(57)【要約】【課題】測定された発光特性に基づいた光変換材料の選択的堆積によって発光素子を製造する方法を提供する。【解決手段】本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）を製造する方法は、第１の色の光を発するように構成された複数のＬＥＤチップの発光特性を測定することを含む。複数のＬＥＤチップは、測定された発光特性に基づいて分類されて、同様の発光特性を有するＬＥＤチップを含む複数の群が設けられる。複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれたＬＥＤチップの発光特性および所望の色ポイントに基づいて、それぞれの光変換材料が選択される。選択された光変換材料は、第１の色の光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して第２の色の光を発するように構成されている。複数の群のそれぞれについて、それぞれの選択された光変換材料が、その群の中に含まれたＬＥＤチップの上に堆積されて、複数のＬＥＤチップを含み、所望の色ポイントを有する光を発するように構成された複数のパッケージ化ＬＥＤが設けられる。また、関連した装置も含む。【選択図】図２
2009272638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子（ＬＥＤ）を製造する方法であって、
第１の色の光を発するように構成された複数のＬＥＤチップの発光特性を測定すること、
前記測定された発光特性に基づいて前記複数のＬＥＤチップを分類して、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップをそれぞれ含む複数の群を設けること、
前記複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、前記第１の色の光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して第２の色の光を発するように構成されたそれぞれの光変換材料を選択すること、および
前記複数の群のそれぞれについて、前記それぞれの選択された光変換材料を、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの上に堆積させて、前記複数のＬＥＤチップを含み、前記所望の色ポイントを有する光を発するようにそれぞれ構成された複数のパッケージ化ＬＥＤを設けること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記発光特性を測定することは、前記複数のＬＥＤチップのそれぞれが発する前記光の放射束および／または波長を測定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記それぞれの光変換材料を選択することは、
堆積した場合に、前記ＬＥＤチップと前記それぞれの光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定波長の平均に基づいて、ある色ポイントを有する前記それぞれの光変換材料を選択することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記それぞれの光変換材料を選択することは、
前記複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記平均測定波長および前記所望の色ポイントによって画定される線に基づいて、ＣＩＥ１９３１色度図上の色座標を決定すること、および、
前記複数の群のそれぞれについて、決定した色座標によって画定される前記色ポイントを有する前記それぞれの光変換材料を選択すること
をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記それぞれの光変換材料を選択することは、
前記複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定放射束の平均に基づいて、前記それぞれの選択された光変換材料の厚さを決定することをさらに含み、
前記複数の群のそれぞれについて、前記それぞれの光変換材料を堆積させることは、前記ＬＥＤチップと前記それぞれの光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記それぞれの光変換材料をその群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの上に、それぞれの決定した厚さまで堆積させることを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の群のそれぞれについて、前記それぞれの光変換材料は、蛍光体および封入溶液を含み、前記それぞれの選択された光変換材料の厚さを決定することは、
前記複数の群のそれぞれについて、前記封入溶液の体積当たりの蛍光体濃度に基づいて、前記それぞれの選択された光変換材料の厚さを決定することを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の群の前記それぞれの光変換材料は、同じ光変換材料を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の群の前記それぞれの光変換材料は、前記複数の群のそれぞれについて異なるドープ濃度および／または粒径を有する同じ光変換材料を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の群のそれぞれにおいて、複数の前記ＬＥＤチップは、互いに約５ナノメートル（ｎｍ）以下の範囲内の波長を有する前記第１の色の光を発するようにそれぞれ構成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の群のそれぞれにおいて、複数の前記ＬＥＤチップは、互いに約１０ミリワット（ｍＷ）から約２０ｍＷ以下の範囲内の放射束を有する前記第１の色の光を発するようにそれぞれ構成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記所望の色ポイントを有する光は、前記所望の色ポイントを中心とした４ステップマカダム楕円内の色ポイントを有する光を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のＬＥＤチップは、青色波長範囲内の光を発するように構成され、前記複数の群のそれぞれについて選択される前記それぞれの光変換材料は、黄色発光蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の群のそれぞれについて、前記それぞれの光変換材料は、第１の光変換材料を含み、
前記複数の群の少なくともいくつかについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定された発光特性、前記第１の光変換材料の発光特性、および前記所望の色ポイントに基づいて、前記第１および／または第２の色の光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して第３の色の光を発するように構成された第２の光変換材料を選択すること、および
前記複数の群の前記少なくともいくつかについて、前記それぞれの第２の光変換材料を、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの上に堆積させて、前記複数のＬＥＤチップを含み、前記所望の色ポイントを有する光を発するようにそれぞれ構成された複数のパッケージ化ＬＥＤを設けること
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のＬＥＤチップは、青色波長範囲内の光を発するように構成され、前記複数の群のそれぞれについて選択される前記第１の光変換材料は、黄色発光蛍光体を含み、前記複数の群の前記少なくともいくつかについて選択される前記第２の光変換材料は、赤色発光蛍光体を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
発光素子（ＬＥＤ）を製造する方法であって、
複数のＬＥＤチップの発光特性を測定すること、
前記測定された発光特性に基づいて前記複数のＬＥＤチップを分類して、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップをそれぞれ含む第１および第２の群を設けること、
前記第１の群について、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、第１の光変換材料を選択することであって、前記第１の光変換材料は、前記第１の群の前記ＬＥＤチップが発する少なくとも１つの波長の光を吸収し、それに応答して異なる波長の光を発するように構成されていること、
前記第２の群について、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、第２の光変換材料を選択することであって、前記第２の光変換材料は、前記第２の群の前記ＬＥＤチップが発する少なくとも１つの波長の光を吸収し、それに応答して異なる波長の光を発するように構成されていること、
前記第１の光変換材料を、前記第１の群に含まれた前記ＬＥＤチップの上に堆積させて、前記所望の色ポイントの光を発するように構成された第１の複数のパッケージ化ＬＥＤを設けること、および
前記第２の光変換材料を、前記第２の群に含まれた前記ＬＥＤチップの上に堆積させて、前記所望の色ポイントの光を発するように構成された第２の複数のパッケージ化ＬＥＤを設けること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記発光特性を測定することは、前記複数のＬＥＤチップのそれぞれが発する光のピーク波長を測定することを含み、前記第１および第２の光変換材料を選択することは、
堆積した場合に、前記第１の群の前記ＬＥＤチップと前記第１の光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記第１の群の前記ＬＥＤチップの前記測定波長の平均に基づいて、ある色ポイントを有する前記第１の光変換材料を選択すること、および
堆積した場合に、前記第２の群の前記ＬＥＤチップと前記それぞれの光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記第２の群の前記ＬＥＤチップの前記測定波長の平均に基づいて、ある色ポイントを有する前記第２の光変換材料を選択すること
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記発光特性を測定することは、前記複数のＬＥＤチップのそれぞれが発する光の放射束を測定することを含み、前記第１および第２の光変換材料を選択することは、
前記第１の群の前記ＬＥＤチップの前記測定放射束の平均に基づいて、前記第１の光変換材料の厚さを決定すること、および
前記第２の群の前記ＬＥＤチップの前記測定放射束の平均に基づいて、前記第２の光変換材料の厚さを決定することを含み、
前記第１および第２の光変換材料を堆積させることは、
前記第１の群の前記ＬＥＤチップと前記第１の光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記第１の光変換材料を前記第１の群の前記ＬＥＤチップの上に前記第１の厚さまで堆積させること、および
前記第２の群の前記ＬＥＤチップと前記第２の光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記第２の光変換材料を前記第２の群の前記ＬＥＤチップの上に前記第２の厚さまで堆積させることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
発光素子（ＬＥＤ）を製造する装置であって、
第１の色の光を発するように構成された複数のＬＥＤチップの発光特性を測定するように構成されたセンサと、
前記測定された発光特性に基づいて前記複数のＬＥＤチップを分類して、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップをそれぞれ含む複数の群を設けるように構成された分類機構と、
前記第１の色の前記光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して第２の色の光を発するように構成された複数の光変換材料を含む貯蔵部と、
前記貯蔵部に結合された光変換材料供給ラインと、
前記複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、前記複数の光変換材料を選択するように構成され、かつ、前記貯蔵部に信号を供給して、前記複数の群のそれぞれについて選択された前記それぞれの光変換材料を前記供給ラインに供給するように構成された制御器と、
前記供給ラインに結合され、前記複数の群のそれぞれについて選択された前記それぞれの光変換材料を、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの上に堆積させて、前記複数のＬＥＤチップを含む複数のパッケージ化ＬＥＤを設けるように構成された分注機構とを備え、
前記複数のパッケージ化ＬＥＤは、前記所望の色ポイントを有する光を発するようにそれぞれ構成されることを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記センサは、前記複数のＬＥＤチップのそれぞれが発する光の放射束および／または波長を測定するように構成されることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御器は、堆積した場合に、前記ＬＥＤチップと前記それぞれの光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの前記測定波長の平均に基づいて、ある色ポイントを有する前記それぞれの光変換材料を選択するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記制御器は、前記複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップの測定放射束の平均に基づいて、前記それぞれの選択された光変換材料の厚さを決定するように構成され、かつ、前記制御器は、前記貯蔵部に前記信号を送信して、対応する量の前記それぞれの光変換材料を前記複数の群のそれぞれに供給するように構成され、したがって、前記分注器は、その群の中に含まれた前記ＬＥＤチップと前記それぞれの光変換材料とが発する光の組合せによって、前記所望の色ポイントを有する光が出現するように、前記それぞれの光変換材料を、前記複数の群のそれぞれの前記ＬＥＤチップの上に、それぞれの決定した厚さまで堆積させることになることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関し、より詳細には、半導体発光素子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子である。無機ＬＥＤは、典型的には、半導体材料の活性層と、逆にドープされた２つの層間の境界面に形成されたＰＮ接合部とを含む。ＰＮ接合部にわたってバイアスが印加されると、ＰＮ接合部によって正孔および／または電子が活性層内に注入される。活性層内で正孔と電子とが再結合することによって、ＬＥＤから発することができる光が生じる。素子の構造、および素子が構築される材料によって、その素子が発する光の強さおよび波長が決まる。ＬＥＤ技術における近年の進歩の結果、白熱光源やハロゲン光源の効率を上回る、非常に効率の良い固体光源が得られるようになり、入力パワーに対して同等またはより高い輝度の光が得られるようになってきている。
【０００３】
従来のＬＥＤでは、狭帯域幅の、基本的に単色の光が生じる。しかし、固体光源を用いて、白色光など、広帯域幅の多色光を生じることが非常に望ましい場合がある。従来のＬＥＤから白色光を生成する手法の１つに、単色ＬＥＤチップまたはダイを、蛍光体などの光変換材料で取り囲むことがある。一般に、蛍光体はより短い波長を有する光を吸収し、より長い波長を有する光を再度発する。ＬＥＤチップが発する第１の波長の光（一次光）の少なくとも幾分かは、蛍光体によって吸収され得、この蛍光体は、それに応答して第２の波長の光（二次光）を発することができる。ＬＥＤチップが発する一次光と、蛍光体粒子が発する二次光とを組み合わせて、複数の波長を有する光を生成することができ、こうした光は、一次光とも二次光とも異なる色を有する光として知覚することができる。
【０００４】
例えば、青色発光ＬＥＤチップからの光が、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）などの黄色蛍光体、ポリマー、またはダイ（ｄｙｅ）でＬＥＤを取り囲むことによって白色光に変換されている。蛍光材料は、ＬＥＤチップによって生じる青色光の幾分かを吸収し、「ダウンコンバート（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｔ）」する。すなわち、蛍光材料は、青色光を吸収することに応答して、黄色光などの光を生じる。したがって、ＬＥＤチップによって生じる青色光の幾分かは、黄色光に変換されるように見える。しかし、ＬＥＤチップからの青色光の幾分かは、変わらずに蛍光体を通過する。したがって、ＬＥＤ／蛍光体構造またはパッケージ全体では、青色光と黄色光の両方を発し、これらが組み合わさって白色光として知覚される光が得られる。
【０００５】
図１は、従来の方法によって製造され、白色光を発するように構成されたパッケージ化ＬＥＤの色ポイント分布を示す１９３１国際照明委員会（ＣＩＥ）色度図の領域である。図１を参照すると、複数の青色ＬＥＤチップが、４５１から４６９ナノメートル（ｎｍ）の波長範囲にわたって光を発するように構成されている。ＬＥＤ／蛍光体パッケージ全体が、青色光と黄色光の両方を発し、これらが組み合わさって白色光として知覚される光が得られるように、黄色発光蛍光体が従来の方法に従って全ての青色ＬＥＤチップ上に堆積されている。線１０１、１０２、１０３、１０４、および１０５はそれぞれ、４５１ｎｍ、４５５ｎｍ、４６１ｎｍ、４６５ｎｍ、および４６９ｎｍの発光波長を有する青色ＬＥＤチップが、黄色発光蛍光体と組み合わさって生じ得る光の色ポイントを表す。図１に示すように、線１０２、１０３、および１０４は、７ステップマカダム楕円（７−ｓｔｅｐ  Ｍａｃ  Ａｄａｍ  ｅｌｌｉｐｓｅ）１１５内に収まり、この楕円１１５は、目標色ポイント１２０を中心とした周囲にある。マカダム楕円１１５は、中心、水平軸に対する傾斜角、および分散レベルに基づいて画定される色度座標の楕円形領域である。マカダム楕円１１５内に含まれる色ポイントは、楕円１１５の中心にある目標色ポイント１２０とは人間の目では見分けがつかない。しかし、パッケージ化ＬＥＤの全てが、楕円１１５内の色ポイントを有する白色光を発するというわけではない。特に、４５１ｎｍおよび４６９ｎｍの波長で光を発するＬＥＤチップは、線１０１および１０５でそれぞれ表され、これらは７ステップマカダム楕円１１５の外側となる。
【０００６】
場合によっては、特定の色ポイントを目標とするパッケージ化ＬＥＤは、目標色ポイント周囲の４ステップマカダム楕円内で白色光を発することが有利となることがある。分布がより狭くなることによって、歩留りがより高くなり得、したがって、４ステップマカダム楕円内の色ポイントを目標とすることによって分布が狭まり、その結果歩留りを改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１６９６０１６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００７５６２９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２８３８６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図１に示すように、従来の方法に従って製造された個々のパッケージ化ＬＥＤの電気および／または光学パラメータは、例えば、ルーチンプロセスの変動のため、かなり変動し得る。したがって、改善された製造方法が求められる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、発光素子（ＬＥＤ）を製造する方法は、第１の色の光を発するように構成された複数のＬＥＤチップの発光特性を測定することを含む。複数のＬＥＤチップは、測定された発光特性に基づいて分類されて、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップをそれぞれ含む複数の群が設けられる。複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれたＬＥＤチップの測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、第１の色の光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して第２の色の光を発するように構成されたそれぞれの光変換材料が選択される。複数の群のそれぞれについて、それぞれの選択された光変換材料が、その群の中に含まれたＬＥＤチップ上に堆積されて、複数のパッケージ化ＬＥＤが設けられる。複数のパッケージ化ＬＥＤは、複数のＬＥＤチップを含み、所望の色ポイントを有する光を発するようにそれぞれ構成される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、発光特性は、複数のＬＥＤチップのそれぞれが発する光の放射束、色ポイント、および／または波長を測定することによって測定することができる。
【００１１】
他の実施形態では、複数の群のそれぞれの光変換材料は、ＬＥＤチップ上に堆積した場合に、ＬＥＤチップとそれぞれの光変換材料とが発する光の組合せによって所望の色ポイントを有する光が出現するように、その群の中に含まれたＬＥＤチップの測定波長の平均に基づいて、ある色ポイントを有するように選択することができる。例えば、複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれたＬＥＤチップの平均測定波長および所望の色ポイントによって画定される線に基づいて、ＣＩＥ１９３１色度図上の色座標を決定することができ、複数の群のそれぞれについて、決定した色座標によって画定される色ポイントを有するそれぞれの光変換材料を選択することができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、選択された光変換材料の厚さは、複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれたＬＥＤチップの測定放射束の平均に基づいて決定することができる。複数の群のそれぞれについて、ＬＥＤチップとそれぞれの光変換材料とが発する光の組合せによって所望の色ポイントを有する光が出現するように、それぞれの光変換材料をその群の中に含まれたＬＥＤチップの上に、それぞれの決定した厚さまで堆積させることができる。例えば、複数の群のそれぞれについて、光変換材料は、蛍光体および封入溶液、または単に蛍光体層だけを含むことができる。それぞれの選択された光変換材料の厚さは、複数の群のそれぞれについて、封入溶液の体積当たりの蛍光体濃度に基づいて決定することができる。いくつかの実施形態では、複数の群のそれぞれについて選択された光変換材料は、複数の群のそれぞれについて異なる厚さを有する同じ光変換材料でよい。
【００１３】
他の実施形態では、複数の群のそれぞれの光変換材料は、複数の群のそれぞれについて異なるドープ濃度および／または粒径を有する同じ光変換材料でよい。
【００１４】
いくつかの実施形態では、複数の群のそれぞれにおいて、複数のＬＥＤチップは、互いに約５ナノメートル（ｎｍ）以下の範囲内の波長を有する第１の色の光を発するように構成することができる。
【００１５】
他の実施形態では、複数の群のそれぞれにおいて、複数のＬＥＤチップは、互いに約１０〜２０ミリワット（ｍＷ）以下の範囲内の放射束を有する第１の色の光を発するように構成される。
【００１６】
いくつかの実施形態では、所望の色ポイントを有する光は、所望の色ポイントを中心とした４ステップマカダム楕円内の色ポイントを有する光でよい。
【００１７】
他の実施形態では、複数のＬＥＤチップは、青色波長範囲内の光を発するように構成することができ、複数の群のそれぞれについて選択される光変換材料は、黄色発光蛍光体でよい。
【００１８】
いくつかの実施形態では、複数の群のそれぞれについて、それぞれの光変換材料は、第１の光変換材料でよい。複数の群の少なくともいくつかについて、その群の中に含まれたＬＥＤチップの測定された発光特性、第１の光変換材料の発光特性、および所望の色ポイントに基づいて、第１および／または第２の色の光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して第３の色の光を発するように構成された第２の光変換材料を選択することができる。複数の群の少なくともいくつかについて、第２の光変換材料をその群の中に含まれたＬＥＤチップの上に堆積させて、複数のパッケージ化ＬＥＤを設けることができる。複数のパッケージ化ＬＥＤは、複数のＬＥＤチップを含むことができ、所望の色ポイントを有する光を発するようにそれぞれ構成することができる。例えば、複数のＬＥＤチップは、青色波長範囲内の光を発するように構成することができ、複数の群のそれぞれについて選択される第１の光変換材料は、黄／緑色発光蛍光体でよく、複数の群の少なくともいくつかについて選択される第２の光変換材料は、オレンジ／赤色発光蛍光体でよい。
【００１９】
他の実施形態では、複数のＬＥＤチップは、同一のウェハに対応してもよい。
【００２０】
本発明の他の実施形態によれば、発光素子（ＬＥＤ）を製造する方法は、複数のＬＥＤチップの発光特性を測定することを含む。複数のＬＥＤチップは、測定された発光特性に基づいて分類されて、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップをそれぞれ含む第１および第２の群が設けられる。第１の群について、その群の中に含まれたＬＥＤチップの測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、第１の光変換材料が選択される。第１の光変換材料は、第１の群のＬＥＤチップが発する少なくとも１つの波長の光を吸収し、それに応答して異なる波長の光を発するように構成されている。第２の群について、その群の中に含まれたＬＥＤチップの測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、第２の光変換材料が選択される。第２の光変換材料は、第２の群のＬＥＤチップが発する少なくとも１つの波長の光を吸収し、それに応答して異なる波長の光を発するように構成されている。第１の光変換材料が第１の群に含まれたＬＥＤチップの上に堆積されて、所望の色ポイントの光を発するように構成された第１の複数のパッケージ化ＬＥＤが設けられ、第２の光変換材料が第２の群に含まれたＬＥＤチップの上に堆積されて、所望の色ポイントの光を発するように構成された第２の複数のパッケージ化ＬＥＤが設けられる。
【００２１】
本発明のさらなる実施形態によれば、発光素子（ＬＥＤ）を製造する装置は、センサ、分類機構、貯蔵部、光変換材料供給ライン、制御器、および分注機構を含む。センサは、第１の色の光を発するように構成された複数のＬＥＤチップの発光特性を測定するように構成される。分類機構は、測定された発光特性に基づいて複数のＬＥＤチップを分類して、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップをそれぞれ含む複数の群を設けるように構成される。貯蔵部は、第１の色の光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して第２の色の光を発するように構成された複数の光変換材料を含む。光変換材料供給ラインは、貯蔵部に結合される。制御器は、複数の群のそれぞれについて、その群の中に含まれたＬＥＤチップの測定された発光特性および所望の色ポイントに基づいて、複数の光変換材料を選択するように構成される。制御器は、貯蔵部に信号を供給して、複数の群のそれぞれについて選択された光変換材料を供給ラインに供給するようにさらに構成される。分注機構は、供給ラインに結合され、複数の群のそれぞれについて選択された光変換材料を、その群の中に含まれたＬＥＤチップの上に堆積させて、複数のＬＥＤチップを含む複数のパッケージ化ＬＥＤを設けるように構成される。複数のパッケージ化ＬＥＤは、所望の色ポイントを有する光を発するようにそれぞれ構成される。
【００２２】
いくつかの実施形態では、蛍光体または他の光変換材料がシート状に予め形成される場合、装置は、例えばピックアンドプレイスツール（ｐｉｃｋ  ａｎｄ  ｐｌａｃｅ  ｔｏｏｌ）を含むことができる。この場合、ＬＥＤチップおよび蛍光体シートの発光特性は、ＬＥＤチップの群のそれぞれについて特定の蛍光体を選択する前に、別個に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の方法によって製造されたパッケージ化ＬＥＤの発光特性を示す色度図の領域である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化ＬＥＤを製造する装置を示すブロック図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化ＬＥＤを製造する例示動作を示す流れ図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化ＬＥＤを製造するための光変換材料選択方法を示す色度図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化ＬＥＤを製造するための、青色ＬＥＤ放射束と、光変換材料の厚さとの関係を示すグラフである。
【図６Ａ】本発明のいくつかの実施形態に従って製造された例示のパッケージ化ＬＥＤ構造を示す図である。
【図６Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に従って製造された例示のパッケージ化ＬＥＤ構造を示す図である。
【図６Ｃ】本発明のいくつかの実施形態に従って製造された例示のパッケージ化ＬＥＤ構造を示す図である。
【図６Ｄ】本発明のいくつかの実施形態に従って製造された例示のパッケージ化ＬＥＤ構造を示す図である。
【図６Ｅ】本発明のいくつかの実施形態に従って製造された例示のパッケージ化ＬＥＤ構造を示す図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態に従って製造されたパッケージ化ＬＥＤの発光特性を示す色度図の領域である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照しながら、本発明をより完全に説明する。しかし、本発明は、数多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載する実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。そうではなく、以下の実施形態は、本開示を網羅的かつ完璧なものとし、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために示すものである。図面では、層および領域の寸法および相対的な寸法は、分かりやすいように誇張してあることがある。同じ番号は、全体を通して同じ要素を指す。
【００２５】
本明細書において本発明の説明に使用する用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明および添付の特許請求の範囲では、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈において別段の明白な指示がない限り、複数形も同様に含むことを意図するものである。また、本明細書で使用する用語「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、列挙された関連する品目の１つまたは複数の考えられ得る任意の組合せ、およびあらゆる組合せを指し、包含するものであることが理解されよう。さらに、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書では、記載された特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）、実体物（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、実体物、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないことが理解されよう。
【００２６】
本明細書では、第１の、第２の、などの用語を用いて様々な要素を説明することがあるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきものではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するために使用するにすぎない。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶこともできる。本明細書では、用語「および／または」は、列挙された関連する品目の１つまたは複数の任意の組合せ、およびあらゆる組合せを含む。
【００２７】
層、領域、または基板などの要素が別の要素の「上に（ｏｎ）」ある、または「上へと（ｏｎｔｏ）」延びると称される場合、その要素は、他方の要素のすぐ上にあるか、もしくはすぐ上へと延びても、または介在要素が存在してもよいことが理解されよう。逆に、ある要素が別の要素の「すぐ上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」ある、または「すぐ上へと（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎｔｏ）」延びると称される場合、介在要素は存在しない。また、ある要素が別の要素に「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、または「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」と称される場合、その要素は、他方の要素に直接接続もしくは結合されても、または介在要素が存在してもよいことが理解されよう。逆に、ある要素が別の要素に「直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、または「直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」と称される場合、介在要素は存在しない。
【００２８】
本発明の実施形態による方法、装置、およびコンピュータプログラム製品の流れ図（ｆｌｏｗｃｈａｒｔ  ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ）および／またはブロック図および／またはフロー図（ｆｌｏｗ  ｄｉａｇｒａｍ）を参照しながら、本発明を以下で説明する。流れ図および／またはブロック図の各ブロック、ならびに流れ図および／またはブロック図の諸ブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施することができることが理解されよう。こうしたコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、または機械を製造するための他のプログラム可能なデータ処理装置の処理装置に提供することができ、したがって、コンピュータの処理装置、または他のプログラム可能なデータ処理装置を介して実行される命令によって、流れ図および／またはブロック図および／またはフロー図の１つのブロックもしくは複数のブロックに明示された機能／行為を実施する手段が生成されることになる。
【００２９】
こうしたコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプラグラム可能処理装置が特定の様式で機能するように指示することができるコンピュータ可読メモリ内に記憶させることができ、したがって、コンピュータ可読メモリ内に記憶された命令によって、流れ図および／またはブロック図の１つのブロックもしくは複数のブロックに明示された機能／行為を実施する命令手段を含む製造物品が生産されることになる。
【００３０】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置にロードして、一連の動作ステップをコンピュータまたは他のプログラム可能処理装置上で実施させてコンピュータ実施工程を生成し、それによってコンピュータまたは他のプログラム可能処理装置上で実行される命令によって、流れ図および／またはブロック図の１つのブロックもしくは複数のブロックに明示された機能または行為を実施するステップを実現することができる。また、いくつかの代替実施態様では、ブロックに記載の機能／行為は、流れ図に記載の順序以外でも生じ得ることに留意されたい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際には、関与する機能性／行為に応じて、実質的に並行して実行してもよく、時には逆の順序で実行してもよい。
【００３１】
本明細書で使用する用語（技術的および科学的用語を含む）は全て、別段の定義がない限り、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を有する。さらに、一般に使用されている辞書に定義されているものなどの用語は、関連技術および本明細書の文脈における意味と一致する意味を有するものとして解釈すべきであり、本明細書にて明白にそのように定義されない限り、理想化された、または過度に形式的な意味で解釈すべきものではないことが理解されよう。
【００３２】
本明細書では、用語「半導体発光素子」および／または「ＬＥＤ」には、発光ダイオード、レーザダイオード、および／または１つもしくは複数の半導体層を含む他の半導体素子が含まれ得、これらは、シリコン、炭化ケイ素、窒化物系化合物、および／または他の半導体材料を含み得る。発光素子は、サファイア、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、および／または別のマイクロ電子基板などの基板を含んでも、含まなくてもよい。発光素子は、金属および／または他の導電層を含み得る１つまたは複数のコンタクト層を含むことができる。いくつかの実施形態では、紫外、青、シアン、緑、琥珀、および／または赤色ＬＥＤを設けることができる。半導体発光素子の設計および製造は当業者には周知であり、本明細書において詳細には説明しない。
【００３３】
本明細書では、用語「光変換材料」は、蛍光体など、ある波長の光を吸収し、それに応答して異なる波長の光を発するどのような材料をも指すことがあり、吸収と再発光との間の遅れや、関与する波長は問わない。光のほんの一部分はまた、ほとんど、または全く変換されずに、基本的に入射光と同じ波長で蛍光体から再度発せられることがある。したがって、本明細書で使用する用語「蛍光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）」は、時には蛍光性（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ）および／または燐光性（ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ）と呼ばれる材料を指すことがある。本発明の実施形態による光変換材料は、ある波長の光を別の波長の光に変換することが可能な適当などのような蛍光材料からも形成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、蛍光体材料は、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12（ＹＡＧ：Ｃｅ）などのセリウム（Ｃｅ）をドープした単結晶でよい。他の実施形態では、Ｃｅおよび／またはユーロピウム（Ｅｕ）ドープ（Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ3（ＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮ）、ＥｕドープＳｒ2-xＢａxＳｉＯ4（ＢＯＳＥ）、Ｅｕ２＋ドープＳｉＡｌＯＮ、Ｅｕ２＋ドープＳｒ3ＳｉＯ5、Ｃｅ３＋ドープＴｂ3Ａｌ5Ｏ12（ＴＡＧ：Ｃｅ）、ＣｅまたはＥｕドープストロンチウムチオガレート、またはＥｕ２＋ドープＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8、Ｅｕ２＋ドープ（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2、Ｅｕ３＋ドープ（Ｂｉ、Ｙ）ＶＯ4、Ｙ2Ｏ2Ｓ、Ｌａ2Ｏ2Ｓ、シリコンガーネット、Ｙ2Ｏ2Ｓ、もしくはＬａ2Ｏ2Ｓなどの他の蛍光体を使用してもよい。さらに、いくつかの実施形態では、特許文献１および／または特許文献２に記載されている蛍光体を使用してもよい。蛍光体はまた、適当などのようなレベルにもドープすることができる。いくつかの実施形態では、Ｃｅおよび／またはＥｕを、ドーパント濃度が約０．１から約２０％の範囲内となるように単結晶蛍光体内にドープする。さらに、本願の譲受人に譲渡され、その開示を参照により本明細書に組み込む特許文献３に記載のように、蛍光体または他の光変換材料をシート状に予め形成し、個々の光変換構造に個片化し、ピックアンドプレイスツールを用いて発光表面上に堆積させてもよい。
【００３４】
また、本明細書では、特定の色の光とは、可視光スペクトル内の特定の色に対応する波長範囲内に収まる波長を有する光を指すことがある。例えば、青色光は約４４０ナノメートル（ｎｍ）から約４７０ｎｍの間の波長を有することができ、緑色光は約５０５ｎｍから約５５５ｎｍの間の波長を有することができ、黄色光は約５６５ｎｍから約５８０ｎｍの間の波長を有することができ、赤色光は約６１０ｎｍから約７２０ｎｍの間の波長を有することができる。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態は、従来の蛍光体分注方法では、異なる電気および／または光学パラメータを有する数百または数千ものＬＥＤチップが共にグループ化されて、蛍光コーティング機構に用いられることを受けて生じ得たものである。したがって、ＬＥＤチップは全て、同じ種類および量の蛍光コーティングを受けることになり、その結果、従来方法に従って製造されたパッケージ化ＬＥＤでは、色ポイントに大きなばらつきが生じ得る。したがって、ビニングの生産歩留りを増大させるために、各ＬＥＤチップ上に堆積させる光変換材料の量、厚さ、および／または色ポイントを変動させることによって、パッケージ化ＬＥＤ間での色ポイント差異を低減させると有利となり得る。特に、各ＬＥＤチップは、特定の放射束（ＲＦ）および／または特定の平均波長（ＷＬ）を有する光を発することができ、これらは各ＬＥＤチップについて測定することができる。各ＬＥＤチップ上に堆積させるべき蛍光体または他の光変換材料の量、厚さ、および／または色ポイントは、各チップおよび／または同様の測定された発光特性を有するチップ群について測定された発光特性に基づいて選択することができる。例えば、青色ＬＥＤチップでは、青色ＬＥＤチップ上に堆積させるべき黄色蛍光体の量および色ポイントは、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とが発する光の組合せによって、所望の色ポイントの白色光が出現するように選択することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、光変換材料の量、厚さ、および／または色ポイントを各ＬＥＤチップについて変動させて、構成要素となる各ＬＥＤチップの発光特性が異なるにもかかわらず、全てが同じ色ポイントの光出力をもたらすパッケージ化ＬＥＤを設けることができる。したがって、特定の色ポイント／ＣＣＴを目標とするパッケージ化ＬＥＤは、目標色ポイント周囲の４ステップマカダム楕円内で測定することができる。
【００３６】
図２は、本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤを製造するための装置またはシステム２００を示す概略図である。ここで図２を参照すると、システム２００は、ＬＥＤチップの測定された発光特性に基づいて、ＬＥＤチップ上に光変換材料を選択的に堆積させるように構成され、したがって、それによって生産されたパッケージ化ＬＥＤは全て、所望の色ポイントの光を発するように構成されることになる。特に、システム２００は、ＬＥＤ構造１０が発する光３７の発光特性を測定するように構成された光センサ３５に結合された制御器２０を含む。例えば、光センサ３５は、ＬＥＤ構造１０がプローブ５９によって活性化（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）されたときに、ＬＥＤ構造１０が発する光３７の波長および／または放射束を測定することができる。測定された発光特性は、通信ライン２８を介して制御器２０に供給することができ、システム２００の動作制御に使用することができ、これについては以下でより詳細に説明する。ＬＥＤ構造１０は、ＬＥＤウェハ、装着されたＬＥＤダイもしくはチップ、および／または装着されてない（すなわち裸の）ＬＥＤチップを含むことができる。したがって、本発明の実施形態によるシステムおよび方法は、製造工程の様々な段階で使用することができる。
【００３７】
図２に示すように、システム２００は、制御ライン２６を介して制御器２０に結合された分類機構４２と、異なる光変換材料をそれぞれ含む複数のカートリッジ／貯蔵部３０Ａから３０Ｃとをさらに含む。例えば、貯蔵部３０Ａから３０Ｃはそれぞれ、蛍光体粒子濃度が懸濁した液状封入材料（例えば、エポキシ、シリコーンなど）を含むことができる。いくつかの実施形態では、各貯蔵部３０Ａから３０Ｃは、ＬＥＤ構造１０が発する光３７を異なる色の光に変換するように構成された異なる蛍光体粒子を含むことができる。例えば、貯蔵部３０Ａは黄色発光蛍光体を含むことができ、貯蔵部３０Ｂは赤色発光蛍光体を含むことができ、貯蔵部３０Ｃは緑色発光蛍光体を含むことができる。あるいは、各貯蔵部３０Ａから３０Ｃは、異なる種類の黄色発光蛍光体（ＹＡＧ、ＢＯＳＥ、およびＣＡＳＮなど）を含んでも、または、同じ種類であるが、粒径および／または光学特性が異なる黄色発光蛍光体を含んでもよい。いくつかの実施形態では、貯蔵部は３０Ｃまた、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、および／またはＺｒＯ2などの散乱粒子を含んでもよい。貯蔵部３０Ａから３０Ｃは、それぞれの入力ライン３２Ａから３２Ｃを介して供給ライン３６に取り付けられる。入力ライン３２Ａから３２Ｃを介した液体の流れは、電子的に制御可能な質量流量制御器３４Ａから３４Ｃによってそれぞれ制御することができ、これらの質量流量制御器は、制御ライン２２を介して制御器２０に結合されている。供給ライン３６は、１つまたは複数の光変換材料を分注器５０に供給する。１つ（または複数）の光変換材料の、供給ライン３６を介した分注器５０への流れは、制御ライン２４によって制御器２０に結合された電子的に制御可能な弁４０によって制御することができる。
【００３８】
分類機構４２は、制御器２０からの信号に応答して、ＬＥＤ構造１０を、センサ３５からの測定された発光特性に基づいて、同様の発光波長および／または同様の放射束など、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップを含む４５Ａから４５Ｄの複数の群の１つに分類することができる。例えば、ＬＥＤ構造１０がＬＥＤチップである場合、ＬＥＤチップの発光特性を測定することができ、このＬＥＤチップを、同様の発光特性を有する他のＬＥＤチップを含む４５Ａから４５Ｄの群の１つに分類することができる。あるいは、ＬＥＤ構造１０がＬＥＤウェハである場合、ウェハ上のあらゆるチップを試験するのではなく、ウェハ上の代表的な領域および／またはＬＥＤチップの発光特性を測定すればよい。したがって、チップをウェハから分離した後、ＬＥＤ構造１０の試験位置の発光特性に基づいて、ＬＥＤチップを同様の発光特性を有する４５Ａから４５Ｄの群に分類することができる。したがって、ＬＥＤ構造１０は、蛍光体堆積および／またはＬＥＤパッケージ化完成の前に、チップおよび／またはウェハレベルで、４５Ａから４５Ｄの群の１つに分類される。
【００３９】
制御器２０は、それによって、特定の群の特定の測定された発光特性、および完成したパッケージ化ＬＥＤに所望または目標とされる色ポイントに基づいて、群４５Ａから４５Ｄ内のＬＥＤチップのそれぞれの上に堆積させる１つまたは複数の光変換材料を貯蔵部３０Ａから３０Ｃから選択することができる。したがって、４５Ａから４５Ｄの各群内のＬＥＤチップは、それらの特定の発光特性に応じて、異なる選択された光変換材料および／または厚さが異なる選択された光変換材料で被覆することができ、これについては以下でより詳細に論じる。
【００４０】
図２をさらに参照すると、制御器２０は、電子制御ライン２２および２４を介して質量流量制御器３４Ａから３４Ｃ、および弁４０の動作を制御して、選択された光変換材料を貯蔵部３０Ａから３０Ｃの対応する１つから分注器５０に供給することができる。制御器２０は、従来のプログラム可能制御器でよく、かつ／またはシステム１００のそれぞれの要素の動作を制御するように構成された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または汎用マイクロプロセッサもしくは制御器（例えば、コンピュータ）を含んでもよい。したがって、制御器２０は、質量流量制御器（ＭＦＣ）３４Ａから３４Ｃの動作を制御することによって、供給ライン３６を介して分注器５０に供給される材料の組成を正確に制御することができる。制御器はさらに、弁４０の動作を制御することによって、分注器５０に供給される選択された光変換材料の量（したがって、堆積させるべき光変換材料の厚さ）を制御することができる。分注器５０は、それによって、４５Ａから４５Ｄの各群について選択された１つ（または複数）の光変換材料を、その群のＬＥＤチップ上に堆積させて、所望の色ポイントの光を発するように構成されたパッケージ化ＬＥＤを設けることができる。選択された光変換材料は、容積測定分注方法、ステンシル印刷、液滴堆積、および／または他の周知の堆積方法によって堆積させることができる。例えば、選択された光変換材料は、分注器５０の一端部に光変換材料のビードを形成し、その形成されたビードにＬＥＤチップおよび／またはＬＥＤチップが中に取り付けられる、分注器５０からビードを分注するための反射キャビティを接触させることによって堆積させることができる。
【００４１】
図２には３つの蛍光体貯蔵部３０Ａから３０Ｃが示されているが、追加の、またはより少数の貯蔵部を設け、制御器２０によって電子的に制御できるそれぞれのＭＦＣおよび／または供給弁を介して供給ラインに取り付けてもよいことが理解されよう。例えば、パッケージ化ＬＥＤに所望される色ポイントに応じて、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、青色蛍光体などを単独で、かつ／または組み合わせて堆積させるために、別個の蛍光体貯蔵部を設けることができる。図２に示すシステム２００はいくつかの部品に分割してもよく、したがって、例えば各ＬＥＤチップ群４５Ａから４５Ｄのために別個の供給ライン３６が設けられ、かつ／または別個の分注器５０が設けられることがさらに理解されよう。さらに、システムは、光変換材料のそれぞれのものを堆積させるための専用の１つの供給ライン３６および分注器５０を有してもよい。したがって、様々な実施形態に従って、貯蔵部、供給ライン、および分注器の数多くの異なる組合せが企図される。
【００４２】
また、図２は、分注器５０による光変換材料の堆積を示すが、本発明のいくつかの実施形態によれば、電気泳動堆積などの他の堆積方法を使用してもよいことを理解されたい。例えば、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップの各群を、そのＬＥＤチップ群に選択された１つ（または複数）の光変換材料を含む電解質ベースの溶液に浸漬させることができ、その溶液に印加される電流に応答して、ＬＥＤチップを１つ（または複数）の選択された光変換材料で被覆することができる。あるいは、蛍光体または他の光変換材料は、シート状に予め形成することができ、システム２００は、光変換材料を個片化し、同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップの各群上に堆積させるのに使用できるツールを含むことができる。ＬＥＤチップおよび蛍光体シートの発光特性は、各ＬＥＤチップ群用の特定の蛍光体を選択する前に別個に測定することができる。
【００４３】
図３は、本発明のいくつかの実施形態による発光素子（ＬＥＤ）を製造するための例示動作を示す流れ図である。ここで図３を参照すると、ブロック３０２で、複数のＬＥＤチップの発光特性が測定される。例えば、各ＬＥＤチップは、プローブを用いて活性化することができ、ＬＥＤチップが出力する光は、光センサを用いて測定することができる。測定される発光特性には、各ＬＥＤチップが発した光の波長（ＷＬ）および／または放射束（ＲＦ）が含まれ得る。ＬＥＤチップは、同じ色の光を発するように構成される。例えば、ＬＥＤチップは、約４４０ｎｍから約４７０ｎｍの波長範囲内の青色光を発するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤチップは、同じＬＥＤウェハから設けることができる。例えば、ＬＥＤウェハは、発光ダイオード構造を画定する複数のエピタキシャル層を含むことができ、例えば、ダイシングソーを用いてダイシングすることによって、複数の離散チップ領域に分割することができる。かかる技術は当業者には周知であり、本明細書では詳細には論じない。
【００４４】
ブロック３０４で、ＬＥＤチップは、各ＬＥＤチップの測定された発光特性に基づいて複数の群に分類され、したがって、各群は同様の測定された発光特性を有するＬＥＤチップを含むことになる。例えば、ＬＥＤチップは、同様のピーク発光波長を有する群に分類することができる。特に、各群内のＬＥＤチップは、互いに約５ｎｍ以下の範囲内のピーク波長を有する光を発することができる。ＬＥＤチップはまた、同様の放射束を有する群に分類することができる。例えば、各群内のＬＥＤチップは、互いに約１０〜２０ミリワット（ｍＷ）の範囲内の放射束を有する光を発することができ、これは、ＬＥＤチップを組み込むことができる製品の全光出力の約２％から約５％を表し得る。この範囲は、他のダイ寸法ではより低くてもよいことが理解されよう。複数のＬＥＤチップが同じＬＥＤウェハから設けられる場合、それらのチップをウェハからダイシングおよび／または他の形で分離する前に、ウェハ上の代表的な試験領域／チップの発光特性を測定することが可能となり得る。したがって、ＬＥＤチップは、試験位置から出力された光に基づいて各群に分類することができる。したがって、ブロック３０４での分類は、パッケージ化ＬＥＤの完成前に、チップおよび／またはウェハレベルで実施される。
【００４５】
さらに図３を参照すると、ブロック３０６で、各ＬＥＤチップ群について、それぞれの光変換材料が選択される。光変換材料は、各群についてその群に含まれたＬＥＤチップの測定された発光特性、および所望または目標とされる色ポイントに基づいて選択される。光変換材料は、ＬＥＤチップが発する光の少なくとも幾分かを吸収し、それに応答して異なる色の光を発するように構成される。いくつかの実施形態では、選択される光変換材料は、蛍光体および／または蛍光体粒子濃度が懸濁した溶液でよい。したがって、各ＬＥＤチップ群について、光変換材料から出力される光が、その特定の群のＬＥＤチップから出力される光と組み合わさって、所望の色ポイントを有する光が出現するように、光変換材料がそれぞれ選択される。
【００４６】
光変換材料は、各群について、各群に含まれたＬＥＤチップの測定発光波長の平均に基づいて選択することができる。例えば、ブロック３０２で測定されたそれぞれの発光波長に基づいて、ブロック３０４で２つの群に分類された青色発光ＬＥＤチップから白色光を得るには、第１のＬＥＤチップ群について、その第１のＬＥＤチップ群の平均発光波長に基づいて、ＣｅドープＹ3Ａｌ5Ｏ12（ＹＡＧ：Ｃｅ）などの第１の黄色発光蛍光体を選択することができる。同様に、第２のＬＥＤチップ群については、その第２のＬＥＤチップ群の平均発光波長に基づいて、ＥｕドープＳｒ2-xＢａxＳｉＯ4（ＢＯＳＥ）などの第２の黄色発光蛍光体を選択することができる。あるいは、各ＬＥＤチップ群について、異なるドーピングプロフィルを有する同じ光変換材料を選択することもできる。各ＬＥＤチップ群のための光変換材料の選択について、図４を参照しながら以下でさらに説明する。
【００４７】
また、各群のＬＥＤチップ上に堆積させるべき光変換材料の厚さも、各群のＬＥＤチップについて測定された平均放射束に基づいて選択することができる。例えば、ブロック３０２で測定されたそれぞれの放射束および色ポイントに基づいて、ブロック３０４で２つの群に分類された青色発光ＬＥＤチップから白色光を得るには、ＬＥＤチップの両群についてＣｅドープＹ3Ａｌ5Ｏ12（ＹＡＧ：Ｃｅ）を選択することができるが、その厚さは、各群のＬＥＤチップの平均放射束に基づいて、各群で異なる。光変換材料がシリコーン溶液に懸濁した蛍光体粒子を含む場合は、各群の選択された光変換材料の厚さもやはり、シリコーン溶液の体積当たりの蛍光体濃度に基づくことができる。各ＬＥＤチップ群のための光変換材料の厚さの選択について、図５を参照しながら以下でさらに説明する。
【００４８】
いくつかの実施形態では、所望の色ポイントを有する光が出現するように、１つまたは複数のＬＥＤ群について複数の光変換材料を選択することができる。例えば、青色発光ＬＥＤチップ群では、上記で論じたように、青色発光ＬＥＤチップの測定された発光特性に基づいて、ＬＥＤチップが発する青色光を黄色波長範囲内の光に変換するように構成された、黄色発光蛍光体などの第１の光変換材料を選択することができる。さらに、第２の光変換材料を、青色発光ＬＥＤチップの測定された発光特性および／または第１の光変換材料の発光特性に基づいて選択することができる。例えば、特定の群のＬＥＤチップが発する青色光および／または第１の光変換材料が発する黄色光を赤色光に変換するように構成された赤色発光蛍光体を選択することができる。したがって、第１および第２の光変換材料は、そこから発せられる黄色および赤色光が、特定の群のＬＥＤチップが発する青色光と組み合わさって、所望の色ポイントを有する白色光が出現するように選択することができる。かかる第１および第２の光変換材料はまた、順次堆積させることができる。例えば、まず赤色発光蛍光体を堆積させ、次いで、青色発光ＬＥＤチップおよび赤色発光蛍光体の色ポイントを測定することができる。最終の色ポイントをより正確に目指すために、測定した青色発光ＬＥＤチップと赤色発光蛍光体との組合せの発光特性に基づいて、黄色または緑色発光蛍光体の蛍光体厚さおよび／または濃度を選択することができる。
【００４９】
ブロック３０８で、各群について選択されたそれぞれの１つ（または複数）の光変換材料を各群のＬＥＤチップ上に堆積させて、複数のパッケージ化ＬＥＤを設ける。各群について選択された１つ（または複数）の光変換材料は、いくつかの既知の方法によって堆積させることができる。例えば、ブロック３０６で選択されたそれぞれの１つ（または複数）の光変換材料が、シリコーン溶液に懸濁した蛍光体粒子を含む場合、それぞれの光変換材料は、図２を参照しながら上記で論じたように、容積測定分注方法、ステンシル印刷、電気泳動堆積、および／または液滴堆積によって堆積させることができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態に従って製造される各パッケージ化ＬＥＤは、ＬＥＤチップと、各群のＬＥＤチップの測定された発光特性に基づいて特別に選択された異なる種類および／または厚さの光変換材料とを含むことができる。言い換えれば、各ＬＥＤチップ上に堆積させる光変換材料の種類および／または量は、全てのＬＥＤチップが同じ種類および量の蛍光体で被覆され得る従来の製造方法とは異なり、各ＬＥＤチップ群の特定の発光特性に基づいて調整される。したがって、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化ＬＥＤは、それらの構成要素となるＬＥＤチップの電気および／または光学特性が異なるにもかかわらず、ほぼ同じ色ポイントを有する光を発するように構成することができる。
【００５０】
上記では、白色光を発するように構成されたパッケージ化ＬＥＤの形成について参照しながら主に論じたが、図３の流れ図を参照しながら上記で説明した動作を用いて、任意の所望の色を有する光を発するように構成されたパッケージ化ＬＥＤを製造することができることを理解されたい。例えば、ブロック３０６で、特定の青色ＬＥＤチップ群が発する光の大部分かつ／または全てを吸収して、所望の色ポイントを有する赤色光が出現するように構成された赤色発光蛍光体を選択することができる。同様に、ブロック３０６で、特定の青色ＬＥＤチップ群が発する光の大部分かつ／または全てを吸収して、所望の色ポイントを有する緑色光が生じるように構成された緑色発光蛍光体を選択することもできる。また、上記では、青色ＬＥＤチップを、それらの測定された発光特性に基づいて異なる群に分類することを参照しながら主に論じたが、他の色の光を発するように構成されたＬＥＤチップの発光特性を測定し、分類することもでき、そうした測定された発光特性に基づいてそれぞれの光変換材料を選択して、所望の色ポイントの他の色の光を生じることができる。
【００５１】
図４は、本発明のいくつかの実施形態による、ＬＥＤチップの測定波長に基づいた光変換材料の選択を示す１９３１ＣＩＥ色度図である。図４には、可視色度の全色域が馬蹄形の図として示されている。より具体的には、色域の曲線縁部４００はスペクトル軌跡と呼ばれ、ナノメートル（ｎｍ）で記載された波長を有する単色光に対応する。色域の下側部分の直線縁部４１０は、紫線（ｐｕｒｐｌｅ  ｌｉｎｅ）と呼ばれる。これらの色は、色域の境界にあるものの、対応する単色光を有しない。この図の内部では純色がより少なくなり、中心には白色が出現する。任意の２色を混合することによって形成できる色は全て、色度図上のその２色を表す２点を結ぶ直線上に存在することになる。同様に、３色を混合することによって形成できる色は全て、色度図上の対応する点によって形成される三角形の内部に見られる（複数源でも同様である）。
【００５２】
白色光源では、色度は、光源の「白色ポイント」と称することができる。白色光源の白色ポイントは、所与の温度まで加熱された黒体輻射体が発する光の色に対応する色度ポイントの軌跡に沿って収まることになり得る。したがって、白色ポイントは、光源の相関色温度（ＣＣＴ）によって識別することができ、これは、加熱された黒体輻射体が白色光源の色または色相に整合する温度である。本発明のいくつかの実施形態によって製造されるパッケージ化ＬＥＤは、約２５００ケルビン（Ｋ）から約１０，０００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を有する白色光を発するように構成することができる。
【００５３】
図４に示すように、青色発光ＬＥＤチップは、４５１ｎｍ、４５５ｎｍ、４６１ｎｍ、４６５ｎｍ、および４６９ｎｍの平均測定発光波長をそれぞれ有する５つの群に分類された。色度図上の色ポイント４０１〜４０５はそれぞれ、各群の平均発光波長を表す。より具体的には、色ポイント４０１は、約４５１ｎｍの平均発光波長を有するＬＥＤチップ群を表し、色ポイント４０２は、約４５５ｎｍの平均発光波長を有するＬＥＤチップ群を表し、色ポイント４０３は、約４６１ｎｍの平均発光波長を有するＬＥＤチップ群を表し、色ポイント４０４は、約４６５ｎｍの平均発光波長を有するＬＥＤチップ群を表し、色ポイント４０５は、約４６９ｎｍの平均発光波長を有するＬＥＤチップ群を表す。
【００５４】
それぞれの光変換材料が、各群の平均発光波長に基づいた所望の色ポイント４２０を有する光が出現するように、色ポイント４０１〜４０５によって表される各ＬＥＤチップ群について選択される。より具体的には、色度図上の各群を表す色ポイント４０１〜４０５と、所望の色ポイント４２０とによって画定される線４１１〜４１５に基づいて、各群の色座標（ＣＣｘ、ＣＣｙ）が決定される。決定した色座標に対応する色ポイント４２１〜４２５を図４に示す。したがって、色ポイント４０１〜４０５によって表される各群について、決定した色ポイント４２１〜４２５を有するそれぞれの光変換材料が選択される。線４１１〜４１５は、色ポイント４０１〜４０５および４２１〜４２５によって表される色のそれぞれのものを混合することによって形成できる全ての色を画定する。それぞれの光変換材料の量または厚さは、線４１１〜４１５に沿った所望の色ポイント４２０の光出力をもたらすように選択することができ、これについては以下でより詳細に論じる。
【００５５】
図５は、本発明のいくつかの実施形態による、ＬＥＤチップの測定放射束に基づいた光変換材料の厚さの選択を示すグラフである。図５に示すように、青色ＬＥＤチップ群の平均放射束ＲＦ（ミリワットで示す）と、選択された光変換材料の厚さ（オングストロームで示す）とを関連付ける曲線５０５が、選択された光変換材料の特性に基づいてプロットされている。例えば、選択された光変換材料が、シリコーン溶液内に分散した蛍光体粒子を含む場合、曲線５０５は、シリコーン溶液の体積当たりの蛍光体濃度に基づく。選択される厚さと蛍光体濃度とは、非常に相関し得る。より具体的には、光変換材料の選択される厚さは、蛍光体濃度、青色ＬＥＤ放射束、青色ＬＥＤ波長、および分注される体積の関数となり得る。上記のように、各群内のＬＥＤチップは、互いに約１０〜２０ｍＷ以内の放射束を有することができる。したがって、ＬＥＤチップ群について測定した放射束値の平均を用いると、曲線５０５および／または上記の式に基づいて、所望の色ポイントを有する光が出現するように、そのＬＥＤチップ群に適当な光変換材料の厚さを決定することができる。
【００５６】
図６Ａ〜６Ｅはそれぞれ、本発明のいくつかの実施形態に従って調整された色ポイントを有するパッケージ化ＬＥＤ６００Ａ〜６００Ｅを示し、図７は、図６Ａ〜６Ｅのパッケージ化ＬＥＤのシミュレーション結果を示す色度図の領域である。ここで図６Ａ〜６Ｅを参照すると、パッケージ化ＬＥＤ６００Ａ〜６００Ｅは、異なる発光波長を有する青色発光ＬＥＤチップ６０１〜６０５をそれぞれ含む。特に、ＬＥＤチップ６０１は、約４５１ｎｍのピーク波長を有する光を発し、ＬＥＤチップ６０２は、約４５５ｎｍのピーク波長を有する光を発し、ＬＥＤチップ６０３は、約４６１ｎｍのピーク波長を有する光を発し、ＬＥＤチップ６０４は、約４６５ｎｍのピーク波長を有する光を発し、ＬＥＤチップ６０５は、約４６９ｎｍのピーク波長を有する光を発する。青色ＬＥＤチップ６０１〜６０５はそれぞれ、上記で論じたように、それらのそれぞれの発光波長に基づいて異なる群に分類され、異なる種類および／または量の黄色発光光変換材料によって被覆される。特に、ＬＥＤチップ６０１、６０２、および６０３は、ＹＡＧ：Ｃｅなどの同じ光変換材料６２１が異なる厚さ／量で被覆される。ＬＥＤチップ６０４は、Ｃｅ：ＣａＡｌＳｉＮ3などの異なる光変換材料６２２によって被覆され、その厚さはＬＥＤチップ６０１の光変換材料６２１とほぼ同じ厚さを有する。ＬＥＤチップ６０５も同様に、ＢＯＳＥなどの異なる光変換材料６２３によって被覆され、その厚さはＬＥＤチップ６０３の光変換材料６２１とほぼ同じ厚さを有する。各光変換材料６２１〜６２３の色ポイントおよび厚さは、各ＬＥＤチップと、選択された光変換材料とが発する光の組合せによって、所望の色ポイント７２０を有する白色光が出現するように、図７に示す青色ＬＥＤチップ６０１〜６０５それぞれの発光特性および所望の色ポイント７２０に基づいて選択された。
【００５７】
次に図７を参照すると、線７０１、７０２、７０３、７０４、および７０５はそれぞれ、図６Ａ〜６Ｅに示す青色発光ＬＥＤチップ６０１、６０２、６０３、６０４、および６０５が出力する光と、黄色発光蛍光体６２１、６２２、および６２３が出力する光との組合せによって画定することができる色ポイントを表す。図７に示すように、線７０１〜７０５は、所望の色ポイント７２０周囲の４ステップマカダム楕円７１５内で交差する。したがって、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化ＬＥＤ６００Ａ〜６００Ｅは、青色光および黄色光の両方を発するように構成することができ、その光は、それらの個々の構成要素となるＬＥＤチップ６０１〜６０５の発光特性が異なるにもかかわらず、同じ色ポイント７２０の白色光として知覚される。
【００５８】
図６Ａ〜６Ｅおよび図７には、白色光をもたらすために、黄色発光光変換材料によって取り囲まれた青色ＬＥＤチップを含むものとして示しているが、本発明の実施形態に従って製造されるパッケージ化ＬＥＤは、任意の所望の色ポイントに基づいて選択されたＬＥＤチップと光変換材料との他の組合せを含むことができることを理解されたい。したがって、本発明の実施形態によれば、任意の所望の色を有する光を発するパッケージ化ＬＥＤを製造することができる。
【００５９】
図面および明細書では、本発明の典型的な実施形態を開示し、特定の用語を使用してきたが、これらの用語は概括的かつ説明的な意味で使用したものにすぎず、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を限定するものではない。
【図１】
2009272638.tif 000003
【図２】
2009272638.tif 000004
【図３】
2009272638.tif 000005
【図４】
2009272638.tif 000006
【図５】
2009272638.tif 000007
【図６Ａ】
2009272638.tif 000008
【図６Ｂ】
2009272638.tif 000009
【図６Ｃ】
2009272638.tif 000010
【図６Ｄ】
2009272638.tif 000011
【図６Ｅ】
2009272638.tif 000012
【図７】
2009272638.tif 000013
【外国語明細書】
2009272638000001.pdf