JP2016533030A - 波長変換材料を組み込む発光ダイおよび関連方法 - Google Patents
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Abstract
発光要素(LEE)等の半導体ダイは、ポリマー結合剤でコーティングされ、その後、ポリマー結合剤は硬化させられ、固体結合剤とその中に吊るされたダイとの複合ウエハを形成する。複合ウエハは、各々がダイとダイを少なくとも部分的に包囲する硬化させられた結合剤とから成る独立「白色ダイ」に分割され得る。結合剤は、有利にも、燐光体または量子ドット集合等の波長変換材料を含み得る。さまざまな型基板および/または型が、半導体ダイを固定するため、および/または、コーティング中のダイの接点のコーティングを防止するために利用され得る。
Description
(関連出願)
本願は、米国特許出願第13/949,543号(2013年7月24日出願)に基づく優先権を主張し、その各々の開示全体は、参照によって本明細書中に援用される。
本願は、米国特許出願第13/949,543号(2013年7月24日出願)に基づく優先権を主張し、その各々の開示全体は、参照によって本明細書中に援用される。
(発明の分野)
種々の実施形態では、本発明は、概して、光源に関し、より具体的には、燐光体変換光源に関する。
種々の実施形態では、本発明は、概して、光源に関し、より具体的には、燐光体変換光源に関する。
(背景)
発光ダイオード(LED)等の光源は、そのより高い効率、より小さい形状因子、より長い寿命、および向上した機械的ロバスト性のため、電照素子における白熱電球および蛍光電球に対する魅力的な代替である。しかしながら、LEDベースの照明システムの高コストは、特に、広範な一般的照明用途における、その幅広い利用を制限している。
発光ダイオード(LED)等の光源は、そのより高い効率、より小さい形状因子、より長い寿命、および向上した機械的ロバスト性のため、電照素子における白熱電球および蛍光電球に対する魅力的な代替である。しかしながら、LEDベースの照明システムの高コストは、特に、広範な一般的照明用途における、その幅広い利用を制限している。
LEDベースの照明システムの高コストは、いくつかの誘因を有する。LEDは、典型的には、パッケージ内に封入され、複数のパッケージ化されたLEDが、各照明システムにおいて使用され、所望の光強度を達成する。白色光を利用する、一般的電照の場合、そのような白色光は、いくつかの方法で発生させられ得る。アプローチの1つは、異なる波長で動作する2つ以上のLEDを利用するものであり、異なる波長が組み合わさり、ヒトの眼に白色に見える。例えば、赤色、緑色、および青色波長範囲内で放出するLEDが、一緒に利用され得る。そのような配列は、典型的には、結果として生じる波長の組み合わせが、経時的に、および異なる動作条件(例えば、温度)にわたって安定するように、各LEDの動作電流の慎重な制御を要求する。異なるLEDはまた、異なる材料、例えば、赤色LEDに対してAlInGaP、および青色および緑色LEDに対してAlInGaNから形成され得る。これらの異なる材料は、異なる動作電流要件、ならびに光出力電力および波長の異なる温度依存性を有し得る。さらに、経時的光出力電力の変化は、各LEDのタイプに対して異なり得る。したがって、そのようなシステムは、典型的には、各LED内の電流のいくつかの形態の能動的制御を利用し、各LEDの光出力電力を所望のレベルに維持する。いくつかの実装では、1つ以上のセンサ(例えば、光強度、光色、温度等を感知するため)が、フィードバックを電流制御システムに提供するために使用され得る一方、いくつかの他の実装では、電流は、ルックアップテーブル内の値に基づいて、経時的に調節され得る。そのような制御システムは、コストおよび複雑性を照明ソリューションに追加し、かつ追加の故障点を生成する。多重LED配列のさらなる不利点は、典型的には、眼によって、異なるLEDの各々の個別の異なる色ではなく、白色光が観察されるように、いくつかの形態の光結合器、拡散器、または混合チャンバを要求することである。そのような光混合システムは、典型的には、照明システムにコストおよび容積を追加し、かつその効率を低下させる。
白色光はまた、燐光体等の光変換材料を用いて、一般的電照のためにLEDベースの配列において産生され得る。LEDは、概して、比較的に狭い波長範囲、例えば、約20〜100nm内で放出する。より広いスペクトル(例えば、「白色」光)またはLEDのものと異なる色が、所望されるとき、LEDは、1つ以上の光変換材料と組み合わせられ得る。1つ以上の燐光体と組み合わせられたLEDは、典型的には、半導体LEDからの短波長放出と燐光体からの長波長放出を組み合わせることによって、白色光を発生させる。これは、LED光の一部が、燐光体を通して変換されずに通過し、燐光体変換光と組み合わさるために生じる。燐光体は、典型的には、光学エポキシまたはシリコーン等の透明結合剤中に埋め込まれ、層として適用される、Y3Al5O12:Ce3+(セリウム賦活イットリウムアルミニウムガーネット、またはYAG:Ce)等の燐光性粒子から成る。しかしながら、燐光体統合は、特に、結果として生じる光の均一性および再現性の観点から、多くの場合、困難である。
いくつかの燐光体実装では、燐光体層は、入射短波長放射束の一部を吸収し、長波長放射束を再放出する。例示的YAG:Ce燐光体では、図1のグラフによって描写されるように、青色LEDは、典型的には、燐光体励起スペクトルのピークに対応する、ピーク波長450nm〜460nmを有する一方、燐光体放出は、ピーク約560nmの広帯域スペクトルを有する。青色LED放出と黄色燐光体放出の組み合わせは、青色と黄色光の比率に依存する特定の色度(色)を伴う、可視白色光をもたらす。本明細書では、「白色光」は、1つ以上の光エミッタおよび1つ以上の光変換材料からの光の組み合わせによって産生される、白色または任意の他の色であり得る。
LEDに対する燐光体の幾何学形状は、概して、光特性の均一性に非常に大きな影響を及ぼす。例えば、LEDは、2つ以上の表面から、例えば、LEDの上部および側面から放出し、燐光体組成が、これらのLED表面を覆って均一ではない場合、非均一色を産生し得る。より複雑な構造が、本問題を緩和する試みとして使用され得るが、これらは、コストおよび複雑性を追加し、信頼性の問題に対するさらなる源となり得る。
さらに、結合剤中に均一に分散された燐光体から形成される、燐光体層の厚さが、LEDの表面を覆って均一ではない場合、燐光体が注入された結合剤層がより薄い場所には、比較的に大量の青色光が存在し、燐光体が注入された結合剤がより厚い場所には、比較的に少量の青色光が存在することになるであろう。前述に照らして、燐光体とLEDの均一かつ低コストの統合を可能にする、構造、システム、および手技の必要性が存在する。
(概要)
ある実施形態によると、発光要素(LEE)等の半導体ダイは、ポリマー結合剤でコーティングされ、その後、ポリマー結合剤は硬化させられ、固体結合剤とその中に吊るされたダイとの複合ウエハを形成する。複合ウエハは、各々がダイとダイを少なくとも部分的に包囲する硬化させられた結合剤とから成る独立「白色ダイ」に分割され得る。結合剤は、有利にも、燐光体または量子ドット集合等の波長変換材料を含み得る。さまざまな型基板および/または型が、半導体ダイを固定するため、および/または、コーティング中のダイの接点のコーティングを防止するために利用され得る。
ある実施形態によると、発光要素(LEE)等の半導体ダイは、ポリマー結合剤でコーティングされ、その後、ポリマー結合剤は硬化させられ、固体結合剤とその中に吊るされたダイとの複合ウエハを形成する。複合ウエハは、各々がダイとダイを少なくとも部分的に包囲する硬化させられた結合剤とから成る独立「白色ダイ」に分割され得る。結合剤は、有利にも、燐光体または量子ドット集合等の波長変換材料を含み得る。さまざまな型基板および/または型が、半導体ダイを固定するため、および/または、コーティング中のダイの接点のコーティングを防止するために利用され得る。
本明細書で利用される場合、用語「発光要素」(LEE)は、素子にわたって電位差を印加するか、または素子を通して電流を通過させることによって活性化されると、着目波長領域、例えば、可視、赤外線または紫外線領域内で電磁放射を放出する、任意の素子を指す。LEEの実施例として、固体、有機、ポリマー、燐光体コーティングまたは高束LED、マイクロLED(以下に説明される)、レーザダイオード、あるいは容易に理解されるであろう他の類似素子が挙げられる。LEEから放出される放射は、赤色、青色、または緑色等の可視、あるいは赤外線または紫外線等の非可視であり得る。LEEは、ある広がりの波長の放射を産生し得る。LEEは、その放出の一部を一式の波長から別の波長に変換するために、燐光性または蛍光性材料を特徴とし得る。LEEは、それぞれ、本質的に、同一のまたは異なる波長を放出する、複数のLEEを含み得る。いくつかの実施形態では、LEEは、電気接点が位置決めされる、その表面の全部または一部を覆う反射体を特徴とし得る、LEDである。反射体はまた、接点自体の全部または一部を覆って形成され得る。いくつかの実施形態では、接点自体が、反射性である。
LEEは、任意のサイズであり得る。いくつかの実施形態では、LEEは、500μm未満の1つの横寸法を有する一方、他の実施形態では、LEEは、500umより大きい1つの横寸法を有する。比較的に小型のLEEの例示的サイズとして、約175μm×約250μm、約250μm×約400μm、約250μm×約300μm、または約225μm×約175μmが挙げられ得る。比較的に大型のLEEの例示的サイズとして、約1000μm×約1000μm、約500μm×約500μm、約250μm×約600μm、または約1500μm×約1500μmが挙げられ得る。いくつかの実施形態では、LEEは、本質的に、「マイクロLED」とも称される、小型LEDダイを含むか、またはそれから成る。マイクロLEDは、概して、約300μm未満の1つの横寸法を有する。いくつかの実施形態では、LEEは、約200μm未満またはさらに約100μm未満の1つの横寸法を有する。例えば、マイクロLEDは、約225μm×約175μmまたは約150μm×約100μmまたは約150μm×約50μmのサイズを有し得る。いくつかの実施形態では、マイクロLEDの上部表面の表面積は、50,000μm2未満または10,000μm2未満である。LEEのサイズは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEEは、比較的により大きくあり得、例えば、LEEは、少なくとも約1000μmまたは少なくとも約3000μmの1つの横寸法を有し得る。
本明細書で使用される場合、「燐光体」は、それを照射する光の波長を偏移させる、および/または蛍光性および/または燐光性である、任意の材料を指す。本明細書で使用される場合、「燐光体」は、(1つ以上の異なるタイプの)粉末または粒子のみ、あるいは結合剤を伴う粉末または粒子を指し得、いくつかの状況では、結合剤のみを含む領域を指し得る(例えば、燐光体がLEEから間隔を置かれる、遠隔燐光体構成において)。用語「波長変換材料」および「光変換材料」は、本明細書では、「燐光体」と同じ意味で利用される。光変換材料は、LEEによって放出される光の少なくとも一部の1つ以上の波長を他の(すなわち、異なる)所望の波長に偏移させるために組み込まれる(次いで、より大きな素子から、単独で、またはLEEによって放出される元々の光の別の部分と色混合されて、放出される)。光変換材料は、透明結合剤中に、燐光体粉末、量子ドット等を含み得るか、あるいは本質的にそれから成る。燐光体は、典型的には、粉末または粒子の形態で利用可能であり、そのような場合、結合剤と混合され得る。例示的結合剤は、シリコーン、すなわち、ポリオルガノシロキサンであり、最も一般的には、ポリジメチルシロキサン(PDMS)である。燐光体は、組成において変動し、ルテチウムアルミニウムガーネット(LuAGまたはGAL)、イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)、または当技術分野において公知の他の燐光体が挙げられ得る。GAL、LuAG、YAG、および他の材料は、例えば、Ce、Eu等を含む、種々の材料でドープされ得る。燐光体および/またはマトリクス材料の具体的構成要素および/または調合は、本発明の限定では、ない。
結合剤はまた、封止剤またはマトリクス材料とも称され得る。一実施形態では、結合剤は、1.35より大きい屈折率を有する、透明材料、例えば、シリコーンベースの材料またはエポキシを含むか、またはそれから本質的に成る。一実施形態では、結合剤および/または燐光体は、他の材料、例えば、ヒュームドシリカまたはアルミナを含むか、またはそれから本質的に成り、他の特性を達成し、例えば、光を散乱させるか、または結合剤中の粉末の沈降を低減させる。結合剤材料の実施例として、Shin Etsu製シリコーンフェニルのASPシリーズ、またはDow Corning製Sylgardシリーズからの材料が挙げられる。
本明細書では、互に「整列」または「関連付けられる」発光要素および/または光学要素等の2つの構成要素は、そのような構成要素が、機械的におよび/または光学的に整列されることを指し得る。「機械的に整列される」とは、同軸または平行軸に沿って位置することを意味する。「光学的に整列される」とは、一方の構成要素によって放出されるか、またはそれを通して通過する、少なくともいくつかの光(または、他の電磁信号)が、他方を通して通過する、および/またはそれによって放出されることを意味する。
ある側面では、本発明の実施形態は、硬化された結合剤中に吊るされた複数の個別の半導体ダイを備えている、複合ウエハを形成する方法を特徴とする。複数の個別の半導体ダイが、型基板上に配置され、各半導体ダイは、型基板に隣接する、少なくとも2つの間隔を置かれた接点を有する。半導体ダイは、結合剤でコーティングされ、結合剤は、硬化され、複合ウエハを形成する。各半導体ダイの接点は、少なくとも部分的に、結合剤によってコーティングされないまま残される。
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの1つ以上を含み得る。複合ウエハは、それぞれ、硬化された結合剤でコーティングされた少なくとも1つの半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成る、複数の個別の部分に分離され得る。分離後、各半導体ダイを包囲する結合剤の体積は、実質的に、等しくあり得る。分離後、各半導体ダイに隣接する結合剤の厚さは、約10μm〜約5000μmの範囲内であり得る。複合ウエハの分離は、レーザ切断、ナイフ切断、回転式ナイフ切断、剪断、水ジェット切断、アブレシブ水ジェット切断、型抜き、および/または鋸切断を含むか、またはそれから本質的に成り得る。複合ウエハの各個別の部分は、1つのみの半導体ダイを含み得る。複合ウエハの各個別の部分は、その隣接する面間に約90°の角を有する、長方形固体であり得る。複合ウエハの形成後、半導体ダイのうちの少なくともいくつかは、電気的に試験され得、分離された部分は、電気試験に基づいて、ビン分けされ得る。個別の部分のうちの1つにおける少なくとも1つの半導体ダイの接点は、基板上の間隔を置かれた伝導性トレースに電気的に結合され得る。例えば、接点は、伝導性接着剤、ワイヤ接合、および/またははんだで伝導性トレースに接着され得る。伝導性接着剤は、第1の接点を第1のトレースのみに、および第2の接点を第2のトレースのみに電気的に接続する、実質的等方伝導性接着剤を含むか、またはそれから本質的に成り得、非伝導性接着剤材料が、伝導性トレース間の間隙内に提供され得る。伝導性接着剤は、第1の接点を第1のトレースのみに、および第2の接点を第2のトレースのみに電気的に接続する、異方伝導性接着剤(ACA)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。ACAの一部は、第1の接点と第2の接点との間の間隙内に配置され得、実質的に、第1の接点を第2の接点から隔離し得る。伝導性トレースは、銀、金、アルミニウム、クロム、銅、および/または炭素を含むか、またはそれから本質的に成り得る。基板は、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、および/または紙を含むか、またはそれから本質的に成り得る。少なくとも1つの半導体ダイは、発光要素を含むか、またはそれから本質的に成り得る。発光要素および/または硬化された燐光体によって放出される波長に対する基板の反射率または透過率は、80%を上回り得る。少なくとも1つの半導体ダイは、少なくとも1つの半導体ダイに給電するための回路に電気的に接続され得る。複合ウエハを分離後、追加の材料は、個別の部分のそれぞれから除去され得、それによって、各部分は、その後、所望の形状を有する。所望の形状は全て、実質的に、同一であり得る。
複合ウエハは、型基板から分離され得る。第2の基板は、結合剤でコーティングされた複数の半導体ダイと接触して配置され得、型基板は、結合剤でコーティングされた複数の半導体ダイから除去され得、結合剤でコーティングされた複数の半導体ダイは、第2の基板に取り着けられたまま残される。複合ウエハは、第2の基板から分離され得る。結合剤を硬化させる前に、複数の半導体ダイの接点は、少なくとも部分的に、例えば、少なくとも2μmだけ、型基板内に埋め込まれ得る。結合剤を硬化させた後、複数の半導体ダイの接点のそれぞれの少なくとも一部は、硬化された結合剤から突出し得る。結合剤を硬化させた後、その接点に近接する各半導体ダイの少なくとも一部は、硬化された結合剤から突出し得る。結合剤を硬化させた後、少なくとも1つの半導体ダイの少なくとも1つの接点は、硬化された結合剤から突出しないこともある。各半導体ダイの接点は、実質的に、結合剤によって全体的にコーティングされないまま残される。結合剤は、シリコーンおよび/またはエポキシを含むか、またはそれから本質的に成り得る。
複数の半導体ダイを結合剤でコーティングすることは、結合剤を型内に分配することと、型基板を型の上に配置することとを含むか、またはそれから本質的に成り得、それによって、複数の半導体ダイは、結合剤中に吊るされる。結合剤を硬化させることは、少なくとも部分的に、結合剤を硬化させることと、その後、型基板を型から除去することとを含むか、またはそれから本質的に成り得る。型基板と反対の型の表面は、テクスチャ(例えば、硬化された結合剤からの光抽出を向上させるように構成されるもの)を有し得、硬化された結合剤の少なくとも一部は、型基板が型から除去された後、テクスチャを有する。硬化された結合剤からの光抽出を向上させるためのテクスチャは、型基板を型から除去した後、型基板と反対の結合剤の表面の少なくとも一部に適用され得る。型は、結合剤が配置される、複数の個別の区画を含むか、またはそれから本質的に成り得、1つ以上の半導体ダイは、結合剤を硬化させることに先立って、各区画内またはその上方に吊るされ得る。各区画は、補完形状を結合剤の一部に与え得、補完形状は、実質的に、互に同じである。型基板は、それを通して1つ以上の開口部を画定し得る。結合剤の少なくとも一部は、少なくとも1つの該開口部を通して、型内に分配され得る。結合剤の一部は、型基板が型の上に配置されるとき、少なくとも1つの該開口部を通して流動し得る。
複数の半導体ダイを結合剤でコーティングすることは、結合剤を型基板を覆って分配することを含むか、またはそれから本質的に成り得、結合剤は、型基板の表面より上に延びている1つ以上の障壁によって、型基板を覆って含有される。硬化された結合剤からの光抽出を向上させるためのテクスチャは、型基板と反対の結合剤の表面の少なくとも一部に適用され得、それによって、硬化された結合剤は、テクスチャを保持する。結合剤を硬化させることは、少なくとも部分的に、結合剤を硬化させることと、その後、型基板を複数の半導体ダイから除去することとを含むか、またはそれから本質的に成り得る。型カバーは、結合剤の少なくとも一部を覆って、かつそれと接触して配置され得る。型カバーは、複数の個別の区画を含むか、またはそれから本質的に成り得、1つ以上の半導体ダイは、結合剤を硬化させることに先立って、各区画内またはその真下に吊るされ得る。各区画は、補完形状を結合剤の一部に与え得、補完形状は、実質的に、互に同じである。結合剤は、波長変換材料、例えば、燐光体および/または量子ドットを含み得る。各半導体ダイは、発光半導体ダイ(例えば、ベアダイ発光ダイオード)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、発光半導体ダイによって放出される光の波長に対して透明であり得る。発光半導体ダイの各々は、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/あるいはそれらの合金または混合物を含むか、またはそれから本質的に成る、半導体材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、発光半導体ダイから放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料を含み得、変換された光および発光半導体ダイによって放出される変換されていない光は、組み合わさり、実質的に白色の光を形成する。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。実質的に白色の光は、複合ウエハにわたって、4またはさらに2未満のマクアダム楕円の色温度変動を有し得る。
複合ウエハは、第1の表面および第1の表面と反対の第2の表面を有し得、第1および第2の表面は、実質的に、平坦かつ平行であり得る。複合ウエハは、15%未満、10%未満、またはさらに5%未満の厚さ変動を伴う実質的に均一な厚さを有し得る。複合ウエハは、5μm〜4000μmの実質的に均一な厚さを有し得る。厚さに垂直な複合ウエハの寸法は、5mm〜1000mmであり得る。隣接する半導体ダイ間の間隔は、複合ウエハにわたって、実質的に、一定であり得る。間隔は、約25μm〜約10,000μmの範囲内であり得る。半導体ダイのそれぞれの上方の結合剤の厚さは、実質的に、同一であり得る。半導体ダイのそれぞれの上方の結合剤の厚さは、約25μm〜約4000μmの範囲内であり得る。半導体ダイのそれぞれの上方の結合剤の厚さは、5%以内まで同一であり得る。複数の半導体ダイは、少なくとも100、少なくとも1000、またはさらに少なくとも4000個の半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成り得る。半導体ダイは、少なくとも第1の方向において、半導体ダイ間に実質的等距離を有するアレイに配列され得る。アレイは、第1の方向と異なる少なくとも第2の方向において、半導体ダイ間に実質的等距離を有し得る。半導体ダイは、規則的周期的アレイに配列され得る。剥離材料(例えば、離型膜)は、結合剤の少なくとも一部を覆って配置され得る。離型膜は、硬化された結合剤からの光抽出を向上させるためのテクスチャでテクスチャ処理され得る。型基板は、ガラス、金属、シリコーン、ファイバガラス、セラミック、水溶性テープ、熱剥離テープ、UV剥離テープ、テレフタル酸ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート、プラスチック膜、テープ、接着剤、アクリル、ポリカーボネート、ポリマー、および/またはポリテトラフルオロエチレンを含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤を硬化させることは、熱、空気、湿気、過圧、および/または紫外線放射への露出を含むか、またはそれから本質的に成り得る。複数の個別の半導体ダイを型基板上に配置することは、(i)接着力、(ii)磁力、および/または(iii)真空の印加を含むか、またはそれから本質的に成り得る。複数の個別の半導体ダイを型基板上に配置することに先立って、半導体ダイ群は、試験され、実質的に等しい特性を有する半導体ダイを識別し得、複数の半導体ダイは、識別された半導体ダイから選択され得る。
複数の半導体ダイを結合剤でコーティングすることに先立って、半導体ダイの位置に対応する開口部を画定する、ステンシルが、型基板を覆って配置され得る。ステンシルは、約0.5μm〜約25μmの範囲内の厚さを有し得る。ステンシルは、可撓性箔および/または薄型プレートを含むか、またはそれから本質的に成り得る。複数の半導体ダイは、型基板内のくぼみの中に配置され得る。くぼみは、約0.5μm〜約25μmの範囲内の深度を有し得る。型基板は、真空チャックおよび/または静電チャックを含むか、またはそれから本質的に成り得、半導体ダイの位置は、少なくとも部分的に、真空または静電気力によって維持され得る。複合ウエハが形成された後、真空または静電気力は、除去され得、その後、複合ウエハは、型基板から除去され得る。複数の半導体ダイを結合剤でコーティングすることは、フィードバック信号に応答して、半導体ダイを覆って分配される結合剤の量を制御することを含むか、またはそれから本質的に成り得る。複合ウエハは、熱および/または紫外線放射への露出によって、型基板から除去され得る。結合剤は、ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、および/またはTiO2を含み得る。結合剤は、粒子沈降を制御するため、および/または結合剤粘度を制御するための少なくとも1つの添加剤を含み得る。結合剤は、複数の個別の領域を備え得、そのうちの少なくとも1つは、結合剤および少なくとも1つの波長変換材料を含むか、またはそれから本質的に成る。領域のうちの少なくとも1つは、本質的に、結合剤のみから成り得る。少なくとも1つの半導体ダイは、基板を覆って1つ以上の活性層を含むか、またはそれから本質的に成り得、基板は、結合剤でコーティングする前に、部分的または完全に、除去され得る。少なくとも1つの半導体ダイの基板は、少なくとも1つの半導体ダイを型基板上に配置後、部分的または完全に、除去され得る。半導体ダイの各々は、光検出半導体ダイ(例えば、光起電性ダイ等、電荷が初期光に応答して形成される、ダイ)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、光検出半導体ダイによって検出された(すなわち、その中に電解形成をもたらす)光の波長に対して透明であり得る。光検出半導体ダイは、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/あるいはそれらの合金または混合物を含むか、またはそれから本質的に成る半導体材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、その上に入射する光の少なくとも一部の吸収および(i)異なる波長を有し、(ii)光検出半導体ダイによって検出するために変換された光の放出のための波長変換材料を含み得る。
光学要素は、半導体ダイのうちの1つ以上に関連付けられ得る(例えば、整列される)。光学要素のアレイは、硬化に先立って、結合剤上に配置され得る。結合剤を硬化させることは、光学要素のアレイを硬化された結合剤に接着し得る。複合ウエハは、光学要素のアレイを含み得、複合ウエハは、それぞれ、少なくとも1つの光学要素を含む、個別の部分に分離され得る。複数の半導体ダイは、発光半導体ダイおよび/または光検出半導体ダイを含み得る。反射層(例えば、反射膜)は、複合ウエハの少なくとも一部を覆って、またはその中に、(例えば、結合剤を覆って、またはその中に)形成され得る。反射膜は、アルミニウム、銅、金、銀、および/またはチタンを含むか、またはそれから本質的に成り得る。反射層は、複数の粒子(例えば、ヒュームドシリカ粒子、ヒュームドアルミナ粒子、および/またはTiO2粒子)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。反射層を形成することは、複数の半導体ダイを結合剤でコーティングする前に、型基板および複数の半導体ダイを覆って、複数の粒子を配置することを含むか、またはそれから本質的に成り得る。複数の半導体ダイを結合剤でコーティングすることに先立って、半導体ダイの位置に対応する開口部を画定する、反射膜が、型基板を覆って配置され得る。半導体ダイは、発光または光検出半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成り得、反射層は、複合ウエハの表面の少なくとも一部を覆って形成され得、反射層は、(i)半導体ダイおよび/または(ii)結合剤によって放出あるいは吸収される光の波長に対して、少なくとも25%の反射率を有する。
別の側面では、本発明の実施形態は、硬化された結合剤中に吊るされた複数の個別の半導体ダイを備えている、複合ウエハを形成する方法を特徴とする。複数の個別の半導体ダイは、型基板上に配置され、各半導体ダイは、型基板と反対の少なくとも2つの間隔を置かれた接点を有する。複数の半導体ダイは、第1の結合剤でコーティングされ、各半導体ダイの接点は、少なくとも部分的に、コーティングされないまま残される。第1の結合剤は、少なくとも部分的に、硬化される。第2の基板は、少なくとも部分的に、硬化された第1の結合剤でコーティングされた複数の半導体ダイと接触して配置される。その後、型基板は、複数の半導体ダイから除去され、それによって、第1の結合剤によってコーティングされない各半導体ダイの一部を露出し、複数の半導体ダイは、第2の基板に取り着けられたまま残される。複数の半導体ダイのそれぞれの少なくともコーティングされない部分は、第2の結合剤でコーティングされ、各半導体ダイの接点は、少なくとも部分的に、コーティングされないまま残される。第2の結合剤は、硬化され、複合ウエハを形成する。
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの1つ以上を含み得る。第1の結合剤および第2の結合剤は、同一の材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。複合ウエハは、それぞれ、硬化された第1の結合剤および硬化された第2の結合剤でコーティングされた少なくとも1つの半導体ダイを含む、複数の個別の部分に分離され得る。複合ウエハは、第2の基板から分離され得る。複数の半導体ダイの接点のそれぞれの複合ウエハの少なくとも一部は、硬化された第1の結合剤および/または硬化された第2の結合剤から突出し得る。その接点に近接する各半導体ダイの少なくとも一部は、硬化された第1の結合剤および/または硬化された第2の結合剤から突出し得る。第1の結合剤および/または第2の結合剤は、シリコーンおよび/またはエポキシを含むか、またはそれから本質的に成り得る。複数の半導体ダイのそれぞれの少なくともコーティングされない部分を第2の結合剤でコーティングすることは、第2の結合剤を型内に分配することと、型基板を型を覆って配置することとを含むか、またはそれから本質的に成り得、それによって、複数の半導体ダイは、第2の結合剤と接触して配置される。第2の結合剤を硬化させることは、少なくとも部分的に、第2の結合剤を硬化させることと、その後、型基板を型から除去することとを含むか、またはそれから本質的に成り得る。型基板と反対の型の表面は、テクスチャ(例えば、硬化された第2の結合剤からの光抽出を向上させるように構成される、テクスチャ)を有し得、硬化された第2の結合剤の少なくとも一部は、型基板が型から除去された後、テクスチャを有し得る。硬化された第2の結合剤からの光抽出を向上させるためのテクスチャは、型基板を型から除去した後、型基板と反対の第2の結合剤の表面の少なくとも一部に適用され得る。型は、第2の結合剤が配置される、複数の個別の区画を含むか、またはそれから本質的に成り得、(ii)1つ以上の半導体ダイは、第2の結合剤の硬化に先立って、各区画内またはその上方に吊るされ得る。各区画は、補完形状を第2の結合剤の一部に与え得、補完形状は、実質的に、互に同じである。
複数の半導体ダイのそれぞれの少なくともコーティングされない部分を第2の結合剤でコーティングすることは、第2の結合剤を型基板を覆って分配することを含むか、またはそれから本質的に成り得、第2の結合剤は、型基板の表面より上に延びている1つ以上の障壁によって、型基板を覆って含有される。硬化された第2の結合剤からの光抽出を向上させるためのテクスチャは、型基板と反対の第2の結合剤の表面の少なくとも一部に適用され得、それによって、硬化された第2の結合剤は、テクスチャを留保する。第2の結合剤を硬化させることは、少なくとも部分的に、第2の結合剤を硬化させることと、その後、型基板を複数の半導体ダイから除去することとを含むか、またはそれから本質的に成り得る。型カバーは、少なくとも第2の結合剤の一部を覆って、かつそれに接触して配置され得る。型カバーは、複数の個別の区画を含むか、またはそれから本質的に成り得、1つ以上の半導体ダイは、第2の結合剤の硬化に先立って、各区画内またはその真下に吊るされ得る。各区画は、補完形状を第2の結合剤の一部に与え得、補完形状は、実質的に、互に同じである。第1の結合剤および/または第2の結合剤は、波長変換材料(例えば、燐光体および/または量子ドット)を含み得る。各半導体ダイは、発光半導体ダイ(例えば、ベアダイ発光ダイオード)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。第1の結合剤および/または第2の結合剤は、発光半導体ダイによって放出される光の波長に対して透明であり得る。各発光半導体ダイは、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/あるいはそれらの合金または混合物を含むか、またはそれから本質的に成る半導体材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。第1の結合剤および/または第2の結合剤は、発光半導体ダイから放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料を含み得、発光半導体ダイによって放出される変換された光および変換されていない光は、組み合わさり、実質的に白色の光を形成する。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。実質的に白色の光は、複合ウエハにわたって、4またはさらに2未満のマクアダム楕円の色温度変動を有し得る。
さらに別の側面では、本発明の実施形態は、電子素子を形成する方法を特徴とする。複数の個別の半導体ダイが、型基板上に配置され、各半導体ダイは、型基板に隣接する少なくとも2つの間隔を置かれた接点を有する。複数の半導体ダイは、結合剤でコーティングされる。結合剤は、硬化され、硬化された結合剤中に吊るされる複数の半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成る、複合ウエハを形成し、各半導体ダイの接点は、少なくとも部分的に、結合剤でコーティングされないまま残される。複合ウエハは、それぞれ、硬化された結合剤中に吊るされた少なくとも1つの半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成る、複数の個別の部分に分離される。その後、複合ウエハの個別の部分は、型基板から除去される。
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの1つ以上を含み得る。結合剤は、(i)シリコーンおよび/またはエポキシと、(ii)波長変換材料とを含むか、またはそれから本質的に成り得、半導体ダイの各々は、発光ダイオードを含むか、またはそれから本質的に成り得る。波長変換材料は、発光半導体ダイから放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出し得、変換された光および発光半導体ダイによって放出される変換されていない光は、組み合わさり、実質的に白色の光を形成する。結合剤を硬化させた後、複数の半導体ダイの接点のそれぞれの少なくとも一部は、硬化された結合剤から突出し得る。結合剤を硬化させた後、その接点に近接する各半導体ダイの少なくとも一部は、硬化された結合剤から突出し得る。
追加の側面では、本発明の実施形態は、電子素子を形成する方法を特徴とする。複数の個別の半導体ダイが、型基板上に配置され、各半導体ダイは、型基板と反対の少なくとも2つの間隔を置かれた接点を有する。複数の半導体ダイは、第1の結合剤でコーティングされ、各半導体ダイの接点は、少なくとも部分的に、コーティングされないまま残される。第1の結合剤は、少なくとも部分的に、硬化される。第2の基板は、少なくとも部分的に、硬化された第1の結合剤でコーティングされる複数の半導体ダイと接触して配置される。その後、型基板は、複数の半導体ダイから除去され、それによって、第1の結合剤によってコーティングされない各半導体ダイの一部を露出し、複数の半導体ダイは、第2の基板に取り着けられたまま残される。複数の半導体ダイのそれぞれの少なくともコーティングされない部分は、第2の結合剤でコーティングされる。第2の結合剤は、硬化され、複数の半導体ダイおよび硬化された第1および第2の結合剤を含むか、またはそれから本質的に成る、複合ウエハを形成する。複合ウエハは、それぞれ、少なくとも1つの半導体ダイおよび硬化された第1および第2の結合剤を含むか、またはそれから本質的に成る、複数の個別の部分に分離される。その後、複合ウエハの個別の部分は、型基板から除去される。
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの1つ以上を含み得る。第1の結合剤および第2の結合剤は、同一の材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。第1の結合剤および/または第2の結合剤は、(i)シリコーンおよび/またはエポキシおよび(ii)波長変換材料を含むか、またはそれから本質的に成り得、半導体ダイの各々は、発光ダイオードを含むか、またはそれから本質的に成り得る。波長変換材料は、発光半導体ダイから放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出し得、変換された光および発光半導体ダイによって放出される変換されていない光は、組み合わさり、実質的に白色の光を形成する。第2の結合剤を硬化させた後、複数の半導体ダイの接点のそれぞれの少なくとも一部は、硬化された第1の結合剤および/または硬化された第2の結合剤(すなわち、複合ウエハ)から突出し得る。第2の結合剤を硬化させた後、その接点に近接する各半導体ダイの少なくとも一部は、硬化された第1の結合剤および/または硬化された第2の結合剤から突出し得る。
さらに追加の側面では、本発明の実施形態は、硬化された結合剤中に吊るされる複数の個別の半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成る、複合ウエハを形成する方法を特徴とする。複数の個別の半導体ダイが、型基板上に配置され、各半導体ダイは、少なくとも2つの間隔を置かれた接点を有する。複数の半導体ダイは、結合剤でコーティングされる。結合剤は、硬化され、複合ウエハを形成する。少なくとも2つの接点に近接する結合剤の少なくとも一部は、除去され、少なくとも2つの接点のそれぞれの少なくとも一部を露出させる。複合ウエハは、それぞれ、硬化された結合剤中に吊るされた少なくとも1つの半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成る、複数の個別の部分に分離され得る。その後、複合ウエハの個別の部分は、型基板から除去され得る。
ある側面では、本発明の実施形態は、固形体積のポリマー結合剤と、結合剤中に吊るされる、第1の面と、第1の面と反対の第2の面と、第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁とを有する、半導体ダイとを含むか、またはそれから本質的に成る、電子素子を特徴とする。少なくとも2つの間隔を置かれた接点は、半導体ダイの第1の面上に配置される。接点の各々は、(i)結合剤によって被覆されず、(ii)電気接続のために利用可能である、自由端子端を有する。
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの1つ以上を含み得る。接点の少なくとも一部は、結合剤から突出し得る。各該側壁の少なくとも一部は、結合剤から突出し得る。結合剤は、その隣接する面間に約90°の角を有する、長方形固体を画定し得る。結合剤は、シリコーンおよび/またはエポキシを含むか、またはそれから本質的に成り得る。1つ以上の追加の半導体ダイが、結合剤中に吊るされ得る。結合剤は、その中に波長変換材料(例えば、燐光体および/または量子ドット)を含み得る。半導体ダイは、発光要素(例えば、ベアダイ発光ダイオード)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、発光要素によって放出される光の波長に対して透明であり得る。発光要素は、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/あるいはそれらの合金または混合物を含むか、またはそれから本質的に成る半導体材料を含むか、もしくはそれから本質的に成り得る。結合剤は、発光要素から放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料を含み得、変換された光および発光要素によって放出される変換されていない光は、組み合わさり、実質的に白色の光を形成する。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。結合剤は、厚さ5μmおよび4000μmを有し得る。厚さに垂直な結合剤の寸法は、25μmおよび50mmであり得る。結合剤の表面の少なくとも一部は、結合剤からの光の抽出を向上させるためのテクスチャを有し得る。
半導体ダイは、光検出要素を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、光検出要素によって検出される光の波長に対して透明であり得る。光学要素は、半導体ダイから光を受光し、そこに光を送光するように位置決めされ得る。反射層は、結合剤の少なくとも一部を覆って、またはその中に配置され得る。反射層は、(i)反射膜および/または(ii)複数の粒子を含むか、またはそれから本質的に成り得る。半導体ダイは、発光要素または光検出要素を含むか、またはそれから本質的に成り得、反射層は、(i)半導体ダイによって放出または検出されるか、または(ii)結合剤によって放出される、光の波長に対して少なくとも25%の反射率を有し得る。結合剤は、複数の個別の領域を含むか、またはそれから本質的に成り得、そのうちの少なくとも1つは、結合剤および少なくとも1つの波長変換材料を含むか、またはそれから本質的に成る。領域の別のものは、本質的に、結合剤のみから成り得る。半導体ダイは、半導体基板上に配置されない、1つ以上の活性半導体層を含むか、またはそれから本質的に成り得る。1つ以上の整列マークが、半導体ダイの整列および/または向きのために、結合剤の表面上に配置され得る。
別の側面では、本発明の実施形態は、第1の表面および第1の表面と反対の第2の表面を有する、固体体積のポリマー結合剤と、結合剤中に吊るされる、それぞれ、第1の面と、第1の面と反対の第2の面と、第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁とを有する、複数の半導体ダイとを含むか、またはそれから本質的に成る、複合ウエハを特徴とする。少なくとも2つの間隔を置かれた接点は、各半導体ダイの第1の面上に配置される。接点の各々は、(i)結合剤によって被覆されず、(ii)電気接続のために利用可能である、自由端子端を有する。
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの1つ以上を含み得る。半導体ダイの接点の少なくとも一部は、結合剤から突出し得る。半導体ダイのそれぞれの各該側壁の少なくとも一部は、結合剤の第1の表面から突出し得る。結合剤は、シリコーンおよび/またはエポキシを含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。結合剤は、その中に波長変換材料(例えば、燐光体および/または量子ドット)を含み得る。各半導体ダイは、発光要素(例えば、ベアダイ発光ダイオード)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、半導体ダイによって放出される光の波長に対して透明であり得る。各半導体ダイは、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/またはそれらの合金あるいは混合物を含むか、もしくはそれから本質的に成る、半導体材料を含むか、もしくはそれから本質的に成り得る。結合剤は、発光要素から放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料を含み得、変換された光および発光要素によって放出される変換されていない光は、組み合わさり、実質的に白色の光を形成する。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。実質的に白色の光は、複合ウエハにわたって、4またはさらに2未満のマクアダム楕円の色温度の変動を有し得る。結合剤の第1および第2の表面は、実質的に、平坦かつ平行であり得る。結合剤は、10%未満またはさらに5%未満の厚さ変動を伴う実質的に均一な厚さを有し得る。結合剤は、厚さ15μm〜4000μmを有し得る。厚さに垂直な結合剤の寸法(例えば、辺の長さまたは直径)は、100μm〜1000mmであり得る。各対の複数の半導体ダイ間の間隔は、実質的に、同一であり得る。各対の複数の半導体ダイ間の間隔は、約25μm〜約10,000μmの範囲内であり得る。複数の半導体ダイのそれぞれの上方の結合剤の厚さは、実質的に、同一であり得る。複数の半導体ダイのそれぞれの上方の結合剤の厚さは、5%以内で同一であり得る。
複数の半導体ダイは、少なくとも500個の半導体ダイ、またはさらに少なくとも2000個の半導体ダイを含むか、またはそれから本質的に成り得る。半導体ダイは、少なくとも第1の方向において、半導体ダイ間に実質的等距離を有するアレイに配列され得る。半導体ダイのアレイは、第1の方向と異なる第2の方向において、半導体ダイ間に実質的等距離を有し得る。半導体ダイは、規則的周期的(例えば、2次元)アレイに配列され得る。結合剤の表面の少なくとも一部は、結合剤からの光抽出を向上させるためのテクスチャでテクスチャ処理され得る。各半導体ダイは、光検出要素(例えば、光起電性ダイ)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、半導体ダイによって検出された光の波長に対して透明であり得る。少なくとも1つの光学要素は、半導体ダイのうちの少なくとも1つから光を受光し、そこに光を送光するように位置決めされ得る。少なくとも1つの光学要素は、それぞれ、少なくとも1つの半導体ダイに関連付けられた複数の個別の光学要素を含むか、またはそれから本質的に成り得る。反射層(例えば、反射膜および/または複数の粒子)は、結合剤の少なくとも一部を覆って、またはその中に配置され得る。各半導体ダイは、発光要素または光検出要素を含むか、あるいはそれから本質的に成り得、反射層は、(i)半導体ダイによって放出または検出されるか、もしくは(ii)結合剤によって放出される、光の波長に対して少なくとも25%の反射率を有し得る。結合剤は、複数の個別の領域を含むか、またはそれから本質的に成り得、そのうちの少なくとも1つは、結合剤および少なくとも1つの波長変換材料を備えている。少なくとも1つの他の領域は、本質的に、結合剤から成り得る。各半導体ダイは、半導体基板上に配置されていない1つ以上の活性半導体層を含むか、またはそれから本質的に成り得る。1つ以上の整列マークが、結合剤の第1の表面または第2の表面上に配置され得る。結合剤は、複数の造形された領域を含むか、またはそれから本質的に成り得、各造形された領域は、(i)少なくとも1つの半導体ダイに関連付けられ、(ii)実質的に、他の造形された領域の形状と同じ形状を有する。
さらに別の側面では、本発明の実施形態は、(i)その上に第1および第2の伝導性トレースと、その間の間隙によって、基板上で分離される、第1および第2の伝導性トレースを有する基板と、(ii)間隙を覆って配置される、第1の面と、第1の面と反対の第2の面と、第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁と、第1の面上の2つの間隔を置かれた接点とを有する、半導体ダイであって、接点の各々は、異なる伝導性トレースに電気的に結合される、半導体ダイと、(iii)第2の面および半導体ダイの各該側壁の少なくとも一部を封入する、その隣接する面間に約90°の角を有する長方形固体を画定する、固体ポリマー結合剤とを含むか、または本質的にそれらから成る、電子素子を特徴とする。接点のそれぞれの少なくとも一部は、結合剤によって被覆されない。
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの1つ以上を含み得る。接点のそれぞれの少なくとも一部は、結合剤から突出し得る。各該側壁の少なくとも一部は、結合剤から突出し得る。結合剤は、シリコーンおよび/またはエポキシを含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。結合剤は、その中に波長変換材料(例えば、燐光体および/または量子ドット)を含み得る。基板と反対の結合剤の上部表面は、上部表面からの光抽出を助長するためのテクスチャを有し得る。半導体ダイは、発光要素(例えば、ベアダイ発光ダイオード)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、半導体ダイによって放出される光の波長に対して透明であり得る。半導体ダイは、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/またはそれらの合金あるいは混合物を含むか、もしくはそれから本質的に成る半導体材料を含むか、もしくはそれから本質的に成り得る。結合剤は、半導体ダイから放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料を含み得、半導体ダイによって放出される変換された光および変換されていない光は、組み合わさり、実質的に白色の光を形成する。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。
半導体ダイは、光検出要素を含むか、またはそれから本質的に成り得る。結合剤は、半導体ダイによって検出された光の波長に対して透明であり得る。光学要素は、半導体ダイに関連付けられ得る(例えば、整列される)。反射層は、結合剤の少なくとも一部を覆って、またはその中に配置され得る。結合剤は、複数の個別の領域を含むか、またはそれから本質的に成り得、そのうちの少なくとも1つは、結合剤および少なくとも1つの波長変換材料を含むか、またはそれから本質的に成る。別の領域は、本質的に、結合剤から成り得る。半導体ダイは、半導体基板上に配置されない、1つ以上の活性半導体層(すなわち、半導体基板は、ダイ内に存在しない)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。接点は、伝導性接着剤で伝導性トレースに電気的に結合され得る。伝導性接着剤は、第1の接点を第1のトレースのみに、および第2の接点を第2のトレースのみに電気的に接続する、実質的等方伝導性接着剤を含むか、またはそれから本質的に成り得、非伝導性接着剤材料が、間隙内に配置され得る。伝導性接着剤は、第1の接点を第1のトレースのみに、および第2の接点を第2のトレースのみに電気的に接続する、異方伝導性接着剤(ACA)を備えている。ACAの一部は、間隙内に配置され得、実質的に、第1の接点を第2の接点から隔離し得る。接点は、ワイヤ接合および/またははんだによって、伝導性トレースに電気的に結合され得る。伝導性トレースは、銀、金、アルミニウム、クロム、銅、および/または炭素を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。基板は、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、および/または紙を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。半導体ダイは、発光要素を含むか、またはそれから本質的に成り得る。発光要素または結合剤のうちの少なくとも1つによって放出される波長に対する基板の反射率は、80%を上回り得る。発光要素または結合剤のうちの少なくとも1つによって放出される波長に対する基板の透過率は、80%を上回り得る。半導体ダイに給電するための回路が、半導体ダイに電気的に接続され得る。
ある側面では、本発明の実施形態は、硬化された結合剤中に吊るされている複数の個別のベアダイ発光ダイオードを備えている、複合ウエハを形成する方法を特徴とする。複数の個別のベアダイ発光ダイオードが、提供される。各ベアダイ発光ダイオードは、第1の面と、第1の面と反対の第2の面と、第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁と、第1の面上の少なくとも2つの間隔を置かれた接点とを有する。ベアダイ発光ダイオードは、各接点が型基板と接触するように、型基板上に配置される。ベアダイ発光ダイオードは、各接点の少なくとも一部が結合剤によって被覆されないように、結合剤でコーティングされる。結合剤は、ベアダイ発光ダイオードによって放出される光の波長に対して透明である、シリコーンおよび/またはエポキシを含み、結合剤は、燐光体および/または量子ドットを含むか、またはそれらから本質的に成る、波長変換材料をその中に含む。結合剤は、複合ウエハを形成するために硬化される。型基板は、各ベアダイ発光ダイオードの接点が、少なくとも部分的に、結合剤によってコーティングされない状態にあり、型基板の除去の後に、結合剤から突出するように、除去される。複合ウエハは、それぞれ、硬化された結合剤中に吊るされた少なくとも1つのベアダイ発光ダイオードを含むか、またはそれから本質的に成る、複数の個別の部分に個片化される。
本発明の実施形態は、以下の様々な組み合わせのいずれかの1つ以上のものを含み得る。複合ウエハは、型基板が除去されることに先立って、個片化され得る。型基板は、複合ウエハの部分から除去され得る個別の部分に複合ウエハとともに個片化され得る。複合ウエハは、型基板が複合ウエハから除去されることの後に、個片化され得る。結合剤を硬化させる前に、ベアダイ発光ダイオードの接点は、少なくとも部分的に、例えば、少なくとも2μmだけ、型基板内に埋め込まれ得る。結合剤を硬化させることの後に、ベアダイ発光ダイオードの接点のそれぞれの少なくとも一部は、少なくとも1μmだけ、硬化された結合剤から突出し得る。結合剤を硬化させることの後に、その接点に近接する各ベアダイ発光ダイオードの該各側壁の少なくとも一部は、少なくとも1μmだけ、硬化された結合剤から突出し得る。各ベアダイ発光ダイオードの接点は、ベアダイ発光ダイオードをコーティングすることおよび結合剤を硬化させることの間、結合剤によって実質的に全体的にコーティングされない状態であり得る。型基板を除去することは、複合ウエハと接触する第2の基板を、ベアダイ発光ダイオードの接点と反対のその表面上に配置することと、型基板を複合ウエハから除去することとを含むか、またはそれらから本質的に成り得、複合ウエハは、第2の基板に取り着けられた状態にある。複合ウエハは、第2の基板から分離され得る。
ベアダイ発光ダイオードを結合剤でコーティングすることは、(i)複数の個別の区画を含む型を提供することと、(ii)結合剤を型の中に分注することと、(iii)型の上に、型基板を配置することであって、それによって、1つ以上のベアダイ発光ダイオードは、結合剤内に、各区画の中または上方に吊るされる、ことと、(iv)結合剤を硬化または部分的に硬化させることと、(v)型基板を型から除去することを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。型の各区画は、硬化させることの後に、補完形状(すなわち、区画の形状に補完する)を結合剤の一部に与え得る。結合剤の部分の補完形状は、互に実質的同一であり得る。型の表面は、テクスチャを含み得る。硬化された結合剤の少なくとも一部は、結合剤を硬化させることの後に、テクスチャを含み得る。テクスチャは、約0.25μm〜約15μmの範囲から選択される、結合剤の表面を上回る高さを含み得る。
ベアダイ発光ダイオードを結合剤でコーティングすることは、型基板の上に結合剤を分注することを含むか、またはそれから本質的に成り得、結合剤は、型基板の表面より上に延びている1つ以上の障壁によって、型基板の上に含まれる。ベアダイ発光ダイオードは、それぞれ、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/もしくはそれらの合金または混合物を含むか、またはそれらから本質的に成る、半導体材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。波長変換材料は、少なくとも1つのベアダイ発光ダイオードから放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出し得、変換された光および少なくとも1つのベアダイ発光ダイオードによって放出される変換されていない光は、実質的に白色の光を形成するように組み合わさる。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。実質的に白色の光は、複合ウエハにわたり、4マクアダム楕円より小さい、または複合ウエハにわたり、さらに2マクアダム楕円より小さい、色温度変動を有し得る。
複合ウエハは、第1の表面と、第1の表面と反対の第2の表面とを有し得、第1および第2の表面は、実質的に平坦かつ平行であり得る。複合ウエハは、10%未満、またはさらに5%未満の厚さ変動を伴う実質的に均一な厚さを有し得る。厚さに垂直である複合ウエハの寸法が、5mm〜1000mmであり得る。ベアダイ発光ダイオードのそれぞれより上の結合剤の厚さは、5%以内で同一であり得る。少なくとも1つのベアダイ発光ダイオードは、基板の上に1つ以上の活性層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。基板は、結合剤でコーティングすることの前に、部分的または完全に除去され得る。少なくとも1つのベアダイ発光ダイオードの基板は、少なくとも1つのベアダイ発光ダイオードを型基板上に配置することの後に、部分的または完全に除去され得る。反射層が、複合ウエハの少なくとも一部を覆い、またはその内に形成され得る。反射層は、反射膜および/または複数の粒子(例えば、反射粒子)を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。型基板の表面は、テクスチャを含み得る。硬化された結合剤の少なくとも一部は、結合剤を硬化させることの後に、テクスチャを含み得る。テクスチャは、約0.25μm〜約15μmの範囲から選択される、結合剤の表面より上の高さを含み得る。
ある側面では、本発明の実施形態は、ポリマー結合剤の固形体積と、ポリマー結合剤内に吊るされる半導体ダイと、半導体ダイの第1の面上に配置される少なくとも2つの間隔を置かれた接点と、第1および第2の導電性反射層とを含むか、またはそれらから本質的に成る、電子素子を特徴とする。半導体ダイは、第1の面と、第1の面と反対の第2の面と、第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁とを有する。半導体ダイは、光を協働して放出する複数の活性半導体層を含むか、またはそれらから本質的に成る、ベアダイ発光要素である。ポリマー結合剤の少なくとも一部は、発光要素によって放出される光の波長に対して透明である。ポリマー結合剤は、発光要素から放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料をその中に含み、変換された光および発光要素によって放出される変換されていない光は、組み合わされ、混合光を形成する。各接点は、末端を有し、各末端の少なくとも一部は、ポリマー結合剤によって被覆されない。接点は、それぞれ、半導体ダイの異なる活性半導体層に接する。第1の導電性反射層は、(i)発光要素または波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、(ii)ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、(iii)少なくとも2つの接点のうちの第1の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合される。第2の導電性反射層は、(i)発光要素または波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、(ii)ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、(iii)第1の接点と異なる少なくとも2つの接点のうちの第2の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合され、(iv)第1の反射層から電気的に絶縁される。
本発明の実施形態は、以下の様々な組み合わせのいずれかの1つ以上のものを含み得る。第1の導電性反射層は、半導体ダイの第1の面の一部を覆って配置され得る、および/または第2の導電性反射層は、半導体ダイの第1の面の一部を覆って配置され得る。第1および第2の反射層は、それらの間の間隙によって分離され得る。第1および第2の反射層の反射性は、発光要素または波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して、少なくとも75%であり得るか、またはさらに、少なくとも90%であり得る。第1の面と第2の面との間における半導体ダイの厚さは、(i)第1の反射層の厚さより大きい、および/または(ii)第2の反射層の厚さより大きくあり得る。第1および/または第2の反射層は、それぞれ、Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti、銀インク、炭素インク、および/または銅インクを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。第1および/または第2の反射層は、それぞれ、ブラッグ反射体を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。
第2の半導体ダイが、ポリマー結合剤内に吊るされ得る。第2の半導体ダイは、第1の面と、第1の面と反対の第2の面と、第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁とを有し得る。各々は、末端を有し、少なくとも2つの間隔を置かれた接点は、第2の半導体ダイの第1の面上に配置され得、各末端の少なくとも一部は、ポリマー結合剤によって被覆されないこともある。第3の導電性反射層が、(i)第2の半導体ダイまたは波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有する、(ii)ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置される、(iii)第2の半導体ダイの少なくとも2つの接点のうちの第1の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合される、ならびに/もしくは(v)第1の反射層から電気的に絶縁され得る。第4の導電性反射層が、(i)第2の半導体ダイまたは波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有する、(ii)ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置される、(iii)第2の半導体ダイの第1の接点と異なる第2の半導体ダイの少なくとも2つの接点のうちの第2の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合される、ならびに/もしくは(iv)第2および第3の反射層から電気的に絶縁され得る。第3の導電性反射層は、第2の半導体ダイの第1の面の一部を覆って配置され得る、および/または第4の導電性反射層は、第2の半導体ダイの第1の面の一部を覆って配置され得る。第3の反射層は、第2の反射層から電気的に絶縁されるか、またはそれに電気的に結合され得る。第4の反射層は、第1の反射層から電気的に絶縁されるか、またはそれに電気的に結合され得る。ポリマー結合剤内において、半導体ダイと第2の半導体ダイとの間の間隔は、0.1mm〜5mmの範囲内であり得る。
第1の反射層および/または第2の反射層の少なくとも一部は、パターン化またはテクスチャ処理され得る。パターンまたはテクスチャは、0.1μm〜50μmの範囲内の高さを有する表面特徴を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。第1の反射層は、はんだ、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤または異方伝導性膜のうちの少なくとも1つを介して、第1の接点に電気的に結合され得る。第1のおよび/または第2の反射層の各々は、1μm〜250μmの範囲内の厚さを有し得る。第1のおよび/または第2の反射層は、それぞれ、複数の個別の積層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。ポリマー結合剤の少なくとも一部は、パターン化またはテクスチャ処理され得る。第1の反射層の第1の接点と反対の表面は、第2の反射層の第2の接点と反対の表面と実質的に同一の平面上にあり得る。ポリマー結合剤は、シリコーンおよび/またはエポキシを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。波長変換材料は、燐光体および/または量子ドットを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。発光要素は、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/もしくはそれらの合金または混合物を含むか、またはそれらから本質的に成る、半導体材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。混合光は、実質的に白色の光であり得る。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。光学要素が、光を半導体ダイから受信し、(光学要素を通して、そのような光の少なくとも一部を伝送する)するように位置付けられ得る。半導体ダイの活性半導体層は、半導体基板上に配置されないこともある。
ポリマー結合剤および半導体ダイは、その隣接する面間において約90°の角を有する長方体を集合的に画定し得る。ポリマー結合剤は、5μm〜4000μmの厚さを有し得る。厚さに垂直であるポリマー結合剤の寸法(例えば、幅または直径)は、25μm〜1000mmであり得る。第1および第2の反射層は、互に実質的に同一の平面上にあり得る。第1および第2の反射層は、ポリマー結合剤の第1の面と反対のポリマー結合剤の第2の面に対して実質的に同一の平面上にあり得る。第1の反射層は、実質的に一定の厚さを有し得る。第2の反射層は、第1の反射層の厚さにほぼ等しい実質的に一定の厚さを有し得る。電子素子は、その上に配置されている複数の導体要素を有する、基板を含み得る。第1の反射層は、第1の導体要素に電気的に結合され得る。第2の反射層は、第1の導体要素と異なる第2の導体要素に電気的に結合され得る。第1および第2の反射層は、伝導性接着剤、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤、異方伝導性膜、ワイヤ接合、および/またははんだを介して、第1および第2の導体要素に電気的に結合され得る。基板は、半結晶性または非晶質ポリマー、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、および/または紙を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。
別の側面では、本発明の実施形態は、硬化ポリマー結合剤内に吊るされている複数の個別のベアダイ発光要素を含むか、またはそれらから本質的に成る、複合ウエハを形成する方法を特徴とする。複数の個別のベアダイ発光要素は、各々、第1の面と、第1の面と反対の第2の面と、第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁と、第1の面上の少なくとも2つの間隔を置かれた接点とを有する。複数のベアダイ発光要素は、接点が型基板と接触するように、型基板上に配置される。複数のベアダイ発光要素は、各発光要素の各接点の少なくとも一部が結合剤によって被覆されないように、結合剤でコーティングされる。ポリマー結合剤の少なくとも一部は、発光要素によって放出される光の波長に対して透明である。ポリマー結合剤は、発光要素から放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料をその中に含み、変換された光および発光要素によって放出される変換されていない光は、組み合わされ、混合光を形成する。各発光要素に対して、第1および第2の導電性反射層が、形成される。第1の反射層は、発光要素および/または波長変換材料によって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、第1の反射層は、ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、かつ、少なくとも2つの接点のうちの第1の接点を覆って配置され、それに電気的に結合される。第2の反射層は、発光要素および/または波長変換材料によって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、第2の反射層は、ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、かつ、第1の接点と異なる少なくとも2つの接点のうちの第2の接点を覆って配置され、それに電気的に結合される。第2の導電性反射層は、第1の導電性反射層から電気的に絶縁される。結合剤は、複合ウエハを形成するために硬化される。型基板が除去され、そのような第1および第2の導電性反射層の各々の少なくとも一部は、結合剤によって被覆されず、電気的接続のために利用可能である。
本発明の実施形態は、以下の様々な組み合わせのいずれかの1つ以上のものを含み得る。各発光要素は、ベアダイ発光ダイオードを含むか、またはそれから本質的に成り得る。複合ウエハは、それぞれ、少なくとも1つ発光要素を含む、複数の個別の部分に個片化され得る。複合ウエハは、型基板が除去されることに先立って、または型基板が除去されることの後に、個片化され得る。複合ウエハは、個片化領域に沿って、かつ個片化することに先立って、個片化され得、第1および第2の反射層の部分は、個片化領域内において除去され得る。複合ウエハの各個別の部分は、その隣接する面間に約90°の角を有する長方体であり得る。第1の反射層は、基板を覆って配置される、第1の導体要素に電気的に結合され得、第2の反射層は、基板を覆って配置される、第1の導体要素と異なる第2の導体要素に電気的に結合され得る。第1および第2の反射層は、伝導性接着剤、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤、異方伝導性膜、ワイヤ接合、および/またははんだを介して、第1および第2の導体要素に電気的に結合され得る。結合剤は、シリコーンおよび/またはエポキシを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。波長変換材料は、燐光体および/または量子ドットを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。各発光要素の接点は、発光要素をコーティングすることおよび結合剤を硬化させることの間に、結合剤によって実質的に全体的にコーティングされない状態であり得る。型基板を除去することは、複合ウエハと接触する第2の基板を、発光要素の接点と反対のその表面上に配置することと、型基板を複合ウエハから除去することとを含むか、またはそれらから本質的に成り得、複合ウエハは、第2の基板に取り着けられた状態にある。複合ウエハは、第2の基板から分離され得る。
複数の発光要素を結合剤でコーティングすることは、複数の個別の区画を含む型を提供することと、結合剤を型の中に分注することと、型の上に、型基板を配置することであって、それによって、1つ以上のベアダイ発光要素は、結合剤内に、各区画の中または上方に吊るされる、ことと、結合剤を硬化または部分的に硬化させることと、型基板を型から除去することとを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。各区画は、硬化させることの後に、補完形状を結合剤の一部に与え得る。結合剤の部分の補完形状は、互に実質的同一であり得るか、または相互と異なる。型の表面は、テクスチャを含み得る。硬化された結合剤の少なくとも一部は、結合剤を硬化させることの後に、テクスチャを含み得る。テクスチャは、約0.25μm〜約15μmの範囲から選択される、結合剤の表面を上回る高さを含み得る。複数のベアダイ発光要素を結合剤でコーティングすることは、型基板の上に結合剤を分注することを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。結合剤は、型基板の表面より上に延びている1つ以上の障壁によって、型基板の上に含まれ得る。ベアダイ発光要素は、各々、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、および/もしくはそれらの合金または混合物を含むか、またはそれらから本質的に成る、半導体材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。
混合光は、実質的に白色の光を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有し得る。実質的に白色の光は、複合ウエハにわたり、4マクアダム楕円より小さい、または複合ウエハにわたり、さらに2マクアダム楕円より小さい、色温度変動を有し得る。複合ウエハは、第1の表面と、第1の表面と反対の第2の表面とを有し得、第1および第2の表面は、互に実質的に平坦かつ平行であり得る。複合ウエハは、10%未満、またはさらに5%未満の厚さ変動を伴う実質的に均一な厚さを有し得る。複合ウエハのポリマー結合剤は、5μm〜4000μmの厚さを有し得る。厚さに垂直である複合ウエハの寸法(例えば、幅または直径)が、5mm〜1000mmであり得る。第1および第2の反射層の各々は、1μm〜250μmの範囲内の厚さを有し得る。第1および第2の反射層の各々は、複数の個別の積層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。複合ウエハのポリマー結合剤内において、複数の発光要素の各対の間の間隔は、0.1mm〜5mmの範囲内であり得る。複合ウエハの発光要素の各々より上の結合剤の厚さは、5%以内で同一であり得る。少なくとも1つのベアダイ発光要素は、基板の上に1つ以上の活性層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。基板は、少なくとも1つの該ベアダイ発光要素を結合剤でコーティングすることの前に、部分的または完全に除去され得る。少なくとも1つのベアダイ発光要素の基板は、少なくとも1つのベアダイ発光要素を型基板上に配置することの後に、部分的または完全に除去され得る。テクスチャ処理またはパターン化は、第1のまたは第2の反射層の少なくとも一部内において、形成され得る。パターンまたはテクスチャは、0.1μm〜50μmの範囲内の高さを有する表面特徴を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。
第1または第2の反射層のうちの少なくとも1つは、発光要素および/または波長変換材料によって放出される光の波長に対して、少なくとも75%またはさらに少なくとも90%の反射性を有し得る。第1および/または第2の反射層は、薄膜および/または複数の粒子を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。第1および/または第2の反射層は、Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti、銀インク、炭素インク、および/または銅インクを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。第1の反射層は、はんだ、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤、および/または異方伝導性膜を介して、第1の接点に電気的に結合され得る。第1の反射層は、物理的蒸着、化学的蒸着、蒸発、スパッタリング、めっき、ラミネーション、散布、印刷、および/またはスクリーン印刷を使用して、形成され得る。光学要素は、光を発光要素から受信するように、発光要素にわたって位置付けられ得、そのような光の少なくとも一部は、光学要素を通して伝送され得る。発光要素は、各々、半導体基板上に配置されていない複数の活性層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。
結合剤は、第1および第2の導電性反射層を形成することの前に、硬化され得る。第1および第2の導電性反射層の形成は、ポリマー結合剤の第1の面の少なくとも一部を覆い、かつ少なくとも2つの接点の少なくとも一部を覆う層を形成することと、層の一部を除去し、第1および第2の導電性反射層を形成することとを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。第1および第2の導電性反射層の形成は、ポリマー結合剤の第1の面の実質的に全てを覆い、かつ少なくとも2つの接点を覆う層を形成することと、層の一部を除去し、第1および第2の導電性反射層を形成することとを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。第1および第2の導電性反射層の形成は、複合ウエハの一部を覆ってマスキング材料を配置し、第1および第2の導電性反射層の所望の位置に対応する開口部を形成することと、マスキング材料および開口部のうちの少なくとも一部を覆う層を形成することと、マスキング材料を除去し、第1および第2の導電性反射層を形成することとを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。複数のベアダイ発光要素を型基板上に配置することは、少なくとも部分的に、ベアダイ発光要素の接点を型基板内に埋め込むことを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。ベアダイ発光要素の接点は、少なくとも2μmだけ、型基板内に埋め込まれ得る。結合剤を硬化させることの後に、ベアダイ発光要素の接点の各々は、少なくとも1μmだけ、硬化された結合剤から突出し得る。結合剤を硬化させることの後に、その接点に近接する各ベアダイ発光要素の該各側壁の少なくとも一部は、少なくとも1μmだけ、硬化された結合剤から突出し得る。
これらおよび他の目的は、本発明の利点および特徴とともに、以下の説明、付随の図面、および請求項の参照を通して、より明白となるであろう。さらに、本明細書に説明される種々の実施形態の特徴は、互に排他的ではなく、種々の組み合わせおよび順列で存在することができることを理解されたい。本明細書を通して、「一実施例」、「ある実施例」、「一実施形態」、または「ある実施形態」という言及は、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本技術の少なくとも一実施例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した種々の場所における、語句「一実施例では」、「ある実施例では」、「一実施形態」、または「ある実施形態」の表出は、必ずしも、全て同一の実施例を参照するわけでは、ない。さらに、特定の特徴、構造、ルーチン、ステップ、または特性は、本技術の1つ以上の実施例において、任意の好適な様式で組み合わせられ得る。用語「光」は、限定ではないが、可視光、紫外線放射、および赤外線放射を含む、電磁スペクトル内の任意の波長または波長帯域を広く含意する。同様に、「照度」、「光束」、および「光度」等の測光用語は、「放射照度」、「放射束」、および「放射強度」等のその放射測定均等物まで拡張し、かつそれらを含む。本明細書で使用されるように、用語「実質的に」、「およそ」、および「約」は、±10%、いくつかの実施形態では、±5%を意味する。用語「本質的に成る」は、本明細書に別様に定義されない限り、機能に寄与する他の材料を除外することを意味する。それでもなお、そのような他の材料は、集合的または個々に、微量に存在し得る。
図面中、同様の参照文字は、概して、異なる図全体を通して、同一の部品を指す。また、図面は、必ずしも、正確な縮尺ではなく、代わりに、本発明の原理を図示する際、概して、強調されている。以下の説明では、本発明の種々の実施形態は、以下の図面を参照して説明される。
本発明の実施形態は、白色のパッケージ化されたLEDの現在の製造において存在する、いくつかの欠点および難点に対処する、LEDダイ等の燐光体および発光要素の統合に対する新しいアプローチを提供する。有利には、燐光体は、パッケージ内に配置される前に(または、従来のようにパッケージ化される代わりに)、ダイと統合され、それによって、パッケージのない白色ダイを産生し得る。実施例は、図2Aに、白色ダイ200として描写される。白色ダイ200は、1つ以上のLEE210を含み、それらの各々は、少なくとも1つの接点220を特徴とする。示されるように、LEE210は、燐光体230によって部分的に包囲される。接点220の少なくとも一部は、典型的には、燐光体230によって被覆されない。図2Aに示される構成では、LEE210は、LEE210の同一の面または側面240上に位置する、2つの接点220を特徴とする。示されるように、接点220の各々は、好ましくは、燐光体230によって被覆されず、電気接続のために利用可能である、自由端子端を有する。本明細書では、「電気接続のために利用可能である」とは、接点が、例えば、伝導性トレース、回路基板等への取り付けを可能にするための十分な自由面積を有することを意味し、「自由」とは、そこへの任意の電気接続(および、好ましい実施形態では、任意の機械的接続)を欠いていることを意味する。
LEE210の面240は、単一平面表面であるように示されるが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、面240は、複数の非同一平面表面から成るか、または他の構成を有し得る。いくつかの実施形態では、LEE210は、3つ以上の接点220を有する。白色ダイ200は、図2Aでは、面240を被覆する燐光体230を有していないように示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体230は、面240の全部または一部を被覆する。前述のように、本明細書では、燐光体は、結合剤またはマトリクス材料単独、あるいは結合剤および波長変換材料の混合物を指し得る。図2Aでは、LEE210の側面の周囲の燐光体230の幅は、幅250として識別される一方、LEE210を覆う燐光体230の厚さは、厚さ260として識別され、LEE210に隣接する燐光体230の厚さは、厚さ270として識別される。
図2Aおよび2Bは、1つのLEE210を含む、白色ダイ200を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、白色ダイ200は、2つ以上のLEE210を含む。いくつかの実施形態では、単一白色ダイ200の複数のLEE210は全て、同一である一方、他の実施形態では、少なくとも2つの異なるタイプのLEE210から構成される。一実施形態では、異なるタイプのLEE210は、異なる波長で放出する。例えば、白色ダイ200は、3つの異なるタイプのLEE210の各々の1つ以上を含み得、少なくとも1つのタイプは、青色波長範囲内で、少なくとも1つは、緑色波長範囲内で、少なくとも1つは、赤色波長範囲内で放出する。一実施形態では、白色ダイ200は、2つの異なるタイプのLEE210の各々の1つ以上を含み得、少なくとも1つのタイプは、青色波長範囲内で、少なくとも1つは、赤色波長範囲内で放出する。白色ダイ200におけるLEE210の具体的構成ならびにその動作特性および特性は、本発明の限定ではない。一実施形態では、異なるタイプのLEE210は、異なる光出力電力を有する。一実施形態では、燐光体230は、複数の部分または体積から成り得、各部分または体積は、別の部分における1つ以上の燐光体と異なる1つ以上の燐光体を含むか、またはそれから本質的に成る。本実施例の一実施形態では、1つ以上の部分は、透明結合剤材料のみを含むか、または本質的にそれから成る一方、1つ以上の他の部分は、結合剤および1つ以上の燐光体を含むか、または本質的にそれから成る。
いくつかの実施形態では、燐光体230の表面280は、LEE210の表面242に平行または実質的に平行である。いくつかの実施形態では、燐光体230の表面290は、LEE210の表面244に平行または実質的に平行である。いくつかの実施形態では、燐光体230は、実質的に、立方体または長方形固体形状を形成する(その輪郭は、LEE210の一部および/またはLEE210の接点によって断絶され得る)。LEE210を覆う燐光体230の厚さ260は、LEE210の全体を覆って、同一または実質的に同一として示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE210を覆う燐光体230の厚さ260は、異なる。LEE210に隣接する燐光体230の厚さ270は、白色ダイ200に対して同一または実質的に同一として示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE210に隣接する燐光体230の厚さ270は、異なる。図2Aは、平坦または実質的に平坦として、燐光体230の表面280および側面表面290を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、表面280および/または表面290は、規則的、周期的、またはランダムパターンにおいて、湾曲、粗面化、パターン化、またはテクスチャ処理される。いくつかの実施形態では、燐光体230は、少なくとも部分的に、平滑かつ実質的連続形状を有する。いくつかの実施形態では、表面の造形および/またはパターン化あるいはテクスチャ処理は、形成または成形プロセスの際に達成される一方、他の実施形態では、造形および/またはパターン化あるいはテクスチャ処理は、燐光体が造形された後、あるいはそれが硬化された後または部分的に硬化された後、行なわれる。
図2Bは、LEE210の接点側に面する、白色ダイ200の図を示す。図2BにおけるLEE210は、長方形断面として示されるが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE210は、正方形、六方晶、円形、三角形、または何らかの任意の形状であり、および/または白色ダイ200の表面280に対して、任意の角度を形成する側壁を有し得る。図2Bでは、LEE210の側面上の燐光体230の幅250は、LEE210の全側面上において、同一または実質的に同一として示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体230の幅250は、LEE210の1つ以上または全側面上で異なる。図2Bは、LEE210の各側面にわたって、同一または実質的に同一の燐光体230の幅250を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体230の幅250は、LEE210の1つ以上の側面に沿って異なる。
前述のように、本発明の実施形態は、パッケージまたは基板への取り着け(電気および/または機械的)に先立って、LEE210上に燐光体230を形成する。白色ダイ200は、次いで、以下に論じられるように、種々のパッケージ内に統合され得る。図3は、白色ダイ200を形成するためのプロセス300の流れ図を示す。プロセス300は、6つのステップを有するように示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、本発明は、より多いまたはより少ないステップを有する、および/またはステップは、異なる順序で行なわれ得る。ステップ310では、第1の表面または基部が、提供される。ステップ320では、1つ以上のLEEが、基部上に配置または形成される。ステップ330では、燐光体が、提供される。ステップ340では、燐光体が、LEEおよび基部を覆って形成される。ステップ350では、燐光体が、硬化される。ステップ360では、燐光体がコーティングされたLEEが、白色ダイ200に分離または個片化される。基部を除去するステップ(図3に図示されない)が、本明細書に議論されるように、プロセス内の異なる点において実装され得る。白色ダイ200を製造し、それを使用する種々のアプローチが、下記に議論される。
図4A−4Eは、プロセス300の一実施形態を描写する。本実施形態では、基部410が、提供され(ステップ310)、LEE210が、基部410に隣接する接点220とともに、基部410上に配置されるか、またはそこに接着される(ステップ320)(図4A)。基部410はまた、「型基板」とも称され得る。一実施形態では、基部410は、接着性膜またはテープを含むか、またはそれから本質的に成る。いくつかの実施形態では、基部410は、燐光体230に対して比較的に低接着力を有し、すなわち、基部410からの硬化された燐光体230の除去を可能にする材料を含むか、またはそれから本質的に成る。いくつかの実施形態では、基部410は、ダイの個片化および/または移転のために半導体産業において使用される、ダイシングまたは移転テープ、例えば、Nitto Denko Corporation製RevalphaまたはSemiconductor Equipment Corporation製テープと同一または類似する。いくつかの実施形態では、基部410は、水溶性材料または接着剤を含むか、またはそれから本質的に成るか、あるいは水溶性材料で被覆または部分的に被覆され得る。例えば、基部410あるいはライナまたは両方の接着剤は、水溶性であり得る。いくつかの実施形態では、水溶性材料は、水溶性テープ、例えば、3Mタイプ5414を含むか、またはそれから本質的に成る。いくつかの実施形態では、基部410は、シリコーンまたはシリコーンベースの材料、例えば、Gel−Pak Corporation製PDMSまたはGelPak材料を含むか、またはそれから本質的に成る。
いくつかの実施形態では、基部410は、可変接着力を伴う材料を含むか、またはそれから本質的に成る。本実施形態では、接着力は、燐光体の形成および硬化後、変化させられ、白色ダイまたは白色ダイウエハを基部410から除去することをより容易にし得る。(複合ウエハとも称される、白色ダイウエハは、本明細書では、結合剤中に吊るされる複数の半導体ダイとして定義される。)一実施形態では、そのような可変接着力材料は、熱剥離テープまたはUV剥離テープであり得る。一実施形態では、可変接着力材料は、水溶性テープであり得る。一実施形態では、可変接着力材料は、静電チャックであり得る(LEE210は、図4Aに示される構造に類似する、静電チャック上に形成または配置される)。本実施形態では、LEE210は、電気的に活性化または非活性化され得る、静電気力によって、静電チャック上の定位置に保持される。
いくつかの実施形態では、接点220の面の全部または一部が、白色ダイ200の形成後、さらされ、すなわち、燐光体230によって被覆されないことが望ましい。いくつかの実施形態では、接点220の面の全部または一部を基部410に隣接して配置あるいは接着させることは、接点220の全部または一部を覆って、あるいは接点220の面の全部または一部を覆っての燐光体230の被覆もしくは形成を防止する。いくつかの実施形態では、基部410上のコーティングの厚さ、硬度、および/または他の特性、あるいは基部410の特性、例えば、接着剤の厚さ、化学組成、表面エネルギー、硬度、弾性等は、例えば、基部410への近接性、あるいは基部410内への接点220の部分的または完全な埋め込みによって、接点220の所望のレベルの露出を確保するように異なり得る。
いくつかの実施形態では、基部410は、表面、すなわち、型(例えば、非平坦表面)を含むか、またはそれから本質的に成る。一実施形態では、障壁450が、基部410内の陥凹によって形成される。図4Bでは、障壁450は、表面435に垂直または実質的に垂直として示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、障壁450は、表面435と任意の角度を形成する。基部410は、種々の材料、例えば、ガラス、PET、PEN、プラスチック膜、テープ、プラスチック膜上の接着剤、金属、アクリル、ポリカーボネート、ポリマー、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン(Teflon)等のうちの1つ以上を含むか、またはそれから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、基部410は、剛体または実質的に剛体である一方、他の実施形態では、基部410は、可撓性である。いくつかの実施形態では、基部410が、Teflon等の「非粘性」材料、またはAsahi Glass製Fluon ETFE等のフッ素化材料を含むか、または本質的にそれから成るか、あるいは燐光体230が基部410に粘着しないように、燐光体230と接着し得る表面または表面の一部を覆って、非粘性コーティング(例えば、燐光体230中の結合剤)を含むことが有利である。いくつかの実施形態では、基部410は、表面435および/または障壁450上に、結合剤材料にあまり接着しない材料の層を含むか、またはそれから本質的に成る。いくつかの実施形態では、基部410は、水溶性材料または接着剤を含むか、またはそれから本質的に成るか、あるいは基部410は、部分的または完全に、水溶性材料で一面を覆われ、基部410内に形成される材料からの基部410の剥離を支援する。一実施形態では、基部410は、水溶性テープ、例えば、3Mタイプ5414を含むか、または本質的にそれから成るか、あるいは部分的もしくは完全にそれで一面を覆われる。いくつかの実施形態では、基部410は、光、例えば、可視またはUV放射に透明である。いくつかの実施形態では、障壁450の高さは、約10μm〜約1000μmの範囲である。しかしながら、障壁450の高さは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、障壁450は、任意の高さを有する。いくつかの実施形態では、基部410の面積は、約0.25mm2〜約900cm2の範囲内である。しかしながら、基部410の面積は、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、基部410の面積は、より小さいかまたはより大きい。障壁450が、基部410の一部ではないとき、障壁450は、基部410のものに類似するか、またはそれと異なる材料を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、障壁450は、LEE210を包囲するリングまたはステンシルであり得る。
図4Aにおいて間隔405として識別される、隣接するLEE210間の間隔は、LEE210の側面の周囲の燐光体230の幅を制御するために調節され得る。一実施形態では、LEE210間の間隔405は、近似的に、燐光体の所望の側壁厚250の2倍と切り口の幅との和によって決定される(切り口の幅は、白色ダイ200の個片化プロセスの際に除去される領域の幅であり、例えば、図4Dにおける切り口の幅470として識別される)。他の実施形態では、本明細書に論じられるように、間隔405は、LEE210を包囲する燐光体230の量から独立する。LEE210を覆う燐光体230の厚さは、形成または分配される、燐光体420の厚さ425を制御することによって制御され得る。一実施形態では、LEE210を覆う燐光体230の厚さ260は、近似的に、厚さ445を除く、厚さ425によって求められる。
いくつかの実施形態では、LEE210の間における間隔405は、約0.10mm〜約5mmの範囲内であるか、または好ましくは、約0.2mm〜約1.5mmの範囲内である。いくつかの実施形態では、コストを削減させるために、LEE210の間における間隔405を低減させることが有益である。いくつかの実施形態では、LEE210の間における間隔405を低減させることは、単位面積あたり、より多くのLEE210の製造を可能にし、したがって、製造コストを削減させる。いくつかの実施形態では、コストを削減させるために、各LEE210の周囲に形成される燐光体230の量を低減させることが有益となる。いくつかの実施形態では、これは、体積と、ひいては、各LEE210に関連付けられる結合剤のコストとを低減させる。
プロセス300における次のステップ(ステップ330)は、燐光体(硬化されていないまたは部分的に硬化された燐光体420)を提供する。一実施形態では、燐光体420は、燐光体および結合剤を含むか、またはそれから本質的に成る。いくつかの実施形態では、燐光体および結合剤は、適用に先立って、例えば、混合物を覆う部分的真空を用いて、または用いずに、遠心混合器内で混合される。
プロセス300の次のステップ(ステップ340)では、燐光体420が、図4Bに示されるように、基部410およびLEE210を覆って形成される。いくつかの実施形態では、燐光体420は、図4Bに示されるように、基部410の表面435および随意の側面または障壁450によって、含まれるか、あるいは範囲を定められる。本実施例では、燐光体420は、底部表面または面460および上部表面または面440を有する。いくつかの実施形態では、表面460および440は、実質的に、互に平行である。いくつかの実施形態では、表面460および440は、実質的に平坦かつ平行である。
燐光体420は、種々の技法、例えば、鋳造、分注、鋳込、注入、射出、圧縮、移転、または他の形態の成形、メーヤバーまたはドローバー、ドクターブレード等によって形成され得る。燐光体420の形成の方法は、本発明の限定ではない。いくつかの実施形態では、基部410は、燐光体420が基部410上に形成されると、表面435、燐光体420の底部表面460、および燐光体420の上部表面440が、平行または実質的に平行であり、燐光体420の面積の全部あるいは大部分にわたって均一または実質的に均一な厚さを有する、燐光体420の薄層を形成するように、表面435が水平であるように位置付けられる。いくつかの実施形態では、1つ以上の障壁450は、燐光体420の拡散を防止または部分的に防止するために使用される。いくつかの実施形態では、表面435および障壁450は、燐光体420のための型を形成する。いくつかの実施形態では、障壁450は、LEE210を包囲するために基部410の上に配置される別個の構成要素の部分である。いくつかの実施形態では、障壁450は、使用されない。本発明のいくつかの実施形態は、水平基部410および重力を利用して、自動的に、均一または実質的に均一な厚さを伴う、燐光体層420を産生する。一実施形態では、燐光体420の厚さ均一性は、約±15%以内、約±10%以内、約±5%以内、もしくは約±1%以下以内である。一実施形態では、燐光体420は、約5μm〜約2000μmの範囲内の厚さを有する一方、他の実施形態では、燐光体は、約50μm〜約500μmの範囲内の厚さを有する。いくつかの実施形態では、燐光体420は、燐光体および結合剤を含むか、またはそれらから本質的に成り、使用される結合剤の合計体積を低減させ、ひいては、結合剤のコストを削減させるために、結合剤の厚さが比較的低くなること(例えば、約500μm未満、または約300μm未満、または約200μm未満)を可能にするために、燐光体の濃度を調節することが望ましくあり得る。
一実施形態では、結合剤および燐光体粉末を含むか、またはそれから本質的に成る、燐光体420の混合と、基部410を覆っての燐光体420の形成との間の時間は、燐光体および結合剤が、結合剤中の燐光体粉末の均一かつ均質に分散された、または実質的に均一かつ均質に分散された組み合わせを形成するように、結合剤中の粉末の沈降のために要求される時間と比較して、比較的に短い。一実施形態では、結合剤中の燐光体粉末の分散である、燐光体420の組成均一性は、約±15%以内、約±10%以内、約±5%以内、または約±1%以内まで均一である。燐光体および粉末の混合物のいくつかの実施形態では、沈降は、約10〜約30分以内に生じ始める一方、基部410を覆っての燐光体420の形成は、約0.25分〜約5分以内に生じる。いくつかの実施形態では、図4Bに示される構造は、部分的真空にさらされ、燐光体420中のいかなる溶解ガスも脱気し、あるいはその全部または一部を除去し、燐光体420内の気泡の数を低減もしくは排除する。いくつかの実施形態では、燐光体420は、基部410上への形成前に、部分的真空にさらされる。いくつかの実施形態では、燐光体420は、部分的真空内において、基部410を覆って形成される。本発明のいくつかの実施形態では、基部410は、水平ではなく、本明細書により詳細に論じられるように、基部410およびLEE210を覆って非均一厚を有する、燐光体420をもたらす。
燐光体420は、次いで、硬化され、図4Cに示されるように、硬化された燐光体230(ステップ350)を産生する。硬化は、加熱、種々の源、例えば、可視、UV、および/またはIR光の放射への露出、あるいは化学硬化(すなわち、燐光体結合剤の架橋結合を助長する、化学剤の導入)を含むか、またはそれから本質的に成り得る。一実施形態では、燐光体420は、UVまたは他の放射によって硬化される。一実施形態では、基部410は、図3のステップ350に先立って、またはその直後に、硬化用機器内に保持される。結合剤および粉末の混合物のいくつかの実施形態では、沈降は、約10〜約30分以内に生じ始める一方、基部410を覆っての燐光体420の硬化は、約0.10分〜約5分以内に生じる。一実施形態では、ステップ340および350は、約30分未満、約10分未満、約5分未満、または約1分未満かかり得る。いくつかの実施形態では、硬化ステップ350は、複数の副次的硬化ステップを含むか、またはそれから本質的に成る。例えば、第1の副次的硬化ステップは、燐光体粒子をマトリクス内に「凍結」させるために行なわれ得、この後、第2の副次的硬化ステップが続き、結合剤を完全に硬化させ得る。いくつかの実施形態では、形成および硬化プロセスは両方とも、約0.25分〜約7分以内で生じ得る。いくつかの実施形態では、形成および硬化プロセスは両方とも、約4分未満かかり得る。
図3のステップ360では、白色ダイ200は、図4Cに示される構造(すなわち、白色ウエハ、白色ダイウエハ、または複合ウエハ)から分離または個片化され、図4Dに示される構造をもたらす。図4Dは、1つのLEE210を含む、各白色ダイ200を示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、白色ダイ200は、2つ以上のLEE210を含む。個片化プロセスは、個々の白色ダイ200への分離をもたらし、各白色ダイ200は、図2Aに示されるように、燐光体の一部230および少なくとも1つのLEE210を特徴とする。個片化は、LEE210の間において行われ、したがって、いくつかの実施形態では、個片化ツールをLEE210の間の間隔(また、通りとも呼ばれる)と整列させることが可能である必要がある。いくつかの実施形態では、白色ウエハは、LEE210との個片化ツールの比較的簡単な整列を可能にし、正確な個片化を可能にするために、接点を上方に向けた状態で仮の基板430上に搭載される。
いくつかの実施形態では、白色ダイ200は、約0.15mm〜約5mmのサイズを有し得る。しかしながら、白色ダイ200のサイズは、本発明の限定ではない。いくつかの実施形態では、LEE210を包囲する燐光体230の厚さは、異なるサイズのLEE210に対して、実質的同一であり得る。いくつかの実施形態では、白色ダイ200のサイズは、複数のLEE210の組み込みによって増加し得る。いくつかの実施形態では、複数のLEE210を含むか、またはそれらから本質的に成る白色ダイ200のサイズは、LEE210のサイズおよび数と、各LEE210を包囲する燐光体230の厚さとによって決定され、いくつかの実施形態では、複数のLEE白色ダイ200における各LEE210を包囲する燐光体230の厚さは、単一のLEE白色ダイ200を包囲する燐光体230の厚さと実質的同一であり得る。例えば、大きなアレイのLEE210を含む、白色ダイは、少なくとも3mmまたは少なくとも7mmまたは少なくとも25mmの側方寸法を有し得る。いくつかの白色ダイ200に対して、分離は、例えば、大きなアレイのLEE210の場合、随意であり得る。燐光体230の分離は、種々の技法、例えば、レーザ切断、ナイフを用いた切断、型抜き、ダイシング、鋸切断、水ジェット切断、アブレーション等によって行なわれ得る。いくつかの実施形態では、切り口の幅は、約200μm未満、または約100μm未満、または約50μm未満、またはさらに25μm未満であり得る。いくつかの実施形態では、切り口の幅がより小さくなるにつれて、単位面積内において製造され得る白色ダイ200の数がより大きくなり、したがって、切り口の幅を減少させることが、コストの削減をもたらす。これは、非常に大きなアレイの白色ダイ200が、比較的に高処理量および比較的に低コストで、比較的に小面積内に形成されることを可能にする。好ましい実施形態では、LEEの上、およびその周囲に燐光体を形成するプロセスは、比較的再現可能かつ非常に均一な燐光体厚を産生するように制御され、均一光学特性をもたらす。燐光体の比較的に小面積から、比較的に短時間で、非常に多数の白色ダイ200を形成し、比較的に高厚さ均一性と結合される、結合剤中の燐光体粉末の沈降を回避または最小化する能力は、色度、色温度、演色評価数(CRI)、光束等の光学特性の比較的に狭い分布を有する非常に大きなアレイの白色ダイ200、および非常に低製造コストにつながる。一実施形態では、LEE210のウエハ全体は、本アプローチを使用して、同時にバッチ処理され得る。例えば、いくつかの実施形態では、LEE210は、例えば、2インチまたは4インチまたは6、または8インチの直径ウエハ上に、ウエハ形態で産生され得る。LEE210が製作され、個片化された後に(ここでは、個片化は、LEE210が形成されるウエハの個片化を指す)、本明細書に詳述されるさらなる処理のために(例えば、白色ダイを形成するために)、型基板410に移転され得る。いくつかの実施形態では、LEE210のウエハ量全体が、バッチモードにおいて(すなわち、一緒に)、型基板410に移転され得る。他の実施形態では、LEE210は、ダイ毎に、またはダイのグループで、型基板410に移転され得る。
いくつかの実施形態では、分離(すなわち、白色ダイの分離)は、基部410からの除去の前に生じる一方、他の実施形態では、基部410は、本明細書により詳細に論じられるように、分離前に除去される。いくつかの実施形態では、燐光体230は、LEE210によって放出される光の波長に対して透明の透明結合剤を含むか、またはそれから本質的に成る。
いくつかの実施形態では、図4Dに示される構造は、接点220が、図4Eに示されるように、アクセス可能であるように、別の基板411に移転され得る。そのような移転は、移転テープ、ダイフリッパを用いたピックアンドプレースツール、または任意の他の技法を使用して行なわれ得る。いくつかの実施形態では、この移転は、バッチモードで行なわれ得る一方、他の実施形態では、ダイ毎で、またはダイのグループで、行なわれ得る。いくつかの実施形態では、移転は、白色ダイウエハの個片化前に行なわれ得る。本プロセスの結果は、図2Aおよび2Bに示されるような白色ダイ200である。本プロセスは、ダイが、任意の種類のパッケージ内または回路基板上に配置あるいは統合される前に、費用効果的方法において、各ダイを覆って均一燐光体を伴う、燐光体と統合されたダイを産生するためのバッチ方法を提供する。
白色ダイ200は、次いで、パッケージ内に配置するために、基部410から除去され得る。いくつかの実施形態では、白色ダイ200は、例えば、可撓性または剛体の回路あるいは配線板上、または電照システムの他の照明内に搭載することによって、パッケージを伴わずに、そのまま使用され得る。白色ダイ200は、異なる向き、例えば、図4Dまたは図4Eに示されるものに配置され得る。
一実施形態では、1つのみの燐光体420が、使用される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、複数の燐光体が、使用される。一実施形態では、燐光体420は、複数の異なる燐光体粉末を含むか、またはそれから本質的に成り得る。一実施形態では、第1の燐光体420が、堆積され、硬化または部分的に硬化された後、1つ以上の連続した燐光体の堆積および硬化が続く。一実施形態では、結合剤が、堆積され、硬化または部分的に硬化され、結合剤は、LEE210および/または燐光体420または230によって放出される光の波長に透明であり、その後、1つ以上の燐光体420の堆積および硬化が続き、1つ以上の層が、互に異なる燐光体組成、タイプ、および/または厚さを有する、層状構造を形成する。このように、遠隔燐光体白色ダイ400が、図5に示されるように、製作され得る。図5は、遠隔燐光体白色ダイ500の一実施形態を示し、燐光体230は、透明結合剤またはマトリクス材料510によって、LEE210から空間的に分離される。そのような構造では、LEE210の縁を越える燐光体を含む層230の張り出しの程度は、燐光体230によって吸収されるLEE210からの光の量を最適化するように異なり得る。そのようなアプローチはまた、LEE210の複数の燐光体および/または透明結合剤の層を形成するために使用され得る。
以下の実施例は、本発明のいくつかの実施形態を提示する。しかしながら、これらは、白色ダイの製造または構造の方法の限定ではない。
(実施例1)
本実施例では、LEE210は、ウエハ形態で(すなわち、半導体ウエハの一部として)製作される。ウエハは、約5000個以上のLEE210を含み得る。いくつかの実施形態では、ウエハは、約20,000個より多い、100,000個より多い、または500,000個より多いLEE210を含む。LEE210の製作後、LEE210は、図6のステップ610、620に示されるように、試験され、ビン(bin)に分類される。ビンは、例えば、放出波長、順電圧、光出力電力等を含み得る。1つ以上のビンまたは1つ以上のビン内の値の範囲の特定の選択肢は、本発明の限定ではない。一実施形態では、LEE210は、放出波長によってビン分けされる。図3に示されるプロセスは、次いで、LEE210の各ビンにおいて実施され得る。基部410およびLEE210を覆って適用される燐光体の組成および量が、各ビンの放出波長に基づいて、所望の色点、色度、色温度、CRI、または他の光学特性を達成するために、事前に決定される。本実施形態では、各ビンは、所望の光学特性を達成するために、異なる組成および/または厚さの燐光体を有し得る。一実施形態では、燐光体組成および厚さは、ビン情報に基づいて、光学特性(例えば、色温度)において、ビン分けを行なわずに達成可能であろうものより比較的に狭い分布を達成するように調節される。
本実施例では、LEE210は、ウエハ形態で(すなわち、半導体ウエハの一部として)製作される。ウエハは、約5000個以上のLEE210を含み得る。いくつかの実施形態では、ウエハは、約20,000個より多い、100,000個より多い、または500,000個より多いLEE210を含む。LEE210の製作後、LEE210は、図6のステップ610、620に示されるように、試験され、ビン(bin)に分類される。ビンは、例えば、放出波長、順電圧、光出力電力等を含み得る。1つ以上のビンまたは1つ以上のビン内の値の範囲の特定の選択肢は、本発明の限定ではない。一実施形態では、LEE210は、放出波長によってビン分けされる。図3に示されるプロセスは、次いで、LEE210の各ビンにおいて実施され得る。基部410およびLEE210を覆って適用される燐光体の組成および量が、各ビンの放出波長に基づいて、所望の色点、色度、色温度、CRI、または他の光学特性を達成するために、事前に決定される。本実施形態では、各ビンは、所望の光学特性を達成するために、異なる組成および/または厚さの燐光体を有し得る。一実施形態では、燐光体組成および厚さは、ビン情報に基づいて、光学特性(例えば、色温度)において、ビン分けを行なわずに達成可能であろうものより比較的に狭い分布を達成するように調節される。
例えば、図7では、ウエハ710は、ウエハまたは成長工程あるいは一連の成長工程ならびに1つ以上のプロセス工程から製作されたLEE210の総特性分布を含む、ウエハを表す。エピタキシャル構造のための成長または堆積プロセスおよびLEE210を形成するための後続製作ステップにおいて、光学および電気特性の変動が、導入され得る。LEE210は、試験され、ビンに分類され、各ビンは、1つ以上の特性の比較的に狭い分布を有する。例えば、波長ビンは、約5nmまたは約2.5nm分布を有し得る。ビンの他の実施例は、順電圧および光出力電力を含む。ビン720、730、および740は、異なるビン、例えば、3つの異なる波長ビンを表す。図7では、ビン720、730、および740を表す、ボックスは、そのビンにおける特定の特性に関するダイの分布を表す、小グラフを有する。3つのビンが、図7に示されるが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、3つより少ないまたは多いビンが、利用される。210’、210’’、および210’’’として指定される、各ビンからのLEE210は、燐光体230の特性を決定(すなわち、LEEおよび燐光体の組み合わせの最終光学特性を達成)するために使用され、230’、230’’および230’’’として識別される、対応する数の異なる燐光体混合物をもたらす。これは、200’、200’’、および200’’’として指定される、白色ダイ200の対応する数のビンをもたらす。このように、製造プロセス全体から、比較的により大きな割合の分布のLEE210が、光学特性、例えば、色温度の比較的に狭い分布を有する白色ダイ200に製作され得る。
本プロセスの流れ図が、図6に示される。LEE210は、最初に、試験され(ステップ610)、次いで、分類され、ビンに分離される(ステップ620)。LEE210のあるビンが、選定され(ステップ630)、燐光体が、LEE210のその特定のビンに対する所望の光学特性を達成するように準備される(ステップ640)。この燐光体は、1つ以上の燐光体粉末または光変換材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。最後に、ステップ650では、図3に示されるプロセス300は、LEE210の選択されたビンおよびLEE210のそのビンのために準備された燐光体を使用して、実施される。これは、他のビンに対しても繰り返され得る。
(実施例2)
本実施例では、LEE210は、ウエハ形態で製作される。ウエハは、約5000個以上のLEE210を含み得る。いくつかの実施形態では、ウエハは、約20,000または100,000個より多いLEE210を含み得る。LEE210の製作後、LEE210は、試験されるか、または各ウエハ上のLEE210のうちのいくつかが、試験される。一実施形態では、図3に示されるプロセスが、次いで、ウエハからの全LEE210に対して実施される。基部410およびLEE210を覆って適用される燐光体の組成および量は、そのウエハにおける全てまたはいくつかのLEE210の試験結果に基づいて、所望の色点、色温度、CRI、または他の光学特性を達成するために、事前に決定される。この燐光体は、1つ以上の燐光体粉末または光変換材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。
本実施例では、LEE210は、ウエハ形態で製作される。ウエハは、約5000個以上のLEE210を含み得る。いくつかの実施形態では、ウエハは、約20,000または100,000個より多いLEE210を含み得る。LEE210の製作後、LEE210は、試験されるか、または各ウエハ上のLEE210のうちのいくつかが、試験される。一実施形態では、図3に示されるプロセスが、次いで、ウエハからの全LEE210に対して実施される。基部410およびLEE210を覆って適用される燐光体の組成および量は、そのウエハにおける全てまたはいくつかのLEE210の試験結果に基づいて、所望の色点、色温度、CRI、または他の光学特性を達成するために、事前に決定される。この燐光体は、1つ以上の燐光体粉末または光変換材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。
本実施例の一実施形態では、LEE210を覆う燐光体の形成に先立って、LEE210に対して試験が行われない。本実施例の一実施形態では、開始ウエハが、ダイシングテープに適用され、その後、ウエハは、LEE210に個片化される。テープは、LEE210を覆う所望のサイズの燐光体を達成するために、LEE210間で要求される間隔を提供するように拡張する能力を有し、そのように拡張される。一実施形態では、LEE210間の間隔は、燐光体の側壁厚(LEE210の側面上の燐光体の厚さ)の2倍と切り口の幅との和によって、近似的に求められる。そのような拡張テープの実施例は、Nitto Denko製SWT20+である。
個片化が、接点がテープ上に下向きの状態で行なわれる場合、テープは、基部410として使用され得る。個片化が、接点が上向きの(テープに隣接しない)状態で行なわれる場合、LEE210は、移転テープまたは他の移転方法を使用して移転され得る。テープ移転動作では、第2の基板またはテープが、LEE210の露出された側面(ここでは、接点側)に適用され、第1のテープは、除去される。種々の技法が、例えば、異なる粘着度レベルのテープ、熱剥離テープ、および/またはUV剥離テープを使用して、そのような移転のために使用され得る。本アプローチの利点は、LEE210が、次いで、連続ピックアンドプレースプロセスのいかなる必要性も伴わずに、基部410上に正確に位置決めされ、時間および費用を節約することである。別の実施形態では、LEE210は、半バッチまたは連続技法、例えば、ピックアンドプレースを使用して、正確な間隔において、基部410上に配置され得る。
図8A−8Dは、本プロセスの一実施形態の概略図を描写する。図8Aでは、テープ820は、ウエハ810の裏面に適用される(本実施例では、接点は、表向きである)。図8Bは、製造の後の段階における、図8Aの構造を示す。図8Bでは、ウエハ810は、個片化され、テープ820上にLEE210をもたらす。LEE210間の間隔830は、個片化プロセスによって決定される。いくつかの実施形態では、間隔830は、約15μm〜約100μmの範囲内である。図8Cは、製造の後の段階における図8Bの構造を示す。図8Cでは、テープ820は、随意に、拡張または伸展されている。間隔830(拡張後、間隔830’として識別される)は、前述のように、拡張プロセスによって、白色ダイを作製するための正確な値に設定される。すなわち、テープ820は、隣接するLEE210間の間隔が、その上に所望の厚さの燐光体を有する白色ダイ200を作製するために適切となるまで、拡張される。図8Dは、製造の後の段階における図8Cの構造を示す。図8Dでは、第2のテープ840が、LEE210の接点側に適用される。最後に、第1のテープ820は、除去され、図4Aに示される構造が残され、それに応じて、図3および図4A−4Dに示される前述のプロセスが、実施され得る。いくつかの実施形態では、テープ840は、図4Aに示される基部または型基板410である。
(実施例3)
本実施形態では、プロセスは、図4Cまたは図4Dに示される構造から開始する。本実施例のいくつかの実施形態では、LEE210は、ビン分けされている一方、他の実施形態では、LEE210は、ビン分けされていないか、または試験されていない。本実施例のいくつかの実施形態では、LEE210のうちのいくつかは、試験されている。図4Cに示される構造のためにLEE210が選択されるプロセスは、本発明の限定ではない。図4Cに示される構造は、白色ウエハまたは白色ダイウエハと呼ばれ、個片化の前の複数のLEE210および燐光体230を特徴とし得る。図4Dにおける構造は、型基板410上に複数の白色ダイ200を含む。
本実施形態では、プロセスは、図4Cまたは図4Dに示される構造から開始する。本実施例のいくつかの実施形態では、LEE210は、ビン分けされている一方、他の実施形態では、LEE210は、ビン分けされていないか、または試験されていない。本実施例のいくつかの実施形態では、LEE210のうちのいくつかは、試験されている。図4Cに示される構造のためにLEE210が選択されるプロセスは、本発明の限定ではない。図4Cに示される構造は、白色ウエハまたは白色ダイウエハと呼ばれ、個片化の前の複数のLEE210および燐光体230を特徴とし得る。図4Dにおける構造は、型基板410上に複数の白色ダイ200を含む。
白色ダイ200は、白色ウエハ形態(例えば、図4Cに示される)または個片化された形態(例えば、図4Dに示される)のいずれかにおいて試験される。本明細書に使用されるように、「白色ウエハ」または「複合ウエハ」は、燐光体230およびLEE210(例えば、図4Cに示されるように(基部410を含まない))を含むか、またはそれらから本質的に成る構造である。試験は、電流および電圧を接点220に印加し、放出される光を測定することによって行なわれ得る。一実施形態では、接点220は、テープ410を通して穿刺または穿通するプローブまたは針によって、試験のためにアクセスされる。他の実施形態では、試験は、最初に、接点220が、表向きであり、直接、アクセス可能であるように、図4Cにおける構造または図4Dにおける白色ダイ200を別のキャリアに移転することによって行なわれる。そのような移転は、図8A−8Dに関連して説明される移転テープを使用するものと同様に、バッチプロセスにおいて行なわれ得るか、あるいはピックアンドプレース等の半バッチプロセスまたは連続プロセスにおいて行なわれ得る。図4Cからの構造または白色ダイ200が、接点がアクセス可能な状態で向けられると、電流および電圧をLEE210に印加する、従来の試験機器、例えば、手動、半自動、または完全自動試験機器を使用して試験され、白色ダイ200の光特性を測定し得る。一実施形態では、図4Cの白色ウエハまたは図4Dの白色ダイ200は、従来の半導体ウエハで行なわれるものと同様に、ウエハ形態において処理され得る。いくつかの実施形態では、白色ウエハは、半導体ウエハのために使用されるものと同様の方式において、かつそのような機器を使用して、取り扱われ、試験され得るように、そのような処理のために十分に剛体であり得、他の実施形態では、追加の裏材材料あるいはプレートまたはキャリアが、追加の剛性を提供するために使用され得る。
一実施形態では、試験後、白色ダイ200は、物理的に分類およびビン分けされる。これは、次いで、異なる製品のために使用され得る、異なる光学特性を有する、複数のビンをもたらす。一実施形態では、ビンは、色温度の異なる値に対応する。
一実施形態では、試験後、白色ダイ200は、事実上、分類およびビン分けされる。好ましい実施形態によると、事実上分類することおよびビン分けすることは、各白色ダイ200の特性のマップが作成され、白色ダイ200が、その光学および/または電気特性、例えば、色温度または順電圧に基づいて、事実上のビンに入れられるか、あるいは割り当てられることを意味する。異なる特性を要求する製品のために、これらの事実上ビン分けされた白色ダイ200を使用する場合、ビンマップは、その特定の製品のために、適切な1つ以上のビンから、白色ダイ200を選択するために使用される。他のビンからの残りの白色ダイ200は、次いで、異なる時点において、異なる製品において使用され得る。一実施形態では、白色ダイ200は、試験またはビン分けを伴わずに使用される。
いずれのアプローチでも、プロセスの開始点が、図4Cに示される構造である場合、構造は、試験の前または後に、白色ダイ200を形成するために個片化され得る。さらに、物理的または事実上の白色ダイ200ビン分けのいずれかの前に、白色ウエハ(図4Cまたは4D)はまた、物理的または事実上のいずれかにおいて、ビン分けされ得る。
(実施例4)
一実施形態では、LEE210の本体は、図9Aに示されるように、基部またはテープ410の上方に立設される。燐光体の形成後、白色ダイ構造は、図9Bに示されるように、白色ダイの縁の全部または一部の周囲およびそれを被覆する燐光体の一部を含み得る。そのような白色ダイの拡大図が、図9Cに示される。いくつかの実施形態では、基部410は、1つ以上の接点220の一部が、構造910に関して示されるように、テープ410内に埋め込まれるように、変形可能または可撓性である。構造910は、同一平面接点を有するが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE210は、構造920および930に示されるように、非同一平面接点を有する。いくつかの実施形態では、LEE210は、図9Aにおける構造930に関して示されるように傾斜され、図9Cに示される類似する構造をもたらし得るが、1つ以上の接点220が基部またはテープ410内に部分的または実質的に埋め込まれる必要はない。
一実施形態では、LEE210の本体は、図9Aに示されるように、基部またはテープ410の上方に立設される。燐光体の形成後、白色ダイ構造は、図9Bに示されるように、白色ダイの縁の全部または一部の周囲およびそれを被覆する燐光体の一部を含み得る。そのような白色ダイの拡大図が、図9Cに示される。いくつかの実施形態では、基部410は、1つ以上の接点220の一部が、構造910に関して示されるように、テープ410内に埋め込まれるように、変形可能または可撓性である。構造910は、同一平面接点を有するが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE210は、構造920および930に示されるように、非同一平面接点を有する。いくつかの実施形態では、LEE210は、図9Aにおける構造930に関して示されるように傾斜され、図9Cに示される類似する構造をもたらし得るが、1つ以上の接点220が基部またはテープ410内に部分的または実質的に埋め込まれる必要はない。
そのような構造は、収率の向上をもたらし得る。この理由は、ダイ個片化プロセス、すなわち、半導体ウエハが、個々のダイに分離される場合、ダイの縁における不動態化に対して欠けまたは他の損傷をもたらし得るためである。縁における不動態化に対する欠けまたは損傷が、下層伝導性半導体材料の露出をもたらす場合、この伝導性半導体材料への望ましくない電気結合が、白色ダイ210の取り着けプロセスにおいて生じ、不良素子性能および/または素子の短絡をもたらし得る。
いくつかの実施形態では、LEE210の本体の一部は、図9Dに示されるように、燐光体で被覆されない。図9Dは、図2Aに示されるものに類似するが、LEE210の本体の側壁の一部が、燐光体で被覆されていない、白色ダイ200を示す。LEE210が、燐光体230の縁を越えて延びる程度は、ダイ浮き上り950として識別され得る。いくつかの実施形態では、ダイ浮き上りは、9Dに示されるように、正であるが、他の実施形態では、ダイ浮き上りは、図2Aに示されるように、実質的に、ゼロ、またはさらに、図9Eに示されるように、負であり得る。いくつかの実施形態において、ダイ浮き上りは、約0〜約30μmの範囲内であり得る。有利には、制御され得る、別の寸法は、接点浮き上り960である。接点浮き上り960は、燐光体の隣接する表面から突出する接点の量である。いくつかの実施形態では、ダイ浮き上りは、実質的に、ゼロであり得、接点浮き上りは、正である。好ましい実施形態では、接点浮き上りは、正である。いくつかの実施形態では、ダイおよび接点浮き上りは両方とも、正数である。いくつかの実施形態では、接点浮き上りは、正数であって、約1μm〜約15μmの範囲内である。
いくつかの実施形態では、燐光体230は、LEE210によって放出される光の一部を吸収し、1つ以上の異なる波長において、それを再放出し、LEE210および燐光体230によって放出される光の組み合わせは、構造200の1つ以上の光学特性(例えば、色温度、演色評価数(CRI)等)を定義する。いくつかの実施形態では、複数の白色ダイ200が同一または実質的同一光学特性を有するように、ダイ浮き上りおよび/または接点浮き上りを制御することが有益である。例えば、いくつかの実施形態では、ダイ浮き上りが比較的大きい場合、LEE210によって放出される光の比較的より大きい比率が、燐光体230を通過することなく、直接観察され得る。したがって、いくつかの実施形態では、比較的小さい正のダイ浮き上りが、LEE210から燐光体230を通過しない直接放出される光の量を低減させるので、有益である。いくつかの実施形態では、ダイ浮き上りは、約0〜約30μmの範囲内であり得る一方、他の実施形態では、ダイ浮き上りは、約0〜約10μmまたは0〜約5μmの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、ダイ浮き上りは、LEE210の高さの約20%未満である一方、他の実施形態では、ダイ浮き上りは、LEE210の高さの約10%未満、またはわずか約5%未満、または約1%未満である。いくつかの実施形態では、白色ウエハ内および/または白色ウエハの間でダイ浮き上りの変動を低減させることが、白色ダイの1つ以上の光学特性の変動を低減させるので、有益であり得る。いくつかの実施形態では、ダイ浮き上りの変動は、約25%未満、または約10%未満、または約5%未満、またはわずか約1%未満である。
正の接点浮き上りが、接点220に対する電気接点を作製する観点から、有益である。接点浮き上りが負である場合、接点220に対する電気接点(例えば、接点220と下にある基板上の伝導性トレースまたはパッドとの間)を作製することが困難であり得る。いくつかの実施形態では、接点浮き上りは、正であり、約0〜約30μmの範囲内である。いくつかの実施形態では、接点浮き上りは、正であり、約1μm〜約8μmの範囲内である。いくつかの実施形態では、接点浮き上りは、少なくとも、接点220の高さ(すなわち、接点220がLEE210の包囲表面の上方に延びる高さ)である。
いくつかの実施形態では、ダイ浮き上りおよび接点浮き上りの値は、関連する。例えば、図9Dに示される実施形態では、接点浮き上りは、ダイ浮き上りと接点の高さとの総和によって近似的に与えられ、接点の高さは、接点がLEE210の表面の上方に延びる量である。いくつかの実施形態では、接点浮き上りおよび/またはダイ浮き上りは、LEE接点220に対して信頼性があり、かつ堅固な電気接点を産生し、かつ構造200の信頼性があり、かつ堅固な機械的取り着け(例えば、下にある基板または回路ボードへの)を産生するために、十分な接点および/またはダイ浮き上りを提供しながら、燐光体230を通過しないLEE210によって放出される光の量を最小化するように決定または最適化され、かつ制御され得る。
いくつかの実施形態では、白色ウエハ上または白色ウエハ間において、ダイ浮き上りおよび/または接点浮き上りの変動を制御することが有益となり、例えば、いくつかの実施形態では、ダイおよび/または接点浮き上りの変動は、約30%未満、または約15%未満、または約10%未満である。ダイおよび/または接点浮き上りは、いくつかの異なる技法によって制御され得る。いくつかの実施形態では、LEE210は、図9Fに示されるように、部分的に、型基板410内に埋め込まれる。浮き上り970の量(ここでは、浮き上りは、ダイまたは接点の浮き上りのいずれか、もしくはその組み合わせを指し得る)は、LEE210が、図9Fに示されるように、型基板410内に埋め込まれる寸法970の値によって決定され得る。
(実施例5)
図10A−10Cは、本発明の種々の実施形態による、白色ダイ200を製作するための別の技法を描写する。そのような実施形態では、LEE210は、型基板または一時的キャリア410に取り着けられ、接点は、一時的キャリア410に隣接する。型1030はその中に、LEE210が挿入されるか、または部分的に、挿入されるであろう、あるいはそれを覆って、またはその下方に、LEE210が吊るされるであろう(例えば、区画を分離する障壁が、完全に閉鎖された区画を形成するように十分に深くまで延びていない場合)、1つ以上の区画、くぼみ、またはウェル1020を含むか、またはそれから本質的に成る。別の実施形態では、ウェル1020は、開放型(図4Bに示されるもの等)内への型板の挿入によって形成される。ウェル1020は、例えば、分配、ドクターブレード方法、ステンシル印刷、または他の手段によって、燐光体420で充填または部分的に充填される。ウェル1020内に燐光体420を形成後、一時的キャリアまたは基部410は、LEE210が、図10Bに示されるように、完全または部分的に、燐光体420内に浸漬されるように、型1030と嵌合される。接点220は、一時的キャリア410に接着され、燐光体420が、接点220の少なくとも一部を被覆することを防止する。一実施形態では、燐光体420は、型1030が基部410と嵌合された後、ウェル1020内に導入または注入される。本実施形態の一側面では、部分的真空が、全ウェル1020への燐光体420の移送を向上させ、部分的または完全に、硬化前に、燐光体420を脱気するために使用され得る。プロセスは、射出造形、トランスファー成形、圧縮成形、ケーシング等を含むか、またはそれから本質的に成り得る。圧縮成形は、Towa Corporation製FFT−103等の機器を使用して実施され得る。いくつかの実施形態では、型1030は、平坦であり、すなわち、複数のLEE210が嵌め入る1つのみのくぼみ420を効果的に含む。一実施形態では、図10Bの構造は、ひっくり返され、燐光体420が、基部410およびLEE210を覆って形成されるように、基部410が、下に来て、型1030が、上に来て、LEE210を覆って、型1030の上部部分1031が、形成され、本実施例の一実施形態では、型1030は、平坦表面である。例えば、図4Bの構造は、燐光体420で充填または過充填され得、その後、型上部またはカバー1031が、図10Dに示されるように、適用される。型1030の形状は、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、型1030は、任意の形状を有する。いくつかの実施形態では、基部410および型1030は両方とも、隆起した障壁または側壁を有する。本明細書に論じられるように、燐光体230の外側表面の全部または一部におけるパターン、粗度、またはテクスチャは、それらの特徴を型の表面の全部または一部の表面中に導入することによって、形成され得る。いくつかの実施形態では、基部410上の異なるLEE210は、その周囲に形成される、異なるように造形された燐光体を有する。
図10A−10Cは、本発明の種々の実施形態による、白色ダイ200を製作するための別の技法を描写する。そのような実施形態では、LEE210は、型基板または一時的キャリア410に取り着けられ、接点は、一時的キャリア410に隣接する。型1030はその中に、LEE210が挿入されるか、または部分的に、挿入されるであろう、あるいはそれを覆って、またはその下方に、LEE210が吊るされるであろう(例えば、区画を分離する障壁が、完全に閉鎖された区画を形成するように十分に深くまで延びていない場合)、1つ以上の区画、くぼみ、またはウェル1020を含むか、またはそれから本質的に成る。別の実施形態では、ウェル1020は、開放型(図4Bに示されるもの等)内への型板の挿入によって形成される。ウェル1020は、例えば、分配、ドクターブレード方法、ステンシル印刷、または他の手段によって、燐光体420で充填または部分的に充填される。ウェル1020内に燐光体420を形成後、一時的キャリアまたは基部410は、LEE210が、図10Bに示されるように、完全または部分的に、燐光体420内に浸漬されるように、型1030と嵌合される。接点220は、一時的キャリア410に接着され、燐光体420が、接点220の少なくとも一部を被覆することを防止する。一実施形態では、燐光体420は、型1030が基部410と嵌合された後、ウェル1020内に導入または注入される。本実施形態の一側面では、部分的真空が、全ウェル1020への燐光体420の移送を向上させ、部分的または完全に、硬化前に、燐光体420を脱気するために使用され得る。プロセスは、射出造形、トランスファー成形、圧縮成形、ケーシング等を含むか、またはそれから本質的に成り得る。圧縮成形は、Towa Corporation製FFT−103等の機器を使用して実施され得る。いくつかの実施形態では、型1030は、平坦であり、すなわち、複数のLEE210が嵌め入る1つのみのくぼみ420を効果的に含む。一実施形態では、図10Bの構造は、ひっくり返され、燐光体420が、基部410およびLEE210を覆って形成されるように、基部410が、下に来て、型1030が、上に来て、LEE210を覆って、型1030の上部部分1031が、形成され、本実施例の一実施形態では、型1030は、平坦表面である。例えば、図4Bの構造は、燐光体420で充填または過充填され得、その後、型上部またはカバー1031が、図10Dに示されるように、適用される。型1030の形状は、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、型1030は、任意の形状を有する。いくつかの実施形態では、基部410および型1030は両方とも、隆起した障壁または側壁を有する。本明細書に論じられるように、燐光体230の外側表面の全部または一部におけるパターン、粗度、またはテクスチャは、それらの特徴を型の表面の全部または一部の表面中に導入することによって、形成され得る。いくつかの実施形態では、基部410上の異なるLEE210は、その周囲に形成される、異なるように造形された燐光体を有する。
いくつかの実施形態では、型1030の全部または一部は、離型材料によって被覆される。いくつかの実施形態では、離型材料は、離型膜である。いくつかの実施形態では、離型材料または離型膜は、パターン化、粗面化、またはテクスチャ処理され、例えば、燐光体230の外側表面の全部または一部に、類似特徴を与え得る。いくつかの実施形態では、離型材料または離型膜は、平滑または実質的に平滑であり得る。
燐光体420の硬化および型1030からの除去後、構造は、図10Cに示されるようなものである。図10Cは、燐光体230が、LEE210の側面および底部を被覆しており、LEE210の接点220が、一時的キャリア410に接着され、燐光体230で被覆されていない、白色ダイ200を示す。明確にするために、図10A−10C、図11において、ダイおよび接触浮き上りの詳細は描かれていない。一実施形態では、一時的キャリア410は、前述のように、テープまたは膜を含むか、あるいはそれから本質的に成り、そこから、白色ダイ200は、照明または他のシステム内に配置するために抜き取られ得る。LEE210の縁または側面の周囲の燐光体230の幅250(図2A)は、LEE210のサイズに対して、くぼみ1020の幅1040を制御することによって制御され得る。一実施形態では、LEE210の側面上の燐光体230の厚さは、LEE210の幅1040と幅1060との間の差異の半分によって近似的に求められる。(LEE210の幅1060は、全寸法において一定でなくてもよい。)一実施形態では、LEE210を覆う燐光体230(図2A)の厚さ260は、LEE210の厚さに対して、くぼみ1020の深度1050を制御することによって制御され得る。一実施形態では、LEE210を覆う燐光体230(図2A)の厚さ260は、成形プロセスの種々の動作パラメータ、例えば、燐光体成形ステップの間の存在する燐光体の量によって制御され得る。いくつかの実施形態では、LEE210を覆う燐光体230(図2A)の厚さ260は、2つ以上の要因によって制御される。一実施形態では、厚さ260は、近似的に、ウェル1020の深度1050から、基部410(図4B)の上方のLEE210の高さ445を引いたものである。いくつかの実施形態では、複数のLEE210が、各くぼみ内に形成される場合、または型1030が、1つのみのくぼみを有する場合、白色ダイ200は、複数のLEE210を含み得るか、あるいは白色ダイ200は、燐光体230の個片化によって形成され得る。言い換えると、図4Cに示される構造はまた、成形プロセスによって産生され得る。
いくつかの実施形態では、過剰燐光体420は、基部410と型1030との間の型の外側、例えば、くぼみ1020の外側の領域内に絞り出され得る。本実施例の一実施形態では、型の1つ以上の部分は、図11に示されるように、嵌合プロセスの間、燐光体420のための溢流路を提供する、1つ以上の開口部または貫通孔1100を有する。燐光体420は、前述のように、ウェル1020内に形成される。基部410および型1030が嵌合されるとき、孔1100は、過剰燐光体420が逃散するための経路を提供し、それによって、過剰燐光体を型の側面に絞り出すことなく、完全または実質的に、燐光体で満杯のウェル1020を伴う白色ダイ210の製造を可能にする。いくつかの実施形態では、これは、燐光体230の厚さの改良された制御ならびにより再現性のある製造プロセスを提供する。本アプローチは、他の実施形態に、例えば、図10Dに示されるもの、または燐光体420が、基部410および型1030の嵌合後、型内に形成される構成に適用され得る。前述のように、燐光体厚さ260および270の制御は、均一光学特性の維持に非常に重要であり得る。ここで論じられる配列では、燐光体厚は、燐光体420をウェル1020内に分配または形成するためのプロセスパラメータから独立したウェル1020の寸法によって制御され得る。本実施形態では、少量の過剰燐光体420が、ウェル1020内に形成され、基部410が、型1030と接触されると、過剰燐光体420は、孔1100内に移動し得る。テープ410および型1030の嵌合後、燐光体420は、LEE210を形成するように硬化され得、それを覆う燐光体の量は、形成または分配パラメータによってではなく、構造の幾何学形状によって制御される。一実施形態では、基部410および型1130は、硬化動作の全部または一部の間、真空あるいは圧力によって一緒に保持される。いくつかの実施形態では、燐光体420は、孔1100を通して型内に注入される。
図10Cは、任意の追加の個片化プロセスを伴わずに、成形プロセス後、完全に分離されるような白色ダイ200を示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、白色ダイ200は、図12Fを参照して本明細書に論じられるように、成形プロセスの結果、燐光体230の薄いウェブによって、一緒に接続され得る。いくつかの実施形態では、ウェブは、約5μm〜約200μmの範囲内の厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、白色ダイ200は、以下に論じられるように造形されるが、成形後、接続され、後続個片化プロセスを要求し得る。
(実施例6)
実施例6は、実施例5に非常に類似するが、型1030内のウェル1020が、いかなる任意の形状も有するように修正され得ることが異なる。そのような造形は、例えば、光抽出を改善するために行なわれ得る。図12A−12Dは、造形された型を用いて製作され得る、白色ダイ200のいくつかの実施形態を描写する。図12Aの構造は、平坦な上部と、LEE210の中心を覆うより減少された、LEE210の角を覆う燐光体の量を有している。図12Bの構造は、非平滑であり、例えば、テクスチャ処理、粗面化、またはパターン化された表面1210を有する。一実施形態では、非平滑表面1210は、燐光体230内の全内部反射(TIR)を減少させ、改良された光抽出を達成する。一実施形態では、表面1210は、周期的構造を有し得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、構造は、ランダムであり得る。一実施形態では、表面1210は、約0.25μm〜約15μmの範囲内の寸法を有する光抽出特徴(例えば、隆起した凸凹および/またはくぼみ)を含み得る。一実施形態では、光抽出特徴は、半球または錐体形状であり得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、光抽出特徴は、任意の形状を有し得る。一実施形態では、光抽出特徴は、約0.25μm〜約15μmの範囲内の平均粗度を伴う、ランダムなテクスチャまたは粗度である。図12Cの構造では、燐光体は、丸い形状に造形される。そのような丸い形状は、半球、放物体、フレネル光学、または任意の他の形状であり得る。図12Dの構造は、上部表面上に形成される、光結晶1220を有する。一実施形態では、光結晶1220は、特定の方向に、例えば、白色ダイ200の面に垂直に、白色ダイ200から出射する光の強度を増加させる。他の実施形態では、光結晶は、白色ダイ200の任意の表面の全部または一部上に形成される。図12Eは、LEE210を覆って連続的造形された形状を有する、白色ウエハの一部を示す。いくつかの実施形態では、図12Eに示される構造は、図12Fに示される構造よりも、単位面積あたり比較的多くの白色ダイ200を産生し得、これは、製造コストの視点から有益であり得る。いくつかの実施形態では、図12Eの構造は、例えば、個々の白色ダイ200を形成するための接合線1230において、個片化される。図12Fに示されるように、造形された燐光体230は、薄い領域1250によって接続され得る。いくつかの実施形態では、領域1250は、有利には、例えば、領域1250の厚さおよび/または側方範囲を最小化することによって、未使用燐光体の消費を低減させるように最小限にされ得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、領域1250は、本明細書に説明されるように、任意の形状またはサイズを有し得るか、あるいは無いこともある。
実施例6は、実施例5に非常に類似するが、型1030内のウェル1020が、いかなる任意の形状も有するように修正され得ることが異なる。そのような造形は、例えば、光抽出を改善するために行なわれ得る。図12A−12Dは、造形された型を用いて製作され得る、白色ダイ200のいくつかの実施形態を描写する。図12Aの構造は、平坦な上部と、LEE210の中心を覆うより減少された、LEE210の角を覆う燐光体の量を有している。図12Bの構造は、非平滑であり、例えば、テクスチャ処理、粗面化、またはパターン化された表面1210を有する。一実施形態では、非平滑表面1210は、燐光体230内の全内部反射(TIR)を減少させ、改良された光抽出を達成する。一実施形態では、表面1210は、周期的構造を有し得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、構造は、ランダムであり得る。一実施形態では、表面1210は、約0.25μm〜約15μmの範囲内の寸法を有する光抽出特徴(例えば、隆起した凸凹および/またはくぼみ)を含み得る。一実施形態では、光抽出特徴は、半球または錐体形状であり得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、光抽出特徴は、任意の形状を有し得る。一実施形態では、光抽出特徴は、約0.25μm〜約15μmの範囲内の平均粗度を伴う、ランダムなテクスチャまたは粗度である。図12Cの構造では、燐光体は、丸い形状に造形される。そのような丸い形状は、半球、放物体、フレネル光学、または任意の他の形状であり得る。図12Dの構造は、上部表面上に形成される、光結晶1220を有する。一実施形態では、光結晶1220は、特定の方向に、例えば、白色ダイ200の面に垂直に、白色ダイ200から出射する光の強度を増加させる。他の実施形態では、光結晶は、白色ダイ200の任意の表面の全部または一部上に形成される。図12Eは、LEE210を覆って連続的造形された形状を有する、白色ウエハの一部を示す。いくつかの実施形態では、図12Eに示される構造は、図12Fに示される構造よりも、単位面積あたり比較的多くの白色ダイ200を産生し得、これは、製造コストの視点から有益であり得る。いくつかの実施形態では、図12Eの構造は、例えば、個々の白色ダイ200を形成するための接合線1230において、個片化される。図12Fに示されるように、造形された燐光体230は、薄い領域1250によって接続され得る。いくつかの実施形態では、領域1250は、有利には、例えば、領域1250の厚さおよび/または側方範囲を最小化することによって、未使用燐光体の消費を低減させるように最小限にされ得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、領域1250は、本明細書に説明されるように、任意の形状またはサイズを有し得るか、あるいは無いこともある。
一実施形態では、燐光体は、図2Aに示されるように、白色ダイ、または図4Cに示されるように、白色ダイウエハを形成し、次いで、燐光体の1つ以上の部分を除去し、開始形状と異なる形状を産生することによって、造形され得る。燐光体の1つ以上の部分の除去は、種々の手段、例えば、ナイフ切断、ダイシング、レーザ切断、型抜き等を使用して達成され得る。
(実施例7)
本発明の本実施形態では、プロセスは、前述のように、基部410を提供することから開始する。一実施形態では、基部410は、膜またはテープを含むか、あるいはそれから本質的に成る。一実施形態では、基部410は、接着剤テープ、例えば、接着剤テープを含むか、またはそれから本質的に成り、接着剤は、例えば、熱剥離接着剤、UV剥離接着剤、水溶性接着剤等である。LEE210は、次いで、図13Aに示されるように、基部410上またはそれを覆って形成あるいは配置される。本実施例では、接点220が基部410上に配置された前述の実施定とは対照的に、LEE210は、接点220が、表向き、すなわち、基部410に隣接しないように配置される。
本発明の本実施形態では、プロセスは、前述のように、基部410を提供することから開始する。一実施形態では、基部410は、膜またはテープを含むか、あるいはそれから本質的に成る。一実施形態では、基部410は、接着剤テープ、例えば、接着剤テープを含むか、またはそれから本質的に成り、接着剤は、例えば、熱剥離接着剤、UV剥離接着剤、水溶性接着剤等である。LEE210は、次いで、図13Aに示されるように、基部410上またはそれを覆って形成あるいは配置される。本実施例では、接点220が基部410上に配置された前述の実施定とは対照的に、LEE210は、接点220が、表向き、すなわち、基部410に隣接しないように配置される。
図13Bは、製造の後の段階における、図13Aの構造を示す。LEE210を基部410上に配置後、燐光体420は、前述のように、提供され、LEE210および基部410を覆って形成される。図13Bに示されるように、燐光体レベルは、LEE210の表面1310と同一平面または実質的に同一平面であり、接点220は露出されたままにする。他の実施形態では、燐光体レベルは、所望の接点および/またはダイ浮き上りを達成するように制御され得る。燐光体420は、種々の技法、例えば、分配、鋳込、注入、成形等によって形成され得る。LEE210および基部410を覆う燐光体420の形成の方法は、本発明の限定ではない。いくつかの実施形態では、基部410は、燐光体420が基部410を覆って形成されるとき、LEE210の表面1310が水平であり、表面1310と表面460とが、平行または実質的に平行であり、燐光体420の面積の全部または大部分にわたって、均一または実質的に均一な厚さを有する燐光体420の薄層を形成するように位置決めされる。いくつかの実施形態では、燐光体420の形成は、燐光体420の均一層を達成するために、メーヤバーまたはドローバーを使用して達成される。しかしながら、そのように形成されるが、本発明の一側面では、水平な型および重力が、自動的に、均一または実質的に均一な厚さを伴う燐光体層420を産生するために使用される。本発明の他の側面では、均一または実質的に均一な厚さは、前述のように、成形プロセスを通して達成される。一実施形態では、燐光体420の厚さ均一性は、約±15%以内、約±10%以内、約±5%以内、または約±1%以内である。一実施形態では、燐光体420は、約1μm〜約2000μmの範囲内の厚さを有する。しかしながら、燐光体420の厚さは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体420は、より薄いかまたはより厚い。
図13Bに示されるように、一実施形態では、燐光体420の表面1320は、LEE210の表面1310と同一平面または実質的に同一平面である。本実施例では、燐光体420は、LEE210の側壁の全部または実質的全部を被覆する。一実施形態では、燐光体420は、そのような高さまで、基部410上に形成される。別の実施形態では、燐光体420は、LEE210の上部表面1310を覆って形成され、燐光体420(または、硬化後の燐光体230)の一部は、続いて、除去され、接点220に対して電気アクセスを提供する。別の実施形態では、燐光体420は、LEE210の上部表面1310の下方に形成され、例えば、正のダイ浮き上りを達成する。一実施形態では、ダイ浮き上りの量は、LEE210の上部表面1310に対する燐光体420の高さを変動させることによって制御され得る。
燐光体420は、次いで、硬化されるか、または部分的に、硬化され、硬化された燐光体は、硬化された燐光体230として識別される。硬化は、前述のように、加熱、種々の源の放射への露出、例えば、可視、UVおよび/またはIR光、あるいは化学硬化を含むか、もしくはそれから本質的に成り得る。一実施形態では、燐光体420は、UVまたは他の放射によって硬化され、基部410は、そのような放射に対して透明である。
一実施形態では、燐光体420は、光硬化型結合剤を含むか、またはそれから本質的に成る。本実施形態では、燐光体420は、最初に、図13Cに示されるように、LEE210を上回る高さまで形成される。光に対して透明または部分的に透明である、LEE210の裏面(LEE210が取り着けられる側と反対側)を通した光(照射)への燐光体420の露出は、接点220を覆う部分を除き、燐光体420を硬化させるであろう(接点220は、図13Dに示されるように、そのような照射に不透明または実質的に不透明である)。硬化されていない燐光体420は、次いで、除去され、図13Eに示されるように、電気結合するために、接点220へのアクセスを提供し得る。硬化された燐光体230は、次いで、不透明または実質的不透明接点220を除き、LEE210の全部を被覆する。接点220の外側のLEE210の表面が、照射に対して不透明または部分的不透明の材料、例えば、鏡または他の反射材料で被覆または部分的に被覆される場合、不透明または部分的不透明領域の上方に位置する、燐光体420は、光にさらされず、同様に、除去されるであろう。
図13Bまたは13Eに示される構造は、プロセスにおいて、この時点で使用されるか、またはこの時点において、個片化されて使用され得る。しかしながら、これらの構造は、典型的には、接点面と反対の面が燐光体で被覆されていない。これは、望ましくないことに、スペクトル中に高青色放出、および/または総放出光の損失、したがって、効率の低下をもたらし得る。いくつかの方法が、燐光体内により完全に封入された白色ダイを形成するために使用され得る。好ましい実施形態では、図13Bまたは13Eに示される構造は、接点220が、図13Fに示されるように、第2の基部1330に隣接するように、例えば、前述の移転方法を使用して、第2の基部1330に移転される。
いくつかの実施形態では、第2の基部1330は、基部410と同様または同一である。この移転プロセス後、燐光体420’の1つ以上の追加の層が、図13Gに示されるように、図13Fに示される構造を覆って形成され得る。燐光体420は、次いで、硬化され、ダイは、前述のように、分離され、図14Aに示されるように、白色ダイ1410をもたらし得る。白色ダイ1410は、図2Aに示される白色ダイ200に類似するが、封入燐光体が、白色ダイ1410のために、少なくとも2つのステップにおいて形成される一方、1つのみのステップが、白色ダイ200の燐光体形成のために要求され得ることが異なる。図14Aは、燐光体230(硬化された燐光体)の両方の部分が同一である、白色ダイ1410の実施例を示す一方、図14Bは、燐光体230が燐光体230’と異なる、白色ダイ1410’の実施例を示す。図14Aおよび14Bにおける白色ダイ1410および1410’は、燐光体230(または、230’)の2つの部分を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体430は、3つ以上の部分または層から成り得る。
図14Cは、図14Aおよび14Bに示されるものに類似する構造を示すが、この場合、燐光体430の表面1320は、LEE210の底部表面の上方にあり、正のダイ浮き上り960をもたらす。
(実施例8)
本実施例では、白色ダイ1510は、図15Eに示されるように、複数の共形、実質的に共形または半共形燐光体コーティングを含む。白色ダイ1510を作製するためのプロセスは、図15Aに示される構造から開始し、基部410と、基部410の上に搭載されたLEE210とを特徴とし、接点220は、基部410に隣接する。図15Bにおいて障壁1520として識別されたステンシル、型、型板、障壁、または他の構造が、次いで、LEE210間で基部410の上に形成される。燐光体420が、次いで、図15Bに示されるように、障壁1520間の領域内に形成される。燐光体420は、次いで、硬化または部分的に硬化され、障壁1520が除去され(燐光体420の部分的または完全硬化後)、図15Cに示される構造を残す。図15Cにおける構造の各々は、基本的に、白色ダイ210であるが、前述のものと異なるプロセスで製造されている。別の実施形態では、図15Cの構造は、他の方法において、例えば、図4Cに示されるものに類似する構造から開始し、LEE210間の燐光体230の一部を除去することによって形成される。燐光体230の除去は、種々の技法、例えば、切断、レーザアブレーション、レーザ切断、エッチング、サンドブラスティング等によって行なわれ得る。燐光体230の除去の方法は、本発明の限定ではない。
本実施例では、白色ダイ1510は、図15Eに示されるように、複数の共形、実質的に共形または半共形燐光体コーティングを含む。白色ダイ1510を作製するためのプロセスは、図15Aに示される構造から開始し、基部410と、基部410の上に搭載されたLEE210とを特徴とし、接点220は、基部410に隣接する。図15Bにおいて障壁1520として識別されたステンシル、型、型板、障壁、または他の構造が、次いで、LEE210間で基部410の上に形成される。燐光体420が、次いで、図15Bに示されるように、障壁1520間の領域内に形成される。燐光体420は、次いで、硬化または部分的に硬化され、障壁1520が除去され(燐光体420の部分的または完全硬化後)、図15Cに示される構造を残す。図15Cにおける構造の各々は、基本的に、白色ダイ210であるが、前述のものと異なるプロセスで製造されている。別の実施形態では、図15Cの構造は、他の方法において、例えば、図4Cに示されるものに類似する構造から開始し、LEE210間の燐光体230の一部を除去することによって形成される。燐光体230の除去は、種々の技法、例えば、切断、レーザアブレーション、レーザ切断、エッチング、サンドブラスティング等によって行なわれ得る。燐光体230の除去の方法は、本発明の限定ではない。
図15Dは、製造の随意の後の段階における、図15Cの構造を示す。図15Dでは、燐光体230’が、図15Cの構造を覆って形成されている。いくつかの実施形態では、燐光体230’は、燐光体420または燐光体220と同一である一方、他の実施形態では、燐光体230’は、燐光体420または燐光体220と異なる。燐光体230’は、次いで、硬化または部分的に硬化され、硬化された燐光体230’を形成し、図15Dの構造をもたらす。図15Eは、白色ダイ1510が、燐光体230’の分離によって形成される、製造の後の段階における、図15Dの構造を示す。図15Eは、燐光体230および230’の2つの層またはレベルを示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、3つ以上の層またはレベルの燐光体が、利用される。いくつかの実施形態では、LEE210に最も近い燐光体の層は、透明結合剤を含むか、またはそれから本質的に成り、燐光体を含まない。図15Eは、LEE210の周囲に実質的に同一の共形形状を有する、燐光体の各層またはレベルを示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、各燐光体層またはレベルの形状は、例えば、図12A-12Dに示されるように、異なる。いくつかの実施形態では、燐光体の異なる層は、異なる目的を果たし、例えば、LEE210および/または燐光体230からの光抽出を改善するか、あるいはLEE210からの光を異なる波長に変換する。
図15A−15Eは、複数の燐光体コーティングの実施例を示すが、長方形固体体積を有する、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、複数の造形されたコーティングが、図15Fに示されるように、形成され得る。図15A−15Eは、複数の共形燐光体コーティング(すなわち、各コーティングは、その下方の前のコーティングの形状を有する)の実施例を示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、種々のコーティングは、図15Gに示されるように、共形ではない。
(実施例9)
本実施例は、図−4Dを参照して論じられるものに類似するプロセスを使用する。しかしながら、本実施例では、白色ダイ200あたり1つのLEE210の代わりに、本実施形態は、各白色ダイ200内に複数のLEE210を特徴とする。図16A−16Cは、白色ダイ1610のいくつかの実施例を示し、それぞれ、複数のLEE210を特徴とする。図16Aは、5つのLEE210を備えている多LEE白色ダイの断面図を示す。図16Bは、3×3アレイとして、9つのLEE210を備えている多LEE白色ダイの平面図を示す。図16Cは、1×4アレイとして、4つのLEE210を備えている多LEE白色ダイの平面図を示す。図16A−16Cにおける実施例は、長方形白色ダイを示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、白色ダイは、正方形、三角形、六方晶、丸形、または任意の他の形状である。図16A−16Cにおける実施例は、規則的周期的アレイにおけるLEE210を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE210は、任意の方式において、配列または間隔を置かれる。
本実施例は、図−4Dを参照して論じられるものに類似するプロセスを使用する。しかしながら、本実施例では、白色ダイ200あたり1つのLEE210の代わりに、本実施形態は、各白色ダイ200内に複数のLEE210を特徴とする。図16A−16Cは、白色ダイ1610のいくつかの実施例を示し、それぞれ、複数のLEE210を特徴とする。図16Aは、5つのLEE210を備えている多LEE白色ダイの断面図を示す。図16Bは、3×3アレイとして、9つのLEE210を備えている多LEE白色ダイの平面図を示す。図16Cは、1×4アレイとして、4つのLEE210を備えている多LEE白色ダイの平面図を示す。図16A−16Cにおける実施例は、長方形白色ダイを示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、白色ダイは、正方形、三角形、六方晶、丸形、または任意の他の形状である。図16A−16Cにおける実施例は、規則的周期的アレイにおけるLEE210を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE210は、任意の方式において、配列または間隔を置かれる。
(実施例10)
図17Aおよび17Bは、本発明の実施形態において使用するための例示的LEE1700を描写する。図17Aは、断面図を示す一方、図17Bは、LEE1700の上部平面図を示す。LEE1700は、典型的には、それを覆って配置される1つ以上の半導体層を伴う、基板1710を含む。本例示的実施形態では、LEE1700は、LEDまたはレーザ等の発光素子を表すが、本発明の他の実施形態は、異なるまたは追加の機能性、例えば、プロセッサ、センサ、光起電太陽電池、検出器等を伴う、1つ以上の半導体ダイを特徴とする。非LEDダイが、本明細書に説明されるように接合され得るか、またはそうでなくてもよく、LEDのものと異なる接点幾何学形状を有し得る。図17Aおよび17Bは、非同一平面接点1760および1770を有するLEE1700を示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE1700は、図17Cに示されるように、同一平面または実質的に同一平面接点を有し得る(図17Cでは、種々の層を接触させる内部構造は、明確にするために、示されていない)。
図17Aおよび17Bは、本発明の実施形態において使用するための例示的LEE1700を描写する。図17Aは、断面図を示す一方、図17Bは、LEE1700の上部平面図を示す。LEE1700は、典型的には、それを覆って配置される1つ以上の半導体層を伴う、基板1710を含む。本例示的実施形態では、LEE1700は、LEDまたはレーザ等の発光素子を表すが、本発明の他の実施形態は、異なるまたは追加の機能性、例えば、プロセッサ、センサ、光起電太陽電池、検出器等を伴う、1つ以上の半導体ダイを特徴とする。非LEDダイが、本明細書に説明されるように接合され得るか、またはそうでなくてもよく、LEDのものと異なる接点幾何学形状を有し得る。図17Aおよび17Bは、非同一平面接点1760および1770を有するLEE1700を示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、LEE1700は、図17Cに示されるように、同一平面または実質的に同一平面接点を有し得る(図17Cでは、種々の層を接触させる内部構造は、明確にするために、示されていない)。
基板1710は、1つ以上の半導体材料、例えば、シリコン、GaAs、InP、GaNを含むか、またはそれから本質的に成り得、ドープされ得るか、あるいは実質的にドープされなくてもよい(例えば、意図的にドープされない)。いくつかの実施形態では、基板1710は、サファイアまたは炭化ケイ素を含むか、あるいはそれから本質的に成る。基板1710は、LEE1700によって放出される光の波長に対して実質的に透明であり得る。発光素子に対して示されるように、LEE1700は、第1および第2のドープ層1720、1740を含み得、好ましくは、反対極性でドープされる(すなわち、一方は、n−型ドープであって、他方は、p−型ドープである)。1つ以上の発光層1730、例えば、1つ以上の量子井戸が、層1720、1740間に配置され得る。層1720、1730、1740の各々は、1つ以上の半導体材料、例えば、シリコン、InAs、AlAs、GaAs、InP、AlP、GaP、InSb、Gasb、AlSb、GaN、AlN、InN、および/またはそれらの混合物ならびに合金(例えば、三元または四元等の合金)を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。好ましい実施形態では、LEE1700は、ポリマーまたは有機ではなく、無機素子である。いくつかの実施形態では、基板1710の実質的に全部または一部は、以下に説明されるように、燐光体の形成に先立って除去される。そのような除去は、例えば、化学エッチング、レーザリフトオフ、剥離、機械的研削および/または化学−機械的研磨等によって行なわれ得る。いくつかの実施形態では、基板1710の全部または一部は、除去され得、第2の基板、例えば、LEE1700によって放出される光の波長に対して透明であるか、またはそれを反射するものが、以下に説明されるように、燐光体の形成に先立って、基板1710または半導体層1720に取り着けられる。いくつかの実施形態では、基板1710は、シリコンを備え、シリコン基板1710の全部または一部は、以下に説明されるように、燐光体形成に先立って、除去され得る。そのような除去は、例えば、化学エッチング、レーザリフトオフ、機械的研削および/または化学機械的研磨等によって行なわれ得る。いくつかの実施形態では、基板1710は、素子、例えば、層1720、1730、および1740の活性層の成長のための型板として使用される。いくつかの実施形態では、使用時、基板1710は、機械的支持を提供するが、電気または光学機能を提供せず、除去され得る。いくつかの実施形態では、白色ダイのための形成プロセスの間の基板1710の除去は、電気機能性を提供しない(例えば、光の放出または検出に寄与しない)、基板1710の全部または一部の除去を含む。
図17Aおよび17Bに示されるように、いくつかの実施形態では、LEE1700は、層1720の一部がLEE1700の同一の側面上の層1720および層1740への電気接点を促進するために(および、例えば、基板1710を通して層1720への接点を作製する必要なく、または層1740を覆う接点パッドを層1720に電気的に接続する分路とともに、接点を層1720に作製する必要なく)露出されるように、パターン化およびエッチングされる(例えば、従来のフォトリソグラフィおよびエッチングプロセスを介して)。層1730、1740の1つ以上の部分は、層1720の一部を露出させるために除去され(または、形成されない)、したがって、図17Aは、非平面であり、すなわち、互に非同一平面の露出された部分を含む、LEE1700の表面1725を描写する。表面1725は、存在しない層の部分から生じる任意の輪郭またはトポグラフィを含む、LEE1700の外側表面に対応する。LEE1700に対する電気接点を促進するために、個別の電気接点1760、1770は、それぞれ、層1740、1720上に形成される。電気接点1760、1770の各々は、好適な伝導性材料、例えば、1つ以上の金属または金属合金導電性酸化物、あるいは他の好適な伝導性材料を含み、同一平面であるか、または非同一平面である(特に、略等しい厚さを有するときの実施形態では)。いくつかの実施形態では、表面1725は、平面または実質的に平面である。いくつかの実施形態では、電気接点1760および1770の上部表面は、同一平面または実質的に同一平面である。図17Aおよび17Bに示される構造は、例証目的のためのものである。LEE210またはLEE1700のための種々の設計が存在し、LEE210またはLEE1700の具体的設計は、本発明の限定ではない。例えば、いくつかの実施形態では、LEE210またはLEE1700は、異なる造形された接点、異なる面積接点、半導体材料に接触するための異なるアプローチ等を有し得る。
いくつかの実施形態では、LEE1700は、正方形形状を有する一方、他の実施形態では、LEE1700は、長方形形状を有する。しかしながら、形状および縦横比は、本発明に重要ではなく、LEE1700は、任意の所望の形状を有し得る。種々の実施形態では、1つの寸法(例えば、直径または辺長)における接点1760、1770の一方または両方の範囲は、約100μm未満、約70μm未満、約35μm未満、またはさらに約20μm未満である。一実施形態では、接点1760、1770は、長方形であり、約10μm〜約250μmの範囲内の長さおよび約5μm〜約250μmの範囲内の幅を有し得る。いくつかの実施形態では、接点1460、1480は、少なくとも200μmまたは少なくとも500μmである、1つの寸法を有する。他の実施形態では、接点1760、1770は、任意の形状またはサイズを有し、いくつかの実施形態では、LEE1700は、2つより多い接点を有する。接点の数、形状、および縦横比は、本発明に重要ではない。しかしながら、接点1760、1770は、任意の所望の数、形状、および/またはサイズを有し得る。いくつかの実施形態では、接点1760と1770との間の分離は、少なくとも50μm、または少なくとも100μm、または少なくとも200μmである。いくつかの実施形態では、接点1760と1770とは、LEE1700の幾何学形状内で可能な限り分離される。例えば、一実施形態では、接点1760と1770との間の分離は、LEE1700の長さの約75%〜90%超の範囲内であるが、しかしながら、接点間の分離は、本発明の限定ではない。
いくつかの実施形態において、接点1760、1770への電気接点が、例えば、ワイヤ接合、はんだ付け、超音波接合、サーモソニック接合等ではなく、伝導性接着剤の使用を介して促進される場合、接点1760、1770は、比較的に小さい幾何学的範囲を有し得る。なぜなら、接着剤が、ワイヤまたはボール接合(典型的には、側面上に約80μmの接合面積を要求する)と接続不可能なほど非常にわずかな面積を接触させるために利用され得るからである。ダイ取り着けの方法は、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、任意のダイ取り着け方法、例えば、はんだ、ワイヤ接合、はんだバンプ、スタッドバンプ、サーモソニック接合、超音波接合等が、使用され得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の接点、例えば、接点1760および/または1770は、スタッドバンプまたははんだバンプを含み得る。
特に、LEE1700が、LEDまたはレーザ等の発光素子を含むか、またはそれから本質的に成る場合、接点1760、1770は、LEE1700によって放出される光の波長に対して反射性であり、放出された光を基板1710に向かって戻るように反射させ得る。いくつかの実施形態では、反射性接点1760は、層1740の一部または実質的に全部を被覆する一方、反射性接点1770は、層1720の一部または実質的に全部を被覆する。反射性接点に加え、またはその代わりに、反射体(明確にするために本図には図示せず)が、接点1760、1770の間の一部またはその一部の上方、ならびに層1740および1720の一部または実質的に全部を覆って、配置され得る。反射体は、LEE1700によって放出される光の少なくとも一部または全部の波長に反射性であり、種々の材料を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。一実施形態では、反射体は、接点1760、1770に電気的に接続しないように、非伝導性である。一実施形態では、反射体は、ブラッグ反射体であり得る。一実施形態では、反射体は、1つ以上の伝導性材料、例えば、アルミニウム、銀、金、白金等の金属を含むか、またはそれから本質的に成り得る。反射体の代わりに、またはそれに加え、接点1760、1770を除く半導体ダイの露出された表面は、例えば、窒化ケイ素等の窒化物または二酸化ケイ素等の酸化物を含む絶縁材料の1つ以上の層でコーティングされ得る。いくつかの実施形態では、接点1760、1770は、回路基板または電力供給源等への接続のための接合部分と、LEE1700を通したより均一な電流を提供するための電流拡散部分とを含むか、もしくは本質的にそれから成り、いくつかの実施形態では、絶縁材料の1つ以上の層が、接点1760、1770の接合部分を除く、LEE1700の全部または一部を覆って形成される。絶縁材料1750は、例えば、ポリイミド、窒化ケイ素、酸化ケイ素、および/または二酸化ケイ素を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。そのような絶縁材料1750は、LEE1700の上部および側面の全部または一部、ならびに層1720、1730、および1740の上部および側面の全部または一部を被覆し得る。絶縁材料1750は、接点1760と1770との間、および、接点1760および1770が電気的に結合され得る導体間の短絡を防止するように作用し得る。
図18は、前述のように、LEE1700を備えている、白色ダイ200の一実施形態を示す。白色ダイ200は、図18に示されるように、本発明の種々の実施形態のいずれかに従って製造され得る。図18に示されるように、LEE1700は、随意の反射層1810を含む。図18に示される構造では、ダイおよび接点浮き上り値は、2つの異なる接点1760、1770に対して異なるが、両方の場合において、接点浮き上りは、正および非ゼロである。
有利には、本発明の実施形態は、制御された結合剤厚、LEE210の周囲の結合剤中の燐光体粒子の均一性および分布(例えば、結合剤中の燐光体粒子の均一または実質的に均一な厚さおよび均一または実質的均一分布)、あるいは均一または規定された光学特性を達成するために操作された燐光体粒子の厚さおよび分布を有する白色ダイ200を産生する。燐光体粒子の厚さおよび分布または装填は、光の色温度の均一性に大きな影響を及ぼし得る。複数のLEEを伴うシステム、特に、数十から数千個のLEEを伴うアレイでは、従来の燐光体統合技法を利用する場合、LEEの全部を覆ってそのような燐光体コーティングを達成することは困難であり、非均一光学特性をもたらし得る。図19は、黒体軌跡1910と1つ以上のマクアダム楕円を表す楕円形1920とを伴う、CIE色度図の概略図である。マクアダム楕円1920の長軸は、1940として標識される一方、短軸は、1930として標識される。マクアダム楕円は、色度図上の色の領域を表し、2第1ステップマクアダム楕円は、平均的ヒトの眼にとって、楕円形の中心における色と区別不可能である、楕円形の中心の周囲の色の範囲を表す。第1ステップマクアダム楕円の輪郭は、したがって、色度のほとんど目立たない差異を表す。
多ステップマクアダム楕円は、中心点の周囲のより大きな範囲の色を包含するように構築され得る。黒体軌跡は、一般に、マクアダム楕円の長軸と整列され、眼が、黒体線に垂直な差異(緑色/マゼンタ偏移に相当する)より、黒体線に沿った色差異(赤色/青色偏移に相当する)にあまり敏感ではないことを意味する。さらに、燐光体変換白色光源に関して、短軸方向1930における変動は、大部分が、LEE(典型的には、LED)波長変動によって決定される一方、長軸方向1940における変動は、燐光体濃度および厚さによって主に決定され得る。色温度均一性がどの程度密接するはずであるか関して多くの提案が存在するが(マクアダム楕円または他の単位によって測定されるように)、より小さいステップ番号のマクアダム楕円(より小さい楕円形)内に包含される変動は、より大きいステップ番号のマクアダム楕円(より大きな楕円形)内に包含されるものより均一であることは明白である。例えば、第4ステップマクアダム楕円は、3200Kを中心として、黒体軌跡に沿って約300Kの色温度変動を包含する一方、第2ステップマクアダム楕円は、3200Kを中心として、黒体軌跡に沿って約150Kの色温度変動を包含する。
白色ダイ200における均一および/または制御あるいは操作された厚さならびに燐光体濃度の重要性は、図19の色度図上のマクアダム楕円に関連して見られ得る。長軸長は、燐光体濃度および厚さによって主に決定されるため、これらのパラメータの変動は、マクアダム楕円の長軸の増加、したがって、色温度の変動の増加をもたらす。白色ダイ200の一部として均一厚および組成燐光体の製作のための前述の方法は、色温度の変動の減少、したがって、燐光体変換LEEのアレイを特徴とする照明システム内、ならびにそのような照明システム間の両方において、より均一な色温度光源をもたす。LEEの大型のアレイを特徴とする、照明システム内の前述のLEEの使用は、均一色温度を有する、多数の照明システムの製造を可能にする。いくつかの実施形態では、白色ダイ200は、約500K未満、または約250K未満、または約125K未満、または約75K未満の色温度の分布を有するように製造される。いくつかの実施形態では、白色ダイ200は、約4マクアダム楕円未満、または約2マクアダム楕円未満、または約1マクアダム楕円未満の色温度または色度の変動を有するように製造される。いくつかの実施形態では、そのような緊密分布は、1つの白色ウエハ内、または白色ウエハのバッチ内、または製造分布全体内において達成される。
本発明のいくつかの実施形態の製造の方法における1つのステップは、基部上のLEEを覆って燐光体を分配、鋳造、鋳込み、または別様に形成することである。本発明の一実施形態では、形成される燐光体の量は、分配プロセスを制御することによって手動で制御される。例えば、燐光体は、LEEおよび基部を覆って鋳込みされ得る。しかしながら、本アプローチは、形成される燐光体の量の所望のレベルの制御を提供しない場合がある。種々の方法が、形成プロセスの制御および正確度を改善するために使用され得る。例えば、一実施形態では、型または障壁壁が、LEEの周囲に形成される。これは、型の面積と所望の燐光体の高さとによって画定されるある体積をもたらす。燐光体は、体積、例えば、目盛り付き注入器、ピペット、または他の体積分配システムから、体積単位で分配され、型面積内に燐光体の所望の体積を提供し得る。別の実施例では、型は、はかり上にあり得、燐光体は、燐光体のある重量が形成されるまで分配され得る。型体積は、燐光体密度とともに、所望の燐光体量または被覆率を達成するための燐光体の要求される重量を計算するために使用され得る。
別の実施形態では、型の高さは、形成される燐光体の所望の量に整合するように準備され、燐光体形成プロセスは、燐光体が、型の上部または型の側壁のある高さに到達すると停止され得る。そのようなプロセスは、手動でまたは自動的に、行なわれ得る。例えば、自動制御は、型の縁を視認し、燐光体が、型壁に対してある高さまたは型の上部表面に到達すると、燐光体充填プロセスを変調および/または停止させるカメラを使用して達成され得る。
一実施形態では、燐光体の厚さは、充填または分配プロセスの間、フィードバックによって制御される。一実施形態では、燐光体は、適切なポンプ源、例えば、LEDまたはレーザ等のLEEおよび測定される結果として生じる白色光色温度(すなわち、燐光体または燐光体およびLEEからの放出から)によって励起される。標的白色光色温度に到達すると、充填機構は、充填または分配プロセスを停止するように通知される。図20は、そのような実施形態の実施例を示し、基部または型410、燐光体420のリザーバ2040、型410内の燐光体420、弁2030、ポンプ源2010、および検出器2020を特徴とする。標的色温度は、検出器2020によって測定されるものと比較され、標的色温度に到達すると、検出器2020は、信号を送信し、弁2030を閉鎖させ、型410内への燐光体420のさらなる分配を停止する。いくつかの実施形態では、検出器2020および弁2030は、オン−オフ構成において制御する一方、他の実施形態では、割合制御、例えば、計測弁が使用される。いくつかの実施形態では、タイミングまたは弁制御信号におけるオフセットが、型充填プロセスにおけるヒステリシスまたは遅延に対応するために含まれる。型410は、ポンプ源2010によって放出される光の波長に対して透明であり得るか、あるいは透明領域または窓を有し得る。一実施形態では、燐光体420は、型410を通してではなく、上部から励起される。一実施形態では、ポンプ源2010は、LEE210のものと同一、実質的に同一、またはそれに類似する、スペクトルパワー分布を有する。一実施形態では、ポンプ源2010は、1つ以上のLEE210を含むか、またはそれから本質的に成る。一実施形態では、型410は、本質的に、基部410から成る。一実施形態では、型410は、図4に示されるように、基部410および側壁または障壁450を含むか、またはそれから本質的に成る。一実施形態では、リザーバ2040および弁2030は、圧力補助分配システムによって置き換えられる。図20は、1つのポンプ源2010、1つの検出器2020、および弁2030を伴う1つのリザーバ2040を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、複数のこれらの特徴のうちの任意の1つ以上が、利用され得る。分配および/または制御の方法は、本発明の限定ではない。図20はそのような充填制御方式の構成の1つを示す。しかしながら、他の構成が、採用され得、具体的構成は、本発明の限定ではない。
一実施形態では、1つ以上のLEE210自体が励起され、ポンプ放射源を提供する。燐光体420が、堆積または分配された後、硬化され、結果として生じる構造は、本明細書に説明される種々の実施形態のいずれかに従って説明されるように処理され得る。いくつかの実施形態では、形成技法の組み合わせが、使用される。例えば、一実施形態では、燐光体420の一部は、手動方式において、またはフィードバックを伴わずに、形成あるいは分配される。この第1の部分は、硬化または部分的に硬化され得る。次いで、燐光体420の第2の部分が、フィードバック制御下、分配または形成される。
いくつかの実施形態では、LEE210を覆う燐光体420の均一層を確実にするために燐光体420レベルを保つことが望ましい。一実施形態では、これは、基部または型410等が位置決めされる、機械的水平面を提供することによって行なわれる。一実施形態では、水平面は、燐光体420を硬化または部分的に硬化するために使用される炉内で形成される。一実施形態では、基部または型410等は、より大きな容器内の液体上に浮遊させられる。図21は、容器2100、型410、燐光体420、LEE210、および液体2120を特徴とする、本実施形態の実施例を示す。容器2100が水平ではない場合でも、液体2120の表面2110は、重力のため水平となり、水平である浮遊型410をもたらすであろう。これは、次いで、水平である型410中の燐光体420をもたらすであろう。一実施形態では、燐光体420は、水平化プロセスを補助するように活性化される。そのような活性化として、震盪、振動、揺動、撹拌、超音波撹拌等が挙げられ得る。
一実施形態では、能動的フィードバック水平化システムが、基部または型410等が水平であることを確実にするために使用される。そのようなシステムは、一実施例では、図22に示されるように、1つ以上のレベルセンサ2210、随意のコントローラ2220、および基部または型410あるいは基部または型410が配置される支持体を水平化するように作用する、1つ以上のアクチュエータ2230を含む。レベルセンサ2210は、基部または型410の向きを感知し、信号をコントローラ2220に送信する。コントローラ2220は、1つ以上のレベルセンサ2210からの信号を利用し、適切な作動信号を決定し、アクチュエータ2230に送信し、基部または型410を水平または実質的に水平にする。レベルセンサ2210は、例えば、物理的レベルセンサあるいは固体またはマイクロ機械加工レベルセンサもしくは同等物であり得る。アクチュエータ2230は、圧電変換器、機械変換器、電気機械変換器等を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。レベルセンサおよび/またはアクチュエータおよび/またはコントローラのタイプは、本発明の限定ではない。
いくつかの実施形態では、本明細書で論じられる白色ダイ200の物理的レイアウトは、複数のユニットの移転またはピックアンドプレース動作を1度に受けることができるようにする。前述のように、本発明のいくつかの実施形態は、基部、例えば、基部410上に白色ダイ200の規則的周期的アレイをもたらし、それから、アレイ内の全白色ダイ200の略100%の利用で複数のツールのピックアンドプレースまたはスタンプ動作が送給され得、取り上げまたはスタンプピッチは、源アレイ内の白色ダイ200のピッチの整数倍である。
図23−25は、LEE210に関連付けられた基板の処理および/または除去あるいは部分的除去に関連する、本発明の追加の実施形態を示す。図17Aに示されるように、LEE1700は、基板1710を含み得る。前述のように、基板1710は、サファイア、炭化ケイ素、シリコン、GaAs等を含むか、またはそれから本質的に成り得る。
いくつかの実施形態では、基板1710の全部または一部をLEE1700から除去することが有利であり得る。いくつかの実施例では、基板1710は、LEE1700によって放出される光の波長を吸収または部分的に吸収し(例えば、基板1710は、シリコン、炭化ケイ素、またはGaAsを含む)、基板1710の除去または部分的除去は、基板1710内の吸収減または無吸収のため、LEE1700から放出されるより大量の光をもたらし得る。一実施形態では、LEE1700は、シリコン基板上に成長されたIII族窒化物系光エミッタを含み得る。基板1710が、LEE1700によって放出される光の波長に対して透明または部分的に透明である実施例(例えば、基板1710は、サファイアまたは炭化ケイ素を含む)でも、基板1710の除去は、有利となり得る。例えば、基板1710の除去または部分的除去は、基板1710内の散乱および吸収の低減または排除をもたらし得、LEE1700からの光が、実質的に、体積(体積放出は、主に、基板1710から生じる)ではなく、平面から放出される結果を伴う。これはまた、燐光体230の体積が、図23Bに示されるように、LEE1700の周縁の周囲において低減され得るか、または図23Aに示されるように取り除かれる得るため、より小さい白色ダイ200をもたらし得る。
基板1710は、例えば、ラッピング、研削、研磨、剥離、アブレーション、湿式化学エッチング、乾式エッチング(例えば、反応イオンエッチング)、レーザリフトオフ、放射線増強リフトオフ等を含む種々の技法を使用して除去され得る。基板1710の除去の方法は、本発明の限定ではない。一実施形態では、基板1710は、サファイアを含むか、またはそれから本質的に成り、層1720は、GaNを含むか、またはそれから本質的に成り、基板1710は、レーザリフトオフまたは他の技法を使用して除去される。一実施形態では、基板1710は、シリコンを含むか、またはそれから本質的に成り、層1720は、GaNを含むか、またはそれから本質的に成り、基板1710は、剥離、研削、ラッピング、研磨、湿式化学エッチングまたは乾式化学エッチング、あるいは他の技法のうちの1つ以上を使用して除去される。一実施例では、基板除去のプロセスは、図4Aおよび4Bに関連付けられたステップ間に挿入され得る。図24Aは、図4Aの構造を示すが、基板1710および素子2410をLEE210またはLEE1700の一部として識別する(一実施形態では、図17Aに関して、素子2410は、基板1710を含まないLEE1700を備えている)。図24Bは、製造の後の段階であるが、図4Bに示されるステップ前における図24Aの構造を示す。図24Bは、例えば、レーザリフトオフを使用することによる、基板1710の除去後の図24Aの構造を示す。他の実施形態は、基板1710の部分的除去のみを含み得る。図24Cは、燐光体420が素子2410および基部410を覆って形成された後の図4Bに示されるステップに対応する製造の後の段階における、図24Bの構造を示す。この時点で、プロセスは、図4B−4Eを参照して前述のように継続し得る。いくつかの実施形態では、複数のステップが、基板1710を除去するために使用される。例えば、基板1710の一部は、LEE210の個片化および基部410上への搭載に先立って、研削および/またはラッピングによって除去され得る。基板1710の残りの部分は、次いで、湿式または乾式化学エッチングを使用して除去され得る。いくつかの実施形態では、基板除去は、基板の一部のみの除去を含み得る一方、他の実施形態では、基板除去は、基板の全部または実質的全部の除去を含む。明確性のために、図24A〜24Cでは、ダイ浮き上りおよび/または接点浮き上りの詳細は示されていない。
いくつかの実施形態では、光は、基板1710および/または層1720、特に、基板1710が除去されている場合、層1720内において、内部反射される。そのような反射は、全内部反射(TIR)と呼ばれ、LEEから出射する光の量を減少させ得る。TIRは、典型的には、隣接する層および/または基板間、あるいは、外部層または基板と隣接する材料(例えば、結合剤、燐光体、空気等)との間の屈折率差のために生じる。
種々のアプローチが、例えば、これらの層の外部表面をパターン化または粗面化することによって、あるいは基板1710と層1720との間の界面をパターン化または粗面化することによって、あるいは2つの隣接する材料の屈折率の間にある屈折率を有する、外側表面を覆う層を形成することによって、TIRを減少させ、基板1710および/または層1720からの光抽出の増加を提供するために使用され得る。一実施形態では、基板1710は、層1720の形成の前にパターン化される。基板1710がサファイアを含む場合、これは、パターン化されたサファイア基板(PSS)と呼ばれ得る。PSSは、エッチングまたはパターン化およびエッチングの組み合わせを使用して形成され得る。エッチングは、湿式化学エッチング、乾式エッチング(例えば、RIE)、アブレーション等によって行なわれ得る。PSSの形成の方法は、本発明の限定ではない。図25は、PSS2510を特徴とする、白色ダイ200の実施形態を示す。層1720の形成前の基板1710のパターン化は、典型的には、層1720の隣接する表面にパターンの鏡像の形成をもたらす。
PSSはまた、レーザリフトオフと組み合わせて使用され図23Aまたは図23Bに示されるものと類似するが、図26に示されるように、層1720のパターン化された外部表面を伴う、構造を形成し得る。前述のように、PSS1710上の層1720の成長は、典型的には、層1720の隣接する表面内に鏡像パターンを形成する。レーザリフトオフは、次いで、PSS1710を除去するために使用され、パターン化された表面2610を残し得る。そのようなプロセスは、図24A−24Cを参照して説明されるアプローチを使用して実施され得、図24AにおけるLEE210は、前述のように、PSSを特徴とする基板1710を備えている。基板1710は、次いで、図24Bに示されるように、除去され、燐光体230が、前述のように、形成され、図26に示される白色ダイ構造をもたらす。
燐光体230に隣接するLEE210の外部表面のパターン化または粗面化は、他の技法によって達成され得、基板1710を伴うものと、伴わないものとの両方のLEE210に適用され得る。一実施形態では、基板1710の外側表面は、燐光体230の形成前に、パターン化または粗面化される。そのようなパターン化または粗面化は、プロセスにおける種々の時点において、例えば、LEE210がウエハ形態にあるとき、または個片化後、行なわれ得る。そのようなパターン化または粗面化はまた、基板1710が除去された場合に燐光体230に隣接する層、例えば、図23Aおよび23B内の層1720に適用され得る。そのようなパターン化または粗面化は、単独でまたは組み合わせて、あるいはパターン化と組み合わせてのいずれかにおいて、例えば、アブレーション、湿式化学エッチング、乾式エッチング(例えば、反応イオンエッチング)、レーザエッチング等を使用して行なわれ得る。前述のように、燐光体230の外部表面もまた、パターン化または粗面化され、燐光体230内のTIRを減少させ得る。そのようなパターン化または粗面化は、前述のように、燐光体230の形成プロセスの間に、または燐光体230の形成後に行なわれ得、例えば、単独でまたは組み合わせて、あるいはパターン化と組み合わせてのいずれかにおける、アブレーション、湿式化学エッチング、乾式エッチング(例えば、反応イオンエッチング)、成形、インプリンティング、圧入、切断、レーザエッチング等が挙げられる。いくつかの実施形態では、そのようなパターン化および/または粗面化は、基板側面以外のLEE210の部分、例えば、側壁および/または上部の全部または一部に適用され得る。
さらに別の実施形態では、基板1710は、複数の層または材料、例えば、サファイア上のシリコン、SiCまたはAlN等のセラミック材料上のシリコン、サファイア上のGaN、SiCまたはAlN等のセラミック材料上のGaN等を含み得る。この場合、前述のプロセスのうちの1つ以上が、多層基板1710に適用され、例えば、基板1710の1つ以上の部分または層を除去するか、あるいはTIRを減少させることによって、光抽出を増加させ得る。
本発明の実施形態は、比較的狭い出力特性を伴って、経済的様式において、白色ダイ200の非常に大型のアレイの製造を可能にする。いくつかの実施形態では、アレイ内のLEE210間の間隔は、LEE210の側面上の燐光体の所望の量および白色ダイ200を分離するために使用される方法の切り口の幅によって決定される。いくつかの実施形態では、LEE210の側面上の燐光体の量は、約10μm〜約1000μmの範囲であり得る一方、切り口の幅は、約2μm〜約200μmの範囲であり得る。LEE210のサイズは、約10μm〜約2000μm以上の範囲であり得る。LEE210のサイズ、は、本発明の限定ではない。実施例として、一実施形態では、LEE210は、ある側面上に約375μmのサイズを有し、LEE210の側面上の燐光体厚は、約100μmであり、切り口の幅は、約25μmであり、約225μmのLEE210間の空間をもたらす。これは、約575μmの白色ダイサイズおよび約600μmのピッチをもたらす。これは、約2.77/mm2の白色ダイの密度またはcm2あたり約275個の白色ダイにつながる。前述の製造アプローチは、いかなる任意のサイズ面積上でも実践され得る。一実施形態では、面積は、約10cm×約10cmまたは約1000cm2であり、これは、275,000個の白色ダイ2610をこの面積において同時に製造する能力につながる。これは、一実施例にすぎず、本発明の限定を意味するものではない。一般に、白色ダイ200の密度は、LEE210のサイズ、切り口の幅、およびLEE210の側面上に要求される燐光体の量に伴って変動するであろう。別の実施例では、白色ダイ200は、975μmのサイズおよび約1000μmまたは約1mmのピッチを有し、cm2あたり約100個の白色ダイ200の密度および約10cm×約10cmの面積内に約100,000個の白色ダイ200を同時に製造する能力をもたらす。いくつかの実施形態では、白色ダイ200の各々は、複数のLEE210、例えば、1つの燐光体230に関連付けられた5×5または10×10または10×20のアレイを備え得る。LEEの数または白色ダイのサイズは、本発明の限定ではない。
当業者によって理解されるであろうように、白色ダイ210は、広範囲のプロセスを使用して作製され得るが、依然として、本発明の境界内にある。例えば、以下の表は、白色ダイ200を製造するために選択され、種々の順序において使用され得る、プロセスステップの非排他的リストを示す。
LEE基板2720は、半晶質または非晶質材料、例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN)、テレフタル酸ポリエチレン(PET)、アクリル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、および/または紙を含むか、またはそれから本質的に成り得る。一実施形態では、LEE基板2720は、PETを含むか、またはそれから本質的に成り、約10μm〜約150μmの範囲内の厚さを有する。LEE基板2720はまた、剛体または可撓性の回路基板、例えば、FR4、金属コア印刷回路基板(MCPCB)、ポリイミド等を含むか、またはそれから本質的に成り得る。LEE基板2720は、実質的に可撓性、実質的に剛体、または実質的に曲がりやすくあり得る。いくつかの実施形態では、基板は、力および弾力に応答して柔軟であるという意味において「可撓性」であり、すなわち、力の除去に応じて、元々の構成に弾性的に復元する傾向にある。基板は、力に対して共形的に曲がるという意味において、「変形可能」であり得るが、変形は、恒久的であり得るか、またはそうでないこともある。すなわち、基板は、弾力的でないこともある。本明細書で使用される可撓性材料は、変形可能であり得るか、またはそうでないこともあり(すなわち、例えば、構造的歪を受けることなく曲がることによって、弾性的に応答し得る)、変形可能基板は、可撓性であり得るか、またはそうでないこともある(すなわち、力に応答して、恒久的に構造的歪を受け得る)。用語「曲がりやすい」は、本明細書では、可撓性または変形可能または両方である、材料を指すために使用される。
LEE基板2720は、複数の層、例えば、剛体層を覆う変形可能層含み得る(例えば、半晶質または非晶質材料、例えば、AlN等のセラミック、FR−4等のファイバガラス、金属コア印刷回路基板、アクリル、アルミニウム、鋼鉄等を含む剛性または実質的剛性基板を覆って形成される、例えば、PEN、PET、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、塗料、プラスチック膜、および/または紙)。いくつかの実施形態では、LEE基板2720は、剛体または実質的に剛体であり、例えば、AlN等のセラミック、FR−4等のファイバガラス、金属コア印刷回路基板、アクリル、アルミニウム、鋼鉄等を含む。
本発明の実施形態が利用される所望の用途に応じて、LEE基板2720は、実質的に、光学的に透明、半透明、または不透明である。例えば、LEE基板2720は、約400nm〜約700nmの範囲の光学波長に対して、約80%より大きい透過率または反射率を呈し得る。いくつかの実施形態では、反射LEE基板2720が、有利には、所望の方向に光を向かわせることを補助する一方、いくつかの実施形態では、透過型LEE基板2720は、比較的透明な外観を提供し得るか、またはLEE基板2720の両側からの光放出を可能にし得る。
LEE基板2720はまた、実質的に、絶縁であり得、約100ohm−cmより大きい、約1×106ohm−cmより大きい、またはさらに約1×1010ohm−cmより大きい電気抵抗率を有し得る。
伝導性トレース2730は、例えば、金、銀、アルミニウム、銅、炭素等の金属、導電性酸化物、炭素等の任意の伝導性材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。伝導性トレース2730は、種々の技法、例えば、蒸着、スパッタリング、物理的堆積、化学蒸着、めっき、電気めっき、印刷、ラミネート、接着剤を使用した糊着、ラミネートおよびパターン化等によって、LEE基板2720上に形成され得る。一実施形態では、伝導性トレース2730は、印刷、例えば、スクリーン印刷、ステンシル印刷、フレキソ、グラビア、インクジェット等を使用して形成される。伝導性トレース2730は、銀、アルミニウム、銅、金、炭素インク、あるいは他の伝導性インク等を含むか、またはそれから本質的に成り得る。伝導性トレース2730は、透明導体、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)等の透明導電性酸化物を含むか、またはそれから本質的に成り得る。伝導性トレース2730は、複数の材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。伝導性トレース2730は、随意に、特徴スタッドバンプを特徴とし、接点220への伝導性トレース2730の電気結合を補助し得る。伝導性トレース2730は、約0.05μm〜約100μmの範囲内の厚さを有し得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、伝導性トレース2730は、任意の厚さを有し得る。伝導性トレース2730のうちの1つ以上の厚さは、変動し得るが、厚さは、概して、伝導性トレース2730の長さに沿って、実質的に均一であり、処理を簡略化する。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、伝導性トレース厚さまたは材料は、異なる。一実施形態では、LEE基板2720は、約10μm〜約150μmの範囲内の厚さを有するPETを含むか、またはそれから本質的に成り、伝導性トレース2730は、銅および/またはアルミニウムを含むか、またはそれらから本質的に成り、約5μm〜約100μmの範囲内の厚さを有する。
一実施形態では、1つ以上の白色ダイ200が、伝導性接着剤、例えば、等方的に伝導性の接着剤および/または異方的に伝導性の接着剤(ACA)を使用して、伝導性トレース2730に電気的に結合される。ACAは、垂直方向にのみ、伝導を可能にするが、伝導性トレース2730を互から絶縁する、材料である。ここで使用されるように、ACAは、任意の形態、例えば、ペースト、ゲル、液体、膜、またはその他における、異方伝導性材料であり得る。ACAは、スタッドバンプを伴って、または伴わずに、利用され得る。
前述のシステムは、図28に示されるように、電子素子2800を形成するために、追加の電子機器と組み合わせられ得る。一実施形態では、素子は、トレース2730に電気的に結合される複数の白色ダイ200を含む。示されるように、電子素子2800は、白色ダイ200の3つの直列に接続されたストリング2810を含む。電子素子2800はまた、ストリング2810のうちの1つ以上に電気的に接続された回路2820を含む。回路2820は、駆動回路、センサ、制御回路、調光回路、および/または電力供給回路等の一部または実質的に全部を含むか、またはそれから本質的に成り得、基板2720に接着(例えば、接着剤を介して)または別様に取り着けられ得る。一実施形態では、電力供給源とドライバとは、分散され、例えば、素子2800は、中央電力供給源を有し、駆動回路の全部または一部は、異なる場所に分散され得る。回路2820は、それ自体が基板2730に機械的におよび/または電気的に取り着けられ得る回路基板(例えば、印刷回路基板)上に配置される場合さえあり得る。他の実施形態では、回路2820は、基板2730と別個である。いくつかの実施形態では、回路2820は、基板2730上に形成される。図28は、直列に接続されたストリング2810として電気的に結合され、ストリング2810が、並列に接続または接続可能である、白色ダイ200を描写するが、他のダイ相互接続方式も可能性であり、本発明実施形態の範囲内である。
図28に示されるように、照明システム2800は、複数のストリングを特徴とし得、各ストリング2810は、随意のヒューズ、アンチヒューズ、電流制限レジスタ、ツェナーダイオード、トランジスタ、および他の電子構成要素と、直列、並列、または直列−並列の組み合わせにおいて、電気的に接続された1つ以上の白色ダイ200の組み合わせを含むか、またはそれから本質的に成り、白色ダイ200を電気障害条件および限界から保護するか、または個々の白色ダイ200を通る電流を制御する。一般に、そのような組み合わせは、DCまたはAC電力の印加のための少なくとも2つの電気接続を有する、電気ストリングを特徴とする。ストリングはまた、追加の電子構成要素を伴わずに、白色ダイ200の直列、並列、または直列−並列の組み合わせにおいて電気的に接続される1つ以上の白色ダイ200の組み合わせを含み得る。図28は、白色ダイ200の3つのストリングを示し、各ストリングは、3つの白色ダイ200を直列に有する。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、ストリングの数は、3つ未満または4つ以上であり、ストリング内の白色ダイ200の数は、4つ以上または3つ未満である。一実施形態では、ストリングは、少なくとも10個の白色ダイ200を含む。一実施形態では、ストリングは、少なくとも45個の白色ダイ200を含む。一実施形態では、システム2800は、少なくとも10個のストリングを含む。一実施形態では、システム2800は、少なくとも50個のストリングを含む。
いくつかの実施形態では、LEE210の光学特性における変動は、白色ダイ200の製作の間に対応される。一実施形態では、光学特性、例えば、波長における変動が、比較的に単調であるか、あるいはLEE210の物理的レイアウトにわたって既知または予測可能である場合、型3110は、燐光体420の硬化前に、図29に概して示されるように、LEE210を覆う燐光体420の厚さに変動を提供するように傾斜させられるか、段状にされるか、または勾配をつけられ得る。図20に示されるものに類似するフィードバックシステムは、最適傾斜値を決定するために使用され得る。別の実施形態では、傾斜は、LEE210のアレイの特性のマップから決定される。別の実施形態では、傾斜は、手動で導入される。別の実施形態では、底部表面は、例えば、段状化されたチャック、例えば、段状にされた真空チャックに適合させることによって段状にされる。図29では、LEE210’は、LEE210’’より厚いそれを覆う燐光体層を受け取る。適切な傾斜が達成された後、燐光体420は、硬化され、結果として生じる構造は、本説明のいずれかに説明されるように処理され得る。図29に示される実施例は、傾斜された型410を示すが、しかしながら、他の実施形態では、型410は、段状にされる。
本発明の本側面の一実施形態では、LEE210間の間隔、したがって、LEE210の側面を包囲する燐光体230の量は、実質的に、一定である。一実施形態では、LEE210間の間隔、したがって、LEE210の側面を包囲する燐光体230の量は、製作中のLEE210のアレイのために要求される最大値に選定される。一実施形態では、切断または分離プロセスは、フィードバックシステムまたは事前の入力、例えば、1つ以上の光学特性のマップに関連して、異なるサイズの燐光体230を産生する。例えば、レーザベースの切断システムは、ある形態の入力、例えば、フィードバック、マップ等に基づいて、異なるLEE210の周囲に異なるサイズの燐光体230を切断するように指示され得る。
図30は、燐光体およびLEEの組み合わせを最適化するためのシステムの別の実施形態を示す。LEE210は、膜または基部3010上に配置され得る。障壁3015が、随意に、燐光体420を含むために存在する。LEE210は、励起され、検出器3030に信号を提供する。信号は、次いで、アクチュエータ基部3025上の一連のアクチュエータピン3020を制御する、コントローラ3040に送信される。より多くの燐光体が、特定のLEE210の上方に所望される場合、関連付けられたアクチュエータピン3020は、下方に移動するか、または定位置に留まり得る。より少ない燐光体をそれらの上方に要求するLEE210の場合、関連付けられたアクチュエータピン3020は、上方に移動するか、または定位置に留まり得る。一実施形態では、全てのLEE210は、同時に作動させられ、検出器3030は、同時に、各LEE210およびその包囲燐光体420から光を検出する。一実施形態では、各LEE210は、別個に励起される。したがって、検出器3030は、固定または可動検出器であり得るか、あるいはアクチュエータ基部3010が位置決めされるステージが、検出器3030に対して移動させられ得る。全アクチュエータピン3020が、その正確な位置に来た後、燐光体420は、硬化され、結果として生じる構造は、本説明のいずれかに説明されるように処理され得る。一実施形態では、アクチュエータピン3020は、LEE210の特性のマップに応答して制御される。
図12に関連して論じられるもの、あるいは造形またはテクスチャ処理された燐光体を利用する構造はまた、白色ダイ200の形成の間またはその後の実施される、加法的または減法的プロセスによって製造され得る。例えば、いくつかの実施形態では、任意の形状を有する白色ダイ200が、続いて、白色ダイ200の一部を覆って均一的または選択的のいずかにおいて、より多くの燐光体の添加によって造形される。いくつかの実施形態では、任意の形状を有する白色ダイ200は、続いて、白色ダイ200の一部を覆って均一的または選択的のいずかにおいて、燐光体の1つ以上の部分の除去によって造形される。
本発明のいくつかの実施形態では、型基板410からの白色ダイまたは白色ダイウエハの除去を促進することが望ましくあり得る。例えば、ある場合には、型基板410への燐光体の接着力は、比較的に強くあり得、接着力の低減は、製造プロセスを促進し得る。いくつかの実施形態では、型基板410は、プロセスの種々の側面を促進するように、異なるレベルの接着力を有するように調合または処理され得る。例えば、型基板410は、LEE210の下に比較的に強い接着力の領域およびLEE210間の面積に比較的に低い接着力の領域を有し得る。いくつかの実施形態では、これは、プロセスにおける初期ステップの間の型基板410へのLEE210の接着力を促進する一方、燐光体が硬化または部分的に硬化された後、型基板410からの白色ダイまたは白色ダイウエハの除去を促進し得る。図31A−31Cは、LEE210が型基板410の上に形成される図31Aから開始するそのようなアプローチの一実施形態を示す。図31Bは、製造の後の段階における、図31Aの構造を示し、構造は、処理3100を使用して処理され、全般的または特に燐光体230に対して、型基板410の接着力レベルを低減させる。図31Cは、処理3100後の図31Bの構造を示し、領域3110は、処理3100後、比較的に低減された接着力を有する。いくつかの実施形態では、処理3100は、プラズマ処理、湿式化学処理、放射への露出等であり得る。いくつかの実施形態では、処理3100は、燐光体が硬化された後の白色ダイまたは白色ダイウエハの除去を促進するための材料(例えば、型基板410上の離型化合物)の形成を含み得る。本実施形態のいくつかの実施例では、処理310の間にLEE210の上部に形成された材料(該当する場合)は、定位置に残され得る一方、他の実施形態では、LEE210の上部に形成された材料は、燐光体230の形成前に除去され得る。具体的処理3100は、本発明の限定ではない。
図31A−31Cは、処理3100のためのマスクとしてLEE210を使用する一実施形態を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、他のアプローチが、使用され得る。例えば、ステンシルまたはマスクが、型基板410にまたはそれを覆って適用され、処理3100の適用のためのパターンを提供し得る。一実施形態では、処理3100は、ステンシルまたはマスクの必要性なく、選択的に適用される。例えば、処理3100は、型基板410を覆って移動させられる、x−yステージ上のアプリケータによって適用され得るか、または型基板410が、固定されたアプリケータの下方で移動させられ得る。一実施形態では、接着力は、型基板410上の接着剤層または構成要素の全部あるいは一部の除去によって低減され得る。異なる実施形態では、これは、噴霧、分配、削ること等によって行なわれ得る。いくつかの実施形態では、処置3100は、例えば、プライマの適用、金型剥離材料、プラズマ処置、オゾン処置の適用、および/または粒子の適用のうちの1つ以上のものを含むか、または本質的にそれらから成り得る。
別の実施形態では、膜が、硬化された燐光体230への接着力が低減した型基板410に選択的に適用され得る。図32Aおよび32Bは、そのようなアプローチの一実施形態を示す。図32Aは、型基板410上のLEE210を示す。膜3210、例えば、離型膜が、選択的に、本構造に適用されている。適用は、型基板410上へのLEE210の提供前または後に行なわれ得る。いくつかの実施形態では、膜3210は、直接、型基板410上にLEE210を位置決めするための開放面積を残す、カットアウトまたは孔を含む一方、他の場合には、カットアウトは、LEE210が型基板410上に形成された後、型基板410上に膜3210を上置することを可能にする。図32Bは、燐光体320の適用および硬化後の図32Aの構造を示す。図から分かるように、本構造は、膜3210を含む領域が、燐光体230への接着力が低減したため、白色ダイ(個片化後)または白色ダイウエハの除去を促進し得る。
一実施形態では、膜3210は、図33Aおよび33Bに図式的に示されるように、ダイおよび/または接点浮き上りを制御する方法として使用され得る。図33Aは、LEE210の縁に対する膜3210の厚さを示す、図32Bからの1つのダイの拡大図を示す。膜3210の厚さは、個片化および型基板410から除去後図33Aの白色ダイに対して、図33Bに示されるように、あるダイ浮き上り960を達成するように調節され得る。一実施形態では、膜3210は、図33Cに示されるように、LEE210の縁から間隔を置かれ、図33Dに示されるように、段付きダイ浮き上り960を伴う、白色ダイを産生し得る。
いくつかの実施形態では、型基板410は、2つ以上の材料から成り得、材料の各々は、具体的目的のために最適化される。例えば、図34は、部分3410および3420を有する型基板410を示す。一実施形態では、部分3410は、プロセスの間、LEE210を定位置に保持するために適切な接着レベルを有するように最適化される一方、部分3420は、硬化された燐光体230の容易な除去を可能にするために十分に低い接着レベルを有するように最適化される。
さらに別の実施形態では、型基板410は、接点の全部あるいは一部および/またはLEE210の一部が、図35Aおよび35Bに示されるように、埋め込まれ得る、圧縮性または変形可能材料を含むか、またはそれから本質的に成る。図35Aは、型基板410内に埋め込まれる接点の全部または一部を示す一方、図35Bは、型基板410内に埋め込まれる接点およびダイの側壁の一部を示す。いくつかの実施形態では、これは、ダイおよび/または接点浮き上りを制御する方法として使用され得る。いくつかの実施形態では、変形可能層は、型基板410上に接着剤層を備え得る一方、他の実施形態では、変形可能層は、LEE210に対して実質的接着力を有しないこともある。一実施形態では、型基板は、ダイ浮き上りを制御するようにパターン化または構造化される。例えば、型基板は、図36に示されるように、LEE210の一部が挿入されるくぼみを有し得る。
前述の議論は、LEE210に隣接する領域における接着力の低減に焦点を当てているが、他のアプローチが、利用され、例えば、LEE210の下方の領域内の接着力を増加させ得る。例えば、型基板410は、特に、燐光体230に対して、比較的に低接着力を有し得るが、したがって、プロセスの間、LEE210を定位置に保持するために十分な接着力を有していない場合がある。いくつかの実施形態では、そのような型基板410は、LEE210の下方の領域の接着レベルを増加させるように処理され得る。例えば、一実施形態では、接着剤は、選択的に、「非粘着」型基板410上に堆積され得る。いくつかの実施形態では、接着剤の選択的適用は、スクリーン印刷、ステンシル印刷、選択的噴霧、接着性テープの適用等によって行なわれ得る。
一実施形態では、型基板410は、真空が印加される、複数の孔を含む。LEE210は、孔を覆って配置され、図37に示されるように、孔に印加された真空によって、定位置に保持される。図37は、真空源または真空ポンプへの接続3720を介して接続される孔3710を伴う型基板410を示す。LEE210は、真空の印加によって定位置に保持され、次いで、白色ダイまたは白色ダイウエハの形成後、真空は、除去され、白色ダイまたは白色ダイウエハの除去を促進する。図37の概略図は、各LEE210に対する1つの真空孔3710を示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、各LEE210は、2つ以上の真空孔3710に関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、随意の材料が、真空孔3710間の型基板410上に位置決めされ得る。随意の材料は、燐光体230が型基板410にくっつくことを防止する、離型化合物、離型膜、あるいは他の材料または膜を含み得る。
いくつかの実施形態では、第2の材料、例えば、柔軟性または変形可能材料を、型基板410と各LEE210の全部または一部との間に位置決めすることが有利であり得る。一実施形態では、柔軟性または変形可能材料は、LEE210への真空シールを促進し、型基板410に対するLEE210の接着力を改善し得る。一実施形態では、柔軟性または変形可能材料は、型基板410からの硬化された白色ダイまたは白色ダイウエハの除去を促進する。
一実施形態では、型基板410は、図38に示されるように、真空孔および段付き構造を組み合わせる。図38はまた、随意の第2の材料3810を示す。一実施形態では、図38の構造は、ダイおよび/または接点浮き上りを制御するために使用され得る。いくつかの実施形態では、型基板に関連して説明されるアプローチの種々の要素は、本明細書で論じられるものと異なる組み合わせまたは順序で使用され得る。
前述の構造では、LEE210は、基板、例えば、図17Aの基板1710を含むように示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、基板は、部分的または完全に、除去され得る。図39Aおよび39Bは、白色ダイ3900、3901の2つの可能性な実施形態の概略図を示し、LEE3910は、基板が部分的または完全に除去されている。図39Aでは、燐光体230は、上部表面の全部または実質的に全部を被覆するが、LEE3910の側面は殆どまたは全く被覆しない一方、図39Bでは、燐光体230は、上部表面の全部または実質的に全部ならびにLEE3910の側面の少なくとも一部を被覆する。いくつかの実施形態では、基板の除去は、LEE3910から全くまたは殆ど側面放出をもたらさず、したがって、光は全て、LEE3910の上部表面から放出される。この場合、図39Aに示されるように、LEE3910の上部表面の全部または一部のみ燐光体230で被覆することによって、所望の光学特性を達成することが可能であり得る。ある実施形態では、側面放出が依然として生じる場合、燐光体が、図39Bに示されるように、LEE3910の側壁の全部または一部上に形成され得る。
いくつかの実施形態では、基板1710は、例えば、シリコンまたはサファイアまたはガリウムヒ素を含むか、またはそれから本質的に成り得る。一実施形態では、開始構造は、シリコン基板上のIII族窒化物系LEDを備えている。一実施形態では、開始構造は、ガリウムヒ素基板上のIII族ヒ化物/リン化物系LEDを備えている。
図40A−40Cは、図39Aおよび39Bに示されるものに類似する構造の製造のための方法の1つを示す。図40Aは、型基板410を覆って形成される、基板1710および素子層4010を含むLEEのウエハを示す。いくつかの実施形態では、素子層4010は、図17Aからの層1720、1730、および1740を備え得る。図40Aでは、LEE3910は、包囲破線によって識別され、いくつかの実施形態では、基板1710の全部または一部を除く、図17Aからの構造1700の全てを備えている。図40Bは、基板1710が除去された後の製造の後の段階における、図40Aの構造を示す。他の実施形態では、図40Bの構造は、基板1710の一部を含み得る。図40Cは、燐光体230の形成および硬化および白色ダイ3900への個片化後の製造の後の段階における、図40Bの構造を示す。
基板1710は、種々の手段、例えば、化学エッチング、乾式エッチング、反応イオンエッチング、レーザリフトオフ、ラッピング、研磨、剥離等を使用して除去され得る(基板1710の除去の方法は、本発明の限定ではない)。いくつかの実施形態では、方法の組み合わせが、基板1710を除去するために使用され得る。いくつかの実施形態では、選択的除去プロセス、例えば、選択的エッチングまたはエッチング停止層が、基板1710の除去を促進するために使用され得る。
図40Dは、図39Bの白色ダイ3901を作製する方法の一実施形態の一部を示す。本実施形態では、層4010の全部または一部が、隣接するLEE間で除去される。いくつかの実施形態では、基板1710の一部もまた、除去され得る。本実施形態では、型基板410を覆う形成前に、層4010の全部または一部の除去が生じる。図から分かるように、基板1710が、完全にまたは部分的に、除去された後、燐光体230が、形成、硬化、および個片化され、結果として生じる構造は、図39Bに示されるような白色ダイ3901の構造である。別の実施形態では、その上にLEE210を伴う基板1710が、型基板410(図4Aに示される構造に類似)への移転前に個片化され、次いで、基板1700が、完全にまたは部分的に、除去される一方、LEEは、型基板410上にある。燐光体230の形成に対する基板1710の除去の方法および順序は、本発明の限定ではない。
図39Aおよび39Bに示される構造の各々は、1つのLEE3910を含むが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、白色ダイ3900および3901の各々は、図40Eおよび40Fに示されるように、複数のLEE3901を含み得る。さらに、基板1710を伴う白色ダイ210に関して本明細書に説明される技法およびアプローチの一部または全部は、基板1710の全部または一部を伴わない白色ダイに適用され得る。
いくつかの実施形態では、白色ダイウエハは、バッチまたは半バッチモードで個片化され得る。一実施形態では、白色ダイは、回転式カッタ、例えば、ピザ切断ツールのものに類似する円形ブレードを使用して、個片化される。一実施形態では、複数のブレードが、共通シャフト上に一緒に群化され、複数の切断を同時に行い、個片化時間を短縮し得る。いくつかの実施形態では、複数の切断表面を有する、あつらえの一体型ブレードが、利用され得る。そのような並列化は、他のアプローチ、例えば、ダイシングまたは鋸切断またはレーザ切断または水ジェット切断のために使用され得る。白色ダイの全部または群を同時に個片化する、ダイが製造される型抜きは、本発明の実施形態において利用され得る、別のバッチ個片化技法である。
いくつかの実施形態では、個片化のために使用されるブレードは、白色ダイの勾配のつけられた側壁を形成するように角度付けられ得る。いくつかの実施形態では、造形されたブレードが、図41Aおよび41Bに示されるように、白色ダイにある形状を与えるために使用され得、ここでは、ブレード4100は、燐光体230に補完形状をもたらす、2つの例示的形状を有するように示される。
いくつかの実施形態では、燐光体は、移転動作、例えば、ピックアンドプレース動作を促進するための表面または表面の一部を提供するように造形され得る。例えば、湾曲燐光体表面を伴う構造は、真空ツールを使用して、取り上げを促進するための平坦部分を有し得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の特徴が、燐光体内に形成され、半自動または自動機器によって認識され得る識別マークまたは基準マークとして作用し得る。例えば、いくつかの実施形態では、そのような基準マークの整列は、自動ピックアンドプレースツールによって使用され、取り上げならびに配線板上への配置のために、白色ダイを識別し、向きを合わせ得る。そのような向き合わせは、白色ダイの中心、接点の位置、または白色ダイの極性(すなわち、どの接点が、p−接点であり、どの接点が、n−接点であるか)の特定を含み得る。図42A−42Dは、面取り(図42A)、溝(図42B)、隆起領域(図42C)、および勾配付き表面(図42D)を含む、そのような基準マークのいくつかの実施例を描写する。これらの実施例は、概念を実証することを意味し、本発明の限定ではない。そのような特徴は、カメラまたは視覚システムによって可視であるか、あるいは白色ダイ210の表面の残部と異なる光を反射し、したがって、白色ダイならびにその向きおよび位置の識別を促進するように設計され得る。そのような基準特徴の整列は、白色ダイ形成プロセスの一部として形成され得る。例えば、そのような特徴は、型の一部であり得るか、あるいは燐光体230の硬化または部分的硬化後に、例えば、レーザ切断、圧入、アブレーション等によって、形成され得る(基準マークの形成の方法は、本発明の限定ではない)。
本発明の一実施形態では、反射層は、白色ダイ200の表面の全部または一部上に形成され、光を反射し、接点から離れる方向に戻す。いくつかの実施形態では、光の一部は、部分的に、白色ダイ200の下の1つ以上の材料によって吸収され得、光が吸収されることを可能にするのではなく、光を反射することが有益であり得る。図43Aは、反射層4310を含む白色ダイ4300を示す。反射層4310は、燐光体230および/またはLEE210によって放出される光の波長に対して反射性であり得る。いくつかの実施形態では、反射層4310は、燐光体230および/またはLEE210によって放出される光の波長に対して25%より大きい反射率を有する。いくつかの実施形態では、反射層4310は、燐光体230および/またはLEE210によって放出される光の波長に対して50%より大きい反射率を有する。いくつかの実施形態では、反射層4310は、燐光体230および/またはLEE210によって放出される光の波長に対して75%より大きい反射率を有する。図43Bは、反射層4310の反射率が0〜100%変動される、白色ダイのシミュレーションを示す。示されるように、いくつかの実施形態では、反射率を増加させることが、光出力電力(LOP)の実質的増加をもたらす。本実施例に関して、反射層4310が反射性をほとんど有しない場合、光出力電力が約0.9lmである一方、反射層4310が約100%の反射性を有する場合、光出力電力が約1.8lmであり、これは、約2倍の増加である。
反射層が形成され得る、いくつかの方法が存在する。一実施形態では、燐光体230および/またはLEE210によって放出される光の波長に対して反射性である材料の粉末が、図44Aに示されるように、型基板410上におけるLEE210の形成後、型基板410の上に分散される。図44Aに見られるように、これは、LEE210の上部の粉末の部分4410と、型基板410の直接上の粉末の部分4420とをもたらし得る。いくつかの実施形態では、粉末4420は、型基板410に接着し得るが、LEE210の上部にはあまり接着せず、図44に示される構造は、LEE210の上部の粉末4410を除去するために、傾斜させられ、反転され、ガス噴流に露出され、振られ、または別様に処理され得る。白色ダイ形成プロセスは、次いで、図44Aに示される構造に適用され、反射層4310が反射粉末から成る、白色ダイ4300(図43A)をもたらし得る。いくつかの実施形態では、反射粉末は、ポリスチレン、ポリエステル、ガラス、チタン酸バリウムガラス、金、銀、アルミニウム、雲母、シリカ、PMMA、ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、TiO2等のうちの少なくとも1つを含み得る。しかしながら、反射粉末の組成は、本発明の限定ではない。いくつかの実施形態では、粉末4410、4420は、約0.01μm〜約100μmの範囲内、または好ましくは、約1μm〜約50μmの範囲内の寸法を有する粒子から形成される。いくつかの実施形態では、粉末4420が接着され、埋め込まれ、または注入される燐光体の層は、約0.1μm〜約30μmの範囲内の厚さを有する。いくつかの実施形態では、燐光体の層の厚さがLEE210側から放出される光を塞がないように、粉末4420がLEE210の厚さより小さいように接着されるか、埋め込まれるか、または注入されることが有益である。いくつかの実施形態では、粉末4420を接着されるか、埋め込まれるか、または注入される燐光体層は、LEE210の厚さの約50%未満、またはLEE210の厚さの約25%未満、またはLEE210の厚さの約10%未満の厚さを有する。
いくつかの実施形態では、材料4310は、反射または部分的反射ビーズ(例えば、球状または実質的球状を有する)を含むか、またはそれらから本質的に成る。いくつかの実施形態では、粒子またはビーズは、中実であり得る一方、他の実施形態では、粒子またはビーズは、中空であり得る。いくつかの実施形態では、ビーズ4310は、約0.1μm〜約150μmの範囲内の直径を有し得る一方、他の実施形態では、約1μm〜約75μmの範囲内の直径を有し得る。いくつかの実施形態では、ビーズは、白色であり、約70%より大きい、LEE210および/または燐光体230によって放出される光の波長に対する反射性を有し得る。いくつかの実施形態では、ビーズまたは粒子は、少なくとも1.35、または少なくとも1.5、または少なくとも1.9の屈折率を有し得る。いくつかの実施形態では、ビーズまたは粒子は、燐光体または結合剤の屈折率より少なくとも10%大きい、もしくは燐光体または結合剤の屈折率より少なくとも25%大きい屈折率を有する。いくつかの実施形態では、粒子は、2つ以上の材料を含むか、またはそれらから成り得る。例えば、いくつかの実施形態では、粒子は、中実または中空であり得る、コアと、1つ以上のコーティングとを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。例えば、いくつかの実施形態では、粒子は、アルミニウム、金、銀等でコーティングされるガラスまたはポリマービーズもしくは球を含むか、またはそれらから成り得る。いくつかの実施形態では、粒子または球は、例えば、ブラッグミラーを形成するために、複数のコーティングでコーティングされ得る。一実施形態では、ビーズは、ビーズに入射された方向に戻るように、光を実質的に方向変化させる再帰反射器として作用し得る。
いくつかの実施形態では、ビーズまたは粒子の一部は、図44Bおよび44Cに示されるように、燐光体230から突出し得る。いくつかの実施形態では、粒子4430または4440は、燐光体230から突出するか、またはそこから延び得る。いくつかの実施形態では、粒子の少なくとも5%は、燐光体230から突出し得る。いくつかの実施形態では、粒子の少なくとも20%は、燐光体230から突出し得る。いくつかの実施形態では、粒子の少なくとも40%は、燐光体230から突出し得る。いくつかの実施形態では、粒子の突出部は、燐光体または結合剤材料の比較的薄層によって被覆されるか、または部分的に被覆され得る。いくつかの実施形態では、粒子の突出部は、接着剤またはACAと接触し得る。
本アプローチの別の側面は、本明細書のいずれかに説明されたものに類似する、型基板410への硬化された燐光体230の接着力を修正するために使用され得ることである。例えば、反射層が、粉末から形成される場合、粉末もまた、型基板410への硬化された燐光体230の接着力を低減させ得る。反射層が、膜である場合、以下に論じられるように、離型膜に関する議論と同様に、型基板410への硬化された燐光体230の接着力を低減させるように作用し得るか、または改変され得る。
本アプローチの別の実施形態では、反射層は、反射膜を使用して形成される。例えば、離型膜に類似する反射膜4510が、図45Aに示されるように、型基板410の一部の上に位置付けられ得る。燐光体230の形成および硬化(図45B)ならびに個片化(図45C)後、反射膜4510は、離型膜の場合のように、硬化された燐光体230と型基板410との間の接着力を低減させるように作用する代わりに、白色ダイの硬化された燐光体230に接着し、および/またはその中に埋め込まれる。本明細書に論じられるように、膜は、ダイおよび接点浮き上りを制御するために、単独または他のアプローチと組み合わせて使用され得る。いくつかの実施形態では、反射膜4510は、Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti等の金属膜または箔を含むか、またはそれらから本質的に成る。いくつかの実施形態では、反射層4510は、2つ以上の層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、反射層4510は、金属の複数の層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。一実施形態では、反射薄膜4510は、約0.25μm〜約50μmの範囲内、または好ましくは、約5μm〜約35μmの範囲内の厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、反射膜4510の厚さは、LEE210側から放出される光の実質的一部を塞ぐほど十分に厚くないように、選ばれる。一実施形態では、反射膜4510は、型基板410上のLEE210の位置に対応する孔を伴って、パターン化された箔である。いくつかの実施形態では、反射薄膜または粒子の厚さは、有利には、LEE210の厚さより小さく、例えば、LEE210の厚さより約50%小さいか、またはLEE210の厚さより約25%小さいか、またはLEE210の厚さより約10%小さい。
一実施形態では、反射層4510は、型基板410上に堆積およびパターン化され、型基板410の直接上にLEE210を位置付けることを可能にする。一実施形態では、反射層4510は、例えば、シャドウマスクを通して、型基板410に選択的に適用され得るか、あるいは蒸着、スパッタリング、噴霧等によって、選択的に適用され得る。一実施形態では、反射層は、印刷、例えば、スクリーン、ステンシル、インクジェット、グラビア、フレキソ印刷等によって形成され得る。一実施形態では、反射層4510は、材料の2つ以上の層、例えば、キャリアおよび反射層から成り得る。例えば、いくつかの実施形態では、反射層4510は、半結晶性または非晶質材料、例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、および/または紙を含むか、またはそれらから本質的に成る支持基板を含むか、またはそれから本質的に成り得、反射薄膜は、アルミニウム、金、銀、銅、インク等を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。別の実施形態では、反射層4510は、白色ウエハが形成された後、白色ウエハに適用され得る。例えば、反射層4510は、白色ウエハの底部上への反射層の選択的堆積によって形成され得、反射材料は、LEE210の電気接点のいかなる部分とも電気接触しないように形成される。いくつかの実施形態では、これは、例えば、蒸着、物理的蒸着、スパッタリング、化学蒸着、めっき等によって、金属層、例えば、Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti等の堆積によって行なわれ得る。いくつかの実施形態では、それは、パターン化された箔のラミネートによって達成され得る。
図45Dは、LEE210および燐光体230を含むか、またはそれらから本質的に成る、白色ウエハの一実施形態の実施例を示す。本実施例では、燐光体230は、ドーム状形状を有する。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体230は、任意の形状を有し得る。図45Eは、製造の後の段階における、図45Dの構造を示し、反射層4510は、燐光体230の一部を覆って形成されている。図45Eに示される実施例では、反射層4510は、LEE230の接点220を囲む、燐光体230の面の実質的に全てにわたって形成される。図45Fは、反射層4510に対面する側から、図45Eの構造の平面図を示す。本実施例では、反射層4510は、LEE210周囲の領域を除き、この面上の燐光体の実質的に全てを被覆する。図45Fでは、反射層4510は、斜交平行領域として識別され、燐光体230のドームの縁部は、4520として識別される。後続のステップでは、構造は、個片化され、図45Gは、個片化の後の構造の実施例を示す。本実施例では、反射層4510および燐光体230の一部は、個々の白色ダイを形成するために分離されている。
4530として図45Fに識別される、LEE210と反射層4510の間における間隙は、LEE210の周縁全体の周囲において、同一または実質的同一として示される。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、間隙は、変動し得る。いくつかの実施形態では、間隙は、約0μm〜約300μmの範囲内の値を有し得る一方、他の実施形態では、間隙は、約25μm〜約100μmの範囲内の値を有し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、間隙は、好ましくは、反射層4510によって反射される光の量を増加させるために、可能な限り小さく保たれる。いくつかの実施形態では、間隙は、負であり得、これは、反射層4510は、LEE210の一部を被覆し得る。本明細書に議論されるであろうように、いくつかの実施形態では、反射層4510は、接点220の全てまたは一部を被覆し得る。
いくつかの実施形態では、白色ダイウエハの個片化の前に、反射層4510の別個の領域を形成することが、有益であり得る。例えば、個片化技法および処理パラメータは、複数組の材料(例えば、反射層4510が、金属を含むか、またはそれから本質的に成り、燐光体230が、ポリマーを含むか、またはそれから本質的に成る場合)のために最適化することが比較的困難であり得る。図45Hは、図45Eのものに類似する構造の実施例を示すが、反射層4510が白色ダイの間の領域にないことを例外とし、白色ダイの間の領域は、図45Hの4540として識別され、通り領域としても既知であり、白色ダイウエハの個片化がそこで生じる。図45Hに示される実施例では、反射層4510は、量4550だけ通り領域4540の中に延びる。いくつかの実施形態では、延長量4550は、正であり得、図45Hに示されるように反射層4510が通り領域4540の中に延びるが、他の実施形態では、延長量4550は、負であり得、すなわち、反射層4510と通り領域4540との間に間隙がある。いくつかの実施形態では、正の延長部4550は、通り領域4540の幅の約0〜約25%の範囲内の値を有し得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、延長部2420は、任意の値を有し得る。いくつかの実施形態では、負の延長部4550は、白色ダイの幅の約0〜約25%の範囲内の値を有し得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、延長部4550は、任意の値を有し得る。しかしながら、負の延長部4550は、反射面積を減少させ、いくつかの実施形態では、負の延長部2420は、好ましくは、最小限にされるか、または取り除かれる。いくつかの実施形態では、通り領域4540は、有利には、単位面積あたりの製造されるデバイスの数を増加させ、コストを最小化するために、最小限にされる。図45D−45Hを参照した議論は、ドーム形状燐光体230に関してされているが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体230は、任意の形状を有し得る。
図45Hは、接点220に対する低接触抵抗、接点220への堅固な接続を作製することを補助するために、接点浮き上り960より小さい厚さ4560を有する反射層4510を示す。しかしながら、本明細書に議論されるように、他の実施形態では、特に、反射層4510が、接点220と電気接触する場合、反射層4510は、接点浮き上り960より大きい厚さを有し得る。
いくつかの実施形態では、反射層4310は、絶縁または比較的に絶縁であり得る。例えば、反射層4310は、異なる屈折率を伴う材料の交互層から成る、誘電体鏡またはブラッグ反射体を含み得る。そのような材料の実施例として、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはこれらの材料の混合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、反射層4510は、絶縁膜を覆って形成される伝導性反射金属膜を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。
いくつかの実施形態では、反射層4510は、鏡面または拡散反射体を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。例えば、粉末から作製される反射層4510は、より拡散性の反射体を提供し得る一方、金属箔または膜から作製される反射層4510は、より鏡面性の反射体を提供し得る。反射層4510はまた、白色膜、例えば、白色PET、他の白色プラスチック膜、WhiteOptics LLC製White97、またはFurukawa製MCPET等の拡散反射膜を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、白色インクまたは塗料が、白色ウエハの背面に選択的に適用され、反射層4510を形成し得る。いくつかの実施形態では、反射層4510は、比較的高い反射性を伴う、ポリエチレン、シリコーンまたはエポキシ等のポリマーまたはプラスチック(例えば、Dow Corning MS−2002等の白色拡散反射体)を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、シリコーンまたはエポキシは、約95%より大きい、または約95%より大きい、または約97%より大きい反射性を有し得る。いくつかの実施形態では、反射層4510は、白色エポキシを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、反射層4510は、続いてその上に燐光体230が形成される、反射エポキシまたはシリコーンの薄層を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。この議論は、白色ウエハに対する反射材料または層の形成に焦点が当てられるが、そのようなアプローチはまた、個片化された白色ダイにも適用され得る。
いくつかの実施形態では、材料2740(図27)は、LEE210および/または燐光体230によって放出される光の波長に対して反射性であり得る。例えば、材料2740は、LEE210および/または燐光体230によって放出される光の波長に対して反射性である、伝導性接着剤または異方伝導性接着剤を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、材料2740は、LEE210および/または燐光体230によって放出される光の波長に対して、約50%より大きい、または約70%より大きい、または約85%より大きい反射性を有し得る。一実施形態では、材料2740は、反射ACAを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。
いくつかの実施形態では、ダイへの燐光体の成形は、1つ以上の他のプロセスと組み合わせられ得る。例えば、一実施形態では、光学要素(例えば、レンズ)が、白色ダイと共造形されるか、またはそれと同時に造形され得る。そのような構造は、図46A−46Cに示される。図46Aは、光学要素4610を組み込む、白色ダイの実施例を示す一方、図46Bおよび46Cは、発光要素の基板が、部分的または完全に、除去されている、光学要素4610を伴う、白色ダイの実施例を示す。
一実施形態では、図46A−46Cに示されるものに類似する構造は、白色ダイ製作のためのプロセスの間、光学要素のアレイを型上部1031に追加することによって形成され得る。図47Aは、型上部1031と燐光体230との間の光学要素の光学アレイ4710を示す。図47Bは、燐光体230の硬化および個片化後、光学要素4610を組み込む、型基板410上の白色ダイを示す。いくつかの実施形態では、光学要素4610は、フレネルレンズまたは屈折レンズであり得る。いくつかの実施形態では、光学要素4610は、最初は、前述のように、光学アレイ4710等の光学要素のアレイの一部であり得る一方、他の実施形態では、1つ以上の光学要素4610は、形成プロセスにおいて、個々に位置決めされ得る。一実施形態では、光学アレイ4710は、型上部1031の全部または一部であり得る。
別の実施形態では、光学アレイ4710は、図48に示されるように、白色ダイウエハ4810の製作後、白色ダイウエハ4810に接合され得る。一実施形態では、白色ダイウエハ4810の燐光体230は、部分的に、硬化され、光学アレイ4710に嵌合され、次いで、光学アレイ4710を白色ダイウエハ4810に物理的に取り着けるように、追加の硬化を受け得る。一実施形態では、接着剤が、光学アレイ4710を白色ダイウエハ4810に取り着けるために使用され得る。接着剤の実施例として、光学接着剤、噴霧接着剤、接着剤テープ、ポリウレタン、燐光体230のための結合剤として使用される同一の材料等が挙げられる。白色ダイウエハ4810への光学アレイ4710の取り着けの方法は、本発明の限定ではない。いくつかの実施形態では、接着剤は、燐光体230と光学アレイ4710との間の屈折率整合を提供する屈折率を有する。いくつかの実施形態では、白色ダイウエハ4810への光学アレイ4710の取り着け後、個片化が、構造をより小さい要素に分離するために行なわれ、各々は、少なくとも1つのLEE210および1つの光学要素4610を含む。
示されるように、光学アレイ4710は、図47Aおよび50では、白色ダイ200と整列または実質的に整列された1つ以上の光学要素4610を含むか、またはそれから本質的に成る。光学アレイ4710は、典型的には、光学要素4610のアレイを特徴とする。いくつかの実施形態では、1つの光学要素4610が、各白色ダイ200に関連付けられる一方、他の実施形態では、複数の白色ダイ200が、1つの光学要素4610に関連付けられるか、または複数の光学要素4610が、単一白色ダイ200に関連付けられるか、または改変された光学要素は、いかなる白色ダイ200とも関連付けられず、例えば、光学アレイ4710の全部または一部は、平坦または粗面化表面を伴うプレートであり得る。一実施形態では、光学アレイ4710は、白色ダイ200によって発生させられる光を散乱、拡散、および/または広げる要素あるいは特徴を含む。
光学アレイ4710は、実質的に、光学的に透明または半透明であり得る。例えば、光学アレイ4710は、約400nm〜約600nmの範囲の光学波長に対して80%より大きい透過率を呈し得る。一実施形態では、光学アレイ4710は、白色ダイ200によって放出される光の波長に対して透明である材料を含むか、またはそれから本質的に成る。光学アレイ4710は、実質的に、可撓性または剛体であり得る。いくつかの実施形態では、光学アレイ4710は、複数の材料および/または層を含む。光学要素4610は、光学アレイ4710内または上に形成され得る。光学アレイ4710は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、テレフタル酸ポリエチレン(PET)、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、シリコーン、ポリウレタン、ガラス等を含むか、あるいはそれから本質的に成り得る。光学要素4610は、エッチング、研磨、研削、機械加工、成形、エンボス加工、押出、鋳造等によって形成され得る。光学要素4610の形成の方法は、本発明の実施形態の限定ではない。
光学アレイ4710に関連付けられた光学要素4610は全て、同一であり得るか、または互に異なり得る。光学要素4610は、例えば、屈折光学要素、回折光学要素、全内部反射(TIR)光学要素、フレネル光学要素等、あるいは異なるタイプの光学要素の組み合わせを含むか、もしくはそれから本質的に成り得る。光学要素4610は、光エミッタ、燐光体、および光学要素のアレイから特定の光分布パターンを達成するように造形または改変され得る。
本明細書で使用され場合、「整列」および「整列された」とは、ある構造、例えば、白色ダイ200の中心が、別の構造、例えば、光学要素4610の中心と整列されることを意味し得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、整列とは、複数の構造の幾何学形状間の規定された関係を指す。
前述の議論は、主に、燐光体を含む発光素子に焦点が当てられているが、本アプローチは、燐光体を伴わない発光素子を経済的に作製するアプローチとして使用され得、LEEを包囲する材料は、図49A−49Eに示されるように、光変換材料を伴わない、透明材料4910である。これは、「クリアなダイ(clear die)」4900と呼ばれ得る。この場合、透明材料は、結合剤または封止剤と呼ばれ得る。この場合、構造は、前述の実施例に類似して見えるが、光変換材料が存在せず、そのような素子によって放出される光は、LEEによって放出されるものであることが異なる。いくつかの実施形態では、他の材料、例えば、光を散乱させるための材料が、結合剤中に存在し得る。図49A−49Eは、LEE210および結合剤または封止剤4910を含む、クリアなダイ4900の実施例を示す。本発明に関して論じられる変形例の一部または全部は、クリアなダイを産生するために使用され得る。本アプローチは、非常に大きな体積における、クリアなダイの低コスト製造を可能にする。いくつかの実施形態では、LEE210は、LEDを含むか、またはそれから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、LEE210は、任意の可視色範囲、例えば、赤色、橙色、黄色、緑色、琥珀色、青色等、または可視範囲外の波長、例えば、赤外線および紫外線において、光を放出し得る。図49A−49Cは、結合剤4910の種々の形状を伴う、クリアなダイ4900の実施例を示す一方、図49Dは、共造形された光ファイバ4920を伴う、クリアなダイの実施例を示す。光ファイバ4920は、例えば、光の結合の除去(out−coupling)またはLEE210光学特性の監視のために使用され得る。そのような光ファイバ結合はまた、白色ダイとともに使用され得る。図49Eは、白色ダイに関して上で議論されたような、光学要素4610と統合されたクリアなダイ4900を示す。
図50−58は、1つ以上の光学要素を特徴とする、本発明の異なる実施形態を表す。図50は、統合された光学要素を伴う、図27および28の構造を示す。図50では、各白色ダイ200は、それに関連付けられた光学要素4610を有する。
示されるように、光学部5010は、図50では、白色ダイ200と整列または実質的に整列される、1つ以上の光学要素4610を含むか、またはそれから本質的に成る。光学部5010は、典型的には、光学要素のアレイ4610を特徴とする。いくつかの実施形態では、1つの光学要素4610が、各白色ダイ200に関連付けられる一方、他の実施形態では、複数の白色ダイ200が、1つの光学要素4610に関連付けられ、あるいは複数の光学要素4610が、単一白色ダイ200に関連付けられ、もしくは改変された光学要素は、いかなる白色ダイ200とも関連付けられず、例えば、光学部5010は、平坦または粗面化表面を伴う、プレートであり得る。一実施形態では、光学部5010は、白色ダイ200によって発生させられる光を散乱、拡散、および/または広げるための要素あるいは特徴を含む。
光学部5010は、実質的に、光学的に透明または半透明であり得る。例えば、光学部5010は、約400nm〜約600nmの範囲の光学波長に対して80%より大きい透過率を呈し得る。一実施形態では、光学部5010は、白色ダイ200によって放出される光の波長に対して透明である材料を含むか、またはそれから本質的に成る。光学部5010は、実質的に、可撓性または剛体であり得る。いくつかの実施形態では、光学部5010は、複数の材料および/または層から成る。光学要素4610は、光学部5010内または上に形成され得る。光学部5010は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、テレフタル酸ポリエチレン(PET)、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、シリコーン、ガラス等を含むか、またはそれから本質的に成り得る。光学要素4610は、エッチング、研磨、研削、機械加工、成形、エンボス加工、押出、鋳造等によって形成され得る。光学要素4610の形成の方法は、本発明の実施形態の限定ではない。
光学部5010に関連付けられた光学要素4610は全て、同一であり得るか、または互に異なり得る。光学要素4610は、例えば、屈折光学要素、回折光学要素、全内部反射(TIR)光学要素、フレネル光学要素等、あるいは異なるタイプの光学要素の組み合わせを含むか、もしくはそれから本質的に成り得る。光学要素4610は、光エミッタ、燐光体、および光学要素のアレイからの特定の光分布パターンを達成するように造形または改変され得る。
図50に示される、光学部5010の背面と白色ダイ200との間の空間5020は、部分的に真空であるか、あるいは空気で充填されるか、流体または他のガスで充填されるか、もしくは1つ以上の他の材料で充填または部分的に充填され得る。一実施形態では、領域5020は、燐光体230のための結合剤として使用される材料と類似または同じ透明材料で充填あるいは部分的に充填され、白色ダイ200内のTIR損失を低減させ、白色ダイ200と光学4610との間の光結合の向上を提供する。いくつかの実施形態では、領域5020は、白色ダイ200と光学部5010との間の屈折率整合を提供する材料で充填される。
図51に示される構造は、図50に示されるものに類似する。しかしながら、図51では、くぼみ5100が、光学部5010内に形成され、白色ダイ200を収容または部分的に収容する。白色ダイ200は、例えば、バッチプロセスにおいて、またはピックアンドプレースツールを使用して、くぼみ5100内に形成または挿入され得る。白色ダイ200は、機械的に、あるいは接着剤または糊を用いて、くぼみ5100内に保持され得る。一実施形態では、白色ダイ200は、燐光体230とともに使用される結合剤またはマトリクスと類似のまたは同じ透明材料によって、定位置に保持される。一実施形態では、くぼみ5100は、白色ダイ200より大きい。一実施形態では、くぼみ5100は、白色ダイ200をちょうど収容するようにサイズ決定される。図52および53は、製造の初期段階における、図51の構造の構成要素を示す。図52は、くぼみ5100を伴う、光学部5010を示す。図53は、LEE基板2720、伝導性トレース2730、および白色ダイ200を示す。図52および53に示されるこれらの2つの構造は、図51における構造を形成するために、一緒に嵌合される。
図54に示される構造は、図51に示されるものに類似する。しかしながら、図54の構造の場合、白色ダイ200は、接点が外に向いた状態で光学部5010内のくぼみ5100の中に形成または配置され、伝導性トレース2730は、光学部5010および接点220を覆って形成され、白色ダイ200を電気的に結合する。本実施形態では、LEE基板2720は、排除される。伝導性トレース2730は、種々の方法、例えば、物理的蒸着、蒸着、スパッタリング、化学蒸着、ラミネート、ラミネートおよびパターン化、めっき、印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷等を使用して形成され得る。一実施形態では、反射表面5410が、白色ダイ200の背面から放出される光の全部あるいは実質的または制御された部分が、光学4610に向かって反射し戻されるように、光学部5010の背面を覆って形成される。反射表面5410は、金、銀、アルミニウム、銅等の金属を含み得、蒸着、スパッタリング、化学蒸着、めっき、電気めっき等によって堆積され得るか、あるいは塗料、インク等、例えば、白色インクまたは白色塗料等の反射コーティングを含み得る。反射コーティングが、電気的に伝導性である場合、それは、伝導性トレース2730から分離され得るか、または伝導性トレース2730によって占有される領域から分離(例えば、除去)され得る。反射コーティングは、非伝導性であり得る。反射コーティングは、伝導性トレース2730を覆って、またはその下方に形成され得る。反射コーティングは、白色ダイ200および/または伝導性トレース2730の全部または一部を被覆し得る。反射コーティングはまた、他の材料、例えば、ブラッグ反射体、あるいは鏡面または拡散反射材料の1つ以上の層を含み得る。一実施形態では、光学部5010は、反射材料、例えば、WhiteOptics LLC製White97またはFurukawa製MCPET、あるいは任意の他の反射材料で一面を覆われる。一実施形態では、伝導性トレース2730は、白色ダイ200によって放出される光の波長に対して反射性の材料を含むか、またはそれから形成され、白色ダイ200を包囲する反射材料の領域を提供するようにパターン化される。そのような反射材料または反射LEE基板2720の使用は、光システムの任意の構成、例えば、図50−57に示されるものに適用され得る。図55は、伝導性トレース2730および随意の反射層5410の形成に先立った製造の初期段階における、図54の構造を示す。
図56および57に示される構造は、図54に示されるものに類似する。しかしながら、この場合、伝導性トレース2730は、図56に示されるように、白色ダイ200の形成または配置の前に、光学部5010を覆って形成される。くぼみ5100内への白色ダイ200の形成または配置後、白色ダイ200上の接点220は、ジャンパ(すなわち、個別の導体)5710を使用して、伝導性トレース2730に電気的に結合される。ジャンパ5710は、種々の異なる技法によって形成され得る。一実施形態では、伝導性材料は、例えば、蒸着、スパッタリング、ラミネート、めっき等によって、光学部5010の表面を覆って形成およびパターン化され、パターン化は、フォトリソグラフィ、シャドウマスク、ステンシルマスク等を使用して行なわれ得る。一実施形態では、ジャンパ5710は、印刷、例えば、スクリーン印刷、ステンシル印刷、インクジェット印刷等によって、形成される。一実施形態では、ジャンパ5710は、ワイヤ接合によって形成される。ジャンパ5710は、長方形形状を有し得るが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、ジャンパ5710は、台形、正方形、または任意の形状を有する。ジャンパ5710は、1つ以上の伝導性材料、例えば、アルミニウム、金、銀、白金、銅、炭素、導電性酸化物等を含み得る。ジャンパ5710は、約50nm〜約100μmの範囲内の厚さを有し得る。一実施形態では、ジャンパ5710は、約5μm〜約30μmの範囲内の厚さを有する。一実施形態では、ジャンパ5710は、伝導性トレース2730のために使用される材料を含み、および/または伝導性トレース2730を形成するために使用される方法を使用して形成される。ジャンパ5710の形成の方法および組成は、本発明の限定ではない。
白色ダイ200に関する前述の実施例は、各白色ダイ200内に1つのLEE210を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、各白色ダイ200は、複数のLEE210を含む。
白色ダイ200に関して前述の実施例は、正方形であり、LEE210の接点面に垂直な側壁を有するような白色ダイ200を示す。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、白色ダイ200は、長方形、六方晶、円形、三角形であるか、あるいは任意の形状を有し、および/または接点220を含むLEE210の表面に対して任意の角度を形成する側壁を有する。例えば、白色ダイ200に関連する、用語「白色ダイ」は、白色光を産生する構造を説明するために使用されているが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、異なる色LEE210および異なる燐光体(1つ以上)が、他の色、例えば、琥珀色、緑色、あるいは任意の色またはスペクトルパワー分布を産生するために使用され得る。他の実施形態では、白色ダイ200は、複数のLEE210を含む。いくつかの実施形態では、LEE210は全て同一であるが、他の実施形態では、LEE210は、例えば、異なる波長を放出する、異なるLEE210の2つ以上の群を含む。いくつかの実施形態では、LEE210は、有機光エミッタを含むか、またはそれから本質的に成り得る。
前述の議論は、主に、発光素子に焦点を当てているが、本発明の実施形態は光を吸収する素子、例えば、検出器または光起電素子のためにも使用され得る。図58Aは、光吸収要素(LAE)5810および結合剤5820を含む、例示的素子5800を示す。一実施形態では、LAE5810は、フリップチップ幾何学形状で構成され、接点220は、検出面5830と反対の面上に位置決めされる。一実施形態では、LAE5810は、図17Aに示されるLEE1700に対するものに類似する構造を有する。一実施形態では、LAE5810のための基板は、部分的または完全に、除去される。LAE5810は、可視光スペクトル内および/または外の広範囲の波長範囲にわたる1つ以上の波長を検出するように構成され得る。種々の実施形態では、LAE5810は、UV光、IR光、X線、可視光、または検出器が利用可能な電磁スペクトルの任意の部分を検出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、LAE5810は、GaAs、InAs、AlAs、GaN、InN、AlN、GaP、InP、AlP、InGaP、InAlP、InGaAlP、ZnO、II−VI材料等またはこれらの材料の2つ以上の種々の組み合わせを含み得る。LAE5810が構成される材料は、本発明の限定ではない。
いくつかの実施形態では、LAE5810は、ショトキー検出器、p−n接合検出器、光電気検出器、光電セル、フォトレジスタ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、電荷結合素子、CMOS撮像機等であり得る。LAE5810のタイプおよびLAE5810が動作する方法は、本発明の限定ではない。
一実施形態では、結合剤5820は、LAE5810によって検出された光の波長に対して透明である。一実施形態では、結合剤5820は、部分的に、吸収性であり得、結合剤5820の吸収帯域は、入射波長範囲の範囲からLAE5810によって検出されるべき1つ以上の波長範囲を選択するために使用され得る。例えば、結合剤5820は、低域フィルタ、高域フィルタ、帯域通過フィルタ、またはこれらの種々の組み合わせとして効果的に作用し得る。
いくつかの実施形態では、結合剤5820はさらに、素子5800の性能の1つ以上の側面を向上させるための他の材料を含み得る。例えば、一実施形態では、結合剤5820は、1つ以上の光の波長を吸収し、フィルタとして作用するための材料を含み得る。一実施形態では、結合剤5820は、前述のものに類似する波長変換材料を含む。一実施形態では、これは、入射波長をLAE5810によって検出されるべき異なる波長に偏移させるために使用され得る。例えば、燐光体が、結合剤5820に添加され、入射光の1つ以上の波長(例えば、青色光)を、LAE5810に衝突する1つ以上の異なる波長(例えば、黄色光)に偏移させ得る。このように1つまたは少数のLAE5810が、いくつかの波長変換材料と組み合わせて使用され、比較的に多数の異なるLAE5810を有する必要なく、広波長範囲に及ぶ、検出器群を産生し得る。
白色ダイに関して本明細書に論じられるように、結合剤5820が、造形され得る。いくつかの実施形態では、結合剤5820は、LAE5810による光の収集を増加させるように造形される。図58Bは、ドーム状形状を有するように造形された結合剤5820を有する素子5800の実施例を示す。いくつかの実施形態では、造形された結合剤5820は、結合剤5820への1つ以上の添加剤、例えば、波長変換材料と組み合わせられる。
いくつかの実施形態では、素子5800は、2つ以上のLAE5810を含み得る。一実施形態では、素子5800は、図58CにおけるLAE5810、5810’、および5810’’として識別される、3つのLAE5810を含む。一実施形態では、LAE5810は、赤色波長を検出し、LAE5810’は、緑色波長を検出し、LAE5810’’は、青色波長を検出し、組み合わせは、3つの異なるLAEからの相対的出力信号を評価することによって、色センサとして使用され得る。
いくつかの実施形態では、LAE5810は、光起電素子または太陽電池であり、入射放射(典型的には、但し、必ずしも、可視範囲内ではない)から電力を産生するように設計される。そのような光起電素子は、種々の材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、LAE5810は、GaAs、InAs、AlAs、GaN、InN、AlN、GaP、InP、AlP、InGaP、InAlP、InGaAlP、ZnO、II−VI材料等またはこれらの材料の2つ以上の種々の組み合わせを含み得る。LAE5810が作製される材料は、本発明の限定ではない。いくつかの実施形態では、LAE5810は、単一接合太陽電池であるが、他の実施形態では、LAE5810は、多接合太陽電池である。本明細書に論じられるように、発光要素および検出器に関して、本発明の実施形態を使用して産生される光起電素子は、種々の実施形態では、透明結合剤、結合剤への添加剤、波長変換材料、造形された結合剤、光学部、素子あたり複数のLAE5810等を含み得る。
いくつかの実施形態では、本発明を使用して作製される光起電素子は、加えて、1つ以上の光学部を含み、例えば、図59Aに示されるように、収集を増加させるか、または集光器として作用し得る。図59Aは、太陽電池5910、結合剤5820、および光学部4610を含む、素子5900を示す。一実施形態では、収集または集光のための光学機能は、素子5901のための図59Bに示されるように、造形された結合剤5820を使用して実施される。
いくつかの実施形態では、結合剤5820はさらに、素子5900、5901の性能の1つ以上の側面を向上させるための他の材料を含み得る。例えば、一実施形態では、結合剤5820は、光の1つ以上の波長を吸収し、フィルタとして作用するための材料を含み得る。一実施形態では、結合剤5820は、白色ダイに関して前述のものに類似する波長変換材料を含む。一実施形態では、これは、入射波長を太陽電池5910によって吸収されるべき異なる波長に偏移させるために使用され得る。例えば、燐光体が、結合剤5820に添加され、1つ以上の入射光の波長を、太陽電池5910に衝突する、1つ以上の異なる光の波長に偏移させ得る。このように、太陽スペクトルのより大きな部分が、太陽電池5910によって有用に吸収され得る。いくつかの実施形態では、これは、より低コスト太陽電池5910、例えば、より少ない接合を伴うものの使用を可能にし得る。一実施形態では、各々が異なる波長範囲内の光を吸収する、2つ以上の異なる太陽電池が、図58Cに示される構造に類似する、1つのパッケージ化された素子内に組み込まれ得る。
本発明の実施形態は、電子専用素子として識別される、光を放出も、検出もしない素子に適用され得、その場合、本発明の用途の目的は、いくつかの実施形態では、コスト削減である。種々の実施形態では、比較的に多数の電子素子、特に、チップまたは個別の素子または集積回路が、大量かつ低コストの基本プロセスを使用して、ポリマー系材料(上記に詳細された結合剤のように)内にパッケージ化され得る。本アプローチのいくつかの実施形態では、結合剤5820は、透明である必要はなく、半透明または不透明であり得る。本明細書に論じられるように、発光要素、検出器、および光起電素子に関して、本発明の実施形態に従って産生される、電子専用素子は、結合剤への添加剤、造形された結合剤、複数の素子等を含み得る。
一実施形態では、本発明の電子専用素子は、図60Aに示されるもの等、パッケージ化された電子専用素子であって、素子6000は、電子専用素子6010および結合剤6020を含む。いくつかの実施形態では、電子専用素子6010は、光エミッタまたは検出器より多数の接点を有し得る。例えば、電子専用素子6010は、10個より多い接点、または100個より多い接点、またはさらに多数の接点を含み得る。
図60Bは、ヒートスプレッダ6030を組み込む、別の例示的素子6001を示す。ヒートスプレッダは、本明細書で利用されるように、比較的高熱伝導性、特に、結合剤6020より高い高熱伝導性を伴うある量の材料であり、これは、電子専用素子6010から周囲または追加の熱管理システムに熱を伝達するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ6030は、金属、例えば、Al、Cu、Au、Ag、Cr等である。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ6030は、セラミック、例えば、AlN、SiC、多結晶SiC、多結晶AlN等である。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ6030は、モノリシック構成要素であるが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、ヒートスプレッダ6030は、図60Cおよび60Dにそれぞれ示されるように、複数の個別の部分および別個の部分を備え得る。ヒートスプレッダ6030は、図60Cおよび60Dでは、正方形または長方形として示されるが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、ヒートスプレッダ6030は、任意の形状またはサイズを有し得る。一実施形態では、ヒートスプレッダ6030は、ヒートパイプである。
別の実施形態では、コネクタが、素子、例えば、電子専用素子に追加され得る。一実施形態では、コネクタ6040は、図60Eに示されるように、電子専用素子6010の上に追加され、結合剤6020の存在によって、少なくとも部分的に、定位置に保持される。
別の実施形態では、1つ以上の素子が、図61に示されるように、互の上部に積層され得る。図61は、電子専用素子6010の上に形成される電子専用素子6010’を示す。図61はまた、電子専用素子6010を通しての随意のビア6100を示し、電子専用素子6010’と6010との間の電気結合をもたらす。例えば、ワイヤ接合、はんだ、伝導性接着剤等、他の方法が、素子を電気的に結合するために使用され得る。図61は、異なるサイズを有する、電子専用素子6010と6010’とを示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、電子専用素子6010と電子専用素子6010’とは、同一または実質的に同一サイズを有し得る。
別の実施形態では、電子専用および他の(例えば、光検出および/または発光)素子は、図62に示されるように、同一の結合剤内にパッケージ化され得る。図62は、光検出素子5810に隣接する電子専用素子6010を示す。本アプローチは、いくつかの追加の能力、例えば、信号調整、通信、メモリ等を提供するために使用され得る。一実施形態では、電子専用素子6010および光検出素子5810は、それらが最終的には搭載される回路基板上の接続を介して、それらのそれぞれの接点の各々を通して通信する。一実施形態では、内部接続が、例えば、図61に示されるビアまたはワイヤ接合等と同様に使用される。
いくつかの実施形態では、接点220の全てまたは一部は、図63Aに示されるように、反射層4510によって被覆され得る。そのような実施形態では、反射層4510は、電流が、接点220から反射層4510を通して、例えば、下にある伝導性トレースまたは基板まで流動し得るように、伝導性であることが好ましい。伝導性反射材料の実施例は、例えば、Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti等、銀インク、炭素インク、銅インク等の伝導性インクを含み得る。図63Aは、接点220が反射層4510によって被覆される白色ダイの実施例を示す。図63Aの構造は、反射層4510によって完全に被覆される接点220を示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、接点220の一部のみが、反射層4510によって被覆され得る。図63Bは、製造の初期段階における、図63Aの構造の一実施形態を示す。図63Bは、LEE210および燐光体230を含むか、またはそれらから本質的に成る白色ウエハを示す。図63Cは、製造の後の段階における、図63Bの構造を示し、反射層4510は、LEE210の接点220が反射層4510によって被覆されるように、燐光体230およびLEE210の一部を覆って形成されている。いくつかの実施形態では、反射層4510は、接点220を含む白色ウエハの表面全体にわたって形成され、続いて、反射層4510の一部を除去し、図63Cの構造を産生し得る。例えば、反射層4510は、物理的蒸着、化学的蒸着、蒸発、スパッタリング、めっき、ラミネーション、散布、印刷、スクリーン印刷等によって形成され得る。この層は、次いで、例えば、リソグラフィによってパターン化され得、一部は、例えば、エッチング、ウェット化学エッチング、ドライエッチング、RIE、アブレーション等によって、除去され得る。別の実施形態では、反射層は、選択的に堆積され得る。例えば、反射層4510は、蒸発、スパッタリング等を使用して、物理的またはシャドウマスクを通して堆積されるか、もしくは特定の領域内にのみ形成する反射層4510をもたらす選択的堆積プロセスを使用して堆積されるか、もしくは燐光体230上の反射層4510のパターン化された薄膜または箔のラミネーションまたは形成によって達成され得る。
図63Cに示される実施例では、反射層4510は、6310として識別される、通りまたは個片化領域内に、形成されない。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、反射層4510は、通りまたは個片化領域6310内に形成され得る。いくつかの実施形態では、通りまたは個片化領域内に反射層4510を形成しないことが、個片化プロセスを簡略化し得るため、有益であり得る。図63Cから分かり得るように、各接点220に結合される反射層4510の一部は、LEE210を短絡させることを回避するために、互に電気的に結合されない。図63Dは、個片化の後に、図63Aの構造をもたらす、製造の後の段階における、図63Cの構造を示す。
いくつかの実施形態では、反射材料4510のパターン化された伝導性膜または箔が、図45Aに示されるものに類似する方式で、型基板410または別の基部上に形成され得るが、伝導性箔は、電流が伝導性箔4510および接点220を通して、LEE210まで流動するように図63Eに示されるように、接点220の全てまたは一部の下にある。伝導性箔の一部は、例えば、はんだ、低温はんだ、伝導性エポキシ、ACA、ACF、物理的嵌合等を使用して、接点220に電気的に結合され得る。図63Fは、燐光体230の形成および個片化の後の製造の後の段階における、図63Eの構造の実施例を示す。図63Gは、接点220がACAまたはACF6320を使用して伝導性箔4510に電気的に結合される、実施形態の実施例を示す。いくつかの実施形態では、伝導性膜は、アルミニウム、金、銀、チタン、銅等を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。一実施形態では、伝導性膜4510は、アルミニウムまたは銅を含むか、またはそれらから本質的に成り、約1μm〜約250μmの範囲内、またはより好ましくは、約5μm〜約40μmの範囲内の厚さを有する。
いくつかの実施形態では、反射層4510は、鏡面反射体であり得るが、他の実施形態では、拡散反射体であり得る。いくつかの実施形態では、反射層4510は、伝導性インク、例えば、白色伝導性インクを含むか、またはそれから本質的に成り得る。
別の実施形態では、反射材料に関して本明細書に説明されるものに類似する材料の使用は、例えば、図27に示されるようなACAを使用して、他の目的のために、例えば、型基板410への硬化された燐光体230または下にある伝導性トレースへの硬化された燐光体230の接着等の他の特性を修正するために使用され得る。いくつかの実施形態では、他の性質の修正は、反射性と組み合わせられ得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、実質的に反射性ではない材料であり得る。例えば、硬化されていない燐光体420(図4B)の形成の前に、型基板410上に形成される材料は、型基板410への硬化された燐光体230の接着を低減させる、燐光体/型基板界面にまたはそれらの近傍に層をもたらし得る。いくつかの実施形態では、これは、反射材料であり得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、実質的に反射性ではない材料であり得る。いくつかの実施形態では、これは、本明細書に議論されるように、粉末であり得る一方、他の実施形態では、これは、薄膜であり得る。いくつかの実施形態では、これは、いくつかの実施形態において、材料が硬化された燐光体に組み込まれることを除いて、本明細書に議論される金型剥離材料または薄膜のように作用し得る。
いくつかの実施形態では、反射層4510は、2つ以上の材料または層を含むか、またはそれらから成り得、各層は、異なる目的の役割を果たす。例えば、一実施形態では、反射層4510は、白色ダイ200に隣接する第1の反射層と、下にある基板または接点への反射層の接着の改良をもたすための第1の反射層に隣接する第2の接着層とを含むか、またはそれらから本質的に成り得る。
本明細書に議論されるように、いくつかの実施形態では、燐光体230の表面の全てまたは一部は、例えば、TIRを低減させ、光出力を増加させるか、もしくは、燐光体230と隣接材料との間の接着を増加させるために(例えば、ACA6320またはACA2740への接着を増加させるために)、粗面化またはテクスチャ処理され得る。いくつかの実施形態では、粗面化またはテクスチャ処理は、成形プロセスの間に行われ得る。いくつかの実施形態では、燐光体420と接触する型基板表面の全てまたは一部は、そのような粗面化またはテクスチャ処理される特徴を硬化された燐光体230に与えるために、粗面化またはテクスチャ処理され得る。いくつかの実施形態では、そのような粗面化またはテクスチャ処理は、例えば、アブレーション、レーザアブレーション、エッチングまたは化学的アブレーション、インプリンティング、刻み付け等によって、成形の後に達成され得る。粗面化またはテクスチャ処理の方法は、本発明の限定ではない。
一実施形態では、テクスチャの特徴は、約0.1μm〜約50μmの範囲内、より好ましくは、約0.5μm〜約25μmの範囲内のサイズを有し得る。一実施形態では、テクスチャは、半球またはピラミッド形状であり得る。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、テクスチャは、任意の形状を有し得る。一実施形態では、テクスチャは、規則的または実質的規則的パターンを含むか、またはそれらから本質的に成る一方、他の実施形態では、テクスチャは、ランダムまたは実質的ランダム特徴を含むか、またはそれらから本質的に成る。いくつかの実施形態では、テクスチャのスケールは、有利には、LEE210によって放出される光の閉塞または吸収を低減させるために、LEE210の高さより約10%低いか、またはLEE210の高さより5%低いか、またはLEE210の高さより2%低い。
図64Aおよび64Bは、テクスチャ処理された燐光体を組み込む、実施形態の2つの実施例を示す。図64Aでは、6410として識別されるテクスチャは、規則的周期構造を有する一方、図64Bに示される実施形態では、テクスチャ6410は、不規則的または実質的ランダム構造を有する。図64Bの構造はまた、反射層4510を含む。図64Bは、反射層4510の燐光体230と反対の側を平坦として示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、反射層4510の燐光体230と反対の側は、平坦ではないことがあり得るか、または反射層4510は、燐光体230のテクスチャ処理された表面に一致または実質的に一致させることによって、テクスチャ処理され得る。例えば、図64Cは、テクスチャ処理された外部表面を伴う反射層4510を含むか、またはそれらから本質的に成る、実施形態を示す一方、図64Dは、燐光体230に隣接するテクスチャ処理された表面およびテクスチャ処理された外部表面を伴う反射層4510を含むか、またはそれらから本質的に成る実施形態を示す。いくつかの実施形態では、テクスチャを構成する個々の特徴の全ては、同一または実質的同一形状を有する一方、他の実施形態では、テクスチャを構成する個々の特徴は、異なる形状を有する。図64Aおよび64Bに示される構造は、接点220を囲む、燐光体230の面の全てまたは実質的に全てをテクスチャ処理されるものとして示すが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、燐光体230の表面または面の一部のみが、テクスチャ処理され得る。
図64Aに示される実施形態の場合、テクスチャは、次に燐光体に移転される、型内に形成される規則的周期構造を有する型を使用して形成され得る。いくつかの実施形態では、各個々の特徴は、実質的同一形状を有し得るが、その特徴は、周期的アレイを形成しない。いくつかの実施形態では、そのような構造は、それらの特性を有する型を使用して成形することによって、もしくは型基板410上の粒子またはビーズの形成によって形成され得、各粒子またはビーズは、実質的同一形状を有するが、ビーズの位置は、規則的周期的アレイおよびビーズにわたる成形を形成しない。
図64Bに示される実施形態の場合、テクスチャは、次いで燐光体に移転される、型内に形成される異なる形状の不規則的または実質的ランダム構造を有する型を使用して形成され得る。いくつかの実施形態では、そのような構造は、型基板410上の粒子またはビーズの形成によって形成され得、各粒子またはビーズは、同一形状(例えば、粉末、薄片、または斑点)を有さず、粒子の位置は、規則的周期的アレイを形成しない。
いくつかの実施形態では、テクスチャは、燐光体上にテクスチャ処理されたプレートの刻み付けまたはスタンプによって、硬化または部分的に硬化された燐光体に与えられ得る。
いくつかの実施形態では、材料は、硬化されない燐光体420の形成の前に、またはその一部として、型基板410上に形成され得、燐光体の硬化の後に、この材料の全てまたは一部は、除去され、硬化された燐光体230の一部内において、空隙、くぼみ、または刻み付けを残し得る。図65A−65Cは、燐光体の硬化の後に、材料の除去によってテクスチャを産生する、プロセスの一実施形態の実施例を示す。図65Aは、LEE210および粒子6510が形成されている、型基板410を示す。図65Bは、製造の後の段階における、図65Aの構造を示す。図65Bでは、硬化されていない燐光体420は、型基板410、LEE210、および粒子6510を覆って形成されており、硬化され、型基板410が除去され、粒子6510が、燐光体230内に埋め込まれまたは部分的に埋め込まれている構造を残す。図65Cは、製造の後の段階における、図65Bの構造を示す。図65Cでは、粒子6510の全てまたは一部が、硬化された燐光体230から除去され、テクスチャ6410を残す。いくつかの実施形態では、粒子6510は、燐光体230およびLEE210に影響を及ぼさないか、または実質的に影響を及ぼさない溶液中でのエッチングまたは分解によって、除去され得る。例えば、一実施形態では、粒子6510は、ポリビニルアルコール(PVA)、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、粉、コーンスターチ、スクロース等の1つ以上の水溶性材料を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。一実施形態では、粒子6510は、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、カンファ、キャスターオイル、塩化リチウム、ヨウ化リチウム等の1つ以上のアルコール可溶性材料を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。一実施形態では、粒子6510は、金属を含むか、またはそれらから本質的に成り、好適なウェットまたはドライエッチング液中のエッチングによって除去され得る。例えば、一実施形態では、粒子6510は、アルミニウムを含むか、またはそれらから本質的に成り、塩酸中のエッチングによって除去され得る。粒子6510の組成およびそれを燐光体230から除去するための技法は、本発明の限定ではない。
いくつかの実施形態では、燐光体230は、燐光体の一部のエッチングまたは除去によって、テクスチャ処理され得る。一実施形態では、燐光体230は、マスクを用いないで処置されるように、自由にエッチングされ得る一方、他の実施形態では、マスクは、テクスチャ処理プロセスの一部として使用され得る。シリコーン材料は、例えば、ジメチルアセトアミド系化学物質または他の有機溶媒(例えば、Dynasolve製のDynaloy)を使用する、様々な技法を使用して、エッチングされ得る。いくつかの実施形態では、燐光体は、テクスチャの特定のスケールの形成を助長するために、エッチングに先立ってマスクされ得る。本明細書に議論されるように、そのようなテクスチャは、規則的または不規則的であり得る。テクスチャの形成は、例えば、パターン化およびエッチングによって、例えば、マスクと組み合わせられるリソグラフィを使用して、達成され得る。マスク材料は、フォトレジスト、金属、または他の好適な材料を含み得る。いくつかの実施形態では、形成は、物理マスクまたはステンシルを通したエッチングによって達成され得る。いくつかの実施形態では、マスクは、例えば、燐光体上の金属(例えば、金)の比較的薄層を形成し、次いで、金属内における合体を誘発させるために加熱し、次いでテクスチャ形成のために使用され得る比較的ランダムなマスクを形成することによる凝集作用によって形成され得る。
本明細書に議論されるように、いくつかの実施形態では、白色ダイは、テクスチャを有する燐光体の一部、もしくは反射層で被覆または被着される燐光体の一部、もしくはそれら両方を含み得る。いくつかの実施形態では、反射層自体は、テクスチャ処理され得るが、他の実施形態では、テクスチャは、反射層から分離している。
本明細書における議論は、主に、短波長からより長い波長に偏移させるための波長変換材料または燐光体の使用である下方変換に焦点を当てるが、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、上方変換または上方変換および下方変換の組み合わせが、使用され得る。
本発明の他の実施形態は、追加のあるいはより少ないステップまたは構成要素を有し得、もしくは修正されるか、または異なる順序で実施され得る。一般に、前述の議論では、光エミッタ、ウェル、光学等のアレイは、正方形または長方形アレイとして示されている。しかしながら、これは、本発明の限定ではなく、他の実施形態では、これらの要素は、他のタイプのアレイ、例えば、六角形、三角形、またはいかなる任意のアレイにも形成される。いくつかの実施形態では、これらの要素は、単一基板上において、異なるタイプのアレイに群化される。
本明細書で採用される用語および表現は、限定ではなく、説明の用語および表現として使用され、そのような用語および表現の使用において、図示および説明される特徴またはその一部のいかなる均等物も排除することを意図しない。加えて、本発明のある実施形態が説明されたが、本明細書に開示される概念を組み込む、他の実施形態も、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、使用され得ることは、当業者に明白となるであろう。故に、説明される実施形態は、あらゆる観点において、例証にすぎず、限定ではないと見なされるべきである。
Claims (88)
- 電子素子であって、
固形体積のポリマー結合剤と、
前記ポリマー結合剤内に吊るされている半導体ダイであって、前記半導体ダイは、第1の面と、前記第1の面と反対の第2の面と、前記第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁とを有し、前記半導体ダイは、光を協働して放出する複数の活性半導体層を備えているベアダイ発光要素であり、(i)前記ポリマー結合剤の少なくとも一部は、前記発光要素によって放出される光の波長に対して透明であり、(ii)前記ポリマー結合剤は、前記発光要素から放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料をその中に含み、変換された光と、前記発光要素によって放出される変換されていない光とは、組み合わされ、混合光を形成する、半導体ダイと、
前記半導体ダイの第1の面上に配置されている少なくとも2つの間隔を置かれた接点であって、各々は、末端を有し、各末端の少なくとも一部は、前記ポリマー結合剤によって被覆されておらず、前記接点は、各々、前記半導体ダイの異なる活性半導体層に接触している、少なくとも2つの間隔を置かれた接点と、
第1の導電性反射層であって、前記第1の導電性反射層は、(i)前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、(ii)前記ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、(iii)前記少なくとも2つの接点のうちの第1の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合されている、第1の導電性反射層と、
第2の導電性反射層であって、前記第2の導電性反射層は、(i)前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、(ii)前記ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、(iii)前記第1の接点と異なる前記少なくとも2つの接点のうちの第2の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合され、(iv)前記第1の反射層から電気的に絶縁されている、第2の導電性反射層と
を備えている、電子素子。 - (i)前記第1の導電性反射層は、前記半導体ダイの前記第1の面の一部を覆って配置され、(ii)前記第2の導電性反射層は、前記半導体ダイの前記第1の面の一部を覆って配置されている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1および第2の反射層は、それらの間の間隙によって分離されている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1および第2の反射層の反射性は、前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して、少なくとも75%である、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1および第2の反射層の反射性は、前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して、少なくとも90%である、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1の面と第2の面との間における前記半導体ダイの厚さは、(i)前記第1の反射層の厚さより大きく、(ii)前記第2の反射層の厚さより大きい、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1または第2の反射層のうちの少なくとも1つは、Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti、銀インク、炭素インク、または銅インクのうちの少なくとも1つを備えている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1または第2の反射層のうちの少なくとも1つは、ブラッグ反射体を備えている、請求項1に記載の電子素子。
-
前記ポリマー結合剤内に吊るされている第2の半導体ダイであって、前記第2の半導体ダイは、第1の面と、前記第1の面と反対の第2の面と、前記第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁とを有する、第2の半導体ダイと、
前記第2の半導体ダイの第1の面上に配置されている少なくとも2つの間隔を置かれた接点であって、各々は、末端を有し、各末端の少なくとも一部は、前記ポリマー結合剤によって被覆されていない、少なくとも2つの間隔を置かれた接点と、
第3の導電性反射層であって、前記第3の導電性反射層は、(i)前記第2の半導体ダイまたは前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、(ii)前記ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、(iii)前記第2の半導体ダイの少なくとも2つの接点のうちの第1の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合され、(v)前記第1の反射層から電気的に絶縁されている、第3の導電性反射層と、
第4の導電性反射層であって、前記第4の導電性反射層は、(i)前記第2の半導体ダイまたは前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、(ii)前記ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆って配置され、(iii)前記第2の半導体ダイの第1の接点と異なる前記第2の半導体ダイの少なくとも2つの接点のうちの第2の接点を覆って配置され、かつそれに電気的に結合され、(iv)前記第2および第3の反射層から電気的に絶縁されている、第4の導電性反射層と
をさらに備えている、請求項1に記載の電子素子。 - (i)前記第3の導電性反射層は、前記第2の半導体ダイの前記第1の面の一部を覆って配置され、(ii)前記第4の導電性反射層は、前記第2の半導体ダイの前記第1の面の一部を覆って配置されている、請求項9に記載の電子素子。
- 前記第3の反射層は、前記第2の反射層から電気的に絶縁されている、請求項9に記載の電子素子。
- 前記第3の反射層は、前記第2の反射層に電気的に結合されている、請求項9に記載の電子素子。
- 前記第4の反射層は、前記第1の反射層から電気的に絶縁されている、請求項9に記載の電子素子。
- 前記第4の反射層は、前記第1の反射層に電気的に結合されている、請求項9に記載の電子素子。
- 前記ポリマー結合剤内において、前記半導体ダイと前記第2の半導体ダイとの間の間隔は、0.1mm〜5mmの範囲内である、請求項9に記載の電子素子。
- 前記第1の反射層または前記第2の反射層のうちの少なくとも1つの少なくとも一部は、パターン化またはテクスチャ処理されている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記パターンまたはテクスチャは、0.1μm〜50μmの範囲内の高さを有する表面特徴を備えている、請求項16に記載の電子素子。
- 前記第1の反射層は、はんだ、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤、または異方伝導性膜のうちの少なくとも1つを介して、前記第1の接点に電気的に結合されている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1および第2の反射層の各々は、1μm〜250μmの範囲内の厚さを有する、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1および第2の反射層の各々は、複数の個別の積層を備えている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記ポリマー結合剤の少なくとも一部は、パターン化またはテクスチャ処理されている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1の反射層の前記第1の接点と反対の表面は、前記第2の反射層の前記第2の接点と反対の表面と実質的に同一の平面上にある、請求項1に記載の電子素子。
- 前記ポリマー結合剤は、シリコーンまたはエポキシのうちの少なくとも1つを備えている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記波長変換材料は、燐光体または量子ドットのうちの少なくとも1つを備えている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記発光要素は、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、またはそれらの合金または混合物のうちの少なくとも1つを備えている半導体材料を備えている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記混合光は、実質的に白色の光である、請求項1に記載の電子素子。
- 前記実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有する、請求項26に記載の電子素子。
- 光を前記半導体ダイから受信するように位置付けられている光学要素をさらに備えている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記半導体ダイの前記活性半導体層は、半導体基板上に配置されていない、請求項1に記載の電子素子。
- 前記ポリマー結合剤および前記半導体ダイは、長方体を集合的に画定し、前記長方体は、その隣接する面間に約90°の角を有する、請求項1に記載の電子素子。
- 前記ポリマー結合剤は、5μm〜4000μmの厚さを有する、請求項1に記載の電子素子。
- 前記厚さに垂直な前記ポリマー結合剤の寸法は、25μm〜1000mmである、請求項31に記載の電子素子。
- (i)前記第1の反射層と第2の反射層とは、互に実質的に同一の平面上にあり、(ii)前記第1および第2の反射層は、前記ポリマー結合剤の第1の面と反対のポリマー結合剤の第2の面に対して実質的に同一の平面上にあり、(iii)前記第1の反射層は、実質的に一定の厚さを有し、(iv)前記第2の反射層は、前記第1の反射層の厚さにほぼ等しい実質的に一定の厚さを有する、請求項1に記載の電子素子。
- その上に配置されている複数の導体要素を有する基板をさらに備え、(i)前記第1の反射層は、第1の導体要素に電気的に結合され、(ii)前記第2の反射層は、前記第1の導体要素と異なる第2の導体要素に電気的に結合されている、請求項1に記載の電子素子。
- 前記第1および第2の反射層は、伝導性接着剤、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤、異方伝導性膜、ワイヤ接合、またははんだのうちの少なくとも1つを介して、前記第1および第2の導体要素に電気的に結合されている、請求項34に記載の電子素子。
- 前記基板は、半結晶性または非晶質ポリマー、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、もしくは紙のうちの少なくとも1つを備えている、請求項34に記載の電子素子。
- 硬化ポリマー結合剤内に吊るされている複数の個別のベアダイ発光要素を含む複合ウエハを形成する方法であって、前記方法は、
前記複数の個別のベアダイ発光要素を提供することであって、前記複数の個別のベアダイ発光要素の各々は、第1の面と、前記第1の面と反対の第2の面と、前記第1の面と第2の面とをつなぐ少なくとも1つの側壁と、前記第1の面上の少なくとも2つの間隔を置かれた接点とを有する、ことと、
前記接点が型基板と接触するように、前記複数のベアダイ発光要素を前記型基板上に配置することと、
各発光要素の各接点の少なくとも一部が結合剤によって被覆されないように、前記複数のベアダイ発光要素を前記結合剤でコーティングすることであって、(i)前記ポリマー結合剤の少なくとも一部は、前記発光要素によって放出される光の波長に対して透明であり、(ii)前記ポリマー結合剤は、前記発光要素から放出される光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する変換された光を放出するための波長変換材料をその中に含み、変換された光と、前記発光要素によって放出される変換されていない光とは、組み合わされ、混合光を形成する、ことと、
各発光要素に対して、第1の導電性反射層を形成することであって、前記第1の導電性反射層は、前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、前記第1の導電性反射層は、前記ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆い、かつ、前記少なくとも2つの接点のうちの第1の接点を覆い、前記第1の接点に電気的に結合されている、ことと、
各発光要素に対して、第2の導電性反射層を形成することであって、前記第2の導電性反射層は、前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して少なくとも50%の反射性を有し、前記第2の導電性反射層は、前記ポリマー結合剤の第1の面の一部を覆い、かつ、前記第1の接点と異なる前記少なくとも2つの接点のうちの第2の接点を覆い、前記第2の接点に電気的に結合され、前記第2の導電性反射層は、前記第1の導電性反射層から電気的に絶縁されている、ことと、
前記結合剤を硬化させ、前記複合ウエハを形成することと、
前記型基板を除去することと
を含み、
そのような前記第1および第2の導電性反射層の各々の少なくとも一部は、前記結合剤によって被覆されず、電気的接続のために利用可能である、方法。 - 各発光要素は、ベアダイ発光ダイオードを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記複合ウエハを複数の個別の部分に個片化することをさらに含み、前記複数の個別の部分の各々は、少なくとも1つ発光要素を含む、請求項37に記載の方法。
- 前記複合ウエハは、前記型基板が除去される前に個片化される、請求項39に記載の方法。
- 前記複合ウエハは、前記型基板が除去された後に個片化される、請求項39に記載の方法。
- (i)前記複合ウエハは、個片化領域に沿って個片化され、(ii)個片化することに先立って、前記第1および第2の反射層の部分は、前記個片化領域内において除去される、請求項39に記載の方法。
- 前記複合ウエハの各個別の部分は、長方体であり、前記長方体は、その隣接する面間に約90°の角を有する、請求項39に記載の方法。
-
基板を覆って配置されている第1の導体要素に、前記第1の反射層を電気的に結合することと、
前記基板を覆って配置されている、前記第1の導体要素と異なる第2の導体要素に、前記第2の反射層を電気的に結合することと
をさらに含む、請求項39に記載の方法。 - 前記第1および第2の反射層は、伝導性接着剤、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤、異方伝導性膜、ワイヤ接合、またははんだのうちの少なくとも1つを介して、前記第1および第2の導体要素に電気的に結合されている、請求項44に記載の方法。
- 前記結合剤は、シリコーンまたはエポキシのうちの少なくとも1つを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記波長変換材料は、燐光体または量子ドットのうちの少なくとも1つを含む、請求項37に記載の方法。
- 各発光要素の前記接点は、前記発光要素のコーティングおよび前記結合剤の硬化中、結合剤によって実質的に全体的にコーティングされないままである、請求項37に記載の方法。
- 前記型基板を除去することは、
前記複合ウエハと接触する第2の基板を、前記複合ウエハの前記発光要素の接点と反対の表面上に配置することと、
前記型基板を前記複合ウエハから除去することであって、前記複合ウエハは、前記第2の基板に取り着けられたままである、ことと
を含む、請求項37に記載の方法。 - 前記複合ウエハを前記第2の基板から分離することをさらに含む、請求項49に記載の方法。
- 前記複数の発光要素を前記結合剤でコーティングすることは、
複数の個別の区画を含む型を提供することと、
前記結合剤を前記型の中に分注することと、
前記型の上に前記型基板を配置することであって、それによって、1つ以上のベアダイ発光要素は、前記結合剤内に、各区画の中または上方に吊るされる、ことと、
前記結合剤を硬化または部分的に硬化させることと、
前記型基板を前記型から除去することと、
を含み、
各区画は、硬化の後、補完形状を前記結合剤の部分に与える、請求項37に記載の方法。 - 前記結合剤の部分の前記補完形状は、互に実質的に同一である、請求項51に記載の方法。
- (i)前記型の表面は、テクスチャを含み、(ii)前記硬化された結合剤の少なくとも一部は、前記結合剤の硬化後、前記テクスチャを含み、(iii)前記テクスチャは、約0.25μm〜約15μmの範囲から選択される、前記結合剤の表面より上の高さを含む、請求項51に記載の方法。
- 前記複数のベアダイ発光要素を前記結合剤でコーティングすることは、前記型基板の上に前記結合剤を分注することを含み、前記結合剤は、前記型基板の表面より上に延びている1つ以上の障壁によって、前記型基板の上に含まれる、請求項37に記載の方法。
- 前記ベアダイ発光要素は、各々、GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、シリコン、もしくはそれらの合金または混合物のうちの少なくとも1つを含む、半導体材料を含む、請求項37に記載の方法。
- 前記混合光は、実質的に白色の光を含む、請求項37に記載の方法。
- 前記実質的に白色の光は、2000K〜10,000Kの範囲内の相関色温度を有する、請求項56に記載の方法。
- 前記実質的に白色の光は、前記複合ウエハにわたり、4マクアダム楕円より小さい色温度変動をもたらす、請求項56に記載の方法。
- 前記実質的に白色の光は、前記複合ウエハにわたり、2マクアダム楕円より小さい色温度変動をもたらす、請求項56に記載の方法。
- 前記複合ウエハは、第1の表面と、前記第1の表面と反対の第2の表面とを有し、前記第1および第2の表面は、実質的に平坦かつ平行である、請求項37に記載の方法。
- 前記複合ウエハは、10%未満の厚さ変動を伴う実質的に均一な厚さを有する、請求項37に記載の方法。
- 前記複合ウエハは、5%未満の厚さ変動を伴う実質的に均一な厚さを有する、請求項37に記載の方法。
- 前記複合ウエハのポリマー結合剤は、5μm〜4000μmの厚さを有する、請求項37に記載の方法。
- 前記厚さに垂直な前記複合ウエハの寸法は、5mm〜1000mmである、請求項37に記載の方法。
- 前記第1および第2の反射層の各々は、1μm〜250μmの範囲内の厚さを有する、請求項37に記載の方法。
- 前記第1および第2の反射層の各々は、複数の個別の積層を含む、請求項37に記載の方法。
- 前記複合ウエハのポリマー結合剤内において、前記複数の発光要素の各々の間における間隔は、0.1mm〜5mmの範囲内である、請求項37に記載の方法。
- 前記複合ウエハの発光要素の各々より上の結合剤の厚さは、5%以内で同一である、請求項37に記載の方法。
- (i)少なくとも1つのベアダイ発光要素は、基板の上に1つ以上の活性層を含み、(ii)前記基板は、前記結合剤でコーティングする前に部分的または完全に除去される、請求項37に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのベアダイ発光要素の前記基板は、前記少なくとも1つのベアダイ発光要素を前記型基板上に配置した後に部分的または完全に除去される、請求項69に記載の方法。
- 前記第1または第2の反射層の少なくとも一部において、テクスチャまたはパターンを形成することをさらに含む、請求項37に記載の方法。
- 前記パターンまたはテクスチャは、0.1μm〜50μmの範囲内の高さを有する表面特徴を含む、請求項71に記載の方法。
- 前記第1または第2の反射層のうちの少なくとも1つは、前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して、少なくとも75%の反射性を有する、請求項37に記載の方法。
- 前記第1または第2の反射層のうちの少なくとも1つは、前記発光要素または前記波長変換材料のうちの少なくとも1つによって放出される光の波長に対して、少なくとも90%の反射性を有する、請求項37に記載の方法。
- 前記第1または第2の反射層のうちの少なくとも1つは、薄膜または複数の粒子のうちの少なくとも1つを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記第1または第2の反射層のうちの少なくとも1つは、Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti、銀インク、炭素インク、または銅インクのうちの少なくとも1つを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記第1の反射層は、はんだ、伝導性エポキシ、異方伝導性接着剤、または異方伝導性膜のうちの少なくとも1つを介して、前記第1の接点に電気的に結合されている、請求項37に記載の方法。
- 前記第1の反射層は、物理的蒸着、化学的蒸着、蒸発、スパッタリング、めっき、ラミネーション、散布、印刷、またはスクリーン印刷のうちの少なくとも1つを使用して、形成される、請求項37に記載の方法。
- 光を前記発光要素から受信するように、前記発光要素を覆って光学要素を位置付けることをさらに含む、請求項37に記載の方法
- 前記発光要素は、各々、半導体基板上に配置されていない複数の活性層を含む、請求項37に記載の方法。
- 前記結合剤は、前記第1および第2の導電性反射層を形成する前に硬化される、請求項37に記載の方法。
- 前記第1および第2の導電性反射層の形成は、
前記ポリマー結合剤の第1の面の少なくとも一部を覆い、かつ前記少なくとも2つの接点の少なくとも一部を覆う層を形成することと、
前記層の一部を除去し、前記第1および第2の導電性反射層を形成することと
を含む、請求項37に記載の方法。 - 前記第1および第2の導電性反射層の形成は、
前記ポリマー結合剤の第1の面の実質的に全てを覆い、かつ前記少なくとも2つの接点を覆う層を形成することと、
前記層の一部を除去し、前記第1および第2の導電性反射層を形成することと
を含む、請求項37に記載の方法。 - 前記第1および第2の導電性反射層の形成は、
前記複合ウエハの一部を覆ってマスキング材料を配置し、前記第1および第2の導電性反射層の所望の位置に対応する開口部を形成することと、
前記マスキング材料および前記開口部のうちの少なくとも一部を覆う層を形成することと、
前記マスキング材料を除去し、前記第1および第2の導電性反射層を形成することと
を含む、請求項37に記載の方法。 - 前記複数のベアダイ発光要素を前記型基板上に配置することは、前記ベアダイ発光要素の接点を前記型基板内に少なくとも部分的に埋め込むことを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記ベアダイ発光要素の接点は、少なくとも2μmだけ、前記型基板内に埋め込まれる、請求項85に記載の方法。
- 前記結合剤の硬化後、前記ベアダイ発光要素の接点の各々は、少なくとも1μmだけ、前記硬化された結合剤から突出している、請求項37に記載の方法。
- 前記結合剤の硬化後、その前記接点に近接する各ベアダイ発光要素の各側壁の少なくとも一部は、少なくとも1μmだけ、前記硬化された結合剤から突出している、請求項37に記載の方法。
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