JP2002185048A - 発光ダイオードのステンシル蛍光体層 - Google Patents
発光ダイオードのステンシル蛍光体層Info
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- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
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- Led Devices (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蛍光体含有材料をＬＥＤに一様に塗布するこ
と。 【解決手段】 本発明にかかる発光半導体装置上に発光
層を形成する方法は、基板上に設けられた発光半導体装
置がステンシルの開口部内に位置するように、上記基板
上で上記ステンシルの位置決めを行う工程と、発光材料
を含むステンシル組成物を上記開口部にたい積させる工
程と、上記基板から上記ステンシルを除去する工程と、
上記ステンシル組成物を固体状態まで硬化させる工程
と、を含む。この結果得られる発光装置は、活性領域を
備える半導体層を含む層のスタックと、上記スタックの
少なくとも一部のまわりに設けられ、ほぼ一様な厚さを
有する、発光材料含有層と、を含む。上記スタックに隣
接しない上記発光材料含有層の表面は、実質的に上記ス
タックの形状とほぼ整合する。一実施形態では、上記発
光装置は、一様に白い空間プロファイルで白色を発す
る。
と。 【解決手段】 本発明にかかる発光半導体装置上に発光
層を形成する方法は、基板上に設けられた発光半導体装
置がステンシルの開口部内に位置するように、上記基板
上で上記ステンシルの位置決めを行う工程と、発光材料
を含むステンシル組成物を上記開口部にたい積させる工
程と、上記基板から上記ステンシルを除去する工程と、
上記ステンシル組成物を固体状態まで硬化させる工程
と、を含む。この結果得られる発光装置は、活性領域を
備える半導体層を含む層のスタックと、上記スタックの
少なくとも一部のまわりに設けられ、ほぼ一様な厚さを
有する、発光材料含有層と、を含む。上記スタックに隣
接しない上記発光材料含有層の表面は、実質的に上記ス
タックの形状とほぼ整合する。一実施形態では、上記発
光装置は、一様に白い空間プロファイルで白色を発す
る。
Description
【０００１】（技術分野）本発明は、一般に発光装置に
関し、より詳細には蛍光体を用いた発光ダイオードに関
する。
関し、より詳細には蛍光体を用いた発光ダイオードに関
する。
【０００２】（背景技術）視覚的に白色光を発する発光
装置を製造するために、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）
が、発光材料（蛍光体）とともに用いられる。例えば、
米国特許第５,８１３,７５３号および米国特許第５,９
９８,９２５号には、青色ＬＥＤが反射カップに配置さ
れ蛍光体含有材料により囲まれた、発光装置が開示され
ている。このＬＥＤにより発せられた青色光の一部は上
記蛍光体により吸収され、この蛍光体はこれに応えて赤
色光および緑色光を発する。上記ＬＥＤにより発せられ
た吸収されない青色光と、上記蛍光体により発せられた
赤色光および緑色光と、が結合したものが、人間の目に
は白色光として見える。不運にも、このような蛍光体に
より囲まれた従来のＬＥＤは、一様に白い空間プロファ
イルで光を発するよりむしろ、黄色光および青色光の輪
により囲まれた、中心にある錐体で白色光を頻繁に発す
る。
装置を製造するために、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）
が、発光材料（蛍光体）とともに用いられる。例えば、
米国特許第５,８１３,７５３号および米国特許第５,９
９８,９２５号には、青色ＬＥＤが反射カップに配置さ
れ蛍光体含有材料により囲まれた、発光装置が開示され
ている。このＬＥＤにより発せられた青色光の一部は上
記蛍光体により吸収され、この蛍光体はこれに応えて赤
色光および緑色光を発する。上記ＬＥＤにより発せられ
た吸収されない青色光と、上記蛍光体により発せられた
赤色光および緑色光と、が結合したものが、人間の目に
は白色光として見える。不運にも、このような蛍光体に
より囲まれた従来のＬＥＤは、一様に白い空間プロファ
イルで光を発するよりむしろ、黄色光および青色光の輪
により囲まれた、中心にある錐体で白色光を頻繁に発す
る。
【０００３】参照によりここに含められるローワリー
（Lowery）の米国特許第５,９５９,３１６号の開示によ
れば、このような青色光および黄色光の輪は、上記ＬＥ
Ｄを囲んでいる蛍光体含有材料の厚さが一様でないため
に、青色光の吸収ならびに赤色光および緑色光の発光が
空間的に一様になされない結果として生じうる。具体的
には、蛍光体含有材料の厚い部分が、蛍光体含有材料の
薄い部分よりも、多くの青色光を吸収し多くの赤色光お
よび緑色光を発する。この結果、上記厚い部分が黄色に
見え、上記薄い部分が青色に見える傾向がある。さら
に、ローワリー（Lowery）の開示によれば、蛍光体含有
材料を一様な厚さでたい積させるよりも前に、上記ＬＥ
Ｄの上部および周囲に透明な隙間（spacer）をたい積さ
せることにより、発光プロファイルにおける上記輪を取
り除くことができる。しかしながら、表面張力のため
に、一般的に液体またはペースト（液体中に分散した固
体）としてたい積される蛍光体含有材料の、形状および
厚さを制御することは困難である。
（Lowery）の米国特許第５,９５９,３１６号の開示によ
れば、このような青色光および黄色光の輪は、上記ＬＥ
Ｄを囲んでいる蛍光体含有材料の厚さが一様でないため
に、青色光の吸収ならびに赤色光および緑色光の発光が
空間的に一様になされない結果として生じうる。具体的
には、蛍光体含有材料の厚い部分が、蛍光体含有材料の
薄い部分よりも、多くの青色光を吸収し多くの赤色光お
よび緑色光を発する。この結果、上記厚い部分が黄色に
見え、上記薄い部分が青色に見える傾向がある。さら
に、ローワリー（Lowery）の開示によれば、蛍光体含有
材料を一様な厚さでたい積させるよりも前に、上記ＬＥ
Ｄの上部および周囲に透明な隙間（spacer）をたい積さ
せることにより、発光プロファイルにおける上記輪を取
り除くことができる。しかしながら、表面張力のため
に、一般的に液体またはペースト（液体中に分散した固
体）としてたい積される蛍光体含有材料の、形状および
厚さを制御することは困難である。
【０００４】蛍光体含有材料をＬＥＤに一様に塗布する
方法が必要とされている。
方法が必要とされている。
【０００５】（発明の開示）発光半導体装置上に発光層
を形成する方法は、基板上に設けられた発光半導体装置
がステンシルの開口部内に位置するように、上記基板上
で上記ステンシルの位置決めを行う工程と、発光材料を
含むステンシル組成物を上記開口部にたい積させる工程
と、上記基板から上記ステンシルを除去する工程と、上
記ステンシル組成物を固体状態まで硬化させる工程と、
を含む。一実施形態では、上記ステンシルの上記開口部
の形状は、上記発光半導体装置の形状にほぼ整合し、上
記開口部の深さは、上記発光半導体装置の高さと上記発
光層の厚さとの総和にほぼ等しく、上記開口部の幅は、
上記発光半導体装置の幅と上記発光層の厚さを２倍した
値との総和にほぼ等しい。
を形成する方法は、基板上に設けられた発光半導体装置
がステンシルの開口部内に位置するように、上記基板上
で上記ステンシルの位置決めを行う工程と、発光材料を
含むステンシル組成物を上記開口部にたい積させる工程
と、上記基板から上記ステンシルを除去する工程と、上
記ステンシル組成物を固体状態まで硬化させる工程と、
を含む。一実施形態では、上記ステンシルの上記開口部
の形状は、上記発光半導体装置の形状にほぼ整合し、上
記開口部の深さは、上記発光半導体装置の高さと上記発
光層の厚さとの総和にほぼ等しく、上記開口部の幅は、
上記発光半導体装置の幅と上記発光層の厚さを２倍した
値との総和にほぼ等しい。
【０００６】一実施形態では、上記基板上に設けられた
複数の発光半導体装置のそれぞれが、上記ステンシルの
複数の開口部のうち対応する１つの開口部内に位置する
ように、上記ステンシルの位置決めが行われる。上記複
数の開口部のそれぞれには、ステンシル組成物がたい積
される。
複数の発光半導体装置のそれぞれが、上記ステンシルの
複数の開口部のうち対応する１つの開口部内に位置する
ように、上記ステンシルの位置決めが行われる。上記複
数の開口部のそれぞれには、ステンシル組成物がたい積
される。
【０００７】発光層は、上記基板における隣接する部分
を汚さないように、かつ、例えば、基板における電気的
接触部を完全に被うことなく、発光半導体装置上に形成
される。これにより、このような接触部のワイヤボンデ
ィングは、上記発光層を形成させた後、実行されうる。
さらに、多くの発光装置は、単一基板にたい積され、発
光材料含有層と同時にステンシルで掘り出されるので、
この方法を用いることにより、スループットが高くなる
ので、コスト効率を高めることができる。
を汚さないように、かつ、例えば、基板における電気的
接触部を完全に被うことなく、発光半導体装置上に形成
される。これにより、このような接触部のワイヤボンデ
ィングは、上記発光層を形成させた後、実行されうる。
さらに、多くの発光装置は、単一基板にたい積され、発
光材料含有層と同時にステンシルで掘り出されるので、
この方法を用いることにより、スループットが高くなる
ので、コスト効率を高めることができる。
【０００８】一実施形態では、発光ステンシル組成物
は、熱または光により硬化されうる光学的に透明なシリ
コンポリマー中に分散された、蛍光体分子および二酸化
珪素分子を含む。好ましくは、硬化されていない上記シ
リコンポリマーは、約１０００センチストークから２０
０００センチストークの間の粘度を有し、上記二酸化珪
素分子は、約９０ｍ2／ｇより大きい、単位質量あたり
の表面積を有する燻蒸された二酸化珪素（fumed silic
a）である。この実施形態で用いられる上記二酸化珪素
は、上記発光ステンシル組成物に対して揺変性を分け与
える。この結果、上記硬化されていない発光ステンシル
組成物から形成された層は、ステンシルで掘り出された
後、崩壊することなくまたは沈むことなく、その形状を
保持する。一旦固体状態まで硬化されると、上記発光ス
テンシル組成物により形成された層は、この層が形成さ
れる上記発光半導体装置に対する後の処理に耐えるのに
十分な強度を示す。さらに、この実施の形態により形成
された、上記発光ステンシル組成物における硬化されて
いない層は、１２０℃を超える温度において化学的およ
び物理的に安定である。特に、発光ステンシル組成物に
おける上記硬化されていない層は、約１２０℃から約２
００℃の間の温度に長時間さらされている間でも、黄色
化しないであろう。
は、熱または光により硬化されうる光学的に透明なシリ
コンポリマー中に分散された、蛍光体分子および二酸化
珪素分子を含む。好ましくは、硬化されていない上記シ
リコンポリマーは、約１０００センチストークから２０
０００センチストークの間の粘度を有し、上記二酸化珪
素分子は、約９０ｍ2／ｇより大きい、単位質量あたり
の表面積を有する燻蒸された二酸化珪素（fumed silic
a）である。この実施形態で用いられる上記二酸化珪素
は、上記発光ステンシル組成物に対して揺変性を分け与
える。この結果、上記硬化されていない発光ステンシル
組成物から形成された層は、ステンシルで掘り出された
後、崩壊することなくまたは沈むことなく、その形状を
保持する。一旦固体状態まで硬化されると、上記発光ス
テンシル組成物により形成された層は、この層が形成さ
れる上記発光半導体装置に対する後の処理に耐えるのに
十分な強度を示す。さらに、この実施の形態により形成
された、上記発光ステンシル組成物における硬化されて
いない層は、１２０℃を超える温度において化学的およ
び物理的に安定である。特に、発光ステンシル組成物に
おける上記硬化されていない層は、約１２０℃から約２
００℃の間の温度に長時間さらされている間でも、黄色
化しないであろう。
【０００９】結果として生ずる発光装置は、活性領域を
備える半導体層を含む層のスタックと、上記スタックの
少なくとも一部のまわりに設けられ、ほぼ一様な厚さを
有する、発光材料含有層と、を含む。上記スタックに隣
接しない上記発光材料含有層の表面は、実質的に上記ス
タックの形状にほぼ整合する。一実施形態では、上記発
光半導体装置は、さらに、上記発光材料含有層と上記ス
タックとの間に設けられた、光学的に透明な層を含む。
備える半導体層を含む層のスタックと、上記スタックの
少なくとも一部のまわりに設けられ、ほぼ一様な厚さを
有する、発光材料含有層と、を含む。上記スタックに隣
接しない上記発光材料含有層の表面は、実質的に上記ス
タックの形状にほぼ整合する。一実施形態では、上記発
光半導体装置は、さらに、上記発光材料含有層と上記ス
タックとの間に設けられた、光学的に透明な層を含む。
【００１０】一実施形態では、上記活性領域は青色光を
発し、上記発光材料含有層は、上記青色光の一部を、上
記青色光の残りの部分と結合して白色光を生ずる光に転
換しする、蛍光体を含む。この実施形態では、上記発光
装置は、一様に白い空間プロファイルで白色光を発す
る。特に、蛍光体に囲まれた白色光を発する従来方式の
発光装置による、黄色および青色の輪はなくなる。
発し、上記発光材料含有層は、上記青色光の一部を、上
記青色光の残りの部分と結合して白色光を生ずる光に転
換しする、蛍光体を含む。この実施形態では、上記発光
装置は、一様に白い空間プロファイルで白色光を発す
る。特に、蛍光体に囲まれた白色光を発する従来方式の
発光装置による、黄色および青色の輪はなくなる。
【００１１】（発明を実施するための最良の形態）本発
明にかかる一実施形態によれば、蛍光体含有材料は、発
光ダイオード（ＬＥＤ）上にステンシルで刷り出され
る。図１を参照するに、一実施形態では、ＬＥＤ２Ａ−
２Ｆは、基板４の上部表面３においてパターンを形成す
るように配置される。明瞭に説明を行うために、図１に
は６個のＬＥＤが描かれているが、６より多くのＬＥＤ
または６未満のＬＥＤは、基板４上に配置されるであろ
う。ステンシル６は、上部表面５、下部表面７、およ
び、ステンシル６を貫通し、形状においてＬＥＤ２Ａ−
２Ｆに対応する開口部８Ａ−８Ｆを有する。一実施形態
では、開口部８Ａ−８Ｆは、基板４上のＬＥＤ２Ａ−２
Ｆのパターンに対応したパターンでステンシル６に配置
されている。別の実施形態として、ステンシル６におけ
る開口部の数は、基板４におけるＬＥＤの数より多く、
ステンシル６における下位セットの開口部は、ＬＥＤ２
Ａ−２Ｆのパターンに対応したパターンで配置される。
ステンシル６は、例えば、ステンレス鋼の板により形成
されている。ステンシル６が形成する２次元平面に対す
る垂直な面において測定された、ステンシル６の厚さ
（開口部８Ａ−８Ｆの深さ）は、基板４に垂直な面にお
いて測定されたＬＥＤ２Ａ−２Ｆの高さの総和に等し
く、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上に設けられる、蛍光体含有材料
の所望の厚さに近い。同様に、開口部８Ａ−８Ｆの長さ
および幅は、それぞれ、対応するＬＥＤ２Ａ−２Ｆの長
さまたは幅の総和に等しく、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆのまわり
に設けられる、蛍光体含有材料の所望の厚さのほぼ２倍
となる。
明にかかる一実施形態によれば、蛍光体含有材料は、発
光ダイオード（ＬＥＤ）上にステンシルで刷り出され
る。図１を参照するに、一実施形態では、ＬＥＤ２Ａ−
２Ｆは、基板４の上部表面３においてパターンを形成す
るように配置される。明瞭に説明を行うために、図１に
は６個のＬＥＤが描かれているが、６より多くのＬＥＤ
または６未満のＬＥＤは、基板４上に配置されるであろ
う。ステンシル６は、上部表面５、下部表面７、およ
び、ステンシル６を貫通し、形状においてＬＥＤ２Ａ−
２Ｆに対応する開口部８Ａ−８Ｆを有する。一実施形態
では、開口部８Ａ−８Ｆは、基板４上のＬＥＤ２Ａ−２
Ｆのパターンに対応したパターンでステンシル６に配置
されている。別の実施形態として、ステンシル６におけ
る開口部の数は、基板４におけるＬＥＤの数より多く、
ステンシル６における下位セットの開口部は、ＬＥＤ２
Ａ−２Ｆのパターンに対応したパターンで配置される。
ステンシル６は、例えば、ステンレス鋼の板により形成
されている。ステンシル６が形成する２次元平面に対す
る垂直な面において測定された、ステンシル６の厚さ
（開口部８Ａ−８Ｆの深さ）は、基板４に垂直な面にお
いて測定されたＬＥＤ２Ａ−２Ｆの高さの総和に等し
く、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上に設けられる、蛍光体含有材料
の所望の厚さに近い。同様に、開口部８Ａ−８Ｆの長さ
および幅は、それぞれ、対応するＬＥＤ２Ａ−２Ｆの長
さまたは幅の総和に等しく、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆのまわり
に設けられる、蛍光体含有材料の所望の厚さのほぼ２倍
となる。
【００１２】一実施形態では、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆは、例
えば図２に示すＬＥＤ２Ａのような、フリップチップジ
オメトリＬＥＤである。各図面における同一の参照番号
は、各実施形態における同一の部分を示す。ＬＥＤ２Ａ
は、第１の伝導型の第１半導体層１０および第２の伝導
型の第２半導体層１２を含む。半導体層１０および半導
体層１２は、電気的に活性領域１４に結合されている。
活性領域１４は、例えば、ｐｎ接合により半導体層１
０，１２と結合されている。これに代えて、活性領域１
４は、ドーピングされたｎ型、ｐ型、またはドーピング
されていない１つ以上の半導体層を含むようにしてもよ
い。透明な基板（superstrate）１６は、半導体層１０
上に任意に設けられる。接触部１８および２０は、それ
ぞれ、半導体層１０および１２に電気的に結合される。
活性領域１４は、接触部１８および２０を経由した適切
な電圧を適用することにより発光する。内部接続部（in
terconnect）２２および２４は、それぞれ、接触部１８
および２０を基板接触部２６および２８に電気的に結合
する。
えば図２に示すＬＥＤ２Ａのような、フリップチップジ
オメトリＬＥＤである。各図面における同一の参照番号
は、各実施形態における同一の部分を示す。ＬＥＤ２Ａ
は、第１の伝導型の第１半導体層１０および第２の伝導
型の第２半導体層１２を含む。半導体層１０および半導
体層１２は、電気的に活性領域１４に結合されている。
活性領域１４は、例えば、ｐｎ接合により半導体層１
０，１２と結合されている。これに代えて、活性領域１
４は、ドーピングされたｎ型、ｐ型、またはドーピング
されていない１つ以上の半導体層を含むようにしてもよ
い。透明な基板（superstrate）１６は、半導体層１０
上に任意に設けられる。接触部１８および２０は、それ
ぞれ、半導体層１０および１２に電気的に結合される。
活性領域１４は、接触部１８および２０を経由した適切
な電圧を適用することにより発光する。内部接続部（in
terconnect）２２および２４は、それぞれ、接触部１８
および２０を基板接触部２６および２８に電気的に結合
する。
【００１３】一実施形態では、半導体層１０および１２
ならびに活性領域１４は、ＡｌxＩｎyＧａ1-xＮ化合物
のような第３族窒化化合物（III-Nitride compounds）
により形成され、活性領域１４は、例えば４７０ｎｍの
波長の青色光を発する。透明な基板（superstrate）１
６は、例えば、サファイアまたは炭化ケイ素から形成さ
れる。基板４は例えばシリコンを含む。
ならびに活性領域１４は、ＡｌxＩｎyＧａ1-xＮ化合物
のような第３族窒化化合物（III-Nitride compounds）
により形成され、活性領域１４は、例えば４７０ｎｍの
波長の青色光を発する。透明な基板（superstrate）１
６は、例えば、サファイアまたは炭化ケイ素から形成さ
れる。基板４は例えばシリコンを含む。
【００１４】図２は特定のＬＥＤ構造を示しているが、
本発明は、ＬＥＤ２Ａにおける半導体層の数、および、
活性領域１４の詳細な構造とは無関係である。各図面に
示されているＬＥＤ２Ａにおける各要素の縮尺が統一さ
れていないことに注意されたい。
本発明は、ＬＥＤ２Ａにおける半導体層の数、および、
活性領域１４の詳細な構造とは無関係である。各図面に
示されているＬＥＤ２Ａにおける各要素の縮尺が統一さ
れていないことに注意されたい。
【００１５】フリップチップジオメトリＬＥＤに比べ
て、従来のジオメトリＬＥＤは、基板（上部表面）から
離れて面するＬＥＤの表面における電極をこの基板に電
気的に結合する、１つ以上のワイヤボンド（wirebond）
を一般的に有する。これらのワイヤボンドは、一般的に
壊れやすいが、ＬＥＤにおける上部表面への接触を防
ぐ。本発明によれば、蛍光体含有材料は、このような従
来のジオメトリ発光ダイオードにステンシルで掘り出さ
れうるが、上記ワイヤボンドを傷つけないように注意し
なくてはならない。図２に示すＬＥＤ２Ａのようなフリ
ップチップジオメトリＬＥＤは、このようなＬＥＤの上
部表面へのワイヤボンドによる接続を不要としているの
で、フリップチップジオメトリＬＥＤは、従来のジオメ
トリＬＥＤよりも、蛍光体含有材料とともにステンシル
で容易に掘り出される。
て、従来のジオメトリＬＥＤは、基板（上部表面）から
離れて面するＬＥＤの表面における電極をこの基板に電
気的に結合する、１つ以上のワイヤボンド（wirebond）
を一般的に有する。これらのワイヤボンドは、一般的に
壊れやすいが、ＬＥＤにおける上部表面への接触を防
ぐ。本発明によれば、蛍光体含有材料は、このような従
来のジオメトリ発光ダイオードにステンシルで掘り出さ
れうるが、上記ワイヤボンドを傷つけないように注意し
なくてはならない。図２に示すＬＥＤ２Ａのようなフリ
ップチップジオメトリＬＥＤは、このようなＬＥＤの上
部表面へのワイヤボンドによる接続を不要としているの
で、フリップチップジオメトリＬＥＤは、従来のジオメ
トリＬＥＤよりも、蛍光体含有材料とともにステンシル
で容易に掘り出される。
【００１６】再度図１を参照するに、ステンシル６は、
開口部８Ａ−８ＦがＬＥＤ２Ａ−２Ｆと合致するよう
に、かつ、ステンシル６の下部表面７が基板４の上部表
面３と接触するように、基板４上に位置決めされる。
開口部８Ａ−８ＦがＬＥＤ２Ａ−２Ｆと合致するよう
に、かつ、ステンシル６の下部表面７が基板４の上部表
面３と接触するように、基板４上に位置決めされる。
【００１７】図３Ａに示す基板４上に位置決めされたス
テンシル６の側面図から明らかなように、ＬＥＤ２Ａ−
２Ｃは、例えば、ステンシル６における対応する開口部
８Ａ−８Ｃの中心に配置される。次に、下記の蛍光体を
含むステンシル組成物（stenciling composition）等の
硬化可能発光ステンシル組成物（curable luminescent
stenciling composition）が、ステンシル６の開口部８
Ａ−８Ｆに設けられる。一実施形態では、上記ステンシ
ル組成物は、表面５を横切って移動した金属材料ととも
に、ステンシル６の開口部８Ａ−８Ｆに設けられる。こ
の後、ステンシル６は基板４から除去されて、ＬＥＤ２
Ａ−２Ｆの上部およびまわりに設けられた、図３Ｂおよ
び図３Ｃに示す蛍光体層３０Ａ−３０Ｃのようなステン
シルで掘り出された蛍光体層が残る。
テンシル６の側面図から明らかなように、ＬＥＤ２Ａ−
２Ｃは、例えば、ステンシル６における対応する開口部
８Ａ−８Ｃの中心に配置される。次に、下記の蛍光体を
含むステンシル組成物（stenciling composition）等の
硬化可能発光ステンシル組成物（curable luminescent
stenciling composition）が、ステンシル６の開口部８
Ａ−８Ｆに設けられる。一実施形態では、上記ステンシ
ル組成物は、表面５を横切って移動した金属材料ととも
に、ステンシル６の開口部８Ａ−８Ｆに設けられる。こ
の後、ステンシル６は基板４から除去されて、ＬＥＤ２
Ａ−２Ｆの上部およびまわりに設けられた、図３Ｂおよ
び図３Ｃに示す蛍光体層３０Ａ−３０Ｃのようなステン
シルで掘り出された蛍光体層が残る。
【００１８】一実施形態では、基板４上にステンシル６
の位置決めを行う工程、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上に蛍光体層
３０Ａ−３０Ｃのような蛍光体層を形成するために表面
５および開口部８Ａ−８Ｆに発光ステンシル組成物を設
ける工程、および、基板４からステンシル６を除去する
工程は、一般的にプリント基板上にはんだペーストをス
テンシルで掘り出すために用いられる、従来の高精度ス
テンシル機械により実行される。上記ステンシル機械
は、例えば、マサチューセッツ州のＭＰＭフランクリン
株式会社により製造されたウルトラプリント１５００等
である。
の位置決めを行う工程、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上に蛍光体層
３０Ａ−３０Ｃのような蛍光体層を形成するために表面
５および開口部８Ａ−８Ｆに発光ステンシル組成物を設
ける工程、および、基板４からステンシル６を除去する
工程は、一般的にプリント基板上にはんだペーストをス
テンシルで掘り出すために用いられる、従来の高精度ス
テンシル機械により実行される。上記ステンシル機械
は、例えば、マサチューセッツ州のＭＰＭフランクリン
株式会社により製造されたウルトラプリント１５００等
である。
【００１９】ステンシル６が基板４から除去された後、
ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上の蛍光体層は、例えば熱放射または
紫外線放射を適用することにより、固体状態まで硬化さ
れる。硬化工程は、上記半導体層における整形用高分子
化合物の架橋（cross-linking）を含む。一実施形態で
は、例えば、蛍光体層３０Ａ−３０Ｃを硬化させるため
に、ＬＥＤ２Ａ−２Ｃは、従来のオーブン内において約
１０分間約１００℃で加熱される。
ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上の蛍光体層は、例えば熱放射または
紫外線放射を適用することにより、固体状態まで硬化さ
れる。硬化工程は、上記半導体層における整形用高分子
化合物の架橋（cross-linking）を含む。一実施形態で
は、例えば、蛍光体層３０Ａ−３０Ｃを硬化させるため
に、ＬＥＤ２Ａ−２Ｃは、従来のオーブン内において約
１０分間約１００℃で加熱される。
【００２０】この結果得られた一実施形態にかかる蛍光
体層３０Ａを有するＬＥＤ２Ａの概ほぼが、一例として
図４に示されている。蛍光体層３０Ａは、上部表面３２
の上部、ならびに、ＬＥＤ２Ａの垂直面３４および３６
に、ほぼ一様な厚さを有する。さらに、蛍光体層３０Ａ
の上部表面３８、ならびに、垂直面の表面４０および４
２は、それぞれ、ＬＥＤ２Ａの上部表面３２、ならび
に、垂直面の表面３４および３６に平行となっている。
これにより、蛍光体層３０Ａの表面３８，４０，４２等
の外部表面は、実質的にＬＥＤ２Ａの形状にほぼ整合す
る。ＡおよびＢと表示された蛍光体３０Ａの寸法は、と
もに５０μｍから２５０μｍの範囲にわたる。
体層３０Ａを有するＬＥＤ２Ａの概ほぼが、一例として
図４に示されている。蛍光体層３０Ａは、上部表面３２
の上部、ならびに、ＬＥＤ２Ａの垂直面３４および３６
に、ほぼ一様な厚さを有する。さらに、蛍光体層３０Ａ
の上部表面３８、ならびに、垂直面の表面４０および４
２は、それぞれ、ＬＥＤ２Ａの上部表面３２、ならび
に、垂直面の表面３４および３６に平行となっている。
これにより、蛍光体層３０Ａの表面３８，４０，４２等
の外部表面は、実質的にＬＥＤ２Ａの形状にほぼ整合す
る。ＡおよびＢと表示された蛍光体３０Ａの寸法は、と
もに５０μｍから２５０μｍの範囲にわたる。
【００２１】ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上の蛍光体層が硬化され
た後、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆを別個の装置（ダイス型）に分
離するために、基板４は鋸または画線器によりひかれ
る。
た後、ＬＥＤ２Ａ−２Ｆを別個の装置（ダイス型）に分
離するために、基板４は鋸または画線器によりひかれ
る。
【００２２】一実施形態では、ほぼ一様な厚さとなって
いる蛍光体層３０Ａ−３０Ｆを有するＬＥＤ２Ａ−２Ｆ
は、一様に白い空間プロファイルで光を発する。特に、
蛍光体に囲まれた白色光を発する従来方式の発光装置に
よる、黄色および青色の輪はなくなる。さらに、蛍光体
層３０Ａ−３０Ｆは、基板４での隣接した領域を汚すこ
となく、また、ＬＥＤ２Ａの接触部２６および２８のよ
うな基板接触部を完全に被うことなく、ＬＥＤ２Ａ−２
Ｆ上に設けられる。これにより、例えば、接触部２６お
よび２８のワイヤボンディングは、蛍光体層３０Ａを形
成させた後、実行されうる。さらに、多くのＬＥＤは、
単一の基板に設けられ、蛍光体層と同時にステンシルで
掘り出されるので、上述したステンシル工程は、スルー
プットが高くかつコスト効率の良い工程となる。
いる蛍光体層３０Ａ−３０Ｆを有するＬＥＤ２Ａ−２Ｆ
は、一様に白い空間プロファイルで光を発する。特に、
蛍光体に囲まれた白色光を発する従来方式の発光装置に
よる、黄色および青色の輪はなくなる。さらに、蛍光体
層３０Ａ−３０Ｆは、基板４での隣接した領域を汚すこ
となく、また、ＬＥＤ２Ａの接触部２６および２８のよ
うな基板接触部を完全に被うことなく、ＬＥＤ２Ａ−２
Ｆ上に設けられる。これにより、例えば、接触部２６お
よび２８のワイヤボンディングは、蛍光体層３０Ａを形
成させた後、実行されうる。さらに、多くのＬＥＤは、
単一の基板に設けられ、蛍光体層と同時にステンシルで
掘り出されるので、上述したステンシル工程は、スルー
プットが高くかつコスト効率の良い工程となる。
【００２３】ＬＥＤ２Ａ−２Ｆ上の蛍光体層は、硬化さ
れるまでは、崩壊することなくまたは沈むことなく、ス
テンシルで掘り出された形状を実質的に保持しなくては
ならない。さらに、蛍光体層が、化学的または物理的性
質を変えることなく約１２０℃を超える動作温度に長期
間耐えることが望ましい。例えば、エポキシ樹脂、ウレ
タン樹脂、および、これらと同様の有機樹脂は、蛍光体
層に用いることに適していない。なぜならば、これら
は、約１２０℃を超える温度では酸化して黄色化するか
らである。この後、これらの黄色化した有機樹脂は、Ｌ
ＥＤにより発せられた青色光を吸収して、このＬＥＤの
性能を低下させる。白色を発することを意図された装置
による明白な色は、上記有機樹脂が酸化するにつれて、
黄色に転移していくであろう。
れるまでは、崩壊することなくまたは沈むことなく、ス
テンシルで掘り出された形状を実質的に保持しなくては
ならない。さらに、蛍光体層が、化学的または物理的性
質を変えることなく約１２０℃を超える動作温度に長期
間耐えることが望ましい。例えば、エポキシ樹脂、ウレ
タン樹脂、および、これらと同様の有機樹脂は、蛍光体
層に用いることに適していない。なぜならば、これら
は、約１２０℃を超える温度では酸化して黄色化するか
らである。この後、これらの黄色化した有機樹脂は、Ｌ
ＥＤにより発せられた青色光を吸収して、このＬＥＤの
性能を低下させる。白色を発することを意図された装置
による明白な色は、上記有機樹脂が酸化するにつれて、
黄色に転移していくであろう。
【００２４】本発明の一実施形態にかかる使用に適した
発光ステンシル組成物は、以下のように用意される。ま
ず第１に、蛍光体の粉が、従来の硬化可能（curable）
シリコンポリマー組成物と混合される。この硬化可能シ
リコンポリマー組成物は、互い違いの位置関係となって
いる（alternating）シリコン原子および酸素原子（シ
リコンポリマー）を含む化学的構造を有する少なくとも
１つのポリマーを含み、シリコンポリマーまたは光重合
開始因子（photopolymerization initiator）の架橋に
触媒作用を及ぼす触媒のような硬化剤（curing agent）
を随意含む。
発光ステンシル組成物は、以下のように用意される。ま
ず第１に、蛍光体の粉が、従来の硬化可能（curable）
シリコンポリマー組成物と混合される。この硬化可能シ
リコンポリマー組成物は、互い違いの位置関係となって
いる（alternating）シリコン原子および酸素原子（シ
リコンポリマー）を含む化学的構造を有する少なくとも
１つのポリマーを含み、シリコンポリマーまたは光重合
開始因子（photopolymerization initiator）の架橋に
触媒作用を及ぼす触媒のような硬化剤（curing agent）
を随意含む。
【００２５】上記硬化可能シリコンポリマー組成物は、
好ましくは、約４００ｎｍから６００ｎｍの光の波長に
対して、実質的に吸収せずに散乱しない（光学的に透
明）。硬化されていないステンシル組成物は、硬化され
るまでステンシルで掘り出された形状を保持するのであ
れば、約１０００センチストークよりも大きい粘度を有
していなければならない。この結果、硬化可能シリコン
ポリマー組成物は、好ましくは、硬化前の粘度として約
１０００センチストークから２００００センチストーク
を有する。さらに、硬化可能シリコンポリマー組成物
は、ＬＥＤからステンシル組成物に入射する光と、蛍光
体の分子からステンシル組成物に入射する光とが結合す
る効率を高めるために、好ましくは、約１.４５より大
きい屈折率を有する。また、硬化可能シリコンポリマー
組成物は、好ましくは、例えば加熱または紫外線への照
射により固体状態まで硬化されるまで、室温において液
体として安定である。
好ましくは、約４００ｎｍから６００ｎｍの光の波長に
対して、実質的に吸収せずに散乱しない（光学的に透
明）。硬化されていないステンシル組成物は、硬化され
るまでステンシルで掘り出された形状を保持するのであ
れば、約１０００センチストークよりも大きい粘度を有
していなければならない。この結果、硬化可能シリコン
ポリマー組成物は、好ましくは、硬化前の粘度として約
１０００センチストークから２００００センチストーク
を有する。さらに、硬化可能シリコンポリマー組成物
は、ＬＥＤからステンシル組成物に入射する光と、蛍光
体の分子からステンシル組成物に入射する光とが結合す
る効率を高めるために、好ましくは、約１.４５より大
きい屈折率を有する。また、硬化可能シリコンポリマー
組成物は、好ましくは、例えば加熱または紫外線への照
射により固体状態まで硬化されるまで、室温において液
体として安定である。
【００２６】適当な硬化可能シリコンポリマー組成物に
ついては、市販されているものを利用することができ
る。一実施形態では、例えば、硬化可能シリコンポリマ
ー組成物は、約１３００センチストークの粘度を有し、
１００℃で約１０分間および室温で約２週間硬化され
た、マサチューセッツ州フェアヘーヴンにあるナイ・ル
ーブリカンツ（Nye Lubricants, Inc）より入手可能
な、従来の２成分から構成される熱硬化可能（thermall
y curable）シリコンポリマー組成物である。
ついては、市販されているものを利用することができ
る。一実施形態では、例えば、硬化可能シリコンポリマ
ー組成物は、約１３００センチストークの粘度を有し、
１００℃で約１０分間および室温で約２週間硬化され
た、マサチューセッツ州フェアヘーヴンにあるナイ・ル
ーブリカンツ（Nye Lubricants, Inc）より入手可能
な、従来の２成分から構成される熱硬化可能（thermall
y curable）シリコンポリマー組成物である。
【００２７】一実施形態では、従来の硬化可能シリコン
組成物と混合された上記蛍光体の粉は、イングランドの
エセックス州のネイチング(Nazeing)にあるフォスファ
ーテクノロジー（Phosphor Technology Ltd）による製
品番号ＱＵＭＫ５８／Ｆとして入手可能な、（Ｙ,Ｇ
ｄ）3Ａl5Ｏ12：Ｃｅ（ガドリニウムおよびセリウムが
添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット）
の粉である。この蛍光体材料の分子は、約１μｍから約
５μｍの定型的直径を有し、約４３０ｎｍから約４９０
ｎｍの波長を有する光を吸収し、約５１０ｎｍから約６
１０ｎｍまでの広範な帯域における光を発する。ステン
シルで掘り出された蛍光体層を有するＬＥＤにより発せ
られた光の色は、一部分、発光ステンシル組成物におけ
る蛍光体分子の濃度により、決定される。一般的に、上
記蛍光体分子は、１００グラムのシリコンポリマー組成
物に約２０グラム〜１２０グラムの蛍光体分子が含まれ
る濃度となるように、硬化可能シリコンポリマー組成物
と混合される。
組成物と混合された上記蛍光体の粉は、イングランドの
エセックス州のネイチング(Nazeing)にあるフォスファ
ーテクノロジー（Phosphor Technology Ltd）による製
品番号ＱＵＭＫ５８／Ｆとして入手可能な、（Ｙ,Ｇ
ｄ）3Ａl5Ｏ12：Ｃｅ（ガドリニウムおよびセリウムが
添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット）
の粉である。この蛍光体材料の分子は、約１μｍから約
５μｍの定型的直径を有し、約４３０ｎｍから約４９０
ｎｍの波長を有する光を吸収し、約５１０ｎｍから約６
１０ｎｍまでの広範な帯域における光を発する。ステン
シルで掘り出された蛍光体層を有するＬＥＤにより発せ
られた光の色は、一部分、発光ステンシル組成物におけ
る蛍光体分子の濃度により、決定される。一般的に、上
記蛍光体分子は、１００グラムのシリコンポリマー組成
物に約２０グラム〜１２０グラムの蛍光体分子が含まれ
る濃度となるように、硬化可能シリコンポリマー組成物
と混合される。
【００２８】一実施形態では、二酸化チタニウムは、さ
らに１００グラムのシリコンポリマー組成物に約１.５
グラム〜５.０グラムの二酸化チタニウムが含まれる濃
度となるように、シリコンポリマー組成物に分散され
る。この二酸化チタニウムは、蛍光体分子とほぼ同じ大
きさであり、活性領域１４により発せられる光の散乱を
増進させ、これによりこの光の上記蛍光体分子による吸
収を増進させる。しかしながら、二酸化チタニウムの濃
度が増加するにつれて、ＬＥＤの全体的な転化効率は低
下する。
らに１００グラムのシリコンポリマー組成物に約１.５
グラム〜５.０グラムの二酸化チタニウムが含まれる濃
度となるように、シリコンポリマー組成物に分散され
る。この二酸化チタニウムは、蛍光体分子とほぼ同じ大
きさであり、活性領域１４により発せられる光の散乱を
増進させ、これによりこの光の上記蛍光体分子による吸
収を増進させる。しかしながら、二酸化チタニウムの濃
度が増加するにつれて、ＬＥＤの全体的な転化効率は低
下する。
【００２９】次に、蛍光体分子および任意に二酸化チタ
ニウム分子が硬化可能シリコン組成物に混合された後、
揺変性のゲルを形成するために、精細に分離された二酸
化珪素分子が、上記組成物に分散される。揺変性のゲル
は、揺変性、すなわち、剪断応力がかけられると粘度が
明らかに低下し、剪断応力が除去されると粘度が本来の
レベルに戻る性質を示す。この結果、揺変性のゲルは、
振り動かされ、攪拌され、または、別の方法でかき乱さ
れた場合に液体として動き、静止状態におかれた場合に
再度ゲルに戻る。これにより、本発明の一実施形態では
用意された発光ステンシル組成物は、ＬＥＤ上にステン
シルで掘り出される際には液体として動くが、ステンシ
ルが除去された後乱されなければ形状を保持する、蛍光
体含有層を、上記ＬＥＤ上に形成する。
ニウム分子が硬化可能シリコン組成物に混合された後、
揺変性のゲルを形成するために、精細に分離された二酸
化珪素分子が、上記組成物に分散される。揺変性のゲル
は、揺変性、すなわち、剪断応力がかけられると粘度が
明らかに低下し、剪断応力が除去されると粘度が本来の
レベルに戻る性質を示す。この結果、揺変性のゲルは、
振り動かされ、攪拌され、または、別の方法でかき乱さ
れた場合に液体として動き、静止状態におかれた場合に
再度ゲルに戻る。これにより、本発明の一実施形態では
用意された発光ステンシル組成物は、ＬＥＤ上にステン
シルで掘り出される際には液体として動くが、ステンシ
ルが除去された後乱されなければ形状を保持する、蛍光
体含有層を、上記ＬＥＤ上に形成する。
【００３０】一実施形態では、二酸化珪素分子は、燻蒸
された二酸化珪素（fumed silica）の分子、水素―酸素
の炉においてクロロシランを燃焼させることにより作ら
れるコロイド形状の二酸化珪素である。燻蒸された二酸
化珪素は、１２０℃を超える温度において化学的および
物理的に安定であり、可視光に対して透明であり、さら
に、比較的に低い濃度で発光ステンシル組成物に対して
十分な揺変性を分け与えるであろう。用いる燻蒸された
二酸化珪素の等級は、この二酸化珪素が無極性材料に混
合されても化学反応を起こさないように、選択される。
一実施形態では、上記燻蒸された二酸化珪素は、マサチ
ューセッツ州ボストンにあるカボットコーポレーション
（Cabot Corporation）より得られる、未処理の無定形
の燻蒸された二酸化珪素、Ｍ−５Ｐ等級のＣＡＢ−Ｏ−
ＳＩＬ（Ｒ）である。この階級の燻蒸された二酸化珪素
は、疎水性を有し、単位質量あたりの平均表面積として
２００±１５ｍ2／ｇを有する。上記Ｍ５−Ｐ等級の燻
蒸された二酸化珪素分子は、１００グラムのシリコンポ
リマー組成物に約１.５グラム〜４.５グラムの燻蒸され
た二酸化珪素が含まれる濃度となるように、従来の３方
向回転式粉砕機（three roll mill）を用いて、蛍光体
分子とシリコンポリマー分子との組成物中に分散され
る。燻蒸された二酸化珪素の濃度が増加するにつれて、
ステンシル組成物は、より揺変性を強める、すなわち、
乱されないゲルとしてより固体状になる。
された二酸化珪素（fumed silica）の分子、水素―酸素
の炉においてクロロシランを燃焼させることにより作ら
れるコロイド形状の二酸化珪素である。燻蒸された二酸
化珪素は、１２０℃を超える温度において化学的および
物理的に安定であり、可視光に対して透明であり、さら
に、比較的に低い濃度で発光ステンシル組成物に対して
十分な揺変性を分け与えるであろう。用いる燻蒸された
二酸化珪素の等級は、この二酸化珪素が無極性材料に混
合されても化学反応を起こさないように、選択される。
一実施形態では、上記燻蒸された二酸化珪素は、マサチ
ューセッツ州ボストンにあるカボットコーポレーション
（Cabot Corporation）より得られる、未処理の無定形
の燻蒸された二酸化珪素、Ｍ−５Ｐ等級のＣＡＢ−Ｏ−
ＳＩＬ（Ｒ）である。この階級の燻蒸された二酸化珪素
は、疎水性を有し、単位質量あたりの平均表面積として
２００±１５ｍ2／ｇを有する。上記Ｍ５−Ｐ等級の燻
蒸された二酸化珪素分子は、１００グラムのシリコンポ
リマー組成物に約１.５グラム〜４.５グラムの燻蒸され
た二酸化珪素が含まれる濃度となるように、従来の３方
向回転式粉砕機（three roll mill）を用いて、蛍光体
分子とシリコンポリマー分子との組成物中に分散され
る。燻蒸された二酸化珪素の濃度が増加するにつれて、
ステンシル組成物は、より揺変性を強める、すなわち、
乱されないゲルとしてより固体状になる。
【００３１】別の実施形態として、２００±１５ｍ2／
ｇより大きい方の、または、小さい方のいずれかの単位
質量あたりの表面積を有する、燻蒸された二酸化珪素を
用いる。燻蒸された二酸化珪素の固定濃度に対して、ス
テンシル組成物は、上記燻蒸された二酸化珪素の単位質
量あたりの表面積が増加するにつれて、より揺変性を強
める。これにより、単位質量あたりの表面積が小さい、
燻蒸された二酸化珪素ほど、より高い濃度で用いなけれ
ばならない。単位質量あたりの表面積が小さい、燻蒸さ
れた二酸化珪素の濃度を高くする必要がある結果、大き
すぎて容易にステンシルで掘り出されないような粘度を
有するステンシル組成物を用いることになる。この結
果、上記燻蒸された二酸化珪素は、好ましくは、約９０
ｍ2／ｇより大きい、単位質量あたりの表面積を有す
る。逆に、上記燻蒸された二酸化珪素の単位質量あたり
の表面積が大きくなるにつれて、燻蒸された二酸化珪素
の必要とされる濃度は小さくなるが、このような燻蒸さ
れた二酸化珪素は、シリコンポリマー組成物中で分散す
ることがより困難となる。
ｇより大きい方の、または、小さい方のいずれかの単位
質量あたりの表面積を有する、燻蒸された二酸化珪素を
用いる。燻蒸された二酸化珪素の固定濃度に対して、ス
テンシル組成物は、上記燻蒸された二酸化珪素の単位質
量あたりの表面積が増加するにつれて、より揺変性を強
める。これにより、単位質量あたりの表面積が小さい、
燻蒸された二酸化珪素ほど、より高い濃度で用いなけれ
ばならない。単位質量あたりの表面積が小さい、燻蒸さ
れた二酸化珪素の濃度を高くする必要がある結果、大き
すぎて容易にステンシルで掘り出されないような粘度を
有するステンシル組成物を用いることになる。この結
果、上記燻蒸された二酸化珪素は、好ましくは、約９０
ｍ2／ｇより大きい、単位質量あたりの表面積を有す
る。逆に、上記燻蒸された二酸化珪素の単位質量あたり
の表面積が大きくなるにつれて、燻蒸された二酸化珪素
の必要とされる濃度は小さくなるが、このような燻蒸さ
れた二酸化珪素は、シリコンポリマー組成物中で分散す
ることがより困難となる。
【００３２】図５は、基板上の上部表面３に設けられ
た、ステンシルで掘り出された蛍光体含有層３０Ａの定
型的に測定された断面図と、一般的に配向されたフリッ
プチップジオメトリＬＥＤ２Ａの断面図と、を重ね合わ
せた様子を示している。便宜上、図５に示す測定された
断面図および図４に示す模式図において、同一の部分に
は同様の参照番号が用いられている。図５に示す蛍光体
含有層３０Ａは、上述したように、１００グラムのシリ
コンポリマー組成物に約７０グラムの蛍光体分子が含ま
れるような濃度で約１３００センチストークの粘度とな
る（Ｙ,Ｇｄ）3Ａ l5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体分子、を有する硬
化可能シリコンポリマー組成物と、１００グラムのシリ
コンポリマー組成物に約３.５グラムの燻蒸された二酸
化珪素が含まれるような濃度で２００±１５ｍ2／ｇの
単位質量あたりの表面積を有する、燻蒸された二酸化珪
素分子と、を含む発光ステンシル組成物により形成され
ている。蛍光体層３０Ａの断面は、従来の工具製造業者
により製造された顕微鏡を用いて測定される。ＬＥＤ２
Ａの一般的な配向は、シリコン基板上に従来通りに設け
られた、塗布されていない様々なＬＥＤの断面を、従来
のプロフィルメータを用いて測定することにより確証さ
れる。
た、ステンシルで掘り出された蛍光体含有層３０Ａの定
型的に測定された断面図と、一般的に配向されたフリッ
プチップジオメトリＬＥＤ２Ａの断面図と、を重ね合わ
せた様子を示している。便宜上、図５に示す測定された
断面図および図４に示す模式図において、同一の部分に
は同様の参照番号が用いられている。図５に示す蛍光体
含有層３０Ａは、上述したように、１００グラムのシリ
コンポリマー組成物に約７０グラムの蛍光体分子が含ま
れるような濃度で約１３００センチストークの粘度とな
る（Ｙ,Ｇｄ）3Ａ l5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体分子、を有する硬
化可能シリコンポリマー組成物と、１００グラムのシリ
コンポリマー組成物に約３.５グラムの燻蒸された二酸
化珪素が含まれるような濃度で２００±１５ｍ2／ｇの
単位質量あたりの表面積を有する、燻蒸された二酸化珪
素分子と、を含む発光ステンシル組成物により形成され
ている。蛍光体層３０Ａの断面は、従来の工具製造業者
により製造された顕微鏡を用いて測定される。ＬＥＤ２
Ａの一般的な配向は、シリコン基板上に従来通りに設け
られた、塗布されていない様々なＬＥＤの断面を、従来
のプロフィルメータを用いて測定することにより確証さ
れる。
【００３３】図４の模式図にも示されているように、図
５における蛍光体層３０Ａは、ほぼ一様な厚さを有し、
実質的にＬＥＤ２Ａの形状とほぼ整合する。特に、蛍光
体層３０Ａの上部表面３８ならびに垂直面の表面４０お
よび４２は、それぞれ、ＬＥＤ２Ａの上部表面３２なら
びに垂直面３４および３６にほぼ平行となっている。さ
らに、図５に示す蛍光体層３０Ａは、発光ステンシル組
成物が硬化される前であってステンシルが除去されると
きまたは除去された後に形をなす、隆起部４４および尾
部４６を示す。
５における蛍光体層３０Ａは、ほぼ一様な厚さを有し、
実質的にＬＥＤ２Ａの形状とほぼ整合する。特に、蛍光
体層３０Ａの上部表面３８ならびに垂直面の表面４０お
よび４２は、それぞれ、ＬＥＤ２Ａの上部表面３２なら
びに垂直面３４および３６にほぼ平行となっている。さ
らに、図５に示す蛍光体層３０Ａは、発光ステンシル組
成物が硬化される前であってステンシルが除去されると
きまたは除去された後に形をなす、隆起部４４および尾
部４６を示す。
【００３４】文字ＡからＥで表示された寸法は次の通り
である。すなわち、Ａは９０μｍ、Ｂは６０μｍ、Ｃは
３０μｍ、Ｄは８０μｍ、および、Ｅは１.３１ｍｍで
ある。ステンシル工程が自動パターン認識ソフトウェア
を備えたステンシル機械により実行されるのであれば、
寸法Ｂは、±２％すなわち±１２μｍの誤差の範囲で再
現可能である。
である。すなわち、Ａは９０μｍ、Ｂは６０μｍ、Ｃは
３０μｍ、Ｄは８０μｍ、および、Ｅは１.３１ｍｍで
ある。ステンシル工程が自動パターン認識ソフトウェア
を備えたステンシル機械により実行されるのであれば、
寸法Ｂは、±２％すなわち±１２μｍの誤差の範囲で再
現可能である。
【００３５】図５に示す蛍光体層３０Ａの形成のもとに
なったステンシル組成物に用いられる燻蒸された二酸化
珪素の濃度および等級は、隆起部４４および尾部４６を
最小化するように選択された。ステンシル組成物おける
燻蒸された二酸化珪素の濃度が増加すれば、隆起部４４
の高さが増加するとともに尾部４６の長さが減少するで
あろう。逆に、燻蒸された二酸化珪素の濃度が減少すれ
ば、隆起部４４の高さが減少し、尾部４６の長さが減少
し、さらに、蛍光体層３０Ａの垂直面の表面４０および
４２は、ＬＥＤ２Ａの上部表面３２付近の寸法Ｂが基板
４付近の寸法Ｂよりずいぶん小さくなり、かつ、上部表
面３２における端の付近の寸法Ａが上部表面３２の中心
付近の寸法Ａよりずいぶん小さくなるような具合に、沈
み込むであろう。
なったステンシル組成物に用いられる燻蒸された二酸化
珪素の濃度および等級は、隆起部４４および尾部４６を
最小化するように選択された。ステンシル組成物おける
燻蒸された二酸化珪素の濃度が増加すれば、隆起部４４
の高さが増加するとともに尾部４６の長さが減少するで
あろう。逆に、燻蒸された二酸化珪素の濃度が減少すれ
ば、隆起部４４の高さが減少し、尾部４６の長さが減少
し、さらに、蛍光体層３０Ａの垂直面の表面４０および
４２は、ＬＥＤ２Ａの上部表面３２付近の寸法Ｂが基板
４付近の寸法Ｂよりずいぶん小さくなり、かつ、上部表
面３２における端の付近の寸法Ａが上部表面３２の中心
付近の寸法Ａよりずいぶん小さくなるような具合に、沈
み込むであろう。
【００３６】図６を参照するに、別の実施形態として、
光学的に透明な層４８は、例えばステンシルで掘り出さ
れた蛍光体含有層３０Ａがたい積されるよりも前に、Ｌ
ＥＤ２Ａの上部および周囲にたい積される。一実施形態
では、光学的に透明な層４８は、上述したステンシル工
程を用いて、光学的に透明なステンシル組成物から形成
される。光学的に透明な適当なステンシル組成物は、上
述した発光ステンシル組成物と本質的に同様な（ただ
し、蛍光体分子を添加しない）方法により準備される。
光学的に透明な層４８は、約４５μｍ〜約８０μｍの厚
さを有する。光学的に透明な層４８および蛍光体含有層
３０Ａは、ともに、ほぼ一様な厚さを有するとともに、
実質的にＬＥＤ２Ａの形状にほぼ整合する。
光学的に透明な層４８は、例えばステンシルで掘り出さ
れた蛍光体含有層３０Ａがたい積されるよりも前に、Ｌ
ＥＤ２Ａの上部および周囲にたい積される。一実施形態
では、光学的に透明な層４８は、上述したステンシル工
程を用いて、光学的に透明なステンシル組成物から形成
される。光学的に透明な適当なステンシル組成物は、上
述した発光ステンシル組成物と本質的に同様な（ただ
し、蛍光体分子を添加しない）方法により準備される。
光学的に透明な層４８は、約４５μｍ〜約８０μｍの厚
さを有する。光学的に透明な層４８および蛍光体含有層
３０Ａは、ともに、ほぼ一様な厚さを有するとともに、
実質的にＬＥＤ２Ａの形状にほぼ整合する。
【００３７】本発明は、特定の実施形態を用いて説明さ
れているが、本発明は、添付請求項の範囲内にあるあら
ゆる変形および変更を含むように、解釈される。例え
ば、発光ステンシル組成物は、蛍光体分子に加えてまた
は蛍光体分子に代えて、半導体ナノクリスタル（semico
nductor nanocrystals）および／または色素分子（dyem
olecules）を含むことができる。
れているが、本発明は、添付請求項の範囲内にあるあら
ゆる変形および変更を含むように、解釈される。例え
ば、発光ステンシル組成物は、蛍光体分子に加えてまた
は蛍光体分子に代えて、半導体ナノクリスタル（semico
nductor nanocrystals）および／または色素分子（dyem
olecules）を含むことができる。
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板上に設けられ
た発光ダイオードおよび対応するステンシルを示す模式
図
た発光ダイオードおよび対応するステンシルを示す模式
図
【図２】本発明の一実施形態にかかる蛍光体含有材料と
ともにステンシルで掘り出される発光ダイオードを示す
模式図
ともにステンシルで掘り出される発光ダイオードを示す
模式図
【図３Ａ】本発明の一実施形態にかかるステンシル方法
における３つの工程に対応する基板上に設けられた発光
ダイオードを示す側面図
における３つの工程に対応する基板上に設けられた発光
ダイオードを示す側面図
【図３Ｂ】本発明の一実施形態にかかるステンシル方法
における３つの工程に対応する基板上に設けられた発光
ダイオードを示す側面図
における３つの工程に対応する基板上に設けられた発光
ダイオードを示す側面図
【図３Ｃ】本発明の一実施形態にかかるステンシル方法
における３つの工程に対応する基板上に設けられた発光
ダイオードを示す側面図
における３つの工程に対応する基板上に設けられた発光
ダイオードを示す側面図
【図４】本発明の一実施形態にかかる蛍光体含有層を有
する発光ダイオードを示す模式図
する発光ダイオードを示す模式図
【図５】基板上に搭載された、ステンシルで掘り出され
た蛍光体含有層の定型的に測定された断面図と、一般的
に配向されたフリップチップジオメトリ発光ダイオード
の断面図と、を重ね合わせた様子を示す図
た蛍光体含有層の定型的に測定された断面図と、一般的
に配向されたフリップチップジオメトリ発光ダイオード
の断面図と、を重ね合わせた様子を示す図
【図６】本発明の一実施形態にかかる光学的に透明な層
および蛍光体含有層を有する発光ダイオードを示す模式
図
および蛍光体含有層を有する発光ダイオードを示す模式
図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4H001 XA08 XA13 XA31 XA39 YA58 5F041 AA11 DA09 DA20 DA45 DA46 DA58 EE25
Claims (24)
- 【請求項１】 活性領域を備える半導体層を含む層のス
タックと、 前記スタックの少なくとも一部のまわりに設けられ、ほ
ぼ一様な厚さを有する、発光材料含有層と、 を備える発光装置であって、前記スタックに隣接しない
前記発光材料含有層の表面は、実質的に前記スタックの
形状にほぼ整合することを特徴とする発光装置。 - 【請求項２】 前記発光材料含有層は、少なくとも１つ
のシリコンポリマーを含むことを特徴とする請求項１に
記載の発光装置。 - 【請求項３】 前記発光材料含有層は、二酸化珪素分子
を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 - 【請求項４】 前記二酸化珪素分子は、燻蒸された二酸
化珪素であることを特徴とする請求項３に記載の発光装
置。 - 【請求項５】 前記発光材料含有層は、前記活性領域に
より発せられた光の波長を少なくとも別の波長に転換す
る蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光
装置。 - 【請求項６】 前記蛍光体は、ガドリニウムおよびセリ
ウムが添加された、イットリウム・アルミニウム・ガー
ネットを含むことを特徴とする請求項５に記載の発光装
置。 - 【請求項７】 前記活性領域は青色光を発し、前記発光
材料含有層は、前記青色光の一部を、前記青色光の残り
部分と結合して白色光を生ずる、蛍光体を含むことを特
徴とする請求項１に記載の発光装置。 - 【請求項８】 前記発光材料含有層と前記スタックとの
間に設けられた、光学的に透明な層を備えることを特徴
とする請求項１に記載の発光装置。 - 【請求項９】 活性領域を備える半導体層を含むスタッ
クと、 前記スタックの少なくとも一部のまわりに設けられ、ほ
ぼ一様な厚さを有する、発光材料含有層と、 を備える発光装置であって、前記発光材料含有層は、シ
リコンポリマー、燻蒸された二酸化珪素、および、蛍光
体を具備し、前記スタックに隣接しない前記発光材料含
有層の表面は、実質的に前記スタックの形状にほぼ整合
することを特徴とする発光装置。 - 【請求項１０】 発光半導体装置上に発光層を形成する
方法であって、前記方法は、 基板上に設けられた発光半導体装置がステンシルの開口
部内に位置するように、前記基板上で前記ステンシルの
位置決めを行う工程と、 発光材料を含むステンシル組成物を前記開口部にたい積
させる工程と、 前記基板から前記ステンシルを除去する工程と、 前記ステンシル組成物を固体状態まで硬化させる工程
と、を備えることを特徴とする。 - 【請求項１１】 前記開口部は、実質的に前記発光半導
体装置の形状にほぼ整合することを特徴とする請求項１
０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記開口部の深さは、前記発光半導体
装置の高さと前記発光層の厚さとの総和にほぼ等しいこ
とを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記開口部の幅は、前記発光半導体装
置の幅と前記発光層の厚さを２倍した値との総和にほぼ
等しいことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記ステンシル組成物は、燻蒸された
二酸化珪素分子、および、少なくとも１つのシリコンポ
リマーを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方
法。 - 【請求項１５】 前記燻蒸された二酸化珪素分子は、約
９０ｍ2／ｇより大きい、単位質量あたりの表面積比を
有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記シリコンポリマーは、約１０００
センチストークから約２００００センチストークの粘度
を有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記基板上に設けられた複数の発光半
導体装置のそれぞれが前記ステンシルにおける複数の開
口部のうち対応する１つの開口部内に配置されるよう
に、前記ステンシルの位置決めを行う工程と、 前記複数の開口部のそれぞれにおいて、前記ステンシル
組成物をたい積させる工程と、を含むことを特徴とする
請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１８】 光学的に透明なシリコンポリマーと、
蛍光体分子と、二酸化珪素分子と、を含む発光ステンシ
ル組成物であって、前記蛍光体分子および前記二酸化珪
素分子は、前記シリコンポリマー中に分散されることを
特徴とする発光ステンシル組成物。 - 【請求項１９】 前記シリコンポリマーは、約１０００
センチストークから約２００００センチストークの粘度
を有することを特徴とする請求項１８に記載の発光ステ
ンシル組成物。 - 【請求項２０】 前記蛍光体分子と前記シリコンポリマ
ーとの間の重量濃度比は、約１対５から約１対０.８で
あることを特徴とする請求項１８に記載の発光ステンシ
ル組成物。 - 【請求項２１】 前記蛍光体分子は、ガドリニウムおよ
びセリウムが添加された、イットリウム・アルミニウム
・ガーネットを含むことを特徴とする請求項１８に記載
の発光ステンシル組成物。 - 【請求項２２】 前記二酸化珪素分子は、燻蒸された二
酸化珪素であることを特徴とする請求項１８に記載の発
光ステンシル組成物。 - 【請求項２３】 前記燻蒸された二酸化珪素分子は、約
９０ｍ2／ｇより大きい、単位質量あたりの表面積比を
有することを特徴とする請求項２２に記載の発光ステン
シル組成物。 - 【請求項２４】 前記燻蒸された二酸化珪素分子と前記
シリコンポリマーとの間の重量濃度比は、約１対７０か
ら約１対２０であることを特徴とする請求項２２に記載
の発光ステンシル組成物。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/688,053 US6650044B1 (en) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | Stenciling phosphor layers on light emitting diodes |
| US09/688053 | 2000-10-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002185048A true JP2002185048A (ja) | 2002-06-28 |
| JP4208449B2 JP4208449B2 (ja) | 2009-01-14 |
Family
ID=24762921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001310121A Expired - Lifetime JP4208449B2 (ja) | 2000-10-13 | 2001-10-05 | 発光ダイオードのステンシル蛍光体層 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6650044B1 (ja) |
| EP (1) | EP1198016B1 (ja) |
| JP (1) | JP4208449B2 (ja) |
| KR (1) | KR100951096B1 (ja) |
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