TW519771B - Method to produce a light-emitting semiconductor-body with a luminescence-conversion element - Google Patents

Description

519771 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明涉及一種依據申請專利範圍第1項或第2項前言 之發光半導體組件之製造方法，此種組件具有發光轉換元 件。 具有發光轉換元件之發光半導體組件由W0 97/501 3 2中 已爲人所知。此種配置含有：半導體本體，其在操作時可 發光（主光）；及發光轉換元件，其使此種主光之一部份轉 換成另一波長（螢光）。由此種半導體組件所發出之光之彩 色可藉由所添加之彩色混合物而由主光和螢光所形成。 發光轉換元件可以不同之方式配置於半導體本體之後。 在許多實施形式中此發光轉換元件由發光物質構成，此發 光物質埋入一種圍繞該半導體本體之澆注物質中。 此種配置所具有之缺點是：由於發光物質沈積在澆注物 質中而使發光物質在空間中不均勻地分佈著。此外，主光 源（半導體本體）及螢光源（具有螢光之澆注物質）通常具有 不同之形式及大小，因此在空間中形成一種不均勻之彩色 且在光學成像中會產生很大之彩色誤差。其它缺點是：此 種彩色是與澆注物質中之光學路徑長度有關，使澆注物質 之與製程有關之厚度上之變動會造成不同之彩色。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若在不同之觀察方向中需要均勻之彩色，則此種組件之 造形會不利地另外受到下述情況所限制：澆注物質中之光 學.路徑長度對所有所期望之觀察方向而言幾乎都應相同。 此外，在上述文件中已設定：該發光物質亦直接設置在 半導體本體上。藉由此種配置可避開上述之缺點。 本發明之目的是發展一種方法，其可使發光物質直接安 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 519771 A7 _B7 五、發明說明（2 ) 裝在半導體本體上。 此目的以申請專利範圍第1或第2項之方法來達成。本 發明有利之其它形式描述在申請專利範圍第3至1 2項中。 依據本發明，在第一步驟中此半導體本體依據一般之方 法而製成，其安裝在一種載體上且設有一些接觸區。在第 二步驟中此發光物質及黏合劑一起懸浮在一種含有丁基醋 酸鹽之溶劑中。此種懸浮液以層之形式施加至半導體本 體中。在第三步驟中使此種組件乾燥，此時溶劑會消失使 發光物質及黏合劑仍保持在半導體本體上。 本發明之其它方法是：在第一步驟中製成半導體本體， 且使其安裝在一個載體上並設有一些接觸區。在第二步 驟中在半導體本體上塗佈一種黏合劑。在第三步驟中在此 種黏合劑層上施加該發光物質。 在此種方法之較佳之實施形式中，使用環氧樹脂，丙烯 酸樹脂或矽樹脂作爲黏合劑。這些材料通常用在發光二極 體之製造且在成本上較有利而可考慮用在本發明之方法 cjlf 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第二種方法之特別有利之實施形式中，發光物質散佈 在該黏合劑上。藉由此種方法可在半導體本體上施加一種 均勻而完美地分佈之發光物質層。另一方式是可對該發光 物質施加一種頂吹法或濺散法。 較佳是使用無機磷及稀土元素，特別是Ce，鹼土硫化物 ，摻雜之石榴石，含硫之鎵酸鹽，鋁酸鹽及正矽酸鹽，作 爲發光物質。有效之發光物質此處可爲化合物，其符合此 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 519771 A7 B7 五、發明說明（3) 種形式A3B5〇12 : Μ(只要其在一般之製造條件及操作條件 下是穩定的即可）’其中Α是此組Y，Lu，Sc,La，Gd,Tb和Sm 之中至少一種兀素，B是此組Al，Ga，In中至少一種兀素’ Μ是此組Ce，Pr中至少一種元素（較佳是Ce)。特別有效之 發光物質是化合物 YAG : Ce(Y3Ah〇12 : Ce3+)，YbYAG : Ce ((TbxYi-x)3Al5〇丨 2 : Ce3+，0<χ<1)及 GdYAG : Ce((GdxY!x) AbO" : Ce3+ ， 0<λ<1 )以及由此而形成之混合物結晶，例 如，GdTbYAG : CeUGdxTbyYi-whAhOu : Ce3+)。Α1 至少一 部份可由Ga或In所取代。其它適當之發光物質是化合物 SrS : Ce3+，Na，SrS : Ce3+，Cl，SrS : CeCl3，CaS : Ce3 +及 SrSe : Ce3+。 特別有利的是，在本發明之二種方法中可使用一種平均 晶粒大小是1 0 // m之發光物質。在先前技術之方法中，晶 粒大小較本發明者小很多且須保持儘可能小，以防止該發 光物質沈積在澆注物質中。但缺點是：發光物質顆粒上之 光發散現象隨著晶粒大小變小而增大，使整體之發光轉換 效率下降。此種缺點以本發明之方法來克服。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明之方法之有利之其它形式中，此製程以此種組 件澆注在環氧樹脂或丙烯酸樹脂中而持續地進行。 在本發明之方法之有利之其它形式中，此製程以此種組 件澆注在環氧樹脂或丙烯酸樹脂中而持續地進行。 在本發明之方法中，使用半導體本體是特別有利的，其 可發出一種中心波長小於460nm之光。使用此種半導體本 體在上述先前技術之組件中是不具有意義的，這是因爲此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 519771 A7 __ B7 五、發明說明（） 第3圖本發明之方法所製成之組件之輻射特性。 第4圖先前技術之組件之輻射特性。 第1圖顯示一種依據申請專利範圍第1項方法之半導體 本體之製程，半導體本體上直接施加一種發光轉換元件。 在第一步驟中，如第1圖所示，半導體本體1依據一般 之製法而製成。半導體本體1安裝在載體2上且設有一種 接觸區3。就隨後之各步驟而言，此製程未受到任何原理上 之限制。 在第lb圖所示之第二步驟中，在半導體本體1之至少一 個表面上施加一種溶解於丁基醋酸鹽中之發光物質5之懸 浮液4所形成之薄層。例如使用PERENOL 45 (Henkel)作爲 黏合劑。發光物質5以高濃度（其體積成份超過40% )包含 在此種懸浮液中。此種懸浮液層可藉由噴濺或滴入法而形 成。在使用濟入法時須測定該滴入量，以形成一種均勻之 薄層（其圍繞半導體本體之空著的表面）。例如，可使用一 種Ce-或Tb-驅動之釔鋁石榴石或此種石樞石之其它形式作 爲發光物質5。若藉由噴濺法來施加此種懸浮液層4，則半 導體表面中只有一部份區域可以懸浮液4來覆蓋。此外， 可添加一種流變添加劑和濕潤劑至此懸浮液4中以達成一 種儘可能均勻之層。在隨後之第三步驟中使此組件乾燥， 此時依據第1 c圖使丁基醋酸鹽溶劑蒸發，只有發光物質5 及黏合劑保留在半導體本體上，如第Id圖所示。 第2圖是依據申請專利範圍第3項之半導體本體之製 程，發光轉換元件直接施加在半導體本體上。 -7- . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填

訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 519771 A7 B7 五、發明說明（） 在第2a圖之第一步驟中亦形成半導體本體1，其安裝在 載體2上且設有一種接觸區3。 (請先閱讀背面之注意事項再填頁) 在第二步驟中在半導體本體上噴濺一種環氧樹脂6之薄 層作爲黏合劑，如第2 b圖所示。不同於先前技術中之組件 者是：此層6不用作澆注物質或外殼，而只作爲該即將施 加之發光物質5用之黏合劑。 在第2c圖之第三步驟中撒上該發光物質5。此步驟之後 此發光物質5以均勻之薄層之形式黏合在半導體本體1之 表面上，如第2d圖所示。在環氧樹脂變硬之後，可進行其 它步驟，例如，使該組件澆注（或嵌入）於一種照明矩陣 中。 第3圖是依據本發明之方法所製成之組件7之輻射特性 。在本發明之組件7中，主光8和螢光9所形成之光錐由 幾乎相同之體積所發出且因此廣泛地互相含蓋。 •線· 反之，第4圖是先前技術中該組件1 0之輻射特性。此種 組件具有一種以光軸爲中心之主光錐1 1，其由半導體本體 所發出。螢光12由整個澆注物質所發出，使螢光錐12之 發散情況較主光錐1 1中者大很多。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若在操作時沿著光軸注視此種先前技術所製成之組件10 ，則所發出之混合光由中心朝向主光而變色且在外部區域 中由圓形之鑲邊所圍繞，此圓形之鑲邊具有螢光之顏色。 反之，由本發明之方法所製成之組件7會在空間中造成 一種均勻之混合色彩。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 519771 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 符號之說明 1 .....半導體本體 2 .....載體 3 · . · · .接觸區 4.·.. .懸浮液 5 ·… .發光物質 6…· .環氧樹脂 7, 10· .組件 8 ·… .主光 9…· .螢光 11... .主光錐 12... .螢光錐 (請先閱讀背面之注意事項再填 ^产· — . 頁 ' · -線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 519771 修正 補无 六、申請專利範圍 第90104862,號「具有發光轉換元件之發光半導體組件之製造 方法」專利案 （91年4月修正） 夂_請專利範圍 1. 一種發光半導體組件之製造方法，此半導體組件包含： 一種安裝在載體（2)上之電性可接觸之半導體本體（1);及 一種發光轉換元件，其具有至少一種發光物質（5)且施加 在該半導體本體（1)上，本方法之特徵爲以下各步驟： -製成半導體本體（1)，其安裝在載體（2)上且形成一種電 性接觸區， -以層之形式施加一種懸浮液（4)至此半導體本體（1)之至 少一個表面上，其含有丁基醋酸鹽作爲溶劑且此種懸 浮液（4)中加入至少一種黏合劑及至少一種發光物質 (5” -使此半導體組件乾燥，此時發光物質（5)保留在半導體 本體（1)上。 2· —種發光半導體組件之製造方法，此半導體組件包含： 一種安裝在載體（2)上之電性可接觸之半導體本體（1);及 一種發光轉換元件，其具有至少一種發光物質（5)且施加 在該半導體本體（1)上，本方法之特徵爲以下各步驟： -製成半導體本體（1)，其安裝在載體（2)上且形成一種電 性接觸區， -施加一種黏合劑層（6)至半導體本體之至少一*個表面 上， -施加至少一種發光物質（5)至半導體本體之至少一個表

   '申請專利範圍 面上。 3.如申請專利範圍第2項之製造方法，其中使用環氧樹脂， 丙烯酸樹脂，或矽樹脂作爲黏合劑（6)。 4·如申請專利範圍第2或3項之製造方法，其中撒入，頂 吹或濺散至少一種發光物質（5)。 5·如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中使用無機 磷，Ce-或Tb-驅動之石榴石，鹼土硫化物或有機顏料作 爲發光物質（5)。 6.如申請專利範圍第4項之製造方法，其中使用無機磷，Ce- 或Tb_驅動之石榴石，鹼土硫化物或有機顏料作爲發光物 質（5)。 7·如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該發光物 質（5)含有 YAg : Ce，TbYAG : Ce，GdYAG : Ce，GdTbYAG : Ce 或以此爲主之混合物，其中A1至少一部份可由Ga或In 所取代。 8.如申請專利範圍第5項之製造方法，其中該發光物質（5) 含有 YAg : Ce，TbYAG : Ce，GdYAG : Ce，GdTbYAG : Ce 或 以此爲主之混合物，其中A1至少一部份可由Ga或In所 取代。 9·如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中至少一種 發光物質（5)之平均晶粒大小是10/zm。 10. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中此組件繞 注在環氧樹脂或丙烯酸樹脂中。 11. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中由半導體 519771 网，難 -—-—-—— ~~~— 六、申請專利範圍 本體（1)在操作時所發出之光束之中心波長小於460nm。 1Z如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中由半導體 本體（1)在操作時所發出之光束之彩色及由至少一種發光 物質所發出之光之彩色是互補的，因此形成白色光。 这如申請專利範圍第11項之製造方法，其中由半導體本體 (1)在操作時所發出之光束之彩色及由至少一種發光物質 所發出之光之彩色是互補的，因此形成白色光。 14·如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中以本方法 所製成之許多組件應用在LED照明單元中。 瓜如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中以本方、法 所製成之許多組件應用在LED照明單元中，其中這些粗 件以矩陣方式配置著。 16·如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中以本方法 所製成之組件在成像用之运鏡中用作光源。 〜^