制造发光设备的方法和发光模块检查设备的制造方法_2

文档序号:9827301阅读:来源:国知局
将光源所在的发光装置或封装件58的下部区域的绝缘层去除,从而光源接触散热支承衬底51,并且在光源中产生的热直接转移至散热支承衬底51,因此提高了散热性能。电路板50可用作包括在图1所示的发光设备中的衬底。
[0063]在另一实施例中,衬底110可包括图5所示的柔性衬底。
[0064]如图5所示,柔性衬底可设为其厚度和重量可减小并且可降低制造成本的纤薄衬底单元,并且可显著增大散热效率。在当前实施例中,纤薄衬底单元可由具有至少一个通孔的电路板和与对应于通孔的电路板的一部分竖直结合的发光二极管(LED)芯片或封装件构成。当具有减小的厚度和重量的柔性衬底用作纤薄衬底单元的衬底构件时,纤薄衬底单元可为纤薄和轻重量的,并且其制造成本可降低,并且由于LED芯片或封装件通过利用散热胶直接附着于支承衬底,因此可提高针对来自LED芯片或封装件的热的散热效率。
[0065]参照图5,柔性衬底可包括:印刷电路板(PCB) 41,其中形成了至少一个通孔47 ;LED芯片或封装件42,其与对应于通孔47的PCB 41的一部分竖直结合;支承衬底45,其上安装有PCB 41 ;以及散热胶46,其布置在通孔47中,以将LED芯片或封装件42的底表面附着至支承衬底45的顶表面。LED芯片或封装件42的底表面可为暴露于外部的LED芯片的底表面,或者可为其上安装有芯片的引线框的金属块或底表面。
[0066]在另一实施例中,如图6所示,衬底61是绝缘衬底,并且具有这样的结构:其中在绝缘衬底的顶表面上形成由铜层压板形成的电路图案61_1和61_2,并且可在绝缘衬底的底表面上形成作为绝缘材料被薄涂布的绝缘薄膜层63。这里,可使用诸如溅射方法或喷射方法的各种涂布方法。另外,顶部热扩散板64和底部热扩散板66可形成在衬底61的顶表面和底表面上,以使在LED模块60中产生的热消散,并且具体地,顶部热扩散板64直接接触电路图案61_1。例如,用作绝缘薄膜层63的绝缘材料的导热性明显低于热垫的导热性,但是由于绝缘薄膜层63具有非常小的厚度,因此绝缘薄膜层63的热阻会明显低于热垫的热阻。在LED模块60中产生的热可经顶部热扩散板64转移至底部热扩散板66,并且随后可散逸至底座63_1。
[0067]通孔65可形成为穿过衬底61以及顶部热扩散板64和底部热扩散板66。LED封装件可包括LED芯片67、LED电极68_1和68_2、塑料模制壳62、透镜69等。衬底61可具有通过以下步骤形成的电路图案:将铜层层压至陶瓷或基于环氧树脂的材料的FR4芯上,并随后执行蚀刻工艺。
[0068]LED模块60可具有其中安装有发射红光的红光LED、发射绿光的绿光LED和发射蓝光的蓝光LED中的至少一个的结构。
[0069]在另一实施例中,如图7所示,金属衬底70可包括由Al或Al合金形成的金属板71和形成在金属板71的顶表面上的Al阳极化层73。可在金属板71上安装诸如LED芯片之类的热产生装置76、77和78和/或诸如电流和/或电压控制器之类的驱动或控制LED芯片的集成电路(IC)芯片。Al阳极化层73可使布线75与金属板71绝缘。
[0070]金属衬底70可由相对不贵的Al或Al合金形成。可替换地,金属衬底70可由诸如钛或镁的可被阳极化的另一材料形成。
[0071 ] 通过将Al阳极化获得的Al阳极化(Al2O3)层73具有约10至30W/mK的相对高的热传递特性。因此,包括Al阳极化层73的金属衬底70的散热特性可比根据现有技术的基于聚合物衬底的PCB或MCPCB的散热特性更优秀。
[0072]在另一实施例中,如图8所示,电路板80包括涂布在金属衬底81上的绝缘树脂83、形成在绝缘树脂83中的电路图案84_1和84_2以及安装为与电路图案84_1和84_2电连接的LED芯片。这里,厚度等于或小于200 μm的绝缘树脂83可作为固态膜层压在金属衬底上,或者可利用刀片通过利用旋涂或模制方法在液态下涂布在金属衬底上。具有绝缘电路图案的绝缘树脂层的尺寸可等于或小于金属衬底的尺寸。另外,按照这样的方式形成电路图案84_1和84_2,即,将诸如铜的金属材料填充于在绝缘树脂83中雕刻的电路图案84_1和84_2的形状中。
[0073]参照图8,LED模块85包括LED芯片87、LED电极86_1和86_2、塑料模制壳88和透镜89。
[0074]返回参照图1,基准标记Mkl和Mk2可设置在衬底110上,并且可用作参考以将各种电子器件安装在衬底I1上。参照图1,提供了两个基准标记Mkl和Mk2,但是可使用三个或更多个基准标记,或者可仅使用一个基准标记。
[0075]当将X轴定义为连接基准标记Mkl和Mk2的直线,将y轴定义为衬底110的平坦表面上的与X轴垂直交叉的线,并且将z轴定义为衬底110的平坦表面的垂直线时,基准标记Mkl和Mk2可用于确定空间坐标轴上的任意位置。
[0076]发光封装件120可位于衬底110上,以参照基准标记Mkl和Mk2布置在预定目标位置T。然而,由于在制造过程中发生的各种因素(例如,公差、制造过程中的振动、机械精度的限制或其它意料之外的因素),发光封装件120的实际位置可能从目标位置T偏离。
[0077]电力端子111可布置在衬底110的一侧或两侧,以将电力供应至将被布置在衬底110上的各个电子设备。另外,衬底110可构造为使得电流经电力端子111供应至发光封装件 120。
[0078]在一个或多个实施例中,发光封装件120可包括发光装置124和用于容纳发光装置124的封装框126。封装框126可具有窗口 122,发光装置124经窗口 122发射光。
[0079]窗口 122的边缘可具有诸如四边形或椭圆形的多边形形状,并且在当前实施例中,窗口 122的边缘可具有圆形。例如,发光封装件120可具有圆形窗口 122,并且发光封装件120的位置可通过窗口 122的中心Cl表示。
[0080]直径等于或大于窗口 122的直径的光提取透镜130可布置在发光封装件120上。用于设置光提取透镜130的目标位置可等于发光封装件120的目标位置T。光提取透镜130的目标位置可设为使得光提取透镜130的中心C2与发光封装件120的光轴一致。例如,光提取透镜130的目标位置可布置为使得光提取透镜130的中心C2与窗口 122的中心Cl设置在相同位置。
[0081]如将在稍后描述的那样,填充材料可填充在窗口 122中,并且在填充材料中可不存在磷光体。如果在窗口 122中的填充材料中不存在磷光体,当根据现有技术执行检查时,仅通过将任意光辐射至发光封装件120则不能从发光封装件120导致光发射,从而难以识别发光封装件120的确切位置。
[0082]在一个实施例中,发光装置124可由LED芯片形成。LED芯片可根据构成LED芯片的化合物半导体的类型发射蓝光、绿光或红光。可替换地,LED芯片可发射紫外(UV)射线。在另一实施例中,发光装置124可由UV光二极管芯片、激光二极管芯片或有机发光装置(OLED)芯片形成。然而,根据本发明构思的一个或多个实施例,发光装置124可由除前述元件以外的各种照明器件形成。
[0083]发光封装件120可构造为使得显色指数(CRI)可从钠灯等级(CRI = 40)至日光等级(CRI = 100)调整,并且还可产生在从约2,000K至约20,000K之间的色温范围内的各种白光,并且当需要时,发光封装件120可根据周围气氛或心情通过产生具有紫色、蓝色、绿色、红色或橙色的可见光或红外光来调整照明颜色。另外,发光封装件120可产生具有能够刺激植物生长的特定波长的光。
[0084]对应于通过蓝光LED发射的光与通过黄色、绿色和红色磷光体和/或通过绿色和红色发光装置发射的光的组合的白光可具有至少两个峰值波长,并且可位于由CIE 1931坐标系的(X,y)坐标(0.4476,0.4074)、(0.3484,0.3516)、(0.3101,0.3162)、(0.3128,0.3292)、(0.3333,0.3333)限定的区中。可替换地,白光可位于由上述线段和黑体辐射光谱包围的区中。白光的色温可在约2,000K与约20,000K之间。图9示出了色温(S卩,普朗克光谱)。
[0085]为了相对于外部环境保护发光装置124或者为了提高从发光装置124向外发射的光的提取效率,可将作为填充材料的光透射材料布置在发光装置124上。
[0086]这里,光透射材料可为包括环氧树脂、硅树脂、环氧树脂和硅树脂的混合物等的透明有机材料,并且可在经过热辐射、光辐射、放置一段时间等硬化之后使用。
[0087]关于硅树脂,将聚二甲基硅氧烷分类为基于甲基的,并且将聚甲基苯基硅氧烷分类为基于苯基的,并且硅树脂的折射率、渗水率、透光率、耐光性和耐热性根据基于甲基和基于苯基而不同。另外,硅树脂的硬化时间根据交联剂和催化剂而不同,从而影响磷光体的分布O
[0088]光提取效率根据填充材料的折射率而变化。为了使得LED芯片的发射的蓝光的最外侧的介质的折射率与发射至外部空气的蓝光的折射率之间的差异最小化,可将具有不同折射率的至少两种硅树脂按次序堆叠。
[0089]通常,基于甲基的硅树脂具有最优秀的耐热性,并且温度升高导致的变化按照基于苯基的硅树脂、混合物和环氧树脂的次序减小。可根据硬度等级将硅树脂分为凝胶类型、弹性体类型和树脂类型。
[0090]可在发光封装件120上额外布置光提取透镜130,以将从发光装置124辐射的光沿径向引导,并且关于这一点,光提取透镜130可为附着于发光封装件120上的预制透镜,或者可通过将液体有机溶剂注入至安装有发光装置124的模制框架中并且随后将其硬化来形成光提取透镜130。
[0091]光提取透镜130可直接附着于LED芯片上的填充材料上,或者可通过安装在发光封装件120的外侧上与填充材料分离开。液体有机溶剂可通过注入模制、转移模制、压缩模制等注入至模制框架中。
[0092]根据透镜的形状(例如,凹进形状、凸出形状、凹凸形状、圆锥形、几何形状等),发光装置的光分布特征可改变,并且透镜的形状可根据光效率和光分布特征的需求而变化。
[0093]发光装置124可由诸如氮化物半导体之类的半导体形成。氮化物半导体可由通式AlxGayInzN(O ^ x ^ I,O ^ y ^ I,O ^ z ^ I,x+y+z = I)表达。可利用诸如 MOCVD 方法的气相生长方法在衬底上以外延方式生长诸如GaN、InN, A1N、InGaN, AlGaN或InGaAlN的氮化物半导体形成发光装置124。另外,发光装置124可由诸如S1、ZnO、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs或AlInGaP以及石墨或OLED的半导体形成。半导体可具有将η型半导体层、发射层和P型半导体层按次序堆叠的堆叠结构。发射层(即,有源层)可为具有多量子阱结构、单量子阱结构或双异质结构的堆叠半导体。发光装置124可发射蓝光,但不限于此。发光装置124可设为发射具有任意波长的光。
[0094]发光装置124可形成为具有多种结构之一的LED芯片,或者可形成为包括LED芯片并且具有多种形式之一的LED封装件。下文中,将详细描述根据本发明构思的多个实施例之一的可在光源封装件中采用的各种LED芯片和LED封装件。
[0095]〈LED芯片——第一实施例>
[0096]图10是根据本发明构思的示例性实施例的可用作发光封装件120中的发光装置124的LED芯片1500的侧剖视图。
[0097]如图10所示,LED芯片1500包括形成在衬底1501上的发射堆叠件S。发射堆叠件S包括第一导电半导体层1504、有源层1505和第二导电半导体层1506。
[0098]另外,发射堆叠件S包括形成在第二导电半导体层1506上的欧姆电极层1508,并且第一电极1509a和第二电极1509b分别形成在第一导电半导体层1504和欧姆接触层1508的顶表面上。
[0099]在整个说明书中,诸如‘上’、‘顶表面’、‘下’、‘底表面’、‘侧表面’等的术语是基于附图的;因此,它们可根据装置实际设置的方向而改变。
[0100]下文中,详细描述LED芯片1500的主要元件。
[0101]根据需要,衬底1501可由绝缘衬底、导电衬底或半导体衬底形成。例如,衬底1501可由蓝宝石、SiC、S1、MgAl204、Mg0、LiA102、LiGaO2S GaN形成。对于GaN材料的外延生长,优选地使用作为同质衬底的GaN衬底;然而,GaN衬底由于其制造中的困难而具有高生产成本。
[0102]异质衬底的示例包括蓝宝石衬底、碳化硅(SiC)衬底等,并且关于这一点,蓝宝石衬底使用得比昂贵的SiC衬底更广泛。当使用异质衬底时,诸如位错等的缺陷由于衬底材料与生长的薄膜材料的晶格常数之间的差异而增大。另外,由于衬底材料与生长的薄膜材料的热膨胀系数之间的差异,当温度变化时
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