高电压固态换能器及具有电交叉连接的固态换能器阵列,以及相关系统及方法
【技术领域】
[0001]本技术涉及固态换能器，以及制造固态换能器及固态换能器阵列的方法。特定来说，本技术涉及具有电交叉连接的高电压固态换能器，以及相关系统及方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)为将电能转换为光且通常包括形成于经相反掺杂的材料之间的半导体材料的一或多个活性区域的固态装置。当跨所述掺杂材料施加偏压时，所述活性区域产生可从所述LED的所有表面发射的光。除LED外，固态照明(“SSL”)装置还可使用有机发光二极管(“OLED”)及/或聚合物发光二极管(“PLED”)而非电灯丝、等离子或气体作为照明源。SSL装置用于各种各样的产品及应用中，所述产品及应用包含常见的消费型电子装置，例如移动电话、个人数字助理(“PDA”)、数码相机、MP3播放器，及利用SSL装置用于背光的其它便携式电子装置。SSL装置还用于交通照明、标志牌、室内照明、户外照明，及其它类型的一般照明。
[0003]在许多应用中，需要具有提供高光输出的SSL装置，其中通过缩减电力供应输出电压与输入电压之间的差而实现更好的性能。一种实现LED中的高输入电压的常规技术为将多个LED裸片串联耦合为阵列。在某些实施例中，个别SSL裸片可包含串联耦合的一个以上LED结。
[0004]图1A为被展示为具有两个串联结的常规高电压SSL装置10的横截面图，且图1B为所述常规高电压SSL装置10的俯视平面图。如图1A及IB所展示，高电压SSL装置10包含衬底20，衬底20承载通过绝缘材料12而彼此电隔离的多个LED结构11 (被个别地识别为第一 LED结构Ila及第二 LED结构Ilb)。每一 LED结构IlaUlb具有活性区域14，例如，含有氮化镓/氮化铟镓(GaN/InGaN)多量子阱(“MQW”)，活性区域14定位于P型GaN15与N型GaN 16掺杂材料之间。高电压SSL装置10还包含呈侧向配置的在P型GaN 15上的第一接触件17及在N型GaN 16上的第二接触件19。个别SSL结构IlaUlb是通过凹口 22而分离，N型GaN 16的一部分是通过凹口 22而暴露。互连件24通过凹口 22串联电连接两个邻近SSL结构11a、I lb。
[0005]在操作中，电力经由接触件17、19提供给SSL装置10，从而致使活性区域14发射光。通过将若干高电压SSL装置安装到单个电路板(例如，LED封装阵列)以传递较高通量，可在组装级下实现较高光输出。典型阵列包含可串联耦合、并联耦合或以串联及并联耦合封装的组合而耦合的许多LED封装。举例来说，可通过将若干常规高电压SSL装置10配线为并联配置而实现高电压。高电压SSL装置的阵列可为有利之处在于包含在所述阵列中的LED封装的数目独立于总封装电压(第2012/0161161号美国专利公开案，其全文是以引用方式并入本文中)。然而，尽管光输出改善且通量传递较高，但并有图1A及IB的SSL装置10的阵列仍遭受结故障，这可造成芯片可用性、劣化的问题，且产生跨所述阵列中的个别耦合SSL装置的高偏压变化。举例来说，个别LED结构Ila可出故障、变为开路或变为短路，从而造成剩余LED结构Ilb以及其它串联耦合或并联耦合的裸片出故障、缩减性能或丧失稳定性。因此，仍需要有助于封装且具有改善的性能及可靠性的高电压LED、高电压LED阵列及其它固态装置。
【附图说明】
[0006]可参考下列图式更好地理解本揭露内容的许多方面。图式中的组件未必按比例绘制。而是重点在于清楚地说明本揭露内容的原理。而且，在图式中，若干视图内的相同参考数字是指对应部件。
[0007]图1A及IB为根据现有技术而配置的高电压LED装置的示意横截面图及俯视平面图。
[0008]图2A为根据本技术的实施例而配置的固态换能器(SST)阵列的示意俯视平面图。
[0009]图2B到2C为图2A所展示且根据本技术的实施例的多结SST裸片的横截面图。
[0010]图3为根据本技术的实施例的形成具有串联耦合的多个结的SST裸片的方法的流程图。
[0011]图4为根据本技术的实施例的具有电交叉连接的SST裸片的阵列组合件的示意方框图。
[0012]图5为根据本技术的实施例的形成高电压发光二极管(HVLED)的阵列的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]下文描述固态换能器(“SST”)以及相关系统及方法的若干实施例的具体细节。术语“SST”通常是指包含半导体材料作为活性介质以将电能转换为可见光谱、紫外光谱、红外光谱及/或其它光谱中的电磁辐射的固态装置。举例来说，SST包含固态光发射器(例如，LED、激光二极管等)，及/或除电灯丝、等离子或气体以外的其它发射源。SST可替代地包含将电磁辐射转换为电的固态装置。另外，取决于术语“衬底”被使用的上下文，术语“衬底”可指晶片级衬底或指单一化装置级衬底。所属领域的技术人员还应理解，本技术可具有额外实施例，且本技术可在无下文参考图2A到5所描述的实施例的若干细节的情况下实践。
[0014]图2A为根据本技术的实施例而配置的固态换能器(SST)阵列100的示意俯视平面图。如图2A所展示，SST阵列100包含可并联耦合的两个SST裸片110(被个别地识别为第一 SST裸片IlOa及第二 SST裸片110b)。出于简单起见，在图2A中仅说明两个SST裸片110 ;然而，所属领域的一般技术人员将认识到，SST阵列100可包含被布置为多种配置(例如，串联、并联，或串联及并联对准的裸片110的组合)的额外SST裸片110。
[0015]图2B及2C为根据本技术的实施例的图2A的多结SST裸片IlOa的横截面图。一起参考图2A到2C，SST裸片110可包含衬底120，衬底120承载通过绝缘材料112而彼此电隔离的多个LED结构111 (分别被个别地识别为第一 LED结构Illa及第二 LED结构Illb)。出于说明的目的，在个别裸片IlOaUlOb中的每一者中仅展示两个LED结构Illa及Illb ；然而，将理解，在其它实施例中，SST裸片110可包含三个、四个、五个及/或其它合适数目个LED结构111。在其它实施例中，SST裸片110还可包含透镜、镜面，及/或其它合适光学组件及/或电组件(未展示)。
[0016]在一个实施例中，衬底120可包含金属、金属合金、掺杂硅，及/或其它导电衬底材料。举例来说，在一个实施例中，衬底120可包含铜、铝，及/或其它合适金属。在其它实施例中，衬底120还可包含陶瓷材料、硅、多晶硅，及/或其它整体非导电衬底材料。
[0017]在某些实施例中，绝缘材料112可包含氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)，及/或经由热氧化、化学气相沉积(“CVD”)、原子层沉积(“ALD”)及/或其它合适技术形成于衬底120上的其它合适非导电材料。在其它实施例中，绝缘材料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)、环氧树脂，及/或其它聚合材料。
[0018]LED结构IllaUllb经配置以响应于外加电压而发射光及/或其它类型的电磁辐射。在图2B及2C所说明的实施例中，LED结构IllaUllb各自具有第一侧132，及与第一侧132相对的第二侧134。LED结构111a、I