发光二极管、制造磷光体层的方法和发光装置的制作方法

专利名称：发光二极管、制造磷光体层的方法和发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管、制造磷光体层的方法和发光装置，更具体地说，涉及 一种包括具有施加有磷光体层以发射白光的表面的发光二极管芯片的发光二极管。
背景技术：
近来，使用氮基半导体的发光二极管已经在许多领域中被用作白光源，以在诸如 键盘、背光、交通灯、飞机跑道的引导灯和照明光的装置中应用。随着发光二极管芯片的应 用多元化，已经非常重视封装发光二极管芯片的技术。图1是根据现有技术的发光二极管封装的示意性剖视图。参照图1，根据现有技术 的发光二极管封装件10包括设置在封装体12中的第一引线框架13和第二引线框架14以 及安装在第一引线框架13上的发光二极管11。发光二极管11通过引线W电连接到第一引 线框架13和第二引线框架14。封装体12具有杯形，封装体12的杯形的内部空间填充有树 脂15以保护发光二极管11、引线W等。在这种情况下，能够转化从发光二极管11发射的光 的波长的磷光体材料可分散在树脂15中，以发射白光。在根据现有技术的发光二极管10的情况下，从树脂15的暴露到外部的表面发射 光。因此，光源的展度(etendue)增大。这里，术语展度表示通过将光源的面积乘以发射的 光的立体角获得的值。当光源的面积增大时，光源的展度增大。由于根据现有技术的发光二 极管封装件10具有光通过具有分散在其中的磷光体的树脂发射的结构，所以展度太高，以 至于难以将发光二极管封装件10应用到需要低的展度的应用中。此外，当使用根据现有技 术的发光二极管时，发光二极管11所在的区域与发光二极管11的周围区域之间的色温差 大。因此，当从上方观看穿过透镜而发射的光的辐射图案时，会出现被称作公牛眼的色斑。

发明内容
本发明的一方面提供一种在白光发射方面能够提高发光效率并减小产品之间的 色温差的发光二极管。本发明的另一方面提供一种制造磷光体层的方法，该方法能够提供有效的和容易 的施加工艺。本发明的另一方面提供一种使用发光二极管的发光装置。根据本发明的一方面，提供一种发光二极管，所述发光二极管包括发光二极管芯 片，包括基底和设置在基底上的发光结构；磷光体层，被形成为覆盖二极管上表面和二极管 下表面中的至少一个表面，其中，当从发光结构上方观察时，由发光二极管芯片形成的表面 被定义为二极管上表面，当从基底下方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管下表面。以这样的方式形成磷光体层，即，使得磷光体层不与二极管上表面或二极管下
表面偏离，并具有与二极管上表面或二极管下表面平行的平坦表面以及将所述平坦表面连
接到二极管上表面的角落或二极管下表面的角落的弯曲表面。 发光二极管芯片还可包括形成在二极管上表面的一部分上的键合焊盘。 可以形成磷光体层以覆盖键合焊盘。发光二极管还可包括连接到键合焊盘的导线。导线可包括设置在与键合焊盘接触的区域中的键合部分，键合部分的宽度大于导 线的其他部分的宽度。可形成磷光体层以覆盖键合部分的至少一部分。发光结构可包括η型半导体层、ρ型半导体层以及形成在η型半导体层和P型半 导体层之间的有源层。基底可为导电基底，以如下的方式形成发光结构，即，P型半导体层、有源层和η型 半导体层以基底为基础顺序地设置。发光结构的上表面可包括两个或多个表面，所述两个或多个表面被设置为在它们 之间具有标高差异。可形成磷光体层以覆盖发光结构的侧表面的至少一部分并且不覆盖基底的侧表 面。磷光体层可包括透明树脂和磷光体。基于磷光体与透明树脂的重量比，磷光体层可以以磷光体的量是透明树脂的量的 两倍或更多倍的比例包含磷光体。磷光体层还可包括透明的精细颗粒。透明的精细颗粒可包括从由Si02、TiO2和 Al2O3组成的组中选择的一种或多种材料。基于磷光体与透明的精细颗粒的重量比，磷光体层可以以磷光体的量是透明的精 细颗粒的量的两倍或更多倍的比例包括透明的精细颗粒。根据本发明的另一方面，提供一种制造磷光体层的方法，该方法包括以下步骤制 备包括基底和设置在基底上的发光结构的发光二极管芯片；通过将包含透明树脂、磷光体 和溶剂的混合物施加到二极管上表面和二极管下表面中的至少一个表面上来形成覆盖二 极管上表面或二极管下表面的磷光体层，其中，当从发光结构上方观察时，由发光二极管芯 片形成的表面被定义为二极管上表面，当从基底下方观察时，由发光二极管芯片形成的表 面被定义为二极管下表面。在形成磷光体层的过程中，溶剂从施加到二极管上表面或二极 管下表面的混合物中蒸发，使得混合物的流动性下降。形成磷光体层的步骤可包括加热施加到二极管上表面或二极管下表面的混合物。形成磷光体层的步骤可包括在以螺旋形或Z字形移动含有所述混合物的分配器 的同时执行分配工艺。形成磷光体层的步骤可包括连续地施加混合物，从而保持混合物从二极管上表面 或二极管下表面连接到分配器的状态。所述方法还可包括在形成磷光体层之前，在二极管上表面的一部分上形成键合焊
ο所述方法还可包括在形成磷光体层之前，将导线连接到键合焊盘。可形成磷光体层以覆盖键合焊盘。
可形成磷光体层以覆盖发光结构的侧表面的至少一部分。基于磷光体与透明树脂的重量比，磷光体层可以以磷光体的量是透明树脂的量的 两倍或更多倍的比例包含磷光体。溶剂可包含可挥发材料。混合物还可包括透明的精细颗粒。透明的精细颗粒可包括从由Si02、TiO2和Al2O3组成的组中选择的一种或多种材 料。基于磷光体与透明的精细颗粒的重量比，磷光体层可以以磷光体的量是透明的精 细颗粒的量的两倍或更多倍的比例包含磷光体。根据本发明的另一方面，提供一种发光装置，所述发光装置包括第一端子和第二 端子以及一个或多个发光二极管，每个发光二极管包括发光二极管芯片，包括基底和设置 在基底上的发光结构；磷光体层，被形成为覆盖二极管上表面和二极管下表面中的至少一 个表面，其中，当从发光结构上方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管上 表面，当从基底下方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管下表面。以这样 的方式形成磷光体层，即，使得磷光体层不与二极管上表面或二极管下表面偏离，并使磷光 体层具有与二极管上表面或二极管下表面平行的平坦表面和将所述平坦表面连接到二极 管上表面的角落或二极管下表面的角落的弯曲表面。磷光体层可包括磷光体和量子点中的至少一种，并且不与第一端子和第二端子接 触。


通过下面结合幅图进行的详细描述，本发明的以上和其他方面、特征和其他优点 将变得更加清楚，在附图中图1是根据现有技术的发光二极管封装件的示意性剖视图；图2是根据本发明实施例的发光二极管封装件的示意性剖视图；图3和图4是示出可应用在图2的发光二极管中的发光二极管芯片的示例的示意 性剖视图；图5是根据本发明的另一实施例的发光二极管的示意性剖视图；图6是可应用在图5的发光二极管中的发光二极管芯片的示意性剖视图；图7示出了应用图6的发光二极管芯片的发光二极管；图8是根据本发明另一实施例的发光二极管的示意性剖视图；图9和图10是使用在本发明的实施例中提出的发光二极管的发光装置的示意性 剖视图；图11是使用在本发明的实施例中提出的发光二极管的发光二极管封装件的示意 性剖视图；图12和图13是解释用于形成可应用在本发明的实施例中的磷光体层的方法的透 视图；图14是对比地示出根据现有技术的白光发射装置和根据本发明实施例的白光发 射装置中的表现色温性质的光分布图案的曲线图15和图16是对比地示出根据现有技术的白光发射装置和根据实施例的白光发 射装置中的色分布特性的曲线图。
具体实施例方式现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不 同的形式实施，而不应理解为局限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开 将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了 清楚起见，夸大了层和区域的厚度。在附图中，相同的标号指示相同的原件，因此，将省略对 他们的描述。图2是根据本发明实施例的发光二极管的示意性剖视图。参照图2，根据本发明实 施例的发光二极管100包括发光二极管芯片101和形成在二极管的上表面上的波长转换部 分102。当从上方观察发光二极管芯片101时，二极管上表面表示由发光二极管芯片101形 成的表面，更具体地说，当从上方观察设置在发光二极管芯片101中的发光结构时，二极管 上表面可被定义为由发光二极管芯片101形成的表面。发光结构包括第一导电类型半导体 层、第二导电类型半导体层和有源层，发光结构在图4中用S表示。这将在下面详细描述。 通过二极管上表面是从上方观察时形成的表面的方面，二极管上表面可包括具有不同的高 度或包含不同的形成材料的按区域形成的表面。例如，参照图4，一个上表面可通过发光结 构S、ρ型接触层208和ρ电极203形成。本说明书中使用的诸如“上表面”、“下表面”和 “侧表面”的术语是基于附图的。事实上，这些术语可根据发光二极管设置的方向而改变。波长转换部分102执行转化从发光二极管芯片101发射的光的波长的功能。对于 该功能，波长转换部分102可具有磷光体分散在透明树脂中的结构。当被波长转换部分102 转换波长的光与从发光二极管芯片101发射的光混合时，发光二极管100可发射白光。例 如，当发光二极管芯片101发射蓝光时，可使用黄色磷光体。当发光二极管芯片101发射紫 外光时，可混合并使用红色、绿色和蓝色磷光体。另外，发光二极管芯片101的颜色和磷光 体可以以许多方式组合，以实现白光的发射。此外，不限于白色，可仅应用诸如绿色或红色 磷光体的波长转换材料以实现发射对应颜色的光源。具体地讲，当发光二极管芯片101发射蓝光时，可使用组合式为MAlSiNx = Re
的氮基荧光体和组合式为MD:Re的硫基荧光体作为红色荧光体。这里，M可包 括从Ba、Sr、Ca和Mg中选择的至少一种，D可包括从S、Se和Te中选择的至少一种，Re可 包括从 Eu、Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br 和 I 中选择的至少 一种。此外，绿色荧光体可包括组合式为M2SiO4 = Re的硅基荧光体、组合式为MA2D4 = Re的硫 基荧光体、组合式为β-SiAlON = Re的荧光体和组合式为MA' 204:Re'的氧化物类荧光体。 这里，M可包括从Ba、Sr、Ca和Mg中选择的至少一种元素，A可包括从Ga、Al和In中选择 的至少一种，D可包括从S、Se和Te中选择的至少一种，A'可包括从Sc、Y、Gd、La、Lu、Al 和 In 中选择的至少一种，Re 可包括从 Eu、Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、 Lu、F、Cl、Br 禾Π I 中选择的至少一种，Re'可包括从 Ce、Nd、Pm、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、 F、Cl、Br和I中选择的至少一种。同时，可在波长转换部分102中设置量子点来代替荧光体，或者可在波长转换部 分102中一起设置量子点和荧光体。量子点为包括核和壳的纳米晶粒，核的尺寸范围为2nm至lOOnm。通过调整核的尺寸，量子点可被用作发射诸如蓝色(B)、黄色(Y)、绿色(G)和红 色(R)的各种颜色的光的荧光体材料。可通过杂接(hetero-joining)从第II-VI族化合物 半导体、第III-V族化合物半导体和第IV族半导体中选择的至少两种半导体来形成形成量 子点的核和壳的结构。第II-VI族化合物半导体可包括ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、 HgS、HgSe, HgTe 和 MgTe 等。% III-V 族化合物半导体可包括 GaN, GaP、GaAs, GaSb, InN, InP、InAs、InSb、AlAs、AlP、AlSb和AlS等。第IV族半导体可包括Ge、Si、Pb等。在这种 情况下，为了终止壳表面上的分子键合或抑制量子点的聚集，可在量子点的壳的外部形成 使用诸如油酸的材料的有机配体。此外，当在量子点的壳的外部形成有机配体时，可改善在 诸如硅树脂或环氧树脂的树脂中的可分散性和荧光体作用。这种量子点表现出易受湿气或 空气的影响。具体地讲，当量子点与基底(参照图9)的镀覆图案或封装件(参照图10和 图11)的引线框架接触时，会发生化学反应。如将在下面所描述的，波长转换部分102可仅 施加于发光二极管芯片101的二极管上表面或二极管下表面，使得量子点不与镀覆图案或 引线框架接触，从而提高二极管的可靠性。因此，即使使用荧光体作为波长转换材料，也可 以使用量子点代替荧光体或者可向荧光体中加入量子点。在这个实施例中，以薄膜的形式将波长转换部分102施加在发光二极管芯片101 的二极管上表面上。与将荧光体等注入到封装体的杯中的现有技术相比，能够获得均勻的 光散射。此外，由于波长转换部分102可直接施加于发光二极管芯片101的表面并且可不 用单独提供封装体，所以能够减小二极管的尺寸。当从发光二极管芯片101的上方观察时， 波长转换部分102按照如下的方式形式，即，波长转换部分102不会偏离二极管上表面。参 照图2，与二极管上表面的角落邻近的区域形成有曲面。在这种情况下，除了形成有曲面的 区域之外的其它区域，即，邻近于二极管上表面的中心的区域，形成有基本与二极管上表面 平行的平坦表面。因此，波长转换部分102具有平坦表面通过曲面连接到二极管上表面的 角落的结构。这里，平坦表面不仅意味着整个上表面的高度是恒定的，而且还意味着由于加 工特性不可避免地会发生高度偏差。例如，平坦表面的高度可在基于平坦表面的高度的平 均值的大约-10%至+10%的范围内变化。此外，当粗略地定义与形成有平坦表面的中心邻 近的区域时，该区域可包括与从二极管上表面的中心朝角落大约70%对应的区域。在这种 情况下，可以以波长转换部分102的厚度为大约25 μ m至150 μ m的方式来执行将在下面描 述的连续分散工艺。在这个实施例中，当波长转换部分102被限制为仅形成在二极管上表面上时，光 源的实际面积可几乎等于二极管上表面的面积。因此，每光源面积的光强增大。当每光源 面积的光强增大时，可在需要具有低展度的光源的发光装置(例如，照相机闪光灯、交通工 具的前照灯、投影仪的光源等)中适当地使用根据本发明实施例的发光二极管100。同时， 如上所述，波长转换部分102具有树脂和荧光体混合的结构。具体地讲，根据荧光体与树脂 的重量比，波长转换部分102中含有的荧光体的重量是树脂重量的两倍或更多倍。与通常 在10 1至1 1范围内的树脂与荧光体的混合比率相比，所述重量比对应于荧光体的量 远大于树脂的量的比率。这种波长转换部分102的形状和树脂/荧光体的混合比率是通过 将在下面描述的荧光体层成型工艺来获得的独特特性。此外，波长转换部分102还可包括 透明的精细颗粒。透明的精细颗粒与荧光体和树脂混合，并可包括诸如Si02、TiOjPAl2O3 的材料。当适当地调整包括在波长转换部分102中的透明的精细颗粒与荧光体的比率时，
8可将发射到外部的光的色温设置成期望的水平。例如，根据荧光体与透明的精细颗粒的重 量比，在波长转换部分102中混合的荧光体的量是透明的精细颗粒的量的两倍或更多倍。同时，发光二极管芯片101是一种通过利用从外部施加的粉末来发光的半导体发 光二极管，如果需要，发光二极管芯片101可采用各种结构。将参照图3和图4来描述结构 的示例。图3和图4是示出了可在图2中的发光二极管中采用的发光二极管芯片的示例的 示意性剖视图。具体地讲，图3中的发光二极管芯片具有键合焊盘不形成在二极管上表面 的结构，而图4中的发光二极管芯片具有键合焊盘形成在形成二极管上表面的部分上的结 构。参照图3，发光二极管芯片101包括基底107、η型半导体层104、有源层105和ρ 型半导体层106。η型半导体层104具有形成在其暴露的表面上的η电极103a，p型半导体 层106具有形成在其表面上的ρ电极103b。η型半导体层104、ρ型半导体层106以及形成 在η型半导体层104和ρ型半导体层106之间的有源层105构成发光结构S。基底107可 被设置为用于生长半导体单晶的基底，它可由蓝宝石等形成。波长转换部分102形成在面 向其上形成有发光结构S的表面的表面上。参照图3，波长转换部分102形成在二极管上表 面上。然而，在更通常的结构中，图3可被颠倒，使得发光结构S定位于图3的上部。在这 种情况下，可以认为波长转换部分102形成在当从基底107下方观察时形成的二极管下表 面上。如上所述，波长转换部分102的上表面具有这样的结构，S卩，平坦表面形成在与上 表面的中心邻近的区域中且曲面形成在与上表面的角落邻近的区域中。参照图9，图3中 的发光二极管可以以倒装芯片的方式键合到印刷电路板(PCB)501等的导电图案503a和 503b，并用作发光装置500。在倒装芯片键合的过程中，可使用导电凸块502将η电极103a 和P电极103b键合到导电图案503a和503b。尽管未示出，除了 PCB之外，可将陶瓷基底或 引线框架(参照图10)应用于倒装芯片键合结构。由于可最小化发光装置500的尺寸，所 以可将发光装置500应用于各种应用领域。此外，在白光发射方面，发光装置500可用作具 有色斑被减少的光分布图案的发光装置。同时，如上所述，波长转换部分102形成在发光结 构S的二极管上表面上，并且波长转换部分102不与导电图案503a和503b接触。因此，具 体地讲，当波长转换部分102包括量子点时，可提高二极管的可靠性。图4的发光二极管200包括发光二极管芯片201和形成在发光二极管芯片201的 发光表面上的波长转换部分202。如在上面的实施例中，波长转换部分202形成为覆盖发 光二极管200的上表面。二极管上表面具有这样的结构，即，平坦表面形成在与上表面的中 心邻近的区域中，而曲面形成在与上表面的角落邻近的区域中。发光二极管芯片201包括 η型半导体层204、有源层205和ρ型半导体层206，其中，η型半导体层204、有源层205和 P型半导体层206构成发光结构S。除了发光结构S之外，发光二极管芯片201还包括连接 到P型半导体层206的ρ型接触层208和连接到ρ型接触层208的ρ电极203。在这种情 况下，波长转换部分202可形成为覆盖发光结构S的侧表面且不覆盖其它部分，即，不覆盖 基底207或ρ型接触层208。如图4所示，这种结构可以满足下面的条件，即，波长转换部分 202仅限于形成在二极管上表面上并且具有平坦表面和曲面。基底207通过多个导电过孔V连接到η型半导体层204，并且通过绝缘体209与 有源层205、ρ型半导体层206和ρ型接触层208电绝缘。在这个实施例中，η型半导体层204可通过基底207接收电信号。为了这个操作，基底207由导电材料形成。在这种结构 中，电极不形成在η型半导体层204的上表面上，其中，η型半导体层204的上表面用作发 光表面。因此，提高了发光效率。此外，由于多个导电过孔V与η型半导体层204接触，所 以还可以提高电流分布效应。同时，尽管未示出，但可形成导线以连接到P电极203。在图 4中，η型半导体层204的上表面和ρ型接触层208的暴露的表面之间的标高差距被夸大。 实际上，与导电基底207的厚度相比，该标高差距可对应于非常小的值。图5是根据本发明的另一实施例的发光二极管的示意性剖视图。参照图5，根据本 发明的实施例的发光二极管300包括发光二极管芯片301和形成在发光二极管芯片301的 一个表面上的键合焊盘303。此外，发光二极管300包括形成在形成有键合焊盘303的表面 上的波长转换部分302。键合焊盘303连接到导线W，并且波长转换部分302形成为至少覆 盖发光二极管芯片301的表面和键合焊盘303。即，与上面描述的实施例相似，波长转换部 分302被形成为覆盖发光二极管芯片301的二极管上表面。另外，波长转换部分302被形 成为覆盖连接到键合焊盘303的导线W的键合部分的至少一部分。导线W的键合部分为直 接与键合焊盘303接触的区域，并且键合部分的宽度比导线W的其它部分的宽度大。图5示出了波长转换部分302覆盖导线W的整个键合部分。然而，在波长转换部分 302覆盖键合焊盘303的情况下，波长转换部分302可仅在非常有限的区域与导线W接触。 可在形成导线W之后通过施加荧光体层来实现这种波长转换部分302覆盖键合焊盘303并 与导线W接触的结构。这将在下面进行详细地描述。除了这个差别，波长转换部分302的 形状或材料可与上述实施例中的波长转换部分的形状或材料相同。可以以各种形式来应用具有键合焊盘形成在发光二极管芯片的一个表面上且被 波长转换部分覆盖的结构的发光二极管芯片。图6是示出了在图5中的发光二极管中采用 的发光二极管芯片的示例的示意性剖视图。图7示出了应用了图6中的发光二极管芯片的 发光二极管。参照图6和图7，发光二极管芯片301具有发光结构S设置在导电基底307上 的结构，并且发光结构S可包括顺序设置的ρ型半导体层306、有源层305和η型半导体层 304。导电基底307可用于支撑发光结构S并用作ρ电极。导电基底307可由包括Au、Ni、 Al、Cu、W、Si、Se和GaAs中的任何一种的材料形成，例如，具有掺杂有Al的Si的材料。在 这个实施例中，可由发光结构S的上表面和基底307的上表面的一部分(即，没有被发光结 构S占据的区域)来形成二极管上表面。波长转换部分302形成为覆盖二极管上表面。如在上述的实施例中，波长转换部 分302的上表面具有这样的结构，即，平坦表面形成在与所述上表面的中心邻近的区域中 且曲面形成在与所述上表面的角落邻近的区域中。发光结构S可形成为仅占据导电基底 307的上表面的一部分。具体地讲，发光结构S可形成在除了至少一部分边缘区域之外的区 域中。可通过用于将发光结构S分离成单元二极管的蚀刻工艺来形成这种结构。在这种情 况下，从即使从发光结构S的侧表面发射光的方面看，波长转换部分302可形成为覆盖发光 结构S的侧表面。同时，图7中描述的发光二极管芯片301具有垂直结构，并且波长转换部 分302还可以以类似的方式应用于具有水平结构的发光二极管。图8是根据本发明另一实施例的发光二极管的示意性剖视图。参照图8，根据实施 例的发光二极管400包括基底407、n型半导体层404、有源层405和ρ型半导体层406。此 外，发光二极管400包括形成在η型半导体层404的暴露表面上的η电极403a以及形成在P型半导体层406的一个表面上的ρ电极403b。发光二极管芯片401与图3中描述的水平 结构对应。根据本实施例的发光二极管400与根据图3的实施例的发光二极管的区别在于， 波长转换部分402没有形成在基底407上，而是形成在η型半导体层404和ρ型半导体层 406的表面上。因此，波长转换部分402覆盖与键合焊盘对应的η电极403a和ρ电极403b 并与导线W的一部分接触。发光二极管400设置在基底407上，可以通过导线W施加外部 功率。在本实施例中，当从上面观察时，η型半导体层404的上表面和ρ型半导体层406的 上表面形成二极管上表面，波长转换部分402可以形成在二极管上表面上。在图8中，相对 地夸大了 η型半导体层404的上表面和ρ型半导体层406的上表面之间的标高差距。事实 上，与基底407的厚度相比，所述标高差距可以对应于非常小的值。与上面描述的实施例类似，参照图7和图8描述的发光二极管可以以各种方式安 装，并且可以用作发光装置。作为示例，图10中示出的发光装置500'可以包括分别连接到 外部功率端子的引线框架504a和504b。图7的发光二极管可以安装在引线框架504a和 504b中的一个引线框架504a上，并且导电基底307可以通过导电粘合剂层505物理连接并 且电连接到引线框架504b。连接到键合焊盘302并且具有一部分(例如被波长转换部分 302掩埋的键合部分)的导线W连接到另一个引线框架504a。按照这种方式，可以提供安 装在引线框架504a和504b上的多个发光二极管，从而形成一个发光装置。与这种结构不 同，该发光装置可以用作单个封装件结构。在本实施例中，由于发光装置500'的尺寸也可 以被最小化，所以发光装置500'可以用在各个应用领域中，并且在白光发射方面可以用作 光分布图案的色斑被减小的发光装置。如上所述，波长转换部分302仅被限制地形成在发 光二极管芯片301的上表面上，而不与引线框架504a和504b接触。因此，具体地讲，当波 长转换部分302包括量子点时，可以提高二极管的可靠性。图11是采用图7的发光二极管的发光二极管封装件的示意性剖视图。在封装件 结构中，引线框架504a和504b可以通过封装体506结合，并且可以形成模制部分507，以覆 盖发光二极管和导线W。封装体506用来物理地固定第一引线框架504a和第二引线框架 504b，并且可以采用反射杯结构来提高发光效率。模制部分507可以以透镜形状形成，在透 镜形状中，封装体506的反射杯填充有透明树脂，以保护发光二极管和导线W。当通过利用 本实施例中提出的发光二极管来实现发光二极管封装件时，发光二极管可以通过以磷光体 层的形式施加的波长转换部分303来发射白光，并且不需要在反射杯中分散磷光体。因此， 可以保障色温的均勻性，并且可以将光的吸收或者不必要地消失最小化。此外，由于可以降 低光源的展度，所以可以在各种应用中使用该发光装置。同时，图7中的发光二极管可以应用到PCB (参照图9)或者陶瓷基底以及图10的 上述引线框架键合结构。尽管未示出，但是图8的发光二极管也可以以类似的方式安装在 引线框架或者PCB上。图12和图13是解释可以用在本发明的实施例中的形成磷光体层的方法的透视 图。图12示出了通过利用分配器施加磷光体混合物的工艺，图13示出了在施加了预定量 的磷光体混合物之后溶剂被蒸发的状态。图12和图13示出了磷光体层被施加到具有形成 在发光二极管310的一个表面(即，发光表面)上的键合焊盘303的结构的工艺。发光表 面对应于上述实施例中的二极管上表面。然而，磷光体施加工艺可以应用到如图2和图4 中示出的没有键合焊盘的发光表面。
参照图12，提供一种发光二极管(发光二极管芯片301)，并且将磷光体混合物施 加到发光二极管芯片301的发光表面上。在这种情况下，发光二极管芯片301可以具有参照 图5描述的结构。在施加磷光体混合物之前，发光二极管芯片301可以被分为单位二极管。 然后，发光二极管芯片301可以芯片键合(die-bonded)到导电结构(例如，引线框架)，从 而被用作发光装置的光源。在本实施例中提出的磷光体层形成工艺的情况下，键合焊盘303 在分配工艺之前形成在发光表面上，导线W形成为连接到键合焊盘303。在这种情况下，导 线W可以连接到功率端子，例如引线框架。接下来，在导线W连接到发光二极管芯片301的 状态下，将用于施加磷光体混合物的分配器设置在发光二极管芯片301上方。所述磷光体混合物可以包括溶剂以及树脂和磷光体。在通常的磷光体层形成方法 中，施加树脂和磷光体的混合物，并且固化树脂。当采用这种方法时，由于树脂被固化之前 树脂的表面张力，所以磷光体层会形成弯曲的表面。因此，难以形成厚度均勻的磷光体层。 然而，在本实施例中，在树脂被固化之前，磷光体的量被增加为大于树脂的量。因此，施加到 发光二极管芯片301的混合物的流动性降低。具体地讲，基于磷光体和树脂的重量比，可以 采用磷光体的量是树脂的量的两倍或更多倍的混合物。在这种混合比例下，可以保障与期 望的级别对应的粘度。此外，如上所述，所述混合物还可以包括由诸如SiO2JiOjnAl2O3的 材料形成的透明精细颗粒，以调节色温。基于磷光体与透明精细颗粒的重量比，磷光体的量 可以是透明精细颗粒的量的两倍或更多倍。然而，当粘度随着磷光体的量的增加而增加时，在执行分配工艺方面存在困难。此 外，由于混合物散布在发光表面上方，所以会不适当地形成磷光体层。为了解决这种问题， 可以向磷光体混合物中加入预定量的溶剂。溶剂可以与树脂和磷光体混合，或者与树脂、磷 光体和透明精细颗粒混合。溶剂可以对磷光体混合物提供流动性，从而顺利地执行分配工 艺。由于溶剂而具有流动性的磷光体混合物可以容易地从用分配器施加磷光体混合物的位 置散布到相邻位置。因此，可以容易地形成具有期望的薄膜结构的波长转换部分。由于溶 剂仅执行提供流动性的功能，所以大的量是没有必要的。基于重量比，可以混合与磷光体的 量的大约1/10对应的少量的溶剂。如上所述，通过分配器将磷光体混合物施加到发光二极管芯片301的表面上。参 照图12，可以在分配器按照螺旋或者Z字形方式移动的同时执行施加工艺，从而将磷光体 混合物均勻地施加到发光二极管芯片301的表面。在这种情况下，按照磷光体混合物覆盖 键合焊盘303以及发光二极管芯片301的发射光的表面的方式执行施加工艺。在该工艺过 程中，导线W的一部分也可以被磷光体层(波长转换部分)覆盖。同时，在这个实施例中，分 配意味着通过泵加压的磷光体混合物通过针被连续施加。在磷光体混合物被连续施加时， 在大多数情况下保持磷光体混合物从分配器连接到芯片上表面的状态。所述分配工艺与磷 光体被微粒化并且被喷射的喷涂工艺不同。参照图13，将描述在分配工艺之后形成磷光体层的工艺。从通过分配器施加的磷 光体混合物中蒸发溶剂。因此，降低了磷光体混合物的流动性。随着流动性的降低，树脂和 磷光体被固定在发光二极管芯片301的表面上，从而形成薄膜形状的波长转换部分。在分 配工艺期间，挥发性材料，例如有机溶剂(例如，具有相对低分子量的聚合物或者单体、醇 或者丙酮)，可以用作在分配工艺期间被蒸发的溶剂。此时，当在分配工艺过程中溶剂的蒸发被延迟时，由于过度的流动性而不会以期望的形状形成波长转换部分。因此，为了促进溶剂的蒸发，在分配工艺期间，可以操作加热 单元600来对磷光体混合物加热。因为采用加热单元600，在将磷光体混合物施加到发光二 极管芯片301的表面之后就可以立即降低磷光体混合物的流动性。因此，可以进一步降低 磷光体混合物的变形，这样能够形成平坦的磷光体层。在这种情况下，为了满足流动性降低 的适当的温度条件，发光二极管芯片301可以被加热到50°C到170°C。然而，当采用根据实 施例的方法时，与发光二极管芯片301的角落对应的区域不形成为平坦的表面。因此，在与 角落对应的区域中，磷光体的厚度逐渐减小，且形成弯曲的表面。因此，可以得到具有上述 结构的发光二极管。这样，当采用本实施例中提出的磷光体层形成方法时，磷光体的含量增加，并且使 用挥发性溶剂来补偿流动性。因此，磷光体层仅形成在发光二极管芯片中的特定期望表面 上。此外，可以将分配工艺期间磷光体混合物的变形最小化，这样可以得到具有期望的厚度 和形状的磷光体层。另外，由于磷光体混合物的流动性低，所以可以将由于表面张力导致的 磷光体的变形最小化。此外，从发光二极管芯片被分成单位二极管之后单独施加磷光体层 的方面，在预先理解二极管的属性的情况下，可以适当地调节磷光体层的厚度或者磷光体 的含量。在采用按照这种方式形成的磷光体层的发光二极管芯片或者发光装置中，可以精 确地控制磷光体层的厚度。因此，产品之间的色温差下降。具体地讲，当采用晶圆级磷光体 层形成方法，即，在将发光二极管芯片分成单位二极管之前统一形成磷光体层的方法时，在 没有反映各个二极管的发光性质的情况下，施加具有相同厚度的磷光体层。因此，与本发明 的实施例相比，色温差会增加。图14是对比地示出表示根据现有技术的白光发射装置和根据本发明实施例的白 光发射装置中的色温性质的光分布图案的曲线图。在图14中，包括方块点的线表示根据本 发明实施例的发光装置的性质，即，具有如图10中示出的结构的发光装置的性质，包括白 色点的线表示根据现有技术的发光装置的性质，在现有技术的发光装置中，磷光体分配在 反射杯中。参照图14，根据现有技术的发光装置可以包括色斑，所述色斑的色温差基于辐射 的角度而在OK至33 的范围内。然而，在根据本发明实施例的发光装置的情况下，最大色 温差对应于1 ，这意味着色温差被减小到根据现有技术的发光装置的色温差的一半。这 是因为，尽管穿过根据本发明的实施例的波长转换部分的光具有均勻的路径长度，但是穿 过图1中示出的结构的磷光体的光的路径长度可以基于方向而不同。图15和图16是对比地示出根据现有技术的白光发射装置和根据实施例的白光发 射装置中的颜色分布性质的曲线图。图15和图16示出了在将透镜附于作为最终产品的白 光发射装置的情况下通过进行试验得到的结果。如上所述，根据现有技术的白光发射装置 对应于图1的反射杯结构。参照图15和图16，可以比较颜色分布性质。在图15中，在根据 现有技术的发光装置中，产品之间的最大色温差可以接近1，386K。然而，在图16中，在根据 本发明实施例的发光装置中，产品之间的最大色温差可以接近66 。因此，根据本发明的实 施例，产品之间的最大色温差可以被减小到根据现有技术的发光装置的产品之间的最大色 温差的一半。根据本发明的实施例，可以提高发光效率，并且可以将光源的尺寸最小化。此外， 在白光发射方面，可以降低光分布图案的色斑，并且可以得到能够减小产品之间的色温差 的发光二极管。此外，制造磷光体层的方法提供了用于得到发光二极管的磷光体施加工艺。此外，本发明的实施例可以提供包括上述发光二极管的发光装置。 尽管已经结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该清
楚，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和变形。
权利要求
1.一种发光二极管，所述发光二极管包括发光二极管芯片，包括基底和设置在基底上的发光结构；磷光体层，被形成为覆盖二极管上表面和二极管下表面中的至少一个表面，其中，当从 发光结构上方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管上表面，当从基底下 方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管下表面，其中，以这样的方式形成磷光体层，即，使得磷光体层不与二极管上表面或二极管下表 面偏离，并具有与二极管上表面或二极管下表面平行的平坦表面以及将所述平坦表面连接 到二极管上表面的角落或二极管下表面的角落的弯曲表面。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其中，发光二极管芯片还包括形成在二极管上表 面的一部分上的键合焊盘。
3.如权利要求2所述的发光二极管，其中，形成磷光体层以覆盖键合焊盘。
4.如权利要求3所述的发光二极管，所述发光二极管还包括连接到键合焊盘的导线。
5.如权利要求4所述的发光二极管，其中，导线包括设置在与键合焊盘接触的区域中 的键合部分，键合部分的宽度大于导线的其他部分的宽度。
6.如权利要求5所述的发光二极管，其中，形成磷光体层以覆盖键合部分的至少一部分。
7.如权利要求1所述的发光二极管，其中，所述发光结构包括η型半导体层、P型半导 体层以及形成在η型半导体层和ρ型半导体层之间的有源层。
8.如权利要求7所述的发光二极管，其中，基底为导电基底，以如下的方式形成发光结 构，即，P型半导体层、有源层和η型半导体层以基底为基础顺序地设置。
9.如权利要求1所述的发光二极管，其中，发光结构的上表面包括两个或多个表面，所 述两个或多个表面被设置为在它们之间具有标高差距。
10.如权利要求1所述的发光二极管，其中，形成磷光体层以覆盖发光结构的侧表面的 至少一部分并且不覆盖基底的侧表面。
11.如权利要求1所述的发光二极管，其中，磷光体层包括透明树脂和磷光体。
12.如权利要求11所述的发光二极管，其中，基于磷光体与透明树脂的重量比，磷光体 层以磷光体的量是透明树脂的量的两倍或更多倍的比例包含磷光体。
13.如权利要求11所述的发光二极管，其中，磷光体层还包括透明的精细颗粒。
14.如权利要求13所述的发光二极管，其中，透明的精细颗粒包括从由Si02、TiO2和 Al2O3组成的组中选择的一种或多种材料。
15.如权利要求13所述的发光二极管，其中，基于磷光体与透明的精细颗粒的重量比， 磷光体层以磷光体的量是透明的精细颗粒的量的两倍或更多倍的比例包含透明的精细颗 粒。
16.一种制造磷光体层的方法，该方法包括以下步骤制备包括基底和设置在基底上的发光结构的发光二极管芯片；通过将包含透明树脂、磷光体和溶剂的混合物施加到二极管上表面和二极管下表面中 的至少一个表面上来形成覆盖二极管上表面或二极管下表面的磷光体层，其中，当从发光 结构上方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管上表面，当从基底下方观 察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管下表面，其中，在形成磷光体层的过程中，溶剂从施加到二极管上表面或二极管下表面的混合 物中蒸发，使得混合物的流动性下降。
17.如权利要求16所述的方法，其中，形成磷光体层的步骤包括加热施加到二极管上 表面或二极管下表面的混合物。
18.如权利要求16所述的方法，其中，形成磷光体层的步骤包括在以螺旋形或Z字形移 动含有所述混合物的分配器的同时执行分配工艺。
19.如权利要求16所述的方法，其中，形成磷光体层的步骤包括连续地施加混合物，从 而保持混合物从二极管上表面或二极管下表面连接到分配器的状态。
20.如权利要求16所述的方法，所述方法还包括在形成磷光体层之前，在二极管上表 面的一部分上形成键合焊盘。
21.如权利要求20所述的方法，所述方法还包括在形成磷光体层之前，将导线连接到 键合焊盘。
22.如权利要求20所述的方法，其中，形成磷光体层以覆盖键合焊盘。
23.如权利要求16所述的方法，其中，形成磷光体层以覆盖发光结构的侧表面的至少 一部分。
24.如权利要求16所述的方法，其中，基于磷光体与透明树脂的重量比，磷光体层以磷 光体的量是透明树脂的量的两倍或更多倍的比例包含磷光体。
25.如权利要求16所述的方法，其中，溶剂包含可挥发材料。
26.如权利要求16所述的方法，其中，混合物还包括透明的精细颗粒。
27.如权利要求沈所述的方法，其中，透明的精细颗粒包括从由Si02、TiO2和Al2O3组 成的组中选择的一种或多种材料。
28.如权利要求沈所述的方法，其中，基于磷光体与透明的精细颗粒的重量比，磷光体 层以磷光体的量是透明的精细颗粒的量的两倍或更多倍的比例包含磷光体。
29.一种发光装置，所述发光装置包括第一端子和第二端子以及一个或多个发光二极 管，每个发光二极管包括发光二极管芯片，包括基底和设置在基底上的发光结构；磷光体层，被形成为覆盖二极管上表面和二极管下表面中的至少一个表面，其中，当从 发光结构上方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管上表面，当从基底下 方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管下表面，其中，以这样的方式形成磷光体层，即，使得磷光体层不与二极管上表面或二极管下表 面偏离，并使磷光体层具有与二极管上表面或二极管下表面平行的平坦表面和将所述平坦 表面连接到二极管上表面的角落或二极管下表面的角落的弯曲表面。
30.如权利要求四所述的发光装置，其中，磷光体层包括磷光体和量子点中的至少一 种，并且不与第一端子和第二端子接触。
全文摘要
本发明公开了一种发光二极管、制造磷光体层的方法和发光装置，所述发光二极管包括发光二极管芯片，包括基底和设置在基底上的发光结构；磷光体层，被形成为覆盖二极管上表面和二极管下表面中的至少一个表面，当从发光结构上方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管上表面，当从基底下方观察时，由发光二极管芯片形成的表面被定义为二极管下表面。以这样的方式形成磷光体层，即，使得磷光体层不与二极管上表面或二极管下表面偏离，并具有与二极管上表面或二极管下表面平行的平坦表面和将所述平坦表面连接到二极管上表面的角落或二极管下表面的角落的弯曲表面。
文档编号F21S2/00GK102097425SQ201010592259
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者全忠培, 郑宰有, 金奎相, 金镇夏 申请人:三星Led株式会社