[发明专利]具有低结温度的发光二极管

说明书

背景技术

包括一维或两维固态照明器件阵列的固态照明系统用于多种照明用途。例如，包括固态发光器件阵列的固态照明面板，已经用作例如在建筑和/或重点照明中的直接照明源。固态照明阵列通常也用作背光照明器，这些背光照明器用于小型液晶显示（LCD）屏幕，如在便携式电子装置中使用的LCD显示屏幕。另外，对固态照明阵列用作用于较大显示器（如LCD电视显示器）的背光照明器，曾经有过浓厚的兴趣。

固态发光器件可以包括例如封装式发光器件，该封装式发光器件包括一个或更多个发光二极管（LED）。无机LED典型地包括形成p-n结的半导体层。有机LED（OLED）-它们包括有机发光层，是另一种类型的固态发光器件。典型地，固态发光器件通过电子载体（即电子和空穴）在发光层或区中的重新组合而产生光。

在LCD背光照明中，通常将LED器件按直线阵列布置在叫做“发光条”（light bar）的金属条上，该金属条布置在LCD背光照明单元内，以发射与LCD屏幕相平行的光。通过在LCD背光照明单元中的光导器（light guide），将光导向LCD屏幕。

作为LED用途，如背光照明用途，对于使用较少光源的过渡，要求各个发光器件封壳中的每个封壳发射更多的光。相应地，当前的趋势是趋向于使用尺寸越来越大的模具，以适应更高的光输出要求。更大的LED模具一般在更大正向电流下驱动，以得到所期望的光输出。

当今技术使用LED器件，这些LED器件用硅酮模具连结而连结到封壳、散热器及/或子支架上。作为模具连结材料，硅酮不是理想的。它是不良导热体，这会限制LED模具和封壳在对于较高光输出需要的较大驱动电流下的可靠性和/或性能。

模具连结金属可以具有比硅酮好的导热性。然而，常规模具连结金属可能不适于连结到塑料封壳（如在背光照明用途中使用的那些塑料封壳）。

典型的模具连结金属是共晶Au/Sn合金，具有80%的Au和20%的Sn（按重量）。Au/Sn80/20合金具有良好的机械强度、可靠性、及导热性，并被当作标准模具连结合金。

关于Au/Sn80/20合金模具连结的挑战是形成焊结的热回流的要求，典型地在约305℃的范围中。多种塑料封壳或板载芯片（chip-on-board）封壳受到对于升高温度暴露的不利影响。封壳在超过300℃的温度下可能灾难性地失效，或者可能遭受材料退化，例如封壳的变棕和/或变黄，这降低反射性，并因此降低封壳的亮度。

此外，随着在照明单元中（如在发光条中）的器件数量的减小，跨过条的整体电压也会降低，导致需要将线（供给）电压进一步降低到低电压条（该低电压条包括较少、较大LED模具）的操作电压。这会要求更为复杂的电源，这种更为复杂的电源具有更大耗散损失，导致较低的整体系统效率。

发明内容

根据一些实施例的发光二极管芯片包括：支撑层，该支撑层具有第一正面以及与第一正面相对的第二正面；在支撑层的第一正面上的二极管区；以及在支撑层的第二正面上的模具连结垫。模具连结垫包括金-锡结构，该金-锡结构具有40%或更大的锡重量百分比。

支撑层可以是绝缘的或半绝缘的，并且在一些实施例中，支撑层可以包括半绝缘碳化硅。

二极管区可以包括在支撑层的第一正面上的多个隔离式活性区，隔离式活性区中的每一个包括阳极触点和阴极触点。

发光二极管还可以包括在隔离式活性区中的第一区的阳极触点上的第一焊料垫以及在隔离式活性区中的第二区的阴极触点上的第二焊料垫。

隔离式活性区成行地排列（arranged in a row），从支撑层的第一端部延伸到与第一端部相对的支撑层的第二端部，并且隔离式活性区中的每一个的阴极触点可以设置在隔离式活性区的最靠近支撑层的第二端部的侧部上。

隔离式活性区包括第一活性区以及与第一活性区相邻的第二活性区，发光二极管芯片还可以包括：在第一活性区与第二活性区之间的绝缘层；以及电气互连部分，该电气互连部分在绝缘层上，并且将第一活性区的阴极触点与第二活性区的阳极触点导电地相连接。

隔离式活性区可以以电气串联方式相连接。

发光二极管芯片还可以包括在隔离式活性区中的第一区的阳极触点上的第一焊料垫以及在隔离式活性区中的第二区的阴极触点上的第二焊料垫。

模具连结垫可以包括金层以及在金层上的锡层。金层可以包括第一金层，并且模具连结垫还可以包括第二金层。锡层可以在第一金层与第二金层之间。焊料垫可以包括在锡层与第二金层之间的镍层。锡层的厚度可以是第一金层和第二金层的组合厚度的约三倍。