用于封装涂覆有荧光体的led的方法和装置制造方法

用于封装涂覆有荧光体的led的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种封装发光二极管（LED）的方法。根据该方法，在粘合胶带的上方提供多个LED。粘合胶带设置在衬底上。在一些实施例中，衬底可以是玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底。在多个LED的上方涂覆荧光层。然后固化荧光层。在固化荧光层之后去除胶带和衬底。然后将替换胶带附接至多个LED。然后，在已经去除衬底之后对多个LED实施切割工艺。然后被去除的衬底可以重新用于将来的LED封装工艺。本发明还提供了用于封装涂覆有荧光体的LED的方法和装置。
【专利说明】用于封装涂覆有荧光体的LED的方法和装置
[0001] 优先权日:
[0002]本申请是于2012年8月24日提交的名称为“Method and Apparatus forFabricating Phosphor-Coated LED Dies” 的美国申请第 13/594，219 号的部分延续案(CIP)申请(代理人卷号为2012-0082/48047.113)，其全部内容通过引用结合于此作为参考。
【技术领域】
[0003]本发明一般地涉及发光器件，更具体地，涉及荧光体覆盖的发光二极管(LED)的封装。
【背景技术】
[0004]LED是当施加电压时发光的半导体光子器件。由于诸如器件尺寸小、寿命长、高效的能源消耗以及良好的耐久性和可靠性的有利特征，LED越来越受欢迎。最近几年，LED已经应用于各种应用中，包括电感器、光敏传感器、交通灯、宽带数据传输、IXD显示器的背光单元以及其他合适的照明装置。例如，LED通常用于代替传统的白炽灯泡(诸如在典型的灯中使用的那些)所提供的照明装置中。
[0005]通常，一些LED封装工艺涉及使用载体衬底用于支撑物。当实施LED切割工艺来分割LED时，也切割载体衬底。从而会导致载体衬底的浪费，因为被切割的载体衬底不能再用于制造中。
[0006]因此，虽然封装LED的现有方法通常足以满足它们的预期目的，但是它们不能在每个方面都完全符合要求。继续探寻更便宜和更高效的封装LED的方法。

【发明内容】

[0007]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，一种封装发光二极管(LED)的方法，包括:将胶带附接至多个LED，所述胶带设置在衬底上；环绕所述多个LED涂覆荧光膜；固化所述荧光膜；在固化之后去除所述衬底；以及在去除所述衬底之后分割所述 LED。
[0008]在该方法中，以使所述衬底可以被回收利用的方式来实施去除所述衬底的步骤。
[0009]该方法还包括:在去除所述衬底之前，用成型模具模制所述荧光膜的形状。
[0010]在该方法中，实施模制使得所述突光膜被成形为多个部分，其中每一部分均具有以下形状中的一种:凹进的V形、凹进的W形、凹进的U形和多个圆顶的形状，并且所述荧光膜的每个部分都分别设置在不同的LED的上方。
[0011]该方法还包括:在固化所述荧光膜之后，但是在去除所述衬底之前，在所述荧光膜的上方形成反射层。
[0012]在该方法中，实施模制，使得所述荧光膜被成形为多个部分，每一部分均具有凸起的圆顶形状，并且所述荧光膜的每个部分都分别设置在不同的LED的上方。[0013]在该方法中，所述分割还包括:机械切割所述LED之间的区域以分离所述LED。
[0014]该方法还包括:将一组LED分选为多个档；以及此后，选择所述多个档的子集中的LED作为附接至所述胶带的所述多个LED。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种制造发光二极管(LED)的方法，包括:提供设置在粘合胶带上方的多个LED，所述胶带设置在衬底上，所述衬底包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底中的一种；在所述多个LED的上方涂覆荧光层，所述荧光层包括多个子层；固化所述荧光层；在所述荧光层的上方形成反射层；在形成所述反射层之后，剥离所述胶带；在形成所述反射层之后，去除所述衬底，以使所述衬底可以再利用的方式实施去除所述衬底；将替换胶带附接至所述多个LED ;以及在去除所述衬底之后对所述多个LED实施切割工艺。
[0016]在该方法中，所述荧光层的一个子层包含与荧光体颗粒混合的凝胶，并且另一个子层包含与扩散体颗粒混合的凝胶。
[0017]在该方法中，所述荧光层的一个子层包含与凝胶混合的黄色荧光体颗粒，并且另一个子层包含与凝胶混合的红色荧光体颗粒。
[0018]在该方法中，所述反射层包含银或铝。
[0019]该方法还包括:模制所述荧光层，使得所述荧光层具有分别设置在相应的一个LED上方的多个预定部分。
[0020]在该方法中，每个预定部分均具有凹进的V形、凹进的U形和凹进的W形中的一种形状。
[0021]在该方法中，所述预定部分均具有凸起的圆顶形状。
[0022]在该方法中，提供所述多个LED包括:从与多个档相关的一组LED中选择所述多个LED，所选择的所述多个LED都属于所述多个档的子集。
[0023]根据本发明的又一方面，提供了一种照明装置，包括:发白光的管芯，包括:第一类型的半导体层；发光层，设置在所述第一类型的半导体层上方；第二类型的半导体层，设置在所述发光层上方；两个导电端子，设置在所述第二类型的半导体层远离所述第一类型的半导体层的表面上；以及荧光膜，覆盖下方的所述第一类型的半导体层、所述发光层、所述第二类型的半导体层以及所述两个导电端子，所述荧光膜包括第一子层和设置在所述第一子层上方的第二子层。
[0024]在该照明装置中，所述第一子层包含与荧光体颗粒混合的凝胶，并且所述第二子层包含与扩散体颗粒混合的凝胶。
[0025]在该照明装置中，所述第一子层包含与凝胶混合的黄色荧光体颗粒，并且所述第二子层包含与凝胶混合的红色荧光体颗粒。
[0026]在该照明装置中，所述荧光膜具有凸起的圆顶形状。
[0027]在该照明装置中，所述荧光膜具有以下形状中的一种:凹进的V形、凹进的U形或凹进的W形。
[0028]该照明装置还包括设置在所述荧光膜的上方的反射层。
[0029]在该照明装置中，所述荧光膜的折射率在约1.4至约2.0的范围内。
[0030]该照明装置还包括:其上设置有多个所述发白光的管芯的支撑件。
[0031]该照明装置还包括:其内设置有所述支撑件和多个所述发白光的管芯的壳体。[0032]在该照明装置中，为灯泡、灯管、派灯和筒灯中的一种配置所述壳体。
[0033]在该照明装置中，多个所述发白光的管芯被布置成行。
[0034]在该照明装置中，多个所述发白光的管芯被布置成矩阵。
【专利附图】

【附图说明】
[0035]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，不一定按照比例或根据准确的几何尺寸绘制各个部件。实际上，为了清楚讨论起见，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。
[0036]图1至图7和图9是根据本发明的各个方面的经历封装工艺的多个LED的示意性部分截面侧视图。
[0037]图8A至图SC是根据本发明的各个方面的不同形状的侧光蝙蝠翼LED管芯的示意性部分截面侧视图。
[0038]图10示出了在切割工艺之后的单独的LED管芯。
[0039]图1lA和IlB分别是根据本发明的各个方面的LED照明模块的实施例的示意性部分俯视图和截面图。
[0040]图12和图13是根据本发明的各个方面的LED照明模块的各种实施例的示意性部分俯视图。
[0041]图14是根据本发明的各个方面的示例性照明装置的示意性部分截面侧视图。
[0042]图15是根据本发明的各个方面的另一示例性照明装置的示意性部分截面侧视图。
[0043]图16是示出根据本发明的各个方面封装LED的方法的流程图。
[0044]图17是根据本发明的各个方面包括多个荧光体涂覆的LED管芯的照明模块的示意图。
【具体实施方式】
[0045]应该理解，为了实施各个实施例的不同部件，以下公开的内容提供了许多不同的实施例或实例。以下描述元件和布置的特定实例以简化本发明。当然这些仅仅是实例并不打算限定。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件的上方或上可以包括其中以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，并且也可以包括其中额外的部件形成在第一部件和第二部件之间，使 得第一和第二部件不直接接触的实施例。再者，术语“顶部”、“底部”、“在…下方”、“在…上方”等是为了使用方便而并不打算将实施例的范围限制为任何具体的定向。为了简明，还可以以不同的尺寸任意地绘制各个部件。另外，本发明可能在各个实例中重复参考标号和/或字母。这种重复仅是为了简明的目的且其本身并不指定所讨论的各个实施例和/或结构之间的关系。
[0046]半导体器件可以用于制造光子器件，诸如发光二极管(LED)。当LED导通时，LED可以发射诸如可见光谱中的不同颜色的光的辐射，以及具有紫外线波长或红外线波长的辐射。与传统的光源(例如，白炽灯泡)相比，利用LED作为光源的照明装置提供诸如尺寸更小、能量消耗更低、寿命更长、可用的颜色多样以及持续时间更长和可靠性更高的优点。在最近几年中，已经使得LED更便宜和更坚固的这些优点和LED制造技术中的进步促进了基于LED的照明装置的日益普及。
[0047]作为光源，LED管芯或发射器不会自然地发射照明装置所期望的颜色的光。例如，许多LED发射器自然地发蓝光。然而，期望基于LED的照明装置产生与白光更接近的光，从而超越传统灯泡的光输出。因此，已经使用诸如荧光体的光转换材料将光输出颜色从一种转换为另一种。例如，黄色荧光材料可以将LED管芯发出的蓝光改变成接近白光的颜色。在某些LED封装工艺中，可以将荧光材料涂覆设置在载体衬底上方的多个LED上。当实施切割工艺以从相邻的LED分离LED (S卩，切割)时，下面的载体衬底也被切割。切割的载体衬底不可以重复利用。因此，传统的LED封装工艺会导致制造期间的浪费和无效率。
[0048]根据本发明的各个方面，以下描述的是一种封装涂覆有荧光体的LED而不浪费载体衬底的方法。
[0049]图1至图6是根据本发明的一些实施例处于封装的各个阶段的多个LED的简化示意性截面侧视图。参照图1，提供了衬底100。衬底100可以包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底、氮化镓衬底或可以提供机械强度和支撑的任何其他合适的衬底。衬底100也可以被称为载体衬底。胶带105设置在衬底100上。在一些实施例中，胶带105可以包含粘附材料。
[0050]多个半导体光子管芯110设置在胶带105上。半导体光子管芯110用作照明装置的光源。半导体光子管芯I1是以下所述的实施例中的LED管芯，因此，在下面的段落中可以被称为LED管芯110。如图1所示，LED管芯110物理地互相空间开。在一些实施例中，LED管芯110基本上与相邻的LED管芯均匀地空间开。
[0051]LED管芯110均包括在生长衬底上形成或生长的两种不同掺杂的半导体层。生长衬底可以是蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓等，并且在本文中所示的每个LED管芯110中均包括该生长衬底。相反掺杂的半导体层具有不同类型的导电性。例如，这些半导体层中的一层包含掺杂有η型掺杂剂的材料，而两个半导体层中的另一层包含掺杂有P型掺杂剂的材料。在一些实施例中，相反掺杂的半导体层均包含“II1- V”族(或系)化合物。更具体地，II1- V族化合物包含来自元素周期表的“III”族的元素和来自元素周期表的“ V ”族的另一元素。例如，III族元素可以包括硼、铝、镓、铟和钛，而V族元素可以包括氮、磷、砷、锑和铋。在某些实施例中，相反掺杂的半导体层分别包括P掺杂的氮化镓(P-GaN)材料和η掺杂的氮化镓Cn-GaN)材料。P型掺杂剂可以包括镁(Mg)，而η型掺杂剂可以包括碳(C)或硅(Si)。
[0052]每个LED管芯110还包括诸如设置在相反掺杂的层之间的多量子阱(MQW)层的发光层。MQW层包括有源材料的交替(或周期)层，诸如氮化镓和氮化镓铟(InGaN)。例如，MQW层可以包括一些氮化镓层和一些氮化镓铟层，其中，以交替或周期方式形成氮化镓层和氮化镓铟层。在一些实施例中，MQW层包括十层氮化镓和十层氮化镓铟，其中，在氮化镓层上形成氮化镓铟层，并且在该氮化镓铟层上形成另一氮化镓层，依此类推。发光效率取决于交替层的层数和厚度。在某些可选实施例中，也可以使用除了 MQW层之外的合适的发光层。
[0053]每个LED管芯也可以包括预应变层和电子阻挡层。预应变层可以被掺杂并且可以用于释放应变和降低MQW层中的量子限制斯塔克效应(QCSE)(描述外部电场对量子阱的光吸收谱的影响)。电子阻挡层可以包括掺杂的氮化镓铝(AlGaN)材料，其中，掺杂剂可以包括镁。电子阻挡层有助于将电子空穴载流子再结合限制在MQW层内，从而可以改进MQW层的量子效率并降低非期望带宽中的辐射。
[0054]可以通过本领域公知的一种或多种外延生长工艺来形成掺杂的层和MQW层。例如，可以通过诸如金属有机汽相外延(MOVPE)、分子束外延(MBE)、金属有机物化学汽相沉积(M0CVD)、氢化物汽相外延(HVPE)、液相外延(LPE)或其他合适的工艺来形成这些层。可以在合适的沉积加工室和在几百摄氏度至超过一千摄氏度的范围内的温度下实施这些工艺。
[0055]η掺杂的半导体层、P掺杂的半导体层和设置在其间的MQW —起构成LED的核心部分。当对LEDllO的掺杂层施加电压(或电荷)时，MQW层发射诸如光的辐射。MQW层所发射的光的颜色对应于辐射的波长。辐射可以是诸如蓝光的可见光或诸如紫外(UV)光的不可见光。可以通过改变组成MQW层的材料的组成和结构来调节光的波长(因此，调节光的颜色)。例如，本文中的LED管芯110可以是蓝LED发射器，换句话说，这些LED管芯被配置成发蓝光。在某些实施例中，将LED管芯110的中心波长(或峰值波长)调节在约440nm至约465nm的范围内。
[0056]如图1所示，每个LED管芯110均还包括两个导电端子120A和120B，该导电端子可以包括金属焊盘。可以通过导电端子120A/120B建立与LED管芯110的电连接。在本文所讨论的实施例中，导电端子120A/120B中的一个是P端子(B卩，与LED管芯110的ρ-GaN层电连接)，而导电端子120A/120B中的另一个是η端子(B卩，与LED管芯110的n_GaN层电连接)。因此，可以在端子120A和120B之间施加电压(通过导电焊盘60B)，以从LED管芯110生成光输出。
[0057]在某些实施例中，本文中所示的LED管芯110已经经过了分选工艺(binningprocess)。更具体地，已经利用标准的LED制造工艺制造了多个LED管芯。这些LED管芯可以在不同的区域中具有变化的性能特征，诸如光输出强度、颜色、电流消耗、泄露量、电阻等。分选工艺涉及根据每个管芯在这些性能区域中的性能将这些LED管芯划分或分配为不同的类别(或档)。例如，档(bin) I可以包括具有满足预先确定的阈值的光输出强度的LED管芯，档10可以包括具有严重的性能故障因此需要被丢弃的LED管芯，依次类推。LED管芯被分档之后，选择来自一个或多个特定档的LED管芯的子集以连接为在本文中的LED管芯110。所选择的LED管芯110的子集也可以被称为重建的LED管芯。
[0058]还应该理解，可以调节相邻LED管芯110之间的间距。换句话说，根据设计需求和制造相关的行业，可以在将相邻LED管芯110放置在胶带105上之前增加或减少相邻LED管芯110之间的间距。在某些实施例中，使相邻LED管芯110空间开的间距在约0.5mm至约2mm的范围内，例如约1mm。
[0059]现参照图2，环绕所有的LED管芯110共同地涂覆诸如荧光膜的光转换材料150。更详细地，环绕LED管芯110的暴露的表面以及在胶带105和/或衬底100的暴露的表面上涂覆荧光膜150。荧光膜150可以包括磷光材料和/或荧光材料。荧光膜150用于转换由LED管芯110所发出的光的颜色。在一些实施例中，荧光膜150包含黄色荧光体颗粒并且可以将LED管芯110所发出的蓝光转换成不同波长的光。在其他实施例中，可以使用双重突光体，从而可以包含黄色粉末和红色粉末突光体。通过改变突光膜150的材料组成,可以实现期望的光输出颜色(例如，类似于白色的颜色)。在一些实施例中，荧光膜150包括至少两个子层(即，复合层结构)。例如，这些子层中的一层可以包含混合有荧光体颗粒的凝胶，而这些子层中的另一层可以包含混合有扩散体颗粒的凝胶。作为另一个实例，这些子层中的一层可以包含与凝胶混合的黄色荧光体颗粒，而这些子层中的另一层可以包含与凝胶混合的红色荧光体颗粒。
[0060]可以在浓缩的粘性流体介质(例如，液体胶或凝胶)中将荧光膜150涂覆在LED管芯110的表面上。在某些实施例中，粘性流体可以包括有机硅环氧树脂并且具有在约1.4至约2范围内的折射率。在一些实施例中，扩散体颗粒也可以混合在粘性流体中。扩散体颗粒可以包括例如硅石、PMMA、ZrO2或硅。在一些其他实施例中，粘性流体的一个层可以与荧光体颗粒混合，而粘性流体的另一层可以与扩散体颗粒混合，然后粘性流体的两个层中的一层被涂覆在另一层的上方。类似地，在一些实施例中，粘性流体的一层可以与黄色荧光体混合，而粘性流体的另一层可以与红色荧光体混合。本文中将荧光膜150用于表示与凝胶混合的荧光体的单层，或与凝胶混合的荧光体的多层。当粘性流体固定或固化时，荧光体材料变成LED封装件的一部分。在一些实施例中，使用在约130摄氏度至约170摄氏度的范围内的固化温度。
[0061]在该阶段也可以实施晶圆探测。换句话说，可以通过导电端子120A和120B电连接(access)LED管芯110。可以进行该晶圆探测工艺以评价来自LED管芯110的光输出性能，例如，关于LED管芯110的色温的性能等。如果光输出性能不符合要求，则可以改变荧光体材料150的配方以改进光输出性能。
[0062]现在参照图3，去除衬底100。在一些实施例中，通过激光剥离工艺去除衬底100。在其他实施例中，可以利用蚀刻工艺或其他合适的工艺去除衬底100。
[0063]然后，参照图4，实施切割工艺155以分割LED管芯110。在一些实施例中，利用管芯锯实施切割工艺155。在可选实施例中，可以使用其他合适的切开/切割装置。作为切割工艺155的一部分，相邻LED管芯110之间的荧光体材料150被完全切割开以分离LED管芯110。通过这种方式，制造了多个单结点荧光体芯片160(如图5所示)。每个芯片160都包括被荧光膜150环绕的LED管芯110。换句话说，在这些LED管芯被切割并经历单独的封装工艺之前，对所有的LED管芯110都共同地施加荧光体涂层。从每个芯片160去除胶带105。在一些实施例中，芯片160的占位面积在约(1-2毫米)X (1-2毫米)的范围内。
[0064]在一些情况中，在去除衬底100的同时可能会损坏胶带105 (图3)。在这些情况中，也可以从LED管芯110去除损坏的胶带105，并且如图6所示，在实施切割工艺155之前，可以使用新的胶带165重新粘贴LED管芯110。
[0065]不论是否使用新的胶带165，应该都可以发现，在进行切割工艺155之前，去除衬底100。通过去除衬底，相对于现有的方法，提供了许多优点，但是应该理解，本文中没有讨论所有的优点，其他实施例可以提供不同的优点，而且没有特定的优点是任何实施例都需要具备的。一个优点在于衬底100的去除表示衬底100未被切割工艺155切开或切割。结果，衬底100基本上是未受损害的并且可以再次用于将来的制造。例如，衬底100可以用作不同批次的LED管芯的载体衬底。可重复利用衬底100降低了 LED制造成本。另一优点在于，由于衬底100不必成为切割工艺155的一部分，所以可以更快地实施切割工艺155，从而提高了 LED封装的效率。另外，本发明的实施例带来了可以容易地与现有的LED制造/封装工艺流程集成在一起的灵活工艺。
[0066]图7至图9是根据本发明的一些可选实施例处于封装的各个阶段的多个LED的简化示意性截面侧视图。为了前后一致性和清楚，相同地标记图1至图9中出现的类似元件。参照图7，多个LED管芯110设置在衬底100上。也环绕LED管芯110涂覆荧光膜150。然而，不同于图1至图6所示的实施例，通过成型模具170模制荧光膜150。通过成型模具170模制以及固化，荧光膜150的上表面175A在每个LED管芯110的上方呈现凸起的圆顶状轮廓。换句话说，对于每个LED管芯110，荧光膜150的上表面175的一部分基本上是圆形和弧形的。荧光膜150的该几何结构有助于聚集通过下面的LED管芯110所发出的光，从而用作LED管芯110的透镜。
[0067]应该理解，荧光膜150的圆顶状轮廓仅为实例。在其他实施例中，可以实现荧光膜150的其他轮廓，从而使得荧光膜可以进一步用作LED管芯110的理想透镜。例如，图8A至图SC示出了荧光膜150的不同几何轮廓。为了简明，每幅图都仅示出了单个LED管芯110的几何轮廓，但是应该理解，实现了多个LED管芯110中的每一个的相同的荧光体轮廓。在图8A中，对荧光膜150成形(例如，通过合适的成型模具)从而使得荧光膜150的上表面175B呈现凹进的V形轮廓。在图8B中，对荧光膜150成形(例如，通过合适的成型模具)从而使得荧光膜150的上表面175C呈现凹进的W形轮廓。在图8C中，对荧光膜150成形(例如，通过合适的成型模具)从而使得荧光膜150的上表面17?呈现凹进的U形轮廓。
[0068]如图8A至图8C所示，在每个荧光膜150的表面175B/175C/17?的上方形成反射层178。在一些实施例中，反射层178可以包含诸如银或铝的金属材料。反射层178反射辐射，例如，由LED管芯110所发出的光。因此,光不会向上传送出去。相反，由于反射层178的存在，光将以侧向的方式传送。如此，图8A至图SC中的每个荧光体轮廓都以侧光蝙蝠翼轮廓为特征。图8A至图SC所示的具有荧光体涂层(用作凸镜)的LED管芯110被称为侧光蝙蝠翼发射器。相比之下，朗伯(Iambertian)发射器(例如，图7所示的具有圆顶状荧光体形状的LED管芯110)横向地以及垂直地(即，竖直向上)发光。
[0069]对荧光膜150进行成形以具有合适的朗伯或侧光蝙蝠翼轮廓的一个优点在于，这样做具有成本效益。由于荧光膜150本身用作透镜，所以不需要附加的二级透镜。另外，省略潜在的二级透镜减小了 LED封装件的尺寸，从而使整个封装件更紧密。应该理解，可以实现其他荧光体轮廓，但是为了简洁，本文中没有具体示出或讨论。另外，为了提供图解说明，图8和图9所示的和以下讨论的实施例使用荧光膜150的圆顶状轮廓，但是应该理解，图8A至图8C的其他侧光蝙蝠翼轮廓也是适用的。
[0070]现在参照图9，在荧光膜150成形和固化之后，去除衬底100来保存衬底100以便将来使用。在一些实施例中，不需要去除胶带105。在其他实施例中，也去除胶带105，然后使用新的胶带165代替被去除的胶带105。此后，实施切割工艺155以分割LED管芯110。结果，如图10所示，可以形成单独的LED管芯160。再次，由于在切割工艺之前去除衬底100，所以衬底100可以再次用于将来的制造/封装工艺，从而减少了封装时间和成本。
[0071]图5和图10所示的分割的LED芯片160可以被称为单结点LED芯片。然而，本发明的构思也可以应用于多结点LED芯片。例如，现在参照图11A，示出了 LED照明模块180的简化示意性俯视图。LED照明模块180包括布置成行的多个LED管芯110。LED管芯110已经经历与以上参照图1至图10讨论的那些工艺类似的封装工艺。然而，不同于与图1至图10相关的实施例，未将LED管芯110分割成单独的LED管芯。相反，实施切割工艺，使得多个LED管芯110 (即，LED的行)保持在一起并且不被切割。为了实现该目的，可以仅在一个方向上实施切割工艺(例如仅水平地或仅垂直地)，从而使得LED管芯的矩阵被切割成多行(或多列)LED管芯。可选地，仍然可以使用两维切割，但是对于成行(或列)的LED管芯，行(或列)中的预定数量的LED管芯不进行切割，但是这些LED管芯仍然通过切割与相邻行(或列)的LED管芯分离。再次，在实施切割工艺之前去除衬底100，从而实现衬底100的再次利用。可以在LED管芯110的行的上方涂覆荧光膜150。总之，LED照明模块180中的LED管芯110的行可以设置在诸如印刷电路板(PCB)的板185上。
[0072]应该理解，通过传播或扩散壳体，可以容易地形成含有照明模块180的T5或T8型灯管的光源。例如，参照图11B，示出了 T5或T8型灯管186的简化截面侧视图。灯管186具有壳体187，壳体187可以是大约圆形或环形的。壳体187为容纳在其中的发光元件提供盖子和保护，例如以上讨论的荧光体涂覆的LED管芯110(在本文的截面图中仅示出了一个)。例如，作为图1lA所示的照明模块180来实现LED管芯110，该照明模块180设置在PCB板185上。PCB板185可以与散热器188热连接。再次，由于荧光体可以被模制为合适的形状以用作合适的透镜，所以荧光体涂覆的LED管芯110不需要二级透镜。因此，可以灵活地配置灯管186以具有期望类型的光输出。
[0073]图12示出了具有布置成矩阵(B卩，行和列)的多个LED管芯110的另一 LED照明模块190的简化示意性俯视图。分割这些LED管芯110而没有切割载体衬底。可以在切割工艺之前，对LED管芯110施加荧光膜150。在切割工艺之后，通过荧光膜150环绕涂覆每个LED管芯110。然后将LED管芯110放置在诸如PCB的板185上。
[0074]图13示出具有布置成矩阵(B卩，行和列)的多个LED管芯110的又一 LED照明模块200的简化示意性俯视图。分割这些LED管芯110而没有切割载体衬底。此外，这些LED管芯110可以形成为LED的阵列。换句话说，在切割工艺中，这些LED管芯110保持在一起(没有切割为将它们互相分离)，而它们共同地与其他LED阵列分离。在切割工艺之前，可以对所有的LED管芯110都共同地施加荧光膜150。在切割工艺之后，荧光膜150共同地环绕涂覆LED管芯的阵列。然后，LED管芯110可以被放置在诸如PCB的板185上。
[0075]类似地，如果设置在板185上的LED管芯110具有矩阵的形状，则通过传播或扩散壳体(例如，与图1lB的壳体187类似的壳体)也可以容易地形成含有照明模块190或200的灯泡(包括MR系列灯泡)、派灯(par light)或筒灯的光源。为了简洁,本文没有具体示出光源的具体类型。
[0076]现在参照图14，以下讨论的是利用根据本发明的各个实施例的LED芯片160的示例性多芯片照明单元240A。照明单元240A包括支撑构件250。在一些实施例中，支撑构件250包括金属芯印刷电路板(MCPCB)。MCPCB包括可以由铝(或其合金)制成的金属基座。MCPCB还包括设置在金属基座上的导热但是电绝缘的介电层。MCPCB还可以包括设置在介电层上的由铜制成的薄金属层。在其他实施例中，支撑构件250可以包括其他合适的材料，例如陶瓷、铜或硅。支撑构件250可以包括有源电路并且还可以用于建立互连。
[0077]顾名思义，多芯片照明单元240A包括多个LED管芯110。LED管芯110是以上讨论的单结点荧光体涂覆的LED芯片160的多部分。为了简洁，本文中未示出LED芯片160的导电端子。在本文中所讨论的实施例中，LED管芯110物理地互相空间开。
[0078]照明单元240A还包括扩散覆盖件260。扩散覆盖件260为位于支撑构件250上的LED管芯110提供盖子。换句话说，可以通过扩散覆盖件260和支撑构件250共同地封装LED管芯110。可以或不可以通过扩散覆盖件260来完全覆盖支撑构件250。在一些实施例中，扩散覆盖件260具有弧形表面或轮廓。在一些实施例中，弧形表面可以基本上遵循半圆形的轮廓，从而使得通过LED管芯110所发出的每束光都可以以基本上垂直的入射角(例如，在90几度内)到达扩散覆盖件260的表面。扩散覆盖件260的弧形有助于减少由LED管芯110所发出的光的全内反射(TIR)。在一些实施例中，扩散覆盖件260具有用于入射光的进一步散射的纹理表面。
[0079]在一些实施例中，可以通过光学级硅基粘合材料270 (也被称为光学凝胶270)来填充LED管芯110和扩散覆盖件260之间的空间。在这些实施例中，扩散体颗粒可以混合在光学凝胶270内以便进一步扩散由LED管芯110所发出的光。在其他实施例中，可以通过空气填充LED管芯110和扩散覆盖件260之间的空间。
[0080]支撑构件250位于热耗散结构300 (也被称为散热器300)上。散热器300通过支撑构件250与LED管芯110热连接。散热器300被配置成有助于将热消散至环境大气中。散热器300包含诸如金属材料的导热材料。可以将散热器300的形状和几何尺寸设计成提供常见的灯泡的框架而同时将热从LED管芯110扩散出或导出。为了增强热转移，散热器300可以具有从散热器300的主体向外突出的多个鳍片310。鳍片310可以具有暴露给环境大气以有助于热转移的大量表面积。在一些实施例中，导热材料可以设置在衬底250和散热器300之间。例如，导热材料可以包括导热硅脂、金属焊盘、焊料等。导热材料还增强了从LED管芯110至散热器300的热转移。
[0081]除了多芯片照明装置之外，本发明的构思还可以应用于单芯片照明单元，例如，图15所示的单芯片照明单元240B。代替利用多个LED芯片160作为光源(诸如，图14的多芯片照明装置240A)，单芯片照明单元240B包括产生光的单个LED芯片160。与多芯片照明单元240A类似，单芯片照明单元240B包括:用于容纳附加的电子电路和提供互连的支撑构件250、考虑光的扩散覆盖件260、设置在扩散覆盖件260和支撑构件250之间的光学凝胶270以及用于热耗散的散热器300。单芯片照明单元240B可以包括促进光输出的附加部件，但是为了简洁，本文中没有详细描述这些附加部件。
[0082]图16是根据本发明的各个方面封装LED的方法400的流程图。方法400包括步骤410，其中，提供多个LED。LED设置在粘合胶带的上方。胶带设置在衬底上。在一些实施例中，衬底包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底中的一种。在一些实施例中，LED选自与多个档(bin)相关的一组LED。所选择的多个LED都属于多个档的子集。
[0083]方法400包括步骤420，其中，在多个LED的上方涂覆荧光层。荧光层可以包括黄色荧光体或黄色和红色荧光体颗粒的组合。荧光体颗粒可以混合在粘性流体中。在一些实施例中，粘性流体还可以包含扩散体颗粒。
[0084]方法400包括步骤430，其中，固化荧光层。荧光层的固化有助于其保持期望的形状。在一些实施例中，在高温(例如，在约130摄氏度至约170摄氏度的范围内的温度)下实施固化。
[0085]方法400包括步骤440，其中，去除胶带和衬底。
[0086]方法400包括步骤450，其中，将替换胶带附接至多个LED。
[0087]方法400包括步骤460，其中，在去除衬底之后，对多个LED实施切割工艺。因此，切割工艺不涉及切割衬底。
[0088]方法400包括步骤470，其中，回收利用或重新使用已去除的衬底，以用于将来的LED封装工艺。换句话说，已经去除的衬底可以用作需要封装的不同的多个LED的载体衬。
[0089]可以在本文讨论的框410至框440之前、期间或之后实施附加的工艺以完成照明装置的制造。例如，在一些实施例中，方法400可以包括模制荧光层的步骤，使得荧光层具有多个部分，每个部分都具有圆顶状轮廓或凹进的V形、U形或W形轮廓。这些部分中的每一个都设置在相应的一个LED的上方。这些部分用作下面的LED的透镜。为了简洁，本文中没有讨论其他附加的工艺。
[0090]图17示出包括以上讨论的照明单元240A的一些实施例的照明系统500的简化示意图。照明系统500具有基座510、附接至基座510的主体520以及附接至主体520的照明组件530。在一些实施例中，照明组件530是筒灯(或筒灯照明模块)。在其他实施例中，照明组件530可以是另一类型的灯，诸如派灯或灯管。照明组件530可以用于室内照明或室外照明，诸如街灯或路灯。
[0091]照明组件530可以包括以上参照图1至图16所讨论的照明单元(240A或240B)或照明模块(180、190或200)。换句话说，照明系统500的照明组件530包括基于LED的光源，其中，LED管芯以局部化的方式涂覆有荧光体。用于照明组件530的LED封装件被配置成产生光输出540。应该理解，在某些实施例中，不使用光学凝胶或扩散覆盖件的照明模块也可以用作照明系统500的光源(例如，照明组件530)。
[0092]本发明的一个方面涉及一种方法。该方法包括:提供设置在衬底的上方的多个发光管芯；在多个发光管芯上施加荧光体材料；在施加荧光体材料之后去除衬底；在衬底被去除之后，对该多个发光管芯实施切割工艺。
[0093]在一些实施例中，该方法还包括将衬底重新用于将来的制造工艺。
[0094]在一些实施例中，该方法还包括:在去除衬底之前，模制荧光体材料，使得设置在每个发光管芯的上方的荧光体材料的一部分都具有圆顶形、弧形、V形或W形。
[0095]在一些实施例中，衬底包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底中的一种。
[0096]在一些实施例中，进行设置，使得粘合胶带设置在衬底和多个发光管芯之间。在一些实施例中，该方法还包括:去除胶带；在已经去除衬底和胶带之后以及在实施切割工艺之前，将不同的胶带附接至多个发光管芯。
[0097]在一些实施例中，该方法还包括:在去除衬底之前，固化荧光体材料。
[0098]在一些实施例中，发光管芯包括已经经历了分选工艺的发光二极管(LED)。
[0099]在一些实施例中，该方法还包括:在附接之前，用一个或多个发光管芯作为光源来制造照明模块。
[0100]本发明的另一方面涉及一种封装发光二极管(LED)的方法。该方法包括:将胶带附接至多个LED，该胶带设置在衬底上；环绕多个LED涂覆荧光膜；固化该荧光膜；在固化之后去除衬底；以及在去除衬底之后分割LED。
[0101]在一些实施例中，该方法还包括:回收衬底以用于将来的LED封装工艺。
[0102]在一些实施例中，该方法还包括:在已经去除衬底之前，用模制装置配置荧光膜的形状。在一些实施例中，实施配置使得荧光膜被成形为具有多个圆顶，并且该圆顶分别设置在LED的上方。
[0103]在一些实施例中，衬底包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底中的一种。
[0104]在一些实施例中，该方法还包括:在分割LED之前，去除胶带；用不同的胶带代替被去除的胶带。
[0105]在一些实施例中，分割包括机械管芯切割工艺。
[0106]在一些实施例中，该方法还包括:对一组LED实施分选工艺；此后选择该组LED的子集作为附接至胶带的多个LED。
[0107]本发明的另一方面涉及一种制造发光二极管(LED)的方法。该方法包括:提供设置在粘合胶带上方的多个LED，该胶带设置在衬底上，其中，该衬底包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底中的一种；在多个LED的上方涂覆荧光层；固化荧光层；在固化之后去除胶带和衬底；将替换的胶带附接至多个LED ;在去除衬底之后对多个LED实施切割工艺；以及将衬底重新用于将来的LED封装工艺。
[0108]在一些实施例中，该方法还包括模制荧光层，使得荧光层具有多个弧形的部分，该多个弧形的部分均设置在相应的一个LED的上方。
[0109]在一些实施例中，提供多个LED包括:从与多个档相关的一组LED中选择多个LED，其中，所选择的多个LED都属于多个档的子集。
[0110]本发明的又一方面涉及一种封装发光二极管(LED)的方法。该方法包括:将胶带附接至多个LED，胶带设置在衬底上；环绕多个LED涂覆荧光膜；固化荧光膜；在固化之后去除衬底；以及在去除衬底之后分割LED。
[0111]在一些实施例中，以使衬底可以被回收利用的方式实施去除衬底。
[0112]在一些实施例中，该方法包括:在已经去除衬底之前，用成型模具模制荧光膜的形状。在一些实施例中，实施模塑，使得荧光膜被成形为多个部分，多个部分均具有以下形状中的一种:凹进的V形、凹进的W形、凹进的U形和多个圆顶形，并且荧光膜的每个部分都分别设置在不同的一个LED的上方。在一些实施例中，该方法可以还包括:在固化荧光膜之后，但是在去除衬底之前，在荧光膜的上方形成反射层。在一些实施例中，实施模制使得荧光膜被成形为多个部分，多个部分均具有凸起的圆顶形，并且荧光膜的每个部分都分别设置在不同的一个LED的上方。
[0113]在一些实施例中，分割还包括:机械切割LED之间的区域以分离LED。
[0114]在一些实施例中，该方法还包括:将一组LED分选为多个档；此后，选择多个档的子集中的LED作为多个LED以附接至胶带。
[0115]本发明的另一方面涉及一种制造发光二极管(LED)的方法。该方法包括:提供设置在粘合胶带的上方的多个LED，胶带设置在衬底上，其中，衬底包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底中的一种；在多个LED的上方涂覆荧光层，荧光层包括多个子层；固化荧光层；在荧光层的上方形成反射层；在形成反射层之后，剥离胶带；在形成反射层之后去除衬底，以衬底可以再利用的方式实施去除衬底；将替换胶带附接至多个LED ;以及在去除衬底之后对多个LED实施切割工艺。
[0116]在一些实施例中，荧光层的子层中的一层包含与荧光体颗粒混合的凝胶，并且子层中的另一层包含与扩散体颗粒混合的凝胶。
[0117]在一些实施例中，荧光层的子层中的一层包含与凝胶混合的黄色荧光体颗粒，并且子层中的另一层包含与凝胶混合的红色荧光体颗粒。
[0118]在一些实施例中，反射层包含银或铝。
[0119]在一些实施例中，该方法还包括:模制荧光层使得荧光层具有多个预定部分，该多个预定部分均设置在相应的一个LED的上方。在一些实施例中，预定部分均具有凹进的V形、凹进的U形和凹进的W形中的一种。在一些实施例中，预定部分均具有凸起的圆顶形状。
[0120]在一些实施例中，提供包括:从与多个档相关的一组LED中选择多个LED，其中，所选择的多个LED都属于多个档的子集。
[0121]本发明的另一方面涉及照明装置。该照明装置包括:发白光的管芯，该发白光的管芯包括:第一类型的半导体层；设置在第一类型的半导体层的上方的发光层；设置在发光层的上方的第二类型的半导体层；在第二类型的半导体层远离第一类型的半导体层的表面上所设置的两个导电端子；以及覆盖第一类型的半导体层、发光层、第二类型的半导体层、和导电端子的荧光膜，其中，荧光膜包括第一子层和设置在第一子层的上方的第二子层。
[0122]在一些实施例中，第一子层包含与荧光体颗粒混合的凝胶，并且第二子层包含与扩散体颗粒混合的凝胶。
[0123]在一些实施例中，第一子层包含与凝胶混合的黄色荧光体颗粒，并且第二子层包含与凝胶混合的红色荧光体颗粒。
[0124]在一些实施例中，荧光膜具有凸起圆顶形状。
[0125]在一些实施例中，荧光膜具有以下形状中的一种:凹进的V形、凹进的U形或凹进的W形。在一些实施例中，照明装置还包括设置在荧光膜的上方的反射层。
[0126]在一些实施例中，荧光膜的折射率在约1.4至约2.0的范围内。
[0127]在一些实施例中，照明装置还包括支撑构件，多个发白光的管芯位于该支撑构件上。在一些实施例中，照明装置还包括壳体，支撑构件和多个发白光的管芯位于壳体内。在一些实施例中，为灯泡、灯管、派灯和筒灯中的一种配置壳体。在一些实施例中，多个发白光的管芯被布置成行。在一些实施例中，多个发白光管芯被布置成矩阵。
[0128]上面论述了若干实施例的特征，使得本领域普通技术人员可以更好地理解以下的详细描述。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与本文所介绍的实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
【权利要求】
1.一种封装发光二极管(LED)的方法,包括: 将胶带附接至多个LED，所述胶带设置在衬底上； 环绕所述多个LED涂覆荧光膜； 固化所述荧光膜； 在固化之后去除所述衬底；以及 在去除所述衬底之后分割所述LED。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以使所述衬底可以被回收利用的方式来实施去除所述衬底的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括:在去除所述衬底之前，用成型模具模制所述荧光膜的形状。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，实施模制使得所述荧光膜被成形为多个部分，其中每一部分均具有以下形状中的一种:凹进的V形、凹进的W形、凹进的U形和多个圆顶的形状，并且所述荧光膜的每个部分都分别设置在不同的LED的上方。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括:在固化所述荧光膜之后，但是在去除所述衬底之前，在所述荧光膜的上方形成反射层。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，实施模制，使得所述荧光膜被成形为多个部分，每一部分均具有凸起的圆顶形状，并且所述荧光膜的每个部分都分别设置在不同的LED的上方。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分割还包括:机械切割所述LED之间的区域以分尚所述LED。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将一组LED分选为多个档；以及 此后，选择所述多个档的子集中的LED作为附接至所述胶带的所述多个LED。
9.一种制造发光二极管(LED)的方法,包括: 提供设置在粘合胶带上方的多个LED，所述胶带设置在衬底上，所述衬底包括玻璃衬底、硅衬底、陶瓷衬底和氮化镓衬底中的一种； 在所述多个LED的上方涂覆荧光层，所述荧光层包括多个子层； 固化所述荧光层； 在所述荧光层的上方形成反射层； 在形成所述反射层之后，剥离所述胶带； 在形成所述反射层之后，去除所述衬底，以使所述衬底可以再利用的方式实施去除所述衬底； 将替换胶带附接至所述多个LED ；以及 在去除所述衬底之后对所述多个LED实施切割工艺。
10.一种照明装置，包括: 发白光的管芯，包括: 第一类型的半导体层； 发光层，设置在所述第一类型的半导体层上方； 第二类型的半导体层，设置在所述发光层上方；两个导电端子，设置在所述第二类型的半导体层远离所述第一类型的半导体层的表面上；以及 荧 光膜，覆盖下方的所述第一类型的半导体层、所述发光层、所述第二类型的半导体层以及所述两个导电端子，所述荧光膜包括第一子层和设置在所述第一子层上方的第二子层。
【文档编号】H01L33/48GK104037298SQ201310228797
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年3月7日
【发明者】曾志翔, 李孝文, 吴民圣, 林天敏 申请人:台积固态照明股份有限公司