CN102714263A - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents
发光二极管及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102714263A CN102714263A CN2011800049099A CN201180004909A CN102714263A CN 102714263 A CN102714263 A CN 102714263A CN 2011800049099 A CN2011800049099 A CN 2011800049099A CN 201180004909 A CN201180004909 A CN 201180004909A CN 102714263 A CN102714263 A CN 102714263A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- light
- emitting diode
- chip
- semiconductor chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 132
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 94
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 67
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 65
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 22
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 21
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 229920003217 poly(methylsilsesquioxane) Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 48
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 38
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 38
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 24
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 21
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 18
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 15
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 10
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 6
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 208000034189 Sclerosis Diseases 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 241001025261 Neoraja caerulea Species 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 2
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开一种能够提高生产率的发光二极管及其制造方法。公开的发光二极管的特征在于包括:发光半导体芯片,形成N型半导体层、活性层及P型半导体层;荧光物质层,为使上述发光半导体芯片输出的光转换成需要的光而具有基于上述发光半导体芯片输出的光的波长的荧光体配合比,涂布于上述发光半导体芯片上面;结合层,配置于上述荧光物质层与上述发光半导体芯片之间,把上述荧光物质层结合于上述发光半导体芯片。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管及其制造方法,尤其涉及一种能够提高生产率的发光二极管及其制造方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode:LED)作为高能效产品,其使用正在增多,对其的研究开发持续不断。从这一方面而言,难以体现从发光二极管输出的白色光。过去曾尝试了用于体现白色光的多种新方法
但是,这些诸多途径不是在晶圆级上,而是在芯片级上执行这种过程。这种途径造成芯片浪费。
而且,现存的任何途径均无法以诸如输出光的波长的根本性测量结果为基础,变更荧光体(荧光物质)的比率。
因此,要求基于新途径的发光二极管及其制造方法。
图1简要显示了以往在芯片级上利用封装工序制造的发光二极管芯片1。
如图1所示,显示出以往的把划片完毕的个别发光二极管芯片1贴装于引线框2,在CHIP LEVEL(芯片级)上进行PACKAGING(封装)工序。首先,把发光二极管芯片1附着于带有杯状屏障2b的引线框2的中心部后,利用导线相互连接芯片1上的电极板3与引线框2上形成的电极2a。然后,为输出白色光,考虑白色目标色度坐标,利用分配器D在上述发光二极管芯片1表面分配由对应的荧光体及Si物质配合的荧光体/硅配合物质。
上述记述的CHIP LEVEL上的荧光体涂布技术具有如下几种问题。
第一,由于是在封装级(CHIP LEVEL)上分配荧光体/硅配合物质(荧光物质),工序复杂,因而生产率低下。
第二,荧光体/硅配合物质(层)单独与发光二极管芯片1实现粘合,当在荧光体/硅配合物质中的荧光体的配合比增加时,与上述发光二极管芯片1的粘合力减小,在后续工序中,上述荧光体/硅配合层可能剥离。除CHIP LEVEL工序之外,当在晶圆级(WAFER LEVEL)工序中分配荧光体/硅配合层时,剥离问题更加严重。
第三,由于荧光体/硅配合层的厚度(最小300um以上)较厚,所以根据发光二极管芯片1的表面位置,平均光路径(OPTICAL MEAN FREE PATH)各异,出现色差(LED BINNING现象)。这种色差的发生在光学设计时带来许多限制因素。因此,要求荧光体/硅配合层的厚度恒定的共形图层(CONFORMAL COATING)。
美国专利第6576488号及美国专利第6686581号提出,利用电泳在LED(Light Emitting Diode)芯片表面上形成荧光体结构。荧光体粉末借助电荷而变成凝胶,借助之后接入的电压所产生的电磁而形成荧光体结构。需要附加于LED芯片表面上,以便导电薄板吸引荧光体,使之附着于导电薄板。
美国专利第6650044号提出,利用丝网印刷法在LED芯片表面上形成荧光体结构。就丝网印刷法而言,首先制造模版,为使荧光体粉末在LED芯片表面上固化,需要在荧光体粉末中添加固化剂。
韩国注册专利10-0869694的特征是在半导体发光装置(发光二极管芯片)上部涂布荧光体粉末层后,引进保护层1、2进行保护。但是,上述荧光体粉末层是直接涂布于上述半导体发光装置上面,存在荧光体粉末层剥离的问题。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种能够提高生产率的发光二极管及其制造方法。
本发明的另一目的在于提供一种能够防止荧光体/硅配合物质发生剥离的发光二极管及其制造方法。
另外,本发明的又一目的在于提供一种能够使荧光体/硅配合层的厚度比较恒定的发光二极管及其制造方法。
为实现上述目的,针对发光二极管,本发明的发光二极管的特征在于包括:发光半导体芯片,形成N型半导体层、活性层及P型半导体层;荧光物质层,为使上述发光半导体芯片输出的光转换成需要的光而具有基于上述发光半导体芯片输出的光的波长的荧光体配合比,涂布于上述发光半导体芯片上面;结合层,配置于上述荧光物质层与上述发光半导体芯片之间,把上述荧光物质层结合于上述发光半导体芯片。
另外,上述结合层可以包含硅树脂、环氧树脂、有机聚合物、玻璃树脂中的至少一种。
其中,还可以包括为保护上述荧光物质层而在上述荧光物质层的上面涂布的保护层。
另外,上述保护层可以包含硅树脂、环氧树脂、有机聚合物、玻璃树脂中的至少一种。
而且,上述发光半导体芯片输出的上述光的波长可以为蓝色波长或紫外线波长。
另外,为实现上述目的,针对发光二极管的制造方法,本发明的发光二极管制造方法的特征在于包括:蒸镀步骤,在晶圆基板上蒸镀N型半导体层、活性层及P型半导体层,形成发光半导体芯片;检测步骤,检测从上述发光半导体芯片输出的光的波长;配合比决定步骤,利用上述检测的发光半导体芯片的波长数据,为使上述发光半导体芯片能够输出需要的光而决定与之对应的荧光体配合比;结合层形成步骤,在把基于上述决定的荧光体配合比的荧光物质涂布于上述发光半导体芯片上之前,在上述发光半导体芯片上面形成结合层;以及荧光物质层形成步骤,在上述结合层的上面,形成基于上述决定的配合比的荧光物质层。
其中,还可以包括一个步骤,在形成上述结合层之前,遮蔽上述发光半导体芯片的一部分区域。
另外,还可以包括一个步骤,在上述荧光物质层的上面形成保护层。
其中,为实现上述目的,针对发光二极管的制造方法,本发明的发光二极管制造方法的特征在于包括:蒸镀步骤,在晶圆基板上蒸镀N型半导体层、活性层及P型半导体层,形成发光半导体芯片;检测步骤,检测从上述发光半导体芯片输出的光的波长;配合比决定步骤,利用上述检测的发光半导体芯片的波长数据,为使上述发光半导体芯片能够输出需要的光而决定与之对应的荧光体配合比;荧光物质层形成步骤,形成基于上述决定的配合比的荧光物质层;以及保护层形成步骤,在上述荧光物质层的上面形成保护层。
其中,还可以包括一个步骤,在形成上述荧光物质层之前,遮蔽上述发光半导体芯片的一部分区域。
根据上述本发明的发光二极管及其制造方法,具有如下效果。
第一,在晶圆级上,按各个单位芯片,决定转换为色度坐标上相同的目标白色光所需的荧光体+Si物质,按各个芯片进行涂布,所以,各芯片输出的白色光的色差减小。因此,白色光二极管工序收率增加。
第二,由于色差的最小化,在设计利用了各个白色光发光二极管芯片的光学透镜时,设计自由度增加。
第三,由于是在晶圆单位上,每个芯片完成荧光体涂布工序,所以,在封装步骤中,不需要按各个芯片对具有类似范围波长的LED进行分类的分选(sorting)工序。另外,不是在封装步骤中,而是在晶圆级上已经获得了白色度坐标,因而不发生另外追加的封装工序及材料费用。
第四,由于是在晶圆级上制作白色光芯片,所以,生产装备投资减少,白色光二极管芯片管理费用减少,特别是不需要用于分类的分选装备等执行封装工序所需的设备。
第五,由于是在晶圆级上按芯片完成白色光二极管芯片,所以,在对应于利用倒装(flip)芯片方式的COM(chip on module)、COB(chip on board:板上芯片)时,可以省略另外的贴片(die attach)、接线、荧光体涂布等原有工序,从而能够减少工序费用、材料费用等。
第六,由于模块内构成的发光二极管芯片之间的距离实现最小化,因而能够构成高密度集成化的点光源(point source)概念的光源,有利于光学设计,另外,在亮度方面,通过增加模块内发光二极管芯片的个数,能够构成高亮度照明。
第七,为使一个发光二极管芯片内的亮度增加而增大芯片尺寸时,即使在一个芯片内,也可能发生波长分散,但本发明可以按单位芯片进行波长补偿,因而能够体现均一颜色。
第八,由于进行接线的电极板个数减少,所以可以极大地减小实际未进行接线的电极板的大小。因此,工序进一步简化,生产率得到提高。另外,可以具有亮度对应于电极板的面积减小部分而相应增加的附加效果。
第九,由于接线的电极板个数减少,因此还可以减少封装工序费用。获得增大量产性的效果。
第十,当在晶圆级上,1个模块由红、绿、蓝构成的情况下,在一个模块中,可以实现多种颜色的组合。这可以应用于室外/室内电子显示牌及高级设计照明等,设计成RGB颜色存在于非常接近的距离,可以用于体现多种颜色。特别是在要求多种颜色的室内装饰等的高级照明、室内外电子显示牌等中,可以利用最小像素单位体现基于RGB的多种颜色。
第十一,在芯片级及晶圆级荧光体形成工序中均可应用,可完成在荧光体形成工序中要求的实现BINNING现象最小化的荧光体/硅配合层的共形涂层(CONFORMAL COATING)。另外,可以容易地控制荧光体/硅配合比,能够补偿芯片的波长分散。
第十二,执行发光半导体装置基板与荧光体/硅配合层的粘合功能,起到有助于增进粘合的作用。
第十三,通过引进荧光体保护层,可以防止进行后续封装工序时,在荧光体/硅配合层可能发生的表面损伤/划痕等。
附图说明
图1是简要显示以往封装级上的涂布了荧光体/硅配合层的发光二极管的附图,
图2是发光二极管晶圆内的芯片波长分散度图表,
图3是色度坐标系以及表,表显示了针对体现相同色度坐标的白色光所需的芯片种类1、2、3测量的芯片波长及与之对应的荧光体+Si配合比,
图4是简要显示本发明发光二极管制造方法的在晶圆级上按各芯片进行的共形涂层(CONFORMAL COATING)方式的附图,
图5是显示本发明第1实施例的发光二极管制造方法的共形涂层步骤的示意图,
图6是显示本发明第2实施例的发光二极管制造方法的共形涂层步骤的示意图,
图7是显示本发明第3实施例的发光二极管制造方法的共形涂层步骤的示意图,
图8是简要显示本发明第4实施例的发光二极管制造方法的流程图,
图9是本发明第5实施例的形成了半导体模块100的晶圆100的简要俯视图,
图10是简要显示为形成本发明第5实施例的半导体模块100的荧光层127而按各芯片进行的共形涂层(CONFORMAL COATING)方式的附图,
图11是本发明第6实施例的形成了半导体模块200的晶圆100的简要俯视图,
图12是本发明第7实施例的半导体模块300的简要俯视图,
图13是本发明第8实施例的半导体模块400的简要俯视图,
图14是本发明第9实施例的半导体模块500的简要俯视图,
图15是简要显示本发明第10实施例的发光二极管结构的附图,
图16是简要显示本发明第11实施例的发光二极管结构的附图,
图17是用于说明本发明第12实施例的发光二极管制造方法的附图,
图18是用于说明本发明第13实施例的发光二极管制造方法的附图。
具体实施方式
如上所述,本发明涉及一种通过涂布荧光体/硅配合层,从而能够输出所需波长的光的发光二极管及其制造方法。更详细地说,假定在晶圆级上,测量从发光二极管(LED)(假定蓝色LED、紫外LED)放出的光的波长。以上述波长测量结果为基础,在上述LED上涂布共形涂层。上述共形涂层具有基于上述波长的荧光体配合比。另外,荧光体配合比包括黄色、绿色或红色中的至少一种颜色。因此,上述LED输出的光使用共形涂层而转换成白色光。在本发明的实施例中,这些步骤在晶圆级上执行,能够获得更好的均匀性和一惯性。
另一方面,在LED芯片的外延(EPI)工序中的MOCVD(metal organic chemical vapor deposition:金属有机物化学气相淀积)工序中,由于工序偏差及设备偏差,在LED晶圆内的各个芯片之间,存在波长分散。在图2中,是测量任意LED晶圆12内的芯片10的蓝色光波长的结果。晶圆12内的芯片10不具有一个相同的单一波长,而呈现芯片10间的波长分散。通常情况下,当芯片10间的波长发生5nm以上差异时,人们可目视感知。
图3显示了RGB色度坐标系。如图2所示,在同一晶圆12内存在芯片10间波长分散的状态下,当为把同一晶圆12上的芯片10转换为白色光而在晶圆级上统一应用同一荧光体时,白色度坐标因芯片而异。因此,只有根据各个的个别芯片10的波长,应用互不相同的荧光体配合比,才能够体现相同白色度坐标的白色光。
图3的色度坐标系中,蓝色部分的1号是芯片的波长为a的情形,此时,如要形成白色目标色度坐标,则黄色、绿色及红色(Y、R、G)荧光体的配合比应适用A。另外, 2号和3号是各个芯片的波长为b、c的情形,此时,如要形成与1号相同的白色目标色度坐标,则荧光体的配合比应分别适用不同于A的B、C。其中,上述配合比的荧光体可以与硅(Si)一同配合。
如果针对波长分别是a、b、c的不同芯片,应用相同配合比的荧光体及硅(Si)A的荧光层,则3种芯片将分别具有不同的白色目标色度坐标。如果白色度坐标不同,当把LED用于LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)显示装置使用的BLU(Back Light Unit:背光单元)、照明等时,由于发生色散,在构成产品方面存在困难。由于这种问题,涂布荧光体的工序在并非晶圆级的LED PKG(package:封装)工序时,在个别芯片级上完成,在涂布荧光体的工序之前,首先完成按各芯片输出的蓝色光的波长对个别芯片进行分类(RANKING)的工序。
但是,在封装工序中,当按个别芯片完成荧光体涂布时,除上述分选工序之外,还应按分选的个别芯片进行保管、维护,工序流程增加,变得更加复杂,因而成为产品成本上升的主要因素。
在图1中,以图示方式显示了在各个个别芯片级上进行荧光体涂布的工序。首先,在CUP18所在的引线框16中,在CUP18的中心附着LED芯片10,上述LED芯片10的金属板20与上述引线框16的电极线22利用导线24相互连接。为形成白色目标色度坐标,在上述LED芯片10表面分配(dispensing)根据相应芯片的波长设计的涂覆层14(荧光体+ Si物质)。
上述记述的在芯片级上的荧光体涂布技术(涂覆技术)带有几个问题。
第一,由于荧光体+Si的厚度(最小300um以上)较厚,所以平均光路径(OPTICAL MEAN FREE PATH)因LED芯片表面位置而异,出现色差(LED BINNING现象)。这种色差的发生在光学设计时带来许多限制因素。
第二,由于涂布荧光体的工序不是在晶圆级上,而是在芯片级上完成,因此,在封装后因白色度坐标偏差而发生不良时,除芯片费用之外,还追加发生另外的封闭材料及工序费用。
第三,为进行芯片级涂布,伴随着事先针对晶圆内芯片的波长分散,按相同波段进行分选的工序,在这种情况下,发生较长的工序时间及设备投资费用等。如果在晶圆级上完成对各个单位芯片的荧光体涂布工序,则不需要另外的分选工序,不是在封装级,而是在晶圆级上已经获得白色度坐标,因此,当发生不良芯片时,不追加发生另外的封装工序及材料费用。
如上所述,在本发明中,白色发光二极管制造方法不同于芯片级封装方法,是在晶圆级上完成白色发光二极管制造工序。特别是在上述相对较低阶段的晶圆级上,按各个单位芯片预先测量波长数据,为按与各个单位芯片相应的波长转换为相同的目标白色光,正确地决定与测量的波长相应的荧光体(黄色(yellow:Y)、绿色(green:G)、红色(red:R))配合比,在晶圆级上,针对各个单位芯片分配上述决定的配合比的荧光体,通过这种方法,按单位芯片,在其表面上形成具有既定厚度的涂覆层。通过这种方式,上述荧光物质共形涂层(conformal coating)的厚度与在芯片级上形成的相比,其厚度相对较薄。
在图4中,以图示方式显示了本发明共同应用的发光二极管制造方法的荧光物质涂布过程。为针对晶圆32内所有芯片30体现相同的白色度坐标,以对所有芯片30的波长进行测量的结果为基础,决定将涂布于各个单位芯片30的适宜的荧光体配合比。例如,当是波长a时,则为A的配合比,当是波长b时,则为B的配合比,当是波长c时,则为C的配合比。针对上述3种以上的多个配合比,准备相同的3个分配器34A、 34B、 34C (dispenser),各个分配器含有配合比不同的荧光体。上述多个分配器34A-34C如图4所示,在晶圆级上,分配分别属于各个单位芯片的荧光体+ 硅(Si)物质(以下简称“荧光物质”),在芯片上面形成荧光体共形涂层(conformal coating)。从而能够通过在晶圆级上涂布荧光体,体现输出白色光的白色LED(wihte LED)。
其中,上述晶圆32上的涂布荧光物质之前的LED芯片30可以称为发光部。上述发光部的结构由N层、P层及活性层构成,这种结构已经众所周知,因此省略详细说明。
其中,所谓晶圆级,是指在切割分离晶圆上形成的各个单位个别LED芯片30之前的晶圆阶段。
其中,分配器的个数越多,越能够在晶圆级上形成的具有多种波长分散的个别单位芯片上,涂布配合比更加准确的荧光物质。
根据情况,也可以利用上述多个分配器34A-34C,在每个晶圆级单位芯片上涂布任意配合比的荧光物质。如果更详细地说明,可以使用上述多个分配器34A-34C中的配合比互不相同的至少2个以上分配器,在一个单位芯片上多次涂布配合比互不相同的荧光物质,从而能够涂布所需的任意配合比的荧光物质。即,上述多次涂布的荧光物质最终成为所需的任意配合比的荧光层。
下面提出本发明的荧光体+ 硅(Si)(荧光物质)在晶圆级上独立地按各个单位芯片30涂布的3种实施例。
在图5中显示了第1实施例。
此时,晶圆32内的芯片30与芯片30之间的切割道(scribe line)利用含有石蜡36的物质(也可以含有其他物质)进行印刷。因此,能够防止上述荧光物质涂布于上述切割道。然后,金属板部分也沿板线用含有石蜡36等的物质进行印刷,使将利用分配器分配的荧光体+硅(Si)的荧光物质无法渗透到金属板35部分。此时,在印刷石蜡等物质的情况下,上述荧光物质涂覆层的厚度大致为100?水平。石蜡物质的主要功能是起到引导屏障38(guide dam)作用,使涂布于上述芯片30上的荧光物质不流动,而是存在于其内部。
本实施例的发光二极管制造方法如下。
(1)在晶圆级上测量各二极管芯片30的波长;
(2)按测量的波长组,决定与白色目标色度坐标对应的荧光体(Y, G, B)和Si的配合比;
(3) 如图5所示,在晶圆32内的各芯片30上,在切割道(scribe line)与金属板35部分印刷石蜡36等物质,形成引导屏障38;
(4) 涂布荧光物质,荧光物质由荧光体和硅(Si)物质构成,其中,荧光体为体现白色目标色度坐标而具有与晶圆32中各个芯片30的波长相应的配合比,硅(Si)物质用于使上述荧光体能够良好地附着于上述芯片30的上部;
其中,含有上述特定配合比的荧光体与上述硅物质的荧光物质可以通过上述多个分配器(图4的34A-34C)进行分配。
(5) 在烘箱中对上述荧光体+硅(Si)物质进行硬固化(hard curing);
(6) 然后,沿上述切割道,从上述晶圆32上切割下涂布了荧光物质的上述芯片30。
其中,在图5中,虽然说明的是按个别芯片30形成切割道的情形,但是,在波长分散处于误差范围内,可利用相同的分配器涂布上述荧光物质的情况下,例如在可以利用一个分配器同时对2个芯片30执行荧光物质涂布的情况下,切割道也可以根据需要,以环绕2个芯片30的形态形成。
根据需要,当相邻的3个以上的多个芯片30拥有误差范围内的波长分散,可利用一个分配器涂布荧光物质时,也可以环绕上述3个以上的多个芯片30地形成切割道。
另外,在上述(3)及(4)步骤之间,还可以包括一个判别步骤,从上述晶圆32上的个别芯片30的测量波长数据,判断上述个别芯片30应当由哪个分配器涂布荧光物质。即,上述个别芯片30的波长分散可能会表现多种多样,因此,为利用限定的分配器涂布荧光物质,可以决定利用各分配器能够补偿的波长分散的范围。
其中,如果是多个分配器分别已经决定了既定荧光体配合比的情形,那么,上述(2)步骤可以用以下判别步骤取代,即,从通过(1)步骤测量的上述晶圆32上的个别芯片30的波长数据,判别上述个别芯片30适合上述多个分配器中的哪一个。
下面参照图6,说明本发明的第2实施例。
此时,芯片30与芯片30之间的切割道和金属板35部分可以利用丝网印刷40(silk screen)或金属掩模40(metal mask)等封堵,以使将分配的荧光体+硅(Si)的荧光物质无法渗透。实施封堵后,利用分配方法,在晶圆级上,按照各个单位芯片的波长,分配荧光体+硅(Si)物质。下面更详细地说明本发明的发光二极管制造方法。
(1) 在晶圆级上测量各个构成的二极管芯片的波长;
(2) 按测量的波长组,决定与白色目标色度坐标对应的荧光体(Y, G, B)与硅(Si)的配合比;
(3) 如图6所示,在晶圆内的各芯片上,利用丝网印刷40封堵切割道37(scribe line)和金属板35部分;
(4) 为体现白色目标色度坐标,把由配合比对应于晶圆中各芯片波长的荧光体及硅(Si)物质构成的荧光物质涂布于每个芯片;
(5) 简易固化荧光体+Si物质;
(6) 去除丝网印刷及/或金属掩模模具;
(7) 在烘箱中对荧光体+ 硅(Si)的荧光物质进行硬固化(HARD CURING)。
其中,根据情况,上述(5)的简易固化步骤也可以省略。
下面参照图7,说明本发明的第三实施例。
此时,芯片30与芯片30之间的切割道37(scribe line)和金属板35(metal pad)部分利用光刻胶(photoresist: PR)的牺牲层42及/或有机物进行遮蔽,以使分配的荧光体+硅(Si)的荧光物质无法渗透。实施遮蔽后,利用分配方法,在晶圆级上,按照各个单位芯片的波长,分配荧光体+硅(Si)的荧光物质。下面更详细地说明本实施例的发光二极管制造方法。
(1) 在晶圆单位上测量各个构成的二极管芯片的波长;
(2) 按测量的波长组,根据白色目标色度坐标,决定荧光体(Y, G, B)与硅(Si)的配合比;
(3) 如图7所示,在晶圆内的各芯片上,利用上述牺牲层等遮蔽切割道和金属板部分;
(4) 为体现白色目标色度坐标,涂布具有对应于晶圆中各芯片波长的配合比的荧光体+硅(Si)的荧光物质;
(5) 在烘箱中对荧光体+硅(Si)的荧光物质进行硬固化(HARD CURING);
(6) 去除上述切割道(scribe line)和金属板部分的牺牲层PR等。
下面参照图8,详细说明本发明的第4实施例的发光二极管制造方法。
首先,在晶圆上形成多个LED芯片S10。其中,上述LED可以是输出蓝色或紫外线的蓝光LED或UV(ultra-violet:紫外线) LED。
然后,在上述晶圆上测量各个LED芯片输出的固有波长值S20。
然后,为补偿上述LED芯片的波长分散,决定对应于晶圆上各个LED芯片的波长值的荧光体配合比S30。其中,在S10步骤中,利用半导体工序形成的LED并非分别输出相同的波长,而是带有误差,波长处于分散状态,因此,为了进行转换,使之输出相同色度坐标上的白色光,为进行光转换而与个别LED芯片的测量波长相对应地决定荧光体配合比,以使各个个别LED芯片输出相同色度坐标上的白色光。
然后,如图4所示,求出映射图S40,映射图显示了准确对应于晶圆上各个LED芯片的测量波长值的荧光体配合比。
按照上述映射图的配合比,混合各配合比种类的多种荧光体与硅并进行脱泡S50。
把按照上述映射图混合的荧光物质(适宜配合比的荧光体+ 硅(Si))涂布于晶圆上的各LED芯片S60。
以上述晶圆状态对上述荧光物质进行硬化S70。
沿上述晶圆上的切割道,切割上述个别LED芯片,从晶圆上分离S80。
其中,在遮蔽上述切割道及上述LED芯片的金属板后涂布上述荧光物质,已在第1至第3实施例中说明,因此省略。
以上对通过在晶圆级上涂布荧光体/硅配合层而制造单一LED芯片的方法进行了说明,下面对在晶圆级上相互导电连接单一LED芯片的发光二极管模块制造方法进行说明。
本发明第5实施例的发光二极管模块100 (Light Emitting Diode Module)如图9所示,通过相互导电连接在晶圆110上形成的2个以上发光二极管芯片120、 120a、 120b形成。即,上述发光二极管模块100意味着在晶圆110上相互导电连接的多个发光二极管芯片120、 120a、 120b。
上述多个发光二极管芯片120、 120a、 120b可以相互串联或并联连接。
其中,上述多个发光二极管芯片120、 120a、 120b分别包括在晶圆110上蒸镀形成的N型半导体层(图中未示出)、活性层(图中未示出)及P型半导体层(图中未示出)。
在图9中,右侧附图是形成了左侧至少一个发光二极管模块100的晶圆110主要部分放大俯视图。显示了由2个发光二极管芯片构成的示例,即,显示了由利用金属线125、 126相互导电连接的第1发光二极管芯片120a及第2发光二极管芯片120b构成的发光二极管模块100。当然,上述发光二极管模块100也可以由3个以上的发光二极管芯片构成。
第1及第2发光二极管芯片120a、 120b包括分别用于向N型半导体层(图中未示出)及P型半导体层(图中未示出)接入偏置电压的N型电极板124a、 124b及P型电极板121a、 121b。
上述第1发光二极管芯片120a的上述P型电极板121a与上述第2发光二极管芯片120b的上述P型电极板121b利用在上述晶圆110表面上通过半导体工序形成的金属线125相互导电连接。另外,上述第1发光二极管芯片120a的上述N型电极板124a与上述第2发光二极管芯片120b的上述N型电极板124b也可以利用金属线126相互导电连接。
上述金属线125、 126可以在形成上述P型及N型电极板121a、 121b、 124a、 124b时同时形成,或是通过另外的金属薄膜蒸镀,通过涂布/蚀刻工序形成。上述金属线125、126优选紧靠切割道(scribe line)配置,以使发光二极管的光释放不会因上述金属线125、 126受到妨碍。稍后沿上述切割道(scribe line),按模块进行划片。其中,上述切割道(scribe line)可以环绕发光二极管模块100地形成。
其中,在形成上述金属线125、 126之前,也可以检测上述晶圆110上的包括第1及第2发光二极管芯片120a、120b在内的所有个别发光二极管芯片120的波长。检测方法是可以向上述各个发光二极管芯片120上形成的N型及P型电极板接入偏置电压,检测出个别发光二极管芯片120的输出光的波长。
当然,根据需要,也可以在形成上述金属线125、 126后,按晶圆110上形成的多个发光二极管模块100,检测模块100输出的输出光的波长。更详细而言,为检测形成了上述金属线125、 126的上述第1及第2发光二极管芯片120a、 120b的输出光的波长,向上述P型电极板121a与上述N型电极板124b接入偏置电压。
上述发光二极管模块100还包括涂布了荧光物质的荧光层127, 荧光物质具有对上述输出光波长进行补偿,转换成所需光的荧光体配合比。其中,涂布上述荧光层127时,可以在至少一个P型电极板及N型电极板上进行遮蔽,不涂布上述荧光层127,以便上述模块100能够导电连接外部引线框(图中未示出)。另外,为使上述荧光层127不流动,而是能够存在于其内部,可以在上述发光二极管模块100的边界区域,利用石蜡物质等形成引导屏障(图中未示出)。在上述引导屏障(图中未示出)内,利用后述的分配器涂布上述荧光物质。
根据情况,在形成上述荧光层127之前,也可以在上述发光二极管模块100的P型电极板121a、121b中的某一个上以及N型电极板124a、124b中的某一个上形成导线128。在形成了导线128的上述发光二极管模块100上,也可以不进行上述的格外遮蔽,直接形成上述荧光层127。上述发光二极管模块100可以通过上述导线128导电连接于外部的引线框。
如图3所示,在晶圆110上的发光二极管芯片120间存在波长分散。假定以输出蓝色光的蓝光LED为例,大致具有440~470nm的波长范围,通常情况下,在芯片120间的波长发生5nm以上差异时,人们可以目视感知。因此,为了利用具有不同波长分散的发光二极管芯片120输出所需的光,需要应用荧光体配合比互不相同的荧光层。
如果更详细地说明,在图3的色度坐标系中,蓝色部分的1号是芯片波长为a的情形,此时,如要形成白色目标色度坐标,黄色、绿色及红色(Y, R, G) 荧光体的配合比应适用A。另外,2号与3号分别是芯片波长为b、c的情形,此时,如要形成与1号相同的白色目标色度坐标,荧光体的配合比应分别适用不同A的B、C。其中,上述配合比的荧光体可以与硅(Si)一同配合。
如果针对波长分别是a、b、c的不同芯片,应用相同配合比的荧光体及硅(Si)A的荧光层,则3种芯片将具有各不相同的白色目标色度坐标。如果白色度坐标不同,当把LED用于LCD(Liquid Crystal Display)显示装置使用的BLU(Back Light Unit)、照明等时,由于发生色散,在构成产品方面存在困难。
在图10中,以图示方式显示了本发明共同应用的晶圆110上的发光二极管芯片120荧光物质涂布过程。
如图10的左侧所示,可以检测出晶圆110上的所有发光二极管芯片120的输出光具有“a”、“b”、“c”3种类型的分散。
为针对晶圆110内所有芯片120,使各芯片120能够输出所需的输出光,以对所有芯片120的波长进行测量的结果为基础,决定将涂布于各个单位芯片120的适宜的荧光体配合比。当所需的输出光是白色光时,即,当是白色目标色度坐标时,如上述图3所示,当芯片120的检测出的波长为“a”时,则为A的配合比,当是波长“b”时,则为B的配合比,当是波长“c”时,则为C的配合比。针对上述3种以上的多个配合比,准备相同的3个分配器34A、 34B、34C (dispenser),各个分配器含有配合比不同的荧光体。上述多个分配器34A-34C如图10所示,在晶圆级上向各个单位芯片分配相应的荧光体+ 硅(Si) 物质(以下简称“荧光物质”),在芯片上面形成荧光体共形涂层(conformal coating)。于是,在芯片上面形成了上述涂覆层127。从而通过在晶圆级上的荧光体涂布,能够形成输出所需光的发光二极管模块100。
其中,发光二极管模块100由上述多个发光二极管芯片120a、 120b构成,其输出的输出光波长是各单位个别芯片120a、 120b输出光的总和,检测上述波长时,在按模块100进行检测的情况下,波长补偿也可以按模块100进行。假定可以在由2个二极管芯片120a、 120b构成的上述发光二极管模块100上涂布相同配合比的荧光物质。如图4所示,假定上述发光二极管模块100的输出光波长为“a”,白色光是最终要转换的所需的光,那么,在上述发光二极管模块100,可以利用相应的分配器34A涂布共形涂层,形成荧光层127。
如上所述,在晶圆110上形成的至少一个的发光二极管模块100,通过对上述晶圆110进行烘箱固化,使上述涂布的荧光体127硬化后,通过沿上述切割道进行切割,可以最终形成。
以上显示了上述第1及第2发光二极管芯片120a、 120b并联连接的情形,但根据情况,也可以串联连接。
下面参照图9,对以上说明的发光二极管模块100的制造方法进行说明。
首先,在晶圆110上蒸镀形成N型半导体层、活性层及P型半导体层S110。
然后,形成连接于上述晶圆100上的上述N型半导体层的N型电极板及上述P型半导体层的P型电极板S120。
向上述N型电极板124a、 124b及P型电极板121a、 121b接入偏置电压,按上述晶圆100上的各个发光二极管芯片120,检测输出光的波长S130。其中,上述N型电极板及上述P型电极板形成步骤S120可以在上述波长检测步骤S130之后、在后述涂覆层形成步骤S160之前的过程中的任意步骤完成。
以上述检测的波长为基础,决定用于把上述多个发光二极管芯片120的输出光转换成所需光的荧光体配合比S140。
在上述晶圆110上形成把上述多个发光二极管芯片120中的至少2个以上相互导电连接的金属线125、 126,制成发光二极管模块100S150。
其中,形成上述S150步骤的金属线125、 126的过程可以比上述波长检测步骤S130及上述电极板形成步骤S120更早进行。此时,上述输出光的波长检测不是按各个发光二极管芯片120进行,而是可以按发光二极管模块100进行。而且,后述的荧光体涂覆层 127也不是按各个发光二极管芯片120进行,而是可以按发光二极管模块100完成涂布。即,如图3所示,当上述的由2个发光二极管芯片120a、 120b构成的发光二极管模块100的输出光波长检测为“a”时,利用分配器34A把具有与之相应的荧光体配合比“A”的荧光物质涂布于发光二极管模块100上,从而能够执行波长补偿。
按照上述S140步骤中决定的上述荧光体配合比,在上述多个发光二极管芯片120的每个上涂布荧光物质,形成荧光体涂覆层127S160。其中,在形成上述荧光体涂覆层127之前,可以利用石蜡,在上述晶圆110上的各发光二极管芯片120上形成作为上述涂覆层127边界的引导屏障(图中未示出)。
对在各个发光二极管芯片120上形成了上述荧光体涂覆层127的上述晶圆110进行烘箱固化S170。上述荧光体涂覆层127因而硬化。
最终,在上述晶圆110上,对上述发光二极管模块100进行划片S180。其中,划片可利用激光切割等进行。
在以上的第5实施例中,针对由2个发光二极管芯片120a、120b构成的发光二极管模块100进行了说明。这只是一个示例而已,当然,模块也可以由3个以上的发光二极管芯片构成。
另外,在上述晶圆110上,既可以只形成一个种类的模块,根据情况,也可以形成多个种类的模块。其中,模块的种类不仅因上述发光二极管芯片的个数而异,还会因构成的发光二极管芯片的排列而异。假定4个发光二极管芯片按一列连接的模块,即,按4行 X 1列排列的模块,与按2行 X 2列排列的模块可以视为属于不同种类。
图11是本发明第6实施例的发光二极管模块200的简要俯视图。图11所示发光二极管模块200不同于图1所示的芯片级封装方法,是由晶圆级上的发光二极管芯片220中的2个以上(图11中是4个)发光二极管芯片220a、 220b、 220c、 220d之间的P型电极板221a、 221b、 221c、 221d及N型电极板224a、 224b、 224c、 224d分别利用金属线225、 226连接形成。
如此一来,在晶圆级上制成相互并联导电连接4个发光二极管芯片220a、 220b、 220c、 220d的发光二极管模块200。然后,如上所述,形成由转换成所需光的所需的荧光体/硅配合的涂覆层227。
对形成了上述涂覆层227的上述晶圆110进行烘箱固化,使上述涂覆层227硬化,对上述发光二极管模块200进行划片。
经划片的上述发光二极管模块200通过稍后的封装工序,接线于引线框(图中未示出)的电极。此时,在原有封装工序中,需要对引线框(图中未示出)上附着的所有发光二极管芯片的电极板与上述电极进行接线。相反,对上述发光二极管模块200而言,由于多个发光二极管芯片220a、 220b、 220c、220d已经利用金属线225、 226相互导电连接,所以,只把模块200内的多个电极板中的一个与电极相互连接即可。即,如图11所示,把发光二极管模块200的P型电极板224a和N型电极板221d接线于上述引线框(图中未示出)的电极即可。因此,在封装时,可以极大地简化接线工序,提高生产率。
本第6实施例的发光二极管模块200与第5实施例的发光二极管模块100相比,只有构成模块的发光二极管芯片个数不同,其余均相同。因此,在上述第5实施例中说明的内容也可以应用于本次第6实施例。假定,关于波长检测、决定波长补偿所需的荧光物质配合比、按决定的配合比在发光二极管芯片上形成荧光体涂覆层的说明也全部能够在第6实施例中应用。因此,决定省略重复说明。
本发明第7实施例的发光二极管模块300如图12所示,包括在晶圆110上形成的4个发光二极管芯片320、相互导电连接上述发光二极管芯片320的多个金属线325、 326、 327、 328、 329、 330。
上述金属线325、 326、 327相互导电连接上述4个发光二极管芯片320上的P型电极板324a、 324b、 324c、 324d。
上述金属线328、 329、 330相互导电连接上述4个发光二极管芯片320上的N型电极板321a、 321b、 321c、 321d。
上述发光二极管模块300还包括在上述各个发光二极管芯片320的上侧形成的荧光体涂覆层327。
上述发光二极管模块300可以利用导线333、 335,把N型电极板321a、321b、 321c、 321d中的一个321d及P型电极板324a、 324b、 324c、 324d中的一个324a与引线框(图中未示出)的电极连接,从而进行封装。
本发明第8实施例的发光二极管模块400如图13所示,包括在晶圆110上形成的4个发光二极管芯片410、 420、 430、 440、相互导电连接上述4个发光二极管芯片410、 420、 430、 440的多个金属线401、 402、 403。4个发光二极管芯片410、 420、 430、 440以2行x2列的矩阵结构配置,这一点与第6实施例的发光二极管模块300相同。
上述多个金属线401、 402、 403相互导电连接上述4个发光二极管芯片410、 420、 430、 440的P型电极板411、 421、431、 441。因此,上述4个发光二极管芯片410、 420、 430、 440相互并联连接。
另一方面,上述4个发光二极管芯片410、420、430、440的各个N型电极板在荧光体层427涂布面的相反面,即在图13的晶圆110的背面形成。其中,上述N型电极板可以作为共同电极进行配备。当然,根据情况,也可以由P型电极板取代N型电极板,作为共同电极进行配备。其中,上述荧光体层427用于补偿波长分散,以便能够输出需要的光,对于其形成方法,已在第5实施例中进行了详细说明,故此在本实施例中省略。
在封装时,可以利用导线450相互连接上述P型电极板411、 421、 431、 441之一与引线框(图中未示出)的电极(+),可以利用导线相互连接上述晶圆110背面的N型电极板与上述引线框(图中未示出)的电极(-)。
本发明第9实施例的发光二极管模块500如图14所示,由6个发光二极管芯片510、 520、 530、 540、 550、 560构成。作为参考,为便于说明,图14显示了经划片的发光二极管模块500。
作为一个示例,可以假定在构成上述发光二极管模块500的多个发光二极管芯片中,左侧2个发光二极管芯片510、 520用于输出作为所需光(目标光)的红色(red)光,中间2个发光二极管芯片530、 540以绿色(green)光为目标光(target light),最右侧2个发光二极管芯片550、 560以蓝色(blue)光为目标光。
在上述晶圆110上,形成N型半导体层(图中未示出)、活性层(图中未示出)及P型半导体层(图中未示出),形成连接于各个半导体层的N型电极板(图中未示出)及P型电极板511、 521、 531、 541、 551、 561。因此,在上述晶圆110上,形成具有波长分散的多个发光二极管芯片。其中,作为一个示例,当在上述晶圆110上形成输出蓝色光的发光二极管芯片时,上述发光二极管芯片可以具有大致420~470nm范围的波长分散。
就以红色光为目标光的上述多个发光二极管芯片510、 520而言,在上述芯片510、 520上面涂布的荧光物质具有用于把上述多个发光二极管芯片510、 520的蓝色光转换为红色光的荧光体配合比。从而,在芯片510、 520上形成红色光转换涂覆层517。其中,当上述多个发光二极管芯片510、 520的各个蓝色光波长不同时,为了补偿为相同波长的红色光,可以把具有互不相同的配合比的荧光物质分别涂布于上述多个发光二极管芯片510、 520。
就以绿色光为目标光的上述多个发光二极管芯片530、 540而言,在上述芯片530、 540上面涂布的荧光物质具有用于把上述多个发光二极管芯片530、 540的蓝色光转换为绿色光的荧光体配合比。从而,在芯片530、 540上形成绿色光转换涂覆层537。其中,当上述多个发光二极管芯片530、 540的各个蓝色光波长不同时,为了补偿为相同波长的绿色光,可以把具有互不相同的配合比的荧光物质分别涂布于上述多个发光二极管芯片530、 540。
就以蓝色光为目标光的上述多个发光二极管芯片550、 560而言,为使上述多个发光二极管芯片550、 560的蓝色光波长相互一致,可以在上述多个发光二极管芯片550、 560上分别涂布具有互不相同配合比的荧光物质。根据情况,也可以以某一发光二极管芯片550为基准,对其余发光二极管芯片560的波长进行补偿。上述多个发光二极管芯片550、 560的蓝色光波长的输出误差在既定范围(假定人们可感知程度的4nm)以内时,也可以在上述芯片550、 560上只涂布并未配合上述荧光物质的Si(硅)物质。从而,能够在上述芯片550、 560上面形成用于保护芯片的涂覆层557。
上述发光二极管模块500可以包括用于按颜色导电连接上述多个发光二极管芯片510、 520、 530、 540、 550、 560的金属线515、 535、 555。
上述金属线515连接上述以红色光为目标光的多个发光二极管芯片510、 520的P型电极板511、 521。其中,为接入输出红色光所需的偏置电压,上述发光二极管芯片510的上述P型电极板511可以通过导线501与图中未示出的引线框的(+)电极进行连接。
上述金属线535连接上述以绿色光为目标光的多个发光二极管芯片530、 540的P型电极板531、 541。其中,为接入输出绿色光所需的偏置电压,上述发光二极管芯片530的上述P型电极板531可以通过导线502与图中未示出的引线框的(+)电极进行连接。
上述金属线555连接上述以蓝色光为目标光的多个发光二极管芯片550、560的P型电极板551、 561。其中,为接入输出蓝色光所需的偏置电压,上述发光二极管芯片550的上述P型电极板551可以通过导线503与图中未示出的引线框的(+)电极进行连接。
在上述晶圆110的背面,作为共同电极,可以形成N型电极板(图中未示出)。
上述N型电极板(图中未示出)也可以通过导线(图中未示出)连接于上述引线框的(-)电极。
如上构成的第9实施例的发光二极管模块500在只向上述多个导线501、 502、 503中的任意一个接入偏置电压的情况下,输出与之对应的颜色的光。
另外,在通过上述多个导线501、 502、 503向其中2个接入偏置电压的情况下,输出与混色对应的光。
在同时向上述多个导线501、502、503接入偏置电压的情况下,可以输出白色光。
如上所述,利用一个发光二极管模块500,可以获得多种颜色的输出光。此时,在一个模块中,金属线设计成能够个别地控制RGB颜色,导线按各个颜色进行个别连接。各发光二极管芯片在能够体现红、绿、蓝光地涂布了荧光体/硅配合层后,利用划片或激光切割等方法分离成模块单位。分离的模块通过导电连接对光进行控制,可以设计成能够实现体现RGB光颜色及进行组合,用于体现多种颜色。特别是在要求多种颜色的室内装饰等的高级照明、室内外电子显示牌等中,能够作为最小PIXEL单位,体现基于RGB的多种颜色。
另一方面,本发明第10实施例的发光二极管600如图15所示,包括:发光半导体芯片610,由N型半导体层(图中未示出)、活性层(图中未示出)及P型半导体层(图中未示出)构成;荧光物质层630,为使上述发光半导体芯片610输出的光转换成需要的光而具有基于上述发光半导体芯片610输出的光的波长的荧光体配合比,涂布于上述发光半导体芯片610上面;以及结合层620,配置于上述荧光物质层630与上述发光半导体芯片610之间,把上述荧光物质层630结合于上述发光半导体芯片。
其中,上述荧光物质层630可以是由与上述荧光体配合比对应的荧光体和硅配合的荧光体/硅配合层。即,意味着由上述荧光物质构成的层(layer)。其中,也可以用等价的其他物质代替硅物质,或者混合等价的物质。
其中,形成上述结合层620及上述荧光物质层630的工序不仅能够在晶圆级上,还能够在封装级上执行。
在图15中,上述结合层620执行使发光半导体芯片610与荧光物质层630相互接触的粘合功能,起到增加粘合力的作用。如上所述,在荧光物质层630中,荧光体配合比越高,与上述发光半导体芯片610基板的粘合(adhesion)特性越差,因此,在后续工序中(WIRE BONDING、FLIP CHIP接合等),荧光物质层630层可能会剥离,上述结合层620正是用于防止这种情况。
上述结合层620可以使用硅树脂、环氧(EPOXY)树脂、有机聚合物、玻璃(GLASS)树脂等。其中,当荧光物质层630形成工序不是在芯片级(封装级),而是在晶圆级(WAFER LEVEL)上进行时,上述荧光物质层630与上述发光半导体芯片610基板间的结合(粘合)特性更加重要。
在图15中,荧光物质层630在上述结合层620上部形成,为防止因上述荧光物质层630厚度偏差而发生色差的BINNING现象,实施了共形涂层(CONFORMAL COATING)。另外,为补偿EPI MOCVD工序发生的CHIP的波长分散,对荧光体/硅的配合比进行了控制。
本发明第11实施例的发光二极管如图16所示,除在荧光物质层630形成之前引进的结合层620和上述荧光物质层630之外,还包括用于保护荧光物质层630的保护层640。荧光物质保护层640如图15所示,用于在引进荧光物质层630之后进行后续PACKAGE工序时,防止在荧光物质层630可能发生的表面损伤/SCRATCH等。上述荧光物质保护层640可以使用硅树脂、环氧(EPOXY)树脂、有机聚合物、玻璃(GLASS)树脂等。
其中,既可以是上述结合层620及上述保护层640两者全部形成,也可以是只形成他们中的任意一者。
提出2种发光二极管制造方法的实施例,用于制造上述图15及图16中提出的本发明的发光二极管。
本发明第12实施例的发光二极管制造方法如图15所示,包括:蒸镀步骤,在晶圆基板601上蒸镀N型半导体层、活性层及P型半导体层,形成发光半导体芯片610;检测步骤,检测从上述发光半导体芯片610输出的光的波长;配合比决定步骤,利用上述检测的发光半导体芯片的波长数据,为使上述发光半导体芯片能够输出需要的光而决定与之对应的荧光体配合比;结合层形成步骤,在把基于上述决定的荧光体配合比的荧光物质涂布于上述发光半导体芯片上之前,在上述发光半导体芯片上面形成结合层;以及荧光物质层形成步骤,在上述结合层的上面,形成基于上述决定的配合比的荧光物质层。本次第12实施例的发光二极管制造方法的结合层形成步骤及荧光物质层形成步骤能够在封装级(CHIP LEVEL)或晶圆级(WAFER LEVEL)上同时应用。
其中,如图17所示,发光半导体芯片610的切割道(SCRIBE LINE)印刷石蜡(PARAFFIN)等物质进行保护,金属板611、613(metal pad)部分沿PAD LINE印刷石蜡(PARAFFIN)等物质,使分配(DISPENSING)的结合层620、荧光物质层630及保护层640物质无法渗透到PAD部分。此时,在印刷石蜡(PARAFFIN)等物质的情况下,厚度大致为100?水平,石蜡(PARAFFIN)物质的主要功能是起到引导屏障(GUIDE DAM)作用。实施例的主要工序步骤如下。
上述本发明第12实施例的发光二极管的制造方法还可以包括一个步骤,在晶圆基板601内的各发光半导体芯片610上,在切割道(SCRIBE LINE)615与电极板611、 613部分印刷石蜡(PARAFFIN)等物质,形成引导屏障(GUIDE DAM)。其中,印刷上述石蜡等物质形成引导屏障的步骤可以统称为进行遮蔽的步骤。
其中,形成上述引导屏障的步骤可以在形成上述结合层的步骤之前执行。
另一方面,形成上述荧光物质层的步骤可以包括:在上述晶圆状态下,按各个发光半导体芯片610分别涂布基于决定的荧光体配合比的荧光物质层630,从而按各个芯片,补偿各芯片的波长。
其中,上述本发明第12实施例的发光二极管的制造方法还可以包括一个步骤,在上述荧光物质层630的上部形成用于保护上述荧光物质层630的保护层640。
本发明第13实施例的发光二极管制造方法如图16所示,可以包括:蒸镀步骤,在晶圆基板601上蒸镀N型半导体层、活性层及P型半导体层,形成发光半导体芯片610;检测步骤,检测从上述发光半导体芯片610输出的光的波长;配合比决定步骤,利用上述检测的发光半导体芯片610的波长数据,为使上述发光半导体芯片610能够输出需要的光而决定与之对应的荧光体配合比;荧光物质层形成步骤,形成基于上述决定的配合比的荧光物质层;以及保护层形成步骤,在上述荧光物质层的上面形成保护层。其中,该方法可以在封装级(CHIP LEVEL)及晶圆级(WAFER LEVEL)中的任意一个阶段应用。
此时,如图18所示,半导体芯片610与芯片610之间的切割道615(SCRIBE LINE)和金属板611、613(METAL PAD)部分可以利用丝网印刷650(SILK SCREEN)或金属掩模650(METAL MASK)等进行遮蔽。由于是在实施了遮蔽之后进行涂布,因此,上述结合层620、荧光物质层630、荧光体保护层640的物质无法渗透到金属板611、 613部分。
即,上述利用丝网印刷650或金属掩模650的遮蔽步骤可在上述荧光物质层630形成步骤之间执行。
另外,上述本发明第13实施例的发光二极管制造方法还可以包括形成上述结合层620的步骤,该步骤在上述遮蔽步骤与形成上述荧光物质层630的步骤之间执行。
另一方面,上述形成荧光物质层630的步骤可以包括:在上述晶圆状态下,按各个发光半导体芯片610分别涂布基于决定的荧光体配合比的荧光物质层630,从而按各个芯片补偿各芯片的波长。
另一方面,上述实施例只是示例而已,所属技术领域的技术人员可以由此导出多种变形及均等的其他实施例。
因此,本发明真正的技术保护范围应由权利要求书记载的发明技术思想确定。
Claims (10)
1.一种发光二极管,其特征在于包括:
发光半导体芯片,形成N型半导体层、活性层及P型半导体层;荧光物质层,为使上述发光半导体芯片输出的光转换成需要的光而具有基于上述发光半导体芯片输出的光的波长的荧光体配合比,涂布于上述发光半导体芯片上面;结合层,配置于上述荧光物质层与上述发光半导体芯片之间,把上述荧光物质层结合于上述发光半导体芯片。
2.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:
上述结合层包含硅树脂、环氧树脂、有机聚合物、玻璃树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:
还包括为保护上述荧光物质层而在上述荧光物质层的上面涂布的保护层。
4.根据权利要求3所述的发光二极管,其特征在于:
上述保护层包含硅树脂、环氧树脂、有机聚合物、玻璃树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:
上述发光半导体芯片输出的上述光的波长为蓝色波长或紫外线波长。
6.一种发光二极管制造方法,用于制造发光二极管,其特征在于包括:
蒸镀步骤,在晶圆基板上蒸镀N型半导体层、活性层及P型半导体层,形成发光半导体芯片;检测步骤,检测从上述发光半导体芯片输出的光的波长;配合比决定步骤,利用上述检测的发光半导体芯片的波长数据,为使上述发光半导体芯片能够输出需要的光而决定与之对应的荧光体配合比;结合层形成步骤,在把基于上述决定的荧光体配合比的荧光物质涂布于上述发光半导体芯片上之前,在上述发光半导体芯片上面形成结合层;以及荧光物质层形成步骤,在上述结合层的上面,形成基于上述决定的配合比的荧光物质层。
7.根据权利要求6所述的发光二极管制造方法,其特征在于:
还包括一个步骤,在形成上述结合层之前,遮蔽上述发光半导体芯片的一部分区域。
8.根据权利要求7所述的发光二极管制造方法,其特征在于:
还包括一个步骤,在上述荧光物质层的上面形成保护层。
9.一种发光二极管制造方法,用于制造发光二极管,其特征在于包括:
蒸镀步骤,在晶圆基板上蒸镀N型半导体层、活性层及P型半导体层,形成发光半导体芯片;检测步骤,检测从上述发光半导体芯片输出的光的波长;配合比决定步骤,利用上述检测的发光半导体芯片的波长数据,为使上述发光半导体芯片能够输出需要的光而决定与之对应的荧光体配合比;荧光物质层形成步骤,形成基于上述决定的配合比的荧光物质层;以及保护层形成步骤,在上述荧光物质层的上面形成保护层。
10.根据权利要求9所述的发光二极管制造方法,其特征在于:
还包括一个步骤,在形成上述荧光物质层之前,遮蔽上述发光半导体芯片的一部分区域。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2010-0017390 | 2010-02-25 | ||
KR20100017390 | 2010-02-25 | ||
PCT/KR2011/001357 WO2011105858A2 (ko) | 2010-02-25 | 2011-02-25 | 발광 다이오드 및 그 제조방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102714263A true CN102714263A (zh) | 2012-10-03 |
CN102714263B CN102714263B (zh) | 2015-11-25 |
Family
ID=44507464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201180004909.9A Active CN102714263B (zh) | 2010-02-25 | 2011-02-25 | 发光二极管及其制造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2541631A4 (zh) |
JP (1) | JP5657012B2 (zh) |
KR (1) | KR101181413B1 (zh) |
CN (1) | CN102714263B (zh) |
WO (1) | WO2011105858A2 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101140607B1 (ko) * | 2010-12-09 | 2012-05-02 | 한국광기술원 | 칩 레벨의 형광체 코팅 방법 |
TW201349602A (zh) * | 2012-05-30 | 2013-12-01 | Lextar Electronics Corp | 發光二極體元件的製造方法與發光二極體晶圓 |
DE102013205179A1 (de) | 2013-03-25 | 2014-09-25 | Osram Gmbh | Verfahren zum Herstellen einer elektromagnetische Strahlung emittierenden Baugruppe und elektromagnetische Strahlung emittierende Baugruppe |
KR20200094498A (ko) | 2019-01-30 | 2020-08-07 | 삼성전자주식회사 | 마스크를 포함하는 마이크로 엘이디 전사 장치 및 이를 이용한 마이크로 엘이디 전사 방법 |
KR102051484B1 (ko) * | 2019-02-22 | 2019-12-04 | (주)라이타이저 | 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200703710A (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-16 | Lamina Ceramics Inc | Illumination devices comprising white light emitting diodes and diode arrays and method and apparatus for making them |
CN101176212A (zh) * | 2005-03-14 | 2008-05-07 | 飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司 | 波长转换的半导体发光器件 |
CN101431139A (zh) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | 菲利浦斯光学有限公司 | 保护光电器件的透光表面的有机硅树脂 |
CN101454912A (zh) * | 2006-05-29 | 2009-06-10 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于发光二极管的无机磷光体主体 |
CN101536199A (zh) * | 2006-11-10 | 2009-09-16 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 包括单片陶瓷发光转换器的照明*** |
US20090286335A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-19 | Cree, Inc. | Methods of fabricating light emitting devices by selective deposition of light conversion materials based on measured emission characteristics |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3282176B2 (ja) * | 1997-07-14 | 2002-05-13 | 日亜化学工業株式会社 | 発光ダイオードの形成方法 |
KR100869866B1 (ko) | 2000-06-29 | 2008-11-24 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 광전 소자 및 그 피복 방법 |
US6650044B1 (en) | 2000-10-13 | 2003-11-18 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Stenciling phosphor layers on light emitting diodes |
US6576488B2 (en) | 2001-06-11 | 2003-06-10 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Using electrophoresis to produce a conformally coated phosphor-converted light emitting semiconductor |
JP4122738B2 (ja) * | 2001-07-26 | 2008-07-23 | 松下電工株式会社 | 発光装置の製造方法 |
US7858403B2 (en) * | 2001-10-31 | 2010-12-28 | Cree, Inc. | Methods and systems for fabricating broad spectrum light emitting devices |
JP4201167B2 (ja) * | 2002-09-26 | 2008-12-24 | シチズン電子株式会社 | 白色発光装置の製造方法 |
US20050082973A1 (en) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Joinscan Electronics Co., Ltd | [improved structure of led] |
DE202005002110U1 (de) | 2004-02-19 | 2005-05-04 | Hong-Yuan Technology Co., Ltd., Yonghe | Lichtemittierende Vorrichtung |
US7553683B2 (en) * | 2004-06-09 | 2009-06-30 | Philips Lumiled Lighting Co., Llc | Method of forming pre-fabricated wavelength converting elements for semiconductor light emitting devices |
US7372198B2 (en) * | 2004-09-23 | 2008-05-13 | Cree, Inc. | Semiconductor light emitting devices including patternable films comprising transparent silicone and phosphor |
JP4862274B2 (ja) * | 2005-04-20 | 2012-01-25 | パナソニック電工株式会社 | 発光装置の製造方法及び該発光装置を用いた発光装置ユニットの製造方法 |
JP2006313829A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Konica Minolta Opto Inc | 白色発光ダイオード及びその製造方法 |
JP2007067326A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 発光ダイオード及びその製造方法 |
KR20090083450A (ko) * | 2006-11-06 | 2009-08-03 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 자체 지지 파장 변환 소자 제조 방법 및 발광 장치 제조 방법 |
TWI396298B (zh) * | 2007-08-29 | 2013-05-11 | Everlight Electronics Co Ltd | 發光半導體元件塗佈螢光粉的方法及其應用 |
US8877524B2 (en) * | 2008-03-31 | 2014-11-04 | Cree, Inc. | Emission tuning methods and devices fabricated utilizing methods |
US10147843B2 (en) * | 2008-07-24 | 2018-12-04 | Lumileds Llc | Semiconductor light emitting device including a window layer and a light-directing structure |
DE102009040148A1 (de) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Konversionsmittelkörper, optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips |
-
2011
- 2011-02-25 CN CN201180004909.9A patent/CN102714263B/zh active Active
- 2011-02-25 WO PCT/KR2011/001357 patent/WO2011105858A2/ko active Application Filing
- 2011-02-25 JP JP2012536719A patent/JP5657012B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-02-25 KR KR1020110017159A patent/KR101181413B1/ko active IP Right Grant
- 2011-02-25 EP EP11747748.9A patent/EP2541631A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101176212A (zh) * | 2005-03-14 | 2008-05-07 | 飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司 | 波长转换的半导体发光器件 |
TW200703710A (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-16 | Lamina Ceramics Inc | Illumination devices comprising white light emitting diodes and diode arrays and method and apparatus for making them |
CN101454912A (zh) * | 2006-05-29 | 2009-06-10 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于发光二极管的无机磷光体主体 |
CN101536199A (zh) * | 2006-11-10 | 2009-09-16 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 包括单片陶瓷发光转换器的照明*** |
CN101431139A (zh) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | 菲利浦斯光学有限公司 | 保护光电器件的透光表面的有机硅树脂 |
US20090286335A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-19 | Cree, Inc. | Methods of fabricating light emitting devices by selective deposition of light conversion materials based on measured emission characteristics |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011105858A3 (ko) | 2012-01-19 |
JP2013508995A (ja) | 2013-03-07 |
KR101181413B1 (ko) | 2012-09-19 |
JP5657012B2 (ja) | 2015-01-21 |
EP2541631A2 (en) | 2013-01-02 |
CN102714263B (zh) | 2015-11-25 |
EP2541631A4 (en) | 2015-03-18 |
KR20110097730A (ko) | 2011-08-31 |
WO2011105858A2 (ko) | 2011-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100665121B1 (ko) | 파장변환형 발광 다이오드 패키지 제조방법 | |
CN112713142B (zh) | 发光显示单元及显示装置 | |
CN101853913B (zh) | 白光二极管芯片及其形成方法 | |
EP2503606B1 (en) | Light Emitting Diode, Manufacturing Method Thereof, Light Emitting Diode Module, and Manufacturing Method Thereof | |
EP1943686B1 (en) | Laminating encapsulant film containing phosphor over leds | |
KR100540848B1 (ko) | 이중 몰드로 구성된 백색 발광다이오드 소자 및 그 제조방법 | |
KR101704087B1 (ko) | 각도에 따른 색 변화가 감소된 led | |
US8227274B2 (en) | Light emitting diode (LED) and method of manufacture | |
WO2013005940A2 (ko) | 프리폼 형광체 시트가 사용된 백색 엘이디 소자 제조 방법 | |
KR20070012501A (ko) | 발광장치 및 그 제조방법 | |
CN102714263B (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
CN101728280B (zh) | 发光二极管封装结构及其制作方法 | |
CN104167485A (zh) | 一种自支撑led阵列光源结构 | |
US9318667B2 (en) | Method for producing a light-emitting diode and light-emitting diode | |
CN102640313A (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
US8017417B1 (en) | Light emitting diode having a wavelength shift layer and method of manufacture | |
TWI470840B (zh) | 用於製造複數個半導體組件的方法 | |
KR101173129B1 (ko) | 발광다이오드 모듈 제조방법 | |
CN111490038B (zh) | Led封装的制备方法和led封装 | |
US9006754B2 (en) | Multichip light emitting diode (LED) and method of manufacture | |
KR101181415B1 (ko) | 발광다이오드 및 그 제조방법 | |
CN206628500U (zh) | 一种白光led封装结构 | |
WO2014038169A1 (ja) | 発光素子基板およびその製造方法 | |
CN114038845A (zh) | COB Mini LED显示模组及制作方法及显示屏 | |
JP2014056929A (ja) | 発光素子モジュールの製造方法および発光素子モジュール基板 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |