專利名稱：波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片和具有該芯片的發(fā)光二極管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管(LED)芯片，更具體地涉及一種可以通過將 從LED芯片發(fā)射的初始光與來自由初始光發(fā)射的一部分所激發(fā)的至少一種磷光體的二次 光混合來發(fā)射白光的波長轉(zhuǎn)換LED芯片以及一種具有該波長轉(zhuǎn)換LED芯片的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光
直ο
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的光源相比，半導(dǎo)體LED被認(rèn)為是具有長壽命、低功耗、快速響應(yīng)時間、高 功率輸出等優(yōu)點的下一代光源，并且目前作為用于各種產(chǎn)品的光源而著名。在使用LED的發(fā)光裝置中，廣泛地采用使用磷光體的技術(shù)，從而將從LED芯片發(fā)射 的光轉(zhuǎn)換為不同波長的光。更具體地說，需要這樣的波長轉(zhuǎn)換技術(shù)來產(chǎn)生用于各種類型的 發(fā)光設(shè)備和顯示裝置的背光單元的白光。在用于產(chǎn)生白光的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置中，磷光體包含在封裝LED芯片的透明樹脂 中，從而將從LED芯片發(fā)射的初始光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長的二次光。波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝 置可以通過將初始光的未轉(zhuǎn)換的部分與二次光混合來產(chǎn)生白光。混合有磷光體的透明樹脂被提供為圍繞LED芯片。在這種情況下，提供用于轉(zhuǎn)換 光波長的磷光體的分布會對發(fā)射的白光的亮度和光譜產(chǎn)生影響。也就是說，當(dāng)磷光體未均 勻地分布在樹脂封裝部分內(nèi)部時，會發(fā)生由遠(yuǎn)場光束分布導(dǎo)致的發(fā)光效率劣化和色調(diào)偏 差。另外，當(dāng)使用兩種或更多種磷光體(例如，選自于黃色磷光體、綠色磷光體和紅色磷光 體的組合)來提高顯色指數(shù)(CRI)時，由磷光體的不均勻分布導(dǎo)致的問題會變得更加嚴(yán)重。更具體地說，在具有由高電流驅(qū)動的高通量LED的發(fā)光裝置中，具有低再現(xiàn)率的 不規(guī)則磷光體的分布具有在更大程度上加速色轉(zhuǎn)變效率降低速率和可靠性降低速率的缺 點ο
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的一方面提供了一種能夠減小磷光體的分布的影響并能夠確保波長轉(zhuǎn)換 部分的高再現(xiàn)的波長轉(zhuǎn)換LED芯片。本發(fā)明的一方面還提供了一種能夠減小磷光體的分布的影響并能夠確保波長轉(zhuǎn) 換部分的高再現(xiàn)的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置。本發(fā)明的一方面還提供了一種能夠減小磷光體的分布的影響并能夠確保波長轉(zhuǎn) 換部分的高再現(xiàn)的用于制造波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管(LED)芯片，所述波長轉(zhuǎn) 換LED芯片包括LED芯片，用于發(fā)射預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光；波長轉(zhuǎn)換層，由含有至少一種磷 光體的樹脂形成，所述至少一種磷光體將從所述LED芯片發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波
6長區(qū)域內(nèi)的光，所述波長轉(zhuǎn)換層形成在所述LED芯片的上表面上，并具有凸彎月面形上表所述波長轉(zhuǎn)換層的邊緣可以沿所述發(fā)光二極管芯片的上邊緣限定。含有磷光體的樹脂可以具有疏水性和親水性中的一種，所述發(fā)光二極管芯片的上 表面可以包括具有與所述樹脂的特性相同的特性的表面。所述波長轉(zhuǎn)換LED芯片還可以包括表面改性層，所述表面改性層形成在所述LED 芯片的上表面上，并具有與所述樹脂的特性相同的特性。所述表面改性層可以被提供為用 于所述LED芯片的鈍化層。多個不平坦部分可以形成在所述發(fā)光二極管芯片的上表面中。所述波長轉(zhuǎn)換層還可以含有用于控制含有磷光體的樹脂的粘度和觸變性中的一 者的添加劑。形成所述波長轉(zhuǎn)換層的樹脂可以包括從由硅類樹脂、環(huán)氧類樹脂、丙烯酰類樹脂、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂、它們的混合物和它們的化合物組成的組中選擇的一種。主要用于將白光實現(xiàn)為最終光的所述預(yù)定波長區(qū)域可以是紫外線、藍色和綠色的 波長區(qū)域、藍色和綠色的波長區(qū)域、紫外線和藍色的波長區(qū)域、紫外線的波長區(qū)域、藍色的 波長區(qū)域以及綠色的波長區(qū)域中的一種。所述至少一種磷光體可以是用于將所述預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū) 域內(nèi)的光的各種磷光體。所述波長轉(zhuǎn)換層可以具有分別含有不同磷光體的至少兩個樹脂層。所述至少兩個樹脂層可以包括含有第一磷光體的第一樹脂層和含有至少一種第 二磷光體的第二樹脂層，所述第一樹脂層可以具有位于所述LED芯片的上表面上的內(nèi)部區(qū) 域中的第一凸彎月面形上表面，所述第二樹脂層可以形成在所述第一樹脂層上，并具有第 二凸彎月面形上表面，所述第二樹脂層的邊界由所述LED芯片的上表面的邊緣限定。由所述第一磷光體轉(zhuǎn)換的光的波長可以比由所述第二磷光體轉(zhuǎn)換的光的波長短。 從所述LED芯片發(fā)射的光的峰值波長可以在大約380nm至大約500nm的范圍內(nèi)，所述第一 磷光體可以包括用于將光轉(zhuǎn)換為綠光的綠色磷光體，所述第二磷光體可以包括用于將光轉(zhuǎn) 換為紅光的紅色磷光體。所述第一磷光體可以包括在所述樹脂中重量％為大約20%至大約80%的綠色磷 光體，所述第二磷光體可以包括在所述樹脂中重量％為大約5%至大約30%的紅色磷光 體。從所述LED芯片發(fā)射的光的峰值波長可以在大約380nm至大約500nm的范圍內(nèi)， 所述第一磷光體可以包括用于將光轉(zhuǎn)換為綠光的綠色磷光體，所述第二磷光體可以包括用 于將光轉(zhuǎn)換為紅光的紅色磷光體和用于將光轉(zhuǎn)換為黃光的黃色磷光體。所述第一磷光體可以包括在所述樹脂中重量％為大約5%至大約60%的綠色磷 光體，所述第二磷光體可以包括在所述樹脂中重量％為大約2%至大約25%的紅色磷光體 和重量％為大約15%至大約80%的黃色磷光體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，所述波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置 包括用于安裝的構(gòu)件，具有第一引線結(jié)構(gòu)和第二引線結(jié)構(gòu)；發(fā)光二極管(LED)芯片，安裝 在用于安裝的構(gòu)件上，使得所述LED芯片電連接到所述第一引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)，以發(fā)射預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光；波長轉(zhuǎn)換層，由含有至少一種磷光體的樹脂形成，所述至 少一種磷光體將從所述LED芯片發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的光，所述波長 轉(zhuǎn)換層形成在所述LED芯片的上表面上，并具有凸彎月面形上表面。所述LED芯片可以使用布線與所述第一引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)中的至少 一個電連接。所述波長轉(zhuǎn)換層的最大厚度可以小于所述LED芯片的上表面和所述布線的高度 之間的長度。波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置還可以包括形成在用于安裝的構(gòu)件上的透鏡形結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的方法，所述方 法包括在用于安裝的構(gòu)件上安裝發(fā)光二極管(LED)芯片，所述LED芯片用于發(fā)射預(yù)定波長 區(qū)域內(nèi)的光，所述用于安裝的構(gòu)件具有第一引線結(jié)構(gòu)和第二引線結(jié)構(gòu)，使得所述LED芯片 電連接到所述第一引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)；準(zhǔn)備含有至少一種磷光體的液態(tài)樹脂， 所述至少一種磷光體用于將從所述LED芯片發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的 光；在所述LED芯片的上表面上提供含有磷光體的液態(tài)樹脂，使得提供在所安裝的LED芯片 的上表面上的所述液態(tài)樹脂具有凸彎月面形上表面的結(jié)構(gòu)；通過使含有磷光體的所述液態(tài) 樹脂固化以保持所述結(jié)構(gòu)而在所述LED芯片的上表面上形成波長轉(zhuǎn)換層。所述凸彎月面形上表面的結(jié)構(gòu)可以由所述LED芯片的上邊緣限定?？梢允褂玫瓮?工藝來執(zhí)行提供含有磷光體的液態(tài)樹脂的步驟。安裝所述LED芯片的步驟可以包括使用布線將所述LED芯片電連接到所述第一 引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)中的至少一個。提供含有磷光體的液態(tài)樹脂的步驟可以在使 用所述布線連接所述LED芯片之后執(zhí)行。所述波長轉(zhuǎn)換層的最大厚度可以小于所述LED芯片的上表面和所述布線的高度 之間的長度。準(zhǔn)備含有磷光體的液態(tài)樹脂的步驟可以包括使用所述液態(tài)樹脂的粘度、磷光體 的粒度、磷光體含量和用于控制粘度的添加劑的含量中的至少一者來控制含有磷光體的樹 脂的粘度和觸變性中的一者，使得所述液態(tài)樹脂在所述LED芯片的上表面上具有凸彎月面 形上表面的結(jié)構(gòu)。有益效果根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，磷光體層設(shè)置在LED芯片的上表面上，從而可以解 決與磷光體的不均勻分布和色調(diào)再現(xiàn)相關(guān)的問題。另外，可以提供位于LED芯片的上表面 上的磷光體層，使得磷光體層具有圓頂狀凸彎月面形。這樣的形狀可以通過控制相對簡單 的工藝要素例如使得混合有磷光體的樹脂的粘度或觸變性最優(yōu)化來獲得。如此，可以在LED 芯片的上表面上控制遠(yuǎn)場光束分布和由遠(yuǎn)場光束分布引起的色調(diào)偏差。另外，使用雙層結(jié)構(gòu)不僅可以使白光的色轉(zhuǎn)換效率最大化，而且可以提高CRI。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的示意性剖視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換LED芯片的改進的示意性剖視 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換LED芯片的改進的示意性剖視 圖；圖如至圖4d是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于制造波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的每 個主要過程的剖視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的示意性剖視圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的示意性剖視圖。
具體實施例方式根據(jù)結(jié)合附圖進行的下面詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它方面、特征及其它優(yōu)點
將更易于理解。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置10的示意性剖視圖。參照圖1，波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置10包括基底11和安裝在基底11上的LED芯片15， 基底11是用于安裝的構(gòu)件。在本發(fā)明的示例性實施例中，LED芯片15可以使用粘結(jié)構(gòu)件(未示出)固定在基 底11上，并可以使用布線13與基底11的引線結(jié)構(gòu)(未示出)電連接。具有凸彎月面形上表面M的磷光體層17形成在LED芯片15的上表面上。磷光體 層17由含有磷光體17a的樹脂17b形成，以將從LED芯片15發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不 同波長帶的光。在用于將白光提供為最終光的示例性實施例中，從LED芯片15發(fā)射的光的波長帶 可以是紫外(UV)波長區(qū)域、藍色波長區(qū)域或綠色波長區(qū)域。另外，波長帶可以是廣泛地分 布波長區(qū)域的紫外線、藍色和綠色的波長區(qū)域，藍色和綠色的波長區(qū)域，或者紫外線和藍色 的波長區(qū)域。例如，LED芯片15可以是峰值波長為大約380nm至大約500nm的UV或藍色LED芯片。磷光體17a可以是能夠?qū)腖ED芯片15發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域的光的至 少一種磷光體。即，可以使用能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)換為黃光的一種磷光體，或者可以使用兩種或更多 種磷光體的組合。例如，可以使用紅色磷光體和綠色磷光體的組合或者黃色磷光體和綠色 磷光體的組合。隨著磷光體的組合的數(shù)量增多，可以預(yù)計相對高的CRI。另外，用于波長轉(zhuǎn)換層(磷光體層)17的樹脂17b可以是硅類樹脂、環(huán)氧類樹脂、 丙烯酰類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂、它們的混合物以及它們的化合物中的一 種。這里，“混合物”是指從上述樹脂中選擇的至少兩種樹脂的物理混合?！盎衔铩笔?指至少兩種選擇的樹脂通過化學(xué)鍵的合成。例如，化合物可以包括具有硅原子結(jié)合的羥基 的硅樹脂，并合成硅環(huán)氧化合物樹脂，其中環(huán)氧樹脂具有環(huán)氧乙烷。如圖1所示，磷光體層17被限制到LED芯片15的上表面，與圍繞芯片的整個區(qū)域 的磷光體層相比，可以確保更均勻的磷光體分布。另外，因為將LED芯片15的上表面提供 為主要光發(fā)射表面，所以即使當(dāng)磷光體層17僅形成在芯片15的上表面時，仍可以獲得足夠 的光轉(zhuǎn)換效果。在本發(fā)明的示例性實施例中，磷光體層17具有凸彎月面形的上表面。凸彎月面結(jié)構(gòu)可以在從磷光體層17發(fā)射的光的遠(yuǎn)場光束分布和色調(diào)分布方面提供有用的優(yōu)點。適合 于本發(fā)明示例性實施例的凸彎月面結(jié)構(gòu)可以通過使用預(yù)先含有磷光體17a的液態(tài)樹脂的 表面張力來獲得。另外，可以使用諸如含有液態(tài)樹脂的磷光體的粘度和觸變性之類的條件 來控制凸彎月面結(jié)構(gòu)。更具體地說，在使用液態(tài)樹脂形成磷光體層的工藝中，具有磷光體層17的凸彎月 面形的結(jié)構(gòu)的邊界可以由LED芯片15的上邊緣來限定。在這種情況下，磷光體層17可以 被形成為使得在期望的區(qū)域(芯片的上表面)中獲得高結(jié)構(gòu)再現(xiàn)性。在本發(fā)明的示例性實施例中，考慮到期望的遠(yuǎn)場光束分布和色調(diào)分布，可以通過 控制一些工藝因素來容易地改變和設(shè)計適合于磷光體層15的結(jié)構(gòu)的彎月面形。更具體地說，作為用于獲得期望的彎月面形的簡單方法，可以采用控制含有液態(tài) 樹脂的磷光體的粘度或觸變性的方法。不僅可以通過所使用的透明樹脂的粘度自身而且可以通過加入到樹脂的磷光體 的含量和/或粒度來控制含有液態(tài)樹脂的磷光體的粘度或觸變性。另外，含有液態(tài)樹脂的 磷光體的粘度的控制可以通過使用另外的添加劑來實現(xiàn)，將參照圖4更詳細(xì)地對其進行描 述。除了控制磷光體層的結(jié)構(gòu)的上述方法以外，可以使用具有穩(wěn)定性和高再現(xiàn)性的不 同方法在芯片的上表面上形成期望的凸彎月面結(jié)構(gòu)。至于這樣的方法，例如可以使用改變LED芯片的上表面的表面狀態(tài)的方法，將參 照圖2和圖3更詳細(xì)地對其進行描述。在圖2中示出的波長轉(zhuǎn)換LED芯片包括LED芯片25和形成在LED芯片25的上表 面上的表面改性層沈。磷光體層27形成在表面改性層沈上。磷光體層27包括透明磷光 體樹脂27b和包含在透明磷光體樹脂27b中的至少一種磷光體27a。在本發(fā)明的示例性實施例中，對于表面改性層沈，選擇物理特性(疏水性或親水 性)與用于磷光體層27的液態(tài)樹脂的物理特性相同的材料。例如，當(dāng)用于磷光體層27的樹脂是諸如硅類樹脂的疏水性液態(tài)樹脂時，可以預(yù)先 在LED芯片25的將要形成磷光體層27的上表面上形成諸如氮化硅層(SiNx)的疏水性材 料。表面改性層沈可以通過減小位于LED芯片25的上表面上的含有樹脂的磷光體的 潤濕能力來提供彎月面形，使得彎月面形具有相對大的接觸角θ C。如上所述，適于本發(fā)明 示例性實施例的表面改性層26有助于磷光體層27穩(wěn)定地保持凸彎月面形。另外，當(dāng)表面改性層沈是具有電絕緣性能的材料時，可以將表面改性層沈提供為 用于LED芯片25的鈍化層。在這種情況下，表面改性層沈可以另外形成在除了 LED芯片 25的上表面之外的不同區(qū)域上。雖然在圖2的示例性實施例中通過添加單獨的層來形成表面改性層沈，但是可以 通過對LED芯片25的將要形成磷光體層27的上表面進行表面處理將表面改性層沈?qū)崿F(xiàn) 為物理性能(疏水性或親水性)與含有樹脂的磷光體的物理性能相同。與此不同，參照圖3，波長轉(zhuǎn)換LED芯片30包括具有形成有不平坦部分3 的上表 面的LED芯片35和形成在上表面上的磷光體層37。磷光體層37包括透明磷光體樹脂37b 和包含在透明磷光體樹脂37b中的至少一種磷光體37a。
在本發(fā)明的示例性實施例中，可以使用不平坦部分來增大將要形成磷光體層37 的表面的接觸區(qū)域。因此，不平坦部分3 不僅通過延遲液態(tài)樹脂在LED芯片35的上表面 上的流動來有助于凸彎月面結(jié)構(gòu)的形成，而且不平坦部分3 還提高與磷光體層37的粘結(jié) 強度。適合于本發(fā)明示例性實施例的不平坦部分3 可以是通過濕蝕刻的不平坦部分，并 且不限于此。 圖如至圖4d是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的方 法的每個主要工藝的剖視圖。參照圖4a，用于制造波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的方法通過在用于安裝的構(gòu)件51上安裝 用于發(fā)射特定波長區(qū)域內(nèi)的光的LED芯片55而開始。用于安裝的構(gòu)件51包括可以提供外部連接端子的第一和第二引線結(jié)構(gòu)52。安裝 的LED芯片55可以電連接到第一和第二引線結(jié)構(gòu)52，從而驅(qū)動LED芯片55。與本發(fā)明的 上述示例性實施例不同，根據(jù)LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，可以將線鍵合僅應(yīng)用于位于一側(cè)的電 極的電連接，或者所有的電連接可以通過倒裝芯片鍵合而不是線鍵合來實現(xiàn)。在本發(fā)明的示例性實施例中應(yīng)用線鍵合的情況下，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定布線53的連 接形狀和高度h，使得在隨后的工藝期間在形成磷光體層時布線53不產(chǎn)生不利影響。這里， 布線的高度h由布線的最上端與安裝的LED芯片55的上表面之間的長度來定義。接下來，如圖4b所示，準(zhǔn)備用于形成磷光體層的含有液態(tài)樹脂57的磷光體，然后 將含有液態(tài)樹脂57的磷光體設(shè)置在LED芯片55的上表面上，從而形成具有期望的凸彎月 面形的上表面的結(jié)構(gòu)57"。含有液態(tài)樹脂57的磷光體包括將從LED芯片55發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi) 的光的至少一種磷光體以及含有該磷光體的透明液態(tài)樹脂。液態(tài)樹脂可以是硅類樹脂、環(huán) 氧類樹脂、丙烯酰類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂、它們的混合物和它們的化合物 中的一種?？梢詫⒁簯B(tài)樹脂57設(shè)置在LED芯片55的上表面上。液態(tài)樹脂57的設(shè)置可以使 用滴涂、絲網(wǎng)印刷、旋涂等中的至少一種來執(zhí)行。更具體地說，滴涂工藝具有通過充分地使 用液態(tài)樹脂的表面張力而容易地實現(xiàn)期望的彎月面曲線的優(yōu)點。圖4b的示例性工藝示出滴涂工藝。如圖4b所示，使用噴嘴N而設(shè)置在LED芯片 55的上表面上的滴57'由于表面張力在芯片的上表面上擴展，從而具有期望的凸彎月面 結(jié)構(gòu)57〃。此時，期望的凸彎月面結(jié)構(gòu)57"可以通過控制所提供的滴的量和液態(tài)樹脂的粘度 來提供，并被限制到芯片的上表面。更具體地說，根據(jù)液態(tài)樹脂的粘度或觸變性，可以通過 改變形成在芯片陽的上表面上的凸彎月面結(jié)構(gòu)來控制遠(yuǎn)場光束分布和色調(diào)分布。含有樹脂的磷光體的粘度不僅可以由所使用的透明樹脂的粘度自身來控制，而且 可以由包括在透明樹脂中的磷光體的含量和/或粒度來控制。例如，在磷光體的含量高且 磷光體的粒度小的情況下，可以提高含有樹脂的磷光體的粘度和觸變性。因此，由于表面張 力更大，所以彎月面形的曲率將增大。在相反的情況下，可以獲得具有小曲率或接觸角的彎 月面形的磷光體層。另外，含有液態(tài)樹脂的磷光體的粘度或觸變性的控制可以使用另外的添加劑來實 現(xiàn)。例如，可以通過將另外的粉末(例如，SiO2或TiO2)與透明樹脂混合來提高含有液態(tài)樹脂的磷光體的粘度或觸變性。如上所述，可以控制布線53的形狀和高度，使得所提供的滴不流到芯片55的上表 面外部，并形成期望的凸彎月面結(jié)構(gòu)。在圖如的操作中，布線53可以預(yù)先被形成為高度h 比磷光體層的彎月面結(jié)構(gòu)57'的高度高。另外，從接觸布線的彎月面結(jié)構(gòu)的平面開始，布線 引出角可以為大約45°。隨后，如圖如所示，使含有液態(tài)樹脂57"的磷光體固化，以保持彎月面結(jié)構(gòu)。如 此，可以在LED芯片的上表面上形成波長轉(zhuǎn)換層(磷光體層)67。在該固化工藝之前，如圖4b所示，設(shè)置在芯片55的上表面上的含有液態(tài)樹脂57 ‘ 的磷光體流動并轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂型箯澰旅娼Y(jié)構(gòu)57"。此時，含有液態(tài)樹脂57'的磷光體流動至 到達芯片55的在凸彎月面結(jié)構(gòu)57"的邊界內(nèi)的上邊緣，位于芯片的上表面上的液態(tài)樹脂 的結(jié)構(gòu)變化變得非常慢，并且這種變化可通過液滴的粘度控制幾乎停止。如上所述，凸彎月面結(jié)構(gòu)的邊界可以由LED芯片55的上邊緣限定，如圖如所示， 由芯片55的上表面限定的磷光體層67可以通過施加固化工藝來提供。另外，可以提高磷 光體層67的結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)性。如果需要，則可以在用于安裝的構(gòu)件上另外形成透鏡形結(jié)構(gòu)69，以保護其上形成 有磷光體層67的LED芯片55，如圖4d所示。透鏡形結(jié)構(gòu)可以被提供為由硅、環(huán)氧樹脂或它 們的混合物形成的樹脂封裝部分，并且可以提高光特性和控制遠(yuǎn)場光束分布。本發(fā)明的示例性實施例提供了在圖5和圖6中示例性地示出的雙層結(jié)構(gòu)。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的示意性剖視圖。參照圖5，波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置120包括基底121和安裝在基底121上的LED芯片 125，基底121作為用于安裝的構(gòu)件。LED芯片125可以使用布線123與基底121的引線結(jié) 構(gòu)122電連接。具有凸彎月面形上表面的雙層結(jié)構(gòu)的磷光體層127和128形成在LED芯片125的 上表面上。第一樹脂層127含有第一磷光體，并具有位于LED芯片125的上表面上的內(nèi)部 區(qū)域中的第一凸彎月面形上表面。第二樹脂層1 形成在第一樹脂層127上，含有第二磷 光體，并具有第二凸彎月面形上表面。這里，第二樹脂層128的外邊界可以沿LED芯片125 的上邊緣限定。在這種情況下，總體上考慮到磷光體轉(zhuǎn)換效率，由第一磷光體轉(zhuǎn)換的光可以具有 比第二磷光體轉(zhuǎn)換的光的波長短的波長。具體地說，為了實現(xiàn)白光，當(dāng)從LED芯片125發(fā)射的光的峰值波長在大約380nm 至大約500nm的范圍內(nèi)時，第一磷光體可以包括用于將光轉(zhuǎn)換為綠光的綠色磷光體，第二 磷光體可以包括用于將光轉(zhuǎn)換為紅光的紅色磷光體。在這種情況下，第一磷光體可以包括 在樹脂中重量％為大約20%至大約80%的綠色磷光體，第二磷光體可以包括在樹脂中重 量％為大約5%至大約30%的紅色磷光體。與此不同，第二磷光體可以包括用于將光轉(zhuǎn)換為紅光的紅色磷光體和用于光轉(zhuǎn)換 為黃光的黃色磷光體。與本發(fā)明的先前的示例性實施例相比，這樣的組合可以確保更大的 CRL·在這種情況下，第一磷光體可以包括在樹脂中重量％為大約5%至大約60%的綠色磷 光體，第二磷光體可以包括在樹脂中重量％為大約2%至大約25%的紅色磷光體和重量％ 為大約15%至大約80%的黃色磷光體。
這里，綠光的波長帶為大約450nm至大約630nm，紅光的波長帶為大約550nm至大 約750nm，黃光的波長帶為大約480nm至680nm。另外，根據(jù)以上組合的磷光體均勻地分布在第一磷光體樹脂層127和第二磷光體 樹脂層128的透明樹脂內(nèi)部。第一磷光體樹脂層127和第二磷光體樹脂層128的外表面 在固化之前由于液態(tài)樹脂的表面張力、粘度或觸變性而形成彎月面曲線。即，外表面可以 具有凸圓頂形狀。用于示例性實施例的透明液態(tài)樹脂的粘度可以為大約500cps至大約 2500cpso另外，如圖5所示，透鏡形結(jié)構(gòu)1 可以形成在用于安裝的構(gòu)件121上，以圍繞LED 芯片125和布線123。透鏡形結(jié)構(gòu)1 可以由硅樹脂、環(huán)氧樹脂或它們的混合物形成。如圖 所示，透鏡形結(jié)構(gòu)1 可以以透鏡形狀提供，以提高光特性和控制遠(yuǎn)場光束分布。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的示意性剖視圖。如圖6所示，波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置130包括基底131和安裝在基底131上的LED芯 片135，基底131作為用于安裝的構(gòu)件。適于本發(fā)明示例性實施例的用于安裝的構(gòu)件131具有用于圍繞LED芯片135的凹 槽C。反射層(未示出)可以形成在凹槽的內(nèi)壁上。LED芯片135可以使用布線133與基 底131的引線結(jié)構(gòu)132電連接。適于本發(fā)明示例性實施例的磷光體層137和138可以理解為與圖5的雙層磷光體 層127和128的結(jié)構(gòu)類似。即，第一樹脂層137含有第一磷光體，并具有位于LED芯片135 的上表面上的內(nèi)容區(qū)域中的第一凸彎月面形上表面。第二樹脂層138形成在第一樹脂層 137上，含有第二磷光體，并具有第二凸彎月面形上表面。這里，第二樹脂層138的外邊界可 以沿LED芯片135的上邊緣限定。第一磷光體和第二磷光體分別提供不同波長的光。由第 一磷光體轉(zhuǎn)換的光的波長比由第二磷光體轉(zhuǎn)換的光的波長短。如上所述，將不同類型的磷光體隔離開，使得它們不彼此混合，從而可以抑制在各 種磷光體混合在一起的情況下會發(fā)生的磷光體之間的光吸收問題，并且從LED芯發(fā)射的光 可以被配置為穿過所有的磷光體。此外，可以提高最終轉(zhuǎn)換的白光的色轉(zhuǎn)換效率和CRI。雖然已經(jīng)結(jié)合示例性實施例示出并描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說 將顯而易見的是，在沒有脫離由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做 出修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，所述波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片包括發(fā)光二極管芯片，用于發(fā)射預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光；波長轉(zhuǎn)換層，由含有至少一種磷光體的樹脂形成，所述至少一種磷光體將從所述發(fā)光 二極管芯片發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的光，所述波長轉(zhuǎn)換層形成在所述發(fā) 光二極管芯片的上表面上，并具有凸彎月面形上表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層的邊緣由 所述發(fā)光二極管芯片的上邊緣限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，含有磷光體的樹脂具有 疏水性和親水性中的一種，所述發(fā)光二極管芯片的上表面包括具有與所述樹脂的特性相同 的特性的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，所述波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片還 包括表面改性層，所述表面改性層形成在所述發(fā)光二極管芯片的上表面上，并具有與所述 樹脂的特性相同的特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述表面改性層被提供為 用于所述發(fā)光二極管芯片的鈍化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，多個不平坦部分形成在 所述發(fā)光二極管芯片的上表面中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層還含有 用于控制含有磷光體的樹脂的粘度和觸變性中的一者的添加劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述樹脂包括從由硅類 樹脂、環(huán)氧類樹脂、丙烯酰類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、它們的混合物和它們的化合物 組成的組中選擇的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述預(yù)定波長區(qū)域包括 從由紫外線、藍色和綠色的波長區(qū)域、藍色和綠色的波長區(qū)域、紫外線和藍色的波長區(qū)域、 紫外線的波長區(qū)域、藍色的波長區(qū)域以及綠色的波長區(qū)域組成的組中選擇的波長區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述至少一種磷光體 包括用于將所述預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的光的各種磷光體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層包括分 別含有不同磷光體的至少兩個樹脂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述至少兩個樹脂層包 括含有第一磷光體的第一樹脂層和含有至少一種第二磷光體的第二樹脂層，所述第一樹脂層包括位于所述發(fā)光二極管芯片的上表面上的內(nèi)部區(qū)域中的第一凸彎 月面形上表面，所述第二樹脂層形成在所述第一樹脂層上，并包括第二凸彎月面形上表面， 所述第二樹脂層的邊界由所述發(fā)光二極管芯片的上表面的邊緣限定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，由所述第一磷光體轉(zhuǎn)換 的光的波長比由所述第二磷光體轉(zhuǎn)換的光的波長短。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，從所述發(fā)光二極管芯片 發(fā)射的光的峰值波長在大約380nm至500nm的范圍內(nèi)，所述第一磷光體包括用于將光轉(zhuǎn)換 為綠光的綠色磷光體，所述第二磷光體包括用于將光轉(zhuǎn)換為紅光的紅色磷光體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述第一磷光體包括在 所述樹脂中重量％為大約20 %至80 %的綠色磷光體，所述第二磷光體包括在所述樹脂中 重量％為大約5%至30%的紅色磷光體。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，從所述發(fā)光二極管芯片 發(fā)射的光的峰值波長在大約380nm至500nm的范圍內(nèi)，所述第一磷光體包括用于將光轉(zhuǎn)換 為綠光的綠色磷光體，所述第二磷光體包括用于將光轉(zhuǎn)換為紅光的紅色磷光體和用于將光 轉(zhuǎn)換為黃光的黃色磷光體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片，其中，所述第一磷光體包括在 所述樹脂中重量％為大約5%至60%的綠色磷光體，所述第二磷光體包括在所述樹脂中重 量％為大約2%至25%的紅色磷光體和重量％為大約15%至80%的黃色磷光體。
18.一種波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，所述波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置包括用于安裝的構(gòu)件，具有第一引線結(jié)構(gòu)和第二引線結(jié)構(gòu)；發(fā)光二極管芯片，安裝在用于安裝的構(gòu)件上，使得所述發(fā)光二極管芯片電連接到所述 第一引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)，以發(fā)射預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光；波長轉(zhuǎn)換層，由含有至少一種磷光體的樹脂形成，所述至少一種磷光體將從所述發(fā)光 二極管芯片發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的光，所述波長轉(zhuǎn)換層形成在所述發(fā) 光二極管芯片的上表面上，并具有凸彎月面形上表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層的邊緣由所述 發(fā)光二極管芯片的上邊緣限定。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述發(fā)光二極管芯片使用 布線與所述第一引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)中的至少一個電連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層的最大厚度小 于所述發(fā)光二極管芯片的上表面和所述布線的高度之間的長度。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，含有磷光體的樹脂具有疏 水性和親水性中的一種，所述發(fā)光二極管芯片的上表面包括具有與所述樹脂的特性相同的 特性的表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，所述波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管芯片還包括 表面改性層，所述表面改性層形成在所述發(fā)光二極管芯片的上表面上，并具有與所述樹脂 的特性相同的特性。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述表面改性層被提供為用于 所述發(fā)光二極管芯片的鈍化層。
25.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，多個不平坦部分形成在所 述發(fā)光二極管芯片的上表面中。
26.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層還含有用 于控制含有磷光體的樹脂的粘度和觸變性中的一者的添加劑。
27.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述樹脂包括從由硅類樹 脂、環(huán)氧類樹脂、丙烯酰類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、它們的混合物和它們的化合物組 成的組中選擇的一種。
28.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述預(yù)定波長區(qū)域包括從由紫外線、藍色和綠色的波長區(qū)域、藍色和綠色的波長區(qū)域、紫外線和藍色的波長區(qū)域、紫 外線的波長區(qū)域、藍色的波長區(qū)域以及綠色的波長區(qū)域組成的組中選擇的波長區(qū)域。
29.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述至少一種磷光體包括 用于將所述預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的光的各種磷光體。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層包括分別含有 不同磷光體的至少兩個樹脂層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，所述至少兩個樹脂層包括含有 第一磷光體的第一樹脂層和含有第二磷光體的第二樹脂層，所述第一樹脂層包括位于所述發(fā)光二極管芯片的上表面上的內(nèi)部區(qū)域中的第一凸彎 月面形上表面，所述第二樹脂層形成在所述第一樹脂層上，并包括第二凸彎月面形上表面， 所述第二樹脂層的邊界由所述發(fā)光二極管芯片的上表面的邊緣限定。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，其中，由所述第一磷光體轉(zhuǎn)換的光的 波長比由所述第二磷光體轉(zhuǎn)換的光的波長短。
33.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置，所述波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置還包括形 成在用于安裝的構(gòu)件上以圍繞所述發(fā)光二極管芯片的透鏡形結(jié)構(gòu)。
34.一種制造波長轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置的方法，所述方法包括在用于安裝的構(gòu)件上安裝發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片用于發(fā)射預(yù)定波長區(qū) 域內(nèi)的光，所述用于安裝的構(gòu)件具有第一引線結(jié)構(gòu)和第二引線結(jié)構(gòu)，使得所述發(fā)光二極管 芯片電連接到所述第一引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)；準(zhǔn)備含有至少一種磷光體的液態(tài)樹脂，所述至少一種磷光體用于將從所述發(fā)光二極管 芯片發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的光；在所述發(fā)光二極管芯片的上表面上提供含有磷光體的液態(tài)樹脂，使得提供在所安裝的 發(fā)光二極管芯片的上表面上的所述液態(tài)樹脂具有凸彎月面形上表面的結(jié)構(gòu)；通過使含有磷光體的所述液態(tài)樹脂固化以保持所述結(jié)構(gòu)而在所述發(fā)光二極管芯片的 上表面上形成波長轉(zhuǎn)換層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述凸彎月面形上表面的結(jié)構(gòu)由所述發(fā)光二 極管芯片的上邊緣限定。
36.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的方法，其中，使用滴涂工藝來執(zhí)行提供含有磷光體的 液態(tài)樹脂的步驟。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，安裝發(fā)光二極管芯片的步驟包括使用布線將 所述發(fā)光二極管芯片電連接到所述第一引線結(jié)構(gòu)和所述第二引線結(jié)構(gòu)中的至少一個，提供 含有磷光體的液態(tài)樹脂的步驟在使用所述布線連接所述發(fā)光二極管芯片之后執(zhí)行。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層的最大厚度小于所述發(fā)光二 極管芯片的上表面和所述布線的高度之間的長度。
39.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的方法，其中，準(zhǔn)備含有磷光體的液態(tài)樹脂的步驟包括 使用所述液態(tài)樹脂的粘度、磷光體的粒度、磷光體含量和用于控制粘度的添加劑的含量中 的至少一者來控制含有磷光體的樹脂的粘度和觸變性中的一者，使得所述液態(tài)樹脂在所述 發(fā)光二極管芯片的上表面上具有凸彎月面形上表面的結(jié)構(gòu)。
40.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的方法，其中，所述液態(tài)樹脂包括從由硅類樹脂、環(huán)氧類樹脂、丙烯酰類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、它們的混合物和它們的化合物組成的組中選 擇的一種。
41.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的方法，所述方法還包括在用于安裝的構(gòu)件上形成透 鏡形結(jié)構(gòu)，以圍繞所述發(fā)光二極管芯片。
全文摘要
提供了一種波長轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管(LED)芯片。所述波長轉(zhuǎn)換LED芯片包括LED芯片和波長轉(zhuǎn)換層。所述LED芯片發(fā)射預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光。所述波長轉(zhuǎn)換層由含有至少一種磷光體的樹脂形成，所述至少一種磷光體將從所述LED芯片發(fā)射的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長區(qū)域內(nèi)的光。所述波長轉(zhuǎn)換層形成在所述LED芯片的上表面上，并具有凸彎月面形上表面。
文檔編號H01L33/50GK102106009SQ200980126051
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者李東烈, 金龍?zhí)?申請人:三星Led株式會社