本发明专利技术提供一种发光二极管，克服了因大电流引起的各种问题，实现高亮度化或高输出化，且改善线路体系或电极等结构而提高光取出效率。每个LED元件(21)从下层开始依次形成分开设置的第1晶片接合用电极(10a)和第2晶片接合用电极(10b)、透明绝缘层(7)、第1半导体层(4)、活性层(3)和第2半导体层(2)，同时，具有设置成贯通透明绝缘层(7)且将第1半导体层(4)和第1晶片接合用电极(10a)电连接的第1接触部(5)、设置成在电绝缘状态下贯通透明绝缘层(7)和第1半导体层(4)以及活性层(3)且将第2半导体层(2)和第2晶片接合用电极(10b)电连接的第2接触部(6)，第1晶片接合用电极(10a)和第2晶片接合用电极(10b)分别与衬底(14)上的芯片接合用电极(12)相连。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在衬底上设置多个发光二极管芯片而形成的发光二极管。
技术介绍
发光二极管在以各种电子机器或仪器等所谓的指示器为中心，在信息显示或小规模照明等中使用。近年来，由于发光效率提高，发热的烦恼也较少，因此可以设定成流入比以前更大的电流来发光。因此，在使用发光二极管作为较大尺寸照明用电源的用途中展开了大量的讨论，迄今为止，有部分实现了实用化。在将发光二极管用作照明用光源的情况下，需要比用作显示用指示器情况下的数 10倍或更高的亮度。为了与之对应，在现有技术中，提出了通过将多个发光二极管芯片串联或并联或将串联和并联组合，例如，设置成阵列状，通过将这些全部的发光二极管芯片的发光总和起来，从而能获得期望的高亮度光功率这样的技术。此外，提出了使用1个或少数几个通过流入大的电流，从而能发出与该大电流量对应的高亮度或大光亮的发光的与大电流对应大型发光二极管芯片。将上述多个发光二极管芯片设置成阵列状这样的技术在例如道路交通用的信号机中蓝、红、黄色这样的标识光的灯或作为光源，使用发光二极管的情况等中使用。然而，为了构成一个光源或灯，需要使用数百个发光二极管芯片，必须将其全部正确地安装、架线。因此，在一个光源或灯的制造中存在问题，此外，还存在很难避免其制造成本或部件成本高额化这样的缺点。另一方面，在使用上述与大电流对应的大型发光二极管芯片这样的技术中，通过将一个芯片的尺寸从指示器用发光二极管芯片情况下的数100 μ m的方形增大至数mm的方形，向其中流入的电流从指示器用发光二极管芯片情况下的数IOOmA增大至数1 IOA或更大，从而能确保高亮度或大光量的输出。根据该技术，能大幅减少构成一个光源或灯的发光二极管芯片的个数。关注于这样的优点，正在研究开发进一步提高1个发光二极管芯片中电流量的容许界限值(所谓的电流容量)。此外，与上述高亮度化对应的或与大光量化对应的发光二极管与指示器用的相比，确实相当地明亮，但现状是，如果与通常作为照明用的广泛普及的各种电灯或荧光灯相对比，则还不能称为足够的明亮，强烈要求能实现更明亮的发光。因而要考虑一个与更大电流化对应的有效方法。然而，为了实现与更大电流化对应的更高亮度化或大光量化，仅将发光二极管芯片大型化是不行的，会产生如下各种问题。在现有技术中，通常在发光二极管芯片的表面中央设置圆形电极，由此设定成向整个发光二极管芯片供电。然而，发光二极管芯片越大，就越难以向其周围均勻地供电，结果，每一个发光二3极管芯片中的发光均勻性恶化。为了向这样的整个大型发光二极管芯片均勻供电，例如在整个芯片中，将线路电极或透明电极等以放射枝状铺设的方法是有效的。然而，如果向该放射枝状铺设的线路电极或透明电极等中流入大电流，则电流密度变高，电迁移显著，进而，在这些线路电极或透明电极等中产生损坏或恶化。因此，该情况下的电流比在通常发光二极管芯片中的通常线路等中流入的电流大2个或3个以上量级的电流。该线路电极或透明电极等的损坏或恶化缓慢进行，因此对长寿命的发光二极管的优点或可靠性产生损坏。为了防止该线路电极等的损坏或恶化，增加该线路电极的截面积是有效的。然而，为了增加截面积，如果线路电极的宽度变宽，则发出的光由于该宽线路电极的存在产生问题，作为向外部有效出射的光而观测到的实际光取出效率降低。此外，也可以认为增加线路电极的高度(厚度)即可。但如果这样的话，则会增加该线路电极形成过程的困难，且在输送获得的芯片中，或在处理中，用套爪夹持该芯片时，容易损伤线路电极或透明电极。此外，如果在线路电极中产生损伤，则在该受损的部分中的电阻提高，在流入大电流时，增加了该受损部分产生断裂或恶化的可能性。此外，对于安装发光二极管的管座侧，也必须是具有能耐受同样大电流的电流容量的材料。此外，连接该发光二极管和管座侧的管芯焊接线的直径也必须是对应电流大小的较宽的线路。如果这样的话，则在管座侧，目前能使用的如镀膜那样的薄膜构成线路或焊盘等无法耐受大电流，产生损坏或恶化的可能性增加。此外，需要用于流入大电流的电源电路体系，例如，能流入1 5A或更大的IOA那样大电流的电源电路体系存在其成本比指示器用的发光二极管中使用的设备成本更高的倾向。然而如果要确保该电源电路体系自身的绝缘性或其周围线路体系的电流容量的话， 则在流入大电流时，容易产生漏电或短路的可能性增加。为了克服这些问题或缺点，提出了将构成一个发光二极管的多个芯片串联连接的技术(参见专利文献1、幻。此外，提出了铺设金属光反射层的技术(参见专利文献3)。根据这些提案，通过串联连接多个发光二极管芯片，从而能提高向其整体施加的电压，且能降低电流。结果，可以克服流入如上述大电流情况下的各种问题或缺点。专利文献1 特开2008-72141号公报专利文献2 特开2008-211255号公报专利文献3 特开2009-200178号公报
技术实现思路
然而，在上述专利文献1、2提出的技术中，尽管如4元LED (发光二极管)那样能在绝缘性衬底上形成外延层，但无法在透明衬底上形成外延层。使用单独的半绝缘性衬底的话，由活性层向衬底侧发出的光会被该衬底的表面吸收，因此无法实现高的光取出效率。此外，在现有技术中，往往通过使用引线焊接的线路或空气桥接(air bridge)线路来构成基本上主要的线路体系，但在这样的线路结构中，通常在发光二极管芯片的最上部或其附近设置电极。因此，会在该电极或与该电极连接的引线焊接等的存在中产生问题， 存在光取出效率降低这样的问题。此外，在通过使用该引线焊接等的线路制备线路体系中存在问题，还存在成本高的问题。对于这一点，在上述专利文献1，2提出的技术中，可以通过光刻法等，一并形成空气桥接线路结构，但如果这样的话，会产生难以获得线路体系足够的截面积这样的新问题。 只要在线路体系中无法获得足够的截面积，则在树脂模块成型时，线路体系由于树脂应力而产生断裂、产生损伤的可能性较大。此外，由于线路设置成如中空悬浮那样所谓的漂浮状态，因此还存在难以通过热传导而有效散热的问题。如果在线路体系中蓄热，其温度升高，则会产生电迁移，由于其会容易导致线路体系断裂、损伤。因此，无法增大发热的容许量，无法将极限通电电流量设定为较低。由此，在现有技术中，对通过形成能与大电流对应的发光二极管芯片，从而实现高亮度化和高输出化，但由于流入这样的大电流，会产生较多的问题。此外，在该线路体系的结构上，通过活性层产生的光会被线路体系或电极遮住等， 实质的光取出效率降低。本专利技术是鉴于这样的问题而作出的，其目的在于提供一种不会由于流入大电流而产生各种问题，能与高亮度化和高输出化对应，且通过改善线路体系和电极等结构，从而提高光取出效率的发光二极管。本专利技术的发光二极管的特征在于，具有在表面设置芯片接合用电极的衬底以及在上述衬底上设置的发光二极管芯片，上述发光二极管芯片从下层开始依次形成分开设置的第1晶片接合用电极和第2晶片接合用电极、透明绝缘层、第1半导体层、活性层和第2半导体层，同时，具有设置成贯通上述透明绝缘层并将上述第1半导体层和上述第1晶片接合用电极电连接的第1接触部、设置成以电绝缘的状态贯通上述透明绝缘层和上述第1半导体层以及上述活性层并将上述第2半导体层和上述第2晶片接合用电极电连接的第2接触部，且上述发光二极管本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种发光二极管，其特征在于，具有在表面设置芯片接合用电极的衬底以及在上述衬底上设置的发光二极管芯片；上述发光二极管芯片从下层开始依次形成：分开设置的第１晶片接合用电极和第２晶片接合用电极、透明绝缘层、第１半导体层、活性层、第２半导体层，同时，上述发光二极管芯片具有：设置成贯通上述透明绝缘层并且将上述第１半导体层和上述第１晶片接合用电极电连接的第１接触部、设置成以电绝缘的状态贯通上述透明绝缘层和上述第１半导体层以及上述活性层并且将上述第２半导体层和上述第２晶片接合用电极电连接的第２接触部；且上述发光二极管芯片的上述第１晶片接合用电极和上述第２晶片接合用电极分别在上述衬底上的上述芯片接合用电极上倒装接合。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：海野恒弘，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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