全球GaN基高亮度LED核心专利分析
摘要: 调查显示,Nichia、Cree、Lumileds、OSRAM、Toyoda Gosei、Toshiba和Rohm等占据了绝大多数市场份额的大公司拥有着该领域80%~90%的原创性发明专利(集中于材料生长、器件制作、后步封装等方面),而其余大多数公司所拥有的多是实用新型专利(主要针对器件可靠性以及产品应用开发方面进行研究)。
基于物理机制和工艺技术的讨论,我们对有关GaN基发光产品的全套器件制作专利做了分析,现列举8项典型代表技术:
一是美国专利US5631190(Method for producing high efficiency light-emittingdiodesandresultingdiodestructures),即制作高效发光二极管和实现二极管结构的方法。其专利拥有者为CreeResearch.
二是美国专利US5912477(Highefficiencylightemittingdiodes),即高效率发光二极管,其专利拥有者为CreeResearch.
三是专利WO0141223(ScalableLEDwithimprovedcurrentspread-ing),即具有改进的电流分布层的发光二极管。其专利拥有者为Cree Re-search.
四是美国专利US6526082(P-con-tactforGaN-based semiconductorsutilizingareverse-biasedtunneljunction),即用反偏的隧道二极管制作GaN基半导体的P型接触层。其专利拥有者为Lumileds.
五是美国专利US2002017652(Semiconductorchipforoptoelectronics),即管芯的制作方法。其专利拥有者为Osram.
六是US6538302(Semiconductorchipandmethodfortheproductionthereof),即半导体芯片及其制作方法。
其专利拥有者为Osram.
七是专利DE10064448.其专利拥有者为Osram.
八是美国专利US6078064(Indiumgalliumnitridelightemittingdiode),即InGaN发光二极管。其专利拥有者为EPISTAR.
其他有关GaN基高亮度LED及全固态照明光源用管芯器件制作的重要专利还有WO03026029、US2003015708、US2003062525和US2002017696等等。
总之,基于产业化技术需求的GaN基器件制作,既要考虑到工艺可操作性和简易性,同时也必须以一定的复杂性与冗余性手段来保证器件的可靠性与稳定性,这也是我们足可挖掘的技术创新点之一。
封装技术:焊装和材料填充专利集中
在制作完成了高亮度GaN管芯器件之后,还要经磨片、划片、裂片、焊装、树脂和荧光材料填充等后步封装工艺。其中,知识产权主要集中于焊装和树脂/荧光材料填充这两大部分。
在焊装问题方面,Nichia早期的电极设计和封装专利已有所覆盖,如JP7221103、JP8279643和JP9045965等等。在器件热沉设计上,Lumileds公司拥有热沉设计技术,其基于Si基材料倒装焊(“Flip-Chip”)的封装工艺居业界领先水平,代表专利包括US2003089917、US6498355和US6573537;“Flip-chip”倒装焊优化设计包括EP1204150和EP1256987;Power package包括US6492725.
在出光提取效率方面,Lumileds的倒装焊技术中采用了高反射率欧姆电极和侧面倾斜技术以增加采光(其专利号为US2001000209),但Osram公司在此之前于SiC基GaN-LED的出光提取方面开创性地提出了端面“Faceting”概念,覆盖了大多数的相关专利。此外,HP(EP1081771)、Cree(US5631190)在管芯出光采集方面也均有各自的特色。
在树脂和荧光材料填充方面,值得注意的是有关新型高效长寿命可见光荧光材料的开发工作,如Nichia的JP9139191和Lumileds的EP1267424等等。总之,GaN基大功率器件的封装技术方面存在着大量“know-how”,值得我们深入研究。
工艺技术:专利覆盖较严密
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