半导体发光装置的制作方法

专利名称：半导体发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括多个半导体发光器件的阵列的半导体发光装置。具 体地说，本发明涉及采用颜色转换半导体器件来产生该半导体器件发射的原初光(primary light)与将该原初光用作激发光由颜色转换荧光体材 料等进行过颜色转换的二次发射光的颜色混合的半导体发光装置。
背景技术：
采用半导体发光器件(下文中，称为"LED芯片"或简单称为"芯 片")的半导体发光装置已经用于各种类型的发光器，如前灯、街灯、背 光灯、显示器，以及普通照明设备。为了产生期望颜色的发射光，如白 光，半导体发光装置通常采用发光器件和用作波长转换材料的荧光体的 组合。针对这种利用颜色转换半导体器件的半导体发光装置，可以釆用 下面的方法，将荧光体层设置到发光装置中包括的多个LED芯片的阵列。如图1A所示， 一种方法包括将包含荧光体的悬浊液(suspension) 涂至安装在基板121上的LED芯片122，并且涂至接触电极(未示出)， 干燥该悬浊液，由此在LED芯片122周围以均匀厚度形成荧光体层123。 例如在日本特表No. 2003-526212 (对应于CN申请No. (U806034.X、 EP 申请No. 2001919164、 US申请No. 10204576)中公开了这种方法。另一 方法包括利用构图成芯片形状的金属掩模通过丝网印刷形成荧光体层。 这种方法公开于日本特开No. 2006-313886中。根据这种方法，如图IB 所示，荧光体层123不仅沉积在芯片122的上表面上而且淀积在各芯片 122之间。如图1C所示，又一方法包括将含荧光体的树脂分散液涂至单 个LED芯片122上，由此，仅在芯片122的上表面上形成荧光体层123。已经提出了除了上述三种方法以外的另一方法，在该方法中，将荧 光体层与多个LED芯片的阵列分离地形成(参见日本特开No.2004-288760)。在这些常规方法中，如上所述，将荧光体层直接形成在LED芯片上。 当使用多个LED芯片的阵列时，如果从上方观察，则在发射面内特别是 在芯片之间有色度和亮度发生变化。更具体地说，当如图1A所示地单个芯片122涂覆有荧光体层时，发 射光在芯片122之间重复反射，并由此由荧光体进行多次颜色转换。这 导致增更多的向黄色偏移的光分量。因此，当从芯片122的上表面观察 时，与恰好在芯片122上方的色度相对地，在芯片122之间观察到向黄 色偏移。更糟的是，因为在芯片122之间不存在发光部分，所以当从芯 片122的上表面观察时在芯片122之间未发光部分呈现为暗条纹。在如图1B所示的整个芯片122涂覆有荧光体层123的情况下，存在 于芯片122之间的一部分荧光体会比任何其它部分接收更少量的激发光。 具体来说，在该部分荧光体中越深(越接近于基板121)，到达的激发光 的量更少。因此，与激发光更多的恰好在芯片122的上方相比，可以认 为荧光体在该部分处具有相对更高的浓度。发光装置提供的表观颜色取 决于芯片122发射的光(激发光)的颜色和荧光体发射的光的颜色的颜 色混合。由此，当从芯片122的上表面上方观察时，相对于恰好在芯片 122上方展示的表观颜色，在芯片122之间观察到颜色朝向黄色偏移。在如图1C所示的仅仅是单个芯片122的上表面涂覆有荧光体层123 的情况下，可以在芯片122的上表面上获得均匀颜色混合。然而，由于 芯片122之间缺乏发射光分量，因而，当从芯片122的上表面上方观察 时，白色发光芯片122之间的那些非发光部分呈现为暗条纹。当将这种发光装置(LED封装)用作由凸透镜、反射镜以及其它组 件组成的光学系统的光源时，色度和亮度的变化可显著地呈现在通过该 系统投影的图像中。为了减小这些变化，可以在发光部分的顶部上设置 特定层，并且该层包含光漫射剂，如可以使光漫射和散射的精细硅石微 粒。然而，这不足于消除色度和亮度中的那些变化，而是引发了另一个 问题，即光漫射层导致光通量降低。与此相反，可以在多个LED芯片的上表面上设置荧光体层，并且在芯片与荧光体层之间具有间隙。在这种情况下，显著抑制了色度和亮度 的前述变化。然而，这种类型的发光装置难于减小其光源尺寸。为了易 于光学设计，期望减小光源尺寸。发明内容鉴于与现有技术相关的这些问题而设计了本发明。因此，本发明的目的是，提供一种包括直接设置有波长转换层的LED芯片并且显著减小 色度与亮度的变化的发光装置。根据本发明的第一方面， 一种半导体发光装置包括 多个半导体发光器件，每个半导体发光器件都具有上表面和侧表面，所述多个半导体发光器件利用相邻半导体发光器件的侧表面之间的间隙彼此隔开；和波长转换层，该波长转换层包含用于转换由所述多个半导体发光器 件发射的光的至少一部分的波长的波长转换材料，所述波长转换层形成 为桥接所有半导体发光器件的所述上表面。在如上构造的半导体发光装置中，所述半导体发光器件可包括不透 明器件基板和在所述不透明器件基板上形成并且具有侧表面的半导体层 叠部，并且所述半导体层叠部的侧表面可以覆盖有所述波长转换层。在如上构造的半导体发光装置中，所述半导体发光器件可包括透明 器件基板和在所述透明器件基板上形成并且具有侧表面的半导体层叠 部，并且所述半导体发光器件的不面对另一半导体发光器件的所述侧表 面可以覆盖有所述波长转换层和反射层中的任何层。在如上构造的半导体发光装置中，所述半导体发光器件之间的所述 间隙可以填充有包括反射部件和散射部件中的任何部件的填充部件。在如上构造的半导体发光装置中，所述填充部件可以被设置成比所 述半导体发光器件的所述上表面更高。在如上构造的半导体发光装置中，所述波长转换层的与所述间隙相 对应的部分可以被设置成比该波长转换层在所述半导体发光器件的所述 上表面的厚度更薄。在如上构造的半导体发光装置中，所述波长转换材料可以是荧光体。将所述波长转换层形成为链接在分离地设置的^ 述多个LED芯片的 上表面部分(实质发光部分)之间，由此，可以提供在发射面内减小了 亮度和色度变化的发射光。


参照附图，可从下面的说明清楚地看到本发明的这些和其它特性、特征以及优点，在附图中图1A、 1B以及1C是例示相应现有半导体发光装置的图；图2A和2B是例示根据本发明第一示例性实施方式的半导体发光装置的图；图3A、 3B以及3C是例示用于本发明的半导体发光装置的半导体器 件的图；图4是例示用于图2A和2B所示半导体发光装置的制造方法的说明图；图5A和5B是例示根据本发明第二示示例性施方式的半导体发光装 置的图；图6A和6B是例示根据本发明第三示例性实施方式的半导体发光装 置的图；图7A和7B是例示根据本发明第四示例性实施方式的半导体发光装 置的图；图8A和8B是例示根据本发明第五示例性实施方式的半导体发光装 置的图；图9A和9B是例示根据本发明另一示例性实施方式的半导体发光装 置的图；图IOA、 10B以及IOC是例示根据第一实施例与比较例的LED装置 的亮度分布的图；图IIA、 11B以及IIC是例示根据第一实施例与比较例的LED装置 的色度分布的图；图12A和12B是例示根据第二实施例的LED装置的亮度分布和色 度分布的图；以及图13A和13B是例示根据第三实施例的LED装置的亮度分布和色 度分布的图。
具体实施方式
下面，根据示例性实施方式，参照附图，对本发明的发光装置进行 说明。通过实施例，下面要讨论的示例性实施方式釆用了具有设置在一个 基板(封装)上的多个LED芯片的阵列的所谓的白光LED装置。该白 光LED装置可包括蓝色发光LED和基于YAG的荧光体的组合，该基于 YAG的荧光体被用作波长转换材料并由LED发射的蓝光激发以发射黄橙 色光。该白光LED装置形成蓝色和黄橙色的颜色混合，由此提供补充白 光照明。然而，本发明不限于上述构造的白光LED装置，而还可以应用 于任何LED装置，只要它们采用颜色转换发光器件以便利用LED和波 长转换材料的组合提供指定发射光即可。<第一示例性实施方式>图2A和2B示出了第一示例性实施方式。图2A例示了具有设置在 一个基板101上的四个LED芯片102的白光LED装置的截面图，而图 2B例示了当从白光LED装置的上表面上方观察时的该白光LED装置。 尽管图2B示出了隐藏在波长转换层(下文中，也称为"荧光体层")下 面的LED芯片的部分，但LED芯片的整个上表面实际上涂覆有荧光体 层。应注意到，在下文中，将单个LED芯片称为LED芯片或芯片，而 将四个芯片的阵列称为芯片阵列。LED芯片102各自被设置成具有例如沉积在器件基板上的一个或更 多个导电半导体层(n型或p型)，并且可以根据器件基板的类型和如何 排列半导体层而分类成如图3A到3C所示的三种类型。图3A的类型1 的芯片具有沉积在不透明器件基板1022上的半导体层(半导体层叠部) 1021，该芯片允许光透过该半导体层(发光侧)。这种类型的芯片一般具有朗伯(Lambertian)方向特性。与器件基板相比，半导体层1021薄得 多，并且在发射面积上与它们的上表面相比，其侧表面更小，从而导致 侧表面比上表面发射低得多的功率。图3B的类型2的芯片具有沉积在透 明器件基板1022上的半导体层(半导体层叠部)1021，该芯片允许光透 过该器件基板(发光侧)。图3C的类型3的芯片具有沉积在透明器件基 板1022上的半导体层1021，该芯片允许光透过该半导体层(发光侧)。 类型2和3的芯片允许光透过透明器件基板的侧表面，从而导致侧表面 一般发射出与上表面相同的输出。本发明的每一个示例性实施方式都可 应用于这些类型的LED芯片102中的任何一种。然而，在不允许从器件 基板1022漏光的情况下，第一示例性实施方式优选地特别适用于类型1 的LED芯片。LED芯片102在上表面上设置有对半导体层1021进行引线接合需要 的焊盘部(pad section) 102a。尽管图2A和2B所示LED芯片102仅具 有一个焊盘部102a，但它还可以具有两个或更多个焊盘部。LED芯片102 还可以不在其上表面上形成电极，即，仅向其下表面建立电连接。如图所示，本示例性实施方式的白光LED装置100设置成使得在基 板101上按预定间隔设置四个LED芯片102，并且在LED芯片102的上 表面上和芯片102之间的间隙(间隔)上部连续形成荧光体层103。艮P， 荧光体层103桥接在芯片102之间的间隙上。在LED芯片102的上表面 上，在引线接合需要的焊盘部102a处不形成荧光体层103。LED芯片102之间的间隔L (^m)可依赖于从LED芯片发射的光 的方向特性，但通常可在30 |im到250 nm的范围内，并且优选地在50 |im 到120(im的范围内。随着间隔L的增加，该部分内的荧光体微粒发射的 光量也随之增加，由此造成黄光变为主要的光。荧光体层103的厚度T (pm)通常在50 pm到400 iam的范围内， 并且优选地在50 (im到250 |im的范围内，尽管它还取决于LED芯片102 之间的间隔L。随着荧光体层的厚度的增加，沿着更长的光路通过荧光体 层传播的这些分量也会增加。因此，向黄光偏移的荧光分量主要沿边缘 方向增加，由此，很可能导致色度和亮度的变化发生。荧光体层103可由包含在诸如硅酮树脂、环氧树脂或丙烯酸树脂的 树脂中分散的诸如基于YAG的荧光体的荧光体的材料制成。荧光体层 103可以通过利用掩模的刻版印刷(stencil printing)或通过丝网印刷 (screen printing)来沉积。为了改进荧光体层材料(涂覆液)的可印刷 性以及易于桥接，可以将诸如煅制氧化硅的增稠剂添加至涂覆液，由此 可理想地增强涂覆液的粘性和触变性。可以将由包含分散在树脂中的荧光体的材料制成的薄片制备为荧光 体片(phosphor sheet),接着利用粘合剂等将其附着于LED芯片102的 上表面，以用作荧光体层103。例如，当前实施方式的白光LED装置100可以制造如下。首先，将 四个LED芯片102印模接合到基板101上。接着，如图4所示，沿两个 方向(即，沿芯片阵列的纵向和横向)将通常厚度上和芯片102大致相 同或略薄的间隔体掩模301定位成包围芯片102的侧面。另外，将厚度 上和荧光体层103相同并且设置有开口以覆盖焊盘部102a的金属掩模 302定位在芯片102的上表面上。接着，将橡皮刷(squeegee) 303用于 通过刻版印刷涂覆荧光体层涂覆液，并接着固化该涂覆液体，由此形成 荧光体层103。最后，在焊盘部102a处引线接合每一个LED芯片102。应注意到，在图4的截面图中，示出的间隔体掩模301具有宽度大 于芯片的开口。使该开口为如此形状是为了在沿另一截面图观察时覆盖 芯片的上表面上的引线接合焊盘。因此，在印刷期间，金属掩模定位为 与弓I线接合焊盘接触，使得在弓I线接合焊盘上不形成荧光体层。按这种方式使用间隔体掩模消除金属掩模变形而由此导致在印刷期 间橡皮刷被金属掩模抓住的问题的发生。还可以防止因金属掩模变形而 使得荧光体层比其设计厚度薄。作为当前实施方式的另一制造方法，还可以使用荧光体片。在这种 情况下，例如，利用前述金属掩模302通过刻板印刷将荧光体层材料沉 积在可释放耐热膜上，并接着固化，由此获得这种荧光体片。另一方面， 将四个LED芯片102印模接合到基板101上，并接着将每一个LED芯 片102引线接合在焊盘部102a上。接着，将荧光体片102粘合到预先涂覆有诸如基于硅酮的粘合剂的粘合剂的芯片的上表面上。由此，获得具 有在芯片的上表面上并且在芯片之间的间隙上形成的均匀荧光体层的白光LED装置。在釆用荧光体片的方法的情况下，可以在焊盘部102a处引线接合之 后放置荧光体片。由此，可以避免污染引线接合焊盘。这种方法比通过 刻板印制的制造方法更有优势。这种方法即使在芯片的高度上存在变化 并且高度上存在阶差(step-wise difference)也不会引起荧光体层的厚度 上的变化。而且，当将荧光体片放置在芯片上时，粘合剂的表面张力使 得芯片的边缘和荧光体片的边缘彼此自对齐。由此，可以准确地定位荧 光体片。在当前实施方式中，荧光体层103被形成为桥接于芯片之间的间隙 上，以使芯片之间尤其是靠近基板处不存在荧光体。这种构造使得荧光 体层103的桥接部分通过通过来自两侧芯片的激发光而发光。由此，可 以减小芯片之间呈现条纹状暗的非发光部分的可能性，并且防止荧光体 的量相对于到达荧光体的激发光的量变得过多。由此，可以减小亮度和 色度的变化。与此相反，利用填充在LED芯片之间的透明树脂，入射在芯片之间 的透明树脂部分上的来自荧光体层的光被芯片的侧面和基板的上表面吸 收。在这种情况下，在LED芯片之间将出现亮度下降。相反的是，在当 前实施方式中，在LED芯片之间存在空气层。该空气层可以反射来自荧 光体层的光，由此，可以更有效地防止芯片之间的亮度的降低。为此， 优选的是，如下讨论地在LED芯片之间形成空气层，或反射层或散射层。 因此，为了密封本实施方式的LED装置，优选的是，至少在LED芯片 之间不填充没有添加反射材料或散射材料的透明树脂。<第二示例性实施方式>图5A和5B示出了第二示例性实施方式的白光LED装置。本示例 性实施方式和第一示例性实施方式的相同之处在于将荧光体层103形成 为桥接芯片。然而，第二示例性实施方式和第一示例性实施方式的不同 之处在于，LED芯片102的半导体层1021比器件基板1022小，并且将荧光体层103形成为不仅覆盖半导体层1021的上表面而且覆盖其侧表 面。除了上述不同以外，LED芯片102的构造和荧光体层的材料与第一 示例性实施方式相同，由此，不再重复说明。本示例性实施方式的白光LED装置例如可以通过涂覆荧光体层涂覆 液以形成荧光体层来制造。在这种方法中，使用了厚度上和器件基板1022 大约相同的间隔体掩模(未示出)，同时还使用了具有半导体层1021和 在半导体层1021的上表面上形成的荧光体层的总厚度的金属掩模。如图 5A所示，这种方法可以形成整体覆盖半导体层1021并且桥接芯片的荧 光体层103。本示例性实施方式的白光LED装置可以并入如图3A到3C所示的 三种类型的LED芯片中的任一种，但优选地并入从侧表面比从上表面提 供大得多输出的类型l的LED芯片。应注意到，如图5中箭头所示，荧 光体层103还可以具有突出部，以完全覆盖端部。本示例性实施方式的白光LED装置还设置有桥接芯片的荧光体层 103。这种构造可以减小否则会呈现在芯片之间的条纹状暗的非发光部 分，由此，减小色度和亮度变化。而且，在本示例性实施方式中，因为 用作发光部分的半导体层整体覆盖有荧光体层，所以可以有效利用从半 导体层发射的光。而且，与图1B所示LED装置相比，可以在厚度上缩 减芯片之间的荧光体层103。由此，可以减小因恰好在芯片的上表面上与 在芯片间之间的激发光的量的差所导致的相对荧光体浓度的差而造成的 表观颜色差，即，色度变化。<第三示例性实施方式>图6A和6B示出了第三示例性实施方式的LED装置，图6A例示了 其侧截面图，而图6B例示了沿图6A的A-A，线截取的截面图。本示例性实施方式的LED装置与第一示例性实施方式的不同之处在 于，如图所示，还在LED芯片阵列的侧面和横面上形成荧光体层。其他 构造与第一示例性实施方式相同。本示例性实施方式的LED装置优选地 并入三种类型中如图3B和3C所示的类型2或类型3的LED芯片。每一 种类型都包括透明器件基板和半导体层，并且从基板的侧面提供与从其输出。如上所述，芯片阵列的侧面同样 涂覆有荧光体层103。这种构造可以将来自侧面的输出用作使得设置在侧面上的荧光体层发光的激发光。由此，能够增加来自LED装置的总输出。 应注意到，替代在LED芯片阵列的侧面上形成的荧光体层地，还可 以釆用由包含白色颜料或反射材料的树脂等形成的反射层。例如，在上 侧面上形成荧光体层之前，可以通过利用插入在芯片之间的间隙中的间 隔体掩模执行几次刻板印刷来形成要设置在侧面上的荧光体层或反射 层。或者，荧光体层或反射层还可以通过在芯片阵列周围粘合荧光体片 或反射片来形成。<第四示例性实施方式>图7A和7B示出了本示例性实施方式的LED装置的实施例。如图 所示，在本示例性实施方式中，在沉积荧光体层103之前，在芯片102 之间填充填充剂，以形成肋部104。在本示例性实施方式中，肋部104的 高度可调节成使得芯片的上表面上的荧光体层103的厚度不同于定位在 芯片之间的间隙中的荧光体层的厚度。另外，可以将高反射材料用作肋 部的材料，由此，减小芯片之间的亮度的降低。肋部104的高度优选地大于芯片102的厚度。更具体地说，芯片的 上表面上的肋部的突出部分的高度优选为芯片上的荧光体层的厚度的 1/4或以上。换句话说，桥接芯片的荧光体层的厚度优选为芯片的上表面 上的荧光体层的厚度的3/4或以下。填充剂不限于特定的填充剂而可以是 树脂类型的。更具体地说，填充剂可以优选地由包含诸如白色颜料或反 射微粒的反射材料的树脂或由包含散射材料的树脂形成。还可以将诸如 Ti02或Zr02的精细微粒添加至填充剂。使用反射填充剂或包含散射材料 的树脂可以减少要在芯片之间吸收的光的量，并且允许光被反射并且从 上表面引出。由此，可以防止芯片之间的亮度的降低。如同第一到第三示例性实施方式的情况一样，本示例性实施方式的 LED装置还可以这样制造通过利用金属掩模等对安装在基板上的芯片 阵列进行刻板印刷来形成荧光体层，并接着在它们的焊盘部处引线接合 心片。应注意到，尽管例示的LED装置具有仅形成在芯片阵列的上侧面上 的荧光体层，但还可以如在第三示例性实施方式中将荧光体层设置在芯 片阵列的两侧面上。在这种情况下，由于填充剂如其沿该图中的纵向保 持在两侧面上，因而，荧光体层可以仅沿与该方向正交的方向(即，沿 垂直于该图的方向)设置在两侧面上。或者，可以设置荧光体层来代替 存在于纵向两侧面上的填充剂。这些构造可以根据芯片的类型适当地选 择。本示例性实施方式的LED装置需要在芯片之间设置填充剂的制造步 骤。然而，可以通过比在芯片之间存在间隙的情况更容易地涂覆来形成 荧光体层。而且，可以调节肋部的高度，即，定位在芯片之间的荧光体 层的厚度，由此，控制表观颜色。由此，可以提供缩减了色度变化的LED 装置。<第五示例性实施方式>第五示例性实施方式的LED装置的特征在于，存在于芯片之间的荧 光体层的厚度小于存在于芯片的上表面上的荧光体层的厚度。在前述第 一到第三示例性实施方式中，荧光体层具有整体上均匀的厚度，或者在 芯片之间厚度更大。从LED装置发射的光的颜色根据芯片发射的色光和 荧光体层发射的色光的颜色混合来确定。由此，在减小了芯片发射的光 的量的芯片之间，来自荧光体层的色光变得更具有主导性，以使在荧光 体层的厚度与芯片的上表面上的荧光体层的厚度相比相同或更大时提供 偏向黄光的亮度。相反，在本示例性实施方式中，存在于芯片之间的荧 光体层在厚度上可以被做得比上表面上的荧光体层薄，由此，减小表观 颜色的不均匀度。第五示例性实施方式的LED装置釆用厚度依赖于位置的这种荧光体 片，以便提供厚度随位置改变的荧光体层。图8A和8B例示了本示例性 实施方式的LED装置的侧截面图。如该图所示，本示例性实施方式中采用的荧光体片1031在其表面上 设置有其中每一个都具有和芯片之间的间隔大致相同的直径的多个下凹 部(depressedportion) 103a。这些下凹部103a在设置芯片时按相同间隔形成。这种荧光体片1031可以通过利用模子的注射模塑法来形成，或通 过在如第一示例性实施方式中通过刻板印刷在可释放膜上制成的荧光体膜完全固化之前使得该荧光体膜凹陷来形成。或者，荧光体片1031可以 在已经形成有突出部的可释放膜上通过刻板印刷来制成。例示的下凹部 103a具有半圆形截面，但也可以具有诸如字母"V"或"U"的任何形状。 然而，从模子可释放性和制造该荧光体片所需强度的观点来说，半圆形 形状更优选。图8A所示LED装置采用利用粘合剂105粘合至芯片阵列的荧光体 片1031作为荧光体层，以使形成有下凹部103a的表面用作上表面(光 通过该上表面发射)。针对图8所示LED装置，将荧光体片1031利用粘 合剂105粘合至芯片阵列，以使荧光体片1031的没有形成下凹部103a 的表面用作上表面(光通过该上表面发射)。在任一情况下，将荧光体片 1031定位成使得下凹部103a与芯片之间的间隔对齐。如同第四示例性实施方式，本示例性实施方式可以通过将存在于芯 片之间的荧光体层的厚度制成得比上表面上的荧光体层的厚度更小来进 一步减小表观颜色的不均匀度。图8A和8B所示LED装置中的任一种都 提供了相同的效果，因为减小了存在于芯片之间的荧光体层的厚度。然 而，图8B所示LED装置更为优选，因为粘合剂105的突出部可以减小， 并且可以防止从突出的粘合剂部分漏光。而且，根据本示例性实施方式， 使用荧光体片可以用于避免污染引线接合焊盘，而且，即使芯片的高度 上存在变化，也形成具有期望厚度的荧光体层。<其它示例性实施方式>在前面描述中，已经描述了根据第一到第五示例性实施方式的本发 明的发光装置。本领域技术人员应当明白，本发明的发光装置也可以通 过将这些示例性实施方式恰当地组合在一起、并入其它组件或修改荧光 体层的形状来实现。例如，作为荧光体层的形状，例示了整形成盘状或具有与芯片之间 的间隙相关联的下凹部的荧光体层。然而，例如，如图9A和9B所示， 荧光体层还可以整形成字母"C"状，或柱面透镜。还可以通过在盘状荧光体层上堆积没有荧光体微粒的层而按不同形 状形成荧光体层。没有荧光体微粒的层的示例包括具有更高折射率的树 脂层或包含用于散光目的的诸如硅石微粒的散光材料的树脂层。即使使用荧光体片，也可以形成肋部。[实施例〗[第一实施例]将各自具有980拜的侧面长度的四个LED芯片按芯片之间的间隔 L-200^im安装到陶瓷封装(基板)上。通过刻板印刷(金属掩模印刷) 将厚度200 |im的荧光体层形成在LED芯片上。为了形成荧光体层，使用基于硅树脂的热固性树脂的荧光体分散液， 该分散液通过混合硅基热固性树脂和27 wt^基于YAG的荧光体以及用 于控制粘度的13 wt^的煅制氧化硅来制备。利用厚度200 Mm的不锈钢 刻版(金属掩模)印刷荧光体层。在印刷之后，将荧光体层在150摄氏 温度加热两个小时，以使固化硅酮树脂，由此，形成厚度与金属掩模大 致相同的荧光体层。此后，利用金丝(gold wire)接合LED芯片的上表 面上的焊盘部，由此，制造如图2A和2B所示构造的LED装置。在这种 LED装置中，在荧光体层下的芯片之间形成空气层。[比较例1]使用具有和第一实施例的LED芯片阵列相同的LED芯片阵列的 LED装置，以使允许通过电泳沉积粘合荧光体微粒，以覆盖单个芯片。 随后，用基于硅树脂的热固性树脂覆盖其表面，由此，制造图1A所示构 造的LED装置。该荧光体层厚度大约为30 |im。[比较例2]使用具有和第一实施例的LED芯片阵列相同的LED芯片阵列的 LED装置，以使混合有27 wt。/。的基于YAG的荧光体的基于硅树脂的热 固性树脂的荧光体分散液覆盖芯片阵列和芯片之间。由此，如图1B所示 构造LED装置。该荧光体层厚度大约为200 iam。对根据第一实施例和比较例1和2制造的LED装置的亮度分布和色 度分布进行测量。图10A到10C示出了亮度分布的测量结果。图10A示出了比较例l的结果，图10B示出了比较例2的结果，而图10C示出了 第一实施例的结果。这些图形示出了发射面内的恰好在封装上方获得并 且沿纵截面标绘的亮度分布。图形中的值在最大亮度縮减至100 %的情况 下进行了归一化。水平轴表示封装上的LED芯片的相对位置(中心处为 零)。根据所示结果可以看出，第一实施例的LED装置縮减了芯片之间的 亮度变化(亮度降低与最大亮度之比；图形中看起来像凹谷的那些部分)。图IIA到IIC示出了色度分布的测量结果。图IIA示出了比较例1 的结果，图11B示出了比较例2的结果，而图IIC示出了第一实施例的 结果。这些图形示出了发射面内的恰好在封装上方获得并且沿纵截面标 绘的色度分布。图形中的值示出了相对于芯片上色度(CIE 1931中的x 值和y值)的色度变化。水平轴表示封装上的LED芯片的相对位置(中 心处为零)。根据所示结果，可以看出，第一实施例的LED装置縮减了芯片之间 (实线表示x值，而虚线表示y值)出现的色度差异。具体来说，y值(虚 线)具有縮减的变化范围。这意味着难于观察到偏向黄光。 [第二实施例]利用由AuSn制成并且厚度大约为30 ]iim的导电粘合剂将各自具有 980 ^im的侧面长度和100 pm的高度的四个LED芯片按芯片之间的间隔 L-100^m安装到陶瓷封装(基板)上。将包含30%到40%的氧化钛的 单分量热固性粘合剂液体硅树脂(白色)注入到芯片之间的三个间隙中， 以使充满间隙，并接着通过加热来固化，由此来填充芯片之间。混合有 氧化钛的硅树脂具有大约120拜的高度，并且低于经由导电粘合剂安装 在基板上的芯片的上表面。如在第一实施例中，通过刻板印制(金属掩 模印刷)将厚度200 ,的荧光体层形成在LED芯片上。随后，禾l」用金 丝接合LED芯片的上表面上的焊盘部，由此，制造如图7A所示构造的 LED装置。如在第一实施例中，第二实施例的LED装置也从恰好在封装上方测 量在发射面内的亮度分布和色度分布。图12A和12B示出了测量结果；图12A示出了亮度分布，而图12B示出了色度分布。该结果示出了在第 二实施例的LED装置中，芯片之间的荧光体发射的光被白色填充剂反射 并且从上表面引出，由此，防止芯片之间的亮度降低。这反过来又縮减 了该面内的亮度变化和色度变化。应注意到，在本实施例中，填充在芯片之间的树脂(肋部)在高度 上低于芯片的上表面。然而，该肋部还可以制成高于芯片的上表面，如 图7B所示。为了形成比芯片的上表面高的肋部，可以通过利用掩模进行 印刷来形成该肋部。[第三实施例]利用由AiiSn制成并且厚度大约为30 pm的导电粘合剂将各自具有 980 jim的侧面长度和100 ^im的高度的四个LED芯片按芯片之间的间隔 L-100pm安装到陶瓷封装(基板)上。利用金属掩模印刷混合有23 wt。/。的21 nm的平均微粒直径D50 (在 分散之前)的氧化钛和9 wtn/。的煅制氧化硅增稠剂的分散硅树脂。接着通 过加热来固化该树脂，由此在芯片之间形成高度200 nm的肋。随后，在 LED芯片的上表面上和肋部上通过金属掩模印刷形成荧光体层，以使荧 光体层具有平坦顶部，并且具有从芯片的上表面起的200 pim厚度和从肋 的上表面起的大约130 pm厚度。随后，利用金丝接合LED芯片的上表 面上的焊盘部，由此，制造如图7B所示构造的在LED装置的两端部上 没有肋部的LED装置。如在第一实施例中，第三实施例的LED装置还 从恰好在封装上方对发射面内的亮度分布和色度分布进行测量。图13A 和13B示出了测量结果；图13A示出了亮度分布，而图13B示出了色度 分布。在第三实施例的LED装置的情况下，芯片之间的荧光体发射的光 被肋反射并从上表面引出，由此防止芯片之间的亮度降低。这反过来又 縮减了该面内的亮度变化和色度变化。本发明可应用于白光LED、 LED前灯、LED街灯、背光灯、显示器， 以及普通照明设备。具体来说，本发明可有效应用于按原样投射出发射 面上色度和亮度的变化的发光器(illuminator)。这些发光器的示例包括 供采用凸透镜和反射镜的光学系统使用以利用发射面作为光源图像来投影图像的LED;前灯组；以及街灯组。本领域技术人员应当清楚，在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 可以对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明的目的是要覆盖落入 所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变型。上述引用的 全部现有技术通过弓i用将其全部内容结合于此。
权利要求
1、一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括多个半导体发光器件，每个所述半导体发光器件都具有上表面和侧表面，所述多个半导体发光器件彼此隔开，在相邻半导体发光器件的侧表面之间具有间隙；和波长转换层，该波长转换层包含用于对由所述多个半导体发光器件发射的光的至少一部分进行波长转换的波长转换材料，所述波长转换层被形成为桥接全部所述多个半导体发光器件的所述上表面。
2、 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述半导体发光 器件包括不透明器件基板和形成在所述不透明器件基板上并且具有侧表 面的半导体层叠部，所述半导体层叠部的所述侧表面覆盖有所述波长转 换层。
3、 根据权利要求l所述的半导体发光装置，其中，所述半导体发光 器件包括透明器件基板和形成在所述透明器件基板上并且具有侧表面的 半导体层叠部，所述半导体发光器件的不面向另一半导体发光器件的所 述侧表面覆盖有所述波长转换层和反射层中的任何层。
4、 根据权利要求1到3中的任一项所述的半导体发光装置，其中， 所述多个半导体发光器件之间的所述间隙填充有包括反射部件和散射部 件中的任何部件的填充部件。
5、 根据权利要求4所述的半导体发光装置，其中，所述填充部件比 所述半导体发光器件的所述上表面高。
6、 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述波长转换层 的与所述间隙相对应的部分比所述波长转换层在所述半导体发光器件的 所述上表面的厚度更薄。
7、 根据权利要求1到6中的任一项所述的半导体发光装置，其中， 所述波长转换材料是荧光体。
全文摘要
本发明涉及半导体发光装置。提供了一种组合有多个LED芯片和荧光体层的发光装置，以显著地减小色度和亮度的变化。所述多个半导体发光器件(LED芯片)间设置有间隙，并且在其上表面上形成有荧光体层，以桥接在LED芯片之间的间隙上。所述荧光体层可以在厚度方面均匀，但优选的是，在LED芯片之间的间隙上的厚度小于在LED芯片的上表面上的厚度。所述荧光体层连续形成于芯片阵列的上表面上，并且在芯片之间不存在荧光体。这可以减小由于间隙或间隙之间存在的荧光体层而可能导致的亮度和色度变化。
文档编号H01L25/075GK101325195SQ20081009840
公开日2008年12月17日 申请日期2008年5月26日 优先权日2007年5月24日
发明者原田光范, 安食秀一, 川上康之, 赤木努 申请人:斯坦雷电气株式会社