可见光通信器件及其制备方法和可见光通信系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可见光通信器件及其制备方法和可见光通信系统，可见光通信器件包括：发光单元、用于封装微发光元件的封装结构以及设置在微发光元件上方并与微发光元件接触的内散热件，发光单元包括至少两个微发光元件；内散热件部分设置于封装结构的内部，且内散热件穿过封装结构并与外散热件相连接，外散热件设置于封装结构的外部，内散热件用于将微发光元件产生的热量传输至外散热件。本发明专利技术提供的可见光通信器件能够将芯片内部的热量通过内散热件迅速传导至外散热件，散热速率提升显著。显著。显著。

【技术实现步骤摘要】
可见光通信器件及其制备方法和可见光通信系统


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种可见光通信器件及其制备方法和可见光通信系统。

技术介绍

[0002]微发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro
‑
LED)作为下一代显示技术，在新型微显示器件、增强现实/虚拟现实或可见光(Visible Light)通信等领域有着广泛应用前景。近年来，推进一种利用可见光的可见光通信技术的开发，该可见光的光源为微发光二极管。
[0003]针对微发光二极管在可见光通信中的应用来说，高数据传输速率需要较高的输出光功率，因此需要较高的注入电流密度。除降低器件量子限制斯塔克效应提高输出功率以外，器件自身的导热性能也是一个非常重要的考虑因素。尤其在Micro
‑
LED高集成化和微型化的基础上，器件散热问题更应该引起大家的关注。
[0004]目前Micro
‑
LED器件集成在蓝宝石衬底或硅衬底上，但是蓝宝石衬底的导热率约为25W/(m
·
K)，硅衬底的导热率约为130W/(m
·
K)，因此散热性能较差。而在同质外延的Micro
‑
LED中，氮化镓衬底的热导率约为130W/(m
·
K)，其热导率与硅衬底类似。虽然SiC衬底具有优良的热学、化学和电学性质，且导热率约为490W/(m
·
K)，是制备Micro
‑
LED器件的最佳衬底之一，但是SiC衬底价钱昂贵。
[0005]目前有研究将金刚石材料沉积在衬底的背面，使用金刚石作为散热材料进行散热。虽然金刚石是自然界导热率最高的物质，其热导率约为2200W/(m
·
K)，但金刚石的硬度高，不利于Micro
‑
LED的切割，并且沉积金刚石薄膜需要采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)的方法，通常需要在高达1000℃左右的高温下沉积，生长速率慢、形成的金刚石和衬底的导热差异较大，导致金刚石薄膜的附着性差，容易翘曲，致使最终产品的导热性能受限。
[0006]虽然也有研究将其他的导热材料附着在衬底的背面，这样能够和Micro
‑
LED芯片相接触，容易将产生的热量直接导出。但这种技术并没有考虑到导热材料与衬底背面的粘附性，而且在Micro
‑
LED芯片封装时会将导热材料层封装在内部，这样更不利于热量的导出。
[0007]因此，急需一种能够快速对光通信的Micro
‑
LED器件进行散热的结构及其制备工艺。

技术实现思路

[0008]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种可见光通信器件及其制备方法和可见光通信系统，通过设置与外散热件相连接的内散热件，能够实现微发光元件热量的快速传导，而且能将热量迅速传递至封装结构外部，避免了热量在内部难以散出的情况。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种可见光通信器件，所述可见光通信器件包括：
[0011]发光单元，所述发光单元包括至少两个微发光元件；
[0012]用于封装所述微发光元件的封装结构；
[0013]设置在所述微发光元件上方并与所述微发光元件接触的内散热件；所述内散热件部分设置于所述封装结构的内部，且所述内散热件穿过所述封装结构并与外散热件相连接，所述外散热件设置于所述封装结构的外部，所述内散热件用于将所述微发光元件产生的热量传输至所述外散热件。
[0014]本专利技术提供的可见光通信器件通过设置与封装结构外部的外散热件相连的内散热件，能够及时的将微发光元件产生的热量转移至封装结构的外部，提高了散热效果。
[0015]优选地，所述内散热件包括相互连接的散热延伸部与散热主体部，所述散热主体部设置在所述封装结构的内部且与所述微发光元件接触，所述散热延伸部穿过所述封装结构并与所述外散热件相连接。
[0016]优选地，所述微发光元件包括衬底以及设置在所述衬底远离所述内散热件一侧的堆叠结构；所述堆叠结构包括依次堆叠的缓冲层、N型层、发光量子阱层和P型层。
[0017]优选地，所述N型层远离所述缓冲层的一侧设置有N型电极；所述P型层远离所述发光量子阱层的一侧设置有P型电极。
[0018]优选地，所述内散热件包括与所述N型电极的位置相对应的第一散热条，所述第一散热条沿竖直方向的中心线与所述N型电极沿竖直方向的中心线叠合。
[0019]优选地，所述第一散热条在水平方向的长度与所述N型电极在水平方向的长度相同。
[0020]优选地，所述内散热件包括与所述P型电极的位置相对应的第二散热条，所述第二散热条沿竖直方向的中心线与所述P型电极沿竖直方向的中心线叠合。
[0021]优选地，所述第二散热条在水平方向的长度与所述P型电极在水平方向的长度相同。
[0022]值得说明的是，由于内散热件并非透明材料，其设置在微发光元件的上方容易遮挡住微发光元件的出射光，因此本专利技术将内散热件包括第一散热条和第二散热条，并使第一散热条和第二散热条分别与N型电极和P型电极的位置相对应设置，且控制第一散热条和第二散热条在水平方向的长度分别与所述N型电极和P型电极在水平方向的长度相同，以达到内散热件不会遮挡背面发出的光的目的，能够在提高散热的同时起到不影响发光强度的效果。
[0023]优选地，所述可见光通信器件还包括驱动基板；所述发光单元设置在所述驱动基板上。
[0024]优选地，所述封装结构包括；所述密封堤坝设置在所述驱动基板上且围绕在全部所述微发光元件的四周外侧，将全部所述微发光元件封装在内。
[0025]优选地，所述封装结构还包括密封胶和密封基板，所述密封基板设置在所述密封堤坝上方，所述密封基板、所述密封堤坝和所述驱动基板形成密封空间，将所述微发光元件封装在所述密封空间内；所述密封胶填充满所述密封空间的空隙。
[0026]可以了解的是，封装结构包括密封堤坝、密封胶和密封基板，密封堤坝、密封基板以及驱动基板将微发光元件围绕在其三者形成的密封空间内，导致微发光元件在运行时产
生的热量难以传导出，因此本专利技术通过内散热件的设置将封装结构内的热量传导至外部，显著提高散热效果。
[0027]而且，为了保障整体发光单元的封装效果，避免外部环境对微发光元件的污染，使密封胶的高度覆盖住内散热件的内接部。
[0028]优选地，所述散热延伸部与散热主体部一体成型。
[0029]优选地，所述内散热件的材质包括铝与铜。
[0030]值得说明的是，在微发光元件表面设置内散热件容易出现内散热件与微发光元件中衬底接触不佳的情况，当内散热件与衬底接触不良即二者之间存在间隙时，热量传导的效果将显著下降，因此，本专利技术将内散热件的材质选用铝和铜，其具体自微发光元件的表面向外依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可见光通信器件，其特征在于，所述可见光通信器件包括：发光单元，所述发光单元包括至少两个微发光元件；用于封装所述微发光元件的封装结构；设置在所述微发光元件上方并与所述微发光元件接触的内散热件；所述内散热件部分设置于所述封装结构的内部，且所述内散热件穿过所述封装结构并与外散热件相连接，所述外散热件设置于所述封装结构的外部，所述内散热件用于将所述微发光元件产生的热量传输至所述外散热件。2.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，所述内散热件包括相互连接的散热主体部与散热延伸部，所述散热主体部设置在所述封装结构的内部且与所述微发光元件接触，所述散热延伸部穿过所述封装结构并与所述外散热件相连接。3.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，所述微发光元件包括衬底以及设置在所述衬底远离所述内散热件一侧的堆叠结构；所述堆叠结构包括依次堆叠的缓冲层、N型层、发光量子阱层和P型层；优选地，所述N型层远离所述缓冲层的一侧设置有N型电极；所述P型层远离所述发光量子阱层的一侧设置有P型电极；优选地，所述内散热件包括与所述N型电极的位置相对应的第一散热条，所述第一散热条沿竖直方向的中心线与所述N型电极沿竖直方向的中心线叠合；优选地，所述第一散热条在水平方向的长度与所述N型电极在水平方向的长度相同；优选地，所述内散热件包括与所述P型电极的位置相对应的第二散热条，所述第二散热条沿竖直方向的中心线与所述P型电极沿竖直方向的中心线叠合；优选地，所述第二散热条在水平方向的长度与所述P型电极在水平方向的长度相同。4.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，所述可见光通信器件还包括驱动基板；所述发光单元设置在所述驱动基板上；优选地，所述封装结构包括密封堤坝；所述密封堤坝设置在所述驱动基板上且围绕在全部所述微发光元件的四周外侧，将全部所述微发光元件封装在内；优选地，所述封装结构还包括密封胶和密封基板，所述密封基板设置在所述密封堤坝上方，所述密封基板、所述密封堤坝和所述驱动基板形成密封空间，将所述微发光元件封装在所述密封空间内；所述密封胶填充满所述密封空间的空隙。5.根据权利要求2所述的可见光通信器件，其特征在于，所述散热延伸部与散热主体部一体成型；优选地，所述内散热件的材质包括铝与铜；优选地，所述内散热件中铝的高度占所述内散热件的高度的十分之一到二分之一；优选地，所述内散热件中铜的高度占所述内散热件的高度的三分之一到四分之三；优选地，所述内散热件的整体高度为5～20μm；优选地，所述内散热件的长度为0.1～5mm。6.一种可见光通信器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：制作发光单元，所述发光单元包括至少两个微发光元件；在所述微发光元件的上方制作内散热件，并将所述内散热件与外散热件相连；其中，所述内散热件与所述微发光元件相接触，所述内散热件用于将所述微发光元件产生的热量传
输至所述外散热件；在所述微发光元件与所述外散热件之间制作封装结构，以将所述内散热件部分封装在所述封装结构的内部且将所述外散热件设置在所述封装结构的外部。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李利哲，王国斌，
申请(专利权)人：江苏第三代半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：