基于GaAs衬底的AlGaInP四元三端电极发光管制造技术

本发明专利技术提供了一种基于ＧａＡｓ衬底的ＡｌＧａＩｎＰ四元三端电极发光管，其管芯结构自上而下依次包括ＧａＰ层、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ层、量子阱有源区、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ层、布拉格反射层、ＧａＡｓ层和ＧａＡｓ衬底，在ＧａＰ层的上面设有Ｐ电极，在ＧａＡｓ层上设有一个台面，该台面上蒸镀有Ｎ电极，ＧａＡｓ衬底上设有基板Ｎ电极。本发明专利技术在同一面设置Ｐ电极和Ｎ电极两个电极以及在背面设置基板Ｎ电极，形成了具有三端电极的发光管管芯结构，该管芯同面双电极，一正极一负极，在显示屏上把固定焊接底板和导通电源引线两方面分开，同时背面电极也可以做电源电极，对ＬＥＤ在实际应用中起到双保险作用，同时又保证焊线端的质量，避免了焊接不牢引起的导线断路问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于GaAs衬底的AlGalnP四元发光管，属于光电子器件

技术介绍
传统的AlGalnP四元发光二极管，因其基底GaAs具有良好的导电性，管芯常采用双面上 下电极结构。如CN1719677公开的一种《铝铟磷或铝镓铟磷材料大功率半导体激光器》，包括 一衬底； 一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上； 一下包层，该下包层制作在缓冲层上； 一下波 导层，该下波导层制作在下包层上，起到光场限制作用； 一有源区，该有源区制作在下波导 层上，该有源区为发光区； 一上波导层，该上波导层制作在有源区上，起到光场限制作用； 一上包层，该上包层制作在上波导层上；一P型镓铟磷层，该P型镓铟磷层制作在上包层上; 一P型镓砷欧姆接触层，该P型镓砷欧姆接触层制作在P型镓铟磷层上；一P面电极，该P 面电极制作在P型镓砷欧姆接触层上；一N面电极，该N面电极制作在衬底的下面。随着LED在照明和全彩显示屏方面的广泛应用，不仅对LED管芯的性能指标要求越来越 高，同时封装工艺对发光二极管管芯的结构也提出更高的标准。当前，AlGalnP四元LED管芯应用在显示屏上，其基底GaAs上的金属层通过银浆粘接到 封装底座金属上，成为LED管芯的一个连接电极。这样要求固定LED管芯的银浆导电性很好， 但是，由于银浆的热膨胀系数与半导体GaAs衬底的热膨胀系数差别巨大，封装好的发光管在 随后的应用中经常经历高温焊接，如回流焊接、波峰焊接等，焊接温度的变化会由于热膨胀 吸收不同而导致管芯粘接不牢，出现发光管死灯现象；同时发光管在户外使用，气温变化也 会导致发光管死灯，这种死灯现象严重影响发光管在显示屏等方面的应用。一个LED显示屏是由LED矩阵块(模组和LED灯)、电源、边框、同步控制系统及 软件等部分组成，在整个LED显示屏中LED灯成本只占到屏总成本的百分之几，但灯的 性能与整个显示屏屏显效果息息相关。 一旦出现死灯或闪灯现象，不仅整个屏显效果不 佳，而且对显示屏厂商、封装厂及LED芯片厂信誉产生连带效应，后果不仅仅是几个灯 不亮简单问题。LED本身具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定 的优点，LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于 金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、 机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它 公共场所。LED显示屏产业保持持续增长，同时对显示屏用灯稳定性的要求也越来越高。因此，提供一种发光管，在不增加实际应用成本前提下，尽量避免或杜绝显示屏应 用中发光管闪灯或死灯现象，以提高整体产品的性价比，是当前光电产业发展的重要课 题之一。
技术实现思路
本专利技术针对现有的AlGalnP四元发光二极管在显示屏上应用存在的问题，提供一种能够 避免LED断路或半断路现象、产品的性价比高的基于GaAs衬底的AlGalnP四元三端电极发 光管。本专利技术的基于GaAs衬底的AlGalnP四元三端电极发光管，其管芯结构自上而下依次包括 GaP层、P型AlGalnP层、量子阱有源区、N型AlGalnP层、布拉格反射层、GaAs层和GaAs 衬底，在GaP层的上面设有P电极，在GaAs层上设有一个台面，该台面上蒸镀有N电极，GaAs 衬底上设有基板N电极。GaP层上均匀镀有一层透明导电薄膜，以便于电流扩展和透光。P电极上设有两个向外延伸的支腿，目的是便于电流均匀分布。N电极两个外侧面上均延伸出一脚，目的是便于电流均匀分布。本专利技术在同一面设置P电极和N电极两个电极以及在背面设置基板N电极，形成了具有 三端电极的发光管管芯结构，该管芯同面双电极， 一正极一负极，在显示屏上把固定辉接底 板和导通电源引线两方面分开，同时背面电极也可以做电源电极，对LED在实际应用中起到 双保险作用，同时又保证焊线端的质量，避免了焊接不牢引起的导线短路问题。在显示屏上 应用时把固定焊接底板和导通电源引线两方面分开，避免了因底座压焊不牢引起灯断路或半 断路现象，同时也可对固定管芯在基板的焊料放宽要求，可以导电也可以绝缘；另一方面， 焊料导电可以引线，给发光管引线双保险，提高可靠性。附图说明图1是本专利技术基于GaAs衬底的AlGalnP四元三端电极发光管的管芯结构示意图。 图2是管芯表面的两个电极采用金丝球焊与封装底座连接的示意图。 图3是本专利技术发光管表面电极的一种形状及排布示意图。 图4是本专利技术发光管表面电极的另一种形状及排布示意图。 图5是本专利技术发光管表面电极的第三种形状及排布示意图。图中1、 GaP层，2、 P型AlGalnP层，3、基板电极，4、量子阱有源区，5、 N型AlGalnP, 6、 BDR层，7、 GaAs层，8、 GaAs衬底，9、透明导电薄膜，10、 P电极，11、 N电极，12、 管芯，13、 P电极引线，14、 N电极引线，15、 LED支架。 具体实施例方式如图1所示，本专利技术的基于GaAs衬底的AlGalnP四元三端电极发光管，其管芯结构自上 而下依次包括GaP层1、 P型AlGalnP层2、量子阱有源区4、 N型AlGalnP层5、布拉格(DBR) 反射层6、 GaAs层7和GaAs衬底8，在GaP层1的上面设有P电极10，在管芯的一侧，自上 而下由GaP层1 一直刻蚀到GaAs层7，在GaAs层7上形成一个台面，采用ICP干法刻蚀和 湿法腐蚀(溴水氢溴酸配比溶液)相结合进行刻蚀，ICP干法刻蚀由上层GaP层一直刻蚀到 GaAs层7，湿法刻蚀时通过一定浓度的溴水溶液漂去干刻过程的不平损伤层，使得台面平滑。 在GaAs层7的台阶上蒸镀上N电极11。在减磨一定厚度的GaAs衬底8上蒸镀基板电极3。 并在GaP层1上以电子束蒸发方式镀上一层均匀的透明导电薄膜9。本专利技术的AlGalnP四元发光管具有三端电极，与单面双电极的LED不同，单面双电极的 LED只是将N电极和P电极放在了发光二极管管芯的同一面上，而去掉了 GaAs衬底上的基板 N电极，只是方便了应用，没有在产品质量方面起到作用。而本专利技术在同一面设置P电极和N 电极两个电极以及在背面设置基板N电极，形成了具有三端电极的发光管管芯结构，对LED 在实际应用中起到双保险作用，同时又保证焊线端的质量，避免了焊接不牢引起的导线短路 问题。4如图2所示，管芯12同一表面的P电极10和N电极11分别通过P电极引线13和N电 极引线14采用金丝球焊与LED支架15连接，避免了采用管芯粘接导致的死灯等问题发生， 彻底解决LED灯断路或半断路现象，同时背面基板N电极，可以做电源电极，对发光管在实 际应用中起到双保险作用。图3给出了本专利技术发光管表面电极的一种形状及排布示意图。其中发光管的尺寸为9mi 1 ， 表面两个电极P电极10和N电极11的尺寸为85um。图4给出了本专利技术发光管表面电极的另一种形状及排布示意图。其中发光管尺寸12mil， 表面两个电极P电极10和N电极11的尺寸为100um， P电极10上设有两个向外延伸的支腿， 两个支腿呈90度夹角，目的是便于电流均匀分布。图5给出了本专利技术发光管表面电极的第三种形状及排布示意图。其中发光管的尺寸 ll*13ra本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＧａＡｓ衬底的ＡｌＧａＩｎＰ四元三端电极发光管，其管芯结构自上而下依次包括ＧａＰ层、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ层、量子阱有源区、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ层、布拉格反射层、ＧａＡｓ层和ＧａＡｓ衬底，其特征是：在ＧａＰ层的上面设有Ｐ电极，在ＧａＡｓ层上设有一个台面，该台面上蒸镀有Ｎ电极，ＧａＡｓ衬底上设有基板Ｎ电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈燕，刘存志，李懿洲，赵霞炎，彭璐，郑鹏，张新，李树强，夏伟，徐现刚，
申请(专利权)人：山东华光光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]