專利名稱：使用干膜光致抗蝕劑在管芯頂部上沉積熒光劑的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及發光二極管(LED)并且特別涉及在LED管芯上沉積含有熒光劑的材料以用于光色選擇。
背景技術：
由于白熾燈產生的熱多于光，因此世界渴求更有效的人造光源。LED為有前景的技術并且已廣泛應用于特定目的，諸如交通信號燈和閃光燈。對于有色光，LED芯片通常與波長轉變材料結合以獲得所需的輸出光的顏色。例如，黃色熒光劑通常與藍色LED結合以產生白光。然而，基于LED的普通照明燈的開發已經遭遇各種困難。這些困難包括難以批量生產具有提供恒定光色的熒光劑的LED發射器。傳統的LED發射器通常包括凹槽結構或者杯狀結構的LED管芯，該LED管芯具有在杯狀結構中的含有突光劑的材料。在一些情況下，含有突光劑的材料通過例如娃酮材料與LED管芯分離。這些傳統的方法往往具有很多缺點。例如，傳統的方法通常使用大量的熒光劑，并且它們可以導致熒光劑和硅酮材料的較差的冷卻。因此，發射器可受到較不可靠的封裝和光色的不均勻的角度分布。鑒于現有的LED制造方法，批量生產具有恒定色溫的白色LED已被證明為一個挑戰。

發明內容
本發明的實施方式涉及用于在LED管芯的頂部上放置受控量的含有熒光劑的材料的方法。在一些實施方式中，多個LED管芯被放置在模板的開口中。例如通過印刷施用合適粘度的含有熒光劑的材料，并且隨后利用模板作為導板去除多余的材料。開口的尺寸將含有熒光劑的材料僅限制到LED管芯的露出的上表面，并且模板的高度幫助控制含有熒光劑的材料的厚度。圖案化的光致抗蝕劑可以用來遮蓋管芯的不期望具有含有熒光劑的材料的區域。本文中描述的方法相對于通過傳統技術可以實現的方法具有許多優點。這些方法使用傳統的設備和方法并且適于有成本效益的批量生產。由于突光劑僅被置于LED管芯的上表面上，故減少了熒光劑的使用量。在熒光劑材料中產生的熱可以通過LED管芯分散，并且較好的冷卻可以降低熒光劑和硅酮材料的溫度并且導致更可靠的封裝。相比之下，在管芯頂部上放置熒光劑的傳統的方法涉及使用注射器放置熒光劑材料的液滴。該方法的一個缺點是液體混合物容易沉淀并且可以導致色彩偏移。在根據本發明的方法中，在將含有熒光劑材料的混合物施用到模板之前，將含有熒光劑材料的混合物制成所需的粘度。根據一個實施方式,用于在多個LED管芯上布置一層含有突光劑的材料的方法包括，在膠帶上布置具有多個開口的模板并且將多個LED管芯中的每個LED管芯分別布置在模板的多個開口中的一個開口中。該方法還包括在模板和多個LED管芯上布置圖案化的干膜光致抗蝕劑。干膜光致抗蝕劑具有多個開口，該多個開口被配置成使各個LED管芯的上表面露出，但是可以遮蓋用于接合焊盤等的表面區域等。然后，含有熒光劑的材料被布置在各個LED管芯的露出的上表面上。該方法還包括去除干膜光致抗蝕劑和模板。在上述方法的具體實施方式
中，膠帶被置于玻璃板上。該膠帶可以為熱釋放膠帶或者UV釋放膠帶。在一些實施方式中，在模板中的開口的面積約等于LED管芯的尺寸。在模板中的開口的厚度基本上等于LED管芯的厚度。在一些實施方式中，干膜光致抗蝕劑被配置成覆蓋LED管芯上的接合焊盤區域。在一些實施方式中，該方法包括，在干膜光致抗蝕劑和LED管芯上沉積含有熒光劑的材料并且從漏印板的上表面去除含有熒光劑的材料以及從在該LED管芯的上表面上去除在模板的上表面的上方突伸的含有熒光劑的材料。在一個實施方式中，干膜光致抗蝕劑的厚度等于所需的含有熒光劑的材料的厚度。通過結合以下附圖以及參照該說明書的其余部分的詳細說明，還可以進一步理解本發明的本質和優點。


圖1到圖13為示出根據本發明的實施方式的用于實施熒光劑沉積的方法的橫截面視圖。圖1示出根據本發明的實施方式的用于實施熒光劑沉積的方法的基板；圖2和圖3示出根據本發明的實施方式的用于實施熒光劑沉積的方法的網格模板；圖4示出將LED芯片置入模板的網格開口中的方法；圖5 (a)到圖5 (C)示出填充有LED芯片的模板開口以及在LED芯片上的接合圖案；圖6示出可以在圖案化光致抗蝕劑膜中使用的掩膜布局；圖7示出布置在模板和LED芯片上的干膜光致抗蝕劑；圖8示出使用光掩膜露出干膜光致抗蝕劑的方法；圖9示出在顯影過程之后的圖案化的光致抗蝕劑；圖10示出在光致抗蝕劑圖案的開口中沉積的熒光劑材料；圖11示出固化的中間結構，該中間結構包括玻璃板、在該玻璃板上的模板、布置在模板中的開口中的LED芯片、具有填充模板的開口的含有熒光劑的混合物并且在LED芯片的露出的上表面上的光致抗蝕劑圖案；圖12示出去除光致抗蝕劑的圖11中的結構；圖13示出包括附接到膠帶的多個分離的LED管芯的結構，各個LED管芯具有在管芯頂部的一層含有突光劑的材料；以及
圖14為概述根據本發明的實施方式的用于在多個LED管芯上沉積一層含有熒光劑的材料的方法的流程圖。
具體實施例方式參考上文列舉的一系列附圖做出以下說明。這些圖僅僅為舉例說明的示例，且不應該不適當地限制本文中的權利要求的范圍。結合示出和描述的各個方面，本領域的普通技術人員將了解其他變型、修改和替換。圖1示出用以實施沉積熒光劑的方法的基板的頂視圖和橫截面視圖。膠帶110被布置在玻璃板120上。在一個實施方式中，該膠帶為雙面膠帶，其可以為由例如聚酯制成的熱釋放膠帶或者UV釋放膠帶。例如,可以使用來自Semiconductor Equipment Corp.的市售的膠帶。膠帶110被附接到板120(玻璃基板)。在一個具體實施方式
中，板120為約Imm厚。但是，還可以使用其他適當厚度的板。在圖2中，網格模板130布置在膠帶110的帶粘性的上側。在圖2的示例中，網格模板包括以6x6陣列布置的開口。然而，根據應用，網格模板可具有其他網格圖案，例如，30x30陣列。在一些實施方式中，網格模板為具有正方形開口的金屬板。該開口略微大于LED芯片尺寸，并且該板的厚度與LED芯片的厚度相同。在圖3中示出了模板130的具體示例，其中，對于尺寸為0.9mmx0.9mm的LED芯片，開口 132的尺寸為0.95mmx0.95mm。在該示例中，開口之間的間距為0.5mm，且板的厚度為0.17mm。當然，可以改變這些尺寸。在圖4中，各個LED芯片140被置入網格開口中。例如，使用網格作為基準，可以使用取放工具以將各個LED芯片置入網格開口中。圖5 (a)示出具有置入開口中的LED芯片140的模板130的頂視圖。圖5 (b)示出包括接合焊盤區域144的LED芯片的頂視圖，接合焊盤區域144與熒光劑層隔離。在本發明的實施方式中，如下文所述，干膜光致抗蝕劑用來保護接合焊盤區域。圖5 (c)示出用于在保護接合焊盤區域的同時露出用于熒光劑材料沉積的LED芯片的上表面的所需圖案。在本發明的實施方式中，市售的干膜光致抗蝕劑用來掩蓋LED管芯的上表面中的區域(諸如，接合焊盤區域)。例如，Dupont、Riston系列的干膜抗蝕劑的厚度為20 y m到IOOum0 Dupont抗蝕劑是負型的并且需要用于光刻的UV光源。在另一示例中，來自MGChemicals的416-DFR干膜抗蝕劑的可用的厚度為1.5mil到2mil。MG膜也為負型的，但是它們可以使用普通的日光熒光燈以用于光刻。干膜光致抗蝕劑通常被夾在兩層膜(聚乙烯膜和聚酯膜)之間。如圖5 (c)中所示，在正型抗蝕劑中，待去除的區域將被露出并且因此在掩膜中顯示為敞開的區域。對于負型抗蝕劑，在掩膜中待去除的區域為黑色的；在圖6中示出這樣的掩膜布局的示例。可以使用計算機圖像軟件制作掩膜原圖，并且可以使用例如激光印刷機將該原圖印刷在透明的膜上。在圖7中，將聚乙烯層剝離干膜抗蝕劑之后，干膜抗蝕劑150覆蓋在具有LED芯片140的模板130上。干膜抗蝕劑接觸LED芯片和模板。如圖7中所示，干膜抗蝕劑可以“遮蓋(tent)”在LED芯片和模板之間的間隙上。圖8示出干膜抗蝕劑的曝光。具有印刷在透明膜上的原圖的光掩膜152被布置在已經粘結到LED芯片/模板上的干膜抗蝕劑150的聚酯覆蓋物上。光掩膜的油墨側與聚酯覆蓋物接觸。隨后，UV透明玻璃或者丙烯酸板(未示出)被放置在光掩膜的頂部上，使得光掩膜可與聚酯覆蓋物光滑且緊密地接觸。可以使用UV光源190實施曝光，例如，來自LedEngin的LED燈Luxpot alta可以提供400 y m的UV光。例如，可以曝光20分鐘。隨后，進行曝光后烘烤以進一步促進光致抗蝕劑的交聯。使用傳統的抗蝕劑顯影方法去除光致抗蝕劑膜的未曝光的區域。此時，如圖9所示，露出LED管芯的除了接合焊盤區域之外的上表面。此時，如管芯區域154的頂視圖中所示的，通過顯影的光致抗蝕劑來保護接合焊盤區域和模板的表面的其余部分。在圖10中，含有熒光劑的混合物160被沉積在圖案化的疊層上。作為示例，可以通過混合硅酮(例如，Ker2500)、熒光劑(例如，黃色熒光劑和紅色熒光劑)和稀釋液(例如，KF-994，環四硅氧烷)來制備該混合物，以實現合適的粘度和觸變性。此時，該混合物與傳統的液體分配方法中所使用的混合物相比，可以具有較高的粘度。因此，可以減少由沉淀所引起的熒光劑混合物中的變化。在施用該熒光劑混合物之后，可以使用脫氣步驟以去除氣泡。隨后將該混合物在光致抗蝕劑圖案上翻滾并且印刷。可以使用例如來自DEK的印刷機來實施該印刷。在印刷之后，從漏印板上去除多余的硅酮/熒光劑/稀釋劑混合物。光致抗蝕劑的厚度使得位于管芯頂部上的熒光劑混合物的厚度受控。圖11示出中間結構，該中間結構包括玻璃板120、在該玻璃板上的模板130、布置在模板中的開口中的LED芯片140、具有填充光致抗蝕劑中的開口的含有熒光劑的混合物160并且在LED芯片的露出的上表面上的光致抗蝕劑150。該中間結構被置于熱板200上以在120°C到150°C下使硅酮固化兩分鐘。在固化期間，該光致抗蝕劑保持在印刷位置從而使硅酮不流動并且覆蓋引線接合焊盤，直到硅酮/熒光劑/稀釋混合物變干。在圖12中，去除光致抗蝕劑。此時，可以使用適合的光致抗蝕劑去膜溶液，諸如來自Dupont或MG Chemical的溶液。在圖13中，去除模板，并且各個LED管芯此時均覆蓋有一層含有突光劑的混合物。在圖13中示出的結構包括多個分離的LED管芯140，該LED管芯140附接到膠帶110，各個LED管芯均具有在管芯頂部的一層含有熒光劑的材料160。此時，可以使用標準裝配方法，例如，使用取放工 具，以將涂覆有熒光劑的LED管芯安裝在發射器封裝件中。圖14為概述根據本發明的實施方式的用于在多個LED (發光二極管)管芯上沉積一層含有熒光劑的材料的方法的流程圖。如圖14中所示，該方法包括以下步驟: 在膠帶上布置具有多個開口的模板； 將多個LED管芯中的各個LED管芯布置在模板的多個開口中的一個開口中； 在模板和多個LED管芯上形成干膜光致抗蝕劑層，該干膜光致抗蝕劑層具有配置成使各個LED管芯的上表面露出的多個開口 ； 在各個LED管芯的露出的上表面上沉積含有熒光劑的材料； 去除光致抗蝕劑膜；以及 去除模板。上文結合圖1到圖13描述了該方法的示例。在該方法中，在各個LED管芯的上表面上沉積含有熒光劑的材料的步驟包括: 在漏印板和LED管芯上沉積含有熒光劑的材料；以及 從干膜光致抗蝕劑層的上表面去除含有熒光劑的材料且在該LED管芯的上表面上去除在模板的上表面的上方突伸的含有熒光劑的材料。
上文描述的方法適用于在用于單色多管芯發射器的管芯附接和引線接合步驟之前的突光劑沉積。此外，在一些實施方式中，在印刷突光劑之后，測試各個管芯的光色。可以在多管芯封裝件中選定并且附接相反顏色(相對于所有管芯的平均色)的兩個或者更多個管芯。盡管已經針對具體實施方式
描述了本發明，但應當理解，本發明旨在涵蓋在所附權利要求的范圍內的所有的修改和等同物。
權利要求
1.一種用于在多個LED管芯上沉積一層含有熒光劑的材料的方法，所述方法包括: 在膠帶上布置具有多個開口的模板； 將多個LED管芯中的每個LED管芯分別布置在所述模板的多個開口中的一個開口中；在所述模板和所述多個LED管芯上形成圖案化的光致抗蝕劑層，該光致抗蝕劑層具有被配置成露出各個LED管芯的上表面的多個開口 ； 在所述各個LED管芯的露出的上表面上沉積含有熒光劑的材料； 去除所述光致抗蝕劑層；以及 去除所述模板。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述膠帶被置于玻璃板上。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述膠帶為熱釋放膠帶。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述膠帶為UV釋放膠帶。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述模板中的開口的面積約等于所述LED管芯的尺寸。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述模板中的開口的厚度基本上等于所述LED管芯的厚度。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述光致抗蝕劑層被配置成覆蓋所述LED管芯上的接合焊盤區域。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述漏印板中的各個開口中沉積所述含有熒光劑的材料的步驟包括: 在所述光致抗蝕劑層和所述LED管芯上沉積所述含有熒光劑的材料；以及從所述光致抗蝕劑層的上表面去除所述含有熒光劑的材料并且在所述LED管芯的上表面上去除在所述漏印板的上表面的上方突伸的所述含有熒光劑的材料。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述光致抗蝕劑層中的開口的深度等于所需的所述含有熒光劑的材料的厚度。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述光致抗蝕劑層的步驟包括: 在所述模板上布置干膜光致抗蝕劑層； 在所述光致抗蝕劑層上布置掩膜層；以及 在所述光致抗蝕層上形成多個開口。
11.一種包括附接到膠帶的多個分離的LED管芯的結構，各個所述LED管芯都具有一層含有熒光劑的材料。
全文摘要
本發明涉及使用干膜光致抗蝕劑在管芯頂部上沉積熒光劑。一種用于在多個LED管芯上沉積一層含有熒光劑的材料的方法包括，在膠帶上布置具有多個開口的模板，以及在模板的多個開口中的一個開口中布置多個LED管芯中的每個LED管芯。該方法還包括在模板和多個LED管芯上布置圖案化的干膜光致抗蝕劑。光致抗蝕劑層具有多個開口，該多個開口被配置成露出各個LED管芯的上表面。然后，含有熒光劑的材料被布置在各個LED管芯的露出的上表面上。該方法還包括去除光致抗蝕劑層和模板。
文檔編號H01L33/50GK103187516SQ20121057672
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月26日 優先權日2011年12月28日
發明者梅澤群, 閆先濤 申請人:里德安吉公司