[发明专利]具有导热基座的发光二极管装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管装置，特别是涉及一种具有导热基座的发光二极管装置。 

背景技术

参阅图1，一般的发光二极管晶片1包含一块基材11、一层连接在该基材11上的动作膜12及一组用于提供电能的电极单元13。 

该基材11由易于供氮化镓类的半导体材料磊晶成长，例如蓝宝石(sapphire)的材料构成。 

这层动作膜12通常是选自氮化镓类的半导体材料、并自基材向上磊晶形成，具有分别经过掺杂而成n、p型的第一、二覆盖层121、122(n-typecladding layer、p-type cladding layer)，及一层形成在该第一、二覆盖层121、122之间的主动层123(active layer)，所述第一覆盖层121、第二覆盖层122相对该主动层123形成载子能障而在对该动作膜12提供电能产生电子-电洞复合、释放能量，进而转换成光。 

该电极单元13包括两片可提供电能的电极131、132，所述电极131、132分别与第一、二覆盖层121、122形成欧姆接触，并相互配合对该动作膜12提供电能；当自该两片电极131、132施加电能时，电流分散流通过该动作膜12，而使该动作膜12以光电效应产生光子，进而向外发光。 

由于发光二极管晶片1工作时，有将近70％的电功率无法转换成光而转换成热，造成发光二极管晶片1操作接合面的温度上升，从而使得动作膜12的载子局限效果降低、载子生命期缩短，进而导致载子辐射复合效率(radiative recombination efficiency)降低，这种热功率上升而使光功率下降的恶性循环，会造成随着输入电流的增加而造成光输出功率饱 和甚至下降的现象，所以如何使操作时的接合面温度降低，一直是发光二极管技术领域从未停止的研究课题。 

一般说来，单晶片式的发光二极管晶片1都是通过固晶材料140(例如银胶)直接固定安装在封装用的大面积(相对大于发光二极管晶片1而言)铝基板150(或电路板)上的，通过大面积且由具有高热传导系数的材料构成(即导热速率较快)的基板150，将发光二极管晶片1的动作膜12操作时所产生的热快速地导离发光二极管晶片1本身，以降低发光二极管晶片1的接合面温度(junction temperature)，避免因内废热导致结构的质变，而减少工作寿命；但是，这种方式一方面受限于热传导路径过长-至少需经过基材11的厚度、固晶材料140的厚度之后才会进入基板150由基板150传导，另一方面，固晶材料140的热传导系数通常较低，所以并无法真正的有效降低发光二极管晶片1的接合面温度、提升光输出效率，此外，大面积的封装用基板150也会增加材料成本及封装后的元件体积，反而造成另一需要解决的问题。 

参阅图2，近来也有采用晶片接合技术(wafer bonding)来解决发光二极管的散热问题，这项技术主要是把易于磊晶氮化镓类半导体材料的基材11去除，将动作膜12、电极单元13等结构“接合”在热传导率高于原基材的半导体基板120，例如“接合”在硅基板上，如此一来，动作膜12操作时所产生的热，可以通过半导体基板120快速地导离动作膜12本身而传导至外界、降低接合面温度；但是，这样的技术除了会导致制程复杂与成本上升之外，还会在移除磊晶用的基材11的过程中，动作膜12会承受瞬间的高应力变化而造成晶格缺陷，使元件产生无法回复的漏电(leakage)现象。 

所以，发光二极管仍需研发改善，以提升光输出效率，进而提升元件的发光亮度、延长工作寿命。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有导热基座的发光二极管装置，可快速将内废热导离至外界，并具有接合面温度低、工作寿命长的优点。 

于是，本发明具有导热基座的发光二极管装置包含：一块发光二极管晶片、一块导热基座及一组电极单元。 

该块发光二极管晶片具有一层基材及一层自该基材向上磊晶形成的动作膜，该基材包括一顶面、一相反于该顶面的底面及至少一个形成在该底面的填充孔，该动作膜连接在该基材顶面上并在提供电能时以光电效应产生光。 

该块导热基座由高热传导系数的材料构成，具有一层与该基材底面连接的基底、及至少一自该基底向上凸伸且对应地填满该填充孔的凸块。 

该组电极单元与该动作膜电连接以提供电能使该动作膜发光。