包含波长转换材料的发光管芯及相关方法技术

诸如发光元件(LEE)的半导体管芯被涂覆聚合粘结剂，然后将聚合粘结剂固化以形成固体粘结剂材料的复合晶片并且管芯悬浮在聚合粘结剂中。复合晶片可以被分成独立的“白光管芯”，“白光管芯”分别包括管芯和至少部分地围绕管芯的固化粘结剂的一部分。粘结剂可以有利地包含波长转换材料，例如磷光剂或一些量子点。各个模具基板和/或模具可以用于保护半导体管芯和/或防止在涂覆过程中涂覆管芯的触点。

LED core containing wavelength conversion materials and related methods

【技术实现步骤摘要】
包含波长转换材料的发光管芯及相关方法本申请是中国专利技术专利申请(申请号：201480052312.5，申请日：2014年07月23日，专利技术名称：包含波长转换材料的发光管芯及相关方法)的分案申请。相关申请本申请要求享有2013年7月24日提交的美国专利申请No.13/949,543的优先权，其全部内容都以引用的方式包含于此。
在多个实施例中，本专利技术总地涉及光源，更特别地涉及磷光剂转换光源。
技术介绍
在照明装置中，相较于白炽灯泡和荧光灯泡，诸如发光二极管(LED)的光源因其具有较高的效率、较小的形状因素、较长的使用寿命和改善的机械强度而更有吸引力。然而，基于LED的照明系统的高成本限制了其广泛应用，特别是广阔的一般照明应用。基于LED的照明系统的高成本有多个原因。典型地，LED被封闭在封装体中，对每个照明系统使用多个封装的LED以获得期望的光强度。对于使用白光的一般照明，可以以多种方式产生这种白光。一种方法是使用两个或更多个工作在不同波长的LED，其中不同的波长组合成对人眼呈现白光。例如，可一起使用在红光、绿光和蓝光波长范围发射的LED。这种布置典型地需要仔细控制各个LED的工作电流，从而在不同时间和不同的工作条件(诸如温度)下，得到的波长组合是稳定的。由不同的材料形成不同的LED，例如，用于红光LED的AlInGaP和用于蓝光和绿光LED的AlInGaN。这些不同的材料具有不同的工作电流需求，和不同的光输出功率和波长对温度的依赖关系。此外，对各种类型的LED，光输出功率随时间的改变也是不同的。因而，这种系统典型地在每个LED中使用某种形式的电流主动控制，以维持每个LED的光输出功率处于期望的水平。在一些实施例中，可使用一个或多个传感器(例如，以感应光强、光色、温度等)以向电流控制系统提供反馈，在其他实施方式中，可基于查询表中的值随时间调节电流。这种控制系统对于照明方案增加了成本和复杂度，并产生了其他故障点。多LED布置的另一个缺点是其典型地需要某种形式的光组合器、光扩散器或光混合室，从而眼睛才能观察到白光，而不是离散的各个不同LED的不同颜色。这种光混合系统典型地对于照明系统增加了成本和体积，且降低了效率。在基于LED的布置中，通过诸如磷光剂的光转换材料也能够得到用于一般照明的白光。LED一般发射相对较窄的波长范围，例如在约20-100nm的量级上。但需要更宽的光谱(例如，“白”光)或不同于该LED的颜色时，LED可与一种或多种光转换材料组合。通过组合来自半导体LED的短波长发射和来自磷光剂的长波长发射，与一种或多种磷光剂组合的LED典型地发出白光。这是因为LED光的一部分未转换地穿过磷光剂与磷光剂转换光相组合。磷光剂典型地由磷光颗粒组成，诸如嵌入在透明粘结剂中的Y3Al5O12:Ce3+(铈激发钇铝石榴石，或YAG:Ce)，粘结剂诸如光学环氧树脂或硅树脂且作为层应用。然而，磷光剂集成通常是困难的，特别在生成的光的均匀性和可复制性方面。在一些磷光剂实施方式中，磷光剂层吸收入射的短波长辐射通量的一部分且再发射出长波长辐射通量。在示范性YAG:Ce磷光剂中，如图1的图所绘出的，蓝光LED典型地具有450nm-460nm的峰值波长，相应于磷光剂激发光谱的峰值，而磷光剂发射具有在560nm附近的峰值的宽带光谱。结合蓝光LED发射和黄色磷光发射生成了具有特定色品(颜色)的可见白光，该色品依赖于蓝光和红光的比率。这里，“白光”可为白色或通过结合来自一个或多个光发射器和一个或多个光转换材料的光而得到的任意其他颜色。磷光剂相对于LED的几何形状通常对光特性的均匀性有着非常重要的影响。例如，LED可从多于一个表面发射，例如，从LED的顶部或侧面，如果在这些LED表面上的磷光剂合成不够均匀，则会生成不均匀的颜色。可以使用更加复杂的结构以尝试缓解这一问题，但这些增加了成本和复杂度，且可能是可靠性问题的额外来源。此外，如果由粘结剂中非均匀分配的磷光剂形成的磷光剂层的厚度在LED的表面上并不均匀，则在注入磷光剂的粘结剂层较薄的地方会存在相对大量的蓝光，而在注入磷光剂的粘结剂较厚的地方会存在相对少量的蓝光。鉴于以上内容，需要一种能够在LED中均匀且低成本地集成磷光剂的结构、系统和程序。
技术实现思路
根据特定实施例，使用聚合粘结剂涂覆诸如发光元件(LEE)的半导体管芯，随后固化粘结剂以形成固体粘结剂材料和悬浮其中的管芯的复合晶片。复合晶片可被分成独立式“白光管芯”，其每一个由管芯和至少部分地围绕管芯的固化粘结剂的一部分组成。有利地，粘结剂可包含波长转换材料，诸如磷光剂或量子点的集合。可使用各种模具基板和/或模具以固定半导体管芯和/或防止涂覆工艺过程中涂覆管芯的触点。本文所使用的术语“发光元件”(LEE)表示如下的任意装置：当其通过在装置两端施加电压差或施加流经装置的电流而被激励时，发射感兴趣的波长区域(例如可见、红外或紫外区域)内的电磁辐射。容易理解，LEE的示例包括固态、有机、聚合物、磷光剂涂覆或高通量LED、微LED(下文将描述)、激光二极管或其他相似装置。LEE发射的辐射可以是可见的，例如红色、蓝色或绿色，或是不可见的，例如红外或紫外。LEE可生成一定范围波长的辐射。LEE可具有磷光或荧光材料以将其发射光的一部分从一组波长转换为另一组。LEE可包括多个LEE，每一个发射基本相同或不同的波长。在一些实施例中，LEE是LED，具有在其表面的全部或部分上的反射器，该表面上设置有电触点。反射器也可形成在触点自身的全部或部分之上。在一些实施例中，触点自身是反光的。LEE可具有任意尺寸。在一些实施例中，LEE具有小于500μm的横向尺寸，在其他实施例中，LEE的横向尺寸大于500μm。较小的LEE的示范性尺寸可包括约175μm×约250μm，约250μm×约400μm，约250μm×约300μm，或约225μm×约175μm。较大的LEE的示范性尺寸可包括约1000μm×约1000μm，约500μm×约500μm，约250μm×约600μm，或约1500μm×约1500μm。在一些实施例中，LEE包括或基本由小型LED管芯组成，也称为“微LED”。微LED通常具有小于约300μm的横向尺寸。在一些实施例中，LEE的横向尺寸小于约200μm或甚至小于约100μm。例如，微LED刻具有约225μm×约175μm或约150μm×约100μm或约150μm×约50μm的尺寸。在一些实施例中，微LED顶表面的表面面积小于50,000μm2或小于10,000μm2。所述LEE的尺寸不是对本专利技术的限制，在其他实施例中，LEE可相对较大，例如，LEE可具有至少约1000μm或至少约3000μm量级上的横向尺寸。本文所使用的“磷光剂”表示将其辐射的光波长偏移和/或其是荧光性和/或磷光性的任意材料。本文所使用的“磷光剂”可仅表示(一种或多种不同类型的)粉末或颗粒或表示具有粘结剂的粉末或颗粒，以及在一些情况下，可表示仅包含粘结剂的区域(例如，在磷光剂远离LEE的远程-磷光剂配置中)。本文中，术语“波长转换材料”和“光转换材料”可与“磷光剂”互换使用。光转换材料被包含以将LEE发射的至少一部分光的一个或多个波长偏移至其他(即，不同的)期望的波长(随后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子器件，其特征在于，包括：半导体管芯，包括有源半导体层，其中该半导体管芯具有第一面、与该第一面相对的第二面以及跨越该第一面和第二面的侧壁；聚合粘结层，具有底面并覆盖该第二面以及该侧壁，其中该聚合粘结层中包含波长转换材以吸收该半导体管芯发射的光线，并且发射具有不同波长的转换光，该转换光和未转换的该光线共同形成混合光；空间分离的第一触点及第二触点，设置在该半导体管芯的该第一面上，该第一触点及该第二触点具有终端，每个终端的至少一部分未被该聚合粘结层覆盖，该第一触点及该第二触点分别接触该半导体管芯的不同的有源半导体层；第一导电层，设置在该第一触点上并且电耦合至该第一触点；以及第二导电层，设置在该第二触点上并且电耦合至该第二触点，其中该第二导电层与该第一导电层空间分离，其中，该第一导电层及该第二导电层皆包含上表面及与该上表面相对的下表面，其中该上表面接触该底面，该下表面为凹凸表面并具有粗糙度大于该底面的粗糙度。

【技术特征摘要】
2013.07.24 US 13/949,5431.一种电子器件，其特征在于，包括：半导体管芯，包括有源半导体层，其中该半导体管芯具有第一面、与该第一面相对的第二面以及跨越该第一面和第二面的侧壁；聚合粘结层，具有底面并覆盖该第二面以及该侧壁，其中该聚合粘结层中包含波长转换材以吸收该半导体管芯发射的光线，并且发射具有不同波长的转换光，该转换光和未转换的该光线共同形成混合光；空间分离的第一触点及第二触点，设置在该半导体管芯的该第一面上，该第一触点及该第二触点具有终端，每个终端的至少一部分未被该聚合粘结层覆盖，该第一触点及该第二触点分别接触该半导体管芯的不同的有源半导体层；第一导电层，设置在该第一触点上并且电耦合至该第一触点；以及第二导电层，设置在该第二触点上并且电耦合至该第二触点，其中该第二导电层与该第一导电层空间分离，其中，该第一导电层及该第二导电层皆包含上表面及与该上表面相对的下表面，其中该上表面接触该底面，该下表面为凹凸表面并具有粗糙度大于该底面的粗糙度...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔A蒂施勒，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71