CN102044617B - 发光二极管器件及其制造方法和发光装置 - Google Patents

发光二极管器件及其制造方法和发光装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发光二极管器件。所述发光二极管器件包括：发光二极管芯片，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，在第一表面上设置有第一电极和第二电极；波长转换部分，包括荧光物质并覆盖发光二极管芯片的第一表面和侧表面，其中，侧表面是指位于第一表面和第二表面之间的表面；第一电连接部分和第二电连接部分，均包括镀层，分别连接到第一电极和第二电极并暴露于波长转换部分的外部。从而，提供了一种能够提高发光效率并实现在白光发射方面均匀的产品特性的发光二极管器件。此外，提供了用于容易并高效地制造上述发光二极管器件的工艺。

Description

发光二极管器件及其制造方法和发光装置
本申请要求于2009年10月13日在韩国知识产权局提交的第10-2009-0097160号韩国专利申请的优先权，其公开通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种发光二极管器件、一种包括发光二极管器件的发光装置和一种制造发光二极管器件的方法，更具体地讲，涉及一种因包括涂覆有荧光树脂的发光二极管芯片从而能够发白光的发光二极管器件。
背景技术
近来，采用氮化物类半导体的发光二极管已经用作诸如键区、背光、交通灯、飞机跑道的导向灯、普通照明灯具等各种领域的白光源。由于发光二极管芯片的广泛应用，所以用于发光二极管芯片的封装技术受到关注。
图1是示出根据现有技术的发光二极管封装件的示意性剖视图。对于参照图1的发光二极管封装件10，第一引线框架13和第二引线框架14设置在封装体12内部，发光二极管11设置在第一引线框架13上。第一引线框架13和第二引线框架14通过导线W电连接到发光二极管11。将封装体12设置为杯子的形状，并且将树脂部分15置于所述杯子中，从而保护发光二极管11、导线W等。为了发射白光，在树脂部分15内分散有能够将从发光二极管11发射的光的波长转换的荧光材料。
然而，根据现有技术的发光二极管封装件10有局限性，即，使树脂部分15固化的工艺会导致荧光材料下沉到杯子的底部。已经下沉的荧光材料不能有效地转换光的波长而是起着光扩散剂或光吸收剂的作用，从而降低了发光效率。
此外，根据产品，荧光材料不均匀地分散在空间中，导致发光效率和色温的变化宽，这是不期望的。
发明内容
本发明的一方面提供了一种与现有技术的发光二极管封装件相比能够提高发光效率并在白光发射方面实现均匀的产品特性的发光二极管器件。本发明的另一方面提供了一种通过高效工艺便于制造上述发光二极管器件的方法。
根据本发明的一方面提供了一种发光二极管器件，所述发光二极管器件包括：发光二极管芯片，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，在第一表面上设置有第一电极和第二电极；波长转换部分，包括荧光物质并覆盖发光二极管芯片的第一表面和侧表面，其中，侧表面是指位于第一表面和第二表面之间的表面；第一电连接部分和第二电连接部分，均包括镀层，分别连接到第一电极和第二电极并暴露于波长转换部分的外部。
荧光物质可以仅设置在波长转换部分的覆盖发光二极管芯片的第一表面的区域中。
荧光物质可以设置在波长转换部分的覆盖发光二极管芯片的第一表面和侧表面的全部区域中。
在发光二极管芯片的第二表面上可以不存在波长转换部分。
在波长转换部分的位于在发光二极管芯片的第一表面上并围绕第一电极和第二电极的侧表面的区域中可以不存在荧光物质。
根据本发明的另一方面提供了一种发光装置，所述发光装置包括：芯片安装部分，包括第一导体和第二导体，从而使得来自外部的功率施加到芯片的安装部分；发光二极管器件包括发光二极管芯片、波长转换部分、第一电连接部分和第二电连接部分，发光二极管芯片具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，在第一表面上设置有第一电极和第二电极，波长转换部分包括荧光物质并覆盖发光二极管芯片的第一表面和侧表面，其中，侧表面是指位于第一表面和第二表面之间的表面，第一电连接部分和第二电连接部分均包括镀层并且分别连接到第一电极和第二电极并暴露于波长转换部分的外部；导线，将第一电连接部分连接到第一导体，将第二电连接部分连接到第二导体。
可以将发光二极管器件设置成第二表面面对芯片安装部分。
芯片安装部分可以是电路板。
根据本发明的另一方面提供了一种制造发光二极管器件的方法，所述方法包括以下步骤：准备包括主体和穿透主体的导电通孔的荧光基底，在所述主体中，荧光物质分散在树脂内；将具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的发光二极管芯片设置在荧光基底上，第一电极和第二电极形成在所述第一表面上，使得第一电极和第二电极连接到导电通孔；形成树脂部分以至少包封发光二极管芯片的侧表面，其中，侧表面是指位于第一表面和第二表面之间的表面。
每个导电通孔可以包括镀层。
可以执行将发光二极管芯片设置在荧光基底上的步骤，以使第一表面面对荧光基底。
所述方法还可以包括在将发光二极管芯片设置在荧光基底上的步骤之后，对由在发光二极管芯片与荧光基底之间的第一电极和第二电极形成的区域进行底部填充的步骤。
在底部填充的步骤中，可以将包括荧光物质的底部填充树脂注入到所述区域中。
树脂部分可以包括荧光物质。
准备荧光基底的步骤可以包括：在载带膜上形成具有开口的图案；在所述开口中形成导电通孔；去除图案；在载带膜上形成围绕导电通孔的荧光树脂。
所述方法还可以包括在形成树脂部分之后，去除载带膜并使导电通孔暴露。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他方面、特征和其它优点将被理解得更加清楚，附图中：
图1是示出根据现有技术的发光二极管封装件的示意性剖视图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的发光二极管器件的示意性透视图；
图3是示出使用图2中描述的发光二极管器件的发光装置的示意性剖视图；
图4A至图9是根据本发明示例性实施例用于解释制造发光二极管器件的方法的剖视图；
图10和图11是示出根据本发明其它示例性实施例的发光二极管器件的示意性透视图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。
然而，本发明可以以很多不同的方式实施并且不应解释为限于这里所阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并且会将本发明的范围充分表达给本领域技术人员。附图中，为了清楚起见会夸大元件的形状和尺寸。附图中相同的标号表示相同的元件，因而将省略对相同的元件的描述。
图2是示出根据本发明示例性实施例的发光二极管器件的示意性透视图。参照图2，根据本示例性实施例的发光二极管器件100包括发光二极管芯片101和覆盖发光二极管芯片101的表面并将从发光二极管芯片101发射的光的波长转换的波长转换部分102。为此，波长转换部分102可使用将荧光物质P分散在透明树脂部分中的结构。由于通过波长转换部分102转换的光与从发光二极管芯片101发射的光混合，所以发光二极管器件100能够发射白光。可通过将n型半导体层、发光层和p型半导体层堆叠来构造发光二极管芯片101，并将第一电极103a和第二电极103b形成在发光二极管芯片101的一个表面上。
参照图2，将发光二极管芯片101的放置有第一电极103a和第二电极103b的表面定义为第一表面，将发光二极管芯片101的与第一表面相对的第二表面定义为第二表面，将发光二极管芯片101的置于第一表面和第二表面之间的表面定义为侧表面。就此而言，波长转换部分102可覆盖发光二极管芯片101的第一表面(即，形成电极的表面)和侧表面，如图2中所示。这使得来自发光二极管芯片101的光沿参照图2的向上和向侧面的方向发射。根据本示例性实施例，将波长转换部分102设置为沿发光二极管芯片101的表面设置的薄涂层的形式，从而与将荧光物质设置在杯状的封装体中的现有技术相比，实现了完全均匀的光。此外，在不使用单独的封装体的情况下，将波长转换部分102直接应用到发光二极管芯片101的表面上，从而实现器件尺寸的减小。
对于与发光二极管芯片101的电连接，本示例性实施例采用包括镀层的第一电连接部分104a和第二电连接部分104b来代替引线框架。详细地讲，第一电连接部分104a和第二电连接部分104b被构造为分别与第一电极103a和第二电极103b连接。第一电连接部分104a和第二电连接部分104b都包括镀层。第一电连接部分104a和第二电连接部分104b穿过波长转换部分102暴露到外部，以用作用于引线键合等的区域。与现有技术的普通封装件相比，发光二极管器件100具有简化的结构，并且可以适用于诸如板上芯片(COB)型或封装型的各种类型的发光装置。
图3是示出使用图2中描述的发光二极管器件的发光装置的示意性剖视图。参照图3，可通过将如上所述构造的发光二极管器件安装在板105上来实现发光装置。因此，在图3中省略了表示这样的发光二极管器件的标号。板105包括第一导体和第二导体，从而使得来自外部的功率施加到板105上。板105可使用具有形成在绝缘底板(base)上的电路图案的电路板，导线被设置为连接发光二极管器件与电路图案。考虑到发光二极管器件发射光穿过如上所述发光二极管芯片的第一表面和侧表面，安装发光二极管器件使得发光二极管芯片的第二表面面对板105。即使在图中仅示出了发光二极管器件相对于板105的安装，但可将发光二极管器件安装在引线框架上从而设置为普通的封装件。如果将发光二极管器件设置为封装件，则这里不需要将荧光物质注入到杯状的封装体中，并且可以在每个发光方向上实现均匀的色温。
在下文中，将描述高效地制造如上所述构造的发光二极管器件的方法。图4A至图9是根据本发明示例性实施例用于顺序地解释制造发光二极管器件的方法的剖视图。
首先，由预先形成发光二极管器件的第一电连接部分和第二电连接部分以及用于构成发光二极管器件的波长转换部分的部分的工艺准备荧光基底。这里，荧光基底是指荧光物质分散在绝缘主体的树脂内并且设置有穿过绝缘主体的导电通孔的基底。图4A至图4C示出了准备荧光基底的工艺。首先，如图4A中所述，均包括镀层的第一电连接部分104a和第二电连接部分104b形成在载带膜201上。为此，载带膜201可经受在先的工艺处理，尽管未在图中示出，但是该工艺与在载带膜201上形成种子层以及形成具有与第一电连接部分104a和第二电连接部分104b的形状对应的开口的图案有关。通过后面的工艺，第一电连接部分104a和第二电连接部分104b可用作荧光基底中的导电通孔。具体来说，准备荧光基底的步骤可以包括：在载带膜上形成具有开口的图案；在所述开口中形成导电通孔；去除所述图案；在载带膜上形成围绕导电通孔的荧光树脂。
此后，如图4B中所示，包含荧光物质的树脂(即，荧光树脂)形成在载带膜201上，并且该树脂结构与荧光基底的绝缘主体102对应。此外，如上所述，荧光树脂固化，从而形成发光二极管器件中的波长转换部分102。因此，可将绝缘主体和波长转换部分看作基本相同(在下文中，这两个术语彼此可互换使用)。荧光树脂形成在第一电连接部分104a和第二电连接部分104b的周围。如图4B所示，在用荧光树脂覆盖第一电连接部分104a和第二电连接部分104b的情况下，会需要由通过打磨(grinding)等来部分地去除荧光树脂以将第一电连接部分104a和第二电连接部分104b暴露到外部的工艺。在这种情况下，图4C中示出的去除荧光树脂的工艺也可以以精确地控制从发光二极管器件发射的光的色坐标的方式执行。可以将第一电连接部分104a和第二电连接部分104b的暴露区域设置为最终的发光二极管器件中的引线键合区域。
因为除了绝缘主体由荧光树脂形成之外，上面参照图4A至图4C描述的准备荧光基底的工艺与制造印刷电路板的普通工艺类似，所以荧光基底会易于准备。此外，以上述方式形成的荧光基底的绝缘主体构成了波长转换部分102，并且根据预先测量的发光二极管芯片的通量(flux)或波长可以以该绝缘主体的厚度或荧光物质的含量的条件来适当地控制该绝缘主体。因此，可根据发光二极管芯片的各种特性在将波长转换部分适当调整之后采用之。因此，在最终的发光二极管器件中，能够使色坐标的变化最小化。
此后，如图5中所示，将发光二极管芯片101设置在荧光基底上。详细地讲，设置在每个发光二极管芯片101的一个表面上的第一电极103a和第二电极103b分别与暴露在荧光基底上的第一电连接部分104a和第二电连接部分104b连接。为此，尽管在图中未示出印刷的焊料、焊料球、焊料块等，但是它们可以形成在第一电极103a和第一电连接部分104a之间以及第二电极103b和第二电连接部分104b之间。
此后，如图6A中所示，在发光二极管芯片101和荧光基底之间的空间中执行底部填充(underfilling)，以形成底部填充树脂部分106。底部填充树脂部分106可构成发光二极管器件中的波长转换部分，并且可以具有荧光物质分散在透明树脂内的结构，如在荧光基底的绝缘主体中一样。可选地，如图6B中所示，底部填充部分106′可仅由透明树脂形成而不具有荧光物质。然而，这里描述的底部填充工艺不是必须的，可以用随后的形成树脂部分的工艺中的树脂来填充发光二极管芯片101与荧光基底之间的空间。
此后，如图7A中所示，形成树脂部分107以包封发光二极管芯片101的侧表面。与荧光体的绝缘主体(即，波长转换部分102)和底部填充树脂部分106相同，树脂部分107可具有在透明树脂内分散有荧光物质的结构。然而，如图7B中所示，考虑到从发光二极管芯片101的侧表面发射的光与从第一表面发射的光相比具有较低水平的强度，树脂部分107可仅由透明树脂形成而不具有荧光物质。
此后，如图8中所示，去除载带膜201，从而暴露第一电连接部分104a和第二电连接部分104b。在图8中，示出了可认为具有与上述构造相同的荧光基底的主体、底部填充树脂部分106和树脂部分107，如同形成单个的波长转换部分102一样。随后，如图9中所示，将连接多个发光二极管器件100的单个的波长转换部分102切成单独的器件。在单独制造发光二极管器件100的情况下，不需要该工艺。然而，由于多个发光二极管芯片101被安装在荧光基底上，所以该工艺会有利于多个发光二极管器件100的制造。
图10和图11是分别示出根据本发明其它示例性实施例的发光二极管器件的示意性透视图。参照图10，与先前的实施例一样，发光二极管器件300包括具有第一电极303a和第二电极303b的发光二极管芯片301、波长转换部分302、第一电连接部分304a和第二电连接部分304b。其与图2描述的结构的区别在于，设置在发光二极管芯片301的侧表面上的树脂部分由透明树脂形成而没有荧光物质。通过使用图7B中描述的工艺可以获得具有上述结构的发光二极管器件300。
此后，与先前的实施例一样，在图11中示出的发光二极管器件400包括具有第一电极403a和第二电极403b的发光二极管芯片401、波长转换部分402、第一电连接部分404a和第二电连接部分404b。其与图2描述的结构的区别在于，位于在发光二极管芯片401的第一表面上并围绕第一电极403a和第二电极403b的底部填充树脂部分406由透明树脂形成而没有荧光物质。通过使用图6B中描述的工艺可以获得具有上述结构的发光二极管器件400。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，提供了一种能够提高发光效率并在白光发射方面实现均匀的产品特性的发光二极管器件。此外，提供了用于容易并高效地制造上述发光二极管器件的工艺。
尽管已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出修改和改变。

Claims (6)

1.一种制造发光二极管器件的方法，所述方法包括以下步骤：
准备包括主体和穿透主体的导电通孔的荧光基底，在所述主体中，荧光物质分散在树脂内；
将具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的发光二极管芯片设置在荧光基底上，第一电极和第二电极形成在所述第一表面上，使得第一电极和第二电极连接到导电通孔；
形成树脂部分以至少包封发光二极管芯片的侧表面，其中，侧表面是指位于第一表面和第二表面之间的表面，
其中，所述准备荧光基底的步骤包括：在载带膜上形成具有开口的图案；在所述开口中形成导电通孔；去除所述图案；在载带膜上形成围绕导电通孔的荧光树脂，在形成树脂部分之后，去除载带膜并使导电通孔暴露。
2.如权利要求1所述的方法，其中，每个导电通孔包括镀层。
3.如权利要求1所述的方法，其中，执行将发光二极管芯片设置在荧光基底上的步骤，以使第一表面面对荧光基底。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在将发光二极管芯片设置在荧光基底上的步骤之后，对由在发光二极管芯片与荧光基底之间的第一电极和第二电极形成的区域进行底部填充的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中，在底部填充的步骤中，将包括荧光物质的底部填充树脂注入到所述区域中。
6.如权利要求1所述的方法，其中，树脂部分包括荧光物质。
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