CN104205365B - 磷光体施加前后发光器件的单个化 - Google Patents

Abstract

在磷光体涂覆的发光元件的制作中使用两阶段单个化工艺。在磷光体涂层的施加之前，使用激光划切工艺单个化各个发光元件（130）；在磷光体涂层的施加（150）之后，使用机械划切工艺单个化磷光体涂覆的发光元件（180）。在发光元件的激光划切之前，晶片被定位在由框架支持的一块划切带或管芯附着带；在激光划切之后，所述带被拉伸（140）以提供允许在磷光体涂层的施加（150）之后的后续机械划切（180）的较宽切口宽度的各个发光元件之间的空间。

Description

磷光体施加前后发光器件的单个化

技术领域

本发明涉及固态光发射器领域，并且具体地涉及具有诸如包含磷光体的层之类的一个或多个波长转换层的发光器件的制作。

背景技术

用于诸如车辆灯泡、内部和外部照明等等之类的常规照明应用的固态发光器件（LEDs）的使用持续增加，这主要归因于其预期使用寿命及其效率。在这些应用中，白光的产生通常是必要条件。

为了产生白光，或在颜色方面与固有地从给定发光材料产生的颜色不同的任何光，一般使用色移和彩色组合来实现所期望的颜色，或者就白光而言，实现所期望的色温。色移（波长转换）能够通过吸收一种颜色的光并且发射不同颜色的光的诸如磷光体之类的材料来提供。典型地，含有磷光体颗粒的材料层被施加到发光器件的上表面上。当光离开发光器件并且进入磷光体层时，一些或全部的发射光撞击磷光体颗粒，使得来自磷光体层的光输出包括原始发射光和后续产生的转换光的组合。复合颜色输出将取决于每一波长（颜色）处的光的比例，这主要取决于磷光体颗粒的密度和分布。

为了降低制造成本，磷光体层被施加到制作的发光元件（管芯）的晶片上。在施加磷光体层之后，晶片被切片/划切以提供单独的/单个化的发光元件。一般地，基于激光的工艺被优选用于将晶片划切成单独的发光元件；然而，磷光体层如果暴露于激光能量则可能受损。因此，机械工艺被用于划切磷光体涂覆的晶片。

不得不机械划切磷光体涂覆的晶片的缺点在于锯的切口宽度典型地在50-100um的量级上，其大大地宽于激光切割的典型的切口宽度（典型地在10-15um的量级上）。为了允许该较宽的切口宽度和制造公差，必须将各个发光元件较远地隔开200um或更多，这减少了可以在每个晶片上制作的发光元件的数目。例如，如果发光元件为500um×500um，并且发光元件之间的通常称为“芯片间隔（street）”的划切迹线（lane）宽度为200um，只有大约36%的可用晶片区域将被用于发光元件，这与用于具有30um芯片间隔的使用激光切片的非磷光体涂覆的发光元件的几乎90%的晶片区域利用率形成对比。

发明内容

将会有利的是，能够增加可以在每个晶片上产生的磷光体涂覆的发光器件的数目。同样将会有利的是，维持在晶片规模工艺中将磷光体施加到发光元件的能力。

为了更好地解决这些关注点中的一个或多个，在本发明的实施例中，在磷光体涂覆的发光元件的制作中使用两阶段单个化工艺。在磷光体涂层的施加之前，使用激光划切工艺单个化各个发光元件；在磷光体涂层的施加之后，使用机械划切工艺单个化磷光体涂覆的发光元件。在发光元件的激光划切之前，晶片被定位在由框架支持的一块划切带或管芯附着带上；在激光划切之后，该带被拉伸以提供允许在磷光体涂层的施加之后的后续机械划切的较宽的切口宽度的各个发光元件之间的空间。

附图说明

参考附图并以示例的方式更详细地解释本发明，其中：

图1图示了用于制作磷光体涂覆的发光元件的示例流程图。

图2A-2H图示了磷光体涂覆的发光元件的示例制作。

贯穿附图，相同的参考标号指示类似或对应的特征或功能。附图出于说明性目的而被包括，并且不旨在限制本发明的范围。

具体实施方式

在以下描述中，为了解释而非限制的目的，阐述了诸如特定架构、接口、技术等等之类的具体细节，以便提供对本发明的概念的透彻理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，本发明可以在脱离于这些具体细节的其它实施例中实施。同样，本描述的文本针对如在图中所示的示例实施例，而不意图在除明确包括在权利要求中的限制之外限制所要求保护的发明。为了简化和清楚的目的，省略众所周知的器件、电路和方法的详细描述以免不必要的细节使本发明的描述模糊。

为了便于说明和公开，术语“磷光体”在本文中用作示例波长转换材料，尽管本领域技术人员将领会到，在本文中所呈现的原理可应用于被用于产生在不同于从发光元件发射的光的波长处的光的其它材料。

图1图示了根据本发明的各方面的用于制作磷光体涂覆的发光元件的示例流程图，并且图2A-2H图示了使用这样的工艺的磷光体涂覆的发光元件的示例制作。参考图2中的示例元件，将在图1的流程图的上下文中描述本发明的各方面。图1的元素始于数字“1”；图2的元件始于数字“2”。

在110处，使用任何可用的制作技术（诸如GaN-epi薄膜器件的制作）在晶片210上制作多个发光元件220。元件220被制作有在每个元件之间的芯片间隔225，所述芯片间隔225允许切片/划切晶片而在这样的单个化之后不影响每个元件220的操作。在120处，并且如图2A中所示，晶片210附着到柔性膜230，诸如在框架（未示出）内支持的一块划切带或管芯附着带。

在130处，并且如图2B中所示，柔性膜13上的晶片210被切片（单个化）以提供单独的/单个化的发光管芯220。因为在该阶段发光元件220尚未涂覆有诸如磷光体之类的波长转换材料，所以使用激光实现切片将不对发光元件220的性能造成不利影响。因此，因为激光能够以近似10-15um的切口宽度228对晶片210进行切片，所以元件220之间的上述芯片间隔225可以小至20um左右，这允许工艺变动。芯片间隔225为小于使用机械切片工艺切片/划切的磷光体涂敷的发光元件典型地所需的间距的数量级。

然而，在20um量级的芯片间隔225的情况下，如果元件220随后被涂覆有磷光体，机械切片技术不能被用于切片/划切经涂覆的元件220。

为了在元件220之间提供足够的间距以允许机械切片，在140处，柔性膜230被可控制地拉伸以提供足以容纳机械切片元件的切口宽度和相关联的制造变动的空间240，如图2C中所示。如上所指出的，该空间240可以在200um的量级，以容纳50-100um的典型切口宽度。然而，该空间240只不过是相对便宜的柔性膜230上的空间，这与制作的晶片上的相对昂贵的空间相对，诸如被要求使用磷光体涂覆的发光元件的常规晶片级制作。

在150处，磷光体涂层250被施加到置于拉伸的柔性膜230上的发光元件220，从而形成一片磷光体涂覆的发光元件220，如图2D中所示。可选地，低成本的填充材料235可以首先被布置在元件220之间，以减少放置在这些空间内的较高成本的磷光体250的数量。可选地，填充材料235可以填充元件220之间的体积，并且可以甚至延伸到元件220之间的元件220的上表面的平面上方。在图2D中，示例填充材料235延伸直到元件220的高度的大约一半，这允许磷光体延伸在上表面的下方，从而提供用于从元件220的侧面发射的光的波长转换。可替换地，或者此外，磷光体涂层250可以包括被层压在膜230上的发光元件220上方的预先形成的磷光体嵌入片。

可选地，在160处，诸如玻璃之类的透明基板260被附着到该片磷光体250涂覆的元件220以促进该片的后续处置和/或保护随后单个化的磷光体涂覆的元件220，如图2E中所示。

在170处，如果磷光体涂层250足以支撑该片，或者如果使用基板260，膜230可以被移除。否则，在第二单个化之后可以从每个元件220移除膜230。如果到发光元件220的电连接不被膜230所阻碍，膜230不需要被移除。图2F图示了其中基板260被用于支撑该片磷光体涂覆的元件220并且膜230和填充材料235被移除的示例。

在180处，该片磷光体250涂覆的元件220被切片/划切（第二单个化）以提供单独的/单个化的磷光体250涂覆的元件220。如上所指出的，因为磷光体受到激光发射的不利影响，所以使用机械工艺切片/划切该片，从而产生大大宽于由激光切片原始晶片210产生的切口宽度228的切口宽度280。图2G图示了当执行机械切片/划切时维持元件220的稳定放置的粘性支撑表面270的使用。

在单个化支撑表面270上的磷光体250涂覆的发光元件220之后，从支撑270移除各个发光器件，如图2H中所示。在这些器件中的每个中，第一波长处的光从元件220发射，其中的一些或全部被磷光体涂层250转换，并且通过透明层260发射。

如可以看到的，通过使用两阶段单个化工艺，未涂覆的发光元件220可以以在晶片210上的元件220之间的最小芯片间隔225被置于晶片上，而同时，通过将这些紧密安置的元件220安置在柔性膜230上，用于机械切片/划切由磷光体材料250涂覆的块的晶片规模组所需的空间240可以通过拉伸柔性膜230来提供。下表说明了可以通过使用该两阶段单个化工艺实现的晶片区域利用率中的增加。

如可以看到的，在该示例中，两阶段划切工艺的使用允许用于具有500×500um发光管芯的晶片的晶片利用率从低至36%增加至高达88%，并且用于具有1000×1000um发光管芯的晶片的晶片利用率从低至64%增加至高达94%。同时，在不降低晶片利用率的情况下，可以利用容许较不精密的制造并且改善产量的较大芯片间隔。

虽然已经在附图和前述描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

例如，在其中发光元件220包括提供公共输出波长或者不同输出波长的多个发光元件，和/或磷光体涂层250包括将从发光元件220发射的光转换成不同波长处的光的不同磷光体的实施例中操作本发明是可能的。同样地，基板260或磷光体涂层250可以被成形或以其它方式形成以提供特定的光学图案。

本领域技术人员在实施所要求保护的发明中，通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不能被用于获益。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制范围。

Claims (13)

1.一种制作发光器件的方法，包括：

在可拉伸的膜上安装包括多个发光元件的晶片，每个发光元件具有与下表面相对的上表面以及将上表面连接到下表面的一个或多个侧表面，其中下表面连接到可拉伸的膜；

利用激光切割划切晶片以单个化发光元件；

在划切晶片之后，拉伸可拉伸的膜以提供在发光元件之间的芯片间隔；

在拉伸可拉伸的膜之后，将填充材料布置在发光元件之间的芯片间隔中；

在布置填充材料之后，用波长转换材料涂覆发光元件以提供波长转换材料涂覆的发光元件片，波长转换材料部分地而非完全地覆盖发光元件的侧表面，波长转换材料接触发光元件的整个上表面；以及

在涂覆发光元件之后，通过机械切割划切所述波长转换材料涂覆的发光元件片以单个化波长转换材料涂覆的发光元件，并且形成沿发光元件的侧表面仅部分地向下延伸的波长转换涂层。

2.根据权利要求1所述的方法，包括将基板附着到所述波长转换材料涂覆的发光元件片。

3.根据权利要求2所述的方法，其中基板包括粘附到波长转换材料的玻璃片。

4.根据权利要求1所述的方法，其中填充材料被布置成与发光元件的上表面齐平。

5.根据权利要求3所述的方法，其中在将玻璃基板附着到所述波长转换材料涂覆的发光元件片之后，移除填充材料。

6.一种发光器件，包括：

发光元件，包括：上表面和与上表面相对的下表面；以及一个或多个侧表面，其将上表面连接到下表面，其中，侧表面包括激光切片的边缘；以及

发光元件上的波长转换涂层，波长转换涂层包括经机械切片的边缘，

其中经机械切片的边缘沿激光切片的边缘仅部分地向下延伸，以部分地而非完全地覆盖激光切片的边缘，并且波长转换涂层接触发光元件的上表面的整个区域。

7.根据权利要求6所述的发光器件，包括附着到波长转换涂层的透明材料。

8.根据权利要求7所述的发光器件，其中透明材料包括经机械切片的边缘。

9.根据权利要求6所述的发光器件，其中波长转换涂层包括磷光体材料。

10.根据权利要求7所述的发光器件，其中波长转换涂层横向延伸超出发光元件。

11.一种发光结构，包括：

位于可拉伸的膜上的多个发光元件，每一个发光元件包括：上表面和与上表面相对的下表面；以及将上表面连接到下表面的一个或多个侧表面，其中侧表面包括激光切片的边缘；

膜上的发光元件之间的多个芯片间隔；以及

包括经机械切片的边缘的波长转换涂层，

其中波长转换涂层部分地而非完全地覆盖发光元件的侧表面，并且波长转换涂层接触发光元件的整个上表面。

12.根据权利要求11所述的发光结构，包括被附着到波长转换涂层的透明基板。

13.根据权利要求11所述的发光结构，其中芯片间隔的宽度为至少100um。

Images