發光器件模塊及其制造方法

專利名稱：發光器件模塊及其制造方法
技術領域：
下面的描述涉及一種發光器件(LED)模塊及其制造方法，更具體地說，涉及一種具有期望的方位角、改善的熱輻射特性和顏色均勻性的LED模塊和一種簡化的制造方法。
背景技術：
發光器件(LED)是在電流流動時發光的半導體發光裝置。LED可具有壽命長、功耗低、響應速度快和初始操作優異等特點，因此，LED可被廣泛地應用于照明裝置、汽車的前燈 和車廂燈、電子顯示牌、顯示裝置的背光等。適用LED的技術領域的數量已經增加。近來，LED被用作不同顏色的光源。隨著對大功率和高亮度的LED(例如用于照明的白色LED等)的需求增大，已經積極地進行對提高LED封裝件的性能和可靠性的研究。為了提高LED產品的性能，除了具有優異的光學效率的LED之外，還會需要有效地提取光的LED封裝件、具有優異的色純度的LED封裝件以及在產品之間具有均勻的性質的LED封裝件。可將磷光體布置在藍色LED或紫外LED上，以利用該LED獲得白光。白色LED可基于紅色磷光體、綠色磷光體、藍色磷光體和黃色磷光體的組合將從藍色LED或紫外LED提取的光的一部分進行顏色轉換，并可通過混合這些磷光體來提供白光。除了作為對確定白色LED的性能最重要的因素的效率之外，在顏色質量方面，顏色均勻性也可以是重要的。可將LED制造為封裝件或模塊以成為產品。可通過首先將LED芯片安裝在引線框架或陶瓷基底上，混合并施加適于期望的應用的磷光體，然后模制成型透鏡來制造LED封裝件。之后，可將LED封裝件切割為單元LED封裝件并安裝在印刷電路板(PCB)上以被模塊化。以至少350mA的電力驅動的大功率LED封裝件的大部分結構可包括散熱塊或具有形成在陶瓷基板上的通過電極(via electrode)、金屬反射膜和杯狀物。相反，以至少200mA的電力驅動的低功率LED可通常采用引線框架形式的LED封裝件。將LED封裝件安裝在PCB上以被模塊化的結構會在使LED模塊小型化方面受到限制，并且由于在安裝過程中的高錯誤率而不會降低LED模塊的制造成本。由于LED的波長和亮度的偏差、諸如引線框架的器具的制造公差以及磷光體涂覆工藝、透鏡成型工藝的工藝公差等，導致LED封裝件的亮度和顏色會具有偏差。為了改善LED模塊的光學均勻性(例如LED模塊的亮度和顏色均勻性)，可將具有各種大小的亮度和不同顏色的各種LED分選(bin)并分組，并且分選的每種LED可組合使用。當單獨的LED的亮度和顏色的大小差異相對大時，即使將LED分選，LED模塊中亮度和顏色的大小的差異也會明顯，因此，可將LED封裝件的分選的組確定在不出現LED模塊的光學偏差的范圍內。因此，從確定的分選的組中排除的LED不會被使用，這會降低良率并增大LED模塊的制造成本。近來，使用將LED直接安裝在模塊基底上的板上芯片(COB)方法來將LED制造為模塊，而不使用封裝件。通過COB方法制造的LED模塊可降低由于制造封裝件而產生的費用，并且可通過縮短熱傳輸路徑而提高熱輻射效率。

發明內容
本發明的實施例提供了一種具有期望的方位角、改善的熱輻射特性、顏色均勻性和簡化的制造方法的發光器件(LED)模塊。根據本發明的實施例，提供了一種LED模塊，所述LED模塊包括基底；LED，利用凸塊安裝在基底上；磷光體層，圍繞LED ;透鏡單元，直接形成在基底上并圍繞磷光體層。可具有多個LED、多個磷光體層和多個透鏡單元，所述多個透鏡單元的形狀可相同。多個透鏡單元中的每個可被設置為橢圓形。多個透鏡單元中的每個可被設置為具有凹陷的中心部分的蝙蝠翼形狀。多個透鏡單元中的每個可具有從所述多個LED中的每個的中心部分到所述多個透鏡單元中的每個的外周的高度大于從所述中心部分到所述外周的半徑的形狀。多個透鏡單元中的每個可具有從所述多個LED中的每個的中心部分到所述多個透鏡單元中的每個的外周的半徑大于從所述中心部分到所述外周的高度的形狀。可具有多個LED、多個磷光體層和多個透鏡單元，所述多個透鏡單元的形狀可不同。多個透鏡單元可具有從LED的中心部分到透鏡單元的外周的不同的高度。多個透鏡單元可具有從LED的中心部分到透鏡單元的外周的不同的半徑。 多個透鏡單元可具有不同的曲率。多個透鏡單元可以以矩形或六邊形形狀布置。LED可以以倒裝芯片鍵合或裸片鍵合方法安裝在基底上。根據本發明的實施例，提供一種LED模塊，所述LED模塊包括基底；至少一個LED，利用凸塊以倒裝芯片鍵合安裝在基底上；透鏡單元，直接形成在基底上，圍繞LED并包含磷光體材料。透鏡單元的形狀可對應于下述形狀中的至少一種具有凹陷的中心部分的蝙蝠翼形狀；Wled的中心部分到透鏡單元的外周的高度大于從led的中心部分到透鏡單元的外周的半徑的形狀 ’從LED的中心部分到透鏡單元的外周的半徑大于從LED的中心部分到透鏡單元的外周的高度的形狀。基底和凸塊可包括金屬材料。根據本發明的實施例，提供一種制造LED模塊的方法，所述方法包括下述步驟利用凸塊將LED直接安裝在基底上；形成磷光體層，以圍繞LED ;在基底上直接形成圍繞磷光體層的透鏡單元。可以以倒裝芯片鍵合或裸片鍵合方法將LED直接安裝在基底上。可具有多個LED、多個磷光體層和多個透鏡單元，所述多個透鏡單元可被形成為相同的形狀。可具有多個LED、多個磷光體層和多個透鏡單元，所述多個透鏡單元可被形成為不同的形狀。直接形成透鏡單元的步驟可包括在形成有LED和磷光體層的基底上設置模具；將透鏡成型料注入到模具中；對透鏡成型料執行第一熱固化處理；分離模具；對經過第一熱固化處理的透鏡成型料執行第二熱固化處理，以形成透鏡單元。直接形成透鏡單元的步驟可包括在形成有LED和磷光體層的基底上設置模具；將透鏡成型料注入到基底的上表面上以及模具的整個表面上；對透鏡成型料執行第一熱固化處理；分離模具；對經過第一熱固化處理的透鏡成型料執行第二熱固化處理；去除透鏡 成型料的施加到基底上的電連接點的一部分，以形成透鏡單元。直接形成透鏡單元的步驟可包括在形成有LED和磷光體層的基底上設置包括孔圖案的掩模；在孔圖案中絲網印刷透鏡成型料；從基底分離掩模；對透鏡成型料執行熱固化處理，以形成透鏡單元。可在真空狀態下執行絲網印刷。直接形成透鏡單元的步驟可包括在基底上形成圍繞LED的壩形物；將透鏡成型料分散在壩形物中；對透鏡成型料執行熱固化處理，以形成透鏡單元。可通過控制透鏡成型料的量來確定從LED的中心部分到透鏡單元的外周的高度。直接形成透鏡單元的步驟可包括利用模型制備透鏡單元；將粘合劑施加到基底上以附著制備的透鏡單元；對附著的透鏡單元執行熱固化處理。所述方法還可包括執行在基底和LED之間注入填充劑的底部填充操作。可執行底部填充操作以將磷光體材料注入到基底和LED之間，所述磷光體材料在形成磷光體層時包括在磷光體層中。可執行底部填充操作以將透鏡成型料注入到基底和LED之間，所述透鏡成型料在形成透鏡單元時包括在透鏡單元中。根據本發明的實施例，提供一種制造LED模塊的方法，該方法包括下述步驟利用凸塊通過倒裝芯片鍵合將至少一個LED直接安裝在基底上；在基底上直接形成圍繞所述至少一個LED并包含磷光體材料的透鏡單元。該方法還可包括執行在基底和所述至少一個LED之間注入填充劑的底部填充操作。透鏡單元的形狀可對應于下述形狀中的至少一種具有凹陷的中心部分的蝙蝠翼形狀；Wled的中心部分到透鏡單元的外周的高度大于從led的中心部分到透鏡單元的外周的半徑的形狀 ’從LED的中心部分到透鏡單元的外周的半徑大于從LED的中心部分到透鏡單元的外周的高度的形狀。根據本發明的實施例，提供一種制造LED模塊的方法，該方法包括下述步驟利用凸塊以倒裝芯片鍵合將被磷光體層圍繞的至少一個LED直接安裝在基底上；在基底上直接形成圍繞磷光體層的透鏡單元。該方法還可包括執行在基底和所述至少一個LED之間注入填充劑的底部填充操作。其它特征和方面將通過下面的詳細描述、附圖和權利要求而清楚。


圖1是示出根據本發明實施例的發光器件(LED)模塊的示例的示圖。圖2至圖8是示出根據本發明另一實施例的安裝有多個LED的模塊的示例的示圖。圖9A和圖9B是示出根據本發明又一實施例的制造LED模塊的示例的示圖。圖IOA和圖IOB是示出根據本發明又一實施例的制造LED模塊的示例的示圖。圖11是示出根據本發明又一實施例的制造LED模塊的示例的操作流程圖。圖12至圖15是示出根據本發明又一實施例的制造的LED模塊的示例的示圖。在整個附圖和詳細的描述中，除非另有描述，否則相同的附圖標記將被理解為表示相同的元件、特征和結構。為了清楚、說明和方便，可夸大這些元件的相對尺寸和描述。
具體實施例方式現在將詳細說明實施例，在附圖中示出了實施例的示例，其中，相同的標號始終表示相同的元件。下面通過參照附圖描述實施例，以解釋本公開。在整個說明書中，當提供相對于每層、每側、每個芯片等形成“在”層、側、芯片等
“上”或“下”的描述時，術語“在......上”可包括“直接在......上”和“間接在......上
(即，在它們之間設置有另一元件)”，術語“在......下”可包括“直接在......下”和“間
接在......下(即，在它們之間設置有另一元件)”。可基于相應的附圖來確定每個元件的
“在......上”或“在......下”的標準。在下文中，將參照附圖描述根據實施例的發光器件(LED)模塊。圖I示出了根據實施例的發光器件(LED)模塊的示例。圖2至圖8示出了根據另一實施例的LED模塊的不例。參照圖I至圖8，根據實施例的一方面的LED模塊可包括基底110 ;LED 130，利用凸塊120安裝在基底110上；磷光體層140，圍繞LED 130 ;透鏡單元150，直接形成在基底110上并圍繞磷光體層140。可利用凸塊120將LED 130安裝在基底110上。安裝LED 130的方法可包括倒裝芯片鍵合法，該方法可使用具有導電特性的焊料或粘合劑。即，LED130可被芯片倒裝地鍵合并安裝在基底110上。另外，可通過裸片鍵合(die bonding)將LED 130安裝在基底110上。根據實施例的一方面，當利用板上芯片(COB)方法制造LED模塊時，對于LED和模塊基底之間的電連接，可不使用引線鍵合方法，而是可通過將LED以倒裝芯片的形式安裝在模塊基底上的模塊上倒裝芯片(FCOM)來實現LED模塊。S卩，當LED被安裝到FCOM時，LED可以以倒裝芯片的形式安裝，因此，可以將LED密集地安裝在模塊基底上，從而減小模塊尺寸。這里，可利用金屬、硅或陶瓷制造基底110。即，可由具有優異的熱輻射特性的材料制造基底110。可由金屬材料制造凸塊120。可由具有優異的熱福射特性的材料來制造凸塊120。這樣，通過利用具有優異的熱輻射特性的材料制造基底110和凸塊120，LED模塊可具有改善的熱輻射特性。
可在基底110和LED 130之間設置填充劑，這將在下面參照底部填充操作進行進
一步描述。LED 130可包括第一導電半導體層、活性層、第二導電半導體層和電極。第一導電半導體層可包括III-V族化合物。第一導電半導體層可包括氮化鎵(GaN)，并且不限于此。第一導電半導體層可被n型摻雜。這里，n型雜質可包括硅(Si)、鍺(Ge)、硒(Se)、碲(Te)、碳(C)等。第一導電半導體層可包括n-GaN。在這種情況下，電子可通過第一導電半導體層移動至活性層。活性層可形成在第一導電半導體層上。活性層可以以層疊結構形成，在該層疊結構中交替地形成量子壘層和量子阱層，從而電子和空穴可復合并發光。即，活性層可以以單量子阱或多量子阱形成。活性層的組成可根據期望的發射波長來改變。例如，量子壘層可·包括GaN,量子講層可包括氮化銦鎵(InGaN)。第二導電半導體層可形成在活性層上。第二導電半導體層可包括III-V族化合物。第二導電半導體層可被P型摻雜。這里，P型摻雜表示摻雜II族元素，P型雜質可包括鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈹(Be)等。具體地說，第二導電半導體層可摻雜有Mg雜質。例如，第二導電半導體層可包括GaN。在這種情況下，空穴可通過第二導電半導體層移動至活性層。透明電極可形成在第二導電半導體層上。透明電極可被形成為透明金屬層(諸如鎳(Ni)/金(Au))，或被形成為包括諸如氧化銦錫(ITO)的導電氧化物。p型電極可形成在透明電極上，n型電極可形成在第一導電半導體層上。這里，p型電極和n型電極可包括不同的導電材料，例如鈦(Ti)/鋁(Al)等。可通過p型電極提供空穴，可通過n型電極提供電子。提供的空穴和電子可在活性層中復合以產生光能。可從包括活性層的LED 130發射光，基于發射的光的波長，LED 130可對應于紫外LED或藍光LED。磷光體層140可圍繞LED 130。由于磷光體層140圍繞LED 130，所以從LED 130發射的光可通過磷光體層140行進至透鏡單元150。S卩，磷光體層140可散射從LED 130發射的光并對所述光進行顏色轉換。例如，從LED 130發射的藍光可通過磷光體層140被轉換為黃色、綠色或紅色，并且可將白光發射至外部環境。磷光體層140可包括可將藍光轉換為黃色、綠色或紅色的磷光體材料。磷光體層140可包括主體材料和活性材料，包括例如在釔鋁石榴石(YAG)主體材料中的鈰(Ce)活性材料。包含在硅酸鹽基主體材料中的銪(Eu)活性材料可被用于磷光體層140，然而可以不限于此。磷光體層140可被形成為具有薄且均勻的厚度。這里，磷光體顆粒可以均勻地分布在磷光體層140中。因此，穿過磷光體層140的光可被均勻地顏色轉換。通過均勻地且平坦地形成磷光體層140，圍繞LED 130的磷光體分布會均勻，可以通過面發射簡化光學設計。可在將LED 130安裝在基底110上之前形成磷光體層140，或者可在將LED 130安裝到基底110上之后形成磷光體層140。將在下面進一步描述形成磷光體層140的方法。透鏡單元150可直接形成在基底110上并圍繞磷光體層140。如圖2至圖5所示，可形成多個透鏡單元150，并且多個透鏡單元150可為相同的形狀。為符合各種應用，根據實施例的一方面的LED模塊可包括直接形成在基底110上的不同形式的多個透鏡單元150。作為示例，多個透鏡單元150中的每個可被設置為橢圓形狀。即，多個透鏡單元150中的每個的形狀可對應于主軸和次軸的長度不同的橢圓形。當使用采用邊光式應用的背光單元時，多個透鏡單元150中的每個可被形成為橢圓形狀，以具有向導光板的優異的入射率。作為另一示例，多個透鏡單元150中的每個可被設置為具有凹陷的中心部分152的蝙蝠翼狀(batwing)形狀。當使用采用直下式應用的用于平面照明的背光單元或模塊時，多個透鏡單元150中的每個可具有蝙蝠翼狀形狀的形式的輻射圖案。在這種情況下，可利用相對少量的LED和相對薄的LED模塊均勻地照射相對大的面積。多個透鏡單元150中的每個可具有從LED 130的中心部分到多個透鏡單元150中 的每個的外周151的高度大于從LED 130的中心部分到外周151的半徑的形狀。當模塊被用于局部照明應用時，對多個透鏡單元150中的每個可適用的是具有小于或等于60度的輻射角。即，通過應用具有窄的方位角的多個透鏡單元150中的每個，可將光照射至相對小的面積。多個透鏡單元150中的每個可具有從LED 130的中心部分到多個透鏡單元150中的每個的外周151的半徑大于從LED 130的中心部分到外周151的高度的形狀。即，多個透鏡單元150中的每個可具有與橢圓形狀不同的形狀，并且具有對稱的截面或者具有大于高度的最長半徑。當模塊被用于L型燈應用時，對多個透鏡單元150中的每個可適用的是具有大于或等于150度的輻射角。通過應用具有寬的方位角的多個透鏡單元150中的每個，可在相對大的面積中均勻地照射光。參照圖1，P表示LED 130的中心部分并表示X軸與Y軸相交的位置。即，P表示對應于高度和半徑的基準點的位置。透鏡單元150的高度表示沿X軸從LED 130的中心部分P到透鏡單元150的外周151的長度。透鏡單元150的半徑表示沿Y軸從LED 130的中心部分P到透鏡單元150的外周151的長度。如上所述，多個透鏡單元150中的每個的形狀可根據不同的應用而改變，除了上述形狀之外，所述形狀可包括半球形等。參照圖6至圖8，根據一方面的LED模塊可包括多個透鏡單元，所述多個透鏡單元可以是不同的形狀。即，當將具有不同大小的亮度和不同顏色的LED分選并分組時，LED的亮度和顏色的偏差會顯著。然而，根據實施例的一方面的LED模塊可包括不同形狀的多個透鏡單元，從而實現均勻性。為了實現均勻性，多個透鏡單元可具有不同的高度，所述高度為沿垂直方向從LED130的中心部分到透鏡單元150的外周151的距離。多個透鏡單元可具有不同的半徑，所述半徑為沿水平方向從LED 130的中心部分到透鏡單元150的外周151的距離。S卩，多個透鏡單元可具有不同的曲率。多個透鏡單元可以以各種形狀布置。例如，多個透鏡單元可以以矩形或六邊形布置，然而可不限于此。即，多個透鏡單元可以以不同的形狀布置，以減小亮度和顏色的偏差并提聞均勻性。因此，可通過將LED直接安裝在基底上并通過將具有不同形狀的透鏡單元直接安裝在該基底上，根據一方面的LED模塊可被用于各種應用。通過將LED和透鏡單元直接安裝在基底上，LED模塊可被小型化，并且可通過降低次品率并提高良率來提高價格競爭力。此外，通過采用具有不同形狀的透鏡單元，可獲得期望的方位角，并且可由于不同水平的光提取而提高亮度和顏色的均勻性。根據一方面的LED模塊可包括基底110 ;至少一個LED 130，利用凸塊120通過倒裝芯片鍵合安裝在基底110上；透鏡單元150，直接安裝在基底110上，圍繞至少一個LED130并具有磷光體材料。 將參照圖15描述同時形成磷光體層和透鏡單元的構造。雖然該構造可與前述LED模塊不同，但是為了便于描述，將省略對與前面描述的結構相似或相同的結構的描述，為了簡要起見，或者將提供需要的描述。可利用凸塊120將LED 130以倒裝芯片鍵合的方法安裝在基底110上。由于基底110和凸塊120是利用具有優異的熱輻射特性的材料制造的，所以可改善LED模塊的熱輻射特性。這里，為了實現白光，可不單獨地形成磷光體層，而是可形成具有磷光體材料的透鏡單元150。即，可不形成圍繞LED 130的磷光體層，而是可形成以混合物形式包括磷光體材料和硅樹脂的透鏡單元150。因此，包括磷光體材料的透鏡單元150可用作用于實現白光的波長轉換層。因此，可通過形成包括磷光體材料的透鏡單元150而不是單獨地形成磷光體層，來簡化制造工藝。如上所述，當多個透鏡單元和所述多個透鏡單元的形狀彼此不同時，可提高光向外部環境的提取效率，并可制造適于各種應用的LED模塊。根據實施例的一方面的LED模塊可將LED和透鏡單元直接安裝在基底上，從而使LED模塊小型化并獲得有競爭力的價格。通過使用金屬材料作為基底和凸塊，可改善熱輻射特性，并且可由于不同形狀的透鏡單元而改善顏色均勻性。在下文中，將描述根據實施例的一方面的制造LED模塊的方法，為了便于描述，將省略與前面描述的結構相似或相同的制造LED模塊的特征，為了簡要起見，或者將提供需要的特征。這里，根據實施例的一方面的制造LED模塊的方法可包括利用凸塊120將LED130直接安裝在基底110上；形成磷光體層140，以圍繞LED 130 ;在基底110上直接形成圍繞磷光體層140的透鏡單元150。可利用不同的方法將LED 130直接安裝在基底110上。在這種情況下，凸塊120可設置在LED 130和基底110之間。這里，可使用導電粘合劑等來將LED 130直接安裝在基底110上。根據實施例的一方面，當以COB方法制造LED模塊時，可不使用引線鍵合來形成LED和模塊基底之間的電連接，并且可使用FCOM方法將LED以倒裝芯片的形式安裝在模塊基底上。因此，當LED安裝在FCOM上時，LED可以以倒裝芯片的形式安裝，因此，可將LED密集地安裝在模塊基底上，從而減小模塊尺寸。然后，可形成磷光體層140以圍繞LED 130。即，磷光體層140可被形成為圍繞整個LED 130并被形成為薄且均勻。通過將磷光體層140形成得薄且均勻，LED 130周圍的磷光體分布可為均勻的，并且可將從LED 130發射的光進行均勻地顏色轉換。
在形成磷光體層140之后，可形成透鏡單元150。當具有多個透鏡單元時，多個透鏡單元的形狀可以彼此相同或不同。在下文中，將進一步描述在基底110上直接形成透鏡單元150的操作。圖9A和圖9B是示出根據又一實施例的制造LED模塊的示例的示圖。根據一方面，在基底110上直接形成透鏡單元150的操作可對應于利用模具160的注射成型方法，如圖9A和圖9B所示。模具160可設置在形成有LED 130和磷光體層140的基底110上。然后，可將透鏡成型料注入到模具160中，可對透鏡成型料執行第一熱固化處理。然后，可以分離模具160，并可對經過了第一熱固化處理的透鏡成型料執行第二熱固化處理，從而形成透鏡單元150。根據一方面，在基底110上直接形成透鏡單元150的操作可對應于使用模具的擠壓成型方法。擠壓成型方法與注射成型方法的相似之處可在于使用模具。然而，擠壓成型方 法與注射成型方法的部分不同之處可在于施加壓力和熱來擠壓模具，并且與注射成型方法的不同之處在于由于透鏡成型料被施加到整個基底上，所以在需要LED模塊的電連接時，去除施加到電連接點的透鏡成型料。該操作可以如下。將模具設置在形成有LED和磷光體層的基底上。然后，將透鏡成型料注入到基底的上表面上以及模具的整個表面上，對透鏡成型料執行第一熱固化處理。然后，分離模具，對經過了第一熱固化處理的透鏡成型料執行第二熱固化處理，并去除透鏡成型料的施加到基底上的電連接點的一部分，從而形成透鏡單
J Li o在利用模具形成透鏡單元的方法中，透鏡單元的形狀可根據不同的應用而改變，可以規則地或不規則地組合具有不同形狀的透鏡單元。第一熱固化處理可根據制造工藝而改變，可以在150°C至200°C范圍內的溫度下執行第二熱固化處理大約I小時。圖IOA和圖IOB是示出根據又一實施例的制造LED模塊的示例的示圖。根據實施例的一方面，在基底110上直接形成透鏡單元150的操作可對應于絲網印刷法，如圖IOA和圖IOB所示。該操作可以如下。可將包括孔圖案H的掩模170設置在形成有LED 130和磷光體層140的基底110上。然后，可將透鏡成型料絲網印刷至孔圖案H中。即，可通過孔圖案H注入透鏡成型料。然后，掩模170可與基底110分離，并可對透鏡成型料執行熱固化處理，從而形成透鏡單元150。在這種情況下，可在真空狀態下執行透鏡成型料的絲網印刷，以減少透鏡單元150中的孔隙的出現。在利用絲網印刷法形成透鏡的方法中，透鏡單元的形狀可根據不同的應用而改變，可以規則地或不規則地組合不同孔圖案的尺寸及掩模的厚度。即，透鏡單元的直徑(或半徑)可與孔圖案的尺寸相關。當孔圖案的尺寸相對大時，透鏡單元的直徑可相對長。當孔圖案的尺寸相對小時，透鏡單元的直徑可相對短。透鏡單元的高度可與掩模的厚度相關。當掩模的厚度相對厚時，透鏡單元的高度可相對高。當掩模的厚度相對薄時，透鏡單元的高度可相對短。根據實施例的一方面，在基底上直接形成透鏡單元的操作可對應于使用壩形物的分散法。該操作可以如下。可使壩形物的材料在基底上分散在LED周圍，或者可在制造基底時利用光成像阻焊(photoimageabIe solder resist, PSR)防焊油墨涂覆預先形成壩形物。然后，可使透鏡成型料分散在壩形物中，并可對透鏡成型料執行熱固化處理，從而形成透鏡單元。在通過使用壩形物的分散法形成透鏡單元的方法中，透鏡單元的形狀可根據不同的應用而改變，并且可以規則地或不規則地組合不同形狀的透鏡單元。在這種情況下，可通過控制分散到壩形物中的透鏡成型料的量來確定從LED的中心點到透鏡單元的外周的高度。
根據實施例的一方面，在基底上直接形成透鏡單元的操作可對應于預先形成透鏡單元并利用粘合劑將透鏡單元直接附著到安裝有LED的基底上的方法。該操作可以如下。在利用模型制備透鏡單元之后，可將粘合劑施加到基底上。然后，可附著制備的透鏡單元，并且可對透鏡單元執行熱固化處理。可根據不同的應用預先形成透鏡單元的形狀，可規則地或不規則地組合預先形成的不同形狀的透鏡單元，然后設置這些透鏡單元。如上所述，形成透鏡單元的方法可以不同并且可以不限于上述方法。因此，在根據實施例的一方面的制造LED模塊的方法中，通過直接安裝LED和具有不同形狀的多個透鏡單元，并組合地形成多個透鏡單元，可使操作減少并簡化。這樣，通過提高LED模塊的良率并降低次品率，可提高價格競爭力。圖11示出了制造LED模塊的方法的示例。圖12至圖15示出了制造的LED模塊的示例。參照圖11，根據實施例一方面的制造LED模塊的方法可包括操作100，在LED上形成磷光體層；操作200，利用凸塊將LED安裝在基底上；操作300，執行底部填充操作；操作400，形成透鏡單元。在下文中，將描述根據實施例一方面的制造LED模塊的方法,為了便于描述，將省略與前面描述的結構相似或相同的制造LED模塊的特征，為了簡要起見，或者將提供需要的特征。在根據實施例一方面的制造LED模塊的方法中，可在將磷光體層初始形成在LED上之后將LED安裝在基底上，或者可在將LED安裝在基底上之后將磷光體層形成為圍繞LED。作為示例，在利用凸塊通過倒裝芯片鍵合將被磷光體層圍繞的至少一個LED直接安裝在基底上之后，可在基底上直接地形成圍繞磷光體層的透鏡單元。作為另一示例，在將LED安裝在基底上之后，可形成磷光體層，然后可形成透鏡單元以圍繞磷光體層。在利用倒裝芯片方法安裝在基底上的LED中，可利用底部填充操作以提高連接LED和基底的焊料或凸塊的可靠性。在凸塊的回流操作中，由于LED和基底之間的熱膨脹系數差異，所以會在凸塊中出現裂紋，可使用底部填充操作來防止裂紋的出現。這里，由于底部填充操作，所以可改善LED模塊的可靠性。 底部填充操作所用的填充劑可具有相對小的熱膨脹系數和相對高的熱穩定性。在根據實施例一方面的制造LED模塊的方法中，可使用環氧樹脂或改性的環氧樹脂作為用于底部填充操作的填充劑。當省略單獨的底部填充操作時，可采用磷光體材料或透鏡成型料作為填充劑。可利用毛細管作用來執行底部填充操作。即，在底部填充操作中，可在利用倒裝芯片方法安裝的LED周圍滴落對應于底部填充材料的填充劑，底部填充材料可由于毛細力而滲入。在這種情況下，可使用胺類材料來固化對應于底部填充材料的填充劑。可使用固定化材料以助焊底部填充粘合方法(fluxing underfill adhesionscheme)來執行底部填充操作。在底部填充操作中，可在利用倒裝芯片方法安裝LED之前將固定化材料排放到基底上，然后可安裝LED。在這種情況下，可使用酐類材料或羧酸酯類材料來固化對應于底部填充材料的填充劑。可在附著倒裝芯片之前通過利用熱塑性聚合物預成型物的晶片級方法來執行底部填充操作。由于可直接對晶片執行底部填充操作，所以晶片級方法在大規模生產方面可以是優異的。用于晶片級方法的預成型物可對應于非導電熱塑性聚合物，并對應于沿z方向導電的各向異性膜粘合劑。可通過如圖12和圖15所示的將單獨的填充劑200注入到基底110和LED130之間，通過如圖13所示的在形成磷光體層140的過程中注入磷光體材料，或者通過如圖14所 示的在形成透鏡單元150的過程中注入透鏡成型料來執行根據一方面的底部填充操作。根據一方面的制造LED模塊的方法可包括利用凸塊120通過倒裝芯片鍵合將至少一個LED 130直接安裝在基底110上；在基底110上直接形成圍繞LED 130并包括磷光體材料的透鏡單元150。為了實現白光，可形成包含磷光體材料的透鏡單元150，以代替單獨地形成磷光體層。即，可不形成圍繞LED 130的磷光體層，可形成混合有磷光體材料和硅樹脂的透鏡單元150。因此，包含磷光體材料的透鏡單元150可用作用于實現白光的波長轉換層。因此，可通過形成包含磷光體材料的透鏡單元150而不單獨地形成磷光體層來簡化制造工藝。在根據實施例一方面的制造LED模塊的方法中，通過將LED和透鏡單元直接安裝在基底上并執行晶片級的操作，可使制造工藝減少并簡化。通過將LED直接安裝在基底上，并將具有不同形狀的透鏡單元直接安裝在基底上，根據實施例一方面的LED模塊可被用于不同的應用。通過將LED和透鏡單元直接安裝在基底上，可使LED模塊小型化，并且通過降低次品率并提高LED模塊的良率，可提高價格競爭力。通過使用金屬材料作為基底和凸塊，可改善熱輻射特性。另外，通過應用具有不同形狀的透鏡單元，可獲得期望的方位角，并且由于透鏡單元的不同水平的光提取，可改善亮度和顏色的均勻性。在根據實施例一方面的制造LED模塊的方法中，通過將LED和多個具有不同形狀的透鏡單元直接安裝在基底上、組合地形成多個透鏡單元并執行晶片級的操作，可使操作最少化并簡化。已經在上面描述了多個示例。然而，應該理解的是，可以進行各種修改。例如，如果描述的技術以不同的順序執行，和/或如果描述的系統、構造、裝置或電路中的組件以不同的方式組合和/或被其它組件或它們的等同物替換或補充，則可以實現合適的結果。因此，其它的實施方式在權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種發光器件模塊，所述發光器件模塊包括 基底； 發光器件，利用凸塊安裝在基底上； 磷光體層，圍繞發光器件； 透鏡單元，直接形成在基底上并圍繞磷光體層。
2.如權利要求I所述的發光器件模塊，其中 所述發光器件模塊具有多個發光器件、多個磷光體層和多個透鏡單元， 所述多個透鏡單元的形狀相同。
3.如權利要求2所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元中的每個被設置為橢圓形。
4.如權利要求2所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元中的每個被設置為具有凹陷的中心部分的蝙蝠翼形狀。
5.如權利要求2所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元中的每個具有從所述多個發光器件中的每個的中心部分到所述多個透鏡單元中的每個的外周的高度大于從所述中心部分到所述外周的半徑的形狀。
6.如權利要求2所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元中的每個具有從所述多個發光器件中的每個的中心部分到所述多個透鏡單元中的每個的外周的半徑大于從所述中心部分到所述外周的高度的形狀。
7.如權利要求I所述的發光器件模塊，其中， 所述發光器件模塊具有多個發光器件、多個磷光體層和多個透鏡單元， 所述多個透鏡單元的形狀不同。
8.如權利要求7所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元具有從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的不同的高度。
9.如權利要求7所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元具有從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的不同的半徑。
10.如權利要求7所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元具有不同的曲率。
11.如權利要求2所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元以矩形或六邊形形狀布置。
12.如權利要求7所述的發光器件模塊，其中，所述多個透鏡單元以矩形或六邊形形狀布置。
13.如權利要求I所述的發光器件模塊，其中，發光器件以倒裝芯片鍵合或裸片鍵合方法安裝在基底上。
14.一種發光器件模塊,所述發光器件模塊包括 基底； 至少一個發光器件，利用凸塊以倒裝芯片鍵合安裝在基底上； 透鏡單元，直接形成在基底上，圍繞所述至少一個發光器件并包含磷光體材料。
15.如權利要求14所述的發光器件模塊，其中，透鏡單元的形狀對應于下述形狀中的至少一種 具有凹陷的中心部分的蝙蝠翼形狀；從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的高度大于從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的半徑的形狀； 從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的半徑大于從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的高度的形狀。
16.如權利要求14所述的發光器件模塊,其中,基底和凸塊包括金屬材料。
17.—種制造發光器件模塊的方法，所述方法包括下述步驟 利用凸塊將發光器件直接安裝在基底上； 形成磷光體層，以圍繞發光器件； 在基底上直接形成圍繞磷光體層的透鏡單元。
18.如權利要求17所述的方法，其中，以倒裝芯片鍵合或裸片鍵合方法將發光器件直接安裝在基底上。
19.如權利要求17所述的方法，其中 所述發光器件模塊具有多個發光器件、多個磷光體層和多個透鏡單元， 所述多個透鏡單元被形成為相同的形狀。
20.如權利要求17所述的方法，其中 所述發光器件模塊具有多個發光器件、多個磷光體層和多個透鏡單元， 所述多個透鏡單元被形成為不同的形狀。
21.如權利要求17所述的方法，其中，直接形成透鏡單元的步驟包括 在形成有發光器件和磷光體層的基底上設置模具； 將透鏡成型料注入到模具中； 對透鏡成型料執行第一熱固化處理； 分離模具； 對經過第一熱固化處理的透鏡成型料執行第二熱固化處理，以形成透鏡單元。
22.如權利要求17所述的方法，其中，直接形成透鏡單元的步驟包括 在形成有發光器件和磷光體層的基底上設置模具； 將透鏡成型料注入到基底的上表面上以及模具的整個表面上； 對透鏡成型料執行第一熱固化處理； 分離模具； 對經過第一熱固化處理的透鏡成型料執行第二熱固化處理； 去除透鏡成型料的施加到基底上的電連接點的一部分，以形成透鏡單元。
23.如權利要求17所述的方法，其中，直接形成透鏡單元的步驟包括 在形成有發光器件和磷光體層的基底上設置包括孔圖案的掩模； 在孔圖案中絲網印刷透鏡成型料； 從基底分離掩模； 對透鏡成型料執行熱固化處理，以形成透鏡單元。
24.如權利要求23所述的方法，其中，在真空狀態下執行絲網印刷。
25.如權利要求17所述的方法，其中，直接形成透鏡單元的步驟包括 在基底上形成圍繞發光器件的壩形物； 將透鏡成型料分散在壩形物中；對透鏡成型料執行熱固化處理，以形成透鏡單元。
26.如權利要求25所述的方法，其中，通過控制透鏡成型料的量來確定從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的高度。
27.如權利要求17所述的方法，其中，直接形成透鏡單元的步驟包括 利用模型制備透鏡單元； 將粘合劑施加到基底上以附著制備的透鏡單元； 對附著的透鏡單元執行熱固化處理。
28.如權利要求17所述的方法，所述方法還包括下述步驟 執行在基底和發光器件之間注入填充劑的底部填充操作。
29.如權利要求17所述的方法，其中，執行底部填充操作以將磷光體材料注入到基底和發光器件之間，所述磷光體材料在形成磷光體層時包括在磷光體層中。
30.如權利要求17所述的方法，其中，執行底部填充操作以將透鏡成型料注入到基底和發光器件之間，所述透鏡成型料在形成透鏡單元時包括在透鏡單元中。
31.一種制造發光器件模塊的方法，該方法包括下述步驟 利用凸塊通過倒裝芯片鍵合將至少一個發光器件直接安裝在基底上； 在基底上直接形成圍繞所述至少一個發光器件并包含磷光體材料的透鏡單元。
32.如權利要求31所述的方法，該方法還包括下述步驟 執行在基底和所述至少一個發光器件之間注入填充劑的底部填充操作。
33.如權利要求31所述的方法，其中，透鏡單元的形狀對應于下述形狀中的至少一種 具有凹陷的中心部分的蝙蝠翼形狀； 從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的高度大于從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的半徑的形狀； 從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的半徑大于從發光器件的中心部分到透鏡單元的外周的高度的形狀。
34.一種制造發光器件模塊的方法，該方法包括下述步驟 利用凸塊通過倒裝芯片鍵合將被磷光體層圍繞的至少一個發光器件直接安裝在基底上； 在基底上直接形成圍繞磷光體層的透鏡單元。
35.如權利要求34所述的方法，所述方法還包括下述步驟 執行在基底和所述至少一個發光器件之間注入填充劑的底部填充操作。
全文摘要
本發明提供了一種可用于不同應用的發光器件(LED)模塊及其制造方法。可通過將LED和透鏡單元直接安裝在基底上來使LED模塊小型化，并且可通過降低次品率并提高LED模塊的良率來提高價格競爭力。在制造LED模塊的方法中，通過直接安裝LED和具有不同形狀的多個透鏡單元，組合地形成多個透鏡單元并執行晶片級的操作，可使操作最少化并且簡化。通過使用金屬材料作為基底和凸塊，可改善熱輻射特性。
文檔編號H01L25/075GK102751424SQ20121012052
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月23日 優先權日2011年4月21日
發明者宋永僖, 文敬美, 白好善, 金學煥 申請人:三星Led株式會社