專利名稱：均勻發射的led封裝的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體發光二極管(LED)且更具體地涉及LED封裝及LED封裝 方法。
背景技術：
發光二極管(LED)是將電能轉換成光的固態裝置，且一般包含夾置在相反 摻雜層之間的一或多個半導體材料有源層。當橫跨該摻雜層施加一偏壓時，空 穴及電子注入有源層內，在有源層內它們復合而產生光。光從有源層并從LED 的所有表面全向地發射。有用的光一般在通常為p型的LED上表面方向上發射。
傳統LED無法從其有源層產生白光。從常規LED產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、綠色及藍色LED的 光或來自藍色及黃色LED的光混合以產生白光。此外，不同的光色彩通常產生 自可能需要復雜的制造來組合在一裝置內的不同類型的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雜的控制電子組件。這 些裝置長期的波長及穩定性還由于不同LED的不同老化行為而劣化。
最近，通過使用黃色磷光體、聚合物或染料包圍LED已將來自單個發藍光 LED的光轉換成白光。[參見Nichia Corp. white LED, part No. NSPW300BS， NSPW312BS, 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光LED;還參見授予Hayden的美 國專利案第5959316號，標題為磷光體LED裝置的多重密封。]包圍材料"向下 轉換"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光LED 被黃色磷光體所包圍，則部分藍光會無變化地地通過該磷光體，而剩余的藍光 會被向下轉換為黃光。該LED會同時發射藍光與黃光，其結合以產生白光。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。
LED封裝的一種類型稱為"滴入杯內"方法，其中一 LED駐留于杯狀凹槽
6的底部。將包含基質材料的磷光體(例如分布在諸如硅樹脂或環氧樹脂之類的密 封材料內的磷光體粉末)注入并填充該杯，包圍并密封該LED。接著，固化該
基質材料以硬化該LED周圍的封裝材料。不過，這種封裝可能導致在相對于該 封裝的不同視角下具有顯著的發射光色彩及色調變化的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"的基質材料的封裝中尤其 突出，從而導致側向發射的轉換光成為高視角占優勢(例如與光軸成90度)。在 較高視角下發射的未轉換LED的有限數量會使該問題變得更糟。未轉換LED 光通常被該杯的側壁以較高視角反射離開，使得幾乎沒有相應的未轉換光在該 些角度下發射。
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。 因為這種改進使轉換光及未轉換光的源靠近空間同一點，所以這種"白色芯片" 方法可導致與視角有關的色彩均勻度顯著改善。例如，因為該轉換材料及LED 靠近同一空間點，所以黃色轉換材料所覆蓋的藍光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雜且昂貴的工藝來實現直 接涂覆于LED上的均勻磷光體。
發明內容
簡要及概括而言，本發明涉及固態發射體封裝及制造該發射體封裝的方 法。根據本發明的發射體封裝的一個具體實施例包括次載具，和安裝到該次載 具一表面的固態發射體。該次載具包括在所述LED周圍的第一彎月面形成特征 (forming feature)。密封材料基質包括在該次載具的表面上，并覆蓋所述固態 發射體。該密封材料基質在該發射體上方形成圓頂形狀，且該密封材料基質的 大小及形狀受到該彎月面形成特征的寬度及形狀的影響。
根據本發明的發射體封裝的另一具體實施例包括安裝到具有包圍該發射 體的第一彎月面形成特征的主體的表面上的固態發射體。密封材料包括在該表 面上并覆蓋該固態發射體。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射體上方形成基本為圓頂狀的覆蓋體。
根據本發明一種用于制造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。固態發射體安裝到具有包圍該發射體的彎月 面保持特征的表面上。液體密封材料基質引入該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以圓頂形狀保持在發射體上方。然后固化該基質密封材料。
對本領域普通技術人員而言，從以下詳細描述中并結合附圖，本發明的這 些和其它特征以及優點將顯而易見，其中
圖1是用于根據本發明的LED封裝的一具體實施例的圓柱形次載具及LED 的透視圖2是圖1所示的次載具及LED的俯視圖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以及基質密封材料的根據本發明的
L E D封裝的 一 實施例的透視圖。
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本發明的LED封裝的另一具體實施例的斷
面圖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本發明
的LED封裝的另一具體實施例的截面圖8是圖7中的LED封裝以及中間層密封材料的截面圖9是可用于根據本發明的LED封裝的另一具體實施例的方形次載具及
LED的透視圖10是具有一基質密封材料的圖9所示的次載具及LED的透視圖11是示出根據本發明的LED封裝的一具體實施例的CCT性能的曲線
圖12是可用于根據本發明的LED封裝的另一次載具及LED組合的透視
圖13是可用于根據本發明的LED封裝的另一次載具的俯視圖； 圖14是可用于根據本發明的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本發明的另一次載具的透視圖； 圖16是顯示可用于根據本發明的LED封裝的某些替代的彎月面保持特征 的次載具的截面圖17是根據本發明的LED及基質材料組合的另一具體實施例的透視圖； 圖18是圖17中LED及基質材料組合的截面圖；以及圖19是根據本發明的一種用于制造LED封裝的方法的一具體實施例。
具體實施例方式
本發明提供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、半球狀磷光體轉換器層來制造該LED封裝的方法。在該層內的 磷光體粒子駐留在管芯附近，使得在同一"空間點"附近同時產生轉換光及未轉 換光。這允許該LED封裝在不同視角下產生基本相同比率的轉換光與LED光， 從而在不同視角下產生基本均勻的光。
本文中參考特定具體實施例來說明本發明，但應理解，本發明可采用許多 不同形式來具體化且應視為不局限于本文所提出的具體實施例。還應理解，當 稱諸如層、區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"及類似術語之類的相關術語可在本文中用于說明一 層或另一區域的關系。應當理解，除了圖中所示之方位，這些術語旨在涵蓋該 裝置之不同方位。
雖然術語第一、第二等在本文中可用來說明不同組件、組件、區域、層及 /或部分，但是該些術語不應限制該些組件、組件、區域、層及/或部分。這些 術語僅用于區分一組件、組件、區域、層或部分與另一區域、層或部分。因此， 下述的第一組件、組件、區域、層或部分可稱為第二組件、組件、區域、層或 部分，而不背離本發明的示教。
本文中參考示意性例示本發明的理想具體實施例的截面圖、透視圖及/或平 面圖來說明本發明的具體實施例。如此，預期由于例如制造技術及/或公差所引 起的圖式形狀變更。本發明的具體實施例不應解釋為局限于本文所述的特定區 域形狀，而應包括由于(例如)制造而引起的形狀偏差。顯示或說明為方形或矩 形的區域將一般會由于正常制造公差而具有圓形或彎曲特征。因而，圖中所述 的區域本質上為示意性質，且其形狀并不旨在說明裝置區域的精確形狀，也不 旨在限制本發明的范圍。
根據本發明的封裝及方法提供轉換材料(例如磷光體或聚合物)給固態發光 裝置(例如LED)。該轉換材料提供在密封材料基質中，在本文中該密封材料基 質一般是指混合光轉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換材料向下轉換，同時該封裝發射LED光及轉換光的組合。該LED至少部分地被該密封材料基質包圍，且該LED封 裝及封裝方法依賴于由導致該密封材料基質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、 環之類的實體特征以及在液體表面接觸其時會產生彎月面的任何其它物理或 化學變化限定。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。密封材料基質引入該LED上方且優選以一半球狀(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。
圖1至3示出固態發射體封裝10的一具體實施例，其包括次載具12與安 裝到次載具12的半導體發光裝置14。本文中說明本發明的各種具體實施例， 且術語半導體發光裝置可包括發光二極管(LED)、激光二極管和/或包括一或多 個半導體層的其它半導體裝置。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))之間形成的半導體化合物。該 術語亦指諸如AlGaN與AlInGaN之類的三元及多元化合物。
這些層可形成在包括藍寶石、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 配的晶格并可產生更高質量的III族氮化物膜。碳化硅還具有極高的熱導率， 用以增強發射裝置的散熱。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文獻中以及美國專利案第34,861、 4,946,547及5,200,022 號中提出。
該發射裝置還可不使用基板來形成或該基板可在形成該發射體層之后移 除。在這兩種情況下，發射裝置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，將發射裝置14稱為LED且在該封裝內所使用
的LED可在包括但不限于紫外線(UV)、藍光、綠光、琥珀光或紅光的許多不 同波長光譜內發光。
本領域普通技術人員應了解半導體LED的設計和制造，且本文不作詳細說 明。 一般而言，該LED層可使用公知的諸如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、 氫化物氣相外延(HVPE)或分子束外延(MBE)之類的半導體生長技術而形成在基板上。
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可設置在下部部分16的不同位置上，但優選設置在下部部分 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，但優選由導熱材料(例如一金屬)來制成。其可由單一構造來形成或可由 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 成的單一構造并通過車銑或沖壓制造。
使用公知的固定方法將LED 14安裝到上部部分18上，且優選安裝到該上 部部分之上表面中心處或附近。如下更詳細所述，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發光。該偏壓可通過次載 具12、引線或二者的組合來施加。
上部部分邊緣20限定第一彎月面形成特征的大小及位置，設置該第一彎 月面形成特征使得由在液體轉換器密封材料基質與邊緣20之間的表面張力形 成彎月面。術語"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之直徑或寬度與該密封材料基質的黏度允許在邊緣20處的 密封材料基質的表面張力超過重力。可使用不同的上部部分直徑(或寬度)，且 適當直徑隨該密封材料基質的黏度而變化。該密封材料基質的黏度越低，應使 用的上部部分直徑便越小。盡管本文中術語黏度用于說明彎月面的形成，但應 理解其它屬性對于在LED上方的密封材料基質的形成也很重要。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， 一般黏性流體(例如糖漿)會緩慢流動，但最終會到達類似于非黏 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，在特定應用中可能需 要使用觸變性材料，尤其在引入密封材料基質和固化中存在某些延遲時。
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，該基質密封材料十分近似LED 14的圓頂。如下進一步說明，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。應理解，本文中術語"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。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的多 種公知的方法來引入密封材料基質22。
密封材料基質22較佳地包括諸如聚硅氧、環氧樹脂、與轉換材料(較佳的 是包含轉換粒子)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Nusil CFI-675聚硅氧彈性體。可取決于LED 14的發射波長及轉換光 的所需波長使用許多不同類型的轉換粒子。在根據本發明的一具體實施例中， LED 14在藍色波長光譜內發光且該轉換材料吸收某些藍光并重新發射黃光，使 得封裝10發射藍光及黃光的混合白光。使用由基于(Gd,Y)3(Al,Ga)5O,2:Ce體系 的磷光體所制成的轉換粒子， 一全范圍的較寬黃光光譜發射是可行。下列詳單 列出在LED封裝10內用作轉換粒子之其它適合的磷光體。各磷光體在藍光及/ 或紫外線發射光譜內呈現激發，提供所需的峰值發射，具有較有效率的光轉換， 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)Si207:Eu2+
Gdo.46Sro.3iAli.230xFi.38:Eu2+0.06
(Ba!—x—ySrxCay)Si04:Eu
Ba2Si04:EU2+
紅光
Lu203:Eu3+
(Sr2.xLax)(Ce,-xEUx)04
Sr2Ce!.xEUx04
Sr2-xEuxCe04
SrTi03:Pr3+,Ga3+
取決于材料轉換效率，在密封材料基質內該轉換材料可具有不同的濃度。 該轉換粒子可均勻地散布在密封材料基質內，或該粒子可設置在LED周圍，使 得該粒子更靠近LED。該基質密封材料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22是注入適當位置，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上方的適當位置硬化密封材料基質22。
圖6示出在密封材料基質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擔當第二彎月面形成特征且將該中間密封材料注入到固化
密封材料基質22上方的適當位置內。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換粒子與散射粒子之一或二者。該轉 換粒子可以與該密封材料基質內的粒子相同或不同。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 法固化在適當位置內。中間密封材料24可擔當LED封裝10的最終密封材料。
應理解，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。
圖7顯示根據本發明的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記，應理解上述說明 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行接觸。 密封材料基質22是包括在上部部分18上并由密封材料基質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22作為液體引入，然后在LED 14上方的適當位置固化并硬化。
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優選包含接通次載具12的導電跡線34，使得施加至該跡線 34的電信號傳導至該次載具。從跡線到LED 14還可包括提供電信號給LED 14 的來自跡線34的導線(未示出)。可包括具有與基質密封材料22相同或不同 折射率的第二密封材料36(例如聚硅氧、環氧樹脂、樹脂等)，以覆蓋密封材料 基質22與次載具12，且需要時，覆蓋次載具12周圍的PCB32的表面。
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 發射效率。明確而言，用于改善整體封裝發射效率的因素包括該第二密封材料 與該基質密封材料之間的相對折射率和與波長有關的第二密封材料的透明度。 在相關發射體轉換器材料透射波長上具有較高透明度和比該基質密封材料更 高折射率的第二密封材料可改善封裝30的發射。在根據本發明的封裝30的具 體實施例中，可使用藍光LED和具有黃色轉換材料的基質密封材料來產生白光，且該封裝在各種視角下呈現基本均勻的相關色溫(CCT)。還可選擇具有適 當透明度和折射率的第二密封材料來提高從該封裝所發射的光的亮度。相比于
該"滴入杯內"方法，該轉換光及LED光源的接近還可提高發射光之均勻性。使 該兩個光源靠在一起允許二者在該等光學組件之光學焦點處或附近駐留。通過 同等地引導或聚焦轉換光及未轉換光二者來提供改善的色彩均勻性，從而產生 均勻色彩輪廓的投射。
圖8示出圖7所示的具有形成于密封材料基質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 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化封裝30的發射。
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射 的光的效率。如上所述，在根據本發明的封裝中，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。該圓形表面經常用于 在最小面積內最大化散熱。雖然LED—般具有方形或矩形形狀，然而應理解還 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 生具有基本均勻圓頂形狀的密封材料基質的彎月面保持特征。這可能無法在方 形LED上提供最佳形狀以最小化CCT變化。
根據本發明，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的圓頂形狀至一種形狀以更加匹配管芯近場來優化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IO示出圖9的具有在LED44 (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46在LED44上方 形成受方形影響的圓頂狀。即，密封材料基質46以其圓頂狀延伸，到達次載 具上部邊緣48的角落，從而賦予該密封材料基質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46以在LED 44上方將其硬化。
方形次載具42優選由金屬導電或半導體材料制成。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。圖11是示出類似于圖9及10的封裝40配置的LED封裝的相關色溫(CCT) 的曲線圖50。該封裝可發射一來自該LED的藍光和來自該密封材料基質內轉 換粒子的黃光的混合白光。該曲線圖顯示作為視角的函數的CCT，并示出橫跨 該視角的基本均勻的CCT。
可使用不同的次載具形狀以裁剪該基質密封材料來改善該LED封裝的 CCT。圖12是根據本發明的次載具/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。在該次載具的 上部邊緣處的基質密封材料的表面張力形成將該密封材料基質保持在該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 次載具內的該凹口 64將會在該密封材料基質內尤其在該凹口 64附近產生凹口 型形狀。
圖13及14示出根據本發明的次載具70、 80的另外的具體實施例，但應 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 的表面張力形成將該密封材料基質保持在該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。
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示出根據本發明的 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。該密封材料基質在該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之后，可在該密封材料基質上引入中間(或第 二)密封材料，且在下部區段邊緣94處該中間密封材料的表面張力形成將該基 質密封材料保持在密封材料基質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。應理解，根據本發明可使用不同的上 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。
應理解，上述不同形狀的次載具可由諸如金屬之類的導電材料制成且可使 用公知方法來形成。還應理解，如上所述該次載具的各次載具可安裝到PCB上。
如上所述，該彎月面保持特征可包含邊緣、角落、凸緣、溝渠、環及任何 其它物理轉變(physicaMransition)。圖16示出具有可用作彎月面保持特征的 替代性物理轉變的次載具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102、 溝渠104、三角形環106、方形環108及凸緣110。應理解，根據本發明可使用
許多其它物理轉變。
在其它具體實施例中，可取代物理特征而使用化學轉變，且該化學品具有
不同于該密封材料的表面張力。結果是，該化學品由于該密封材料而經歷不浸 潤，從而允許在該化學品處形成彎月面。使用不同方法應用該化學品，且一種 適當方法是在所需位置涂刷該化學品。在一具體實施例中，可在LED附近(或 其它發射體)周圍的次載具上以圓形(或其它形狀)涂刷該化學品，且當在LED上 方引入該密封材料基質時，該彎月面以與物理轉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。可使用許多不同的化學品且一種適當的化學制 品是購自Nye Lubricants的商用Nyebar隱Q。
本發明的其它具體實施例可具有不具有次載具的固態發射體，彎月面是由 其它位置的特征來形成。圖17及18示出根據本發明的包含不具有次載具的 LED 122的固態發射體封裝120的另一具體實施例。LED122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128且當覆蓋該表面時，該密封材料基質到達形成 彎月面的邊緣126。這使得該密封材料基質在該LED上表面上方形成圓頂。
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，大多數發射光會穿過該基質材料，少量會穿過該LED側表面。 薄LED可采用許多不同方式來制造，且一種適當的制造方法是在基板上形成 LED有源層，然后去除該基板。
在其它具體實施例中，可在細薄LED的一個或多個表面內形成一或多個物 理特征，以提供額外的彎月面保持特征。可配置該實體特征，以允許在該上表 面上形成密封材料基質圓頂，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。
圖19示出根據本發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區塊來顯示，但應理解根據本發明的方 法可采用不同順序來進行。在步驟142，提供具有彎月面形成特征的次載具， 且根據本發明該次載具可以是上述次載具之一或任何其它次載具。根據本發 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。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的大小及形狀，優選在該 LED上方采取一圓頂狀。
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。 在步驟150，該方法包括在該固化密封材料基質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形成特征處所形成的彎月面來 以該密封材料基質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。
應理解，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引入該LED上且該LED的 該邊緣(或其它物理屬性)擔當該等彎月面形成特征。接著可按所述來執行方法 140的剩余部分。
盡管已參考其中特定的較佳配置相當詳細地說明本發明，但其它變化一樣 可行。因此，所附權利要求的精神和范圍不應限于其中所包含的優選版本。
權利要求
1. 一種發射體封裝，包括次載具，安裝到所述次載具的表面上的固態發射體，所述次載具包括在所述固態發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發射體的密封填質，所述密封填質在所述固態發射體上方形成圓頂形狀，所述密封填質的大小和形狀至少部分地由所述彎月面形成特征限定。
2. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，圍繞所述發射體的所述第一彎 月面形成特征具有能通過在所述密封填質和所述彎月面形成特征之間形成的 彎月面將所述密封填質保持在所述發射體上方的所述圓頂形狀中的寬度。
3. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，所述固態發射體包括發光二極管。
4. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成特征包括 在液體接觸其時產生彎月面的物理轉變。
5. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成特征包括 來自邊緣、角落、凸緣及溝渠的組的物理特征。一。
6. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成特征包括 所述表面的邊緣。
7. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成特征具有 圍繞所述發射體的圓形、方形、矩形或八邊形形狀。
8. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成特征具有 在其拐角處具有凹口的方形形狀。
9. 如權利要求l所述的封裝，其特征在于，所述密封填質包含轉換材料。
10. 如權利要求1所述的封裝，其特征在于，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。
11. 如權利要求1所述的封裝，其特征在于，還包括在所述密封填質上 方成圓頂形狀的中間密封材料，所述中間密封材料的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。
12. 如權利要求11所述的封裝，其特征在于，所述第二彎月面形成特征包 括在液體接觸其時產生彎月面的物理轉變。
13. 如權利要求11所述的封裝，其特征在于，所述密封填質包含轉換材料， 且其特征在于所述中間密封材料對所述發射體和所述轉換材料所發射光的波 長透明，且其特征在于所述中間封裝材料具有比所述密封填質更高的折射率。
14. 如權利要求11所述的封裝，其特征在于，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，其中所述第一彎 月面保持特征為所述上部部分的邊緣，且所述第二彎月面保持特征為所述下部 部分的邊緣。
15. 如權利要求1所述的封裝，其特征在于，所述次載具安裝到印刷電路 板上。
16. 如權利要求15所述的封裝，其特征在于，包括覆蓋所述密封填質和所 述次載具的第二密封材料。
17. 如權利要求16所述的封裝，其特征在于，所述密封填質包含轉換材料， 且其特征在于所述第二封裝材料對所述發射體和所述轉換材料所發射光的波 長透明，且其特征在于所述第二封裝材料具有比所述密封填質更高的折射率。
18. —種用于制造發射體封裝的方法，包括 提供表面具有第一彎月面保持特征的主體；將液體密封填質引入所述發射體與所述表面上方，所述第一彎月面保持特 征將所述液體密封填質以圓頂形狀保持在所述發射體上方；以及 固化所述密封填質。
19. 如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述主體包括固態發射體。
20. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一彎月面保持特征包 括所述固態發射體的頂部邊緣。
21. 如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述主體包括次載具，所述 方法包括將固態發射體安裝到所述次載具上且所述彎月面保持特征圍繞所述 發射體的進一步步驟。
22. 如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述液體密封填質的黏度和 圍繞所述固態發射體的所述第一彎月面保持特征的寬度在所述彎月面保持特 征處提供將所述液體密封填質以所述圓頂形狀保持的彎月面。
23. 如權利要求19所述的方法，還包括圍繞所述第一彎月面保持特征的第二彎月面保持特征，并還包括在所述固化的密封填質上方引入中間/第二封裝材 料，第二彎月面保持特征影響所述中間/第二封裝材料的寬度和形狀。
24. 如權利要求21所述的方法，還包括固化所述中間/第二封裝材料。
25. 如權利要求18所述的方法，還包括將所述主體安裝到印刷電路板 (PCB)。
26. —種發射體封裝，包括安裝到主體表面的固態發射體，所述表面具有圍繞所述發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發射體的封裝材料，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 述發射體上方的基本圓頂形狀。
27. 如權利要求26所述的封裝，其特征在于，圍繞所述發射體的所述彎月 面形成特征具有能通過在所述液體和所述彎月面形成特征之間形成的彎月面 將所述液體保持在所述發射體上方的所述圓頂形狀中的寬度。
28. 如權利要求26所述的封裝，其特征在于，所述固態發射體包括發光二 極管。
29. 如權利要求26所述的封裝，其特征在于，所述封裝材料還包括轉換材料。
30. 如權利要求26所述的封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成特征包 括在一液體接觸其時產生彎月面的物理轉變。
31. 如權利要求26所述的封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成特征包 括所述表面的邊緣。
32. 如權利要求26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。
33. 如權利要求26所述的封裝，還包括在所述密封填質上方成圓頂形狀的 中間密封材料，所述中間密封材料的外部邊緣鄰近由所述第二彎月面形成特征 限定的所述第二彎月面形成特征。
34. 如權利要求33所述的封裝，其特征在于，所述第二彎月面形成特征包 括在液體接觸其時產生彎月面的物理轉變。
35. 如權利要求26所述的封裝，其特征在于，密封填質包括包含轉換材料， 且其特征在于所述中間封裝材料對所述發射體和所述轉換材料所發射光的波長透明，且其特征在于所述中間密封材料具有比所述密封填質更高的折射率。
36. —種發射體封裝，包括-具有第一彎月面形成特征的固態發射體；在所述固態發射體表面上并至少部分覆蓋所述表面的封裝材料，所述第一 彎月面形成特征在所述表面上將所述封裝材料形成為基本圓頂形狀。
37. 如權利要求36所述的發射體封裝，其特征在于，所述第一彎月面保持 特征包括所述固態發射體的邊緣。
38. 如權利要求36所述的發射體封裝，其特征在于，所述第一彎月面形成 特征包括物理轉變。
39. 如權利要求36所述的發射體封裝，還包括第二彎月面保持特征。
全文摘要
一種發射體封裝(10，30)包括安裝到次載具(12)表面上的發光二極管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(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(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(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(22)以圓頂形狀保持在LED(14)上方。然后固化該密封填質(22)。
文檔編號H01L33/48GK101438424SQ200780012387
公開日2009年5月20日 申請日期2007年3月29日 優先權日2006年4月4日
發明者E·塔莎, G·尼格利, M·梁, M·畢席拉, P·安德魯 申請人:美商克立股份有限公司