高電壓固態(tài)換能器及具有電交叉連接的固態(tài)換能器陣列,以及相關系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本技術涉及固態(tài)換能器，以及制造固態(tài)換能器及固態(tài)換能器陣列的方法。特定來說，本技術涉及具有電交叉連接的高電壓固態(tài)換能器，以及相關系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(LED)為將電能轉(zhuǎn)換為光且通常包括形成于經(jīng)相反摻雜的材料之間的半導體材料的一或多個活性區(qū)域的固態(tài)裝置。當跨所述摻雜材料施加偏壓時，所述活性區(qū)域產(chǎn)生可從所述LED的所有表面發(fā)射的光。除LED外，固態(tài)照明(“SSL”)裝置還可使用有機發(fā)光二極管(“OLED”)及/或聚合物發(fā)光二極管(“PLED”)而非電燈絲、等離子或氣體作為照明源。SSL裝置用于各種各樣的產(chǎn)品及應用中，所述產(chǎn)品及應用包含常見的消費型電子裝置，例如移動電話、個人數(shù)字助理(“PDA”)、數(shù)碼相機、MP3播放器，及利用SSL裝置用于背光的其它便攜式電子裝置。SSL裝置還用于交通照明、標志牌、室內(nèi)照明、戶外照明，及其它類型的一般照明。
[0003]在許多應用中，需要具有提供高光輸出的SSL裝置，其中通過縮減電力供應輸出電壓與輸入電壓之間的差而實現(xiàn)更好的性能。一種實現(xiàn)LED中的高輸入電壓的常規(guī)技術為將多個LED裸片串聯(lián)耦合為陣列。在某些實施例中，個別SSL裸片可包含串聯(lián)耦合的一個以上LED結。
[0004]圖1A為被展示為具有兩個串聯(lián)結的常規(guī)高電壓SSL裝置10的橫截面圖，且圖1B為所述常規(guī)高電壓SSL裝置10的俯視平面圖。如圖1A及IB所展示，高電壓SSL裝置10包含襯底20，襯底20承載通過絕緣材料12而彼此電隔離的多個LED結構11 (被個別地識別為第一 LED結構Ila及第二 LED結構Ilb)。每一 LED結構IlaUlb具有活性區(qū)域14，例如，含有氮化鎵/氮化銦鎵(GaN/InGaN)多量子阱(“MQW”)，活性區(qū)域14定位于P型GaN15與N型GaN 16摻雜材料之間。高電壓SSL裝置10還包含呈側向配置的在P型GaN 15上的第一接觸件17及在N型GaN 16上的第二接觸件19。個別SSL結構IlaUlb是通過凹口 22而分離，N型GaN 16的一部分是通過凹口 22而暴露?；ミB件24通過凹口 22串聯(lián)電連接兩個鄰近SSL結構11a、I lb。
[0005]在操作中，電力經(jīng)由接觸件17、19提供給SSL裝置10，從而致使活性區(qū)域14發(fā)射光。通過將若干高電壓SSL裝置安裝到單個電路板(例如，LED封裝陣列)以傳遞較高通量，可在組裝級下實現(xiàn)較高光輸出。典型陣列包含可串聯(lián)耦合、并聯(lián)耦合或以串聯(lián)及并聯(lián)耦合封裝的組合而耦合的許多LED封裝。舉例來說，可通過將若干常規(guī)高電壓SSL裝置10配線為并聯(lián)配置而實現(xiàn)高電壓。高電壓SSL裝置的陣列可為有利之處在于包含在所述陣列中的LED封裝的數(shù)目獨立于總封裝電壓(第2012/0161161號美國專利公開案，其全文是以引用方式并入本文中)。然而，盡管光輸出改善且通量傳遞較高，但并有圖1A及IB的SSL裝置10的陣列仍遭受結故障，這可造成芯片可用性、劣化的問題，且產(chǎn)生跨所述陣列中的個別耦合SSL裝置的高偏壓變化。舉例來說，個別LED結構Ila可出故障、變?yōu)殚_路或變?yōu)槎搪罚瑥亩斐墒Ｓ郘ED結構Ilb以及其它串聯(lián)耦合或并聯(lián)耦合的裸片出故障、縮減性能或喪失穩(wěn)定性。因此，仍需要有助于封裝且具有改善的性能及可靠性的高電壓LED、高電壓LED陣列及其它固態(tài)裝置。
【附圖說明】
[0006]可參考下列圖式更好地理解本揭露內(nèi)容的許多方面。圖式中的組件未必按比例繪制。而是重點在于清楚地說明本揭露內(nèi)容的原理。而且，在圖式中，若干視圖內(nèi)的相同參考數(shù)字是指對應部件。
[0007]圖1A及IB為根據(jù)現(xiàn)有技術而配置的高電壓LED裝置的示意橫截面圖及俯視平面圖。
[0008]圖2A為根據(jù)本技術的實施例而配置的固態(tài)換能器(SST)陣列的示意俯視平面圖。
[0009]圖2B到2C為圖2A所展示且根據(jù)本技術的實施例的多結SST裸片的橫截面圖。
[0010]圖3為根據(jù)本技術的實施例的形成具有串聯(lián)耦合的多個結的SST裸片的方法的流程圖。
[0011]圖4為根據(jù)本技術的實施例的具有電交叉連接的SST裸片的陣列組合件的示意方框圖。
[0012]圖5為根據(jù)本技術的實施例的形成高電壓發(fā)光二極管(HVLED)的陣列的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下文描述固態(tài)換能器(“SST”)以及相關系統(tǒng)及方法的若干實施例的具體細節(jié)。術語“SST”通常是指包含半導體材料作為活性介質(zhì)以將電能轉(zhuǎn)換為可見光譜、紫外光譜、紅外光譜及/或其它光譜中的電磁輻射的固態(tài)裝置。舉例來說，SST包含固態(tài)光發(fā)射器(例如，LED、激光二極管等)，及/或除電燈絲、等離子或氣體以外的其它發(fā)射源。SST可替代地包含將電磁輻射轉(zhuǎn)換為電的固態(tài)裝置。另外，取決于術語“襯底”被使用的上下文，術語“襯底”可指晶片級襯底或指單一化裝置級襯底。所屬領域的技術人員還應理解，本技術可具有額外實施例，且本技術可在無下文參考圖2A到5所描述的實施例的若干細節(jié)的情況下實踐。
[0014]圖2A為根據(jù)本技術的實施例而配置的固態(tài)換能器(SST)陣列100的示意俯視平面圖。如圖2A所展示，SST陣列100包含可并聯(lián)耦合的兩個SST裸片110(被個別地識別為第一 SST裸片IlOa及第二 SST裸片110b)。出于簡單起見，在圖2A中僅說明兩個SST裸片110 ;然而，所屬領域的一般技術人員將認識到，SST陣列100可包含被布置為多種配置(例如，串聯(lián)、并聯(lián)，或串聯(lián)及并聯(lián)對準的裸片110的組合)的額外SST裸片110。
[0015]圖2B及2C為根據(jù)本技術的實施例的圖2A的多結SST裸片IlOa的橫截面圖。一起參考圖2A到2C，SST裸片110可包含襯底120，襯底120承載通過絕緣材料112而彼此電隔離的多個LED結構111 (分別被個別地識別為第一 LED結構Illa及第二 LED結構Illb)。出于說明的目的，在個別裸片IlOaUlOb中的每一者中僅展示兩個LED結構Illa及Illb ；然而，將理解，在其它實施例中，SST裸片110可包含三個、四個、五個及/或其它合適數(shù)目個LED結構111。在其它實施例中，SST裸片110還可包含透鏡、鏡面，及/或其它合適光學組件及/或電組件(未展示)。
[0016]在一個實施例中，襯底120可包含金屬、金屬合金、摻雜硅，及/或其它導電襯底材料。舉例來說，在一個實施例中，襯底120可包含銅、鋁，及/或其它合適金屬。在其它實施例中，襯底120還可包含陶瓷材料、硅、多晶硅，及/或其它整體非導電襯底材料。
[0017]在某些實施例中，絕緣材料112可包含氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)，及/或經(jīng)由熱氧化、化學氣相沉積(“CVD”)、原子層沉積(“ALD”)及/或其它合適技術形成于襯底120上的其它合適非導電材料。在其它實施例中，絕緣材料112可包含聚合物(例如，聚四氟乙烯，及/或其它含氟聚合物到四氟乙烯)、環(huán)氧樹脂，及/或其它聚合材料。
[0018]LED結構IllaUllb經(jīng)配置以響應于外加電壓而發(fā)射光及/或其它類型的電磁輻射。在圖2B及2C所說明的實施例中，LED結構IllaUllb各自具有第一側132，及與第一側132相對的第二側134。LED結構111a、I