专利名称：转换型发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的转换型发光二极管 (Konversions-LED)。这种发光材料尤其考虑应用于白色LED中。
背景技术：
WO 2006114077示出了一种转换型发光二极管，其中转换器借助丝网印刷施加到 芯片上。类似内容也可以在WO 2007140766中找到。目前，付出很大努力来将陶瓷转换器用于转换型发光二极管。将转换器准确定位 在LED芯片上在此影响LED的光学特性的可再现能力。转换元件在LED芯片上的横向位置 可通过摄影机相对简单地来检测并且用于定位控制。垂直位置、即芯片与转换器之间的距离明显更难被控制。迄今所使用的如丝网印 刷这样的方法具有明显的厚度波动，这些厚度波动在多发光材料系统的范围中强烈地提高 了色度坐标散射(Farbortstreuimg)。具有分离的不同类型的发光材料的层的系统本身已 经公知，例如参见EP 1 480 278或者US 2004/173806。在那里，也已经将较长波长的发光 材料比较短波长的发光材料更靠近于芯片地设置。但是，厚度波动的问题迄今为止被忽略， 因为解决方案视乎不可想象。
发明内容
本发明的任务是提出一种转换型发光二极管，其使用一种或多种发光材料，其中 在芯片与转换器之间的距离被精确地限定。该任务通过权利要求1的特征部分的特征来解决。特别有利的扩展方案从从属权利要求中得到。新型的转换型发光二极管尤其是涉及混合应用。在此，已证明为有意义的是，较长 波长的发光材料、尤其是发射红光的发光材料比第二较短波长的发光材料、尤其是发射黄 光或绿光的发光材料更靠近于芯片设置。第二较短波长的发光材料在此优选是陶瓷转换 器，其作为硬的薄片等等存在。其可以是发光材料玻璃等等。在此，所限定的距离是特别重 要的，因为只有当精确已知芯片距陶瓷转换器的距离时，才可以通过浓度调节较长波长的 发光材料的量。原则上，陶瓷的薄片必须借助粘合剂固定在芯片上。引入芯片与转换器薄片之间 的可能的粘合剂是作为浇注材料已知的硅树脂。所希望的较长波长的发光材料可以分散到粘合剂中。具体的较长波长的发光材料 是发射红光的发光材料、如氮化物或氮氧化物。现在为了保证所限定的距离，除了较长波长 的发光材料之外也将距离保持器引入粘合剂。作为距离保持器合适的尤其是具有限定的特 性、尤其是限定的直径的玻璃珠。在此，在粘合剂中引入少量玻璃珠，这些玻璃珠足以限定距离。这种玻璃珠或玻璃球本身是已知的。它们尤其作为颗粒大小测量设备的校准标准而被采用。可容易地获得大小从约100纳米直至数十微米的玻璃珠或玻璃球。提供商例如 是Microparticles公司。标准玻璃球的特征在于极其小的大小差异。此外，该材料提供玻 璃、优选地树脂玻璃或者SiO2、最高的防老化性和化学惰性。老化问题因此是最小的。制造通过如下方式来实现(由浇注材料、较长波长的发光材料和距离保持器构 成的)经分散的坯料被过量地施加到芯片上。然后，陶瓷转换器薄片被压紧到经分散的坯 料上，直至薄片与芯片之间的距离对应于球的直径。对玻璃球可替选地，也可以使用带状的距离保持器，尤其是由透明的或者半透明 的塑料或者介电材料(如SnO2)构成的框架。金属也是可能的。壁在此可具有凹处，剩余 的材料可从这些凹处排出。这种框架可借助光刻或者层转移(Layer-Transfer)来施加。这种框架可由硅树 脂或者耐辐射材料(如特氟隆(Teflon))构成。然而，这种框架比玻璃珠显著花费更高。如果使用如金属或者POM、迭尔林(Delrin)或者聚酰亚胺(Polyimid)的不透光材 料，则该框架应跟随芯片表面上的印制导线，以避免由于遮蔽引起的损耗。设置有框架的芯片于是可以通过不同的方法填充以所希望的发光材料糊。除了丝 网印刷之外，也可以使用刮板(doctor-blade)、浸浴或者气刷(air brush)等。由于陶瓷转换器作为薄片压紧到框架上，所以较短波长的发光材料的发光材料糊 的厚度控制并不是一定是必需的。但，一定的控制始终有利于使较短波长的发光材料的糊 的量最小化，否则该糊在施加陶瓷薄片时被侧向地挤出。在没有精确的距离控制的情况下，由不同类型的转换器构成的混合系统在转换型 发光二极管的情况下并无意义。较长波长的发光材料的被引入到芯片与具有较短波长的发 光材料的陶瓷薄片之间的量一定必须被控制。除了球或者带状的框架之外也可使用其他距离保持器。其他实施例是被刻蚀的结 构、被集成到转换器薄片中的结构、如栓或者凸起。
以下借助多个实施例详细地阐述了本发明。其中图1示出了具有玻璃球的转换型发光二极管的原理图；图2示出了具有框架的转换型发光二极管的原理图；图3示出了框架的细节；图4示出了转换型发光二极管的另一实施例。
具体实施例方式根据图1，转换型发光二极管具有发射主辐射的芯片2。通常，主辐射是峰值波长 在420nm至480nm、优选地450nm至470nm的范围中的蓝色辐射。在该芯片上施加浇注物5，该浇注物5包含较长波长的发光材料6作为分散体。一 般而言，较长波长的发光材料是发射红光的发光材料如在背景技术部分中所引证的那样， 诸如是氮化物、氮氧化物(Oxinitrid)和如在WO 2006/114077中所说明的那样。除了发光 材料颗粒之外，在浇注物中也包含部分具有限定的直径(例如500nm)的具有较小的分散宽 度(Streubreite)的玻璃球8。第二层被安置在由浇注材料构成的层上。该第二层实施为陶瓷转换薄片10，该陶瓷转换薄片10包含诸如YAG:Ce的黄绿发光材料。这样的陶瓷转换 器例如在US2004145308中被公开。玻璃球的浓度自然必须被选择为低到使得玻璃球8的单层松散地分布在浇注材 料5的树脂中并且仅作为距离保持器意义上的支架起作用。具体实施例是直径为约3μπι 的玻璃球。在图2中示出了另一实施例，其中以俯视图示出了被矩形切割的芯片15。用作距 离保持器的框架16被安放在该芯片15上。框架16被填充有包含第一发光材料的浇注物 17。为了排出过剩的浇铸树脂而在框架中设置穿通部18，该穿通部18在图3的侧视图中可 看到。薄片10又位于在框架16上，该薄片10包含较短波长的陶瓷转换器。当然，薄片不仅仅可以是矩形构造的块，而且例如也可被形成为透镜，这些透镜的 下侧是平的并且这些透镜的上侧凸面地隆起。在此，发光材料仍然均勻地被包含在相同厚 度的层中。在图4中示出了具有UV-LED 1的一个实施例，其中通常使用具有在300nm至 420nm、优选地360nm至400nm的范围中的主辐射的芯片2。在UV-LED的情况下，在具有 (与第一层相比)较短波长的发光材料的第二层10随后是具有还更短波长的发光材料(此 处为蓝色发光材料)的另一第三层作为浇注物11。但是可替选地或者附加地也可能的是， UV-LED的主辐射借助直接连接在该芯片之前的转换器12 (此处被称为薄层转换器)首先被 完全转换成蓝色辐射。第一发光材料的概念通常也包括以下可能性该第一发光材料是由多种发光材料 构成的混合物。第二发光材料的概念同样包括以下可能性该第二发光材料是由多种发光 材料构成的混合物。例如可使用具有不同峰值波长的多个红光发光材料的混合物或者红色 发光材料和橙色发光材料的混合物。
权利要求
1.一种转换型发光二极管，其具有芯片，在该芯片上施加有包含发光材料的第一层，其 中在所述第一层上施加有包含第二发光材料的第二层，其特征在于，所述第一层是浇注材 料，在该浇注材料中分散有第一发光材料，以及所述第二层是固体，其中所述第一层配备有 距离保持器。
2.根据权利要求1所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述距离保持器通过具有 预先给定的直径的球来实现。
3.根据权利要求1所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述距离保持器通过框架 件来实现。
4.根据权利要求1所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述第一发光材料比所述 第二发光材料发射更长波长的辐射。
5.根据权利要求4所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述第一发光材料发射红 光，其中峰值波长尤其在580nm到680nm的范围中。
6.根据权利要求4所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述第二发光材料发射绿 色到黄色的光，其中峰值波长尤其在480nm到560nm的范围中。
7.根据权利要求1所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述浇注材料是硅树脂。
8.根据权利要求2所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述球由玻璃制成。
9.根据权利要求1所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述球具有在150nm到 25 μ m的值域中的直径。
10.根据权利要求3所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述框架件具有穿通部。
11.根据权利要求1所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述第二层是陶瓷转换器。
12.根据权利要求1所述的转换型发光二极管，其特征在于，所述芯片发射在紫外至蓝 色的范围中的主辐射，尤其是在300nm到480nm的范围中的主辐射，其中必要时还使用第三 发光材料。
全文摘要
新型的转换型发光二极管(1)在芯片(2)上具有包含第一发光材料(6)和由浇注材料构成的第一层(5)。在第一层上设置有第二层(10)，该第二层由固体构成并且包含第二发光材料。第一发光材料(6)比第二发光材料发射更长波长的辐射。第一层(5)具有确定第一层(5)的层厚度的距离保持器(8)。
文档编号H01L33/00GK102119450SQ200880130713
公开日2011年7月6日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者多米尼克·艾泽特, 迪尔克·贝尔本 申请人:奥斯兰姆有限公司, 欧司朗光电半导体有限公司