Светоизлучающий диод

Предлагаемая полезная модель относится к области электронной техники, а именно к производству светоизлучающих диодов.

Светоизлучающий диод содержит корпус, фару, внутри которой размещается установленный на кристаллодержателе полупроводниковый светоизлучающий кристалл.

Кристалл содержит подложку, эпитаксиальный слой и металлические электроды к подложке и эпитаксиальному слою, которые подсоединены соответственно к анодному и катодному выводу корпуса. Металлический электрод к подложке наносится на обратную сторону подложки и на 0,8-0,9 высоты ее боковой поверхности по всему периметру, металлический электрод к эпитаксиальному слою содержит кольцевую выемку внешний диаметр которой в 1,5-2 раза меньше диаметра металлического электрода к эпитаксиальному слою, а ширина составляет 2-3 мкм.

Изготовленные согласно предлагаемой полезной модели светоизлучающие диоды позволяют, не увеличивая размеров кристалла, и не изменяя его надежности увеличить силу света на 10-15%.

Предлагаемая полезная модель относится к области электронной техники, а именно к производству светоизлучающих диодов.

Для светоизлучающих диодов (СИД) нового поколения характерно стремление достичь максимальной интенсивности светового потока при минимальном размере кристалла и минимальном уровне рабочего тока. При одинаковых конструкциях, размерах кристалла, исходных эпитаксиальных структурах большое значение имеет уменьшение омического сопротивления к обратной и рабочей сторонам кристалла и уменьшение площади контактной площадки к светоизлучающей стороне кристалла.

Известна конструкция маломощного СИД содержащая корпус, фару, внутри которой размещается установленный на кристаллодержатель светоизлучающий кристалл с омическими контактами к обратной и рабочей сторонам кристалла. («LEDs Are Still Popular After All These Years»,APPLICATION NOTE 1883 Feb 10, 2003, Copyright 2008 by Maxim Products. Dallas Semiconductor», Page 3, 7, Fig. 3, 8). Данная конструкция не позволяет увеличить интенсивность светового потока, не увеличивая площадь кристалла, что в свою очередь требует увеличения размеров корпуса и увеличения расхода исходного материала, т.е. увеличивает себестоимость СИД.

Технической задачей данной полезной модели является создание такой конструкции СИД, которая позволяла бы увеличивать интенсивность светового потока, не увеличивая площади кристалла.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в светоизлучающем диоде, содержащем корпус, фару, внутри которой размещается установленный на кристаллодержателе полупроводниковый светоизлучающий кристалл, включающий подложку, эпитаксиальный слой и металлические электроды к подложке и эпитаксиальному слою, которые подсоединены соответственно к анодному и катодному выводу корпуса, причем металлический электрод к подложке наносится на обратную сторону подложки и на 0,8-0,9 высоты ее боковой поверхности по всему периметру, а металлический электрод к эпитаксиальному слою содержит кольцевую выемку внешний диаметр которой в 1,5-2 раза меньше диаметра металлического электрода к эпитаксиальному слою, а ее ширина составляет 2-3 мкм.

На Фиг.1 изображена конструкция предлагаемого светоизлучающего диода. На Фиг.2 отдельно изображена конструкция полупроводникового светоизлучающего кристалла с металлическими электродами.

Светоизлучающий диод содержит полупроводниковый светоизлучающий кристалл, включающий подложку - 1, эпитаксиальный слой - 2, металлический электрод к подложке - 3, металлический электрод к эпитаксиальному слою - 4 и кольцевую выемку - 5. Светоизлучающий кристалл расположен внутри фары - 6 и приклеен токопро-водящим клеем к кристаллодержателю (катоду) - 7, который помещен в корпус - 8.

Металлический электрод к эпитаксиальному слою - 4 соединен золотой проволокой - 9 с анодом - 10.

Светоизлучающий диод работает следующим образом:

На анодный (9) и катодный (7) выводы подается разность потенциалов, в результате чего в полупроводниковом кристалле установленном на кристаллодержателе - 7 генерируется излучение заданной длины волны, которая определяется материалом из которого изготовлен кристалл.

Увеличение площади омического контакта к подложке (3) уменьшает сопротивление светоизлучающего диода, что позволяет увеличить интенсивность светового потока при одном и том же рабочем напряжении подаваемом на диод.

За счет присоединения проволоки (9) к металлическому электроду с кольцевой выемкой (5) увеличивается прочность термокомпрессионного соединения т.к. за счет созданного рельефа увеличивается составляющая усилия на отрыв параллельно поверхности кристалла, а составляющая усилия на отрыв перпендикулярно поверхности кристалла увеличивается за счет увеличения площади поверхности термокомпрессионного соединения с металлическим электродом. Это в свою очередь дает возможность уменьшить площадь металлического контакта к эпитаксиальному слою тем самым освобождая, т.е. увеличивая полезную светоизлучающую поверхность кристалла.

При изготовлении светоизлучающего диода предлагаемой конструкции использовали подложку GaP и эпитаксиальный слой AlInGaP (кристалл 0,4×0,4×0,2 мкм) с металлическим электродом к эпитаксиальному слою диаметром 80 мкм. Диаметр кольцевой выемки составил 45 мкм, ширина выемки составила 2 мкм, (без использования кольцевой выемки диаметр электрода составлял 100 мкм).

- перед приклейкой кристалла к кристаллодержателю (катоду) обратную сторону кристалла опускали в расплав In при Т=150±15°С на 0,8-0,9 высоты подложки. При этом образуется эвтектический сплав InGa на обратной стороне кристалла и на его боковой поверхности на 0,8-0,9 высоты подложки.

- кристалл сажали на токопроводящий клей, который сушили при Т=250±15°С в течении 30-40 мин.

- для присоединения к металлическому электроду эпитаксиального слоя (аноду) применялась золотая проволока диаметром 20 мкм вместо проволоки диаметром 30 мкм, применяющейся обычно. При этом прочность присоединения не изменилась.

Испытания показали, что сила света при Uпp=2,1 В для СИД типа «Пиранья» возросла с 500-530 mcd до 550-590 mсd.

Таким образом, изготовленные согласно предлагаемой полезной модели светоизлучающие диоды позволяют не увеличивая размеров кристалла и не уменьшая его надежности увеличить силу света на 10-15%.

Светоизлучающий диод, содержащий корпус, фару, внутри которой размещается установленный на кристаллодержателе полупроводниковый светоизлучающий кристалл, включающий подложку, эпитаксиальный слой и металлические электроды к подложке и эпитаксиальному слою, которые подсоединены соответственно к анодному и катодному выводу корпуса, отличающийся тем, что металлический электрод к подложке наносится на обратную сторону подложки и на 0,8-0,9 высоты ее боковой поверхности по всему периметру, металлический электрод к эпитаксиальному слою содержит кольцевую выемку, внешний диаметр которой в 1,5-2 раза меньше диаметра металлического электрода к эпитаксиальному слою, а ширина составляет 2-3 мкм.