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CN201804902U - 一种大功率发光二极管电极 - Google Patents

一种大功率发光二极管电极 Download PDF

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艾常涛
易贤
何建波
杨新民
靳彩霞
董志江
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Abstract

本实用新型涉及半导体照明领域的一种大功率发光二极管电极。该电极结构中的两电极在发光二极管外延表面均呈均匀分布并且相互平行，同时两电极在外延片表面呈弯曲曲线形式，从而保证了电极间的电流密度分布均匀，并避免了传统电极结构中电极呈直线状分布时在直线与直线的拐点处与直线处电流密度分布不均的现象，进而增强了整个发光二极管中各处电流密度的均匀性，保证了发光二极管出光的均匀。

Description

一种大功率发光二极管电极
技术领域
本实用新型涉及半导体照明领域，尤其指一种功率型发光二极管的电极。 
背景技术
目前GaN基LED发光二极管在实际生产中采用的外延片主要是蓝宝石衬底，由于蓝宝石为绝缘体，需要刻蚀器件至N区以形成负电极，采用这种工艺制程的正装结构LED发光二极管不可避免的存在电流的横向扩展，从而容易产生电流的聚集效应，导致LED发光二极管光效降低、热损耗加大，使用寿命下降等问题，且随着半导体照明领域的不断深化发展，对功率型LED发光二极管芯片的发光效率及散热性能有越来越高的要求，而功率型LED发光二极管芯片由于其尺寸较大，电流聚集效应更加明显。因而，合理的LED发光二极管的电极设计有利于电流的均匀扩展，提高载流子的复合效率，增加光的提取，从而提高发光效率，降低因电流扩展效应不佳而引起的热损耗。 
专利号为CN1870313的发明专利申请中提供了一种树叶脉络形大功率GaN基LED芯片的P、N电极，其N型电极、P形电极成树叶脉络形交叉分布。该电极在垂直于对角线且平行N电极与P电极间的分布比较均匀，但在其他区域分布均匀性相对较差；专利号CN201282152Y中提到一种中心环绕型GaN基LED芯片电极，其改善了电流的分布均匀性，但是也存在不足，一是N、P电极均为单电极，难以适用于35mil以上规格的芯片，二是N型电极设置在中间，对于下游封装制程会影响打线工艺，从而影响封装光效。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的大功率发光二极管电极，克服当前大功率发光二极管电极中依然存在的电流扩展特性不理想、不适用于1W（瓦）以上功率型发光二极管的不足，提高电流密度的分布均匀性，增加芯片的光提取效率，改善芯片的散热不均等问题，从而提升芯片的光电特性。 
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种大功率发光二极管电极，包括沉积在发光二极管外延片上的透明导电薄膜、在发光二极管外延片表面刻蚀出的沟槽、沉积在沟槽中的第一电极以及沉积在透明导电薄膜上的第二电极，所述沟槽和沉积于沟槽中的第一电极在发光二极管外延片表面均匀分布，所述第二电极与沟槽以及沉积于沟槽中的第一电极相互平行并呈均匀分布。 
本实用新型的有益效果是：在发光二极管外延片表面呈均匀分布并相互平行的第一电极与第二电极保证了电流密度在第一电极与第二电极之间，以及在整个发光二极管外延片分布的均匀性，从而提升了发光二极管的光电特性。 
呈弯曲状分布的第一电极与第二电极，因转弯平滑而使得电流密度分布均匀，避免了传统电极结构中电极呈直线状分布时在直线与直线的拐点处与直线处电流密度分布不均的现象，增强了整个发光二极管中各处电流密度的均匀性，保证了发光二极管出光的均匀。 
 在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。 
进一步，所述沟槽和第一电极在发光二极管外延片表面呈弯曲状分布，所述第二电极在发光二极管外延片表面呈弯曲状分布。 
采用上述进一步方案的有益效果是，呈弯曲状分布的第一电极与第二电极，因转弯平滑而使得电流密度分布更加均匀，避免了电极呈直线状分布时在直线与直线的拐点处与直线处电流密度分布不均的现象，进一步增强了整个发光二极管中各处电流密度的均匀性，保证了发光二极管出光的均匀。 
进一步，所述沟槽刻蚀于发光二极管外延片表面的第一边以及与其相邻的第二边和第三边，沟槽在第一边和第二边相交的第一角以及第一边和第三边相交的第二角呈“S”型曲线的方式对称向外延片表面的第四边延伸，并在靠近发光二极管外延片表面的中部向发光二极管外延片表面内侧对称伸展出4个曲线分支；所述第一电极沉积于沟槽内，沟槽略宽于第一电极；所述第二电极从靠近发光二极管外延片表面第四边中点位置，分别向第一角方向、第二角方向、第一边中点方向延伸；第二电极向第一角方向和第二角方向的延伸线分别与从第一角和第二角呈 “S”型延伸出的沟槽相平行；第二电极向第一边中点方向的延伸分别向第二边和第三边各引出3条分支，所述分支分别与从第一角和第二角呈 “S”型延伸的沟槽上对称伸展出4个曲线分支相平行；在第二电极靠近第一边处对称引出的2条分支的末端分别与从第一角和第二角呈 “S”型延伸的沟槽相平行。 
进一步，所述沟槽从发光二极管外延片表面的第四边的中点位置分别向第二边方向、第三边方向、第一边方向呈“ω”型曲线延伸，并在靠近第二边和第三边处分别与第二边和第三边平行，在沟槽向第一边方向延伸的末端分别向第二边方向和第三边方向延伸出两条曲线分支；所述第一电极沉积于沟槽内，沟槽略宽于第一电极；所述第二电极分别从发光二极管外延片表面第一边与第二边之间的第一角和第一边与第三边之间的第二角，沿第二边和第三边延伸，并在延伸的末端与呈“ω”型曲线向第二边方向、第三边方向延伸的沟槽平行；在第二电极分别从发光二极管外延片表面第一边与第二边之间的第一角和第一边与第三边之间的第二角，沿第二边和第三边的延伸中，分别向发光二极管外延片表面的中部引出分支，所述分支分别与呈“ω”型曲线向第一边方向延伸的沟槽以及该沟槽的末端分别向第二边方向和第三边方向延伸的两条曲线分支相平行；第二电极在第一角与第二角之间相连接的延伸，与呈“ω”型曲线向第一边方向延伸的沟槽末端分别向第二边方向和第三边方向延伸的两条曲线分支相平行。 
进一步，所述沟槽从发光二极管外延片表面第二边与第四边之间的第三角沿第四边延伸到第三边与第四边之间的第四角，并从第三角和第四角分别沿第二边和第三边向第一边延伸，并在第二边和第三边靠近第一边的1/4处分别向发光二极管外延片表面的中部成“U”型曲线延伸；所述第一电极沉积于沟槽内，沟槽略宽于第一电极；所述第二电极呈“x”型曲线状沉积于发光二极管外延片表面，“x”型曲线的各个分支分别与凹槽在第二边和第三边靠近第一边的1/4处分别向发光二极管外延片表面的中部成“U”型曲线的延伸相平行。 
进一步，所述第一电极为N电极，第二电极为P电极。 
进一步，所述发光二极管外延片表面为长方形，其长边与宽边均为2mil-200mil。 
进一步，所述发光二极管外延片表面为正方形，其边长为45mil。 
附图说明
图1为本实用新型大功率发光二极管电极实施例一结构图； 
图2为本实用新型大功率发光二极管电极实施例二结构图；
图3为本实用新型大功率发光二极管电极实施例三结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。 
要保证发光二极管中电流分布的均匀性和出光的均匀，其电极需要保证在外延片表面的均匀分布，当电极在发光二极管外延片表面延伸时出现转弯，也需将转弯处设计成弯曲平滑的曲线，以保证在转弯处电流分布的均匀。 
本实用新型大功率发光二极管电极可以用于外延片表面长边与宽边在2mil至200mil之间的大功率发光二极管，以下实施例仅对其结构进行描述，在制造过程中，以下各实施例均可用于不同尺寸的大功率发光二极管。 
实施例一 
如图1所示，本实施例的大功率发光二极管电极结构中，在发光二极管外延片1上沉积透明导电薄膜2，并在发光二极管外延片1表面刻蚀出沟槽3，沟槽3刻蚀于发光二极管外延片1表面的第一边B1以及与其相邻的第二边B2和第三边B3，沟槽3在第一边B1和第二边B2相交的第一角J1以及第一边B1和第三边B3相交的第二角J2呈“S”型曲线的方式对称向外延片1表面的第四边B4延伸，并在靠近发光二极管外延片1表面的中部向发光二极管外延片1表面内侧对称伸展出4个曲线分支；N电极4沉积于沟槽3内，沟槽3略宽于N电极4；P电极5在透明导电薄膜2上从靠近发光二极管外延片1表面的第四边B4的中点位置，分别向第一角J1方向、第二角J2方向、第一边B1中点方向延伸；P电极5向第一角J1方向和第二角J2方向的延伸线分别与从第一角J1和第二角J2呈 “S”型延伸出的沟槽3相平行；P电极5向第一边B1中点方向的延伸分别向第二边B2和第三边B3各引出3条分支，各分支分别与从第一角J1和第二角J2呈 “S”型延伸的沟槽上对称伸展出的4个曲线分支相平行；在P电极5靠近第一边B1处对称引出的2条分支的末端分别与从第一角J1和第二角J2呈 “S”型延伸的沟槽3相平行。
当本实用新型发光二极管的外延片表面边长为45mil时，在0.01mA下低电流点亮没有明显暗区，表明该电极结构使得电流在表面的分布均匀性良好。 
实施例二 
如图2所示，本实施例的大功率发光二极管电极结构中，在发光二极管外延片1上沉积透明导电薄膜2，并在发光二极管外延片1表面刻蚀出沟槽3，沟槽3从发光二极管外延片1表面的第四边B4的中点位置分别向第二边B2方向、第三边B3方向、第一边B1方向呈“ω”型曲线延伸，并在靠近第二边B2和第三边B3处分别与第二边B2和第三边B3平行，在沟槽3向第一边B1方向延伸的末端分别向第二边B2方向和第三边B3方向延伸出两条曲线分支；N电极4沉积于沟槽3内，沟槽3略宽于N电极4；P电极5在透明导电薄膜2上分别从发光二极管外延片1表面第一边B1与第二边B2之间的第一角J1和第一边B1与第三边B3之间的第二角J2，沿第二边B2和第三边B3延伸，并在延伸的末端与呈“ω”型曲线并向第二边B2方向、第三边B3方向延伸的沟槽3平行；在P电极5分别从发光二极管外延片表面1的第一边B1与第二边B2之间的第一角J1和第一边B1与第三边B3之间的第二角J2，沿第二边B2和第三边B3的延伸中，分别向发光二极管外延片表面1的中部引出分支，该分支分别与呈“ω”型曲线并向第一边B1方向延伸的沟槽3以及该沟槽3的末端分别向第二边B2方向和第三边B3方向延伸的两条曲线分支相平行；P电极5在第一角J1与第二角J2之间相连接的延伸，与呈“ω”型曲线并向第一边B1方向延伸的沟槽3的末端分别向第二边B2方向和第三边B3方向延伸的两条曲线分支相平行。
实施例三 
如图3所示，本实施例的大功率发光二极管电极结构中，在发光二极管外延片1上沉积透明导电薄膜2，并在发光二极管外延片1表面刻蚀出沟槽3，沟槽3从发光二极管外延片1表面第二边B2与第四边B4之间的第三角J3沿第四边B4延伸到第三边B3与第四边B4之间的第四角J4，并从第三角J3和第四角J4分别沿第二边B2和第三边B3向第一边B1延伸，并在第二边B2和第三边B3靠近第一边B1的1/4处分别向发光二极管外延片1表面的中部成“U”型曲线延伸；N电极4沉积于沟槽3内，沟槽3略宽于N电极4；P电极5在透明导电薄膜2上呈“x”型曲线状沉积，“x”型曲线的各个分支分别与凹槽3在第二边B2和第三边B3靠近第一边B1的1/4处分别向发光二极管外延片1表面的中部成“U”型曲线的延伸相平行。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大功率发光二极管电极，包括沉积在发光二极管外延片上的透明导电薄膜、在发光二极管外延片表面刻蚀出的沟槽、沉积在沟槽中的第一电极以及沉积在透明导电薄膜上的第二电极，其特征在于：所述沟槽和沉积于沟槽中的第一电极在发光二极管外延片表面均匀分布，所述第二电极与沟槽以及沉积于沟槽中的第一电极相互平行并呈均匀分布。
2.根据权利要求1所述的大功率发光二极管电极，其特征在于：所述沟槽和第一电极在发光二极管外延片表面呈弯曲状分布，所述第二电极在发光二极管外延片表面呈弯曲状分布。
3.根据权利要求2所述的大功率发光二极管电极，其特征在于：所述沟槽刻蚀于发光二极管外延片表面的第一边(B1)以及与其相邻的第二边(B2)和第三边(B3)，沟槽在第一边(B1)和第二边(B2)相交的第一角(J1)以及第一边(B1)和第三边(B3)相交的第二角(J2)呈“S”型曲线的方式对称向外延片表面的第四边(B4)延伸，并在靠近发光二极管外延片表面的中部向发光二极管外延片表面内侧对称伸展出4个曲线分支；所述第一电极沉积于沟槽内，沟槽略宽于第一电极；所述第二电极从靠近发光二极管外延片表面第四边(B4)中点位置，分别向第一角(J1)方向、第二角(J2)方向、第一边(B1)中点方向延伸；第二电极向第一角(J1)方向和第二角(J2)方向的延伸线分别与从第一角(J1)和第二角(J2)呈“S”型延伸出的沟槽相平行；第二电极向第一边(B1)中点方向的延伸分别向第二边(B2)和第三边(B3)各引出3条分支，所述分支分别与从第一角(J1)和第二角(J2)呈“S”型延伸的沟槽上对称伸展出4个曲线分支相平行；在第二电极靠近第一边(B1)处对称引出的2条分支的末端分别与从第一角(J1)和第二角(J2)呈“S”型延伸的沟槽相平行。
4.根据权利要求2所述的大功率发光二极管电极，其特征在于：所述沟槽从发光二极管外延片表面的第四边(B4)的中点位置分别向第二边(B2)方向、第三边(B3)方向、第一边(B1)方向呈“ω”型曲线延伸，并在靠近第二边(B2)和第三边(B3)处分别与第二边(B2)和第三边(B3)平行，在沟槽向第一边(B1)方向延伸的末端分别向第二边(B2)方向和第三边(B3)方向延伸出两条曲线分支；所述第一电极沉积于沟槽内，沟槽略宽于第一电极；所述第二电极分别从发光二极管外延片表面第一边(B1)与第二边(B2)之间的第一角(J1)和第一边(B1)与第三边(B3)之间的第二角(J2)，沿第二边(B2)和第三边(B3)延伸，并在延伸的末端与呈“ω”型曲线向第二边(B2)方向、第三边(B3)方向延伸的沟槽平行；在第二电极分别从发光二极管外延片表面第一边(B1)与第二边(B2)之间的第一角(J1)和第一边(B1)与第三边(B3)之间的第二角(J2)，沿第二边(B2)和第三边(B3)的延伸中，分别向发光二极管外延片表面的中部引出分支，所述分支分别与呈“ω”型曲线向第一边(B1)方向延伸的沟槽以及该沟槽的末端分别向第二边(B2)方向和第三边(B3)方向延伸的两条曲线分支相平行；第二电极在第一角(J1)与第二角(J2)之间相连接的延伸，与呈“ω”型曲线向第一边(B1)方向延伸的沟槽末端分别向第二边(B2)方向和第三边(B3)方向延伸的两条曲线分支相平行。
5.根据权利要求2所述的大功率发光二极管电极，其特征在于：所述沟槽从发光二极管外延片表面第二边(B2)与第四边(B4)之间的第三角(J3)沿第四边(B4)延伸到第三边(B3)与第四边(B4)之间的第四角(J4)，并从第三角(J3)和第四角(J4)分别沿第二边(B2)和第三边(B3)向第一边(B1)延伸，并在第二边(B2)和第三边(B3)靠近第一边(B1)的1/4处分别向发光二极管外延片表面的中部成“U”型曲线延伸；所述第一电极沉积于沟槽内，沟槽略宽于第一电极；所述第二电极呈“x”型曲线状沉积于发光二极管外延片表面，“x”型曲线的各个分支分别与凹槽在第二边(B2)和第三边(B3)靠近第一边(B1)的1/4处分别向发光二极管外延片表面的中部成“U”型曲线的延伸相平行。
6.根据权利要求1至5任一项所述的大功率发光二极管电极，其特征在于：所述第一电极为N电极，第二电极为P电极。
7.根据权利要求1至5任一项所述的大功率发光二极管电极，其特征在于：所述发光二极管外延片表面为长方形，其长边与宽边均为2mil-200mil。
8.根据权利要求7所述的大功率发光二极管电极，其特征在于：所述发光二极管外延片表面为正方形，其边长为45mil。
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Patentee after: AQUALITE OPTOELECTRONICS CO., LTD.

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