专利名称：：半导体发光元件及其制法的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种半导体发光元件，特别是涉及一种色度分布均匀的半导体发光元件及其制法。
背景技术：
：—般借由萤光粉混光的半导体发光元件，其设置萤光粉的方式通常是将萤光粉混在胶体中，再将混有萤光粉的萤光胶体灌入已设有半导体发光晶片的支架碗杯中，待其固化后，外层再包覆透明胶层保护。如图1所示，为胶体固化成形后的晶片91、萤光胶体92与透明胶层93相对关系的示意图。由于一般晶片91的中心发光强度较强，而且由图l可知，萤光胶体92在碗杯(图未示)中成形，所以呈碗杯状，使得晶片91在各角度射出的光线激发萤光粉(包含在萤光胶体92中)的路径不一致，导至各立体角所发出的色度分布非常不均匀。另一种萤光粉的设置方式，如图2所示，是将萤光粉94直接均匀涂布在晶片95上。此种封装方式可使晶片95各角度射出的光线激发萤光粉94的路径较一致，而能改善整体出光均匀度。然而，一般常用的萤光粉94多为黄色，而黄色萤光粉94会因为一般半导体晶片95的正向光场较侧向光场强，导致中心色温会较其他出光角度偏高。由此可见，上述现有的萤光粉混光的半导体发光元件在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的(名称)，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容本发明的目的在于，提供一种依据半导体发光晶片的光强度分布而调整受激发光层(例如萤光胶体、萤光粉)的形状的半导体发光元件，借由受激发光层的形状补偿晶片发光强度不均的缺点，达到使色度均匀的目的。本发明的另一目的在于，提供一种在受激发光层与半导体晶片之间设一可透光间隔层的半导体发光元件，使其在达到色度均匀的目的外，还可借由可透光间隔层隔离受激发光层与半导体晶片，以达到降低受激发光体(例如萤光粉)因处于长时间高温所产生效率下降与结构不稳定的问题的功效。本发明的再一目的在于，提供一种进一步在受激发光层外设有可控制光型的可透光层(例如透镜或胶体)的半导体发光件，除可达到使色度均匀的目的之外，还可达到控制光型的功效。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种半导体发光元件，包含一半导体晶片及一受激发光层；该受激发光层覆盖于该半3导体晶片上；其中该受激发光层对应该半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，该受激发光层对应于发光强度较强区域的厚度与对应于发光强度较弱区域的厚度比大于1而小于5。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的半导体发光元件，其中还包含一设于该半导体晶片与该受激发光层之间的可透光间隔层。前述的半导体发光元件，其中还包含一覆盖于该受激发光层上的可透光层，用以调整光型。前述的半导体发光元件，其中该受激发光层包括可受激发出不同颜色光的多数层受激发次层。前述的半导体发光元件，其中该受激发光层包括可受激发出不同颜色光的多数层受激发次层。前述的半导体发光元件，其中该可透光层为一胶体或透镜。前述的半导体发光元件，其中该受激发光层为受激发光体混于胶体中固化形成或由受激发光体直接涂布形成。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种半导体发光元件的制法，其中步骤包含a)提供一半导体晶片，并量测其出光强度分布；b)依据该半导体晶片的出光强度分布决定一受激发光层的形状，使该受激发光层对应该半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，以使各出光角度色温均匀，并制作一具有该预定形状的治具；及c)借由该治具于该半导体晶片上形成一受激发光层。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的半导体发光元件的制法，其中该受激发光层对应于发光强度较强区域的厚度与对应于发光强度较弱区域的厚度比大于1而小于5。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种半导体发光元件，包含一半导体晶片及一受激发光层。该受激发光层覆盖于该半导体晶片上，该受激发光层对应该半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，该受激发光层对应于发光强度较强区域的厚度与对应于发光强度较弱区域的厚度比大于1而小于5(1<厚度比<5)。该受激发光层的厚度分布是依据该半导体晶片的出光强度分布而调整。借此可使色度分布更加均匀。此外，该受激发光层可由可受激发光体，例如萤光粉或磷光粉，均匀混在胶体中，借由治具成形固化而成，或由受激发光体直接成形。而且，该受激发光层可包括可受激发出不同颜色光的多数层受激发次层，例如该受激发光层可包括两层受激发次层，可分别为黄色萤光胶体层及红色萤光胶体层，以增加该半导体发光元件的演色性。进一步地，本发明半导体发光元件还可包含一设于该半导体晶片与该受激发光层之间的可透光间隔层。该可透光间隔层可用透明胶体制成，用以隔离该受激发光层，以降低受激发光体因处于长时间高温所产生效率下降与结构不稳定的问题。此外，本发明半导体发光元件也可再包含一覆盖于该受激发光层上的可透光层，例如透镜或可透光胶体，用以调整光型，使该半导体发光元件的光型可以符合所要运用的产品或系统。本发明另提供一种半导体发光元件的制法，步骤包含a)提供一4半导体晶片，并量测其出光强度分布；b)依据该半导体晶片的出光强度分布决定一受激发光层的形状，使该受激发光层对应该半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，以使各出光角度色温均匀，并制作一具有该预定形状的治具；及c)借由该治具于该半导体晶片上形成一受激发光层。较佳地，该受激发光层对应于发光强度较强区域的厚度与对应于发光强度较弱区域的厚度比大于1而小于5。借由上述技术方案，本发明(名称)至少具有下列优点及有益效果本发明半导体发光元件借由受激发光层厚度分布的调整，来补偿半导体晶片出光强度不均匀的缺陷，以增加半导体发光元件色度的均匀性。此外，还可进一步借由可透光间隔层，降低受激发光体因处于长时间高温所产生效率下降与结构不稳定的问题。而且，也可借由覆盖于该受激发光层上的可透光层调整光型，使该半导体发光元件的光型可以符合所要运用的产品或系统。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。图1是一示意图，说明一现有的半导体发光元件的萤光粉封装结构。图2是一示意图，说明另一现有的半导体发光元件的萤光粉封装结构。图3至图6是说明本发明半导体发光元件的第一较佳实施例及其实施步骤流程的示意图。图7是一说明本发明半导体发光元件的第二较佳实施例的示意图。图8与图9是说明本发明半导体发光元件的第三较佳实施例及其实施步骤流程的示意图。图10与图11是说明本发明半导体发光元件的第四较佳实施例及其实施步骤流程的示意图。图12至图14是说明本发明半导体发光元件的第五较佳实施例及其实施步骤流程的示意图。图15是一以角度仪测得的基板为蓝宝石的蓝光半导体晶片的出光强度分布图。具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的半导体发光元件及其制法，其具体实施方式、结构、方法、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图3至图6所示，本发明半导体发光元件的第一较佳实施例的实施步骤介绍如下i)取一半导体晶片11测试其出光强度分布，以决定预备成形的受激发光层12的形状。ii)如图3至图6所示为使受激发光层12成形的步骤。图3所示是先将半导体晶片11固定在一基板13上。图4所示是将用以使受激发光层12形成预定形状的一治具514放置于基板13上的预设位置，治具14具有一进胶口141及一出气口142，以供灌胶时使用。图5所示是将受激发光体(图未标号)混在胶体(图未标号)中，将胶体盛装于针筒(图未示)，利用针筒将胶体由治具14的进胶口141注入治具14中，治具14中的空气可由出气口142排出，待胶体充满治具14后，借由烘烤使胶体固化成形，而形成受激发光层12。图6所示，待胶体固化后，取下治具14，即为本实施例半导体发光元件1的完成品。在本实施例中，所使用的受激发光体为黄色萤光粉，所使用胶体为一般可混合萤光粉的胶体，混合萤光粉与胶体的方法已为本发明所属
技术领域：
者所周知，所以不再详述。请参阅图7所示，本发明半导体发光元件的第二较佳实施例，本实施例的实施步骤与第一较佳实施例大致相同，惟，本实施例的半导体发光元件2还包含一用以控制半导体晶片21光型的可透光层23。可透光层23为一预先成形的透镜，是在受激发光层22固化成形后，再套设于受激发光层22上，而将受激发光层22包覆。借由可透光层23调整光型，可使半导体发光元件2的光型可以符合所要运用的产品或系统。请参阅图8与图9所示，本发明半导体发光元件的第三较佳实施例，本实施例的实施步骤与第一较佳实施例大致相同，惟，第一较佳实施例中所使用的治具14由可透光层33取代，换句话说，在本实施例中，可透光层33本身为透镜，并可具有治具的功能，具有进胶口331及出气口332。如图8所示，将兼具有控制光型及治具功能的可透光层33放置于基板34上的预定位置，再利用针筒(图未示)将混有萤光粉的胶体(图未示)注入可透光层33内，使其充满可透光层33并包覆半导体晶片31，如图9所示，再经由烘烤使胶体固化，形成受激发光层32，即完成本实施例半导体发光元件3的成品。请参阅图10与图ll所示，本发明半导体发光元件的第四较佳实施例，本实施例的半导体发光元件4具有两种不同颜色的萤光粉，使受激发光层42具有两层受激发光次层421、422，其中内层的受激发光次层421含有黄色萤光粉，外层的受激发光次层422含有红色萤光粉，借此可增加半导体发光元件4的演色性，而本实施例也具有可控制光型的可透光层43。本实施例的实施步骤可结合第一较佳实施例及第三较佳实施例的实施步骤，如图10所示，利用与第一较佳实施例相同的实施步骤先在基板44与半导体晶片41上形成内层的受激发光次层421，再利用与第三较佳实施例相同的实施步骤，以预先成形的可透光层43为治具，如图11所示，再将混有红色萤光粉的胶体充满含有黄色萤光粉的受激发光次层421与可透光层43之间的空间，经烘烤固化后，形成另一受激发光次层422，同时完成本实施例半导体发光元件4的成品。本实施例的实施步骤，也可适用于在受激发光层与半导体晶片之间形成可透光间隔层(图未示)，例如在制作内层的受激发光次层421的步骤时，以可透光胶体取代混有萤光粉的胶体，待可透光胶体固化后即可形成可透光间隔层，外层的受激发光次层422即可为受激发光层。借此可降低萤光粉因处于长时间高温所产生效率下降与结构不稳定的问题。参阅图12、图13与图14，本发明半导体发光元件的第五较佳实施例，本实施例的实施步骤与第一较佳实施例大致相同，惟，本实施例是利用网板使受激发光层52成形固化。同第一较佳实施例的步骤a)，先测知半导体晶片51的出光强度分布后，预制适当的网板53，以能成形具有预设形状的受激发光层52。如图12所示，将半导体晶片51固定于基板54后，再将预制的网板53放置于基板54上的预定位置。如图13所示，将混有萤光粉的胶体(图未标号)充满网板53与基板54所界定的空间，并利用刮刀(图未示)修饰，使裸露的胶体表面平整，经烘烤使胶体固化后，形成受激发光层52。如图14所示，移除网板53而形成本实施例半导体发光元件5的成品。前述各实施例的半导体发光元件1、2、3、4、5，其中的半导体晶片11、21、31、41、51皆可借由连接一外部电路(图未示)控制发光，由于电路封装非本发明的重点，本发明所属
技术领域：
具有通常知识者，可以应用现有封装技术或自行调整其电路与半导体晶片11、21、31、41、51的连接方式。归纳上述，本发明半导体发光元件1、2、3、4、5，借由受激发光层12、22、32、42、52的厚度分布，来补偿半导体晶片11、21、31、41、51正向出光亮度与侧向出光亮度不均匀的缺陷，以增加半导体发光元件1、2、3、4、5色度的均匀性。此外，还可进一步借由可透光间隔层，降低受激发光体(例如萤光粉)因处于长时间高温所产生效率下降与结构不稳定的问题。而且，也可借由覆盖于受激发光层12、22、32、42、52上的可透光层23、33、43调整光型，使半导体发光元件1、2、3、4、5的光型可以符合所要运用的产品或系统。实验例与比较例实验例1取基板为蓝宝石的蓝光半导体晶片，以角度仪测得其出光强度分布如图15所示，测量范围为士90度e角。于该半导体晶片11上设置含有黄色萤光粉的受激发光层12(参阅图6)，在本实验例中，半导体晶片11的正向出光强度大于侧向出光强度，所以使受激发光层12的正向厚度121大于侧向厚度122，并使其比例为1.5，再利用角度仪测量各角度的色温(CCT)，将所测得的色温的最大值与最小值相减即得色温范围(CCTRange)为613K。实验例2实验例2与实验例1大致相同，惟，使受激发光层12的正向厚度121与侧向厚度122的比为1.8，测得的色温范围为253K。实验例3实验例3与实验例1大致相同，惟，使受激发光层的12正向厚度121与侧向厚度122的比为2.3，测得的色温范围为399K。实验例4实验例4与实验例1大致相同，惟，使受激发光层的12正向厚度121与侧向厚度122的比为3，测得的色温范围为863K。比较例比较例与实验例1大致相同，惟，受激发光层的形状为一般半导体发光元件的萤光胶体的形状，其测得的色温范围为919K。将前述各实验例的受激发光层的正向厚度与侧向厚度比值与色温范围的量测值及比较例色温范围的量测值整理如表1所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表1可知，实验例1-4的色温范围值都小于比较例，显示借由调整受激发光层对应半导体晶片出光强度的厚度分布，使对应较强出光区域与较弱出光区域的厚度比在1.5-3的范围内，均可縮小色温范围，使色度分布较为均匀，尤其实验例2及实验例3，所达到的效果更佳。常见的半导体晶片有两种类型，一种为实验例l-4所使用的蓝宝石基板(sapphirebase)类型，另一种为垂直基板(verticalbase)类型，由于蓝宝石基板类型的半导体晶片出光角度分布较广，而垂直基板类型的半导体晶片的出光角度较集中(更集中于正向)，由实验例1-4的实验结果可推测，若半导体晶片采用垂直基板类型时，受激发光层的对应较强出光区域与较弱出光区域的厚度比值可以再提高至小于5的范围内，均具有縮小色温范围，使色度均匀的效果。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。权利要求一种半导体发光元件，包含一半导体晶片及一受激发光层；该受激发光层覆盖于该半导体晶片上；其特征在于该受激发光层对应该半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，该受激发光层对应于发光强度较强区域的厚度与对应于发光强度较弱区域的厚度比大于1而小于5。2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于还包含一设于该半导体晶片与该受激发光层之间的可透光间隔层。3.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于还包含一覆盖于该受激发光层上的可透光层，用以调整光型。4.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于该受激发光层包括可受激发出不同颜色光的多数层受激发次层。5.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于该受激发光层包括可受激发出不同颜色光的多数层受激发次层。6.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于该可透光层为一胶体或透镜。7.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于该受激发光层为受激发光体混于胶体中固化形成或由受激发光体直接涂布形成。8.—种半导体发光元件的制法，其特征在于步骤包含a)提供一半导体晶片，并量测其出光强度分布；b)依据该半导体晶片的出光强度分布决定一受激发光层的形状，使该受激发光层对应该半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，以使各出光角度色温均匀，并制作一具有该预定形状的治具；及C)借由该治具于该半导体晶片上形成一受激发光层。9.如权利要求8所述的半导体发光元件的制法，其特征在于该受激发光层对应于发光强度较强区域的厚度与对应于发光强度较弱区域的厚度比大于1而小于5。全文摘要一种半导体发光元件，包含一半导体晶片及一受激发光层。受激发光层覆盖于半导体晶片上，受激发光层对应半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，受激发光层对应于发光强度较强区域的厚度与对应于发光强度较弱区域的厚度比大于1而小于5。其制法，包含a)提供一半导体晶片，并量测其出光强度分布；b)依据该半导体晶片的出光强度分布决定一受激发光层的形状，使受激发光层对应半导体晶片的发光强度较强区域的厚度较厚，对应发光强度较弱区域厚度较薄，以使各出光角度色温均匀，并制作一具有预定形状的治具；c)借由治具于半导体晶片上形成一受激发光层。目的在于借由受激发光层的形状补偿晶片发光强度不均的缺点，达到色度均匀。文档编号H01L33/00GK101771108SQ20081018739公开日2010年7月7日申请日期2008年12月31日优先权日2008年12月31日发明者李承士,林神江,殷寿志,谢馨仪申请人:佰鸿工业股份有限公司