专利名称：半导体发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光装置(下文中，称作"LED")。
背景技术：
参考图4A到4C，描述含有多个LED芯片的常规LED (例如， 参见日本未审专利公开No. 2006-310613和日本未审专利公开No. 2004-274027)。图4A是表示常规LED结构的平面图，图4B和4C分 别是沿图4A中的I-I和II-II线的剖面图。
如图4A、 4B和4C中所示，常规LED包括处于衬底1上发出蓝 光的蓝色LED芯片3B、发出绿光的绿色LED芯片3G和发出红光的 红色LED芯片3R。衬底1含有用于每个LED芯片3的第一端子la 和第二端子lb。每个LED芯片3处于第一端子la上。每个LED芯 片3含有两个电极，且第一导线5a将两个电极中的一个电极电气连接 到第一端子la，第二导线5b将两个电极中的另一个电极电气连接到 第二端子lb。 LED芯片3B、 3G和3R用透明树脂密封层7密封。当 在第一端子la和第二端子lb之间施加电压时，LED芯片3B、 3G和 3R分别发出蓝光、绿光和红光。
在这种LED中，众所周知，通过混合蓝光、绿光和红光，可以
获得任意颜色的光，例如白光。
然而，通过混合LED芯片3B、 3G和3R发出的光L所获得的白 光的光谱具有如图5中所示的狭窄宽度的三个峰，并且这种白光具有 差的色彩表现性。
在图6中所示的已知的技术中，为了改善色彩表现性，替代绿色 LED芯片3G，设置了激发LED芯片3E，其发出光(例如，蓝光)以 激发荧光物质，并且通过将含有荧光物质的流体材料(下文中，称作"荧光物质材料")涂敷到激发LED芯片3E上并使这种材料固化而 形成荧光物质层9。图7A和7B中分别示出了使用绿色荧光物质所获 得的白光的光谱，以及同时使用黄色荧光物质和绿色荧光物质所获得 的白光的光谱。如图7A和7B中所示，可以看到，在任一种情况下， 通过结合使用激发LED芯片3E和荧光物质层9，中央峰的宽度都变 宽了，并且改善了色彩表现性。
由于荧光物质材料具有流动性，当将荧光物质材料涂敷到激发 LED芯片3时，如图8中所示，荧光物质材料可能铺开，并且附着在 不涂覆荧光物质材料的LED芯片3上。在这种情况下，可能出现如下 问题发光强度减少了，并且难于控制色温。
本发明考虑到了上述的情况，其目的在于提供能够防止荧光物质 材料附着在LED芯片上的LED，所发出的光没有被荧光物质层改变 波长。
发明内容
本发明的LED包括第一LED芯片，其发出的光通过荧光物质 层进行波长变换，该荧光物质层是通过涂敷并固化荧光物质材料形成 的；以及第二 LED芯片，其发出的光不通过荧光物质层进行波长变换， 其中第一 LED芯片和第二 LED芯片以如下方式布置在衬底上在衬 底上，第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高 度。
根据本发明，由于第一 LED芯片和第二 LED芯片以在衬底上第 二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高度的方式 布置，即使在将荧光物质材料涂敷到第一 LED芯片时荧光物质材料铺 开，荧光物质材料也不会附着在第二LED芯片上。因此，可以避免荧 光物质材料附着在不涂敷荧光物质材料的第二 LED芯片上。
图1A到1C示出了本发明实施例的LED的结构，图IA是该结 构的平面图，图1B和1C分别是沿图IA中的I-I和II-II线的截面图；图2A到2B是与图1B相对应的截面图，每个表示本发明另一实 施例LED的结构；
图3A到3E是表示本发明实施例LED的制造过程的截面图4A到4C示出了常规LED的结构，图4A是该结构的平面图， 图4B和4C分别是沿图4A中的I-I和II-II线的截面图5示出了从图4A到4C中的LED发出的光的光谱的示例；
图6A到6C示出了 LED的结构，其中从激发LED芯片发出的光 的波长通过荧光物质层进行了变换，图6A是该结构的平面图，图6B 和6C分别是沿图6A中的I-I和II-II线的截面图7A和7B分别示出了从图6A到6C中的LED发出的光的光谱 的示例，图7A示出了使用绿色荧光物质情况下的光谱示例，图7B示 出了同时使用绿色荧光物质和黄色荧光物质情况下的光谱示例；以及
图8是与图6B相对应的截面图，用于说明形成具有图6A到6C 中结构的LED的荧光物质层时的问题。
具体实施例方式
本发明实施例的LED包括第一LED芯片，其发出的光通过荧 光物质层进行波长变换，该荧光物质层是通过涂敷并固化荧光物质材 料而形成的；以及第二LED芯片，其发出的光不通过荧光物质层进行 波长变换，其中第一 LED芯片和第二 LED芯片是以如下方式布置在 衬底上在衬底上，第二LED芯片发光层的高度高于第一LED芯片 顶部表面的高度。
根据本发明的实施例，由于第一 LED芯片和第二 LED芯片以在 衬底上第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高 度的方式布置，即使在将荧光物质材料涂敷到第一 LED芯片时荧光物 质材料铺开，荧光物质材料也不会附着在第二LED芯片上。因此，可 以避免荧光物质材料附着在不涂敷荧光物质材料的第二 LED芯片上。
下文中，举例说明各个实施例。
还可以在衬底上设置透明树脂层，第一 LED芯片的部分或是全 部可以埋入透明树脂层中，并且在透明树脂层上可以设置荧光物质层。当荧光物质材料如图8中所示铺开时，第一 LED芯片上存在的 荧光物质材料量就减少了。因此，第一 LED芯片上所形成的荧光物质 层9的厚度就减小了，并且因此可能出现如下问题不能充分变换从 第一 LED芯片向上发出的光的波长。在本实施例中，由于第一LED 芯片的部分或是全部埋入透明树脂层中，第一 LED芯片周围的区域升 高了，并且大部分荧光物质材料处于高于第一LED芯片的位置。因此， 根据本实施例，第一LED芯片上荧光物质层的厚度变得相对较大，并 且可以更为可靠的变换从第一LED芯片所发出的光的波长。
前面所述的透明树脂层的表面和第一 LED芯片顶部表面可以几 乎处于同一平面上。在这种情况下，所有荧光物质材料都处于高于第 一LED芯片的位置，并且第一LED芯片上荧光物质层的厚度趋于变 大。当透明树脂层的厚度不必要地太大时，可能出现如下问题第二 LED芯片必须处于非常高的位置，但是在本实施例中，不会发生这种 问题。
第二 LED芯片可以处于衬底上，在第二 LED芯片和衬底之间插 入有堤状突起(bank-raising)部分。当使用堤状突起部分时，易于使 第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高度。
在第二LED芯片中，处于第二LED芯片发光层下面的第二LED 芯片部分的高度，可以高于第一LED芯片的高度。在这种情况下，有 可能不使用堤状突起部分，而使第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高度。
第二LED芯片的数量可以是多个，并且可以为每个第二LED芯 片设置前面所述的堤状突起部分。当多个第二 LED芯片处于单一的堤 状突起部分上时，堤状突起部分的尺寸可能变大，但是根据本实施例， 堤状突起部分的尺寸可以减小到所需的最小值。
根据本发明，提供了制造LED的方法，包括如下步骤在衬底 上放置第一 LED芯片和第二 LED芯片，将荧光物质材料涂敷到第一 LED芯片上，并使其固化以形成荧光物质层，其中第一 LED芯片和 第二LED芯片以如下方式布置在衬底上，第二LED芯片发光层的 高度高于第一 LED芯片顶部表面的高度。根据这种方法，由于第一 LED芯片和第二 LED芯片以在衬底上 第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高度的方 式布置，即使在将荧光物质材料涂敷到第一 LED芯片时荧光物质材料 铺开，荧光物质材料也不会附着在第二LED芯片上。因此，可以避免 荧光物质材料附着在第二 LED芯片上。
制造本发明的LED的方法还可以包括如下步骤在前面所述的 衬底上形成透明树脂层，从而可以在涂敷前述的材料之前，将第一 LED芯片的部分或全部埋入透明树脂层中。如上所述，第一LED芯 片上荧光材料层的厚度变大了 ，可以更为可靠的变换从第一 LED芯片 所发出的光的波长。
前面所述的透明树脂层可以以如下方式形成透明树脂层的表面 和第一LED芯片的顶部表面几乎处于同一平面上。在这种情况下，所 有荧光物质材料都处于高于第一 LED芯片的位置，并且第一 LED芯 片上荧光物质层的厚度趋于变大。
可以通过在前面所述的衬底上形成堤状突起部分，并将第二LED 芯片放置在前面所述的堤状突起部分上，来实现第二 LED芯片的放 置。在这种情况下，易于使第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED 芯片顶部表面的高度。
在第二LED芯片中，处于第二LED芯片发光层下面的第二LED 芯片部分的高度，可以高于第一LED芯片的高度。在这种情况下，有 可能不使用堤状突起部分，而使第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高度。
第二LED芯片的数量可以是多个，并且可以为每个第二LED芯 片设置前面所述的堤状突起部分。当多个第二 LED芯片处于单一的堤 状突起部分上时，堤状突起部分的尺寸可能变大，但是根据本实施例， 堤状突起部分的尺寸可以减小到所需的最小值。
上面所示的各个实施例可以彼此组合。
下文中，通过附图描述本发明的实施例。如下附图和描述中所示 的内容仅是示例，本发明的范围并不限于如下附图和描述中所示的内 容。在后面的实施例中，作为示例，描述第一 LED芯片是激发LED芯片3E且第二芯片是蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R的情况。 对于第二 LED芯片的数量是1个或3个或更多的情况，或者对于第二 LED芯片是发出蓝色或红色以外的颜色(波长)的光的LED芯片的 情况，后面的描述仍是正确的。1. LED的结构参考图1A到1C，描述本发明实施例中LED的结构。图1A是表 示本实施例LED结构的平面图，图IB和1C分别是沿图1A中的I-I和n-n线的截面图。如图1A、 IB和1C中所示，本实施例的LED包括处于衬底1上 的发出蓝光L的蓝色LED芯片3B、为激发荧光物质而发出光L的激 发LED芯片3E和发出红光L的红色LED芯片3R。蓝色LED芯片 3B和红色LED芯片3R布置在衬底1上，在每个LED芯片和衬底1 之间插入有为每个LED芯片提供的每个堤状突起部分11。激发LED 芯片3E、蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R以如下形式布置 在衬底1上，蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R的发光层的高度 高于激发LED芯片3E的顶部表面的高度。在衬底1上设置透明树脂层13，且将激发LED芯片3E埋入透明 树脂层13中。透明树脂层13的表面和激发LED芯片3E的顶部表面 几乎处于同一平面上。在透明树脂层13上紧接激发LED芯片3E之上且在激发LED芯 片3E附近设置荧光物质层9。因此，从激发LED芯片3E发出的光L 的波长通过荧光物质层9进行变换。荧光物质层9是通过将荧光物质 材料涂敷到激发LED芯片3E，并使其固化而形成的。荧光物质层9 没有处于蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R之上，从蓝色LED 芯片3B和红色LED芯片3R发出光L的波长不会通过荧光物质层9 进行变换。衬底1上含有用于每个LED芯片3的第一端子la和第二端子lb。 每个LED芯片3放置在相应的第一端子la上。每个LED芯片3还含 有2个电极，第一导线(例如金线)5a将两个电极中的一个电极与第一端子la电气连接，第二导线(例如金线)5b将两个电极中的 另一个电极与第二端子lb电气连接。LED芯片3B、 3G和3R使用透 明树脂层7密封。下文中，详细描述每个组成部分。1-1.衬底衬底1的构造没有特定的限制。在一示例中，衬底1是引线框架， 第一端子la和第二端子lb是引线端子，但是衬底1的构造及端子la 和lb并不限于此。例如，衬底1及端子la和lb可以包括绝缘衬底(例 如环氧玻璃衬底)和在其上形成的互连图案。1-2. LED芯片每个LED芯片3的构造，例如材料、形状、尺寸和波长没有特 定的限制。在图1A到1C所示的示例中，在LED芯片3的一侧有两 个电极，但是也可以在LED芯片3的每侧设置1个电极。在这种情况 下，由于LED芯片3可以在其与第一端子la的接触表面处和第一端 子la电气连接，因此可以省去第一导线5a。当两个电极形成在LED 芯片3的一侧时，通过在衬底1上将LED芯片3布置成两个电极与衬 底1相对，可以省去第一导线5a和第二导线5b。此外，在这种情况 下，将连接到电极的端子或互连图案设置成LED芯片3的两个电极不 能短路。在一示例中，蓝色LED芯片3B和激发LED芯片3E是InGaN 基(m-V族化合物半导体，其中V族元素是氮)LED芯片，其中InGaN 层是通过在绝缘蓝宝石衬底上外延生长而形成的，并且红色LED芯片 3R是InGaAIP-GaAs基LED。在该示例中，从蓝色LED芯片3B和激发LED芯片3E发出的光的波长是相同的，但是在其他的示例中， 波长可以是不同的。只要可以激发荧光物质层中包含的荧光物质，从 激发LED芯片3E发出的光可以是任意的光(例如，紫外光)。1-3.堤状突起部分堤状突起部分11的构造，例如材料、形状和尺寸没有特定的限制。从将LED芯片3中产生的热散发到衬底1的观点看，优选的，堤 状突起部分11由具有高导热性的材料制成，例如铝这样的金属。形成 堤状突起部分11的方法没有特定的限制。堤状突起部分11可以与衬 底l通过铸造而一体形成，或是可以通过准备一块形构件，并将该构 件结合到衬底l上而形成。例如，堤状突起部分11的平面形状与LED芯片3的平面形状相 似，并且例如，堤状突起部分11的尺寸略大于LED芯片3的尺寸。 在这种情况下，堤状突起部分11的尺寸可以减少到所需的最小值。只 要在形成荧光物质层9时可以防止荧光物质材料附着在LED芯片3 上，堤状突起部分11的高度没有特定的限制。在本实施例中，为每个 LED芯片3设置一个堤状突起部分11。当多个LED芯片3布置在单 个堤状突起部分11上时，堤状突起部分11的尺寸可能变大，然而， 由于为每个LED芯片3设置堤状突起部分11，所以堤状突起部分11 的尺寸相对变小。1-4.透明树脂层透明树脂层13的构造，例如材料、厚度和形成方法没有特定的 限制。在本实施例中，透明树脂层13的厚度几乎等于激发LED芯片 3E的高度(即，透明树脂层13的表面和激发LED芯片3E的顶部表 面几乎处于同一平面上)，但是透明树脂层13的厚度可以比激发LED 芯片3E的高度薄或厚。然而，优选的是，透明树脂层13表面的高度 低于堤状突起部分11顶部表面的高度(即，透明树脂层13厚度方向 的长度比堤状突起部分11高度方向的长度短)。其原因在于，如果透 明树脂层13顶部表面的高度高于堤状突起部分11顶部表面的高度， 那么荧光物质材料很可能附着在激发LED芯片3E以外的LED芯片3 上。图2A示出了透明树脂层13的厚度小于激发LED芯片3E厚度的 情况。激发LED芯片3E部分埋入透明树脂层13中。在这种情况下， 由于激发LED芯片3E周围的区域也升高了，并且大部分荧光物质材料处于高于激发LED芯片3E的位置，因此，通过设置透明树脂层13， 激发LED芯片3E上荧光物质层9的厚度变大了。因此，可以更为可 靠的变换从激发LED芯片3E向上发出的光L的波长。图2B示出了透明树脂层13的厚度略大于激发LED芯片3E厚度 的情况。在这种情况下，激发LED芯片3E完全埋入透明树脂层13 中。在该情况下，通过设置透明树脂层13，激发LED芯片3E上荧光 物质层9的厚度也变大了。可以通过涂敷并固化(例如，热固化或光固化)流体透明树脂， 形成透明树脂层13。透明树脂的示例包括硅树脂和环氧树脂。在透明 树脂层13中，优选的是，固化的树脂层表面是平坦的。因此，优选的， 对于透明树脂层13的材料，所使用材料的粘度比透明树脂密封层7 的材料的粘度低。1-5.荧光物质层只要通过涂敷并固化荧光物质材料来形成荧光物质层9，荧光物 质层9的构造，例如材料、厚度和形成方法没有特定的限制。荧光物 质层9所处的位置没有特定的限制，只要在该位置，可以变换从激发 LED芯片3E发出的光L的波长。例如，可以通过将荧光物质材料涂 敷在激发LED芯片3E上，并固化(例如，热固化或光固化)该材料 来形成荧光物质层9。可以将荧光物质材料涂敷在激发LED芯片3E 表面上，或是如图2B中所示，当激发LED芯片3E被透明树脂层13 覆盖时，可以将荧光物质材料涂敷在透明树脂层13的表面上。例如，荧光物质材料包括通过将荧光物质分散在流体树脂中形成 的物质。例如，树脂的种类包括硅树脂和环氧树脂，但是当激发光是 蓝色的光或是具有较短波长的紫外光时，优选的是硅树脂，由于其不 易于恶化。荧光物质的种类没有特定的限制。荧光物质的例子包括铈 活化的YAG (Ce: YAG (例如，参考日本专利No. 2927279))和铕活 化的硅酸盐基荧光物质(Eu: BOSE (钡锶原硅酸盐)，Eu:SOSE (锶 钡原硅酸盐)等)。这些荧光物质可以用蓝色光激发，并且具有宽的发 射光谱，该光谱的峰在黄色周围。1-6.透明树脂密封层透明树脂密封层7的构造，例如材料、厚度和形成方法没有特定 的限制。可以通过涂敷并固化(例如，热固化或光固化)流体透明树 脂来形成透明树脂密封层7。透明树脂的示例包括硅树脂和环氧树脂。 透明树脂密封层7的材料可以与透明树脂层13的材料相同或是不同。 当透明树脂密封层7的材料与透明树脂层13的材料不同时，优选的， 选择不会在层7和13之间产生界面的材料。1- 7.反射体本实施例的LED可以包括反射体，以反射从每个LED芯片3发 出的光。例如，可以使用日本未审查专利公开No. 2006-310613和曰 本未审查专利公开No. 2004-274027中所示的反射体作为反射体。反 射体围绕所有的LED芯片3，并且具有在表面上的位置远离衬底1时 向外倾斜的锥形反射表面。2.制造LED的方法下面，参考图3A到3E，描述上面提及的制造LED的方法。下 面所描述的制造LED的方法仅是示意性的，并且上面提及的LED也 可以通过其他的方法制造。2- 1.布置LED芯片和形成堤状突起部分的步骤首先，将激发LED芯片3E放置在衬底1上，然后，在衬底l上 形成堤状突起部分11，并且将蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R 分别放置在这些堤状突起部分11上，从而获得图1A中所示的结构。 如图1A中所示，蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R放置在衬底 1上，在每个LED芯片和衬底1之间插入有每个堤状突起部分11，并 且在衬底1上，蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R的发光层的高 度高于激发LED芯片3E的顶部表面的高度。例如，可以通过使用Ag糊将激发LED芯片3E结合到衬底1，并且使用烤炉将Ag糊固化，来实现激发LED芯片3E的放置。例如， 可以通过使用Ag糊将铝等制成的堤状突起块结合到衬底l，并且使用 烤炉将Ag糊固化，来形成堤状突起部分ll。例如，可以通过使用Ag 糊将蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R结合到衬底1，并且使用 烤炉将Ag糊固化，来实现蓝色LED芯片3B和红色LED芯片3R的 放置。在完成所有的LED芯片3和堤状突起部分11的粘接之后，Ag 糊的每次固化可以分别进行，或是同时进行。2-2.相互连接的步骤接下来，用第一导线5a将每个LED芯片3的一个电极与衬底1 的第一端子la连接，并且用第二导线5b将每个LED芯片3的另一个 电极与衬底1的第二端子lb连接，从而获得图3B中所示的结构。2-3.形成透明树脂层的步骤接下来，在衬底1上形成透明树脂层13，使得激发LED芯片3E 的部分或是全部埋入透明树脂层中，从而获得图3C中所示的结构。 将透明树脂层13形成为透明树脂层的表面和激发LED芯片3E的顶 部表面几乎处于同一平面。2-4.形成荧光物质层的步骤接下来，通过将荧光物质材料涂敷在激发LED芯片3E上，并使 其固化，来形成荧光物质层9，从而获得图3D中所示的结构。2-5.形成透明树脂密封层的步骤接下来，形成透明树脂密封层7，其厚度可以将每个LED芯片3 和导线5a、 5b埋入其中，从而获得图3E中所示的结构，并且由此完 成本实施例LED的制造过程。上面实施例中所示的各种特征可以彼此组合。当一实施例中包含 多个特征时，可以从这些特征中适当的选择一个或多个特征，并且在 本发明中，可以单独采用或结合采用这些特征。
权利要求
1.一种半导体发光装置，包括第一LED芯片，其发出的光通过荧光物质层进行波长变换，荧光物质层是通过涂敷并固化含有荧光物质的流体材料形成的；以及第二LED芯片，其发出的光不通过荧光物质层进行波长变换，其中，第一LED芯片和第二LED芯片以如下方式布置在衬底上在衬底上，第二LED芯片发光层的高度高于第一LED芯片顶部表面的高度。
2. 根据权利要求l所述的装置，还包括衬底上的透明树脂层， 其中，第一LED芯片的部分或全部埋入透明树脂层中，并且在透明树 脂层上设置荧光物质层。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中，透明树脂层的表面和第 一 LED芯片的顶部表面实质上处于同一平面上。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，第二 LED 芯片置于衬底上，在第二 LED芯片和衬底之间插入有堤状突起部分。
5. 根据权利要求4所述的装置，其中，第二LED芯片是多个， 并且为每个第二 LED芯片设置堤状突起部分。
6. —种制造半导体发光装置的方法，包括如下步骤 将第一 LED芯片和第二 LED芯片放置在衬底上， 将含有荧光物质的流体材料涂敷在第一 LED芯片上，并固化流体材料，以形成荧光物质层，其中，第一LED芯片和第二LED芯片以如下方式布置在衬底 上，第二 LED芯片发光层的高度高于第一 LED芯片顶部表面的高度。
7. 根据权利要求6所述的方法，还包括如下步骤在衬底上形 成透明树脂层，使得在涂敷荧光物质材料前，第一LED芯片的部分或 全部埋入透明树脂层中。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，透明树脂层形成为透明 树脂层的表面和第一 LED芯片的顶部表面实质上处于同一平面上。
9. 根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中，通过在前述 衬底上形成堤状突起部分，并将第二 LED芯片放置在堤状突起部分 上，完成第二LED芯片的放置。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，第二LED芯片是多个， 并且为每个第二 LED芯片设置堤状突起部分。
全文摘要
本发明的半导体发光装置包括第一LED芯片，其发出的光通过荧光物质层进行波长变换，荧光物质层是通过涂敷并固化含有荧光物质的流体材料形成的；以及第二LED芯片，其发出的光不通过荧光物质层进行波长变换，其中第一LED芯片和第二LED芯片以如下方式布置在衬底上在衬底上，第二LED芯片发光层的高度高于第一LED芯片顶部表面的高度。
文档编号H01L21/50GK101276808SQ200710199479
公开日2008年10月1日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年3月29日
发明者伊藤富博, 石仓卓郎 申请人:夏普株式会社