目前,世界范围内在GaN基高亮度LED及半导体全固态照明光源的研发方面居于领先水平的公司主要有:美国的Lumileds、HP/Agilent和Cree,日本的Nichia、ToyodaGosei、Sony、
Toshiba和其他综合性大公司(如NEC、Matsushita、Mitsubishi及Sumitomo等),德国的Osram等等。这些跨国公司多数有原创性的专利,引领技术发展的潮流,占有绝大多数的市场份额。台湾的一些光电企业(如国联光电、光宝电子、光磊科技、亿光电子、鼎元光电等)以及韩国的若干研发单位,在下游工艺和封装以及上游材料外延方面也具备各自的若干自主知识产权,占有一定的市场份额。
调查显示,Nichia、Cree、Lumileds、OSRAM、ToyodaGosei、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)。
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;Powerpackage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专门技术(know-how),值得业界企业深入研究。