[发明专利]LED发光二极管晶粒装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED发光二极管晶粒装置，特别是涉及一种高亮度LED发光二极管的晶粒装置。

背景技术

目前LED发光二极管的制作过程与制作硅晶圆IC很相似，首先使用化学周期表中超高纯度的III族元素：铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)，以及V族元素：氮(N)、磷(P)、砷(As)为材料，在高温下反应成为化合物，经过单晶生长技术制成单晶棒，经过切割、研磨、抛光成为晶片，以之作为基板(substrate)，再使用磊晶技术将发光材料生长在基板上，完成的磊晶片经过半导体镀金和蚀刻工艺，再细切加工成为LED晶粒。现今LED已有红外、红、黄、缘、蓝及白光发光二极管，但其中的白光、蓝光LED成本价格较高。

LED产业结构大致分为上游的磊晶片形成，中游的晶粒制作，以及下游封装成各式各样应用产品。上游主要为单晶片与磊晶片，LED发光颜色与亮度由磊晶料决定，且磊晶片占LED制造成本70％左右，对LED产业极为重要。上游磊晶片制造过程(工艺)顺序为：单晶片(III-V族基板)、结构设计、结晶成长、材料特性/厚度测量。而中游就是将磊晶片加以切割，形成为上万个晶粒。依照磊晶片的大小，可以切割为二万到四万个晶粒。中游的晶粒制造过程(工艺)顺序为：磊晶片、金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理、切割、崩裂、测量。而下游主要是晶粒封装，将晶粒粘于导线架，以封装成各类型LED，目前封装后产品的类型有Lamp、集束型、数字显示、点矩阵型与表面粘着型(SMD)。下游的封装顺序为：晶粒、固晶、粘着、打线、树脂封装、长烤、镀锡、剪脚、测试。

LED发光二极管是由砷、磷、镓等III～V族元素：GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成，其核心是PN结晶片、电极及光学系统组成。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止与击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区；进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。如发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。

高亮度LED发光二极管是目前主流产品，主要应用在大型显示板、交通标志、背光源及汽车剎车灯等方面。而LED发光二极管亮度高低的因素在于：LED晶粒的发光面形状大小，导线支架的晶杯形状大小，以及封装胶体的透明度等，其中尤以LED晶粒的发光面大小最为重要。目前LED磊晶片经由金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理等程序后，再进行垂直切割制出数万个LED晶粒，且以其垂直切割面作为发光面，再实施研磨去除毛边，以提高反射率。

目前LED发光二极管的晶粒装置一般设为两个相隔LED晶粒，并且分别连接电极及晶杯，但是两个LED晶粒的相对发光面彼此间的放电间隙夹角大于90度以上，以致两发光面各部位的相对间距差异过大，影响电子导通与击穿特性，并且发光面受限于垂直切割面构造，以致发光面积及其光弧受到限制，而无法更有效提高亮度。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED发光二极管晶粒装置，能够适用于高亮度单波长及多波长LED晶粒，供制作高亮度LED发光二极管，利用放电发光面设计斜向放电间隙，并且尽量缩减夹角或设为平行间隔，以提高电子导通与击穿特性，并且增加放电发光面积及放电光弧，能够有效提高发光亮度，节省能源，具备产业上利用价值。

为达到上述目的，本发明LED发光二极管晶粒装置，包含有两个相对间隔设置的LED晶粒，上述两个LED晶粒彼此相对侧各至少相对设有一放电发光面，且上述放电发光面与其LED晶粒至少形成一倾斜角度；上述两个LED晶粒的相对放电发光面彼此间形成一斜向的放电间隙，且其彼此间的夹角小于50度。

于较佳实施例中，上述至少一个LED晶粒相对侧设有另一放电发光面，且上述另一放电发光面与其上述放电发光面设为反向相对朝向彼此。

上述两个LED晶粒相对侧各相对设有上述另一放电发光面，且上述两个另一放电发光面彼此间形成另一放电间隙。

于另一较佳实施例中，上述两个LED晶粒的相对放电发光面可互相平行；或者其彼此间的夹角小于20度。

于再一较佳实施例中，上述放电发光面可设成斜切面或斜弧面。