JP2013521652A - 光学素子に光学材料を塗布するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図5
Description
関連出願の交互参照
本出願は、2008年1月15日出願の米国特許出願番号12/014,404号の一部継続出願であり、その開示の全体が引用により本明細書に組み入れられる。
20:コントローラ
22、24、26、29:電子制御ライン
28:通信ライン
30:流体貯留槽
32:入力ライン
34:質量流コントローラ(MFC)
35:光センサ
36:液体供給ライン
37:加熱デバイス
39:熱
40:電子制御式バルブ
42:気体加圧装置
44:気体供給ライン
50:噴射ノズル
51:液体出口ポート
52:気体出口ポート
53:引込み式ピン
54:光学材料
56:流体加圧装置
57:シリンジ
60:基板
62:反射体カップ
64:光学キャビティ
70:LEDチップ(ダイ)
72:ワイヤボンドパッド
74:ワイヤボンド接続
80:共形層
92:封入材
94:レンズ
100、200:堆積システム
110:LEDウェハ
112:電気コンタクト
114:犠牲パターン
Claims (49)
- 光学素子を加熱するステップと、
前記加熱された光学素子の上に光学材料を塗布するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記光学材料を、前記光学素子に塗布されたときに硬化させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光学材料は発光材料を含むことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 前記光学材料は結合剤をさらに含み、前記光学材料を硬化させるステップは、前記結合剤を硬化させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記光学材料は結合剤及び溶媒をさらに含み、前記光学材料を硬化させるステップは、前記結合剤を硬化させるステップ及び前記溶媒を蒸発させるステップを含むことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記光学素子はLED構造体を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光学材料を塗布するステップは、
溶液中に懸濁された光学材料を含む発光溶液を、加圧気体流を用いて霧状にするステップと、
前記霧状発光溶液を、前記加圧気体流を用いて、前記加熱された光学素子の上に噴霧するステップと
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記発光溶液を噴霧するステップは、空気加圧噴霧システムにより前記発光溶液を噴霧するステップを含むことを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記発光溶液は、揮発性溶媒及び結合剤材料を含む溶液内に懸濁された波長変換粒子を含み、前記方法は、前記加熱されたLED構造体内の熱エネルギーによって前記発光溶液から前記揮発性溶媒を蒸発させて、前記波長変換粒子を含む共形層を前記LED構造体の上に設けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記発光溶液は、不揮発性溶媒及び結合剤材料を含む溶液内に懸濁された波長変換粒子を含み、前記方法は、前記加熱されたLED構造体内の熱エネルギーによって前記不揮発性溶媒及び/又は前記結合剤を硬化させて、前記波長変換粒子を含む共形層を前記LED構造体の上に設けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記光学素子は、頂面及び前記頂面上のワイヤボンドパッドを有するLEDチップを含み、前記方法は、前記LEDチップを加熱する前、且つ、前記光学材料を前記加熱された光学素子の上に塗布する前に、ワイヤを前記ワイヤボンドパッドに接合するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光学素子はLEDウェハを含み、前記方法は、前記光学材料を前記加熱されたLEDウェハの上に塗布した後で、前記LEDウェハを複数のLEDチップに個別化するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光学素子はLED構造体を含み、
前記LED構造体に通電して該LED構造体に光を放射させるステップと、
前記放射された光を用いて前記LED構造体の光学特性を検査するステップと、
前記LED構造体の前記光学特性が所定のビンニング閾値内に入らないことに応じて、揮発性溶媒及び結合剤材料を含む溶液内に懸濁された波長変換粒子を含んだ追加の光学材料を前記加熱されたLED構造体のうえに塗布するステップと
をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記光学素子は、頂面及び前記頂面上のワイヤボンドパッドを有するLEDチップを含み、前記方法は、前記LEDチップを加熱する前、且つ、溶媒及び結合剤材料を含む溶液内に懸濁された波長変換粒子を含む前記光学材料を前記加熱されたLEDチップに塗布する前に、前記LEDチップをLEDパッケージの光学キャビティ内に取り付けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記加熱されたLEDチップからの熱エネルギーによって前記結合剤材料を硬化させるステップと、
前記光学キャビティ内に前記LEDチップを覆って封入材を定量充填し、それにより前記波長変換材料及び前記硬化した結合剤材料を含む前記LEDチップを前記封入材で被覆するステップと
をさらに含むことを特徴とする、請求項14に記載の方法。 - 前記光学素子はLEDウェハを含み、前記方法は、前記LEDウェハの表面上に複数の犠牲パターンを形成するステップをさらに含み、前記加熱されたLED構造体の上に前記光学材料を塗布するステップは、前記犠牲パターンの上及び前記犠牲パターン間の前記LEDウェハの露出表面の上に、霧状発光溶液を噴霧するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の犠牲パターンを形成する前に、前記LEDウェハの前記表面上に複数の電気コンタクトを形成するステップをさらに含み、
前記複数の犠牲パターンを形成するステップは、前記複数の犠牲パターンの少なくとも一部分を前記複数の電気コンタクトの上に形成するステップを含む、
ことを特徴とする、請求項16に記載の方法。 - 前記犠牲パターン、及び前記塗布された光学材料の前記犠牲パターン上の部分を除去して、前記複数の電気コンタクトを露出させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項16に記載の方法。
- 前記光学素子を加熱するステップは、前記光学素子を摂氏約90度から摂氏約155度までの範囲の温度に加熱するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光学素子を加熱するステップは、前記光学材料を前記加熱された光学素子の上に塗布する前に、前記光学素子に熱を加えるステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光学素子を加熱するステップは、前記光学材料を前記加熱された光学素子の上に塗布しながら、前記光学素子に熱を加えるステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記加熱された光学素子の上に前記光学材料を塗布するステップは、霧状発光溶液の第1の層を加熱されたLED構造体の上に噴霧し、次いで霧状発光溶液の第2の層を前記霧状発光溶液の第1の層の上に噴霧するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記霧状発光溶液の前記第1の層を、前記霧状発光溶液の前記第2の層を噴霧する前に硬化させることを特徴とする、請求項22に記載の方法。
- 前記霧状発光溶液は、前記第1の層に噴霧される第1の発光溶液と、前記第2の層に噴霧される第2の発光溶液とを含み、
前記第1の発光溶液が前記第2の発光溶液とは異なる、
ことを特徴とする、請求項22に記載の方法。 - 前記光学材料を塗布するステップは、
溶液中に懸濁された光学材料を含む発光溶液を、加圧気体流を用いて霧状にするステップと、
前記霧状発光溶液を、前記加圧気体流を用いて、前記加熱された光学素子の上に噴霧するステップと
を含み、
前記霧状発光溶液を前記加熱された光学素子の上に噴霧するステップは、前記加熱された光学素子の表面に対して複数の角度で前記加熱された光学素子に向かって噴霧するように位置決めされた複数の噴射ヘッドを用いて、前記霧状発光溶液を前記加熱された光学素子の上に噴霧するステップを含む
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 光学材料を塗布する前及び/又は塗布する間に前記光学材料を撹拌するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 活性領域を備えた半導体発光ダイオード(LED)と、
前記LEDの直接上の共形層と、
を備え、
前記共形層は、蛍光体粒子と、前記LEDに前記共形層が塗布された時点で前記LED内の熱エネルギーによって硬化する結合剤材料とを含む、
ことを特徴とする発光構造体。 - 前記共形層は、前記蛍光体粒子、溶媒及び前記結合剤を含んだ霧状発光溶液を含み、前記霧状発光溶液は、前記霧状発光溶液を前記LEDの熱エネルギーによって硬化させるように加熱された、前記LEDの上に直接噴霧されることを特徴とする、請求項26に記載の発光構造体。
- 前記共形層は、前記LEDの直接上の第1の共形層と、前記第1の共形層の上の第2の共形層とを含むことを特徴とする、請求項27に記載の発光構造体。
- 前記第1の共形層は第1の蛍光体粒子を含み、前記第2の共形層は第2の蛍光体粒子を含むことを特徴とする、請求項29に記載の発光構造体。
- 前記第1の蛍光体粒子は第1の主波長の光を放射するように構成され、前記第2の蛍光体粒子は第2の主波長の光を放射するように構成されることを特徴とする、請求項30に記載の発光構造体。
- 前記第1の主波長が前記第2の主波長と同じであることを特徴とする、請求項31に記載の発光構造体。
- 前記第1の主波長が前記第2の主波長とは異なることを特徴とする、請求項31に記載の発光構造体。
- 光拡散体粒子を含んだ第3の共形層を前記第3の共形層の上にさらに含むことを特徴とする、請求項29に記載の発光構造体。
- 前記半導体発光ダイオードはLEDチップを含むことを特徴とする、請求項27に記載の発光構造体。
- 放射された光と相互作用するためのデバイスを形成する方法であって、
光学素子を加熱するステップと、
前記加熱された光学素子の上に光学材料の第1の共形層を塗布するステップと、
前記光学素子の発光特性を検査するステップと、
前記光学素子の前記発光特性が不合格であることに応じて、前記光学素子の上に光学材料の第2の共形層を塗布するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1の共形層を塗布するステップは、
溶液中に懸濁された光学材料を含む発光溶液を、加圧気体流を用いて霧状にするステップと、
前記霧状発光溶液を、前記加圧気体流を用いて、前記加熱された光学素子の上に噴霧して、前記加熱された光学素子の熱エネルギーによって硬化する光学材料の第1の共形層を設けるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項36に記載の方法。 - 前記光学素子はLED構造体を含み、
前記発光特性を検査するステップの前に、前記加熱されたLED構造体を冷却させるステップと、
前記LED構造体の前記発光特性が不合格であることに応じて、前記第2の共形層を塗布する前に前記LED構造体を加熱するステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項37に記載の方法。 - 前記光学材料の第1の共形層は、前記LED構造体によって放射された光に応じて第1の波長を有する光を放射するように構成された第1の蛍光体粒子を含み、前記光学材料の第2の共形層は、前記LED構造体によって放射された光に応じて、前記第1の波長とは異なる第2の波長を有する光を放射するように構成された第2の蛍光体粒子を含むことを特徴とする、請求項37に記載の方法。
- 液体供給ラインと、
前記液体供給ラインに結合され、光学材料の粒子を含有する液体溶媒を前記液体供給ラインに供給するように構成された貯留槽と、
前記液体供給ラインに結合され、前記液体溶媒を前記液体供給ラインから受け取るように構成された噴射ノズルと、
前記噴射ヘッドに結合され、加圧気体を前記噴射ノズルに供給するように構成された気体ラインと、
前記噴射ノズルへの前記液体溶媒の流れを制御するように構成されたコントローラと、
前記液体溶媒が前記LED構造体上に噴霧される前に発光ダイオード(LED)構造体を加熱するように構成された加熱デバイスと、
を備えることを特徴とする堆積システム。 - 前記貯留槽から前記供給ラインへの前記液体溶媒の第2の流れを制御するように構成された質量流コントローラをさらに備え、前記コントローラは前記質量流コントローラを制御するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項40に記載の堆積システム。
- 前記LED構造体によって出力された光を検出するように構成された光センサをさらに備え、前記コントローラは、前記検出された出力光に応じて、前記噴射ノズルへの前記液体溶媒の前記流れを制御するように構成されることを特徴とする、請求項40に記載の堆積システム。
- 発光ダイオード(LED)と、
前記LEDから放射された光の少なくとも一部分を受け取るように構成された光透過要素と、
前記LED及び/又は前記光透過要素のうちの少なくとも1つに塗布された発光材料とを備え、前記発光材料は、光学材料を含み、前記LED及び/又は前記光透過要素内の熱エネルギーによって、それらに前記発光材料が塗布されたときに硬化されるように構成されることを特徴とする発光構造体。 - 前記光学材料は波長変換材料を含むことを特徴とする、請求項43に記載の発光構造体。
- 前記波長変換材料は蛍光体粒子を含むことを特徴とする、請求項44に記載の発光構造体。
- 前記蛍光体粒子は、第1の主波長の光を放射するように構成された第1の蛍光体粒子と、前記第1の主波長とは異なる第2の主波長の光を放射するように構成された第2の蛍光体粒子とを含むことを特徴とする、請求項44に記載の発光構造体。
- 前記蛍光体粒子は、赤色、緑色、黄色、及び/又は青色を発する蛍光体粒子のうちの少なくとも2つを含むことを特徴とする、請求項45に記載の発光構造体。
- 光学素子への光学材料の塗布中に前記光学材料を前記光学素子上で硬化させるステップを含むことを特徴とする方法。
- 前記光学材料を硬化させるステップは、前記光学素子を加熱するステップを含むことを特徴とする、請求項48に記載の方法。
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