專利名稱：轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管 (Konversions-LED)。這種發(fā)光材料尤其考慮應(yīng)用于白色LED中。
背景技術(shù)：
WO 2006114077示出了一種轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其中轉(zhuǎn)換器借助絲網(wǎng)印刷施加到 芯片上。類似內(nèi)容也可以在WO 2007140766中找到。目前，付出很大努力來將陶瓷轉(zhuǎn)換器用于轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管。將轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)確定位 在LED芯片上在此影響LED的光學(xué)特性的可再現(xiàn)能力。轉(zhuǎn)換元件在LED芯片上的橫向位置 可通過攝影機(jī)相對簡單地來檢測并且用于定位控制。垂直位置、即芯片與轉(zhuǎn)換器之間的距離明顯更難被控制。迄今所使用的如絲網(wǎng)印 刷這樣的方法具有明顯的厚度波動，這些厚度波動在多發(fā)光材料系統(tǒng)的范圍中強(qiáng)烈地提高 了色度坐標(biāo)散射(Farbortstreuimg)。具有分離的不同類型的發(fā)光材料的層的系統(tǒng)本身已 經(jīng)公知，例如參見EP 1 480 278或者US 2004/173806。在那里，也已經(jīng)將較長波長的發(fā)光 材料比較短波長的發(fā)光材料更靠近于芯片地設(shè)置。但是，厚度波動的問題迄今為止被忽略， 因為解決方案視乎不可想象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其使用一種或多種發(fā)光材料，其中 在芯片與轉(zhuǎn)換器之間的距離被精確地限定。該任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征部分的特征來解決。特別有利的擴(kuò)展方案從從屬權(quán)利要求中得到。新型的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管尤其是涉及混合應(yīng)用。在此，已證明為有意義的是，較長 波長的發(fā)光材料、尤其是發(fā)射紅光的發(fā)光材料比第二較短波長的發(fā)光材料、尤其是發(fā)射黃 光或綠光的發(fā)光材料更靠近于芯片設(shè)置。第二較短波長的發(fā)光材料在此優(yōu)選是陶瓷轉(zhuǎn)換 器，其作為硬的薄片等等存在。其可以是發(fā)光材料玻璃等等。在此，所限定的距離是特別重 要的，因為只有當(dāng)精確已知芯片距陶瓷轉(zhuǎn)換器的距離時，才可以通過濃度調(diào)節(jié)較長波長的 發(fā)光材料的量。原則上，陶瓷的薄片必須借助粘合劑固定在芯片上。引入芯片與轉(zhuǎn)換器薄片之間 的可能的粘合劑是作為澆注材料已知的硅樹脂。所希望的較長波長的發(fā)光材料可以分散到粘合劑中。具體的較長波長的發(fā)光材料 是發(fā)射紅光的發(fā)光材料、如氮化物或氮氧化物?，F(xiàn)在為了保證所限定的距離，除了較長波長 的發(fā)光材料之外也將距離保持器引入粘合劑。作為距離保持器合適的尤其是具有限定的特 性、尤其是限定的直徑的玻璃珠。在此，在粘合劑中引入少量玻璃珠，這些玻璃珠足以限定距離。這種玻璃珠或玻璃球本身是已知的。它們尤其作為顆粒大小測量設(shè)備的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)而被采用。可容易地獲得大小從約100納米直至數(shù)十微米的玻璃珠或玻璃球。提供商例如 是Microparticles公司。標(biāo)準(zhǔn)玻璃球的特征在于極其小的大小差異。此外，該材料提供玻 璃、優(yōu)選地樹脂玻璃或者SiO2、最高的防老化性和化學(xué)惰性。老化問題因此是最小的。制造通過如下方式來實現(xiàn)(由澆注材料、較長波長的發(fā)光材料和距離保持器構(gòu) 成的)經(jīng)分散的坯料被過量地施加到芯片上。然后，陶瓷轉(zhuǎn)換器薄片被壓緊到經(jīng)分散的坯 料上，直至薄片與芯片之間的距離對應(yīng)于球的直徑。對玻璃球可替選地，也可以使用帶狀的距離保持器，尤其是由透明的或者半透明 的塑料或者介電材料(如SnO2)構(gòu)成的框架。金屬也是可能的。壁在此可具有凹處，剩余 的材料可從這些凹處排出。這種框架可借助光刻或者層轉(zhuǎn)移(Layer-Transfer)來施加。這種框架可由硅樹 脂或者耐輻射材料(如特氟隆(Teflon))構(gòu)成。然而，這種框架比玻璃珠顯著花費(fèi)更高。如果使用如金屬或者POM、迭爾林(Delrin)或者聚酰亞胺(Polyimid)的不透光材 料，則該框架應(yīng)跟隨芯片表面上的印制導(dǎo)線，以避免由于遮蔽引起的損耗。設(shè)置有框架的芯片于是可以通過不同的方法填充以所希望的發(fā)光材料糊。除了絲 網(wǎng)印刷之外，也可以使用刮板(doctor-blade)、浸浴或者氣刷(air brush)等。由于陶瓷轉(zhuǎn)換器作為薄片壓緊到框架上，所以較短波長的發(fā)光材料的發(fā)光材料糊 的厚度控制并不是一定是必需的。但，一定的控制始終有利于使較短波長的發(fā)光材料的糊 的量最小化，否則該糊在施加陶瓷薄片時被側(cè)向地擠出。在沒有精確的距離控制的情況下，由不同類型的轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的混合系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換型 發(fā)光二極管的情況下并無意義。較長波長的發(fā)光材料的被引入到芯片與具有較短波長的發(fā) 光材料的陶瓷薄片之間的量一定必須被控制。除了球或者帶狀的框架之外也可使用其他距離保持器。其他實施例是被刻蝕的結(jié) 構(gòu)、被集成到轉(zhuǎn)換器薄片中的結(jié)構(gòu)、如栓或者凸起。


以下借助多個實施例詳細(xì)地闡述了本發(fā)明。其中圖1示出了具有玻璃球的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管的原理圖；圖2示出了具有框架的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管的原理圖；圖3示出了框架的細(xì)節(jié)；圖4示出了轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管的另一實施例。
具體實施例方式根據(jù)圖1，轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管具有發(fā)射主輻射的芯片2。通常，主輻射是峰值波長 在420nm至480nm、優(yōu)選地450nm至470nm的范圍中的藍(lán)色輻射。在該芯片上施加澆注物5，該澆注物5包含較長波長的發(fā)光材料6作為分散體。一 般而言，較長波長的發(fā)光材料是發(fā)射紅光的發(fā)光材料如在背景技術(shù)部分中所引證的那樣， 諸如是氮化物、氮氧化物(Oxinitrid)和如在WO 2006/114077中所說明的那樣。除了發(fā)光 材料顆粒之外，在澆注物中也包含部分具有限定的直徑(例如500nm)的具有較小的分散寬 度(Streubreite)的玻璃球8。第二層被安置在由澆注材料構(gòu)成的層上。該第二層實施為陶瓷轉(zhuǎn)換薄片10，該陶瓷轉(zhuǎn)換薄片10包含諸如YAG:Ce的黃綠發(fā)光材料。這樣的陶瓷轉(zhuǎn)換 器例如在US2004145308中被公開。玻璃球的濃度自然必須被選擇為低到使得玻璃球8的單層松散地分布在澆注材 料5的樹脂中并且僅作為距離保持器意義上的支架起作用。具體實施例是直徑為約3μπι 的玻璃球。在圖2中示出了另一實施例，其中以俯視圖示出了被矩形切割的芯片15。用作距 離保持器的框架16被安放在該芯片15上?？蚣?6被填充有包含第一發(fā)光材料的澆注物 17。為了排出過剩的澆鑄樹脂而在框架中設(shè)置穿通部18，該穿通部18在圖3的側(cè)視圖中可 看到。薄片10又位于在框架16上，該薄片10包含較短波長的陶瓷轉(zhuǎn)換器。當(dāng)然，薄片不僅僅可以是矩形構(gòu)造的塊，而且例如也可被形成為透鏡，這些透鏡的 下側(cè)是平的并且這些透鏡的上側(cè)凸面地隆起。在此，發(fā)光材料仍然均勻地被包含在相同厚 度的層中。在圖4中示出了具有UV-LED 1的一個實施例，其中通常使用具有在300nm至 420nm、優(yōu)選地360nm至400nm的范圍中的主輻射的芯片2。在UV-LED的情況下，在具有 (與第一層相比)較短波長的發(fā)光材料的第二層10隨后是具有還更短波長的發(fā)光材料(此 處為藍(lán)色發(fā)光材料)的另一第三層作為澆注物11。但是可替選地或者附加地也可能的是， UV-LED的主輻射借助直接連接在該芯片之前的轉(zhuǎn)換器12 (此處被稱為薄層轉(zhuǎn)換器)首先被 完全轉(zhuǎn)換成藍(lán)色輻射。第一發(fā)光材料的概念通常也包括以下可能性該第一發(fā)光材料是由多種發(fā)光材料 構(gòu)成的混合物。第二發(fā)光材料的概念同樣包括以下可能性該第二發(fā)光材料是由多種發(fā)光 材料構(gòu)成的混合物。例如可使用具有不同峰值波長的多個紅光發(fā)光材料的混合物或者紅色 發(fā)光材料和橙色發(fā)光材料的混合物。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其具有芯片，在該芯片上施加有包含發(fā)光材料的第一層，其 中在所述第一層上施加有包含第二發(fā)光材料的第二層，其特征在于，所述第一層是澆注材 料，在該澆注材料中分散有第一發(fā)光材料，以及所述第二層是固體，其中所述第一層配備有 距離保持器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述距離保持器通過具有 預(yù)先給定的直徑的球來實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述距離保持器通過框架 件來實現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一發(fā)光材料比所述 第二發(fā)光材料發(fā)射更長波長的輻射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一發(fā)光材料發(fā)射紅 光，其中峰值波長尤其在580nm到680nm的范圍中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述第二發(fā)光材料發(fā)射綠 色到黃色的光，其中峰值波長尤其在480nm到560nm的范圍中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述澆注材料是硅樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述球由玻璃制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述球具有在150nm到 25 μ m的值域中的直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述框架件具有穿通部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述第二層是陶瓷轉(zhuǎn)換器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其特征在于，所述芯片發(fā)射在紫外至藍(lán) 色的范圍中的主輻射，尤其是在300nm到480nm的范圍中的主輻射，其中必要時還使用第三 發(fā)光材料。
全文摘要
新型的轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管(1)在芯片(2)上具有包含第一發(fā)光材料(6)和由澆注材料構(gòu)成的第一層(5)。在第一層上設(shè)置有第二層(10)，該第二層由固體構(gòu)成并且包含第二發(fā)光材料。第一發(fā)光材料(6)比第二發(fā)光材料發(fā)射更長波長的輻射。第一層(5)具有確定第一層(5)的層厚度的距離保持器(8)。
文檔編號H01L33/00GK102119450SQ200880130713
公開日2011年7月6日 申請日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者多米尼克·艾澤特, 迪爾克·貝爾本 申請人:奧斯蘭姆有限公司, 歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司