[發(fā)明專利]可見光通信器件及其制備方法和可見光通信系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310291743.8
• 申請(qǐng)日: 2023-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN116314561A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李利哲;王國(guó)斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇第三代半導(dǎo)體研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/64
• 分類號(hào): H01L33/64;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/58;H01L25/075
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發(fā)明提供了一種可見光通信器件及其制備方法和可見光通信系統(tǒng)，可見光通信器件包括：發(fā)光單元、用于封裝微發(fā)光元件的封裝結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在微發(fā)光元件上方并與微發(fā)光元件接觸的內(nèi)散熱件，發(fā)光單元包括至少兩個(gè)微發(fā)光元件；內(nèi)散熱件部分設(shè)置于封裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且內(nèi)散熱件穿過(guò)封裝結(jié)構(gòu)并與外散熱件相連接，外散熱件設(shè)置于封裝結(jié)構(gòu)的外部，內(nèi)散熱件用于將微發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量傳輸至外散熱件。本發(fā)明提供的可見光通信器件能夠?qū)⑿酒瑑?nèi)部的熱量通過(guò)內(nèi)散熱件迅速傳導(dǎo)至外散熱件，散熱速率提升顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可見光通信器件及其制備方法和可見光通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微發(fā)光二極管(Micro?Light?Emitting?Diode，Micro-LED)作為下一代顯示技術(shù)，在新型微顯示器件、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)或可見光(Visible?Light)通信等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。近年來(lái)，推進(jìn)一種利用可見光的可見光通信技術(shù)的開發(fā)，該可見光的光源為微發(fā)光二極管。

針對(duì)微發(fā)光二極管在可見光通信中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，高數(shù)據(jù)傳輸速率需要較高的輸出光功率，因此需要較高的注入電流密度。除降低器件量子限制斯塔克效應(yīng)提高輸出功率以外，器件自身的導(dǎo)熱性能也是一個(gè)非常重要的考慮因素。尤其在Micro-LED高集成化和微型化的基礎(chǔ)上，器件散熱問題更應(yīng)該引起大家的關(guān)注。

目前Micro-LED器件集成在藍(lán)寶石襯底或硅襯底上，但是藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱率約為25W/(m·K)，硅襯底的導(dǎo)熱率約為130W/(m·K)，因此散熱性能較差。而在同質(zhì)外延的Micro-LED中，氮化鎵襯底的熱導(dǎo)率約為130W/(m·K)，其熱導(dǎo)率與硅襯底類似。雖然SiC襯底具有優(yōu)良的熱學(xué)、化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，且導(dǎo)熱率約為490W/(m·K)，是制備Micro-LED器件的最佳襯底之一，但是SiC襯底價(jià)錢昂貴。

目前有研究將金剛石材料沉積在襯底的背面，使用金剛石作為散熱材料進(jìn)行散熱。雖然金剛石是自然界導(dǎo)熱率最高的物質(zhì)，其熱導(dǎo)率約為2200W/(m·K)，但金剛石的硬度高，不利于Micro-LED的切割，并且沉積金剛石薄膜需要采用化學(xué)氣相沉積(ChemicalVapor?Deposition，CVD)的方法，通常需要在高達(dá)1000℃左右的高溫下沉積，生長(zhǎng)速率慢、形成的金剛石和襯底的導(dǎo)熱差異較大，導(dǎo)致金剛石薄膜的附著性差，容易翹曲，致使最終產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能受限。

雖然也有研究將其他的導(dǎo)熱材料附著在襯底的背面，這樣能夠和Micro-LED芯片相接觸，容易將產(chǎn)生的熱量直接導(dǎo)出。但這種技術(shù)并沒有考慮到導(dǎo)熱材料與襯底背面的粘附性，而且在Micro-LED芯片封裝時(shí)會(huì)將導(dǎo)熱材料層封裝在內(nèi)部，這樣更不利于熱量的導(dǎo)出。

因此，急需一種能夠快速對(duì)光通信的Micro-LED器件進(jìn)行散熱的結(jié)構(gòu)及其制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種可見光通信器件及其制備方法和可見光通信系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置與外散熱件相連接的內(nèi)散熱件，能夠?qū)崿F(xiàn)微發(fā)光元件熱量的快速傳導(dǎo)，而且能將熱量迅速傳遞至封裝結(jié)構(gòu)外部，避免了熱量在內(nèi)部難以散出的情況。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種可見光通信器件，所述可見光通信器件包括：

發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括至少兩個(gè)微發(fā)光元件；

用于封裝所述微發(fā)光元件的封裝結(jié)構(gòu)；

設(shè)置在所述微發(fā)光元件上方并與所述微發(fā)光元件接觸的內(nèi)散熱件；所述內(nèi)散熱件部分設(shè)置于所述封裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且所述內(nèi)散熱件穿過(guò)所述封裝結(jié)構(gòu)并與外散熱件相連接，所述外散熱件設(shè)置于所述封裝結(jié)構(gòu)的外部，所述內(nèi)散熱件用于將所述微發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量傳輸至所述外散熱件。

本發(fā)明提供的可見光通信器件通過(guò)設(shè)置與封裝結(jié)構(gòu)外部的外散熱件相連的內(nèi)散熱件，能夠及時(shí)的將微發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移至封裝結(jié)構(gòu)的外部，提高了散熱效果。