發(fā)光二極管(led)封裝件和相關方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管(LED)封裝件和方法。在一個方面中，公開了一種發(fā)光封裝件。該發(fā)光封裝件包括一個或者多個導電材料區(qū)域，該一個或者多個導電材料區(qū)域具有小于大約50微米(pm)的厚度。該封裝件還可以包括電連接到導電材料的至少一個發(fā)光二極管(LED)并包括設置在導電材料區(qū)域之間的至少一個薄的間隙。
【專利說明】發(fā)光二極管(LED)封裝件和相關方法
[0001]相關申請的交叉引證
[0002]本申請要求2011年11月15日提交的美國專利申請序列號13/296，812的優(yōu)先權，其全部公開內(nèi)容通過弓I證方式結合于此。
【技術領域】
[0003]本文公開的主題大體上涉及發(fā)光二極管(LED)封裝件和相關方法。更特別地，本文公開的主題涉及一種LED封裝件，該LED封裝件具有薄金屬部件、低熱阻以及改善的亮度和制造特性。
【背景技術】
[0004]發(fā)光裝置(諸如發(fā)光二極管(LED))可用在用于提供白光(例如，被感知為白色或者接近白色)的封裝件或者裝置中，并且發(fā)光裝置正在發(fā)展成白熾燈、熒光燈以及金屬鹵化物燈產(chǎn)品的替代物。通常，LED封裝件是具有銅(Cu)跡線的陶瓷基的或者具有Cu引腳框的聚合物基的，其中一個或者多個LED與Cu電連通。對于使用Cu引腳框的封裝件，為了在加工期間的穩(wěn)定性和用以經(jīng)受注射成型力的結構完整性，引腳框需要具有特定的厚度。在常規(guī)的陶瓷基封裝件中，所使用的Cu跡線在厚度上為大約50微米(μπι)或者更大。根據(jù)常規(guī)的知識，厚的Cu跡線是必需的以散熱并且協(xié)助熱流穿過陶瓷并且遠離LED。
[0005]圖1中示出了總體上表示為10的一種現(xiàn)有技術的LED封裝件。LED封裝件10包括陶瓷基基板12，一層或者多層總體上表示為14的導電材料可以沉積或者以別的方式附接于該陶瓷基基板上。常規(guī)的陶瓷基基板12包括例如氧化鋁(Al2O3)。導電材料14可以包括常規(guī)的Cu跡線，該Cu跡線已經(jīng)被電鍍或者以別的方式沉積在基板12上并且電絕緣。一方面，單層的Cu可以沉積在基板12上，并且隨后被蝕刻，從而形成一個或者多個電絕緣的跡線18和20。導電材料14可以包括具有大約50 μπι或者更大的厚度的Cu層。至少一個LED16可以安裝到第一跡線18上，并且通過使用電導線22的引線接合而電連接到第二跡線20。第一跡線18和第二跡線20可以分別接收分別來自一個或者多個電觸點24和26的電信號或者電流。電觸點24和26可以接收來自外部源(例如，電路)的電信號。然后電流可以從第一跡線18和第二跡線20經(jīng)過進入LED16中，從而當電能被轉換成光時使LED發(fā)光。LED封裝件10還可以包括透鏡28。
[0006]如在本領域中已知的，間隙30可以被蝕刻或者以別的方式相應地形成在第一跡線18與第二跡線20之間，并且典型地產(chǎn)生的間隙30在跡線厚度與間隙寬度之間具有大約1:1的縱橫比(aspect rat1)。也就是說，在厚度上為大約50 μ m的Cu將產(chǎn)生具有大約50 μπι的深度D和大約50 μ m的寬度W的間隙30。更厚的間隙30可需要更大的基板表面積，這通常是不期望的。這種間隙的尺寸還可以是不利的，這是因為它為來自于LED的光提供了不期望的較大的空間以進入該間隙，從而減小或者限制了光輸出。與制造使用厚度為大約50 μ m或者更大的Cu跡線的裝置和封裝件相關聯(lián)的相對高的成本和加工時間也是不期望的。但是，如上文中注意到的且根據(jù)常規(guī)的知識，厚的Cu跡線對于散熱和協(xié)助熱流穿過陶瓷襯底并且遠離LED而言是必需的。不管常規(guī)的知識和制造難度，這里的主題有益包含更薄的Cu跡線，該更薄的Cu跡線在Cu跡線厚度最小時并沒有隨時間產(chǎn)生LED、裝置和/或封裝件性能降低的不期望的結果。
[0007]不管市場上各種LED裝置和封裝件的可用性，仍然存在對于改進的封裝件的需要，該改進的封裝件可以在不損害LED性能的前提下以更低的成本在更少的時間內(nèi)制造。在這里公開的LED封裝件和方法有益地使用薄金屬部件、具有低熱阻并且具有改善的光輸出性能，從而提高了裝置的可靠性。例如，使用薄金屬部件的優(yōu)點可以包括更有效的LED設計、電信號在部件下方(與在部件周圍相反)的布線、密封劑的減少以及被簡化了的、更便宜的制造過程(即，通過排除Cu和電鍍工藝)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本公開內(nèi)容，提供了新的LED封裝件和相關方法。特別地，LED封裝件和相關方法提供了導電材料區(qū)域，該導電材料區(qū)域包括小于或者等于大約10微米(μπι)的厚度。一個或者多個薄的間隙可以設置在第一導電材料區(qū)域與第二導電材料區(qū)域之間。
[0009]因此，這里的公開內(nèi)容的一個目的是提供例如如在這里更詳細地描述的新的LED封裝件和方法。這種新的LED封裝件和方法可以包括低熱阻和增強的光學性能。如可從這里的公開內(nèi)容中變得顯而易見的這些和其他目的至少全部或者部分通過在這里描述的主題得到實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]本主題的對本領域普通技術人員而言包括其最佳模式的充分且可實現(xiàn)的公開內(nèi)容在說明書的其余部分中進行了更具體地闡述，包含對附圖的參考，在附圖中:
[0011]圖1是現(xiàn)有技術的發(fā)光二極管(LED)封裝件的側視圖；
[0012]圖2是示出了根據(jù)本文公開的主題的LED封裝件的一個實施例的側視圖；
[0013]圖3是示出了根據(jù)本文公開的主題的LED封裝件的一部分的一個實施例的俯視平面圖；
[0014]圖4是示出了根據(jù)本文公開的主題的LED封裝件的一部分的一個實施例的俯視平面圖；
[0015]圖5是示出了具有透鏡的根據(jù)圖4的LED封裝件的一個實施例的截面圖；
[0016]圖6是示出了根據(jù)本文公開的主題的LED封裝件的一個實施例的底視平面圖；
[0017]圖7是示出了根據(jù)圖5的LED封裝件的一個實施例的分解立體圖；以及
[0018]圖8是示出了用于根據(jù)圖7的LED封裝件的封裝件的實施例的立體圖；以及
[0019]圖9是分析常規(guī)的LED封裝件和根據(jù)本文公開的主題的LED封裝件的實施例的光通量的圖表。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在將詳細參考這里的主題的可能的方面或者實施例，其一個或者多個實例被顯示在附圖中。每個實例被提供以解釋該主題并且不作為限制。實際上，作為一個實施例的部分而示出或者描述的特征可以用在另一個實施例中以還產(chǎn)生一個另外的實施例。意圖是本文公開和預想的主題覆蓋這種修改和變型。
[0021]如在各個附圖中圖示的，為了圖示說明的目的將結構或者部分的一些尺寸相對于其他結構或者部分進行放大，并且因此這些放大的結構或者部分被提供來說明本主題的一般結構。而且，參考形成在其他的結構、部分或者兩者上的結構或者部分來描述本文公開的主題的各個方面。如將被本領域技術人員認識到的，對形成在另一個結構或者部分“上”或者“上方”的結構的引用考慮可以插入額外的結構、部分或者兩者。在沒有插入結構或部分的情況下，對形成在另一個結構或者部分“上”的結構或者部分的引用在這里可以被描述為“直接地”形成在該結構或者部分“上”。類似地，將被理解的是，當一個元件被稱為“連接”、“附接”或者“耦接”到另一個元件上時，該元件可以直接地連接、附接或者耦接到另一個元件上，或者可以存在插入的元件。相反，當一個元件被稱為“直接地連接”、“直接地附接”或者“直接地耦接”到另一個元件上時，則沒有插入的元件存在。
[0022]此外，諸如“上”、“上方”、“上面”、“頂部”、“下面”或者“底部”的相對術語在這里用
于描述如在圖中所示的一個結構或者部分與另一個結構或者部分的關系。將被理解的是，諸如“上”、“上方”、“上面”、“頂部”、“下面”或者“底部”的相對術語旨在包含除了附圖中描述的定向之外的裝置的不同定向。例如，如果裝置在圖中是翻轉的，那么現(xiàn)在被描述為在其他結構或者部分“上方”的結構或者部分將被定向在其他的結構或者部分“下方”。同樣地，如果裝置在圖中沿著軸線旋轉，那么現(xiàn)在被描述為在其他結構或者部分“上方”的結構或者部分將被定向“緊鄰”其他結構或者部分，或者在其他結構或者部分的“左側”。被理解的是，這些術語旨在包含除了在附圖中描述的定向之外的裝置的不同定向。相同的數(shù)字貫穿全文指代相同的元件。
[0023]諸如第一、第二等的術語在這里可以用于描述不同的元件、構件、部件、區(qū)域、層和/或區(qū)段，這些元件、構件、部件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應該被這些術語所限制。這些術語僅用于區(qū)分一個元件、部件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一個區(qū)域、層或者區(qū)段。因此，在下文中討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或者區(qū)段可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或者區(qū)段而不脫離這里的公開內(nèi)容的教導。
[0024]根據(jù)在這里描述的實施例的發(fā)光裝置可以包括II1-V族氮化物(例如，氮化鎵)基發(fā)光二極管(LED)或者被制造在碳化硅襯底上的激光器，諸如由北卡羅來納州達勒姆的克里公司(Cree, Inc.0f Durham, North Carolina)制造和銷售的那些裝置。例如，這里討論的碳化硅(SiC)襯底/層可以是4H多型體碳化硅襯底/層。但是，其他的碳化硅候選多型體(諸如3C、6H以及15R多型體)也可以使用。適當?shù)腟iC襯底可從北卡羅來納州達勒姆的克里公司(本主題的受讓人)獲得，并且生產(chǎn)這種襯底的方法在科學文獻中以及在許多被共同轉讓的美國專利中進行了闡述，包括但不限于美國專利N0.Re.34，861 ;美國專利N0.4，946，547 ；以及美國專利N0.5，200, 022，其全部公開內(nèi)容通過引證方式結合于此。任何其他的適合的生長襯底(growth substrate)在這里被考慮。例如,藍寶石和砷化鎵可以被用作用于制造如在這里描述的LED或者激光器的生長襯底。
[0025]如這里所使用的，術語“III族氮化物”指形成在氮與元素周期表的III族中的一個或者多個元素(通常為鋁(Al)、鎵(Ga)以及銦(In))之間的那些半導體化合物。該術語還指二元、三元以及四元化合物，諸如GaN、AlGaN以及AlInGaN。III族元素可以與氮化合以形成二元(例如，GaN)、三元(例如，AlGaN)以及四元(例如，AlInGaN)化合物。這些化合物可以具有這樣的實驗式，在該實驗式中一摩爾的氮與總共一摩爾的III族元素化合。因此，諸如AlxGal-xN(其中I > x > O)的公式常常用于描述這些化合物。用于III族氮化物的外延生長的技術已經(jīng)得到相當好的發(fā)展，并且被記述在適合的科學文獻中以及被共同轉讓的美國專利N0.5，210，051、美國專利N0.5，393，993以及美國專利N0.5，523，589中，這些專利的全部公開內(nèi)容通過弓I證方式結合于此。
[0026]雖然本文公開的LED的各個實施例包括生長襯底，但是本領域技術人員將理解的是，包括LED的外延層生長在上面的晶體外延生長襯底可以被去除，并且獨立式外延層可以安裝在可具有與原始襯底不同的熱、電、結構和/或光學特性的替代載體襯底或者基板上。本文描述的主題不限于具有晶體外延生長襯底的結構，并且可以結合這樣的結構來使用，即，在該結構中外延層已經(jīng)從它們的原始生長襯底中去除并且被焊接到替代載體襯底上。
[0027]例如，根據(jù)本主題的一些實施例的III族氮化物基LED可以制造在生長襯底(諸如碳化娃襯底)上以提供座式裝置(horizontal device,水平裝置)(其中兩個電觸點都在LED的相同側上)或者立式裝置(vertical device，豎直裝置)(其中電觸點在LED的相對側上)。而且，生長襯底可以在制造之后保持在LED上或者被去除(例如，通過蝕刻、研磨、拋光等)。例如生長基板可以被去除以減小形成的LED的厚度和/或以減小通過立式LED的正向電壓。例如，座式裝置(具有或者不具有生長襯底)可以被倒裝芯片焊接(例如，使用焊接劑)到載體襯底或者印刷電路板(PCB)上，或者被引線接合。立式裝置(具有或者不具有生長襯底)可以具有被焊接至載體襯底、安裝焊盤或者PCB上的第一端焊件并具有被焊接到載體襯底、電元件或者PCB上的第二端線。立式和座式LED芯片結構的實例通過實例的方式在Bergmann等人的美國公開N0.2008/0258130中和Edmond等人的美國公開N0.2006/0186418中進行了討論，其全部公開內(nèi)容通過引證方式結合于此。
[0028]固態(tài)光LED可以單獨使用或者可選地與一個或者多個發(fā)光材料(例如，磷光體、閃爍體、突光墨(lumiphoric inks))和/或濾光器一起組合使用，以產(chǎn)生具有期望的感知顏色(包括可以被感知為白色的顏色的組合)的光。使LED封裝件中具有發(fā)光(也被稱為“熒光(lumiphoric)”)材料可以通過將這種材料加入密封劑中、將這種材料加入透鏡中或者通過直接涂覆到LED上來實現(xiàn)。其他的材料(諸如分散劑和/或折射率匹配材料)可以被設置在這種密封劑中。
[0029]一個或者多個LED可以通過一種或者多種磷光體至少部分地涂覆，其中該磷光體吸收LED光的至少一部分并且發(fā)出不同波長的光，使得LED發(fā)出來自于LED和磷光體的光的組合。在一個實施例中，這種LED發(fā)出LED和磷光體光的白色光組合。LED可以使用許多不同的方法進行涂覆和制造，其中一個適合的方法在美國專利申請序列號11/656，759和 11/899，790 中進行了描述，二者名稱均為 “Wafer Level Phosphor Coating Method andDevices Fabricated Utilizing Method(晶圓級磷光體涂覆方法和使用方法制造的裝置)”，并且其二者通過引證方式結合于此。其他適合的用于涂覆一個或者多個LED的方法在美國專利申請序列號12/014，404中以及部分繼續(xù)申請美國專利申請序列號12/717,048中進行了 描述，前者名為 “Phosphor Coating Systems and Methods for Light EmittingStructures and Packaged Light Emitting D1des Including Phosphor Coating (用 于發(fā)光結構的磷光體涂覆系統(tǒng)和方法以及包括磷光體涂層的封裝發(fā)光二極管)”，后者名為“Systems and Methods for Applicat1n of Optical Materials to Optical Elements (用于將光學材料應用到光學元件的系統(tǒng)和方法)”，其全部公開內(nèi)容通過引證方式結合于此。LED還可使用其他的方法涂覆，諸如電泳沉積(EPD)，其中一個適合的EI3D方法在名為“CloseLoop Electrophoretic Depositon of Semiconductor Devices 半導體裝置的閉環(huán)電泳沉積”的美國專利申請序列號11/473，089中進行了描述，其也通過引證方式結合于此。應理解的是，根據(jù)本主題的LED封裝件和方法還可具有多個不同顏色的LED，其中的一個或者多個可以是發(fā)射白光的。
[0030]圖2至圖9示出了包含一個或者多個LED的封裝件的實施例和/或特征。一般地，圖1至圖9中公開的LED封裝件可以包括相對低的熱阻同時保持高亮度性能。例如，在本文中被作為實例測試并且被公開在圖9中的95%的封裝件在250mA處展現(xiàn)出至少大約1，244流明或者更大的光通量輸出。如下文中進一步地討論的，本文公開的封裝件的低熱阻可以至少部分地歸因于被選擇用在封裝件中的基板材料。也就是說，具有低熱阻、或者高導熱性的基板材料可以更有效地將熱從一個或者多個LED驅散開，并且允許封裝件在穩(wěn)定狀態(tài)下更加冷卻地運行，從而增加流明輸出。本文公開的封裝件還可以使用薄金屬部件，在這些薄金屬部件之間則又具有被更小的間隙。更小的間隙可以減小可被間隙捕獲和/或阻擋的光量，并且因此可以形成具有增大的流明輸出的更亮的封裝件。如在下文中進一步地討論的，薄金屬部件還可以增大反射材料的覆蓋面積，該反射材料可以進一步有利于增大LED封裝件的流明輸出。一般地，至少部分地由于減小了用于構建諸如導電跡線的薄金屬部件的銅(Cu)和/或其他材料的量，因此本文公開的封裝件可以是更簡單的并且制造更便宜的。[0031 ] 圖2示出了總體上被表示為40的LED封裝件。LED封裝件40可以包括襯底或者基板42，其中至少一個LED44設置在基板42上方。在一個方面，LED封裝件40可以包括可選地以陣列布置的超過一個的LED44。諸如LED44的LED可以發(fā)出在波長上可以是近似相同和/或不同的光。當使用多個LED44時，LED44可以包括包含紅色、藍色、綠色、琥珀色、紅橙色和/或其組合的類似的和/或不同的目標波長容器(bin)。LED封裝件40可以包括包含多個顏色的多個LED44，例如，在給出的布置中，每個LED44可以從不同的目標波長容器中來選擇。例如，形成該多個的至少一個LED44可以包括以紅色、綠色、藍色和/或白色容器(RGBW)或者紅色、綠色、藍色和/或琥珀色容器(RGBA)中的每個為目標的LED。
[0032]如上文中注意到的，封裝件40中的一個或者多個LED44可選地可以使用任何適合的技術通過一種或者多種磷光體或者包含磷光體的材料(未示出)來涂覆。磷光體可以吸收至少一些從LED44發(fā)出的光，并且磷光體可以進而發(fā)出具有不同波長的光，以使得LED封裝件40發(fā)出來自于LED44和磷光體的光的組合。在一個方面中，LED封裝件40可以發(fā)出被感知為白色光的光。在一個方面中，所選擇使用的一個或者多個LED44可以包括例如通過與磷光體或者包含磷光體的材料發(fā)出的光混合而以冷白色(CW)或者暖白色(Wff)光為目標的波長。可以根據(jù)應用和期望的光發(fā)射來選擇任何適合的波長容器(wavelength bin)和/或磷光體組合。
[0033]用在LED封裝件40中的基板42可以從任何適合的材料中選擇，例如，具有低熱阻或者高導熱性的電絕緣材料(例如，氮化鋁(AlN))。例如，基板42可以包括陶瓷材料(諸如AlN)，該陶瓷材料在100°C或者更高溫度下表現(xiàn)出大約120W/mK或者更高的高導熱性。在一些方面中，AlN的導熱性可以在從大約140W/mK至大約180W/mK的范圍內(nèi)變化。AlN可以具有低熱阻和高導熱性，這允許熱容易地從LED44消散，并且允許封裝件40在穩(wěn)定狀態(tài)下更冷卻地運行，從而提高LED封裝件40的流明輸出。顯著地，基板42包括低熱阻或者高導熱性，并且該基板完全能夠以足夠高的速率(rate，比率)從LED44和/或通過LED封裝件40去除大量的熱，以使得可以不需要厚的散熱器，例如厚金屬跡線(例如，厚的Cu跡線)。因此，可以使用更薄的金屬跡線，這可以提供諸如降低與設置封裝件40關聯(lián)的加工時間和成本的優(yōu)點，同時意想不到地保持或者得到更好的亮度和期望的熱性能。顯著地，不管為了散熱的目的而必須使用厚的Cu跡線的常規(guī)知識，并且不管制造難度(例如，與更薄的層或者薄膜關聯(lián)的蝕刻和鍍覆難度)，本文公開的LED封裝件和方法有益地引入更薄的Cu跡線，該更薄的Cu跡線產(chǎn)生意想不到的結果，即，LED、裝置和/或封裝件的性能并未隨時間而降低。
[0034]總體上表示為46的一個或者多個導電材料層可以使用無電工藝或者任何其他適合的技術而設置在基板42上方。無電工藝可以用于涂覆非金屬部件，并且無電工藝除了不需要外部電流之外可以類似于電鍍工藝。金屬離子可以通過鍍覆溶液中的化學試劑而被還原并且沉積在基板42上。無電鍍覆或者處理可以是有益的，這是因為可以獲得具有更均勻厚度的金屬層。在另一個方面中，基板42可以通過光阻劑掩模遮蓋，并且然后導電材料46可以在基板上方濺射，從而形成一個或者多個導電材料46或者導電跡線的區(qū)域?？梢允褂萌魏芜m合的導電材料46。在一個方面中，導電材料46可以包括在厚度上為大約50 μ m或者更小的Cu層，例如，在厚度上為大約50 μ m、45 μ m、35 μ m、25 μ m或者15 μ m的層。但是，在這里可考慮具有在厚度上大約50 μ m或者更小的任何厚度值的導電材料46。在一個方面中，導電材料46可以包括在厚度上小于或者等于10 μ m的Cu層。在另外的方面中，導電材料46可以包括在厚度上小于或者等于5 μ m的Cu層。在一些方面中，導電材料46可以包括在厚度上為從大約3 μ m至5 μ m的厚度范圍。導電材料46不限制于Cu，而是可以包括具有任何適合厚度的任何適合的導電材料。在一個方面中，導電材料46包括任何適合的導電金屬或者金屬合金。顯著地，例如，與上文在圖1中討論的現(xiàn)有技術的封裝件相比，LED封裝件40使用在厚度上為大約50 μ m或者更小的導電材料46。完全意想不到地，更薄的Cu跡線或者導電材料46的使用并未使得LED、裝置和/或封裝件的性能隨時間而降低。也就是說，本文公開的封裝件和方法維持或者得到了更好的亮度和期望的熱性能，同時減小了與本文公開的LED封裝件和方法關聯(lián)的總成本和加工時間。
[0035]圖2還示出了設置在導電材料46中的一個或者多個間隙48。該一個或者多個間隙48可以使至少第一導電材料區(qū)域50與第二導電材料區(qū)域52電絕緣。第一導電材料區(qū)域50和第二導電材料區(qū)域52可以分別包括導電跡線。LED44可以使用一個或者多個導電引線54通過引線接合電連接到第一導電跡線50，并且該LED安裝到第二導線跡線52上，以使得電流可以流進LED44并且使該LED發(fā)光。第一導電材料區(qū)域50和第二導電材料區(qū)域52可以分別從電觸點56接收電信號或者電流。電觸點56可以包括用于從外部源(例如，電路)接收電信號的金屬化區(qū)域。電觸點56可以設置在基板42的與一個或者多個導電材料區(qū)域50和52的表面相反的表面上。然后電流可以從第一和第二跡線或者區(qū)域50和52經(jīng)過并進入LED44，從而當電能被轉換成光時使LED發(fā)光。LED封裝件40還可以包括透鏡58，該透鏡至少部分地設置在LED封裝件40上方，以用于優(yōu)化光模式和布局。
[0036]間隙48可以使用任何適合的技術形成。在一個方面中，間隙48可以被至少部分地蝕刻穿過導電材料46。在另外的方面中，間隙48可以包括基板42的一區(qū)域，該區(qū)域于在基板42上方濺射導電材料46之前通過光阻劑掩模遮蓋。第一導電材料區(qū)域50與第二導電材料區(qū)域52之間的間隙48的形成例如可以相應地使得間隙48具有期望的縱橫比，該縱橫比可具有非常薄的間隙寬度。盡管根據(jù)需要，間隙48可以具有大約1:1的或者類似的跡線厚度與間隙寬度之間的縱橫比，但是間隙48還可以期望地具有可小于間隙48的厚度(或者深度)的寬度。蝕刻厚度T為大約50μπι或者更小的導電材料46的薄層可以使得間隙48具有大約50 μ m或者更小的深度并具有大約50 μ m或者更小的寬度W(即，T:W的比可以包括1:1的比)。但是，在這里可考慮具有厚度為大約50 μ m或者更小的任何厚度值的導電材料46。因此，在這里還可考慮間隙48的小于大約50 μπι的任何值的深度和寬度W。例如，寬度1可以是大約45口111、35 4 111、25 4 111或者15 μπι或者更小，其中T:W之間存在大約1:1的比。顯著地，更小的跡線寬度W的一個顯著的優(yōu)點是更有效的LED44的設計。例如，當前的LED的可安裝在小的裝置下面或者下方的跡線的數(shù)量可以被襯底或者基板技術所限制。通過實現(xiàn)具有更薄的跡線寬度W的更薄的跡線，多個跡線可以安裝在LED44下方，從而有利于更有效的芯片設計。
[0037]在一些方面中，導電材料46的厚度T和間隙48的寬度W可以包括大約10 μ m或者更小。更薄的間隙48可以比更厚的間隙有益地捕獲或者阻擋更少的光，并且因此可以提高裝置性能。更薄的間隙48具有薄的寬度W，該薄的寬度還可以允許更小的基板表面積，并且從而可以提供具有更小的占位面積的裝置。導電材料46的更薄的區(qū)域還可以有益地降低與使用在厚度上小于或者等于大約1ym的跡線來制造裝置和封裝件關聯(lián)的成本和時間，這是因為需要更少的材料并且可以使用更有效的加工技術。在一個方面中，無電加工技術、浸鍍浴、金屬濺射以及蒸發(fā)技術可用于代替電鍍以獲得更厚的薄膜。這些加工技術在與電鍍比較時可以需要更少的加工時間和設備，而產(chǎn)生更細的線寬度和間隙48。除了被減小的金屬厚度的成本降低以外，這還可以顯著地降低襯底的成本。襯底的整個制造可以被顯著地簡化。例如，現(xiàn)有技術的產(chǎn)生更厚的Cu跡線的方法需要相繼地濺射鈦(Ti)粘合層和Cu籽晶(seed)層，并且然后通過鍍覆到銅籽晶層上而形成Cu層。本文公開的方法可以有益地消除額外的Cu籽晶形成步驟，并且可以通過簡單地沉積Cu的薄層并且隨后僅僅蝕刻該薄層而簡化沉積過程。
[0038]使用薄的金屬跡線或者導電材料46的另一個優(yōu)點是，密封劑的體積可以被極大地減小。具有大的或者深的間隙的常規(guī)襯底需要更大量的密封劑，并且在分配密封劑的期間需要更大的努力，以使得可以避免由在LED44下面獲得的密封劑所導致的可靠性失效。具有細的間隙48的薄導電材料46將可能消除這種可靠性失效并且減小所使用的密封劑的量，其二者都可以顯著地減小通過直接附接(即，倒裝芯片法)LED來制造部件的成本。
[0039]如上文中注意到的，雖然根據(jù)需要間隙48可以具有跡線厚度T與寬度W之間的大約1:1的或者類似的縱橫比，但是間隙48還可以期望地具有(沒有限制的)小于每個單個的LED44的近似厚度和/或長度和寬度的寬度W度量。下文中的表I包含了 LED44的長度、寬度以及厚度度量的典型值。表I還表示了間隙寬度W，作為LED44的長度、寬度以及厚度度量的比(即，百分比)，其中間隙寬度W被假定具有細的寬度W，如這里描述的(S卩，等于大約50 μ m或者更小，其中表I中的比值使用寬度W的50 μ m的值計算得到)。
[0040]
【權利要求】
1.一種發(fā)光封裝件，包括: 至少第一導電材料區(qū)域和第二導電材料區(qū)域，所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域包括大約50微米(μ m)或者更小的厚度； 至少一個發(fā)光二極管(LED)，所述至少一個發(fā)光二極管電連接到所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域；以及 至少一個間隙，所述至少一個間隙設置在所述第一導電材料區(qū)域與所述第二導電材料區(qū)域之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，還包括基板，所述基板包括陶瓷材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光封裝件，其中，所述陶瓷材料包括氮化鋁(AlN)。
4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述導電材料包括銅(Cu)。
5.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括近似等于所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域的厚度的寬度。
6.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括近似等于所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域的厚度的深度。
7.根據(jù)權利要求 6所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括大約50μ m或者更小的深度和寬度。
8.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第一導電材料區(qū)域繞所述第二導電材料區(qū)域設置。
9.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第二導電材料區(qū)域包括多個安裝部分。
10.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)光封裝件，包括多個LED，所述多個LED設置在所述多個安裝部分上。
11.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域包括大約?ο μ m或者更小的厚度。
12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括大約1ym或者更小的深度和寬度。
13.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域包括從大約3 μ m到大約5 μ m的厚度范圍。
14.根據(jù)權利要求13所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括厚度在從大約3μπι到大約5 μ m的范圍內(nèi)變化的深度和寬度。
15.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，反射材料至少部分地設置在所述第一導電材料和所述第二導電材料上。
16.根據(jù)權利要求15所述的發(fā)光封裝件，其中，所述反射材料包括銀(Ag)。
17.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括所述LED的厚度的大約百分之)4至100的寬度。
18.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括小于所述LED的長度的大約百分之)25的寬度。
19.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括小于所述LED的寬度的大約百分之)20的寬度。
20.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光封裝件，還包括導電過孔。
21.一種發(fā)光封裝件，包括: 陶瓷基板； 至少第一導電材料區(qū)域和第二導電材料區(qū)域，所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域包括大約50微米(μπι)或者更小的厚度，所述第一導電材料區(qū)域包括繞所述第二導電材料區(qū)域設置的外部部分； 一個或多個發(fā)光二極管(LED)，所述一個或多個發(fā)光二極管至少部分地設置在所述第二導電材料區(qū)域上；以及 至少一個間隙，所述至少一個間隙設置在所述第一導電材料區(qū)域與所述第二導電材料區(qū)域之間，所述間隙包括近似等于所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域的厚度的寬度。
22.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述陶瓷基板包括氮化鋁(AlN)。
23.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括近似等于所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域的厚度的深度。
24.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括大約50μ m或者更小的深度和寬度。
25.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第一導電材料區(qū)域包括繞所述第二導電材料區(qū)域設置的大體上環(huán)形的形狀。
26.根據(jù)權利要求25所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第二導電材料區(qū)域包括多個安裝部分。
27.根據(jù)權利要求26所述的發(fā)光封裝件，包括多個LED，所述多個LED設置在所述多個安裝部分上。
28.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域包括大約1ym或者更小的厚度。
29.根據(jù)權利要求28所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括大約10μ m或者更小的深度和寬度。
30.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域包括從大約3 μ m到大約5 μ m的厚度范圍。
31.根據(jù)權利要求30所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙包括厚度在從大約3μ m到大約5 μ m的范圍內(nèi)變化的深度和寬度。
32.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，反射材料至少部分地設置在所述第一導電材料區(qū)域和所述第二導電材料區(qū)域上。
33.根據(jù)權利要求32所述的發(fā)光封裝件，其中，所述反射材料包括銀(Ag)。
34.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述導電材料包括銅(Cu)。
35.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙的寬度在從所述LED的厚度的大約百分之)4到100的范圍內(nèi)變化。
36.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙的寬度小于所述LED的長度的大約百分之(％)25。
37.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，其中，所述間隙的寬度小于所述LED的寬度的大約百分之(％)20。
38.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光封裝件，還包括導電過孔。
39.一種設置發(fā)光封裝件的方法，包括: 設置導電材料區(qū)域，所述導電材料區(qū)域具有大約50μπι或者更小的厚度； 將至少一個發(fā)光二極管(LED)附接在所述導電材料區(qū)域上；以及 在所述導電材料中形成間隙。
40.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，設置所述導電材料區(qū)域包括設置銅(Cu)的區(qū)域。
41.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，設置所述導電材料區(qū)域包括使用無電鍍覆工藝來沉積Cu層。
42.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，設置所述導電材料區(qū)域包括在未通過光阻劑掩模遮蓋的區(qū)域上沉積Cu層。
43.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，形成所述間隙包括形成這樣的間隙，即，所述間隙具有近似等于所述導電材料的厚度的寬度。
44.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，設置所述導電材料區(qū)域包括沉積厚度為大約.10 μ m或者更小的Cu層。
45.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，設置所述導電材料區(qū)域包括沉積厚度在從大約3 μ m到大約5 μ m的范圍內(nèi)變化的Cu層。
46.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，在所述導電材料中形成所述間隙包括蝕刻所述間隙。
47.根據(jù)權利要求39所述的方法，還包括提供基板并且包括在所述基板上沉積所述導電材料。
48.根據(jù)權利要求47所述的方法，其中，在所述導電材料中形成所述間隙包括使用光阻劑來掩模遮蓋所述基板的待形成所述間隙的區(qū)域。
49.根據(jù)權利要求39所述的方法，還包括在所述導電材料區(qū)域上沉積反射材料。
50.根據(jù)權利要求39所述的方法，還包括設置氮化鋁(AlN)基板并且包括在所述AlN上沉積所述導電材料。
51.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，形成所述間隙包括蝕刻一間隙，所述間隙的寬度為所述LED的厚度的大約百分之)4至100。
52.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，形成所述間隙包括蝕刻一間隙，所述間隙的寬度小于所述LED的長度的大約百分之)25。
53.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中，形成所述間隙包括蝕刻一間隙，所述間隙的寬度小于所述LED的寬度的大約百分之)20。
54.根據(jù)權利要求39所述的方法，還包括提供導電過孔，所述導電過孔設置在所述導電材料區(qū)域與所述發(fā)光封裝件的底部表面之間。
【文檔編號】H01L33/62GK104040741SQ201280067045
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權日:2011年11月15日
【發(fā)明者】彼得·斯科特·安德魯斯, 杰弗里·卡爾·布里特 申請人:克利公司