光轉換器及其制造方法和發(fā)光二極管的制作方法

文檔序號：6926365閱讀：142來源：國知局

專利名稱：光轉換器及其制造方法和發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件的制造領域，尤其涉及光轉換器及其制造方法和發(fā)光二極管。
背景技術：
隨著發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED )技術的發(fā)展與成熟，其照明性能指標日益大幅提高。目前白光LED的發(fā)光效率已經超過了普通白熾燈并開始接近熒光燈的發(fā)光效率。并且，LED的光通量也在大幅提高，使其在照明領域的應用變得越來越廣泛。關于LED照明裝置，可以在中國發(fā)明專利第200810033327.3號所公開的內容中找到更多。
傳統(tǒng)的LED雖然很節(jié)能，但其發(fā)光卻只限于紅、藍、黃以及綠等基本顏色。為得到白色的LED照明光源，在本領域中發(fā)展出兩條技術路線其一是在藍色功率型GaN-LED外圍涂覆黃/紅色熒光材料，利用藍色LED泵浦激發(fā)黃/紅色光并混合以得到白光；第二條技術路線是利用紫色、近紫外或藍紫色功率型GaN-LED泵浦激發(fā)紅/綠/藍三基色熒光涂覆材料并混合得到白光。上述兩種技術路線均存在熒光涂覆材料的使用壽命、泵浦下轉換過程中的光子損耗等限制因素，阻礙了器件性能的進一步提高。
隨著納米量子點技術的發(fā)展，利用納米量子點替代熒光材料所形成光轉換物質來進行LED光轉換的技術越來越受到歡迎。納米量子點是在三個方向上的尺寸都非常小的粒子團，所以在納米量子點中的粒子會呈現(xiàn)出量子限制效應。所謂的量子限制效應，是指當材料顆粒的尺寸下降到某一量級，例如數十納米到數納米時，金屬費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級,組成納米量子點的微粒所存在的不連續(xù)的最高被占據分子軌道和最低未被占據的分子軌道能級之間變大，也就是所謂的能隙變寬。納米量子點的這一效應與電子和質子在原子表現(xiàn)出來的狀態(tài)相同，所以納米量子點也被稱為"人
工原子"。
由n- viB或m- VB族元素所形成的半導體納米量子點，由于電子和空穴被量子限域，連續(xù)能帶變成具有分子特性的分立能級結構，受激后可以發(fā)光。納米量子點的激發(fā)光波長范圍很寬，不同顏色的納米量子點可以由同一波長
的光激發(fā)。例如，用藍光LED激發(fā)紅色和綠色納米量子點，可以混色發(fā)出白光。因此，在本領域中，逐漸開始使用納米量子點取代現(xiàn)有的熒光材料來形成LED的光轉換器。關于用納米量子點形成白光的LED技術，可以在申請?zhí)枮?5107997,公開號為287887的中國臺灣省發(fā)明專利中找到更多。
由于納,來量子點的尸、寸小，^f立于壽、面的原子占總原子數、的比例4艮大，即比表面積大。因此納米量子點具有非常高的化學活性，極不穩(wěn)定，很容易與其他原子結合，較其常規(guī)狀態(tài)的化學活性大大提高。
因此，由納米量子點所制造LED的光轉換器中，納米量子點需要與氧氣等具有較高活性的物質隔離，其制造過程實際上是一個將納米量子點封裝在惰性材料中的過程，因此，可以采用半導體封裝技術來制造包含納米量子點的LED光轉換器。并且，在光轉換器的制造過程中，同樣需要將納米量子點與如粘膠等活性物質隔離。
另外，現(xiàn)有技術中制造LED光轉換器是采用單個封裝的方法，因而制造效率較低。而并沒有出現(xiàn)將晶圓級芯片尺寸封裝(Wafer Level Chip SizePackaging, WLCSP )用于LED光轉換器制造的應用。所謂晶圓級芯片尺寸封裝技術，是對整片晶圓進行封裝測試后再切割得到單個成品芯片的技術，封裝后的芯片尺寸與棵片一致。經晶圓級芯片尺寸封裝技術封裝后的芯片尺寸達到了高度微型化，芯片成本隨著芯片尺寸的減小和晶圓尺寸的增大而顯著降低。如果能將晶圓級芯片尺寸封裝技術應用到LED光轉換器的制造中，將
會大幅提高制造效率，降低成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是如何將活潑的光轉換物質封裝在密閉環(huán)境中形成用于LED的光轉換器。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于發(fā)光二極管的光轉換器，包括兩塊基板，兩塊基板之間有環(huán)形的第一空腔壁，所述第一空腔壁與所述兩塊基板包圍形成密閉空間，所述密閉空間內填充有光轉換物質。
可選地，所述光轉換物質內含有納米量子點。
可選地，所述第一空腔壁與一塊基板是一體的。
可選地，所述第一空腔壁與另一塊基板之間設有粘合層。
可選地，所述粘合層的材料為所述光轉換物質。
可選地，所述光轉換物質為均勻分布納米量子點的硅膠。
可選地，所述硅力交的粘度為5000cp至40000cp。
可選地，所述第一空腔壁由與一塊基板連接的上空腔壁和與另一塊基板連接的下空腔壁疊合而成。
可選地，所述上空腔壁與下空腔壁之間設有粘合層。
可選地，所述第一空腔壁的厚度為40 ju m至200 m m之間。
可選地，所述兩塊基板之間還有環(huán)形的第二空腔壁，所述第二空腔壁包圍所述第一空腔壁。
可選地，所述第二空腔壁與一塊基板之間設有粘合層。
可選地，所述第一空腔壁為圓環(huán)形，所述第二空腔壁為方環(huán)形?？蛇x地，所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔小于200ium。
可選地，所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80jum至100 ju m。
可選地，所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間為真空或者填充有稀有氣體或氮氣。
可選地，所述第二空腔壁的厚度為40jum至200iam之間。
可選地，所述兩塊基板為透明基板。
可選地，形成所述兩塊基板的材料包括玻璃或塑料。
根據本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，包括步驟在第一基板上形成第一空腔壁；在第一空腔壁圍成的空間內填充光轉換物質；第二基板與所述第一基板壓合第一空腔壁來密閉所述光轉換物質。
可選地，所述光轉換物質內含有納米量子點。
可選地，在第一基板上形成第一空腔壁的方法具體為刻蝕第一基板形成第一空腔壁。
可選地，在第一基板上形成第一空腔壁的方法具體為將第一空腔壁粘合在第一基板上。
可選地，在第一空腔壁圍成的空間內填充的光轉換物質的高度高于所述第一空腔壁的厚度；所述壓合過程擠壓所述光轉換物質而溢出至第二基板與第一空腔壁之間；所述封閉具體為溢出至第二基板與第一空腔壁之間的光轉換物質粘合所述第二基板和所述第一空腔壁。
可選地，所述光轉換物質為均勻分布納米量子點的硅膠。
可選地，所述石圭膠的粘度為5000cp至40000cp?？蛇x地，在第一基板上形成第一空腔壁的數量大于等于二個。
可選地，還包括步驟在第二基板上形成第二空腔壁；在所述第二空腔壁遠離所述第二基板的一面形成粘合層；粘合第二空腔壁與所述第一基板設有第一空腔壁的一面，使得第一空腔壁落入第二空腔壁的包圍之中。
可選地，在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為刻蝕第二基板形成第二空腔壁。
可選地，在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為將第二空腔壁粘合在第二基板上。
可選地，在第一基板上形成第一空腔壁的數量大于等于二個。
可選地，所述第一空腔壁為圓環(huán)形，所述第二空腔壁為方環(huán)形。
可選地，所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80jum至100 in m。
可選地，所述壓合在真空或稀有氣體或氮氣的環(huán)境中進行。
可選地，所述第一基板和第二基板為透明基板。
可選地，形成所述第一基板和第二基板的材料包括玻璃或塑料。
根據本發(fā)明的又一方面，提供一種用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，包括步驟在第一基板上形成下空腔壁；在下空腔壁圍成的空間內填充光轉換物質；在第二基板上形成與所述下空腔壁對應的上空腔壁；將上空腔壁與下空腔壁壓合來密閉所述光轉換物質。
可選地，所述光轉換物質內含有納米量子點。
可選地，在第一基板上形成下空腔壁的方法具體為刻蝕第一基板形成下空腔壁?？蛇x地，在第一基板上形成下空腔壁的方法具體為將下空腔壁粘合在第二基板上。
可選地，在第二基板上形成上空腔壁的方法具體為刻蝕第二基板形成上空腔壁。
可選地，在第二基板上形成上空腔壁的方法具體為將上空腔壁粘合在第二基板上。
可選地，還包括步驟在所述上空腔壁遠離所述第二基板的一面上形成粘合層。
可選地，在第一基板上形成下空腔壁的數量大于等于二個。可選地，所述上空腔壁的數量與所述下空腔壁的數量相同。
可選地，還包括步驟在第二基板上形成包圍所述上空腔壁的第二空腔壁，所述第二空腔壁的厚度等于所述上空腔壁與所述下空腔壁的厚度之和；在所述第二空腔壁遠離所述第二基板的一面形成粘合層；粘合第二空腔壁與所述第一基板設有下空腔壁的一面，使得所述下空腔壁落入第二空腔壁的包圍之中。
可選地，在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為刻蝕第二基板形成第二空腔壁。
可選地，在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為將第二空腔壁粘合在第二基板上。
可選地，在第二基板上形成第二空腔壁的數量與上空腔壁的數量相同。可選地，所述上空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80nm至100 |im。
可選地，還包括步驟在第一基板上形成包圍所述下空腔壁的第二空腔壁，所述第二空腔壁的厚度等于所述上空腔壁與所述下空腔壁的厚度之和；在所述第二空腔壁遠離所述第一基板的一面形成粘合層；粘合第二空腔壁與所述第二基板設有上空腔壁的一面，使得所述上空腔壁落入第二空腔壁的包圍之中。
可選地，在第一基板上形成第二空腔壁的數量與下空腔壁的數量相同。
可選地，在第一基板上形成第二空腔壁的方法具體為刻蝕第一基板形成第二空腔壁。
可選地，在第一基板上形成第二空腔壁的方法具體為將第二空腔壁粘合在第一基板上。
可選地，所述下空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80lum至100 iu 可選地，所述第上空腔壁和下空腔壁為圓環(huán)形，所述第二空腔壁為方環(huán)形。
可選地，所述壓合在真空或稀有氣體或氮氣的環(huán)境中進行。
可選地，所述第一基板和第二基板為透明基板。
可選地，形成所述第一基板和第二基板的材料包括玻璃或塑料。
根據本發(fā)明的再一個方面，提供一種包含前述任一種光轉換器的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括PN結，其特征在于所述PN結設置在所述光轉換器的兩塊基板中任一塊基板遠離另一塊基板的一側。
本發(fā)明實現(xiàn)了對用于LED的光轉換物質的封裝制造。
利用本發(fā)明所述的結構和制造方法，可以將性質活潑的光轉換物質封裝在光轉換器中，并可以在制造過程中避免活潑的光轉換物質與例如氧氣等其他活潑物質的反應。另外，還將晶圓級芯片尺寸封裝技術用在了光轉換物質的封裝上，提高了光轉換器的制造效率，降低了成本。

圖1為本發(fā)明一個實施例光轉換器的剖^f見示意圖2為圖1所示的光轉換器的俯視圖；圖3為圖1所示的光轉換器的制造方法流程圖；圖4至圖7為根據圖3所示流程制造光轉換器的示意圖；圖8為本發(fā)明另一個實施例光轉換器的剖^L示意圖；圖9為圖8所示的光轉換器的俯視圖；圖10為圖8所示的光轉換器的制造方法流程圖；圖11至圖14為根據圖10所示流程制造光轉換器的示意圖；圖15為本發(fā)明一個實施例光轉換器的剖視示意圖；圖16為圖15所示的光轉換器的俯視圖；圖17為圖15所示的光轉換器的制造方法流程圖；圖18至圖21為根據圖17所示流程制造光轉換器的示意圖；圖22為本發(fā)明又一個實施例光轉換器的剖視示意圖；圖23為本發(fā)明再一個實施例光轉換器的剖視示意圖。
具體實施方式
實施例1
在本實施例中，提供一種用于LED的光轉換器101,其剖視圖如圖l所示，俯視圖如圖2所示。聯(lián)合參考圖1和圖2，光轉換器101包括第一基板102、第二基板103和環(huán)形的第一空腔壁104。第一基板102和第二基板103 之間夾合環(huán)形的第一空腔壁104。第一空腔壁104與第一基板102和第二基板 103包圍形成了密封光轉換物質105的密閉空間。
光轉換器101內密封的光轉換物質105有多種，例如光致發(fā)光型熒光材料或者是納米量子點，由于光致發(fā)光型熒光材料中的部分材料和納米量子點都是比較活潑的材料，容易與其他物質反應，因此需要密封起來使用。而本實施例所提供的光轉換器101就可以實現(xiàn)這樣的目的。納米量子點一般不單獨使用，可以分散在惰性材料中，例如硅膠中，既可以在制造時方便填充，又不至于影響納米量子點的性能。
如圖2所示，第一空腔壁104的俯視形狀是一個封閉的圓環(huán)形。當然，圓環(huán)形僅僅是一個示例，因為第一空腔壁104的作用是配合第一基板102和第二基板103形成一個密閉的空腔，因此第一空腔壁104的俯視形狀只要是密閉的環(huán)形，例如是方環(huán)形，也可以實現(xiàn)本實施例的目的。第一空腔壁104 的厚度可以為40|am至200|am之間。這里所說的厚度是指空腔壁的頂面到達刻蝕出空腔壁的基板的距離，這個的定義在整個具體實施方式
中均適用。
第一基板102的形狀和第二基板103的形狀可以如圖2所示為方形，也可以是適應環(huán)形的第一空腔壁104的形狀，例如圓形。第一基板102的形狀和第二基板103的形狀可以相同，也可以不同，這可以根據最后形成的LED 的形狀需要來設計。
由于第一基板102和第二基板103是用于密封光轉換物質105用的，因此，第一基板102和第二基板103至少在與光轉換物質105相對應的部分是透明的。由于第一基板102和第二基板103會與光轉換物質相接觸，而某些光轉換物質，例如包含納米量子點的光轉換物質是較為活潑的物質，因此，制造第一基板102和第二基板103需要化學性質較為惰性的材料來制造。滿足透光和惰性的一個優(yōu)選的制造第一基板102和第二基板103的材料可以例
如是硅酸鹽玻璃或者例如是具有較高透光率的塑料。
第一空腔壁104與第一基板102是一體的，兩者之間沒有粘合層，而第一空腔壁104和第二基板103之間設有粘合層106,用于將第一空腔壁104和第二基板103粘合在一起。形成粘合層106的材料是不與光轉換物質105產生反應的材料。而由于某些光轉換物質105具有一定的粘性，例如光轉換物質105為均勻分布納米量子點的粘度為5000cp至40000cp的^圭月交時，可以直接4吏用光轉換物質105用作粘合層106。
形成上述光轉換器101的方法如圖3所示，包括步驟
S101，刻蝕第一基板，在第一基板上形成第一空腔壁；
S102，在第一空腔壁圍成的空間內填充光轉換物質；
S103，第二基板與第一基板壓合第一空腔壁來密閉光轉換物質。
下面結合附圖對上述方法進行詳細說明。
如圖4所示，先提供透明的玻璃制成的第一基板102。第一基板102的厚度大約為1000 mm。然后再于第一基板102上旋涂光刻膠，再通過曝光、顯影和蝕刻的方法在第一基板102上刻蝕出厚度約為40|nm至200|am的第一空腔壁104，形成如圖5所示的結構，完成步驟S101。
然后執(zhí)行步驟S102,在第一空腔壁104圍成的空間內填充光轉換物質 105。填充的方法可以是利用點膠機將光轉換物質105點填在空腔壁104所圍成的空間內。當然，這樣的填充也可以是其他填充方法，例如絲網印刷或鋼板印刷的方法。這里所填充的光轉換物質105是均勻分布納米量子點的粘度為5000cp至40000cp的硅膠，填充的光轉換物質105的高度要高于第一空腔壁104的厚度，形成如圖6所示的結構。二基板103與第一基板102壓合第一空腔壁104 來密閉光轉換物質105。由于步驟S102中，在第一空腔壁104所圍成的空間內填充的光轉換物質105的高度要高于第一空腔壁104的厚度，因此在步驟 S103中的壓合過程會擠壓光轉換物質105溢出至第二基板103與第一空腔壁 104之間。并且，由于光轉換物質105的粘性較高，達到5000cp至40000cp，隨著壓合的進行，溢出至第二基板103與第一空腔壁104之間的光轉換物質 105粘合第二基板103和所述第一空腔壁104。最后，隨著壓合的完成，溢出至第二基板103與第一空腔壁104之間的光轉換物質105把第一空腔壁104 和第二基板103完全粘合在一起，完成了對第一空腔壁104包圍的空間內的光轉換物質105的密封。
由于光轉換物質105的性能活潑，上述制造過程可以在真空或者稀有氣體或者氮氣的環(huán)境中進行。
當然，為了提高光轉換器101的制造效率，可以在步驟S101中，在一塊晶圓級尺寸的第一基板102上刻蝕出多個第一空腔壁104,形成如圖7所示的結構。對應的，第二基板103也采用相同尺寸的玻璃基板。這樣，就可以一次性封裝制造一批多個光轉換器101,實現(xiàn)了將晶圓級芯片尺寸封裝技術應用到LED的光轉換器101的制造中，大幅提高了制造效率，降低了成本。
實施例2
在本實施例中，提供另一種用于LED的光轉換器201,其剖視圖如圖8 所示，俯視圖如圖9所示。聯(lián)合參考圖8和圖9,光轉換器201包括第一基板 202和第二基板203。第一基板202還包括環(huán)形的第一空腔壁204。而第二基板203還包括環(huán)形的第二空腔壁207。第一基板202和第二基板203之間夾合環(huán)形的第一空腔壁204和第二空腔壁207。第一空腔壁204與第一基板202和第二差4反203包圍形成了密封光轉換物質205的密閉空間。第二空腔壁207與第一基板202和第二基板203包圍形成了密封第一空腔壁204和光轉換物質205的密閉空間。
第一空腔壁204與第二空腔壁207之間有約80jum至100|am的距離，從而形成與外界隔離的緩沖空間209。形成緩沖空間209的作用是容納從第一空腔壁204內溢出的光轉換物質205。緩沖空間209內被抽真空或者填充有不與光轉換物質205反應的氣體，例如稀有氣體或氮氣。
和實施例l相同，光轉換器201內密封的光轉換物質205有多種，優(yōu)選是分散有納米量子點的硅膠。
如圖9所示，第一空腔壁204的俯視形狀是一個封閉的圓環(huán)形，而第二空腔壁207的俯視形狀是一個嵌套第一空腔壁且封閉的方環(huán)形。當然，這里的圓環(huán)形和方環(huán)形也僅僅是一個示例，因為第一空腔壁204的作用是配合第一基板202和第二基板203形成一個密閉的空腔，而第二空腔壁207的作用是配合第一基板202、第二基板203和第一空腔壁204形成外界隔離的緩沖空間209，因此第一空腔壁204和第二空腔壁207的俯^見形狀也可以是其他形狀。第一空腔壁204的厚度可以為40|um至200jum之間，第二空腔壁207的厚度和第一空腔壁204的厚度相同或大致相同。
第一基板202的形狀和第二基板203的形狀可以如圖2所示為方形，也可以是適應環(huán)形的第二空腔壁207的形狀，例如方形。當然，與實施例l相似，第一基板202的形狀和第二基板203的形狀可以相同，也可以不同，這可以根據最后形成的LED的形狀需要來設計。
由于第一基4反202和第二基板203至少在與光轉換物質105相對應的部分是透明的，且制造第一基板202和第二基板203需要化學性質較為惰性的材料來制造，例如是硅酸鹽玻璃或PMMA。
與實施例1不同的是，第一空腔壁204和第二基板203之間不設置粘合層，而在第二空腔壁207和第一基板202之間設置粘合層208,用于密閉由第二空腔壁207與第一基板202和第二基板203所圍成的空間。因為在實施例2 中，粘合層208不會與光轉換物質接觸，因而在實施例2中粘合層208的材料并沒有太多的限制。
形成上述光轉換器201的方法如圖IO所示，包括步驟
5201, 刻蝕第一基板，在第一基板上形成第一空腔壁；
5202, 在第一空腔壁圍成的空間內填充光轉換物質；
5203, 刻蝕第二基板，在第二基板上形成第二空腔壁； S204，在第二空腔壁遠離第二基板的一面形成粘合層；
S205,粘合第二空腔壁與所述第一基板設有第一空腔壁的一面，使得第一空腔壁落入第二空腔壁的包圍之中，第二基板與第一基板壓合第一空腔壁來密閉光轉換物質。
下面結合附圖對上述方法進行詳細說明。
先提供透明的玻璃制成的第一基板202。第一基板202的厚度大約為1000 jim。然后再于第一基板202上旋涂光刻膠，再通過曝光、顯影和蝕刻的方法在第一基板202上刻蝕出第一空腔壁204,形成如圖ll所示的結構。
然后執(zhí)行步驟S202,在第一空腔壁204圍成的空間內填充光轉換物質 205。與實施例l相同，這里所說的填充的方法可以是利用點膠機將光轉換物質205點填在空腔壁204所圍成的空間內。當然，這樣的填充也可以是其他填充方法，例如絲網印刷或鋼板印刷的方法。這里所填充的光轉換物質205 可以是均勻分布納米量子點的珪膠，填充的光轉換物質205的高度要至少等于第一空腔壁204的厚度。
接著再提供透明的玻璃制成的第二基板203。第二基板203的厚度大約為 1000 iam。然后再于第二基板203上旋涂光刻膠，再通過曝光、顯影和蝕刻的方法在第二基板203上刻蝕出第二空腔壁207，形成如圖13所示的結構，從而完成步驟S203。第二空腔壁207所圍成的空間應該能至少容納整個第一空腔壁204,使得第二空腔壁207在后續(xù)步驟中能夠包圍第一空腔壁204。另外，第二空腔壁207的厚度也應該與第一空腔壁204的厚度相當。
再執(zhí)行步驟S204，如圖14所示，在第二空腔壁207遠離第二基板203 的一面形成粘合層208。由于這里所形成的粘合層208不會與光轉換物質205 接觸，因而其材料不需要額外的限制，并且可以直接采用滾膠的方法將粘合層208附著在第二空腔壁207遠離第二基板203的一面。
然后再執(zhí)行步驟S205，將第一空腔壁204嵌入第二空腔壁207中，再利用粘合層208粘合第二空腔壁207與第一基板202設有第一空腔壁204的一面。在粘合的過程中，第二基板203與第一基板202壓合第一空腔壁207來密閉光轉換物質，最后形成如圖8所示的結構。
在步驟S202中，在第一空腔壁204內填充的光轉換物質205的高度要至少等于第一空腔壁204的厚度，這是因為光轉換物質205具有一定的粘度和表面張力，因而在利用點膠等方法進行填充時，光轉換物質205不一定能完全占滿整個第一空腔壁204所圍成的空間。因此，可以利用第二基^反203與第一基板202的壓合來壓迫光轉換物質205完全填滿第一空腔壁204所圍成的空間。由于填充的光轉換物質205的體積可能大于第一空腔壁204所圍成的空間容積，則會有部分光轉換物質205從第一空腔壁204所圍成的空間內溢出。這時，第一空腔壁204與第二空腔壁207之間的緩沖空間209就可以起到容納溢出的光轉換物質205的作用。
同樣的，由于光轉換物質205的性能活潑，上述制造過程可以在真空或者稀有氣體或者氮氣的環(huán)境中進行。因此，相應地，在制造完成之后，第一空腔壁204與第二空腔壁207之間的緩沖空間209也會是真空或者填充有稀有氣體或者氮氣。當然，為了提高光轉換器201的制造效率，可以在步驟S201中，在一塊晶圓級尺寸的第一基板202上刻蝕出多個第一空腔壁204。相應的，第二基板 203也采用相同尺寸的玻璃基板，并在步驟S203中相應刻蝕出與第一空腔壁 204相對應的多個第二空腔壁207。這樣，就可以一次性封裝制造一批多個光轉換器201，實現(xiàn)了將WLCSP技術應用到LED的光轉換器201的制造中。
實施例3
在本實施例中，提供一種用于LED的光轉換器301,其剖視圖如圖15所示，俯視圖如圖16所示。聯(lián)合參考圖15和圖16，光轉換器301包括第一基板302和第二基板303。第一基板302還包括環(huán)形的下空腔壁307,第二基板 303還包括與下空腔壁307的形狀相對應的環(huán)形的上空腔壁308。下空腔壁307 與上空腔壁308咬合，使得下空腔壁307、上空腔壁308、第一基板302和第二基板303包圍形成了密封光轉換物質305的密閉空間。
如實施例1和2所述，光轉換器301內密封的光轉換物質305有多種，例如光致發(fā)光型熒光材料或者是納米量子點。
下空腔壁307和上空腔壁308的俯視形狀可以是一個封閉的圓環(huán)形，兩者的厚度可以為40jam至200jim之間。下空腔壁307和上空腔壁308的寬度可以相同，也可以不同，當然，優(yōu)選的情況是兩者的寬度相同。這里所說的空腔壁的寬度，是指空腔壁的內環(huán)到外環(huán)的距離，以下皆同。下空腔壁307 和上空腔壁308的內環(huán)可以重合，也可以不重合，優(yōu)選的情況是兩者重合。相似的，下空腔壁307和上空腔壁308的外環(huán)可以重合，也可以不重合，優(yōu) 選的情況是兩者重合。
如實施例1和2所述，第一基板302的形狀和第二基板303的形狀可以例如為方形，也可以例如是圓形。第一基板302的形狀和第二基板303的形狀可以相同，也可以不同，這可以根據最后形成的LED的形狀需要來設計。下空腔壁307和上空腔壁308之間還有粘合層306,用于將下空腔壁307 和上空腔壁308粘合在一起。由于在本實施例的制造過程中，粘合層106不會與活潑的光轉換物質105接觸，因此，形成粘合層106的材料沒有額外的限制，例如沒有限制成不與光轉換物質105反應的粘合材料。
形成上述光轉換器301的方法如圖17所示，包括步驟
S301，刻蝕第一基板，在第一基板上形成下空腔壁；
S302，在下空腔壁圍成的空間內填充光轉換物質；
S303，刻蝕第二基板，在第二基板上形成上空腔壁；
S304,在上空腔壁遠離第二基板的一面上形成粘合層；
S305 ，將上空腔壁與下空腔壁粘合來密閉光轉換物質。
如圖18所示，先執(zhí)行步驟S301,刻蝕第一基板302，在第一基板302上形成環(huán)形的下空腔壁307。刻蝕第一基板302的具體步驟與前述實施例相同，在此不再贅述。
然后執(zhí)行步驟S302，在下空腔壁307圍成的空間內填充光轉換物質305。與前述實施例相似，填充的光轉換物質305的高度要高于下空腔壁307的厚度，形成如圖19所示的結構。
再執(zhí)行步驟S303,刻蝕第二基板303,在第二基板303上形成環(huán)形的上空腔壁308，形成如圖20所示的結構。上空腔壁308與下空腔壁307的形狀相對應，而上空腔壁308的寬度與下空腔壁307的寬度可以不相同，也就是說，環(huán)形的上空腔壁308的內環(huán)應該小于環(huán)形的下空腔壁307的外環(huán)，相應的，環(huán)形的下空腔壁307的內環(huán)也應該小于環(huán)形的上空腔壁308的外環(huán)。
然后執(zhí)行步驟S304，在上空腔壁308遠離第二基板303的一面上形成粘合層306,形成如圖21所示的結構。由于這里所形成的粘合層308不會與光轉換物質305接觸，因而其材料不需要額外的限制，并且可以直接采用滾膠的方法將粘合層306附著在上空腔壁308遠離第二基板303的一面。
最后執(zhí)行S305,將上空腔壁308與下空腔壁307對應粘合來密閉光轉換物質。這里所說的對應粘合，是指環(huán)形的上空腔壁308的內環(huán)落入環(huán)形的下空腔壁307的外環(huán)之內；環(huán)形的下空腔壁307的內環(huán)也落入環(huán)形的上空腔壁 308的外環(huán)之內。這樣的粘合，形成了由下空腔壁307、上空腔壁308、第一基板302和第二基板303包圍的密封光轉換物質305的密閉空間。
同樣的，由于光轉換物質305的性能活潑，上述制造過程可以在真空或者稀有氣體或者氮氣的環(huán)境中進行。
與前述實施例相似，為了提高光轉換器301的制造效率，可以在步驟S301 中，在一塊晶圓級尺寸的第一基板302上刻蝕出多個下空腔壁307。相應的，第二基板303也采用相同尺寸的玻璃基板，并在步驟S303中相應刻蝕出與下空腔壁307相對應的多個上空腔壁308。這樣，就可以一次性封裝制造一批多個光轉換器301，實現(xiàn)了將WLCSP技術應用到LED的光轉換器301的制造中。
實施例4
根據實施例3的思路，可以將實施例2中的第一空腔壁204分成上下兩個空腔壁，分別制造在第一基板和第二基板上，形成如圖22所示的結構，其中401為光轉換器；402為第一基板；403為第二基板；406為粘合層；407 為組成第一空腔壁的下空腔壁；408為組成第一空腔壁的上空腔壁；409為相互咬合的下空腔壁407和上空腔壁408與第二空腔壁410之間間隔形成的緩沖空間，其作用與實施例2中的緩沖空間209的作用相同；410為第二空腔壁。
當然，本實施例中，第二空腔壁410既可以是^v第二基板403上刻蝕出來的，也可以是從第一基板402上刻蝕出來的。只要第二空腔壁410的厚度與下空腔壁407和上空腔壁408的厚度總和相同或接近相同就可以實現(xiàn)本實施例的目的。
實施例5
根據實施例3的思路，還可以將實施例4中的第二空腔壁410分成從第一基板502上刻蝕出第二下空腔壁511和從第二基板503上刻蝕出的第二上空腔壁512。用于將上下兩塊基板粘合起來的粘合層506設置在第二下空腔壁 511和第二上空腔壁512之間，形成如圖23所示光轉換器501的結構。
在上述5個實施例中，是先針對第一基板進行制造，再針對第二基板進行制造。但是，本發(fā)明并不限于此，針對第一基板的制造步驟和針對第二基板的制造步驟可以對調。這樣的對調并不影響本發(fā)明的實施。
另外，在上述5個實施例中，第一空腔壁、第二空腔壁、上空腔壁、下空腔壁等空腔壁是通過刻蝕基板的方法所形成的，但是，本發(fā)明并不限于此，直接將環(huán)形的空腔壁粘合在相應的基板上，也可以實現(xiàn)將空腔壁形成在基板之上。
再將LED發(fā)光用的PN結設置在上述實施例中光轉換器的第一基板遠離第二基板的一側，或者將LED的PN結設置在第二基板遠離第一基板的一側，就形成了一個LED的主要結構。當然，要形成一個高性能的完整的LED,還可以在PN結除接近基板的一側以外的其他側面設置反光板等提高LED性能的裝置，這些裝置以為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本發(fā)明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1. 一種用于發(fā)光二極管的光轉換器，包括兩塊基板，其特征在于兩塊基板之間有環(huán)形的第一空腔壁，所述第一空腔壁與所述兩塊基板包圍形成密閉空間，所述密閉空間內填充有光轉換物質。
2. 如權利要求1所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述光轉換物質內含有納米量子點。
3. 如權利要求1所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁與一塊基板是一體的。
4. 如權利要求3所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁與另一塊基板之間設有粘合層。
5. 如權利要求4所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述粘合層的材料為所述光轉換物質。
6. 如權利要求1或5所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述光轉換物質為均勻分布納米量子點的硅膠。
7. 如權利要求6所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述石圭月交的粘度為5000cp至40000cp。
8. 如權利要求1所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁包括疊合的與一塊基板連接的上空腔壁和與另一塊基板連接的下空腔壁。
9. 如權利要求8所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述上空腔壁與下空腔壁之間設有粘合層。
10. 如權利要求1或8所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁的厚度為40 |u m至200 ia m之間。
11. 如權利要求1或8所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述兩塊基板之間還有環(huán)形的第二空腔壁，所述第二空腔壁包圍所述第一空腔壁。
12. 如權利要求11所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第二空腔壁與一塊基板之間設有粘合層。
13. 如權利要求11所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁為圓環(huán)形，所述第二空腔壁為方環(huán)形。
14. 如權利要求11所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔小于200 m m。
15. 如權利要求11所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80 ju m至100 ju m。
16. 如權利要求11所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間為真空或者填充有稀有氣體或氮氣。
17. 如權利要求11所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第二空腔壁的厚度為40 )i m至200 ju m之間。
18. 如權利要求l所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于所述第一空腔壁與兩塊基板之間均設有粘合層。
19. 如權利要求l所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器，其特征在于形成所述兩塊基板的材料包括玻璃或者塑料。
20. —種用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于，包括步驟在第一基板上形成第一空腔壁；在第一空腔壁圍成的空間內填充光轉換物質；第二基板與所述第一基板壓合第一空腔壁來密閉所述光轉換物質。
21. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述光轉換物質內含有納米量子點。
22. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成第一空腔壁的方法具體為刻蝕第一基板形成第一空腔壁。
23. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成第一空腔壁的方法具體為將第一空腔壁粘合在第一基板上。
24. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一空腔壁圍成的空間內填充的光轉換物質的高度高于所述第一空腔壁的厚度；所述壓合過程擠壓所述光轉換物質而溢出至第二基板與第一空腔壁之間；所述封閉具體為溢出至第二基板與第一空腔壁之間的光轉換物質粘合所述第二基板和所述第一空腔壁。
25. 如權利要求20或24所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述光轉換物質為均勻分布納米量子點的^^膠。
26. 如權利要求25所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述石圭力交的粘度為5000cp至40000cp。
27. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成第一空腔壁的數量大于等于二個。
28. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于，還包括步驟在第二基板上形成第二空腔壁；在所述第二空腔壁遠離所述第二基板的一面形成粘合層；粘合第二空腔壁與所述第一基板設有第一空腔壁的一面，使得第一空腔壁落入第二空腔壁的包圍之中。
29. 如權利要求28所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為刻蝕第二基板形成第二空腔壁。
30. 如權利要求28所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為將第二空腔壁粘合在第二基板上。
31. 如權利要求28所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成第一空腔壁的數量大于等于二個。
32. 如權利要求28所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述第一空腔壁為圓環(huán)形，所述第二空腔壁為方環(huán)形。
33. 如權利要求28所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述第一空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80jam至100 ji m。
34. 如權利要求28所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述壓合在真空或稀有氣體或氮氣的環(huán)境中進行。
35. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述第一基板和第二基板為透明基板。
36. 如權利要求20所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于形成所述第一基板和第二基板的材料包括玻璃。
37. —種用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于，包括步驟在第一基板上形成下空腔壁；在下空腔壁圍成的空間內填充光轉換物質；在第二基^1上形成與所述下空腔壁對應的上空腔壁；將上空腔壁與下空腔壁壓合來密閉所述光轉換物質。
38. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述光轉換物質內含有納米量子點。
39. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成下空腔壁的方法具體為刻蝕第一基板形成下空腔壁。
40. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成下空腔壁的方法具體為將下空腔壁粘合在第二基板上。
41. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第二基板上形成上空腔壁的方法具體為刻蝕第二基板形成上空腔壁。
42. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第二基板上形成上空腔壁的方法具體為將上空腔壁粘合在第二基板上。
43. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于，還包括步驟在所述上空腔壁遠離所述第二基板的一面上形成粘合層。
44. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成下空腔壁的數量大于等于二個。
45. 如權利要求44所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述上空腔壁的數量與所述下空腔壁的數量相同。
46. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于，還包括步驟在第二基板上形成包圍所述上空腔壁的第二空腔壁，所述第二空腔壁的厚度等于所述上空腔壁與所述下空腔壁的厚度之和；在所述第二空腔壁遠離所述第二基板的一面形成粘合層；粘合第二空腔壁與所述第一基板設有下空腔壁的一面，使得所述下空腔壁落入第二空腔壁的包圍之中。
47. 如權利要求46所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為刻蝕第二基板形成第二空腔壁。
48. 如權利要求46所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第二基板上形成第二空腔壁的方法具體為將第二空腔壁粘合在第二基板上。
49. 如權利要求46所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第二基板上形成第二空腔壁的數量與上空腔壁的數量相同。
50. 如權利要求46所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述上空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80lum至100jam。
51. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于，還包括步驟在第一基板上形成包圍所述下空腔壁的第二空腔壁，所述第二空腔壁的厚度等于所述上空腔壁與所述下空腔壁的厚度之和；在所述第二空腔壁遠離所述第一基板的一面形成粘合層；粘合第二空腔壁與所述第二基板設有上空腔壁的一面，使得所述上空腔壁落入第二空腔壁的包圍之中。
52. 如權利要求51的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成第二空腔壁的數量與下空腔壁的數量相同。
53. 如權利要求51所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成第二空腔壁的方法具體為刻蝕第一基板形成第二空腔壁。
54. 如權利要求51所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于在第一基板上形成第二空腔壁的方法具體為將第二空腔壁粘合在第一基板上。
55. 如權利要求51所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述下空腔壁與所述第二空腔壁之間的間隔為80mhi至100jum。
56. 如權利要求46或51所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述第上空腔壁和下空腔壁為圓環(huán)形，所述第二空腔壁為方環(huán)形。
57. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述壓合在真空或稀有氣體或氮氣的環(huán)境中進行。
58. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于所述第一基板和第二基板為透明基板。
59. 如權利要求37所述的用于發(fā)光二極管的光轉換器的制造方法，其特征在于形成所述第一基板和第二基板的材料包括玻璃或塑料。
60. —種包含權利要求1至19中任一項所述的光轉換器的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括PN結，其特征在于所述PN結設置在所述光轉換器的兩塊基板中任一塊基板遠離另一塊基板的一側。
全文摘要
本發(fā)明涉及光轉換器及其制造方法和發(fā)光二極管。其中，用于發(fā)光二極管的光轉換器，包括兩塊基板，兩塊基板之間有環(huán)形的第一空腔壁，所述第一空腔壁與所述兩塊基板包圍形成密閉空間，所述密閉空間內填充有光轉換物質。本發(fā)明實現(xiàn)了對用于LED的光轉換物質的封裝制造。利用本發(fā)明所述的結構和制造方法，可以將性質活潑的光轉換物質封裝在光轉換器中，并可以在制造過程中避免活潑的光轉換物質與例如氧氣等其他活潑物質的反應。另外，還將晶圓級芯片尺寸封裝技術用在了光轉換物質的封裝上，提高了光轉換器的制造效率，降低了成本。
文檔編號H01L25/075GK101477982SQ20091000039
公開日2009年7月8日申請日期2009年1月7日優(yōu)先權日2009年1月7日
發(fā)明者俞國慶, 李俊杰, 李瀚宇, 蔚王, 王之奇, 王宥軍, 邵鳴達, 鄒秋紅申請人:晶方半導體科技(蘇州)有限公司

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