均勻發(fā)射的 led 封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及均勻發(fā)射的LED封裝。一種發(fā)射體封裝(10，30)包括安裝到次載具(12)表面上的發(fā)光二極管LED(14)，且該表面具有圍繞該LED(14)的第一彎月面形成特征(20)。密封填質(zhì)(22)包括在該表面上并覆蓋該LED(14)。鄰近該表面的該密封填質(zhì)(22)的外部邊緣由該彎月面形成特征(20)來限定且該密封材料(22)形成覆蓋該LED(14)的基本圓頂形狀。一種用于通過提供表面具有第一彎月面保持特征(20)的主體(12)來制造LED封裝(10，30)的方法。LED(14)安裝到具有圍繞該LED(14)的彎月面保持特征(20)的該表面。將液體密封填質(zhì)(22)引入該LED(14)和該表面上方，該第一彎月面保持特征(20)將該液體密封填質(zhì)(22)以圓頂形狀保持在LED(14)上方。然后固化該密封填質(zhì)(22)。
【專利說明】均勻發(fā)射的LED封裝
[0001]本申請是 申請人:美商克列股份有限公司于2007年3月29日提交的同名中國專利申請N0.200780012387.0的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)且更具體地涉及LED封裝及LED封裝方法。【背景技術(shù)】
[0003]發(fā)光二極管(LED)是將電能轉(zhuǎn)換成光的固態(tài)裝置，且一般包含夾置在相反摻雜層之間的一或多個半導(dǎo)體材料有源層。當(dāng)橫跨該摻雜層施加一偏壓時，空穴及電子注入有源層內(nèi)，在有源層內(nèi)它們復(fù)合而產(chǎn)生光。光從有源層并從LED的所有表面全向地發(fā)射。有用的光一般在通常為P型的LED上表面方向上發(fā)射。
[0004]傳統(tǒng)LED無法從其有源層產(chǎn)生白光。從常規(guī)LED產(chǎn)生白光的一種方法是將來自不同LED的不同色彩混合。例如，可將來自紅色、綠色及藍(lán)色LED的光或來自藍(lán)色及黃色LED的光混合以產(chǎn)生白光。此外，不同的光色彩通常產(chǎn)生自可能需要復(fù)雜的制造來組合在一裝置內(nèi)的不同類型的LED。由于不同類型的二極管會需要不同的控制電壓，所得裝置還可能需要復(fù)雜的控制電子組件。這些裝置長期的波長及穩(wěn)定性還由于不同LED的不同老化行為而劣化。
[0005]最近，通過使用黃色磷光體、聚合物或染料包圍LED已將來自單個發(fā)藍(lán)光LED的光轉(zhuǎn)換成白光。[參見 Nichia Corp.white LED, part N0.NSPW300BS, NSPff312BS,etc.(Nichia Corp.的白光LED，部件號NSPW300BS, NSPW312BS等)，其中包含由黃色磷光體粉末包圍的藍(lán)光LED ;還參見授予Hayden的美國專利案第5959316號，標(biāo)題為磷光體LED裝置的多重密封。]包圍材料“向下轉(zhuǎn)換”某些LED光的波長，從而改變其色彩。例如，如果基于氮化物的藍(lán)光LED被黃色磷光體所包圍，則部分藍(lán)光會無變化地地通過該磷光體,而剩余的藍(lán)光會被向下轉(zhuǎn)換為黃光。該LED會同時發(fā)射藍(lán)光與黃光，其結(jié)合以產(chǎn)生白光。使用此方案的其它LED示例包括授予Vriens等人的美國專利案第5，813，753號與授予Lowery的美國專利案第5，959，316號。
[0006]LED封裝的一種類型稱為“滴入杯內(nèi)”方法，其中一 LED駐留于杯狀凹槽的底部。將包含基質(zhì)材料的磷光體(例如分布在諸如硅樹脂或環(huán)氧樹脂之類的密封材料內(nèi)的磷光體粉末)注入并填充該杯，包圍并密封該LED。接著，固化該基質(zhì)材料以硬化該LED周圍的封裝材料。不過，這種封裝可能導(dǎo)致在相對于該封裝的不同視角下具有顯著的發(fā)射光色彩及色調(diào)變化的LED封裝。此色彩變化在其中磷光體包含延伸到該LED駐留的杯的“邊緣”的基質(zhì)材料的封裝中尤其突出，從而導(dǎo)致側(cè)向發(fā)射的轉(zhuǎn)換光成為高視角占優(yōu)勢(例如與光軸成90度)。在較高視角下發(fā)射的未轉(zhuǎn)換LED的有限數(shù)量會使該問題變得更糟。未轉(zhuǎn)換LED光通常被該杯的側(cè)壁以較高視角反射離開，使得幾乎沒有相應(yīng)的未轉(zhuǎn)換光在該些角度下發(fā)射。
[0007]另一種用于封裝LED的方法包括將磷光體粒子直接耦合在LED表面上。因為這種改進(jìn)使轉(zhuǎn)換光及未轉(zhuǎn)換光的源靠近空間同一點，所以這種“白色芯片”方法可導(dǎo)致與視角有關(guān)的色彩均勻度顯著改善。例如，因為該轉(zhuǎn)換材料及LED靠近同一空間點，所以黃色轉(zhuǎn)換材料所覆蓋的藍(lán)光LED可提供基本均勻的白光源。但是，這種方法通常需要諸如電泳沉積之類的復(fù)雜且昂貴的工藝來實現(xiàn)直接涂覆于LED上的均勻磷光體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]簡要及概括而言，本發(fā)明涉及固態(tài)發(fā)射體封裝及制造該發(fā)射體封裝的方法。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射體封裝的一個具體實施例包括次載具，和安裝到該次載具一表面的固態(tài)發(fā)射體。該次載具包括在所述LED周圍的第一彎月面形成特征(forming feature )。密封材料基質(zhì)包括在該次載具的表面上，并覆蓋所述固態(tài)發(fā)射體。該密封材料基質(zhì)在該發(fā)射體上方形成圓頂形狀，且該密封材料基質(zhì)的大小及形狀受到該彎月面形成特征的寬度及形狀的影響。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射體封裝的另一具體實施例包括安裝到具有包圍該發(fā)射體的第一彎月面形成特征的主體的表面上的固態(tài)發(fā)射體。密封材料包括在該表面上并覆蓋該固態(tài)發(fā)射體。鄰近該表面的該密封材料的外部邊緣由該彎月面形成特征來限定。該密封材料在所述發(fā)射體上方形成基本為圓頂狀的覆蓋體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明一種用于制造LED封裝的方法的一具體實施例包括提供表面具有第一彎月面保持特征的主體。固態(tài)發(fā)射體安裝到具有包圍該發(fā)射體的彎月面保持特征的表面上。液體密封材料基質(zhì)引入該LED及該表面上方，該第一彎月面保持特征將液體密封材料基質(zhì)以圓頂形狀保持在發(fā)射體上方。然后固化該基質(zhì)密封材料。
[0011]對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，從以下詳細(xì)描述中并結(jié)合附圖，本發(fā)明的這些和其它特征以及優(yōu)點將顯而易見，其中:
【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的一具體實施例的圓柱形次載具及LED的透視圖； 圖2是圖1所示的次載具及LED的俯視圖；
圖3是沿圖2中截面線3-3所截取的圖1及2中次載具及LED的截面圖；
圖4是具有圖1-3中的次載具和LED以及基質(zhì)密封材料的根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的一實施例的透視圖。
[0012]圖5是沿截面線5-5所截取的圖4所示的LED封裝的截面圖；
圖6是具有中間密封材料的根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的另一具體實施例的斷面圖；
圖7是具有安裝到印刷電路板的次載具并具有第二密封材料的根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的另一具體實施例的截面圖；
圖8是圖7中的LED封裝以及中間層密封材料的截面圖；
圖9是可用于根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的另一具體實施例的方形次載具及LED的透視
圖；
圖10是具有一基質(zhì)密封材料的圖9所示的次載具及LED的透視圖；
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的一具體實施例的CCT性能的曲線圖；
圖12是可用于根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的另一次載具及LED組合的透視圖；
圖13是可用于根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的另一次載具的俯視圖； 圖14是可用于根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的另一次載具的俯視圖；
圖15是具有不同成形上部及下部的根據(jù)本發(fā)明的另一次載具的透視圖；
圖16是顯示可用于根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的某些替代的彎月面保持特征的次載具的截面圖；
圖17是根據(jù)本發(fā)明的LED及基質(zhì)材料組合的另一具體實施例的透視圖；
圖18是圖17中LED及基質(zhì)材料組合的截面圖；以及 圖19是根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造LED封裝的方法的一具體實施例。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明提供LED封裝和用于利用簡易、廉價的實施過程以制造包圍該LED的緊密、獨立、半球狀磷光體轉(zhuǎn)換器層來制造該LED封裝的方法。在該層內(nèi)的磷光體粒子駐留在管芯附近，使得在同一“空間點”附近同時產(chǎn)生轉(zhuǎn)換光及未轉(zhuǎn)換光。這允許該LED封裝在不同視角下產(chǎn)生基本相同比率的轉(zhuǎn)換光與LED光，從而在不同視角下產(chǎn)生基本均勻的光。
[0014]本文中參考特定具體實施例來說明本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明可采用許多不同形式來具體化且應(yīng)視為不局限于本文所提出的具體實施例。還應(yīng)理解，當(dāng)稱諸如層、區(qū)域或基板之類的組件位于另一組件“之上”時，其可直接位于該另一組件之上，或其間還可能存在中間組件。此外，諸如“上部”、“上面”、“下部”、“之下”、“下面”及“在上方”及類似術(shù)語之類的相關(guān)術(shù)語可在本文中用于說明一層或另一區(qū)域的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，除了圖中所示之方位，這些術(shù)語旨在涵蓋該裝置之不同方位。
[0015]雖然術(shù)語第一、第二等在本文中可用來說明不同組件、組件、區(qū)域、層及/或部分，但是該些術(shù)語不應(yīng)限制該些組件、組件、區(qū)域、層及/或部分。這些術(shù)語僅用于區(qū)分一組件、組件、區(qū)域、層或部分與另一區(qū)域、層或部分。因此，下述的第一組件、組件、區(qū)域、層或部分可稱為第二組件、組件、區(qū)域、層或部分，而不背離本發(fā)明的示教。
[0016]本文中參考示意性例示本發(fā)明的理想具體實施例的截面圖、透視圖及/或平面圖來說明本發(fā)明的具體實施例。如此，預(yù)期由于例如制造技術(shù)及/或公差所引起的圖式形狀變更。本發(fā)明的具體實施例不應(yīng)解釋為局限于本文所述的特定區(qū)域形狀，而應(yīng)包括由于(例如)制造而引起的形狀偏差。顯示或說明為方形或矩形的區(qū)域?qū)⒁话銜捎谡Ｖ圃旃疃哂袌A形或彎曲特征。因而，圖中所述的區(qū)域本質(zhì)上為示意性質(zhì)，且其形狀并不旨在說明裝置區(qū)域的精確形狀，也不旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的封裝及方法提供轉(zhuǎn)換材料(例如磷光體或聚合物)給固態(tài)發(fā)光裝置(例如LED)。該轉(zhuǎn)換材料提供在密封材料基質(zhì)中，在本文中該密封材料基質(zhì)一般是指混合光轉(zhuǎn)換粒子以及任何其它材料(例如散射粒子)的可固化液體密封材料。來自LED的至少某些光由該轉(zhuǎn)換材料向下轉(zhuǎn)換，同時該封裝發(fā)射LED光及轉(zhuǎn)換光的組合。該LED至少部分地被該密封材料基質(zhì)包圍，且該LED封裝及封裝方法依賴于由導(dǎo)致該密封材料基質(zhì)的表面張力形成彎月面的實體幾何形狀所提供的彎月面形成特征。該幾何形狀由諸如邊緣、角落、凸緣、溝渠、環(huán)之類的實體特征以及在液體表面接觸其時會產(chǎn)生彎月面的任何其它物理或化學(xué)變化限定。在一具體實施例中，雖然一方形(或圓形或多邊形)是以對稱方式位于該LED之下同時該LED位于該次載具中心處，但該LED還可位于除該基板中心處之外。密封材料基質(zhì)引入該LED上方且優(yōu)選以一半球狀(或圓頂)形狀來形成，同時該次載具的邊緣限定所形成彎月面的大小和位置。
[0018]圖1至3示出固態(tài)發(fā)射體封裝10的一具體實施例，其包括次載具12與安裝到次載具12的半導(dǎo)體發(fā)光裝置14。本文中說明本發(fā)明的各種具體實施例，且術(shù)語半導(dǎo)體發(fā)光裝置可包括發(fā)光二極管(LED)、激光二極管和/或包括一或多個半導(dǎo)體層的其它半導(dǎo)體裝置。這些層可由包括但不限于硅或碳化硅的不同材料體系制成，而優(yōu)選材料體系是III族氮化物體系。III族氮化物是指在氮與周期表的III族元素(通常為鋁(Al)、鎵(Ga)及銦(In))之間形成的半導(dǎo)體化合物。該術(shù)語亦指諸如AlGaN與AlInGaN之類的三元及多元化合物。
[0019]這些層可形成在包括藍(lán)寶石、硅、碳化硅及/或其它微電次載具的基板上。適合的碳化硅基板是4H多型碳化硅，但還可使用包括3C、6H及15R多型的其它碳化硅多型。碳化硅可比其它基板材料具有與III族氮化物的晶格更加匹配的晶格并可產(chǎn)生更高質(zhì)量的III族氮化物膜。碳化硅還具有極高的熱導(dǎo)率，用以增強發(fā)射裝置的散熱。SiC基板可購自北卡羅來納州Durham市的Cree Inc.，且其制造方法在科學(xué)文獻(xiàn)中以及美國專利案第34，861、4，946，547 及 5，200，022 號中提出。
[0020]該發(fā)射裝置還可不使用基板來形成或該基板可在形成該發(fā)射體層之后移除。在這兩種情況下，發(fā)射裝置14可在沒有基板的情況下安裝到封裝10中。該裝置還可包含包括金屬或其它導(dǎo)電層的一或多個接觸層。對于封裝10及本文所述的其它封裝具體實施例，將發(fā)射裝置14稱為LED且在該封裝內(nèi)所使用的LED可在包括但不限于紫外線(UV)、藍(lán)光、綠光、琥拍光或紅光的許多不同波長光譜內(nèi)發(fā)光。
[0021]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解半導(dǎo)體LED的設(shè)計和制造，且本文不作詳細(xì)說明。一般而言，該LED層可使用公知的諸如金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、氫化物氣相外延(HVPE )或分子束外延(MBE)之類的半導(dǎo)體生長技術(shù)而形成在基板上。
[0022]在封裝10中，次載具12具有一般圓柱形狀并包含下部圓柱形部分16與上部圓柱形部分18，上部圓柱形部分18具有一比下部部分16更小的寬度或直徑。上部部分18可設(shè)置在下部部分16的不同位置上，但優(yōu)選設(shè)置在下部部分16的上表面中心處，使得二者均沿其縱軸對齊。次載具12可由許多不同材料制成，但優(yōu)選由導(dǎo)熱材料(例如一金屬)來制成。其可由單一構(gòu)造來形成或可由固定在一起的不同部分來形成。在一具體實施例中，次載具12是由鍍鎳銅制成的單一構(gòu)造并通過車銑或沖壓制造。
[0023]使用公知的固定方法將LED 14安裝到上部部分18上，且優(yōu)選安裝到該上部部分之上表面中心處或附近。如下更詳細(xì)所述，次載具12可固定至諸如施加偏壓至LED 14的印刷電路板的分立裝置使LED 14發(fā)光。該偏壓可通過次載具12、引線或二者的組合來施加。
[0024]上部部分邊緣20限定第一彎月面形成特征的大小及位置，設(shè)置該第一彎月面形成特征使得由在液體轉(zhuǎn)換器密封材料基質(zhì)與邊緣20之間的表面張力形成彎月面。術(shù)語“彎月面”是指由表面張力所形成的液體凸起表面。在LED 14周圍的上部部分18之直徑或?qū)挾扰c該密封材料基質(zhì)的勃度允許在邊緣20處的密封材料基質(zhì)的表面張力超過重力?？墒褂貌煌纳喜坎糠种睆?或?qū)挾?，且適當(dāng)直徑隨該密封材料基質(zhì)的黏度而變化。該密封材料基質(zhì)的黏度越低，應(yīng)使用的上部部分直徑便越小。盡管本文中術(shù)語黏度用于說明彎月面的形成，但應(yīng)理解其它屬性對于在LED上方的密封材料基質(zhì)的形成也很重要。黏度及其它流變屬性可影響密封材料基質(zhì)形成。黏度可影響最初彎月面如何形成，但給予足夠時間的話，一般性流體(例如糖漿)會緩慢流動，但最終會到達(dá)類似于非黏性流體的平衡形狀。其它觸變性材料(具有類似于刮胡膏的屬性)不會流動或隨時間流動較少，從而更大程度地控制彎月面形狀。因此，在特定應(yīng)用中可能需要使用觸變性材料，尤其在引入密封材料基質(zhì)和固化中存在某些延遲時。
[0025]在邊緣20處所形成的該彎月面在LED 14上方將該密封材料基質(zhì)保持在上部部分18上的近似圓頂形狀中。為了在LED 14周圍限定圓周的彎月面保持特征，該基質(zhì)密封材料十分近似LED 14的圓頂。如下進(jìn)一步說明，該等彎月面保持特征可在該LED周圍采取不同形狀(例如方形、八邊形等)且此形狀會影響在該LED上方的圓頂狀的整體形狀。應(yīng)理解，本文中術(shù)語“圓頂狀”包括一圓形彎月面保持特征以及其它形成特征所形成之該等圓頂。
[0026]圖4及5示出具有引入LED 14上方并保持在上部部分18之上的密封材料基質(zhì)22的LED封裝10。可使用包括但不限于公知的注射器或針注射系統(tǒng)的多種公知的方法來引入密封材料基質(zhì)22。[0027]密封材料基質(zhì)22較佳地包括諸如聚硅氧、環(huán)氧樹脂、與轉(zhuǎn)換材料(較佳的是包含轉(zhuǎn)換粒子)混合的樹脂的可固化液體。在一具體實施例中，該可固化液體包括商用NusilCF1-675聚硅氧彈性體?？扇Q于LED 14的發(fā)射波長及轉(zhuǎn)換光的所需波長使用許多不同類型的轉(zhuǎn)換粒子。在根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例中，LED 14在藍(lán)色波長光譜內(nèi)發(fā)光且該轉(zhuǎn)換材料吸收某些藍(lán)光并重新發(fā)射黃光，使得封裝10發(fā)射藍(lán)光及黃光的混合白光。使用由基于(Gd, Y) 3 (Al, Ga)5012: Ce體系的磷光體所制成的轉(zhuǎn)換粒子，一全范圍的較寬黃光光譜發(fā)射是可行。下列詳單列出在LED封裝10內(nèi)用作轉(zhuǎn)換粒子之其它適合的磷光體。各磷光體在藍(lán)光及/或紫外線發(fā)射光譜內(nèi)呈現(xiàn)激發(fā)，提供所需的峰值發(fā)射，具有較有效率的光轉(zhuǎn)換，并具有可接受的斯托克斯(Stokes)偏移:
黃光/綠光
(Sr, Ca, Ba ) (Al, Ga)2S4: Eu2+
Ba2 (Mg, Zn) Si2O7: Eu2+
Gd0.4θδ0.31-^11.23θχΡ?.38.Ell 0.06
(Ba1^ySrxCay) SiO4: Eu
Ba2SiO4: EU2+
紅光
Lu2O3: Eu3+
(Sr2_xLax) (Ce1^xEux) O4
Sr2Ce1^xEuxO4
Sr2^xEuxCeO4
SrTiO3: Pr3+, Ga3+
取決于材料轉(zhuǎn)換效率，在密封材料基質(zhì)內(nèi)該轉(zhuǎn)換材料可具有不同的濃度。該轉(zhuǎn)換粒子可均勻地散布在密封材料基質(zhì)內(nèi)，或該粒子可設(shè)置在LED周圍，使得該粒子更靠近LED。該基質(zhì)密封材料22還可包括諸如散射粒子的幫助散射光的材料。一旦密封材料基質(zhì)22是注入適當(dāng)位置，便可使用公知方法(例如熱或紫外線固化)將其固化以在LED 14上方的適當(dāng)位置硬化密封材料基質(zhì)22。[0028]圖6示出在密封材料基質(zhì)22上具有圓頂形狀的中間密封材料24的LED封裝10。第二邊緣26擔(dān)當(dāng)?shù)诙澰旅嫘纬商卣髑覍⒃撝虚g密封材料注入到固化密封材料基質(zhì)22上方的適當(dāng)位置內(nèi)。該中間密封材料具有所需黏度，使得在中間密封材料24與第二邊緣26之間的表面張力在第二邊緣26處形成一彎月面。該彎月面將中間密封材料24保持在密封材料基質(zhì)22上方的圓頂中。中間密封材料24可以是透明材料或可包含轉(zhuǎn)換粒子與散射粒子之一或二者。該轉(zhuǎn)換粒子可以與該密封材料基質(zhì)內(nèi)的粒子相同或不同。中間密封材料24還可具有與密封材料基質(zhì)22相同的折射率或不同的折射率，并可使用公知的固化方法固化在適當(dāng)位置內(nèi)。中間密封材料24可擔(dān)當(dāng)LED封裝10的最終密封材料。
[0029]應(yīng)理解，封裝10可具有更多密封材料層，其中某些層可利用別的次載具邊緣來形成彎月面。該密封材料層還可具有不同形狀并可具有不同的轉(zhuǎn)換及散射粒子。其它磷光體及密封材料組合還可用于形成磷光體外殼。
[0030]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的LED封裝30的另一具體實施例，且對于類似于上述及圖1至5所示的LED 10的特征將使用相同的參考標(biāo)記，應(yīng)理解上述說明適用于此具體實施例中的相同特征。LED封裝30包含有對齊的上部及下部部分18、16的一般圓柱形次載具12，且該上部部分具有小于下部部分16的直徑。一 LED 14安裝到該上部部分，且通過次載具12、通過引線或二者來進(jìn)行接觸。密封材料基質(zhì)22是包括在上部部分18上并由密封材料基質(zhì)22與上部部分邊緣20之間的表面張力所形成的彎月面來在LED 14上方形成圓頂。密封材料基質(zhì)22作為液體引入，然后在LED 14上方的適當(dāng)位置固化并硬化。
[0031]封裝30還包括印刷電路板(PCB) 32，和使用公知方法安裝到PCB 32的次載具
12。PCB 32優(yōu)選包含接通次載具12的導(dǎo)電跡線34，使得施加至該跡線34的電信號傳導(dǎo)至該次載具。從跡線到LED 14還可包括提供電信號給LED 14的來自跡線34的導(dǎo)線(未示出)。可包括具有與基質(zhì)密封材料32相同或不同折射率的第二密封材料36 (例如聚硅氧、環(huán)氧樹脂、樹脂等)，以覆蓋密封材料基質(zhì)22與次載具12，且需要時，覆蓋次載具12周圍的PCB 32的表面。
[0032]用于第二密封材料36 (及上述中間密封材料)的材料選擇可提高封裝30的發(fā)射效率。明確而言，用于改善整體封裝發(fā)射效率的因素包括該第二密封材料與該基質(zhì)密封材料之間的相對折射率和與波長有關(guān)的第二密封材料的透明度。在相關(guān)發(fā)射體轉(zhuǎn)換器材料透射波長上具有較高透明度和比該基質(zhì)密封材料更高折射率的第二密封材料可改善封裝30的發(fā)射。在根據(jù)本發(fā)明的封裝30的具體實施例中，可使用藍(lán)光LED和具有黃色轉(zhuǎn)換材料的基質(zhì)密封材料來產(chǎn)生白光，且該封裝在各種視角下呈現(xiàn)基本均勻的相關(guān)色溫(CCT)。還可選擇具有適當(dāng)透明度和折射率的第二密封材料來提高從該封裝所發(fā)射的光的亮度。相比于該“滴入杯內(nèi)”方法，該轉(zhuǎn)換光及LED光源的接近還可提高發(fā)射光之均勻性。使該兩個光源靠在一起允許二者在該等光學(xué)組件之光學(xué)焦點處或附近駐留。通過同等地引導(dǎo)或聚焦轉(zhuǎn)換光及未轉(zhuǎn)換光二者來提供改善的色彩均勻性，從而產(chǎn)生均勻色彩輪廓的投射。
[0033]圖8示出圖7所示的具有形成于密封材料基質(zhì)22上方的中間密封材料38的LED封裝30，該中間密封材料的表面張力形成一彎月面以在密封材料基質(zhì)22上方的圓頂中保持中間密封材料38。中間密封材料38還可包括轉(zhuǎn)換材料與散射粒子，且還可選擇該中間密封材料的折射率以優(yōu)化封裝30的發(fā)射。
[0034]還可通過改變第一及第二彎月面形成特征之形狀來改善從該封裝所發(fā)射的光的效率。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的封裝中，可將LED放置在諸如圓形接合墊或圓形反射器表面或圓形次載具之類的圓形表面上。該圓形表面經(jīng)常用于在最小面積內(nèi)最大化散熱。雖然LED 一般具有方形或矩形形狀，然而應(yīng)理解還可使用圓形LED。對于方形LED，在LED下面的表面之圓形形狀提供一般產(chǎn)生具有基本均勻圓頂形狀的密封材料基質(zhì)的彎月面保持特征。這可能無法在方形LED上提供最佳形狀以最小化CCT變化。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，可替換地將LED放置于具有彎月面保持特征的形狀上，從而影響該密封材料基質(zhì)的圓頂形狀至一種形狀以更加匹配管芯近場來優(yōu)化CCT變化。圖9示出具有次載具42更加匹配LED 44的形狀的次載具/LED組合40的另一具體實施例。次載具42具有匹配安裝到該上部表面的方形LED 44的基本為方形的上部部分。圖10示出圖9的具有在LED 44 (圖10中的幻影所示)和次載具42上表面上方引入的密封材料基質(zhì)46的LED封裝40。封裝40的彎月面保持特征是該次載具的上部邊緣48，使得密封材料基質(zhì)46在LED 44上方形成受方形影響的圓頂狀。即，密封材料基質(zhì)46以其圓頂狀延伸，到達(dá)次載具上部邊緣48的角落，從而賦予該密封材料基質(zhì)尤其在相鄰上部邊緣48處受方形影響的圓頂狀。接著可固化密封材料基質(zhì)46以在LED 44上方將其硬化。
[0036]方形次載具42優(yōu)選由金屬導(dǎo)電或半導(dǎo)體材料制成。比較上述圓柱形次載具，方形次載具一般更容易制造，并可從更大塊的金屬切割或切斷得到。方形次載具42還可具有額外的彎月面形成特征與密封材料層，并還可安裝到如上所述的PCB上。
[0037]圖11是示出類似于圖9及10的封裝40配置的LED封裝的相關(guān)色溫(CCT)的曲線圖50。該封裝可發(fā)射一來自該LED的藍(lán)光和來自該密封材料基質(zhì)內(nèi)轉(zhuǎn)換粒子的黃光的混合白光。該曲線圖顯示作為視角的函數(shù)的CCT，并示出橫跨該視角的基本均勻的CCT。
[0038]可使用不同的次載具形狀以裁剪該基質(zhì)密封材料來改善該LED封裝的CCT。圖12是根據(jù)本發(fā)明的次載具/LED組合60的另一具體實施例的透視圖，其具有一般是方形以在其邊緣提供一般方形彎月面形成特征的次載具62。然而，次載具62還包括可為不同大小及不同形狀并可在次載具62上在不同位置上設(shè)置的凹口 64，且所示凹口 64位于次載具62的角落處。該凹口 64可沿次載具62的整體高度或可僅位于該次載具的上表面處以提供該彎月面保持特征的形狀。LED 66可安裝到該次載具上表面，且該邊緣彎月面形成特征包圍LED 66。接著可在覆蓋LED 66的上部表面上引入一密封材料基質(zhì)。在該次載具的上部邊緣處的基質(zhì)密封材料的表面張力形成將該密封材料基質(zhì)保持在該LED上方的受該次載具的上部表面的形狀影響的圓頂形狀中的彎月面。例如，在該次載具內(nèi)的該凹口 64將會在該密封材料基質(zhì)內(nèi)尤其在該凹口 64附近產(chǎn)生凹口型形狀。
[0039]圖13及14示出根據(jù)本發(fā)明的次載具70、80的另外的具體實施例，但應(yīng)明白次載具可采用本文所示及所述以外的許多不同形狀。圖13中的次載具70類似于圖12中的次載具62，但代替在該角落處具有圓形凹口，將該角落72切掉以給予該次載具的上表面六邊形形狀從而提供六邊形彎月面形成特征。圖14中的次載具80亦類似于圖12中的次載具62，但在角落處具有成角度的凹口 82。該凹口 82可具有許多不同的角度，所示的適當(dāng)角度是近似90度。在二次載具70、80中，如上所述將LED安裝到上述上表面，并將基質(zhì)密封材料引入該上表面，覆蓋該LED與該上表面。在該次載具的上部邊緣處的密封材料基質(zhì)的表面張力形成將該密封材料基質(zhì)保持在該LED上方的受該次載具的上部表面的形狀影響的圓頂形狀中的彎月面。[0040]在圖12至14中所描述的次載具還可形成如上所述提供額外彎月面形成特征并可形成上述的中間或第二密封材料的額外部分。圖15示出根據(jù)本發(fā)明的具有一上部部分92與一下部部分94的次載具90的另一具體實施例。上部部分92具有類似于圖12所示的次載具62的形狀，而下部部分94具有一八邊形形狀。可將LED安裝到上部部分92的上表面，且該上表面的邊緣在該LED周圍提供彎月面形成特征。在后續(xù)制造步驟中，可在該LED上方的該上表面上引入密封材料基質(zhì)。該密封材料基質(zhì)在該LED上方形成受到該上部表面形狀影響的圓頂狀。在固化該密封材料基質(zhì)之后，可在該密封材料基質(zhì)上引入中間(或第二)密封材料，且在下部區(qū)段邊緣94處該中間密封材料的表面張力形成將該基質(zhì)密封材料保持在密封材料基質(zhì)上方的圓頂形狀中的彎月面，且該中間密封材料的形狀受到下部部分94的形狀影響。應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明可使用不同的上部部分形狀及下部部分形狀組合，且對于額外的密封材料層可包括額外次載具部分。
[0041]應(yīng)理解，上述不同形狀的次載具可由諸如金屬之類的導(dǎo)電材料制成且可使用公知方法來形成。還應(yīng)理解，如上所述該次載具的各次載具可安裝到PCB上。
[0042]如上所述，該彎月面保持特征可包含邊緣、角落、凸緣、溝渠、環(huán)及任何其它物理轉(zhuǎn)變(physical transition )。圖16示出具有可用作彎月面保持特征的替代性物理轉(zhuǎn)變的次載具100，該特征的各特征在次載具中心101周圍配置，以在中心處固定的LED周圍提供彎月面形成特征。該不同特征包括圓形環(huán)102、溝渠104、三角形環(huán)106、方形環(huán)108及凸緣110。應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明可使用許多其它物理轉(zhuǎn)變。
[0043]在其它具體實施例中，可取代物理特征而使用化學(xué)轉(zhuǎn)變，且該化學(xué)品具有不同于該密封材料的表面張力。結(jié)果是，該化學(xué)品由于該密封材料而經(jīng)歷不浸潤，從而允許在該化學(xué)品處形成彎月面。使用不同方法應(yīng)用該化學(xué)品，且一種適當(dāng)方法是在所需位置涂刷該化學(xué)品。在一具體實施例中，可在LED附近(或其它發(fā)射體)周圍的次載具上以圓形(或其它形狀)涂刷該化學(xué)品，且當(dāng)在LED上方引入該密封材料基質(zhì)時，該彎月面以與物理轉(zhuǎn)變幾乎相同的方式在LED上方以一圓頂形成該密封材料基質(zhì)?？墒褂迷S多不同的化學(xué)品且一種適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)制品是購自Nye? Lubricants的商用Nyebar-Q。
[0044]本發(fā)明的其它具體實施例可具有不具有次載具的固態(tài)發(fā)射體，彎月面是由其它位置的特征來形成。圖17及18示出根據(jù)本發(fā)明的包含不具有次載具的LED 122的固態(tài)發(fā)射體封裝120的另一具體實施例。LED 122是圓形，但還可使用其它形狀的LED。該LED包含一上表面124與上表面邊緣126。在上部表面124上引入密封材料基質(zhì)128且當(dāng)覆蓋該表面時，該密封材料基質(zhì)到達(dá)形成彎月面的邊緣126。這使得該密封材料基質(zhì)在該LED上表面上方形成圓頂。
[0045]該具體實施例可與許多不同類型及厚度的LED —起使用，但尤其適用于薄LED。可使用許多不同大小的LED，以及具有比其直徑小得多的高度的薄LED。使用薄LED，大多數(shù)發(fā)射光會穿過該基質(zhì)材料，少量會穿過該LED側(cè)表面。薄LED可采用許多不同方式來制造，且一種適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ㄊ窃诨迳闲纬蒐ED有源層，然后去除該基板。
[0046]在其它具體實施例中，可在細(xì)薄LED的一個或多個表面內(nèi)形成一或多個物理特征，以提供額外的彎月面保持特征?？膳渲迷搶嶓w特征，以允許在該上表面上形成密封材料基質(zhì)圓頂，或可配置成允許諸如例如圖6所示及上述之多個層22及24之類的多于一層的材料層。[0047]圖19示出根據(jù)本發(fā)明的一種種用于制造一 LED封裝的方法140的具體實施例，且盡管該方法是使用一系列連續(xù)區(qū)塊來顯示，但應(yīng)理解根據(jù)本發(fā)明的方法可采用不同順序來進(jìn)行。在步驟142，提供具有彎月面形成特征的次載具，且根據(jù)本發(fā)明該次載具可以是上述次載具之一或任何其它次載具。根據(jù)本發(fā)明，該彎月面保持特征可以是次載具表面的邊緣或包括上述特征的任何其它特征。在步驟144，將LED安裝到該次載具的表面，該彎月面保持特征在該LED周圍。在步驟146，在該LED及其次載具表面上方引入密封材料基質(zhì)。該彎月面保持特征的寬度及/直徑與形狀影響該密封材料基質(zhì)的大小及形狀，優(yōu)選在該LED上方米取一圓頂狀。
[0048]在步驟148，使用諸如熱固化之類公知的固化方法來固化該密封材料基質(zhì)。在步驟150，該方法包括在該固化密封材料基質(zhì)上方可選擇地引入中間/第二密封材料，且該中間/第二密封材料是由在第二基質(zhì)形成特征處所形成的彎月面來以該密封材料基質(zhì)上方的圓頂形狀保持。在步驟152，例如藉由熱固化，可固化該中間/第二密封材料。在步驟154，可將該次載具視需要地安裝到一上述PCB。
[0049]應(yīng)理解，對于制造一不具有次載具的LED封裝方法，不需要方法140的步驟142及144。在步驟146，直接將該密封材料基質(zhì)引入該LED上且該LED的該邊緣(或其它物理屬性)擔(dān)當(dāng)該等彎月面形成特征。接著可按所述來執(zhí)行方法140的剩余部分。
[0050]盡管己參考其中特定的較佳配置相當(dāng)詳細(xì)地說明本發(fā)明，但其它變化一樣可行。因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)限于其中所包含的優(yōu)選版本。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)射體封裝，包括: 次載具， 安裝到所述次載具的表面上的固態(tài)發(fā)射體，所述次載具包括在所述固態(tài)發(fā)射體周圍的第一彎月面形成特征； 在所述次載具的所述表面上且覆蓋所述固態(tài)發(fā)射體的密封填質(zhì)，所述密封填質(zhì)在所述固態(tài)發(fā)射體上方形成圓頂形狀，所述密封填質(zhì)的大小和形狀至少部分地由所述彎月面形成特征的寬度和形狀限定，其中所述第一彎月面形成特征具有方形形狀，在其拐角處具有凹□。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝，其中，所述次載具被安裝到印刷電路板上。
3.如權(quán)利要求2所述的封裝，包括覆蓋所述密封填質(zhì)和所述次載具的第二密封材料。
4.如權(quán)利要求3所述的封裝，其中，所述密封填質(zhì)包含轉(zhuǎn)換材料，且其中所述第二封裝材料對所述發(fā)射體和所述轉(zhuǎn)換材料所發(fā)射光的波長透明，且其中所述第二封裝材料具有比所述密封填質(zhì)更高的折射率。
5.一種發(fā)射體封裝，包括: 次載具， 安裝到所述次載具的表面上的固態(tài)發(fā)射體，所述次載具包括在所述固態(tài)發(fā)射體周圍的第一彎月面形成特征； 在所述次載具的所述表面上且覆蓋所述固態(tài)發(fā)射體的密封填質(zhì)，所述密封填質(zhì)在所述固態(tài)發(fā)射體上方形成圓頂形狀，所述密封填質(zhì)的大小和形狀至少部分地由所述彎月面形成特征的寬度和形狀限定； 圍繞所述第一彎月面形成特征的第二彎月面形成特征；以及 在所述密封填質(zhì)上方成圓頂形狀的中間密封材料，所述中間密封材料的大小和形狀至少部分地由所述第二彎月面形成特征的大小和形狀限定， 其中，所述次載具包括上部部分和下部部分，所述上部部分具有小于所述下部部分寬度的寬度，所述第一彎月面保持特征包括所述上部部分的邊緣，所述第二彎月面保持特征則包括所述下部部分的邊緣。
6.一種發(fā)射體封裝，包括: 安裝到主體表面的固態(tài)發(fā)射體，所述表面具有集成到所述主體、圍繞所述發(fā)射體的第一彎月面形成特征； 在所述表面上并覆蓋所述固態(tài)發(fā)射體的封裝材料，所述封裝材料的外部邊緣鄰近由所述彎月面形成特征所限定的所述表面，所述封裝材料形成覆蓋在所述發(fā)射體上方的基本上圓頂形狀， 其中所述彎月面形成特征包括所述表面的邊緣；以及 在所述密封填質(zhì)上方成圓頂形狀的中間密封材料，其中所述中間密封材料的至少一個表面與所述密封材料的形狀一致。
7.如權(quán)利要求6所述的封裝，其中，所述彎月面保持特征具有圍繞所述發(fā)射體的寬度，以便通過液體和所述彎月面保持特征之間形成的彎月面來在所述發(fā)射體上方的圓頂形狀中保持所述液體。
8.如權(quán)利要求6所述的封裝，其中，所述固態(tài)發(fā)射體包括發(fā)光二極管。
9.如權(quán)利要求6所述的封裝，其中，所述封裝材料還包括轉(zhuǎn)換材料。
10.如權(quán)利要求6所述的封裝，其中，所述第一彎月面形成特征包括在液體接觸其時產(chǎn)生彎月面的物理轉(zhuǎn)變。
11.如權(quán)利要求6所述的封裝，還包括圍繞所述第一彎月面形成特征的第二彎月面形成特征。
12.如權(quán)利要求11所述的封裝，其中鄰近所述第二彎月面形成特征的所述中間密封材料的外部邊緣由所述第二彎月面形成特征限定。
13.如權(quán)利要求12所述的封裝，其中，所述第二彎月面形成特征包括在液體接觸其時產(chǎn)生彎月面的物理轉(zhuǎn)變。
14.如權(quán)利要求12所述的封裝，其中，所述密封填質(zhì)包括轉(zhuǎn)換材料，且其中所述中間封裝材料對所述發(fā)射體和所述轉(zhuǎn)換材料所發(fā)射光的波長透明，且其中所述中間密封材料具有比所述密封填質(zhì)更高的折射率。
15.一種發(fā)射體封裝，包括: 次載具， 安裝到所述次載具的表面上的固態(tài)發(fā)射體，所述次載具包括集成到所述次載具，圍繞所述固態(tài)發(fā)射體的內(nèi)和外彎月面形成特征； 所述次載具的所述表面上的覆蓋所述固態(tài)發(fā)射體的第一密封材料，所述第一密封材料的形狀至少部分地由所述內(nèi)彎月面形成特征的形狀限定；以及 所述次載具的所述表面上的覆蓋所述第一密封材料的第二密封材料，所述第二密封材料的形狀至少部分地由所述外彎月面形成特征的形狀限定，且其中所述第二密封材料的至少一個表面與所述第一密封材料的形狀一致。
16.一種發(fā)射體封裝，包括: 次載具， 安裝到所述次載具的固態(tài)發(fā)射體，所述次載具包括集成到所述次載具、圍繞所述固態(tài)發(fā)射體的非圓形彎月面形成特征； 在所述次載具上且覆蓋所述固態(tài)發(fā)射體的密封填質(zhì)，所述密封填質(zhì)的大小和形狀至少部分地由所述非圓形彎月面形成特征的尺寸和形狀限定；以及 所述次載具的所述表面上的覆蓋所述密封填質(zhì)的第二密封材料，其中所述第二密封材料的至少一個表面與所述密封填質(zhì)的形狀一致。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射體封裝，其中，所述彎月面形成特征是矩形的。
18.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射體封裝，其中，所述非圓形彎月面形成特征基本上是在至少一個拐角處具有圓形凹口的矩形。
19.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射體封裝，其中，所述彎月面形成特征是十字形的。
20.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射體封裝，其中，所述彎月面形成特征是八邊形。
21.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射體封裝，其中，所述彎月面形成特征是多邊形。
22.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射體封裝，其中，還包括圍繞所述非圓形彎月面形成特征的額外的彎月面形成特征。
【文檔編號】H01L33/50GK103545432SQ201310482396
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2006年4月4日
【發(fā)明者】G.尼格利, M.梁, M.畢席拉, E.塔莎, P.安德魯 申請人:美商克立股份有限公司