[發(fā)明專利]通過透明間隔物從LED分離的磷光體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380035810.4
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN104396035B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.M.布特沃思;K.范波拉
• 申請（專利權(quán)）人: 亮銳控股有限公司
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/52;H01L33/58
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫之剛;景軍平

為了降低LED管芯（12）對磷光體層（48）所發(fā)射的光的吸收，LED管芯（12）的吸收半導(dǎo)體層通過粘附到LED管芯的相對厚玻璃板（44）或者通過LED管芯透明生長襯底從磷光體層分離。因此，以充足角度朝向LED管芯發(fā)射的磷光體光將穿過透明間隔物（44）并且離開間隔物的側(cè)壁，從而防止光被LED管芯吸收。LED管芯可以是基于GaN的。間隔物為至少100微米厚。相比于其中磷光體直接沉積在LED半導(dǎo)體層上的光發(fā)射，使用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)光提取中的16%的增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磷光體轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管（LED），并且特別地涉及用于改善這樣的LED中的光提取效率的技術(shù)。

背景技術(shù)

在藍(lán)色LED管芯之上提供諸如黃色YAG磷光體之類的磷光體層是常見的。典型地，將磷光體直接提供在藍(lán)色LED管芯之上以創(chuàng)造白光。通過磷光體泄漏的藍(lán)光與磷光體光組合產(chǎn)生白光。存在許多方式來在LED管芯之上沉積磷光體層。

激發(fā)磷光體的藍(lán)光使磷光體在所有方向上發(fā)射光子。對于相對薄的磷光體層而言，可以假定磷光體光的50%被向上發(fā)射而離開LED管芯，并且磷光體光的50%被朝向LED管芯發(fā)射并且撞擊在LED管芯表面上。對于基于氮化鎵（GaN）的LED管芯而言，撞擊在LED管芯表面上的磷光體光的大約15%被LED材料吸收并且大約85%被反射回而朝向磷光體層。因此，由于磷光體光的大約一半撞擊在LED表面上并且該光的15%被吸收，因而由磷光體層發(fā)射的所有光的大約7.5%通過被LED材料吸收而浪費(fèi)。這是系統(tǒng)中的最大損失機(jī)制。

所需要的是降低由LED管芯對磷光體光的吸收而導(dǎo)致的該損失的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

基于GaN的LED生長在透明藍(lán)寶石、SiC或其它生長襯底上。這樣的襯底典型地大約75微米厚，其中厚度被選擇成提供在處理期間用于LED晶片的最小必要機(jī)械支撐。在一個(gè)實(shí)施例中，在LED被單個(gè)化之后，將許多LED管芯安裝在單個(gè)子基板晶片或引線框架組件上使得可以容易地處置和處理所有LED管芯。對于倒裝芯片LED管芯而言，在將LED管芯安裝在子基板晶片上之后，生長襯底面向上并且被暴露。生長襯底然后可以通過激光剝離被移除。

然后通過薄硅樹脂粘合劑（例如小于50微米）將透明玻璃板粘附在每一個(gè)LED之上。玻璃板優(yōu)選地大于100微米厚，并且在一個(gè)實(shí)施例中為250-400微米厚。玻璃具有大約1.5的折射率。

然后將磷光體層沉積在玻璃板的頂表面和側(cè)壁之上，諸如通過噴涂，或者通過將預(yù)形成的磷光體片層壓在玻璃板和子基板晶片表面之上，或者通過其它合適技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，磷光體被注入在硅樹脂膠合劑中。硅樹脂具有大約1.5的折射率，因此磷光體層有效地具有大約1.5的指標(biāo)。磷光體層的厚度將典型地為30-75微米。

由于磷光體層和玻璃板具有近似相同的折射率，因而朝向玻璃板表面發(fā)射的任何磷光體光將進(jìn)入玻璃板，并且除非撞擊在LED頂表面上否則將以很少或沒有內(nèi)部反射直接穿過玻璃板。進(jìn)入玻璃板并且反射離開LED管芯的任何磷光體光由于管芯吸收的緣故而將具有15%的衰減。

由于玻璃板相比于LED管芯（半導(dǎo)體層可以是僅幾微米）是相對厚的，因而進(jìn)入玻璃板的許多磷光體光將從玻璃板的側(cè)壁離開而不接觸LED管芯。因此，相比于如果磷光體直接沉積在LED管芯上的情形，LED材料的吸收將少得多。發(fā)明人已經(jīng)模擬了所得LED結(jié)構(gòu)并且對照其中磷光體層直接沉積在LED管芯表面之上的器件獲得光提取中的16%的增益。

所得LED結(jié)構(gòu)相比于其中磷光體層直接沉積在LED管芯之上的常規(guī)LED結(jié)構(gòu)具有多得多的側(cè)發(fā)射。如果側(cè)發(fā)射不是所期望的，LED結(jié)構(gòu)可以安裝在反射杯中。如果期望總體側(cè)發(fā)射，反射金屬層可以沉積在磷光體層之上。可選地，玻璃板可以形成有微坑（dimple）以使保形的磷光體層和金屬反射體將光引導(dǎo)離開LED管芯。這將甚至更多地改善光提取效率，因?yàn)檩^少光將撞擊在LED管芯上。這樣的側(cè)發(fā)射式LED適用于背光，其中支撐LED模塊的印刷電路板與光導(dǎo)平行，并且側(cè)發(fā)射被耦合到光導(dǎo)的邊緣中。