方式中的发光二极管封装结构的局部剖面示意图。
主要元件符号说明
发光二极管封装结构    10、30
焊接区域              100、110
第一焊垫              101、111
第二焊垫              102、112
基座                  11
电路层                115
金属线                116
发光二极管晶粒        12、32
封装体                13、33
基板                  14、24、34
第一导电区            141、241
第二导电区            142、242
绝缘材料              143
半导体发光结构        15、25、35
金属层                151
金属镜面层            152
P型氮化镓层           153、256
P型氮化铝镓层         154、255
有源层                155、254
N型三族氮化物半导体层 156、253
P型三族氮化物半导体层 157、257
绝缘层                16、26、36
第一窗口              161、261
第二窗口              162、262
透明导电层            17、27、37
第一覆盖部            171、271
连接部                172、272
第二覆盖部            173、273
第一电接触层          181、281
第二电接触层          182、282
第一芯片组            191
第二芯片组            192
外部电源              193
导电衬底              251
布拉格反射层          252
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施方式提供的发光二极管封装结构10包括基座11、多个发光二极管晶粒12及封装体13。
请一并参阅图2，该基座11上形成有电路层115。该电路层115上具有多个焊接区域100、110，每个焊接区域100、110包括相互绝缘的第一焊垫101、111以及第二焊垫102、112。前一焊接区域100的第二焊垫102与后一焊接区域110的第一焊垫111通过金属线116连接。
请一并参阅图3，发光二极管晶粒12包括基板14、半导体发光结构15、绝缘层16及透明导电层17。基板14包括相互绝缘的第一导电区141与第二导电区142，第一导电区141与第二导电区142通过绝缘材料143连接。
半导体发光结构15为垂直电导通结构，包括依次层叠的金属层151、金属镜面层152、P型三族氮化物半导体层、有源层155及N型三族氮化物半导体层156，金属层151与N型三族氮化物半导体层156分别位于半导体发光结构15的两端。金属层151作为半导体发光结构15的第一电接触层181，N型三族氮化物半导体层156作为半导体发光结构15的第二电接触层182。金属层151固定于基板14的第二导电区142上。金属镜面层152将有源层155向下射向金属层151的光线向上反射至N型三族氮化物半导体层156一侧，从而提高出光效率。在本实施方式中，P型三族氮化物半导体层包括P型氮化镓层153及P型氮化铝镓层154，N型三族氮化物半导体层156为N型氮化镓。
透明导电层17连接基板14的第一导电区141与N型三族氮化物半导体层156之间。透明导电层17与基板14的第二导电区142绝缘，绝缘层16使得透明导电层17与半导体发光结构15的任一侧壁绝缘，即绝缘层16使得透明导电层17与半导体发光结构15除N型三族氮化物半导体层156以外的其他部分绝缘。在本实施方式中，透明导电层17采用透明金属、铟锡金属氧化物或者碳纳米管薄膜其中一种；绝缘层16采用二氧化硅或者氮化硅，绝缘层16优选采用透明电绝缘材料。
绝缘层16覆盖半导体发光结构15及基板14，绝缘层16具有第一窗口161及第二窗口162，第一窗口161位于N型三族氮化物半导体层156且使得部分N型三族氮化物半导体层156裸露，第二窗口162位于基板14的第一导电区141且使得第一导电区141裸露。透明导电层17包括第一覆盖部171、连接部172及第二覆盖部173，第一覆盖部171覆盖绝缘层16的第一窗口161，第二覆盖部173覆盖绝缘层16的第二窗口162，连接部172连接于第一覆盖部171与第二覆盖部173之间。
发光二极管晶粒12固定在基座11上，封装体13包覆发光二极管晶粒12。在本实施方式中，发光二极管晶粒12与基座11的导电区域100、110一一对应，每一发光二极管晶粒12的第一导电区141固定在相对应的导电区域100、110的第一焊垫101、111上，每一发光二极管晶粒12的第二导电区142固定在相对应的导电区域100、110的第二焊垫102、112上，第一焊垫101、111及第二焊垫102、112被施加电压，发光二极管晶粒12即可发光。
请一并参阅图4，该多个发光二极管晶粒12形成至少一个芯片组，在本实施方式中，该多个发光二极管晶粒12形成第一芯片组191及第二芯片组192，第一芯片组191的发光二极管晶粒12串联，第二芯片组192的发光二极管晶粒12串联，第一芯片组191与第二芯片组192反向并联。外部电源193为交流电源，向第一芯片组191及第二芯片组192施加交流电压。在其他实施方式中，发光二极管晶粒12仅形成一个第一芯片组191，外部电源193为直流电源。
上述的发光二极管封装结构10无须打金线，发光二极管晶粒12的N型三族氮化物半导体层156上不必设置遮光的厚金属电极及焊球，即发光二极管晶粒12的出光一侧不必设置遮光的厚金属电极及焊球，更多的光线可以射出发光二极管晶粒12，从而提高发光二极管晶粒12及整个发光二极管封装结构10的出光效率。进一步而言，发光二极管封装结构10没有金线，从而避免在使用过程中金线崩断，延长发光二极管封装结构10的使用寿命并提高其使用可靠度。更进一步而言，发光二极管晶粒12通过导热性能较佳的金属材料直接与基座11的焊垫连接，发光二极管晶粒12所产生的热量可以更快的被散发到外界空气中。
图5示出本发明另一较佳实施方式提供的发光二极管封装结构，与上一实施方式不同之处在于，半导体发光结构25包括依次层叠的导电衬底251、布拉格反射层252、N型三族氮化物半导体层253、有源层254及P型三族氮化物半导体层257，导电衬底251与P型三族氮化物半导体层257分别位于半导体发光结构25的两端。半导体发光结构25亦为垂直电导通结构，导电衬底251作为半导体发光结构25的第一电接触层281，P型三族氮化物半导体层257作为半导体发光结构25的第二电接触层282。
导电衬底251固定于基板24的第二导电区242上。布拉格反射层252将有源层254向下射向导电衬底251的光线向上反射至P型三族氮化物半导体层257一侧，从而提高出光效率。在本实施方式中，P型三族氮化物半导体层257包括P型氮化镓层256及P型氮化铝镓层255，N型三族氮化物半导体层253为N型氮化镓。
透明导电层27连接基板24的第一导电区241与P型三族氮化物半导体层257之间。绝缘层26使得透明导电层27与半导体发光结构25的任一侧壁绝缘，即绝缘层26使得透明导电层27与半导体发光结构25除P型三族氮化物半导体层257以外的其他部分绝缘。进一步而言，绝缘层26使得透明导电层27与基板24的第二导电区242绝缘。
绝缘层26覆盖半导体发光结构25及基板24，绝缘层26具有第一窗口261及第二窗口262，第一窗口261位于P型三族氮化物半导体层257且使得部分P型三族氮化物半导体层257裸露，第二窗口262位于基板24的第一导电区241且使得第一导电区241裸露。透明导电层27包括第一覆盖部271、连接部272及第二覆盖部273，第一覆盖部271覆盖绝缘层26的第一窗口261，第二覆盖部273覆盖绝缘层26的第二窗口262，连接部272连接于第一覆盖部271与第二覆盖部273之间。
图6示出本发明另一较佳实施方式提供的发光二极管封装结构20。与第一实施方式不同之处在于：发光二极管封装结构20包括发光二极管晶粒22及封装体23，封装体23位于发光二极管晶粒22的基板24上且直接包覆该发光二极管晶粒22的半导体发光结构25、绝缘层26及透明导电层27。

Claims (11)

1.一种发光二极管封装结构，包括基座、发光二极管晶粒及封装体，发光二极管晶粒固定于基座上，封装体包覆该发光二极管晶粒，该发光二极管晶粒包括半导体发光结构及透明导电层，半导体发光结构为垂直电导通结构，半导体发光结构包括第一电接触层及第二电接触层，第一电接触层及第二电接触层分别位于半导体发光结构的两端，其特征在于：该发光二极管晶粒还包括基板及绝缘层，基板上开设有填满绝缘材料的通孔，从而将该基板分割成相互绝缘的第一导电区与第二导电区，半导体发光结构的第一电接触层固定于基板的第二导电区上，透明导电层连接半导体发光结构的第二电接触层与基板的第一导电区，该透明导电层与基板的第二导电区绝缘，该绝缘层使得透明导电层与半导体发光结构的除第二电接触层以外的其他部分绝缘，该基座上形成相互绝缘的第一焊垫及第二焊垫，该第一焊垫及第二焊垫外露于封装体且间隔设置而形成有间隙，该第一导电区及第二导电区分别固定在第一焊垫及第二焊垫上且该通孔与该间隙正对连通设置。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：绝缘层覆盖半导体发光结构及基板，绝缘层具有第一窗口及第二窗口，第一窗口位于第二电接触层且使得第二电接触层裸露，第二窗口位于基板的第一导电区且使得第一导电区裸露，透明导电层包括第一覆盖部、连接部及第二覆盖部，第一覆盖部覆盖绝缘层的第一窗口，第二覆盖部覆盖绝缘层的第二窗口，连接部连接于第一覆盖部与第二覆盖部之间。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：第一电接触层为金属层，第二电接触层为N型三族氮化物半导体层。
4.如权利要求3所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该半导体发光结构还包括金属镜面层、P型三族氮化物半导体层及有源层，第一电接触层、金属镜面层、P型三族氮化物半导体层、有源层及第二电接触层依次层叠。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：第一电接触层为导电衬底，第二电接触层为P型三族氮化物半导体层。
6.如权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该半导体发光结构还包括布拉格反射层、N型三族氮化物半导体层及有源层，第一电接触层、布拉格反射层、N型三族氮化物半导体层、有源层及第二电接触层依次层叠。
7.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该绝缘层的材料为透明电绝缘材料。
8.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该绝缘层使得透明导电层与半导体发光结构的侧壁绝缘。
9.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该发光二极管晶粒的数量为多个。
10.如权利要求9所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该多个发光二极管晶粒串联形成芯片组。
11.如权利要求9所述的发光二极管封装结构，其特征在于：该多个发光二极管晶粒形成第一芯片组及第二芯片组，第一芯片组的发光二极管晶粒串联，第二芯片组的发光二极管晶粒串联，第一芯片组与第二芯片组反向并联。
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