专利名称：制造白色发光的发光二极管元件的方法
技术领域：
本发明涉及在使用发光二极管芯片的发光二极管元件中的白色发光的发光二极管元件的制造方法。
背景技术：
最近，例如开发了在InGaN系中发出蓝光的发光二极管芯片，在这种蓝色发光的发光二极管芯片中，发光亮度高是众所周知的。
因此，在这种蓝色发光的发光二极管芯片中，其表面利用包含荧光物质的透光性合成树脂制的涂层覆盖，通过上述涂层中的荧光物质来使上述蓝色发光的波长部分变换成黄色，利用这些混色来进行白色发光。
这样，当利用包含荧光物质的透光性合成树脂的涂层来覆盖蓝色发光的发光二极管芯片、而将波长变换为白色发光的情况下，就上述涂层的膜厚而言，例如，当涂层的膜厚较厚时，波长转换成黄绿色的比率变高，从而，成为了黄绿色强的色调；此外，当上述涂层的膜厚较薄时，蓝色被波长转换的比率变低，从而成为蓝色强的色调，因此，上述涂层的膜厚对波长的变换存在很大影响。因此，必需使上述涂层的膜厚一致，以使其在上述多个发光二极管芯片的各个上大致相等，同时，使上述涂层的正面成为平滑的平面。
此外，在上述结构中，通过增减该涂层的膜厚而能够改变白色发光的色调。
在作为现有技术的(日本专利)特开2000-208822号公极中揭示有下述方法当利用包含荧光物质的透光性合成树脂的涂层来覆盖上述蓝色发光的发光二极管芯片时，(1)在基板的上面，以能够在各个发光二极管芯片的侧面形成规定涂层的节距间隔而并列安装有多个上述发光二极管芯片，在上述基板的上面形成包含荧光物质的透光性合成树脂层，使得上述各个发光二极管芯片被埋设在该合成树脂层内，再利用照相平版印刷法(photolitho)(利用形成图形用掩模的曝光来印刷、进行显影处理的方法)来除去该合成树脂层中的各个发光二极管芯片间的部分。
(2)在基板的上面，以能够在各个发光二极管芯片的侧面形成规定涂层的节距间隔而并列安装有多个上述发光二极管芯片，相对于该各个发光二极管芯片，涂敷包含荧光物质的透光性合成树脂，使得通过利用掩模的网眼印刷而由该合成树脂所覆盖。
(3)在基板的上面，以能够在各个发光二极管芯片的侧面形成规定涂层的节距间隔而并列安装有多个上述发光二极管芯片，在上述基板的上面形成包含荧光物质的透光性合成树脂层，使得在将上述各个发光二极管芯片埋设在该合成树脂层内后，将上述基板和合成树脂层切割(dicing)成各个上述发光二极管芯片。
然而，在上述现有技术的(1)和(2)的方法中，当为了得到作为目标的白色发光的色调而变更涂层的膜厚时，必需用设定为能够得到以各个掩模的图案的节距间隔为目标的规定膜厚的部件来替换在照相平版印刷法中使用的图案形成用掩模或者在网眼印刷中使用的掩模。
因此，作为上述照相平版印刷法的图案形成用掩模或者网眼印刷的掩模，必需与作为目标的色调数相对应而准备多种，由于对此必须投入较大费用，所以制造成本大幅度提高。
此外，在上述现有技术中所述的(1)的照相平版印刷法和(2)的网眼印刷方法中，在覆盖发光二极管芯片的涂层的表面上，因为必然地要作出凹凸，所以不能使该表面成为平滑的平面，因此光的色调中会出现斑点，这也是一个问题。
另一方面，在上述现有技术中揭示的(3)的方法中，因为涂层的表面通过切割而形成，所以，为了能够使该表面成为平滑的平面来变更色调，而必需在变更上述涂层的膜厚时，变更将上述各个发光二极管芯片安装在基板上时的节距间隔，因此，不但变更色调非常麻烦，而且变更色调的成本增加很多，这也是问题。
专利文献1(日本专利)特开2000-208822号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可同时解决这些问题的制造方法。
为了实现该目的，本发明的第一方面的特征在于，包括以下工序制造发光二极管坯料板的工序，使相对于蓝色发光的发光层而在一个端面和另一个端面上分别形成阳极电极和阴极电极的多个发光二极管芯片一体化来构成上述发光二极管坯料板；将上述发光二极管坯料板粘贴在膨胀板的上面，使上述阴极电极和阳极电极中的至少一个电极与该膨胀板紧密接触的工序；上述发光二极坯料板在粘贴于膨胀板上的状态下而被切割成多个各个发光二极管芯片的工序；在沿着上述膨胀板表面而互相成直角的两个方向上延伸上述膨胀板的工序，以使上述各个发光二极管芯片相互间的间隔扩大；在上述膨胀板的上面形成包含荧光物质的透光性合成树脂层的工序，使上述各个发光二极管芯片埋设在该合成树脂层内并直至其上面的电极；将上述合成树脂层中的上述各个发光二极管芯片间的部分切割成比各个发光二极管芯片的侧面间的间隔尺寸狭窄的切削宽度的工序；和将上述各个发光二极管芯片从上述膨胀板上剥离的工序。
此外，本发明的第二方面的特征在于如第一方面上述，将上述发光二极管坯料板切割成各个发光二极管芯片的工序，是在上述各个发光二极管芯片的侧面从一个电极膜向着另一个电极膜而形成向内倾斜的倾斜面的工序。
另外，本发明的第三方面的特征在于如第一方面或者第二方面上述，在上述发光二极管芯片中的发光层的上侧部分上具有光反射层。
此外，本发明的第四方面的发白色的发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序制造发光二极管坯料板的工序，使相对于蓝色发光的发光层而在一个端面上形成阳极电极和阴极电极的多个发光二极管芯片一体化来构成上述发光二极管坯料板；将上述发光二极管坯料板粘贴在膨胀板的上面，使上述阴极电极和阳极电极与该膨胀板紧密接触的工序；上述发光二极坯料板在粘贴于膨胀板上的状态下而被切割成多个各个发光二极管芯片的工序；在沿着上述膨胀板表面而互相成直角的两个方向上延伸上述膨胀板的工序，以使上述各个发光二极管芯片相互间的间隔扩大；在上述膨胀板的上面形成包含荧光物质的透光性合成树脂层的工序，使上述各个发光二极管芯片埋设在该合成树脂层内并至少至其侧面；将上述合成树脂层中的上述各个发光二极管芯片间的部分切割成比各个发光二极管芯片的侧面间的间隔尺寸狭窄的切削宽度的工序；和将上述各个发光二极管芯片从上述膨胀板上剥离的工序。
当采用本发明时，将一体化多个发光二极管芯片的发光二极管坯料板粘贴在膨胀板上。使该发光二极管坯料板的各个发光二极管芯片的阴极电极和阳极电极中的至少一个电极或者两个电极与膨胀板紧密接触，在该状态下，将上述发光二极管坯料板切割成多个各个发光二极管芯片后，通过使上述膨胀板在沿着其表面互相成一直角的两个方向上延伸来扩大上述各发光二极管芯片之间的间隔，可以确保在各个发光二极管芯片之间，在该各个发光二极管芯片侧面上形成规定涂层的间距间隔。
其次，在上述膨胀板的上面形成包含荧光物质的光透过性合成树脂层后，通过将该合成树脂层中的上述各个发光二极管芯片之间的部分切割成比上述各个发光二极管芯片的侧面间的间隔尺寸狭窄的切削宽度，因为包含荧光物质的光透过性合成树脂残留在上述各个发光二极管的侧面上，所以可以用包含上述荧光物质的光透过性合成树脂的涂层覆盖上述各个发光二极管芯片的侧面或者全体，并且，使该涂层的表面成为通过切割制成平滑的表面。同时，使上述涂层的厚度在多个各个发光二极管芯片中大致保持相同。
其次，最后，将上述各个发光二极管芯片从上述膨胀板上剥离。通过这样，可使上述各个发光二极管芯片的阴极电极和阳极电极中的至少一个电极或者两个电极可靠地露出，可以简单而可靠地从外部将线路图案或者金属线等与露出的电极进行电气连接。
而且，在相互成直角的两个方向上延伸上述膨胀板的情况下，通过改变两个方向的延伸尺寸，可以使各个发光二极管芯片相互间的间隔变窄或者变宽以适当地增减，这样，因为可以增减残留在上述各个发光二极管芯片的侧面上的合成树脂的厚度，所以可以任意地改变上述各个发光二极管芯片的涂层的膜厚。
或者，在切割上述合成树脂层中的上述各个发光二极管芯片之间的部分的情况下，通过扩宽或者变窄上述切割的切削宽度以适当地增减，而可以增减残留在上述各个发光二极管芯片侧面上的合成树脂厚度，因此，可以任意改变上述各个发光二极管芯片的涂层膜厚。
或者，也可以通过组合在向两个方向延伸上述膨胀板的情况下来适当增减延伸尺寸、与在切割上述合成树脂层中的各个发光二极管芯片间的部分的情况下来适当增减其切削宽度两者，来进行上述涂层膜厚的变更。
即，当采用本发明时，通过增减上述各个发光二极管芯片的涂层膜厚而可以变更色调，这与上述现有技术情况下相比，可以极其简单、容易且正确地进行，同时，可大大地降低变更色调所需要的成本。
特别是，利用第二方面上述的结构，因为可以在光的衰减较少的状态下，使发光二极管芯片的发光层发出的光主要从设置在发光二极管芯片侧面上的倾斜面射出，因此具有可进一步提高发光亮度的优点。
此外，利用第三方面上述的结构可以达到增加从侧面发出的光量。
图1是表示第一实施方式的发光二极管元件的立体图。
图2是从图1的II-II方向看的截面图。
图3是表示在第一实施方式中，将发光二极管的坯料板粘贴在膨胀板上的状态的立体图。
图4是从图3的IV-IV方向看的截面图。
图5是表示在第一实施方式中，将发光二极管的坯料板分割为各个发光二极管芯片的状态的平面图。
图6是从图5的VI-VI方向看的放大的截面图。
图7是表示在第一实施方式中，延伸膨胀板的状态的平面图。
图8是从图7的VIII-VIII方向看的放大的截面图。
图9是表示在第一实施方式中，在膨胀板上形成合成树脂层的状态的平面图。
图10是从图9的X-X方向看的放大的截面图。
图11是表示在第一实施方式中，将合成树脂层分割为各个发光二极管芯片的状态的平面图。
图12是从图11的XII-XII方向看的放大的截面图。
图13是表示使用第一实施方式的发光二极管元件的发光装置的立体图。
图14是表示使用第一实施方式的发光二极管元件的发光灯装置的纵截面主视图。
图15是表示第二实施方式的发光二极管元件的立体图。
图16是从图15的XVI-XVI方向看的截面图。
图17是表示在第二实施方式中，将发光二极管的坯料板粘贴在膨胀板上的状态的截面图。
图18是表示在第二实施方式中，将发光二极管坯料板分割为各个发光二极管芯片的状态的截面图。
图19是表示在第二实施方式中，延伸膨胀板的状态的截面图。
图20是表示在第二实施方式中，在膨胀板上形成合成树脂层的状态的截面图。
图21是表示在第二实施方式中，将合成树脂层分割为各个发光二极管芯片的状态的平面图。
符号说明1，1’发光二极管元件，2，2’发光二极管芯片，2a，2a’ 发光二极管芯片的基板，2d，2d’ 发光二极管芯片的发光层，2b，2b’ 发光二极管芯片的阴极电极，2f，2f’ 发光二极管芯片的阳极电极，3，3’涂层，A，A’发光二极管的坯料板(material plate)，A1，A1’ 切断线，B，B’膨胀板(expansion sheet)，C，C’合成树脂层。
具体实施例方式
以下，根据附图来说明本发明的实施方式。
图1～图14是表示第一实施方式。
在这些图中，图1和图2是表示在第一实施方式中制造的发光二极管元件1。
发光二极管元件1是这样构成的，即，用包含荧光物质的透光性合成树脂制的涂层3覆盖发光二极管芯片2和该发光二管芯片2的侧面，发光二极管芯片2的一端面的阳极电极2f和另一端面的阴极电极2b没有被上述涂层覆盖而露出。
如现有技术所公知的那样，上述发光二极管芯片2是这样构成的，即，至少在基板2a的下面形成上述阴极电极2b，另一方面，在上述基板2a的上面以层积状而形成n型半导体层2c、蓝色发光的发光层2d、P型半导体层2e、和上述阳极电极2f。
这种结构的发光二极管元件1，通过用包含荧光物质的透光性合成树脂制的涂层3覆盖该发光二极管芯片2的侧面，而使在上述发光二极管芯片2的发光层2d中的蓝色光的波长被上述涂层中的荧光物质所变换，成为白色而向外射出。
在这种情况下，在上述发光二极管芯片2的侧面中的至少上述P型半导体层2e的部分上，增大基板2a、阴极电极2b、n型半导体层2c和发光层2d的部分的尺寸D1，并减小阳极电极2f的部分的尺寸D2，而向着阳极电极2f来设置向内的倾斜面2g，通过这样，来使发光层2d处于较大的面积上，该发光层2d发出的光在光衰减较少的状态下从向内倾斜的侧面2g射出，因此，可增加白色发光的发光量。
此外，通过在上述发光二极管芯片2中的发光层2d的上侧部分设置DBR(Distributed Bragg Reflector分布布拉格反射器)层等的光反射层，而可以减少从该发光二极管芯片2的上面向上射出的光量，增加从侧面射出的光量。
而且，上述结构的发光二极管元件1可以通过下述方法制造。
即，准备经一体化多个上述结构的发光二极管芯片2而形成的发光二极管坯料板A。
其中，该发光二极板坯料板A是通过利用适当的方法、依次在构成基板2a的硅晶片上形成上述阴极电极2b、n型半导体层2c、发光层2d、P型半导体层2e、和阳极电极2f而制造的。
如图3和图4所示，将上述发光二极管坯料板A粘贴在膨胀板B的上面，使该发光二极管坯料板A的阴极电极2b与膨胀板B紧密接合。
其次，如图5和图6所示，在该发光二极管坯料板A被粘贴于上述膨胀板B上的状态下，利用图中没有示出的切割刀具，将沿着上述发光二极管坯料板A中的上述发光二极管芯片2之间的切断线A1的部分切割成切削宽度尺寸W1，将上述发光二极管坯料板A分割为各个发光二极管芯片2。
当切割时，利用切割刀具，在各个发光二极管芯片2的侧面上形成向内的倾斜面2g。
其次，如图7所示，在各个发光二极管芯片2被粘贴于上述膨胀板B的上面的状态下，通过使上述膨胀板B在沿着其表面互成直角的X轴和Y轴的两个方向上延伸，而能够将上述各个发光二极管芯片2相互间的间隔从当初切割时的间隔W1扩大至间隔W2。
其次，通过将预先混入荧光物质而形成的透光性合成树脂以液体状态供给至上述膨胀板B的上面之后使其硬化，而如图9和图10所示，形成合成树脂层C，将上述各个发光二极管芯片2除其上面的阳极电极2f部分以外的部分埋设在该合成树脂层C内。
其次，如图11和图12所示，利用图中没有示出的切割刀具，将沿着上述合成树脂层C中的上述发光二极管芯片2之间的切断线A1的部分切割成切削宽度尺寸W3，通过这样，将上述合成树脂层C分割为各个发光二极管芯片2。
当切割该合成树脂层C时，使切削宽度尺寸W3比上述各个发光二极管芯片2相互之间的间隔尺寸中的、因上述膨胀板B延伸而扩大时的间隔尺寸W2狭窄。
这样，上述合成树脂层C的一部分作为从上述W2中减去W3的值的一半的膜厚T(T＝(W2-W3)×1/2)而残留在上述各个发光二极管芯片2的侧面上，因此，可用包含上述荧光物质的透光性合成树脂制的涂层3覆盖上述各个发光二极管芯片2的侧面。
其次，最后，通过将上述各个发光二极管芯片2从上述膨胀板B上剥离，而能够得到上述图1和图2所示结构的发光二极管元件1。
对于这种结构的发光二极管元件1来说，通过使其发光二极管芯片2的阳极电极2f和阴极电极2b两者露出，而例如能够如图13所示那样，将上述发光二极管元件1安装于在上面形成有一对线路图案E2、E3而构成的基板E1上，使该发光二极管元件1的阴极电极2b与一个线路图案E2电气导通，其次，通过利用细金属线E4构成的引线接合等来使阳极电极2f和另一个线路图案E3之间电气连接，构成发光装置E(在该发光装置E中，也可以如双点划线所示，将基板E1上面的发光二极管元件1的部分与透光性合成树脂制的密封体E5密封构成)；或者，如图14所示，将上述发光二极管元件1安装于在一对引线端子F1、F2中的一个引线端子F1前端形成有凹形的凹部内，使该发光二极管元件1的阴极电极2b与一个引线端子F1电气导通，其次，在利用细金属线F3构成的引线接合等来使阳极电极2f和另一个引线端子F2之间电气连接，然后，通过将其全体元件密封在透光性合成树脂制的透镜体F4内，而可以构成发光灯装置F。
其中，在上述第一实施方式中，当将发光二极管坯料板A粘贴在膨胀板B上时，使发光二极管芯片2的阳极电极2f与膨胀板B紧密接触，但与上述相反，也可以向下粘贴。
其次，图15～图21表示第二实施方式。
在这些图中，图15和图16是表示在第二实施方式中制造的发光二极管元件1’。
该发光二极管元件1’使用在一个端面上具有阳极电极2f’和阴极电极2b’两者而构成的发光二极管芯片2’作为发光二极管芯片，用包含荧光物质的透光性合成树脂制的涂层3’覆盖除去该发光二极管芯片2’中的具有上述阳极电极2f’和阴极电极2b’两者的一端面之外的全体而构成。
如现有技术公知的那样，上述发光二极管芯片2’是这样构成的，即，至少在兰宝石(sapphire)等透明基板2a’的一个表面上以层积状形成n型半导体层2c’、蓝色发光的发光层2d’、P型半导体层2e’、相对于上述n型半导体层2c’的阴极电极2b’、和相对于上述p型半导体层2e’的阳极电极2f’。
对于这种结构的发光二极管元件1’来说，利用包含荧光物质的透光性合成树脂制的涂层3’覆盖除去该发光二极管芯片2’中的一个端面之外的全体，这样，在上述发光二极管芯片2’的发光层2d’中发出的蓝色光的波长被上述涂层中的荧光物质所变换，成为白色而向外射出。
其中，当在不透明的基板上构成上述发光二极管芯片2’的基板2a’的情况下，没有必要形成涂层3’至该基板2a’的背面一侧。换句话说，与上述第一实施方式同样，只用涂层3’覆盖上述发光二极管芯片2’的侧面即可。
而且，上述结构的发光二极管元件1’与上述第一实施方式大致同样，可以用下述方法制造。
即，准备一体化多个上述结构的发光二极管芯片2’而形成的发光二极管坯料板A’，如图17所示那样，将该发光二极管坯料板A’粘贴在膨胀板B’的上面，使该发光二极管坯料板A’的阴极电极2b’和阳极电极2f’与膨胀板B’紧密接触。
其次，如图18所示，在该发光二极管坯料板A’被粘贴在上述膨胀板B’上的状态下，利用图中没有示出的切割刀具，将沿着上述发光二极管坯料板A’中的上述发光二极管芯片2’之间的切断线A1’的部分切割成切削宽度尺寸W1’，这样，将上述发光二极管坯料板A’分割成发光二极管芯片2’。
其次，如图19所示，在各个发光二极管芯片2’粘贴于上述膨胀板B’的上面的状态下，通过使上述膨胀板B’在沿着其表面互相成直角的X轴和Y轴两个方向延伸，而能够将上述各发光二极管芯片2’的相互间的间隔从当初切割时的间隔W1’扩大至间隔W2’。
其次，将预先混入荧光物质的透光性合成树脂以液体状态供给至上述膨胀板B’的上面之后使其硬化，这样，如图20所示，形成合成树脂层C’，将上述各个发光二极管芯片2’的全部埋设在该合成树脂层C’内。
其中，在上述各发光二极管芯片2’的基板2a为不透明的情况下，埋设该发光二极管片2’中的、除其上面的阳极电极2f的部分之外的部分。
其次，如图21所示，利用图中没有示出的切割刀具，将沿着上述合成树脂层C’中的上述发光二极管芯片2’间的切断线A1’的部分，切割成切削宽度尺寸W3’，这样，将上述合成树脂层C’分割为各个发光二极管芯片2。
当切割该合成树脂层C’时，使其切削宽度尺寸W3’比上述各个发光二极管芯片2’的相互间的间隔尺寸中的因延伸上述膨胀板B’而扩大时的间隔尺寸W2’狭窄。
这样，在上述各个发光二极管芯片2’的侧面上，因为上述合成树脂层C’的一部分作为从上述W2’中减去W3’的值的一半的膜厚T’(T’＝(W2’-W5’)×1/2)而残留下来，所以，上述各个发光二极管芯片2’的至少侧面部分可以用包含上述荧光物质的透光性合成树脂制的涂层3’所覆盖。
最后，通过将上述各个光二极管芯片2’从上述膨胀板B’剥离，而能够得到上述图15和图16所示结构的发光二极管元件1’。
第二实施方式的发光二极管元件1’也可以使用于在上述图13所示的发光装置或者图14所示的发光灯装置中。
权利要求
1.一种白色发光的发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序制造发光二极管坯料板的工序，使相对于蓝色发光的发光层而在一个端面和另一个端面上分别形成阳极电极和阴极电极的多个发光二极管芯片一体化来构成所述发光二极管坯料板；将所述发光二极管坯料板粘贴在膨胀板的上面，使所述阴极电极和阳极电极中的至少一个电极与该膨胀板紧密接触的工序；所述发光二极坯料板在粘贴于膨胀板上的状态下而被切割成多个各个发光二极管芯片的工序；在沿着所述膨胀板表面而互相成直角的两个方向上延伸所述膨胀板的工序，以使所述各个发光二极管芯片相互间的间隔扩大；在所述膨胀板的上面形成包含荧光物质的透光性合成树脂层的工序，使所述各个发光二极管芯片埋设在该合成树脂层内并直至其上面的电极；将所述合成树脂层中的所述各个发光二极管芯片间的部分切割成比各个发光二极管芯片的侧面间的间隔尺寸狭窄的切削宽度的工序；和将所述各个发光二极管芯片从所述膨胀板上剥离的工序。
2.如权利要求1所述的白色发光的发光二极管元件的制造方法，其特征在于将所述发光二极管坯料板切割成各个发光二极管芯片的工序，是在所述各个发光二极管芯片的侧面，从一个电极膜向着另一个电极膜而形成向内倾斜的倾斜面的工序。
3.如权利要求1或2所述的白色发光的发光二极管元件的制造方法，其特征在于在所述发光二极管芯片中的发光层的上侧部分上具有光反射层。
4.一种白色发光的发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序制造发光二极管坯料板的工序，使相对于蓝色发光的发光层而在一个端面上形成阳极电极和阴极电极的多个发光二极管芯片一体化来构成所述发光二极管坯料板；将所述发光二极管坯料板粘贴在膨胀板的上面，使所述阴极电极和阳极电极与该膨胀板紧密接触的工序；所述发光二极坯料板在粘贴于膨胀板上的状态下而被切割成多个各个发光二极管芯片的工序；在沿着所述膨胀板表面而互相成直角的两个方向上延伸所述膨胀板的工序，以使所述各个发光二极管芯片相互间的间隔扩大；在所述膨胀板的上面形成包含荧光物质的透光性合成树脂层的工序，使所述各个发光二极管芯片埋设在该合成树脂层内并至少至其侧面；将所述合成树脂层中的所述各个发光二极管芯片间的部分切割成比各个发光二极管芯片的侧面间的间隔尺寸狭窄的切削宽度的工序；和将所述各个发光二极管芯片从所述膨胀板上剥离的工序。
全文摘要
本发明提供一种通过对蓝色发光的发光二极管芯片覆盖含有荧光物质的合成树脂的涂层来使其白色发光的发光二极管芯片的制造方法。将具有多个所述发光二极管芯片的发光二极管坯料板粘贴在膨胀板上之后，分割成各发光二极管芯片，延伸所述膨胀板而使各发光二极管芯片的间隔扩大，在其间形成含有荧光物质的合成树脂层，在各发光二极管芯片的侧面残留下合成树脂层的一部分来切割该合成树脂层中的所述各发光二极管芯片间的部分。
文档编号H01L21/301GK1806346SQ20048001659
公开日2006年7月19日 申请日期2004年5月27日 优先权日2003年6月13日
发明者藤井健博 申请人:罗姆股份有限公司