TWI511336B - 使用乾膜光阻劑將磷光質沉積於晶粒頂部之技術 - Google Patents

使用乾膜光阻劑將磷光質沉積於晶粒頂部之技術 Download PDF

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Description

使用乾膜光阻劑將磷光質沉積於晶粒頂部之技術 相關申請案
本申請案要請求NO.13/338936美國專利申請案的利益和優先權，其名稱為“使用乾膜光阻劑將磷光質沉積於晶粒頂部之技術”，代理人編號NO.91924-001700US-808564；且係相關於同時申請的美國專利申請案NO.13/338912，其名稱為“藉由模板印刷將磷光質沉積於晶粒頂部之技術”，代理人編號NO.91924-001600US-808563，它們係被共同擁有且全部內容併此附送。
發明領域
本發明概有關於發光二極體(LEDs)，且特別有關將含有磷光質材料沉積在LED晶粒上以供光色選擇的技術。
 發明背景
使用熾熱光燈泡會產生比光更多的熱，故全世界皆極盼更有效率的人造光源，LEDs是一種有展望的技術，並已被廣泛地佈設於特定的用途，譬如交通信號和閃光燈等。就有色光而言，一LED晶片通常會結合一變換波長材 料來獲得所需的輸出光顏色。例如，黃色磷光質時常會與藍色LEDs組合來產生白光。但是，用於一般照明的LED式燈之發展已遭遇各種不同的困難。其中之一種困難係為量產具有能提供一固定光色之磷光質的LED發光體。
傳統的LED發光體通常包含一LED晶粒在一凹槽或杯狀結構中，而於該杯內具有含磷光質材料。在某些情況下，該含磷光質材料係例如以一矽酮材料來與該LED晶粒分開。此等傳統方法會趨於遭致許多缺點。例如，傳統方法通常使用大量的磷光質，而它們可能造成該磷光質和矽酮材料的不良冷卻。結果，該發光體會遭致較不可靠的封裝和不均一的光色之角分佈。以既有的LED生產製程而言，要量產具有一固定色溫的白色LEDs已被證實會是一種挑戰。
 發明概要
本發明的實施例係有關用以將受控量的含磷光質材料置設在LED晶粒頂上的方法。再某些實施例中，多數個LED晶粒會被置放在一模板的各開孔內。適當黏度的含磷光質材料會被例如以印刷來施加，然後過多的材料會被使用該模板作為一導件來移除。該開孔的尺寸會限制該含磷光質材料僅在該等LED晶粒的曝露頂部表面上，且該模板的高度會協助該含磷光質材料的厚度。一圖案化的光阻劑可被用來罩蔽該晶粒之不需要該含磷光質材料的區域。
所述的方法具有許多可被達成的優點超越傳統 的技術。該等方法使用傳統的設備和製程，且係適合於具成本效益的量產。該磷光質的使用會減少，因為磷光質係只被置設於LED晶粒的頂部表面上。產生於該磷光質材料中的熱可被經由該LED晶粒發散，且較佳的冷卻能減低該磷光質和該矽酮材料的溫度，而造成更可靠的封裝體。相對地，一將磷光質置設於晶粒頂上的傳統方法乃包括使用一注射器來置放磷光質材料的液滴。此方法之一缺點係該液體混合物會傾向於沉澱，並會導致色彩移變。在依據本發明的方法中，該含磷光質材料的混合物在被施加於該模板之前會被形成為所需黏度。
依據一實施例，一種用以沉積一層含磷光質材料於多數個LED晶粒上的方法，包含將一具有多數個開孔的模板配置在一黏帶上，及將多數個LED晶粒各配置在該模板的一個該等開孔中。該方法亦包含將一圖案化的乾光阻膜配置於該模板與該多數個LED晶粒上方。該乾光阻膜具有多數個開孔構製成能曝露每個該等LED晶粒之一頂部表面，但能夠遮蔽用於接墊等的表面區域。嗣，一含磷光質材料含被配佈在每個該等LED晶粒之曝露的頂部表面上。該方法更包含移除該乾光阻膜和該模板。
在上述方法之一特定實施例中，該黏帶係置於一玻璃板件上。該黏帶可為一熱釋離帶或一UV釋離帶。在某些實施例中，該模板中的開孔之面積係大約等於該等LED晶粒的大小。該模板中的開孔之厚度係實質上等於該等LED晶粒之一厚度。在某些實施例中，該乾光阻膜係構製 成能覆蓋該等LED晶粒上的接墊區域。在某些實施例中，該方法包含將該含磷光質材料沉積於該乾光阻膜和該等LED晶粒上，及由該模板頂面和該等LED晶粒突出該乾光阻膜頂面上方的頂部表面上移除該含磷光質材料。在一實施例中，該乾光阻膜的厚度係等於該含磷光材料之一所需厚度。
對本發明的實質和優點之進一步瞭解將可參閱本說明書之其餘部份的詳細說明和以下的所附圖式等而更體會得知。
110‧‧‧黏帶
120‧‧‧板件
130‧‧‧模板
132‧‧‧開孔
140‧‧‧LED晶片
144‧‧‧接墊
150‧‧‧乾膜光阻
152‧‧‧光罩
154‧‧‧晶粒區域
160‧‧‧含磷光質混合物
190‧‧‧UV光源
200‧‧‧熱板件
1400‧‧‧沈積方法
1402~1412‧‧‧各步驟
圖1-13係為示出一依據本發明之一實施例之用以實行磷光質沉積的方法之截面圖。
圖1示出一基材可供實行依據本發明之一實施例之磷光質沉積的方法；圖2和3示出一柵格模板可供實行依據本發明之一實施例之磷光質沉積的方法；圖4示出LED晶片被放入該模板之柵格開孔中的製程；圖5(a)-5(c)示出被充填LED晶片的模板開孔及該等LED晶片上的接合圖案；圖6示出一覆罩佈局其能被用於圖案化一光阻膜；圖7示出一乾膜光阻配置在該模板與該等LED晶片上方；圖8示出一使用一光罩來曝光乾膜電阻的製程； 圖9示出在一顯影製程之後的圖案化光阻；圖10示出磷光質材料沉積在該等光阻圖案的開孔中；圖11示出固化該中間結構，包含一玻璃板件，一模板在該玻璃上，LED晶片等配置在該模板的開孔中，一光阻圖案具有一含磷光質混合物填滿其開孔並覆於該等LED晶片的曝露頂部表面上；圖12示出圖11中的結構而該光阻已被移除；圖13示出一結構包含多數個分開的LED晶粒附接於一黏帶，每個該等LED晶粒在其頂面上皆有一層含磷光質材料；及圖14為一流程圖係彙整該依據本發明之一實施例之用以將一層含磷光質材料沉積於多數個LED晶粒上的方法。
 較佳實施例之詳細說明
以下說明將會參照一系列編號如上的圖式。該等圖式係僅為一例，其乃舉例，而不應過分地限制所請求的範圍。參考所示出和所述的各種不同態樣，一正常精習於該技術者將會得知其它的變化、修正和擇代等。
圖1示出一可供實行磷光質沉積方法的基材之頂視圖和截面圖。一黏帶110係配置於一玻璃板件120上。在一實施例中，該帶為一雙面黏帶，其可為一例如聚酯製成的熱釋離或UV釋離式黏帶。例如，一可由Semiconductor Equipment Corp.商業上購得的帶能夠使用。該帶110係附接於板件120即該玻璃基材。在一特定實施例中，板件120係大約1mm厚。但具有其它適當厚度的板件亦可被使用。
在圖2中，一柵格模板130係配設在該帶110的黏性頂面上。在圖2之例中，該柵格模板包含排列成一6×6陣列的開孔。但是，視情況而定，該柵格模板可具有其它的柵格圖案，例如30×30。在某些實施例中，該柵格模板是一具有方型開孔的金屬板件。該開孔係比一LED晶片尺寸稍大，且該板件厚度係如同該LED晶片厚度。該模板130之一特定例係示於圖3中，而用於一尺寸為0.9mm×0.9mm的LED晶片該開孔132的尺寸係為0.95mm×0.95mm。在此例中，各開孔的間距為0.5mm，而該板件厚度是0.17mm。當然，此等尺寸可被改變。
在圖4中，個別的LED晶片140係被放入該等柵格開孔中。例如，一撿取置放工具可被用來將個別的LED晶片放入該等柵格開孔中，乃使用該柵格作為基準。圖5(a)示出一模板130具有LED晶片140置於該等開孔中的頂視圖。圖5(b)示出一LED晶片的頂視圖，該晶片包含接墊區域144等其將會被罩蔽避免磷光質層。在本發明的實施例中，一乾膜光阻會被用來保護接墊區域，如下所述。圖5(c)示出一所需的圖案可供在磷光質材料沉積時曝露一LED晶片的頂面而蔽護該等接墊區域。
在本發明的實施例中，商業上可購得的乾膜光阻會被用來罩覆該等LED晶粒頂面的某些區域，譬如接墊區 域。例如，Dupont公司之Riston係列的乾膜光阻具有一由20um至100um的厚度。該Dupont光阻具有負質，而需要UV光源來供微影製程。在另一例中，厚度由1.5至2mil的416-DFR乾膜光阻係可由MG Chemical公司購得。該MG膜亦為負質，但它們能使用正常的日光螢光燈泡來供微影製程。該乾膜光阻通常係中夾於二薄膜之間，一聚乙烯膜和一聚酯膜。在一正質光阻中，要被移除的區域將會被曝光，因此，會顯現如該光罩中的開孔區域，如圖5(c)中所示。就一負質光阻而言，該光罩中要被移除的區域是暗的，此一光罩佈局之一例係示於圖6中。該光罩圖像可被使用電腦繪圖軟體來製成，且該圖像可被例如使用一雷射印表機列印於一透明膜上。
在圖7中，該聚乙烯層被剝離該乾膜光阻之後，該乾膜光阻150會被鋪設在具有LED晶片140的模板130上。該乾膜光阻會與該等LED晶片和模板接觸。如圖7中所示，該乾光阻膜能“罩覆”該等LED晶片與模板的間隙。
圖8示出該乾光阻膜的曝光。具有該圖像列印在一透明膜上的光罩152，會被佈設在該乾膜光阻150的聚酯覆層上，該乾膜已被黏附於該等LED晶片/模板。該光罩的印墨面係與聚酯覆層接觸。嗣，一UV透光玻璃或壓克力板件(未示出)會被置於該光罩頂面上，以使該光罩能與該聚酯覆層具有一光滑且緊密的接觸。該曝光可用一UV光源190來進行，例如，產自LedEngin公司的LED燈Luxpot alta能提供400μm的UV光。該曝光可被進行例如20分鐘。然後，一 曝光後烘烤會被進行來進一步協助該光阻的交鏈鍵結。該光阻膜的未曝光區域會被使用一傳統的光阻顯影製程來移除。此時，如圖9所示，該等LED晶粒的頂面上，除了該等接墊區域外是曝露的。該等接墊區域和該模板表面的其餘部份現在會被該顯影的光阻保護，如在一晶粒區域154的頂視圖中所示。
在圖10中，一含磷光質混合物160係沉積在該圖案化的疊層上。如一例中，該混合物可藉混合矽酮(例如Ker2500)、磷光質(例如黃色和紅色磷光質)，及稀釋溶液(例如KF-994，環四矽氧烷)來製備成達到適當的黏度和趨流性。於此，該混合物可具有一比使用於傳統液體配佈方法之混合物更高的黏度。因此，該磷光質混合物中因沉澱所造成的變化可被減少。該磷光質混合物被施加之後，一除氧程序可被用來移除氣泡。該混合物嗣會被滾轉於光阻圖案上並印刷。該印刷可被例如使用產自DEK公司的印刷機來進行。印刷之後，過多的矽酮/磷光質/稀釋劑混合物會被由該模板移除。該光阻的厚度容許該磷光質混合物在該晶粒頂上有一受控制的厚度。
圖11示出該中間結構，包含一玻璃板件120，一模板130在該板件上，LED晶片140等配置於該模板的開孔中，一光阻150具有一含磷光質混合物160充填於該光阻的開孔中並覆蓋該等LED晶片的曝露頂面。此中間結構會被置於一熱板件200上來在120-150℃固化該矽酮二分鐘。當固化時，該光阻會保持在該印刷位置，故矽酮不會流動而覆 蓋該等導線接墊，直到矽酮/磷光質/稀釋劑混合物乾燥為止。
在圖12中，該光阻會被移除。於此，一適當的光阻剝除溶液可被使用，譬如產自Dupont或MG Chemical公司者。在圖13中，該模板會被移除，且每一個別的LED晶粒現已被覆以一層含磷光質混合物。
一圖13中所示的結構包含多數個分開的LED晶粒140附接於一黏帶110，每個該等LED晶粒在該晶粒頂上皆有一層含磷光質材料160。此時，一標準組合製程，例如使用一撿取置放工具，可被用來將該塗覆磷光質的LED晶粒裝入一發光體封裝物中。
圖14為一流程圖其彙整一依據本發明之一實施例之用以沉積一層含磷光質材料於多數個LED(發光二極體)晶粒的方法。如圖14中所示，該方法包含以下的製程：˙配置一具有多數個開孔的模板於一黏帶上；˙將多數個LED晶粒各配設在該模板的多數個開孔之一者中；˙在該模板及該多數個LED晶粒上方形成一乾膜光阻層，該乾膜光阻層具有多數個開孔構製成能曝露每個LED晶粒之一頂部表面；˙沉積一含磷光質材料於每個該等LED晶粒之曝露的頂部表面上；˙移除該光阻膜；及˙移除該模板。
該方法之一例係參照圖1-13被描述於上。
於此方法中，在每個該等LED晶粒的頂部表面上沉積一含磷光質材料製程包含：˙將該含磷光質材料沉積在該模板與LED晶粒上；及˙由該乾膜光阻層的頂面和突出該模板之頂面上方的LED晶粒之頂部表面上移除含磷光質材料。
上述的方法係適用於單色多晶粒發光體在晶粒附接及導線接結步驟之前的磷光質沉積。此外，在某些實施例中，於磷光質印刷之後，每個晶粒會被測試光色。二或更多個相反顏色(相對於全部晶粒的平均色彩)之晶粒可被選出並附接於一多晶粒封裝體中。
雖本發明已針對特定實施例來被描述，但應可瞭解本發明係要涵蓋以下申請專利範圍內的所有變化修正和等效物。
1400‧‧‧沈積方法
1402~1412‧‧‧各步驟

Claims (10)

  1. 一種用以在多數個發光二極體(LED)晶粒上沉積一層含磷光質材料的方法，該方法包含：在一黏帶上配置一具有多數個開孔的模板；將多數個LED晶粒的每一個配置於該模板的該多數個開孔之一者中；在該模板及該多數個LED晶粒上方形成一圖案化的光阻層，該光阻層具有多數個開孔構製成能曝露該各LED晶粒之一頂部表面；沉積一含磷光質材料於該各LED晶粒之曝露的頂部表面上；移除該光阻層；及移除該模板。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該黏帶係置於一玻璃板件上。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該黏帶是一熱釋離帶。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該黏帶是一UV釋離帶。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該模板中的開孔之一面積係大約等於該LED晶粒的大小。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該模板中的開孔之一厚度係實質上等於該LED晶粒之一厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該光阻層係構製成能覆蓋該等LED晶粒上的接墊區域。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中沉積該含磷光質材料於該模板中之各開孔中包含：沉積該含磷光質材料於該光阻層與該等LED晶粒上；及由該光阻層的頂面和突出於該模板之頂面上的LED晶粒之頂部表面上移除該含磷光質材料。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該光阻層中的開孔之一深度係等於該含磷光質材料之一所需厚度。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成該光阻層包含：配置一層乾光阻膜於該模板上方；配置一罩層於該光阻層上方；及在該光阻層中形成多數個開孔。
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