(57)【要約】【課題】精密塗布の波長変換層を具えたウエハータイプ発光装置の提供。【解決手段】本発明は一種のウエハータイプ発光装置に係り、基板、該基板上に形成された一つ或いは複数の発光半導体、該発光半導体の上方に配置された一つ或いは複数のフレーム、該一つ或いは複数のフレームにより局限された該発光半導体上に加えられた一つ或いは多層の波長変換層を包含し、そのうち、該ウエハータイプ発光装置は切断されて複数の分離された発光ユニットとされる。【選択図】図４
2013528954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハータイプ発光装置において、
基板と、
該基板上に形成される一つ或いは複数の発光半導体と、
該発光半導体の上方に配置される一つ或いは複数のフレームと、
該一つ或いは複数のフレームにより局限された該発光半導体上に加えられる一つ或いは多層の波長変換層と、
を包含し、そのうち該ウエハータイプ発光装置は切断されて複数の分離された個別の発光ユニットとされることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該フレームは延伸されて、該発光半導体の側辺部分を被覆することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項３】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該発光ユニットは２００ｎｍから５００ｎｍのピーク値波長範囲を具えた光を発射できることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項４】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層は精密配送法、精密プリンティング法、精密インジェクション法、及びスクリーン印刷法のうち少なくとも一種類の方法で加えられることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項５】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層は一種類或いは多種類の有機化学品と混合された蛍光体顆粒を包含することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項６】
請求項５記載のウエハータイプ発光装置において、該蛍光体顆粒の、該有機化学品に対する重量比は、０．６〜８であることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項７】
請求項５記載のウエハータイプ発光装置において、該有機化学品は、シリコーン樹脂及び／又はエポキシ樹脂とされることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項８】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層は、ガラスと混合された蛍光体顆粒を包含することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項９】
請求項８記載のウエハータイプ発光装置において、該蛍光体顆粒の、該ガラスに対する重量比は、０．６〜８であることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１０】
請求項８記載のウエハータイプ発光装置において、該ガラスと混合された波長変換層は、精密配送法、精密プリンティング法、精密インジェクション法、及びスクリーン印刷法のうち少なくとも一種類の方法で加えられることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のウエハータイプ発光装置において、該ガラスと混合された波長変換層は、１００℃から５００℃の温度下で加えられることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１２】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層は凸面、凹面、平面或いは角錐の形状を具えたことを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１３】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該フレームは透明材料で形成されることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のウエハータイプ発光装置において、該透明材料は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス、石英、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＳＵ−８ホトレジスト、ＢＣＢホトレジスト、或いはパリレン樹脂とされることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１５】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該フレームは、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学気相生長、熱蒸着、及び電子ビーム蒸着の少なくとも一種類の方法で形成されることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１６】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該フレームは、単一金属層或いは多重金属層とされることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１７】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該フレームは、０．１μｍから２００μｍの厚さを有することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１８】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層は、１μｍから２００μｍの厚さを有することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項１９】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層の上に配置された光拡散層をさらに包含することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２０】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該基板は不透光とされることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２１】
請求項２０記載のウエハータイプ発光装置において、該基板は金属、セラミック、或いは半導体とされることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２２】
請求項２１記載のウエハータイプ発光装置において、該基板と該発光半導体の間に位置する反射層をさらに包含することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２３】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層と隣接する該発光半導体の表面が粗化されたことを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２４】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層に対して熱処理を行うことを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２５】
請求項２４記載のウエハータイプ発光装置において、該熱処理の温度は６０℃から３００℃の間とされることを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２６】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該発光半導体は、
該基板上に形成されたｐ型半導体層と、
該ｐ型半導体層上に配置された活性層と、
該活性層の上に配置されたｎ型半導体層と、
を包含することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２７】
請求項１記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層は該フレームの一部分を被覆することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【請求項２８】
請求項２記載のウエハータイプ発光装置において、該波長変換層は該発光半導体の側辺部分を被覆することを特徴とする、ウエハータイプ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の発光装置に係り、特に、精密塗布の波長変換層を具えたウエハータイプ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の発光ダイオードの構造中、発射光の波長を変換するため、往々にして発光ダイオード上に蛍光層が塗布され、ゆえに、この蛍光層はまた波長変換層と称される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、蛍光層の塗布量は精密に制御し難いため、経常的に蛍光層の厚さが厚すぎたり薄すぎたりし、並びにこれにより、発光ダイオードの製造歩留りが低下し、製造コストを浪費する。これにより、製造歩留りをアップし並びに製造コストをダウンするため、一種の、精密塗布の波長変換層を具えた発光装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は一種のウエハータイプ発光装置に係り、それは、基板、該基板上に形成された一つ或いは複数の発光半導体、該発光半導体の上方に配置された一つ或いは複数のフレーム、該一つ或いは複数のフレームにより局限された該発光半導体上に加えられた一つ或いは多層の波長変換層を包含し、そのうち、該ウエハータイプ発光装置は切断されて複数の分離された個別の発光ユニットとされる。
【０００５】
本発明のその他の実施態様及び優れた点は、以下に、本発明の原理を例示する例の添付図面を結合しての詳細な説明によりさらに明白となる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明中、ウエハー形式を以て、バルク（ｂｕｌｋ）発光装置を製造し、その後、さらにこのようなバルク発光装置を切断して複数の分離した個別発光ユニットとなす。以下の本発明の各種実施例中にあって、いずれもこのような特徴を有している。
【０００７】
図８は本発明の実施例の、フレームを具えた発光装置を、ウエハーレベル製作を実行する時の電子顕微鏡映像である。ウエハーレベルの発光装置の製作完成の後、切断プロセスにより、フレームを具えた複数の分離した個別発光ユニットを獲得する。
【０００８】
本発明に記載のフレームは蛍光体混合液を充填する時のオーバーフロー防護壁とされ、蛍光体混合液を充填した後に、フレームにより局限し、その他の、蛍光体混合液の充填を希望しない領域にオーバーフローさせず、並びにフレーム内の蛍光体の変換、出光後に、白色光発光の効果を獲得でき、相関色温度（ＣＣＴ，ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  ｃｏｌｏｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の分布均一性を促進し、相関色温度の発生歩留りをアップし、及び、蛍光体顆粒の使用量を減らす。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例のウエハータイプ発光装置を切断、分離してなる個別の発光ユニットの概略断面図である。
【図２】本発明の実施例のウエハータイプ発光装置を切断、分離してなる個別の発光ユニットの概略断面図である。
【図３】本発明の実施例のウエハータイプ発光装置を切断、分離してなる個別の発光ユニットの概略断面図である。
【図４】本発明の実施例のウエハータイプ発光装置を切断、分離してなる個別の発光ユニットの概略断面図である。
【図５】本発明の実施例のウエハータイプ発光装置を切断、分離してなる個別の発光ユニットの概略断面図である。
【図６】本発明の実施例のウエハータイプ発光装置を切断、分離してなる個別の発光ユニットの概略断面図である。
【図７】本発明の実施例のウエハータイプ発光装置を切断、分離してなる個別の発光ユニットの概略断面図である。
【図８】本発明の実施例のフレームを具えた発光装置のウエハーレベル製作時の電子顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に詳細に本発明の各種実施例を説明する。説明に便利であるように、個別の分離された発光ユニットにより、全体のウエハータイプ発光装置の構造を記述する。たとえば、図１は本発明の一つの実施例のウエハータイプ発光装置より切断、分離された個別の発光ユニット１００の概略断面図である。
【００１１】
図１に示されるように、発光ユニット１００は、基板１０６、該基板１０６上に形成された発光半導体１０３、該発光半導体１０３の上方に配置されたフレーム１０２、及び、該フレーム１０２により局限された発光半導体１０３上に加えられる波長変換層１０１を包含する。
【００１２】
すなわち、この実施例のウエハータイプ発光装置は、基板１０６、該基板１０６上に形成された発光半導体１０３、該発光半導体１０３の上方に配置されたフレーム１０２、及び、フレーム１０２により局限された発光半導体１０３上に加えられる波長変換層１０１を包含する。その後、その後、このウエハータイプ発光装置が切断されて、複数の分離した個別の発光ユニット１００が形成される。以下の各実施例中において、ウエハータイプ発光装置と発光ユニットの間の関係について、再び詳しくは説明しない。
【００１３】
発光ユニット１００の発光半導体１０３上にはソルダーパッド１０５が設置される。このほか、波長変換層１０１に隣接する発光半導体１０３の表面は、粗化され得て、それにより、出光効率が増加される。
【００１４】
さらに、波長変換層１０１に対して熱処理を行なってもよく、熱処理の温度は、摂氏６０度から３００度の間とされ得る。
【００１５】
波長変換層１０１は、以下のうち、少なくとも一種類の方法により加えられる。すなわち、精密配送法、精密プリンティング法、精密インジェクション法、及びスクリーン印刷法である。
【００１６】
波長変換層１０１は、一種類或いは多種類の有機化学品（たとえばシリコーン樹脂及び又はエポキシ樹脂）と混合した蛍光体顆粒を包含し得る。このほか、蛍光体顆粒と有機化学品を混合する時に、トルエン、ヘプタン、ｎ−ヘキサン、イソプロピルアルコール等の希釈剤を加入してもよい。
【００１７】
或いは、波長変換層１０１は、ガラスと混合した蛍光体顆粒を包含してもよい。
【００１８】
このほか、たとえば、蛍光体顆粒の有機化学品（或いはガラス）に対する重量比は、約０．６〜８とされ、すなわち、重量計で、蛍光体顆粒の量：有機化学品（或いはガラス）の量は、０．６：１〜８：１とされる。
【００１９】
上述のガラスと混合された波長変換層は、約１００℃から約５００℃の範囲の温度下で加えられる。
【００２０】
波長変換層は、たとえば、これに限定されるわけではないが、凸面、凹面、平面、或いは角錐の形状を有し得て、図１に示される波長変換層１０１は、凸面形状とされる。
【００２１】
波長変換層１０１は、約１μｍから約２００μｍの厚さとされ、好ましくは、約１０μｍから約１００μｍとされる。
【００２２】
発光ユニット１００は、約２００ｎｍから約５００ｎｍのピーク波長範囲を有する光を発射できる。
【００２３】
フレーム１０２は、透明材料で形成され、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス、石英、アクリル樹脂（たとえば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ，ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ＳＵ−８ホトレジスト、ＢＣＢホトレジスト、或いはパリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）樹脂で形成される。或いは、フレーム１０２は、また、単一金属層或いは多重金属層とされ得る。
【００２４】
フレーム１０２は、以下のうちの少なくとも一種類の方法により配置され得る。すなわち、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学気相生長、熱蒸着、及び電子ビーム蒸着。
【００２５】
フレーム１０２は、約０．１μｍから約２００μｍの厚さを有し得て、好ましくは、約２μｍから約１００μｍとされる。
【００２６】
基板１０６は、たとえば、金属、セラミック、或いは半導体の不透光の基板とされ得る。
【００２７】
図１に示される発光ユニット１００は、垂直式発光装置とされる。光拡散層（図示せず）を波長変換層１０１の上に配置してもよい。
【００２８】
図示されるように、本発明の各種の実施例中、フレームは、発光半導体の上方に配置可能であるほか、さらに延伸して発光半導体の側辺部分を被覆してもよい。フレームを延伸して発光半導体の側辺部分を被覆させる時、波長変換層は、発光半導体の側辺部分を被覆してもしなくてもよい。たとえば、図１中、波長変換層は、発光半導体の側辺部分を被覆しない。図２では、波長変換層は発光半導体の側辺部分を被覆する。
【００２９】
図２は、本発明のある実施例のウエハータイプ発光装置より切断、分離された個別の発光ユニット３００の概略断面図である。図２に示される発光ユニット３００は、基板３０６、該基板３０６上に形成された発光半導体３０３、該発光半導体３０３の上方に配置されたフレーム３０２、及び、該フレーム３０２により局限された発光半導体３０３上に加えられる波長変換層３０１を包含する。
【００３０】
発光ユニット３００の発光半導体３０３上には第１ソルダーパッド３０５ａ（それはｎ型半導体層３０３ａ上に設置される）及び第２ソルダーパッド３０５ｂ（それはｐ型半導体層３０３ｃ上に設置される）が設置される。
【００３１】
発光半導体３０３は、基板３０６上に形成されたｐ型半導体層３０３ｃ、ｐ型半導体層３０３ｃ上に配置された活性層３０３ｂ、及び、活性層３０３ｂ上に配置されたｎ型半導体層３０３ａを包含する。
【００３２】
本発明のその他の実施例中の発光半導体は、図２に示される発光半導体３０３と同じ或いは類似の構造を有し得る。このほか、反射層３０７を該基板３０６と発光半導体３０３の間に設置してもよく、具体的には、反射層３０７は基板３０６とｐ型半導体層３０３ｃの間に位置するものとされる。反射層３０７はまた、本発明のその他の実施例において適用可能である。
【００３３】
図２中には示されていないが、波長変換層３０１に隣接する発光半導体３０３の表面は粗化可能であり、具体的に、ｎ型半導体層３０３aの表面は粗化可能である。
【００３４】
このほか、本発明の実施例中、波長変換層はフレームの一部分を被覆して、フレームが局限する範囲よりオーバーフローしない。たとえば、図２において、波長変換層３０１は図面右側に位置するフレーム３０２の一部分を被覆するが、フレーム３０２よりオーバーフローしない。
【００３５】
図３は、本発明のある実施例のウエハータイプ発光装置を切断し分離してなる個別の発光ユニット１１００の概略断面図である。図３に示されるように、発光ユニット１１００は、基板１１０６、発光半導体１１０３、フレーム１１０２、及び波長変換層１１０１を包含する。そのうち、波長変換層１１０１は凹面の形状を有し、発光ユニット１１００の発光半導体１１０３上にソルダーパッド１１０５が設置される。
【００３６】
図４は、本発明のある実施例のウエハータイプ発光装置を切断し分離してなる個別の発光ユニット１２００の概略断面図である。図４に示されるように、発光ユニット１２００は、基板１２０６、発光半導体１２０３、第１フレーム１２０２ａ、第２フレーム１２０２ｂ、第１波長変換層１２０１ａ、及び、第２波長変換層１２０１ｂを包含する。
【００３７】
第１フレーム１２０２ａは第２フレーム１２０２ｂにより包囲され、第１フレーム１２０２ａにより局限された発光半導体１２０３の領域上に、第１波長変換層１２０１ａが加えられ、第２フレーム１２０２ｂにより局限された発光半導体１２０３の領域上に、第２波長変換層１２０１ｂが加えられる。
【００３８】
これにより、第２フレーム１２０２ｂ内に位置する第２波長変換層１２０１ｂは、第１フレーム１２０２ａ内に位置する第１波長変換層１２０１ａを被覆でき、すなわち、多層（重畳）波長変換層を形成できる。
【００３９】
発光ユニット１２００の発光半導体１２０３上にソルダーパッド１２０５が設置される。
【００４０】
図５は、本発明のある実施例のウエハータイプ発光装置を切断し分離してなる個別の発光ユニット１３００の概略断面図である。図５に示されるように、発光ユニット１３００は、基板１３０６、発光半導体１３０３、フレーム１３０２、第１波長変換層１３０１ａ、及び、第２波長変換層１３０１ｂを包含する。
【００４１】
図５の実施例は図４の実施例に類似するが、図５の第１波長変換層１３０１ａと第２波長変換層１３０１ｂは同一フレーム（すなわち、フレーム１３０２）内に加えられる。第２波長変換層１３０１ｂは、第１波長変換層１３０１ａ上を被覆し、すなわち、多層（重畳）波長変換層を形成する。
【００４２】
発光ユニット１３００の発光半導体１３０３上にはソルダーパッド１３０５が設置される。
【００４３】
図６は、本発明のある実施例のウエハータイプ発光装置を切断し分離してなる個別の発光ユニット１４００の概略断面図である。図６に示されるように、発光ユニット１４００は、基板１４０６、発光半導体１４０３、フレーム１４０２、第１波長変換層１４０１ａ、及び、第２波長変換層１４０１ｂを包含する。
【００４４】
発光半導体１４０３の上方に配置されたフレーム１４０２は、発光半導体１４０３を二つの領域に分割し、並びにそれぞれこの二つの領域内に、第１波長変換層１４０１ａ、第２波長変換層１４０１ｂが加えられ、発光半導体１４０３上に、多層（並列）波長変換層が形成される。
【００４５】
発光ユニット１４００の発光半導体１４０３上にはソルダーパッド１４０５が設置される。
【００４６】
図７は、本発明のある実施例のウエハータイプ発光装置を切断し分離してなる個別の発光ユニット１５００の概略断面図である。図７に示されるように、発光ユニット１５００は、基板１５０６、該基板１５０６上に形成された第１発光半導体１５０３ａ、該基板１５０６上に形成された第２発光半導体１５０３ｂ、該１発光半導体１５０３ａの上方に配置された第１フレーム１５０２ａ、該第２発光半導体１５０３ｂの上方に配置された第２フレーム１５０２ｂ、第１フレーム１５０２ａに局限された第１発光半導体１５０３ａ上に加えられた第１波長変換層１５０１ａ、第２フレーム１５０２ｂに局限された第２発光半導体１５０３ｂ上に加えられた第２波長変換層１５０１ｂを包含する。
【００４７】
第１ソルダーパッド１５０５ａが発光ユニット１５００の第１発光半導体１５０３ａ上に設置される。第２ソルダーパッド１５０５ｂが発光ユニット１５００の第２発光半導体１５０３ｂ上に設置される。
【００４８】
図７の実施例中、第１波長変換層１５０１ａ及び第２波長変換層１５０１ｂはそれぞれ第１フレーム１５０２ａ及び第２フレーム１５０２ｂ内に加えられる。しかし、また、図６の実施例を図７の実施例に応用してもよく、具体的には、図７の第１発光半導体１５０３ａ及び第２発光半導体１５０３ｂの上方に、それぞれ図６のフレームを設置し、それぞれ第１発光半導体１５０３ａ及び第２発光半導体１５０３ｂ上に、多層（並列）波長変換層を形成してもよい。
【００４９】
或いは、図４或いは図５の実施例を図７の実施例に応用し、それぞれ、第１発光半導体１５０３ａ及び第２発光半導体１５０３ｂ上に、多層（重畳）波長変換層を形成してもよい。しかし、図７の実施例はまた、図３に示される凹面波長変換層を包含し得る。
【００５０】
本発明の実施例中、第１波長変換層と第２波長変換層は、同じ或いは異なる波長変換層とされ得る。
【００５１】
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
【符号の説明】
【００５２】
１００  発光ユニット
１０１  波長変換層
１０２  フレーム
１０３  発光半導体
１０５  ソルダーパッド
１０６  基板
３００  発光ユニット
３０１  波長変換層
３０２  フレーム
３０３  発光半導体
３０３ａ  ｎ型半導体層
３０３ｂ  活性層
３０３ｃ  ｐ型半導体層
３０５ａ  第１ソルダーパッド
３０５ｂ  第２ソルダーパッド
３０６  基板
３０７  反射層
１１００  発光ユニット
１１０１  波長変換層
１１０２  フレーム
１１０３  発光半導体
１１０５  ソルダーパッド
１１０６  基板
１２００  発光ユニット
１２０１ａ  第１波長変換層
１２０１ｂ  第２波長変換層
１２０２ａ  第１フレーム
１２０２ｂ  第２フレーム
１２０３  発光半導体
１２０５  ソルダーパッド
１２０６  基板
１３００  発光ユニット
１３０１ａ  第１波長変換層
１３０１ｂ  第２波長変換層
１３０２  フレーム
１３０３  発光半導体
１３０５  ソルダーパッド
１３０６  基板
１４００  発光ユニット
１４０１ａ  第１波長変換層
１４０１ｂ  第２波長変換層
１４０２  フレーム
１４０３  発光半導体
１４０５  ソルダーパッド
１４０６  基板
１５００  発光ユニット
１５０１ａ  第１波長変換層
１５０１ｂ  第２波長変換層
１５０２ａ  第１フレーム
１５０２ｂ  第２フレーム
１５０３ａ  第１発光半導体
１５０３ｂ  第２発光半導体
１５０５ａ  第１ソルダーパッド
１５０５ｂ  第２ソルダーパッド
１５０６  基板
【図１】
2013528954.tif 000003
【図２】
2013528954.tif 000004
【図３】
2013528954.tif 000005
【図４】
2013528954.tif 000006
【図５】
2013528954.tif 000007
【図６】
2013528954.tif 000008
【図７】
2013528954.tif 000009
【図８】
2013528954.tif 000010
【国際調査報告】
2013528954.tif 000011
2013528954.tif 000012
2013528954.tif 000013
2013528954.tif 000014
2013528954.tif 000015
2013528954.tif 000016