[发明专利]光转换器及其制造方法和发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及光转换器及其制造方法和发光二极管。

背景技术

随着发光二极管(Light Emitting Diode，LED)技术的发展与成熟，其照明性能指标日益大幅提高。目前白光LED的发光效率已经超过了普通白炽灯并开始接近荧光灯的发光效率。并且，LED的光通量也在大幅提高，使其在照明领域的应用变得越来越广泛。关于LED照明装置，可以在中国发明专利第200810033327.3号所公开的内容中找到更多。

传统的LED虽然很节能，但其发光却只限于红、蓝、黄以及绿等基本颜色。为得到白色的LED照明光源，在本领域中发展出两条技术路线：其一是在蓝色功率型GaN-LED外围涂覆黄/红色荧光材料，利用蓝色LED泵浦激发黄/红色光并混合以得到白光；第二条技术路线是利用紫色、近紫外或蓝紫色功率型GaN-LED泵浦激发红/绿/蓝三基色荧光涂覆材料并混合得到白光。上述两种技术路线均存在荧光涂覆材料的使用寿命、泵浦下转换过程中的光子损耗等限制因素，阻碍了器件性能的进一步提高。

随着纳米量子点技术的发展，利用纳米量子点替代荧光材料所形成光转换物质来进行LED光转换的技术越来越受到欢迎。纳米量子点是在三个方向上的尺寸都非常小的粒子团，所以在纳米量子点中的粒子会呈现出量子限制效应。所谓的量子限制效应，是指当材料颗粒的尺寸下降到某一量级，例如数十纳米到数纳米时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，组成纳米量子点的微粒所存在的不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级之间变大，也就是所谓的能隙变宽。纳米量子点的这一效应与电子和质子在原子表现出来的状态相同，所以纳米量子点也被称为“人工原子”。

由II-VIB或III-VB族元素所形成的半导体纳米量子点，由于电子和空穴被量子限域，连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发光。纳米量子点的激发光波长范围很宽，不同颜色的纳米量子点可以由同一波长的光激发。例如，用蓝光LED激发红色和绿色纳米量子点，可以混色发出白光。因此，在本领域中，逐渐开始使用纳米量子点取代现有的荧光材料来形成LED的光转换器。关于用纳米量子点形成白光的LED技术，可以在申请号为95107997，公开号为287887的中国台湾省发明专利中找到更多。

由于纳米量子点的尺寸小，位于表面的原子占总原子数的比例很大，即比表面积大。因此纳米量子点具有非常高的化学活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，较其常规状态的化学活性大大提高。

因此，由纳米量子点所制造LED的光转换器中，纳米量子点需要与氧气等具有较高活性的物质隔离，其制造过程实际上是一个将纳米量子点封装在惰性材料中的过程，因此，可以采用半导体封装技术来制造包含纳米量子点的LED光转换器。并且，在光转换器的制造过程中，同样需要将纳米量子点与如粘胶等活性物质隔离。

另外，现有技术中制造LED光转换器是采用单个封装的方法，因而制造效率较低。而并没有出现将晶圆级芯片尺寸封装(Wafer Level Chip SizePackaging，WLCSP)用于LED光转换器制造的应用。所谓晶圆级芯片尺寸封装技术，是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片一致。经晶圆级芯片尺寸封装技术封装后的芯片尺寸达到了高度微型化，芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显著降低。如果能将晶圆级芯片尺寸封装技术应用到LED光转换器的制造中，将会大幅提高制造效率，降低成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何将活泼的光转换物质封装在密闭环境中形成用于LED的光转换器。

为解决上述问题，本发明提供一种用于发光二极管的光转换器，包括两块基板，两块基板之间有环形的第一空腔壁，所述第一空腔壁与所述两块基板包围形成密闭空间，所述密闭空间内填充有光转换物质。

可选地，所述光转换物质内含有纳米量子点。

可选地，所述第一空腔壁与一块基板是一体的。

可选地，所述第一空腔壁与另一块基板之间设有粘合层。

可选地，所述粘合层的材料为所述光转换物质。

可选地，所述光转换物质为均匀分布纳米量子点的硅胶。

可选地，所述硅胶的粘度为5000cp至40000cp。

可选地，所述第一空腔壁由与一块基板连接的上空腔壁和与另一块基板连接的下空腔壁叠合而成。

可选地，所述上空腔壁与下空腔壁之间设有粘合层。