TWI358837B - Molded chip fabrication method and apparatus - Google Patents

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TWI358837B
TWI358837B TW093128231A TW93128231A TWI358837B TW I358837 B TWI358837 B TW I358837B TW 093128231 A TW093128231 A TW 093128231A TW 93128231 A TW93128231 A TW 93128231A TW I358837 B TWI358837 B TW I358837B
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Description

1358837 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關半導體元件之塗佈，尤其有關以含有一或多 個光轉換材料之基體材料塗佈發光二極體（LED)之方法及 裝置》 【先前技術】 LED疋將電能轉換為光的固態元件’通常包含夾在兩個 相對摻雜層之間的半導體材料作用層。當施加偏壓橫跨摻 雜層時，電洞及電子會注入該作用層並在此重新結合以產 生從作用層及該LED所有表面全向發射的光。LED(如基於 第ΠΙ族氮化物的led)近來的進展已造成超越利用燈絲之 光源的高效率光源，在輸入功率上，提供同等或更大亮度 的光。 照明應用所用之習用led的一個缺點是，無法從其作用 層產生白光。要從習用led產生白光的一個方式是，結合 不同LED的不同光波長。例如，藉由結合紅色、綠色及藍 色發光LED的光，或結合藍色及黃色LED的光，即可產生白 光。 此法的一個缺點是，必須使用多個LED才能產生單色 光，因而增加總成本及複雜度。使用不同材料系統製造的 不同類型LED也可以產生不同顏色的光。結合不同LED類型 以形成白燈需要昂貴的製造技術及複雜的控制電路，因為 各兀件具有不同的電需求且在不同的操作條件下（如溫 度、電流或時間）會以不同的方式運作。 96l62.doc 1358837 近來，單一藍色發光LED的光已藉由以黃填、聚合物或 染料塗佈LED而轉換成白光’其中典型的磷光體係為鈽-摻 雜的釔鋁石榴石（Ce:YAG)。[請參閱曰亞化學工業公司 (Nichia Corp.)白色 LED，零件編號 NSPW300BS、 NSPW312BS等；另請參閱Hayden的美國專利第5959316號 「Multiple Encapsulation of Phosphor-LED Devices (磷光體 -LED元件的多個封裝）」]。四周的磷光體材料會將部分led 藍光的波長「向下轉換（降頻）」，將其顏色變為黃色。例如， 如果基於氮化物的藍色發光LED為黃磷所包圍，則部分藍 光會通過磷光體而不會改變，而大部分藍光會向下轉換為 黃色》該LED會發出藍光與黃光，然後結合以提供白光。 以磷光體層塗佈LED的一個習用方法會利用注射筒或喷 嘴將含有環氧的鱗光體注射在led上。此方法的一個缺點 是常常很難控制碌光體層的幾何形狀及厚度。因此，從led 不同角度發射的光可以通過不同數量的轉換材料，致使 LED具有不均勻的色溫（為視角的函數）。注射筒方法的另一 個缺點是，由於很難控制幾何形狀及厚度，因此很難持續 重製具有相同或相似發光特性的led。 另一個塗佈LED的習用方法是利用模板印刷，其係說明 於Lowery的歐洲專利申請案EP 1198016 A2。多個發光半導 體το件會以相鄰LED之間的所需距離配置在基板上。所提 供的模板具有對準led的開口，其中孔洞稍微大於LED及模 板比LED厚β模板會設置在基板上，其中各LED位在模板中 個別的開口内。然後會在模板開口中沉積一組合物，以覆 96162.doc 1358837 蓋LED，其中一典型組合物為能以熱或光固化之聚矽氧聚 合物中的磷洗體。在填滿孔洞後，會從基板移除模板及將 模板組合物固化成固態。 此方法的一個缺點是，和上述注射筒方法一樣，很難控 制含有聚合物之磷光體的幾何形狀及層厚度。模板組合物 無法完全填滿模板開口，致使形成的層不均勻。含有組合 物的Q光體也可以黏到模板開口，以減少留在led上的組 合物數量。這些問題會造成具有不均勻色溫的LED及很難 持續重製具有相同或相似發光特性的LED。 另一個以磷光體塗佈LED的習用方法會利用電泳沉積。 轉換材料粒子會懸浮在使用電解質的溶液中。複數個LED 會配置在接著幾乎完全浸入電解質溶液的導電基板上。來 自電源的一電極會麵合至導電基板未浸入溶液的位置另 一個電極則配置於電解質溶液中。來自電源的偏壓會施加 &跨電極，致使電流通過溶液到達基板及其。這會產 生使轉換材料被吸引至LED的電場，以轉換材料覆蓋LED。 此方法其中一個缺點是在以轉換材料覆蓋，會從 電解質溶液取出基板，致使LED及其轉換材料為保護環氧 所覆蓋。這會增加額外的程序步驟，及轉換材料（磷光體粒 子）在塗上環氧前會受到擾亂。此程序的另一個缺點是電解 質溶液中的電場會改變，致使不同濃度的轉換材料會沉積 橫跨LED。轉換粒子也會沈澱於溶液_，因而也造成橫跨 LED的不同轉換材料濃度。可授拌電解質溶液以免沈殿， 但卻會造成擾亂已在LED上之粒子的危險。 96162.doc 1358837 【發明内容】 本發明揭禾—種用於塗佈半導體元件的方法及裝置，其 中可控制塗層的幾何形狀及厚度。根據本發明的方法及裝 置特別調適以具有轉換粒子之「基體材料」控㈣塗佈發 =極體(LED)。§亥方法及裝置使用簡易，並能重製具有實 質上相同之塗層幾何形狀及厚度之塗佈的半導體元件。 根據本發明，用於塗佈複數個半導體元件之方法的一項 具體實施例包含提供具㈣成孔的鑄模。複數個半導體元 件係黏著於該鑄模形成孔内及一塗料會注入該缚模中，以 填滿該鑄模形成孔並至少部分覆蓋該等半導體元件。該塗 料會進行固化或以其他方式處自，致使該等半導體元件至 少部分内嵌於該塗料中。具#該等内嵌半導體元件的該固 化塗料會從該形成孔中移除。該等半導體元件會分開，使 各半導體元件至少部分為一層該塗料所覆蓋。 根據本發明之方法的另一項具體實施例特別調適以塗佈 後數個發光二極體（LED)及包含提供具有形成孔的鑄模。複 數個LED係黏著於該鑄模形成孔内及將一基體材料注入或 以其他方式引入該鑄模中，以填滿該鑄模形成孔並至少部 分覆蓋該等LED»該基體材料接著會進行固化或以其他方 式處理，致使該等LED至少部分内嵌於該基體材料中。具 有該等内嵌LED的基體材料會從該形成孔中移除及該等内 肷LED會分開，使各LED至少部分為一層基體材料所覆蓋。 用於塗佈複數個半導體元件之裝置之一項具體實施例包 含具有配置可固定半導體元件之一形成孔的一鑄模外罩。 96162.doc 1358837 該形成孔的配置亦可使一塗料能夠注入或以其他方式引入 並填滿該形成孔以至少部分覆蓋該等半導體元件。 根據本發明之裝置的另一項具體實施例係特別調適以塗 佈LED及包含具有配置可固定複數個LED之一形成孔之一 鑄模外罩》該形成孔包含至少一頂部表面及底部表面，其 中LED配置於該底部表面或頂部表面上。鑄模外罩的配置 亦可使基體材料能夠注入其形成孔以覆蓋LED及填滿形成 孔。 在根據本發明分開塗佈的LED後，可對各;led施加偏壓’ 使光能夠全向發射。led光會通過基體材料層，在此至少 部分LED光會藉由轉換粒子轉換成不同》皮長的《。形成孔 的配置及相鄰LED之間的切割位置能控制各分開之LED上 之基體材料的幾何形狀及厚度，致使從LED表面上不同點 所發射的光貫質上通過相同數量的轉換材料。這會使 具有更均勻的色溫（為視角的函數）。 【實施方式】 塗佈方法 圖1根據本發明，顯示塗佈半導體元件之方法1〇的一項具 體實施例及包含提供鑄模的第一步驟12。一較佳鑄模包 含：其配置能將半導體元件固定其中的形成孔，及可注入 或以其他方式以其中以覆蓋元件的塗料。形成孔可以有 許多不同的形狀及較佳由至少上平行表面及下平行表面來 定義。在其他具體實施例中，形成孔可進一步由在上表面 及下表面之間延伸的側面加以定義。形成孔的不同形狀包 96I62.doc 10· 1358837 括，但不限於：圓盤狀、方塊狀或鏡片狀。側面可延伸於 上表面及下表面整個邊緣周圍或可間斷。 在步驟14，會將半導體元件配置在形成孔内，且在較佳 的方法10中，會以預定的圖案精確配置元件。可以使用許 多不同的方法以許多不同的方式將元件配置在形成孔内。
在較佳的配置方法中’會藉由分開上表面與下表面並使用 精確的取放系統來放置元件，將元件放在下表面上。或者， 可以使用樣板’如具有尺寸及形狀類似下表面及對應半導 體元件所需位置之開口的薄金屬箔，將元件放在下表面 上。此金屬泊可以放在下表面上，及半導體元件可配置在 金屬㈣口内。放好元件後’即可將金屬镇移除。在這兩 個方法中，料元件後，即可將上表面放回下表面上。下 文將進-步說明’相鄰元件間的橫向空間及上表面與下表 面間的空間可提供半導體元件上所需的塗佈厚度。
在步驟16,會將塗料注入或以其他方式引入缚模的形 孔，以填滿形成孔及覆蓋半導體元件。在步驟18，會處 及穩定塗料’使塗料硬化並使半導體變成至少部分内嵌 塗料中。因而形成半導體元件及塗料的薄片。在較佳的 法1〇中’塗料係如環氧、聚錢或其他聚合物，而較佳 處理及穩定步驟18包括使用塗料固化排程指定的習用方 進行固化。這包括熱固化、光學固化或室溫固化。或者 基體材料或塗料可包含各種熱固性、熱塑性、射出成型 其他聚合物或有關材料。 在步驟20,會從鑄模形成孔移除半導體元件及塗料的 96l62.doc -11· 1358837 片以進一步處理。在步驟22,會藉由切割元件間的塗料， 分開個别的丰導體元件。這可以使用許多不同的方法來完 成，如習用的鋸開或切塊，或利用劃開及折斷來完成。 如上述，在較佳的步驟14，會以相鄰元件間均勻的橫向 距離將半導體元件放在下表面上。形成孔的上表面及下表 面較佳也平行。如果將具有相同高度的相似半導體元件放 在形成孔的下表面上，則各元件頂部及上表面之間的距離 應相同。這會使各元件頂部的塗料層厚度實質上相同。分 開元件時，切割的較佳位置能使覆蓋各元件側面之形成層 ,、有相同的厚度在根據本發明之方法的—項具體實施例 中，切口係為相鄰元件之間的相等距離。此程序可產生具 有幾乎均勻之塗料層的元件及此程序可重複以產生相似的 凡件。在其他具體實施例中，可以不同角度進行不同類型 的切割以改變半導體元件上不同位置的塗料厚度。 方法10可以用來塗佈許多不同類型的半導體元件，且較 佳的兀件係為如發光二極體（LED)的固態發光元件。覆蓋 LED之方法的較佳塗料係為包含可固化材料及一或多個光 轉換材料的「基體材料」（下文將進一步說明）。 圖2根據本發明_示類似方法1〇之彳法3㈣流程圖，但係 用於塗佈複數個LED。在步驟32,會提供具有形成孔的鎮 模’該形成扎具有至少平行的上表面及下表面，不過，形 成孔可以有許多不同的㈣。鑄模表面較佳為平坦且包含 在處理步驟（如固化）期間不會強力黏著基體材料或LED的 材料。由於不會黏著，因此可從基體材料及led移除上表 96162.doc -12- 1358837 面及下表面’而沒有任何可能造成LED上不均勻之基體材 料層的損壞一。上表面及下表面可以利用許多不同的材料製 成’並能以薄片金屬或玻璃片提供。 為了進一步減少上表面及下表面會黏著基體材料或LED 的危險，也可以使用對基體材料抗黏且對處理及固化耐熱 的塗層或薄膜層覆蓋形成孔的表面。兩側上的薄膜應該夠 黏以便能夠黏住形成上表面及下表面的玻璃或金屬及黏住 形成LED的半導體材料。薄膜不庳黏接這些能讓半導體元 件及固化基體材料容易從鑄模表面分開而無損壞的材料或 基體材料。許多不同的薄膜可與市場上可從Gei_pak, lLc 購得’稱為Gel-Pak®的較佳薄膜一起使用。 在步驟34，會以預定的排列或圖案將LED放在鑄模的形 成孔内，及在較佳的具體實施例中，係將薄膜層配置在LED 及形成孔的表面之間。將LED配置在形成孔的下表面上較 佳，並可以使用上述方法10之步驟14的相同方法加以放置。 最好在LED及形成孔的表面之間有足夠的黏著性，以避 免基體材料在LED及表面之間下溢。橫向led在一表面上有 接觸，此表面通常與形成孔表面（或薄膜層）相鄰。縱向lEd 通常在相對的表面有接觸’這兩個表面均可與形成孔表面 相鄰。最好能避免會覆蓋接觸的基體材料下溢，以便在lEd 處理後可以進行電接觸。如果發生下溢，則通常必須藉由 了倉t*彳貝壞LED及接觸的虫刻從接觸表面移除基體材料。改 良黏著性及減少下溢的一個方法是，在LED及鑄模表面或 薄膜之間塗上少量的低黏性膠黏劑，如聚矽氧。此附加層 96I62.doc .13- 1358837 能當作接觸的 清洗程序，即 可防止下溢及在熱處理步驟（如固化）期間還 表面保護。旋用不會損壞led或接觸的習用 可移除聚矽氧β 在步驟36 ’會注入或以其他方式引 楛的拟劣π ，《 — 丞體材科亚填滿鑄 化m，U謂D。基體材料可以利用許多不同的 “勿製成，但含有一或多個光敏轉換材料較佳，如散佈 於可熱固化或光學固化或於室溫固化之環氧或聚石夕氧黏社 劑中的磷光體。為獲得均句的LED光發射，應將轉換材料 均句散佈在整個環氧或W氧卜對於最好發射不均句光 的具體實施例而言，基體材料中的轉換材料可以不均勻， 使不同角度的LED發光能夠通過不同數量的基體H或 者，基體材料可呈現或含有呈現各種有用特性（如高折射率） 的材料，以增加LED的光線擷取。 乂下/、疋些磷光體的清單，這些磷光體可以單獨或結 合使用作為轉換材料，其分組係按照各發射以下激發之重 新發射的顏色。 紅色 Y2O2S : Eu3+, Bi3+ YV04 : Eu3+, Bi3+ SrS : Eu2+
SrY2S4 : Eu2+
CaLa2S4: Ce3+ (Ca, Sr) S : Eu2+ Y2O3 ： Eu3+, Bi3+ 96162.doc -14- 1358837
Lu2〇3 ： Eu3+ (Sr2.xLax) (CeuxEux) 04 Sr2Cei.xEux04 Sr2.xEuxCe04 Sr2Ce04
SrTi03: Pr3+, Ga3+ 橘色
SrSi〇3: Eu, Bi 黃色/綠色 YB〇3: Ce3+, Tb3+
BaMgAl10O17: Eu2+, Mn2+ (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga) 2S4: Eu2+
ZnS :Cu+,A13+
LaP04 : Ce,Tb
Ca8Mg (S1O4) 4C12 ： Eu2+, Mn2+ ((Gd, Y, Lu, Se, La, Sm) 3 (Al, Ga, In) 5〇i2: Ce3 ((Gd, Y) i.xSmx) 3 (Al^Gay) 5〇i2: Ce3+ (Yl-p-q-rGdpCeqSlTlr) 3 (Ali_yGay) 5〇i2 Y3 (A“-sGas) 5012: Ce3+ (Y，Ga，La) 3A15012: Ce3+
Gd3In5012 ： Ce3+ (Gd,Y)3Al5〇i2：Ce3+5 Pr3+
Ba2 (Mg, Zn) Si207 ： Eu2+ (Y，Ca，Sr)3(Al，Ga，Si)5(0，S)12 -15- 96162.doc 1358837
Gd〇.46Sr〇.3lAli.23〇xFl.38 '· Eu2+0.06 (Bai.x.ySrxCay) Si04 : Eu Ba2Si04 ： Eu2+ 藍色
ZnS : Ag, A1 結合的黃色/紅色 Y3AI5O12 ： Ce3+, Pr3+ 白色
SrS : Eu2+, Ce3+, K+ 應明白，許多其他磷光體及其他材料都可用作根據本發 明的轉換材料。 參考上述清單，根據某些所需特性，以下磷光體用作轉 換材料較佳。各磷光體在藍色及/或UV發射光譜中受到激 發，提供所需的峰值發射，具有有效的光轉換，且具有可 接收的斯托克位移（Stokes shift)。 紅色
Lu2〇3 ： Eu3+ (Sr2-xLa.x) (C0i.xEux) O4 Sr2Cei.xEux04 Sr2-xEuxCe04 SrTi03 : Pr3+, Ga3+ 黃色/綠色 (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga) 2S4 ： Eu2+
Ba2 (Mg，Zn) Si207: Eu2+ 96i62.doc •16· 1358837
Gd〇.46Sr〇.3lAli.23〇xFl.38 : Eu2+〇.〇6 (Ba卜x.ySrxCay) Si〇4: Eu Ba2Si04 ： Eu2+ 為進一步改良覆蓋之LED之光發射的均勻性，基體材料 也可以包括散射粒子，以在光線通過基體材料時隨機折射 光線。要有效散射光線，散射粒子的直徑應約為散射光之 波長的一半。來自LED的光會通過粒子並會受到折射以混 合及散播光。較佳的散射粒子實質上不會吸收LED光，並 具有與其内嵌其中的材料(例如，環氧）實質上不同的折射率。散 射粒子應儘量有最高的折射率。合適的散射粒子可以具有 高折射率（11=2.6至2.9)的氧化鈦（丁丨〇2)製成。其他如小空洞 或細孔的元素也可以用來散射光線。 在步驟38，會固化基體材料使LED至少部分内嵌於基體 材料中。在开> 成孔包含平行上表面及下表面的具體實施例 中’ LED及基體材料會形成薄片，其中LED至少部分内嵌於 基體材料中。藉由室溫、光學固化之光線下、或熱固化之 升高溫度的材料固化排程’可將基體材料固化。在方法3〇 之較佳的具體實施例中，除了 LED底部表面外，將會覆蓋 LED的所有表面。在步驟40 ,會使用分開鑄模之上表面及 下表面以釋放薄片的方法，從鑄模的形成孔移除LED及基 體材料的薄片’不過，也可以使用許多其他方法。在步驟 42 ’可分開各LED，較佳係藉由將薄片中的LED分成個別的 元件’且各元件在其四周具有相似的基體材料厚度。可以 使用方法10之步驟2〇所述的方法，包括鋸開或切塊或劃開 96162.doc -17- 1358837 及折斷。 鑄模的設計可使形成孔之上表面及下表面之間的距離及 相鄰LED之間的橫向分開在各分開的LED上形成所需之均 勻的基體材料厚度。這會產生發射均勻色溫之塗佈的[ED 及可以相同或相似發光特性持續重製的led。 如下文詳細說明’根據要塗佈的led類型，可以不同的 方式配置鑄模》對於橫向元件，正極端子及負極端子係在 相同的LED表面上，可將LED配置成接觸與形成孔的下表面 相鄰。可在上表面及下表面之間包括隔離物以維持兩個表 面之間所需的距離，致使LED頂部及形成孔的上表面之間 有空間。當形成孔填滿基體材料時，各LED的頂部表面會 為具有相似厚度的一層基體材料所覆蓋。 對於具有縱向接觸幾何形狀的LED，—個接觸可在各㈣ 的頂部表面，及另-個接觸可在㈣的底部表面。在注入 基體材料期間，應保護頂部接觸端子使其不受基體材料的
覆盡。在一項具體實施例中，形成孔的上表面會留在LED ，頂部表面接H這兩個表面之間的接觸點可防止頂 邛接觸完全為注入的基體材料所覆蓋。 上述各方法均可提供沒有頂部表面的禱模形成孔。在這 二具體實施射，應小心及以控制良好的方式塗上基體， 橫向咖頂層的所需厚度及防正覆蓋縱向LED的頂 4接觸表面。 塗佈裝置 圖3及圖4根據本發明，顯示 土孟怖裝置50的一項具體 96162.doc -18- 1358837 實施例，該裝置可用來小型塗佈許多不同的半導體元件’ 但係特別調適以基體材料小型塗佈橫向led。裝置50包括 鑄模外罩51，該外罩包含下方區段52，該下方區段包括具 有LED 55配置在其頂部表面的底部支撐體54。頂部表面％ 及底部支撐體54為平坦較佳，及支撐體54可以具有許多不 同厚度的許多不同材料製成。支撐體材料在固化程序期間 不應黏著LED或基體材料。合適的材料包括鋁、玻璃、及 不鏽鋼，及底部支撐體54應該夠厚，以便在層形成程序期 間不會收縮。 可以使用上述精確放置方法將LED 55放在支撐體上。在 LED 55及底部支撐體的平坦表面56之間也可以包括雙面膠 膜58。如上述，薄膜58可黏在支撐體表面56上，並提供可 固定LED 55的黏性表面。薄膜58也可以禁得起處理及固化 步驟，同時不會黏著基體材料，薄膜58的合適材料係為 Gel-Pak®(如上述圖1的方法10)。薄膜58有助於減少黏住底 部支撐體54之表面之基體材料的數量。在橫向led 55所示 的具體實施例中，各LED 55的正極端子59及負極蟪子6〇係 在與第一薄膜58相鄰之各LED的表面上，使得在將基體材 料注入鑄模50時，正極端子及負極端子不會為基體材料所 覆蓋。 鑄模外罩50還包括配置在下方區段52之上的上方區段 61。上方區段61包含提供平坦的頂部表面64及可以底部支 樓體54之相同或不同厚度材料製成的頂部支撑剛體^在 平坦的頂部表面64上也可以包括第二層膠膜63以提供確 96162.doc 19 1358837 實抵抗基體材料之黏著性及禁得起處理及固化步驟的表 面〇 _ 上方區段61係配置在下方區段52上，且在兩個區段之間 的空間至少部分定義鑄模的形成孔6 8。兩個區段之間的空 間應該夠大以在LED 55的頂部與第二膠膜63之間提供空 間。參考圖4，可以將基體材料7〇注入或以其他方式引入形 成孔6 8 ’使其可填滿上方區段61及下方區段$ 2之間的空間 且各LED為基體材料70所覆蓋。正極端子59及負極端子6〇 不會為基體材料所覆蓋’並在分開個別的LED後，端子5 9、 60可用來進行接觸。 在注入基體材料7 0及後續的處理/固化步驟期間，應該維 持下方區段52及上方區段61之間的距離。下方區段52及上 方區段61可具有在其間延伸的第一縱向隔離物65及第二縱 向隔離物66(如圖2及圖4所示）。隔離物65、66的配置可維持 下方區段52及上方區段61之間的距離，因此可在led 55的 頂部表面上獲得所需的基體材料層厚度。隔離物65、66可 以許多不同方式來配置並可形成為整個形成孔68之邊緣四 周的單一隔離物，或也可以使用多個隔離物。 隔離物65、66的内部進一步可定義注入基體材料7〇的形 成孔68。根據本發明，可以利用許多不同的方法將基體材 料70注入或引入形成孔68。一個此種方法包含··移除上方 區段61、使用注射筒將材料70注入形成孔、及放回上方區 段61。或者’鑄模50可以有出入開口通過其剛體54、之 一或通過其隔離物65、66之一，使基體材料7〇能夠注入形 96I62.doc -20- 1358837 成孔而不必移除下方區段52及上方區段61或隔離物65、66 之一。基體射料70可以上述方法3〇之步驟36的相同材料製 成’及較佳包含可均勻散佈遍及可固化環氧、聚矽氧或其 他聚合物之一或多個不同類型的磷光體轉換粒子。 在將基體材料70注入形成孔68後，可使用環氧或聚矽氧 之類型指定的程序，如熱固化、光固化或室溫冷卻，將基 體材料70固化。在完成固化程序後，基體材料70及LED 55 形成的薄片可藉由移除下方區段52及上方區段61之一或二 者及/或隔離物65'66之一或二者，而從鑄模形成孔68移除。 圖5顯示在從鑄模裝置5〇的形成孔68移除後之基體材料 70及LED 55的薄片72。現在可藉由鋸開、切塊或使用劃開 及折斷，將薄片分成個別塗佈的LED » 圖ό顯示兩個從如圖5所示的薄片72分開的塗佈led 76。 在所示的具體實施例中，係藉由縱向切割相鄰LED 55間的 基體材料來分開各塗佈的LED 76。可以許多不同的方式切 割基體材料，致使在LED 55上具有不同的層厚度或切割自 相同薄片的不同LED 55可具有不同厚度的層。如圖6所示的 塗佈LED 76為立方體形狀，且較佳在相鄰LED 5 5之間的中 點進行基體材料的切割，以讓各塗佈之LED 76上的基體材 料側面厚度相同。在其他具體實施例中，可偏離中點進行 切割或進行兩個切割，各切割偏離中點但與相鄰LED 5 5之 一較接近，讓各LED之基體材料的側面厚度仍然相同。此 類型的立方體形狀配置特別適用於方形的Led，不過，具 有如圖所示之有角表面的LED也可以使用。 96162.doc -21- 1358837 對於不同形狀的LED，也可以切割基體材料致使基體材 料層與LED的形狀相符。圖7與圖8顯示個別塗佈之有角侧 面的塗佈LED 79，該等LED具有與各LED 55之形狀較為密 切相符的一層基體材料80。通常會包括有角度的側面以增 加LED光擷取。可以使用不同的方法獲得基體層8〇的形 狀，其中較佳的方法是使用具有有角度之點的較寬鋸開（切 塊）刀片從基體材料中切割至深度84。然後可以使用標準的 乍鋸開（切塊）刀片切割其餘的基體材料。基體層8〇與1^〇 的形狀比較密切相符，致使LED 55的發光實質上通過相同 數量的基體材料。因此，發射自塗佈2LED 79的光比較均 勻，因而降低總内反射。各塗佈的LED 79在底部、未塗佈 的表面86上都有接觸，及圖8亦顯示可用來施加偏壓橫跨接 觸以使LED 55發光的第一導體88及第二導體89。 圖9及圖1〇根據本發明，顯示包含圖3及4所示裝置5〇之許 夕相同特色之小型塗佈裝置9〇的另一項具體實施例，其中 裝置90用以塗佈方形LED 92。裝置9〇與裝置％相同的這些 特色使用圖9及圖1〇的相同參考號碼。因此，參考圖9及圖 10，將不再說明參考號碼及許多對應的特色。 和圖3及圖4的LED55 一樣，方形LED 92的配置會在支撐 體54的頂部表面56上’或在第一薄膜58所示的具體實施例 令，會在膠膜58的頂部表面上，使得薄膜的部分夹在咖％ 及支撐體54之間。LED 92具有底部接觸93，其頂部表面受 到支樓體54或薄膜58的保護，不會受到基體材料的覆蓋。 參考圖可將基體材料94注入形成孔68以覆蓋led %， 96l62.doc -22- 1358837 並可固化基體材料94，使LED 92變成内嵌在基體材料94中。 圖11顯示過用上述圖4及圖5的方法，從形成孔移除後之 LED 92及基體材料94的薄片96。圖12顯示使用上述分開方 法從薄片96分間後之個別塗佈的LED 98，其令各方形LED 92具有一層幾乎均勻的基體材料94，使得塗佈的lED 98可 發射相似的光。 圖13顯示鑄模裝置1〇〇的另一項具體實施例，該裝置亦可 用於小型塗佈不同的半導體元件，但特別調適以塗佈在其 頂部表面有接觸的半導體元件。一個此種元件是在其底部 表面上有第一接觸103及在其頂部表面上有第二接觸1〇4的 縱向LED 102«»裝置1〇〇包含鑄模外罩1(H，該外罩包括與圖 3所述之下方區段54相似的下方區段1〇6，該裝置並包含底 部支撐體108及第一雙面膠膜11〇(如Gel_pak®)。縱向led 102係配置在層110上，且其第一接觸1〇3與層ιι〇相鄰。 裝置100還包含與圖3及圖4所述上方區段61相似的上方 區&112，並包含頂部剛體114及第二雙面膠膜116 ^然而， 在裝置100中’並沒有任何隔離物。而是，第二膠膜116留 在LED 102的第二接觸1()4上’以在下方區段1〇6及上方區段 112之間維持適當的距離，同時還保護接觸94的頂部不會受 到基體材料的覆蓋。需要時，裝置丨⑸可包括側面（未顯示） 以進一步定義形成孔119。 圖14顯不在至少部分定義形成孔119之下方區段1〇6及上 方區& 112之間，主入或以其他方式引入基體材料“ $的裝置 1〇0 °然後可使用上述程序固化基體材料118，使LED 102 96162.doc -23· 1358837 及基體材料118形成薄片120。各LED 102的第一接觸103可 受第一膠膜丄10保護免於基體材料118的覆蓋，及第二接觸 104可受第二膠膜η 6保護免於基體材料的完全覆蓋。因 此’第一接觸103及第二接觸1〇4均可用於電接觸而不用進 一步處理或银刻。 圖15顯示從裝置1〇〇移除後的薄片12〇。圖16顯示已分開 後的個別塗佈的LED 122,其中較佳的分開方法係為從相鄰 LED 102之間的基體材料中縱向切割，以形成立方體形狀的 元件。圖17及圖16顯示切割後以匹配led 92之有角側的 LED 123。這可以使用上述的兩個切割方法來完成，其申具 有有角度之刀片的較寬鑛子用來切割基體材料至第一深度 124，而標準的較窄刀片則用來切割其餘的基體材料。圖18 顯示可與耦合至第二接觸1〇4之第一導體128進行接觸的第 一接觸104。底部導體129係耦合至LED的第一接觸1〇3(如圖 17所示）》施加橫跨導體i28及導體129的偏壓將使塗佈的 LED 1 02發光。 圖19及圖20根據本發明，顯示包含圖13及圖14所示裝置 100之許多相同特色之小型塗佈裝置13〇的另一項具體實施 例’其中裝置130用以塗佈方形LED 132。圖19及圖20中裝 置130的特色和圖13及圖14中裝置1〇〇的一樣，相同特色都 使用相同的參考號碼。因此，參考圖19及圖2〇，將不再說 明參考號碼及許多對應的特色。 和圖13及圖14的LED 102—樣，方形LED 132具有第—接 觸133及第二接觸134及LED 132係配置在支撐體1〇8的頂部 96162.doc •24- 1358837 表面上，或在第一薄膜Π〇所示的具體實施例中，配置在膠 膜110的頂部_表面上。薄膜110的部分係夾在LED 132及支撐 體108之間，其中第一接觸133受到保護。上方區段112係配 置在LED的第二接觸134上，使第二接觸也受到保護。 參考圖20,會將基體材料136注入或以其他方式引入形成 孔以覆蓋LED 123 ’且會固化基體材料丨36致使led 132變 成内欲在基體材料136中。 圖21顯示利用上述圖4及圖5的方法，從形成孔移除後之鲁 LED 132及基體材料136的薄片138。圖22顯示使用上述圖 6、圖7及圖8之方法，從薄片138分開後之個別塗佈的led
13 9 ^各方形LED 132具有相似的基體材料層136，因此LED 132可發出相似的光。 上述各裝置如圖1之方法1〇所述，在LED接觸及鑄模表面 或薄膜之間包.括少量的低黏性膠黏劑，如聚矽氧。如上述， 此附加層可防止下溢及在熱處理步驟（如固化）期間還能當 作接觸的表面保護。使用不會損壞LED或接觸的習用清洗 程序，即可移除聚矽氧。 儘管已參考其中特定的較佳配置詳細說明本發明，但其 他變化一樣可行。可以使用不同的可固化材料及光轉換粒 子。鑄模可以採取不同的形狀，可以具有不同的組件，及 半導體元件在鑄模形成孔中可以有不同的配置。個別的 LED可以使用許多不同的鋸開或切塊方法從薄片分開，其 中在基體材料中的切割係為平直或有角度。上述不同塗佈 裝置的提供可沒有上方區段，且在這些具體實施例中，應 96162.doc -25- 1358837 以小心及控制的方式引入基體材料，以提供所需的基體材 料層。因此一’隨附申請專利範圍之精神及範疇不應限於其 中所含的較佳變化。 【圖式簡單說明】 熟習本技術者參考以下詳細說明連同附圖，將明白本發 明的這些及其他更多特色及優點，圖示中： 圖1根據本發明’為塗佈半導體元件之方法之一項具體實 施例的流程圖； 圖2根據本發明’為塗佈特別調適以塗佈發光二極體 (LED)之半導體元件之方法之另一項具體實施例的流程圖； 圖3根據本發明，為塗佈裝置之一項具體實施例的截面 圖； 圖4為圖3之塗佈裝置的截面圖，其中在形成孔中注入基 體材料； 圖5根據本發明’為LED及基體材料之薄片的截面圖； 圖6根據本發明，為從圖5之薄片分開之兩個塗佈led之._ 一項具體實施例的截面圖； 圖7根據本發明，為從圖5之薄片分開之兩個塗佈LED之 另一項具體實施例的截面圖； 圖8為圖7所示之LED之一的透視圖； 圖9根據本發明，為塗佈方形元件之塗佈裝置之另一項具 體實施例的戴面圖； 圖10為圖9之塗佈裝置的截面圖，其中在形成孔中注入基 體材料； 96l62.doc -26- 1358837 圖11根據本發明，為led及基體材料之薄片的截面圖； 圖12根據冰發明，為從圖11之薄片分開之兩個塗佈！^ED 之一項具體實施例的截面圖； 圖13根據本發明，為另一塗佈裝置的截面圖； 圖14為圖13之塗佈裝置的截面圖，其中在形成孔中注入 基體材料； 圖15根據本發明，為LED及基體材料之薄片的截面圖； 圖16根據本發明，為從圖丨丨之薄片分開之兩個塗佈 之一項具體實施例的截面圖； 圖17根據本發明，為從圖^薄片分開之兩個塗佈led 之另一項具體實施例的截面圖； 圖18為圖13所示之LED之一的透視圖； 圖19根據本發明，為塗佈方形元件之另一塗佈裝置的截 面圖； 圖20為圖19之塗佈裝置的截面圖，其中在形成孔中注入 基體材料； < 圖21根據本發明，為led及基體材料之簿HΛ 碑月的載面圖； 圖22根據本發明，為從圖丨丨之薄片分開之兩個塗佈 之一項具體實施例的截面圖。 【主要元件符號說明】 10, 30 方法 12, 14, 16, 18, 20, 22 步驟 32, 34, 36, 38, 40, 42 步驟 50, 90, 130 小型塗佈裝置 96l62.doc •27 1358837 51, 101 鑄模外罩 52, 106 - 下方區段 54 底部支撐剛體 55, 123 LED 56, 64 頂部表面 58 雙面膠膜 59 正極端子 60 負極端子 61, 112 上方區段 62 頂部支撐剛體 63 膠膜 65 第一縱向隔離物 66 第二縱向隔離物 68, 119 形成孔 70, 80, 94, 118, 136 基體材料 72, 96, 120, 138 薄片 76, 79, 98, 122, 139 塗佈的LED 84 深度 86 未塗佈的表面 88, 128 第一導體 89 第二導體 92, 132 方形LED 93 底部接觸 96162.doc -28- 1358837 100 鑄模裝置 102 - 縱向LED 103, 133 第一接觸 104, 134 第二接觸 108 底部支撐體 109 文中未定義 110 第一雙面膠膜 114 上方剛體 116 第二雙面膠膜 124 第一深度 129 底部導體 137 文中未定義 96l62.doc -29-

Claims (1)

1358837 第093128231號專利申請案 . 中文申請專利範圍替換本_年7月） # 日修/皆换黃 十、申請專利範圍： 二__) 1. 一種用於塗佈複數個半導體元件的裝置，包含： 一禱模外罩’其包含配置以固定多個半導體元件之一 形成孔，藉由使該鑄模外罩之上方區段及下方區段相對 以至少部分地定義該形成孔，該形成孔的進一步配置使 一塗料能夠引入該形成孔，該塗料至少部分覆蓋該等半 導體元件。 2-如凊求項1之裝置，其中配置形成孔使該塗料藉由注入該 形成孔而引入。 3.如請求項1之裝置，其中配置該形成孔使該塗料實質上填 滿該形成孔。 月长項1之裝置，其中該鑄模外罩包含一底部支標剛體 及配置於該底部支撐剛體上的一頂部支撐剛體，且該兩 個支撐之間的空間至少部分定義該形成孔。 如喷求項1之裝置，其中該等半導體元件包含發光二極體 (LED) 〇 月求項1之裝置，其中該塗料包含散佈在一可固化環 氧、聚碎氧或其他聚合物中的光轉換粒子。 7’如#求項4之裝置，其中該等半導體元件的位置在該形成 孔内該底部支撐體的該頂部表面上。 8如明求項4之裝置’進一步包含：一第一雙面膠膜在該底 ^支擇剛體的頂部表面上及一第二雙面膠膜在該頂部支 撐剛體的底部表面上，該等半導體元件配置在該第一膠 臈或第二膠臈上。 96162-1000725.doc 1358837 9. ίο. 11. 12. 13. ^ 4月修正替換頁 如請求項8之裝置，其中該第—雙^^~:-J 又面膠膜及第二雙面膠膜 不會黏接該可固化塗料。 :求項1之裝置’進-步包含在該底部支撑剛體及頂部 支撑剛體之間的一隔離物’以維持該等兩個支撑之間的 空間。 如請求項1之裝置’ Μ配置該鑄模錢形纽内的該可 固化塗料能夠固化或以其他方式硬化，將該等半導體元 件至少部分内嵌在該塗料中。 如請求項11之裝置’其中配置該鑄模使具有内嵌半導體 元件的該固化或硬化塗料能從該形成孔移除，及以留在 各該等半導體元件上的一層塗料㈣該等半導體元件。 一種用於塗佈複數個半導體元件的方法，包含： 提供具有一形成孔的一鑄模，其用以固定複數個半導 體元件，藉由使該鑄模之上方區段及下方區段相對以至 少部分地定義該形成孔； 以一在該等半導體元件和該上方區段及該下方區段之 間之薄膜將複數個半導體元件黏著於該鑄模形成孔内至 該上方區段及該下方區段中之至少一者，分別地將該等 半導體元件之每一者黏著於該形成孔内； 將可固化塗料注入或以其他方式引入該鑄模以填滿該 鑄模形成孔及至少部分覆蓋該等半導體元件及接觸該薄 膜；及 固化或以其他方式處理該塗料，使該等半導體元件至 少部分内嵌在該固化塗料内。 96162-1000725.doc 1358837 y年^[月Λ日修正替換y 14. 如喷求項13之方法’進一步包含藉由自該塗料及該等半 導體元件释放該薄膜及該上方區段及該下方區段使得該 塗料不被覆蓋以從該形成孔移除具有該等内鼓半導體元 件之該固化或處理過的塗料。 15. 如明求項14之方法，進一步包含分開該等内嵌半導體元 件，使各半導體元件至少部分為一層該固化或處理的塗 料所覆蓋。 ‘如凊求項13之方法，其中該形成孔至少部分由平行的上 表面及下表面定義，該等半導體元件配置在該上表面及 下表面之一或二者上。 17. 如明求項13之方法，其中該固化或以其他方式處理的該 半導體材料包含來自包含熱固&、光學固化或室溫固化 之群組的方法之—。 18. 如明求項15之方法，其中該等半導體元件係藉由切塊或 劃開及折斷加以分開。 19. 如明求項15之方法，其中分開該等半導體元件致使固化 或以其他方式處理之該塗料層與該半導體元件的形狀相 符》 2〇. 一種用於塗佈發光二極體（LED)的裝置，包含： 鑄模外罩，其包含配置以固定複數個LED的一形成孔 °玄形成孔包含至少一頂部表面及底部表面，該等LED 置在該底部或頂部表面上，該鑄模外罩的配置致使一 基體材料能引入至少部分覆蓋該等LED的該形成孔。 21·如π求項20之裝置’其中配置該形成孔使該基體材料能 96162-1000725.doc 1358837 L年7月修正 替換頁| ’其中該基體材料實質上填滿該形成 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 夠注入該形成孔。 如請求項20之裝置 孔。 如請求項20之裝置，進一步包含一底部支撐剛體及配置 在該底部支撐剛體上.的一頂部支撐剛體，且在兩個支撐 之間有一空間，該頂部支撐剛體的底部係為該形成孔的 該頂部表面，及該底部支撐體的頂部係為該形成孔的該 底部表面。 如請求項20之裝置，其中該基體材料包含具有均勻散佈 之光轉換粒子的可固化材料。 如請求項24之裝置，其中該可固化材料為—環氧或聚石夕 氧。 如請求項20之裝置，其中該基體材料包含磷光轉換粒子。 如請求項20之裝置，進一步包含—第一雙面膠膜在該頂 部表面上及一第二雙面膠膜在該底部表面上。 如請求項2G之裝置，進—步包含在該底部支樓剛體及頂 部支撑剛體之間的一隔離物’以維持該等兩個支撐之間 的空間。 如明求項20之裝置，其中配置該鑄模致使該可固化塗料 月夠固化以至少部分將該等半導體元件嵌進該固化塗料 中。 如唄求項20之裝置，其中配置該鑄模俵具有内嵌之半導 體元件的該固化塗料能夠從該形成孔移除及以一層固化 的塗料分開該等半導體元件。 96162-1000725.doc 丄项837 ------------ — 修正“I 儿如請求項20之裝置，其令該等LED各具有—第—接觸在並 底部表面上及-第二接觸在其頂部表面上’該等LED配置 在該形成孔底部表面上及該形成孔頂部表面配置在該等 led的第二接觸上。 32. 如請求項20之裝置’進一步包含_低黏性膠黏劑夹在各 L E D及其所黏著之該頂部表面或底部表面之間，該低黏性 璆黏劑可減少該基體材料的下溢。 33. —種用於塗佈複數個發光二極體（LE…的方法包含： 提供具有一形成孔的一鑄模，其用以固定複數個半導 體元件藉由使6亥鑄模之上方區段及下方區段相對以至 少部分地定義該形成孔； 以在複數個LED和s亥上方區段和該下方區段之間的一 薄膜將該等LED黏著於在該鑄模形成孔内，該等LED係被 夾於該上方區段和該下方區段間，該等LED之每一者具有 夕個接觸件且以被該薄膜覆蓋之該等接觸件中之一者來 分別地黏著於該形成孔之内； 將可固化基體材料注入或以其他方式引入該鑄模以填 滿該形成孔及至少部分覆蓋該等LED，該可固化基體材料 接觸該上方區段及該下方區段，以及至少部分地覆蓋該 等LED ’且使該薄膜覆蓋之接觸件不被該可固化基體材料 所覆蓋；及 固化該基體材料使該等LED至少部分内嵌在該基體材 料中。 34.如請求項33之方法’進一步包含藉由將該上方區段和該 96162-1000725.doc 1358837 秦·· *·· •鳞聲· «α，· _、 . Λ ’ Μ:二7喊奴雜;:1 « 下方區段自該固化基體材料和該等内嵌LED分開，ϋ該 ~ 形成孔移除該固化基體材料及該等内嵌LED，使得該固化 基體材料實質上未被覆蓋且該接觸件未被可接觸用於電 連接之該固化基體材料覆蓋，及分開該等内嵌LED使各 LED至少部分為一層該固化基體材料所覆蓋。 35. 如請求項33之方法，其中該基體材料含有光轉換粒子。 36. 如請求項33之方法，其中該形成孔至少部分由平行的上 表面及下表面定義，該等LED配置在該上表面及下表面之 一或二者上。 3 7.如請求項33之方法，其中該可固化基體材料係藉由包含 熱固化、光學固化或室溫固化之群組的方法之一加以固 化0 96162-1000725.doc
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