陶瓷基发光二极管(led)装置、组件和方法
【专利摘要】公开了包含诸如发光二极管(LED)或LED芯片的一个或多个光发射器装置的装置、组件和方法。在一个方面中，光发射器装置组件可以包括具有顶面的陶瓷主体、直接或间接安装在顶面的一个或多个光发射器装置、以及安装在顶面并且耦接至一个或多个光发射器装置的一个或多个电气组件，其中，一个或多个电气组件可以通过一个或多个非金属层与陶瓷主体隔开。本文中公开的组件可以导致改善的光提取和热管理。
【专利说明】陶瓷基发光二极管(LED)装置、组件和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年3月30日提交的U.S.专利申请序号第13/436，247的优先权，通过引用将其公开结合于此。
【技术领域】
[0003]本文中公开的主题主要涉及用于发光二极管(LED)发光的组件、模块、和方法。更具体地，本文中公开的主题涉及用于增强提取自诸如发光二极管(LED)或LED组件的光发射器装置的亮度并且改善诸如发光二极管(LED)或LED组件的光发射器装置的制造性的装置、组件和方法。
【背景技术】
[0004]利用诸如发光二极管(LED)或LED组件的光发射器或光发射器装置的光电装置在电子消费中具有各种应用。在热管理和尺寸能够是重要的空间受限应用中，一种或多种高亮度LED芯片，例如，能够被封装在用作光源的表面安装装置(SMD)壳体内。一些高亮度LED芯片能够容纳在带引线的塑料芯片载体(PLCC)中或在陶瓷基壳体或基板，例如，包括低温共烧陶瓷(LTCC)材料或高温共烧陶瓷(HTCC)材料的壳体中。在汽车、广告牌(signage，招牌)、建筑、个人和通用照明应用中，LED芯片和/或LED壳体能够改善显示背光和照明。用于封装在SMD壳体内的LED芯片的典型的终端产品例如包括但不限于，LED灯泡、商业/住宅定向照明(direct1nal lighting)、一般室内/户外照明、商用显示器、室内展示柜、用于照相机的闪光、零售和窗口展示、应急照明和标牌、家用电器、以及电视和汽车仪表板。
[0005]LED组件改善的一个方面包括增强每个封装提取的光量或亮度。用于高亮度LED芯片的封装能够结合用于增强每个LED芯片提取的光量的各种设计特征。用于增强封装亮度的设计特征可以包括例如，使用的荧光体的类型、粘合LED芯片的方法、和/或包围壳体内的LED芯片的反射材料的选择。LED组件改善的其他方面包括例如当LED组件被安装至外部光源时改善SMD壳体的热性能和/或最小化总体尺寸、或所占空间以有效利用空间的设计特征的结合。
[0006]因此，需要克服或缓解现有技术光发射器装置组件、模块和方法的改善的光发射器装置组件、模块和方法。具体地，例如，需要能够以减少的成本、高于现有装置的可制造性和产量生产的高效率LED和LED组件。
【发明内容】
[0007]根据本公开内容，提供了发光二极管(LED)装置、组件、和方法。因此，本公开的目标是提供改善光提取和热效率的光发射器装置组件、模块和方法。
[0008]通过本文描述的主题，从本文公开的内容变得显而易见的这些和其他目标被至少整体或部分被实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]包括对本领域普通技术人员来说的最佳模式的本发明的主题的充分和开放的公开在说明中的剩余部分被阐述的更具体，包括参考附图，其中:
[0010]图1A和图1B示出了根据本主题实施方式的光发射器装置组件的截面侧视图；
[0011]图2A和图2B示出了根据本主题又一种实施方式的光发射器装置组件的截面侧视图；
[0012]图3示出了根据本主题的光发射器装置组件的顶视图；
[0013]图4示出了根据本主题的光发射器装置组件的透视图；以及
[0014]图5A示出了沿着图3的线5-5截取的光发射器装置组件的截面图，并且图5B示出了光发射器装置组件另一个实施方式的截面图。
【具体实施方式】
[0015]现在将对本文的主题的实施方式或可能的方面进行详细地参考，所述主题的一个或多个实例在图中示出。提供各实例来说明主题而不是作为限制。事实上，作为实施方式的一部分所示出或描述的特征可用于另一实施方式以产生又一实施方式。本公开中所公开和预见的主题旨在覆盖这些修改和变更。
[0016]如在各个附图中所示出的，出于说明性的目的，某些结构或部分的尺寸相对于其他结构或部分被放大，并且因此，被设置为示出本主题的一般结构。此外，参考形成在其他结构、部分或两者中的结构或部分描述了本主题的各个方面。本领域技术人员将认识到，参考形成在另一结构或部分上或上方的结构预期另外的结构、中间部分或这两者可以插入。参考形成在另一结构或部分上或上方的结构而没有插入结构或部分在本文中被描述为直接形成在所述结构或部分上。同样，应该理解，当元件被称为“连接”、“附接”或“耦接”至另一元件时，其可直接连接、附接或耦接至另一元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”、“直接附接”或者“直接耦接”至另一元件时，则不存在中间元件。
[0017]而且，在本文中使用诸如“在…上〃、“在…上方”、“上部”、“顶部”、“下部”或“底部”等的相对术语来描述如图中所示的一个结构或部分与另一结构或部分的关系。应该理解的是，诸如“在…上”、“在…上方”、“上部”、“顶部”、“下部”或“底部”等的相对术语旨在包括除图中所描绘的方位之外的装置的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为在其他结构或部分上方的结构或部分将被定向为在其他结构或部分下方。同样，如果图中的装置沿着轴旋转，则被描述为在其他结构或部分上方的结构或部分将被定向成毗邻其他结构或部分或者在其他结构或部分的左侧。类似的标号在全文中指代类似的元件。
[0018]除非具体描述了不存在一个或多个元件，否则本文中所使用的术语“包含(comprising) ”, “包括(including) ”和“具有(having) ”应被解释为不排除存在一个或多个元件的开放式术语。
[0019]根据本文中所描述实施方式的光发射器或发光装置可包括在例如，碳化硅(SiC)基板(这些装置由北卡罗来纳的达勒姆的Cree公司制造和出售)的生长基板上制造的II1-V族氮化物(例如，氮化镓(GaN))基发光二极管(LED)芯片或激光器。其他生长基板也预期在本文中，例如但不限于，蓝宝石、硅(硅)和GaN。在一个方面中，SiC基板/层可以是4H多晶娃型(polytype)碳化娃基板/层。然而，可使用诸如3C、6H和15R多晶娃型的其他SiC备选多晶硅型。合适的SiC基板从本主题的受让人，北卡罗来纳的达勒姆的Cree公司获得，生产这类基板的方法阐释在科学文献和常见受让的U.S.专利，包括但不限于U.S.专利第Re.34，861号；U.S.专利第4，946，547号；U.S.专利第5，200，022号中；通过引用将其全部内容整体结合于此。本文中预期了任何其他合适的生长基板。
[0020]如在本文中使用的，术语“第III族氮化物”是指氮与通常为铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)的周期表的第III族中的一个或多个元素之间形成的半导体化合物。术语还指诸如GaN、AlGaN和AlInGaN的二元、三元和四元化合物。第III族元素可与氮结合以形成二元化合物(例如，GaN)、三元化合物(例如，AlGaN)和四元化合物(例如，AlInGaN)。这些化合物可具有其中一摩尔的氮与总共一摩尔的第III族元素结合的经验式。因此，诸如AlxGal-xN(其中，1>X>0)的结构式通常用于描述这些化合物。用于第III族氮化物的外延生长的技术已经得到合理的开发并且在适当的科学文献中进行了报道。
[0021]虽然本文中公开的LED芯片的各种实施方式包括生长基板，但是本领域中的技术人员将理解的是，包括LED芯片的外延层在其上生长的晶体外延生长基板可以被去除，并且独立式外延层可以被安装在替代载体基板或与原始基板具有不同的热、电、结构和/或光学特征的基板上。本文中所描述的主题不限于具有晶体外延生长基板的结构并且可与其中外延层已经从它们的原始生长基板去除并且粘结至替代载体基板的结构结合使用。
[0022]根据本主题一些实施方式的第III族氮化物，例如能够制造在生长基板(例如，
S1、SiC、或蓝宝石基板)上，以提供水平装置(在LED芯片相同侧上具有至少两个电触点)。而且生长基板可在制造之后保持在LED上或被去除(例如，通过蚀刻、磨削(grinding)、抛光等)。例如，可去除生长基板，以减小所产生的LED芯片的厚度和/或减少通过垂直LED芯片的正向电压(forward voltage)。例如,水平装置(有或无生长基板)可以是被结合(例如，使用焊料)至或配线结合至载体基板或印刷电路板(PCB)的倒装芯片(flip chip)。通过在Bergmann等的美国公开第2008/0258130号和Edmond等的美国公开第2006/0186418号中的实例讨论了水平LED芯片结构的实例，通过引用将其全部内容结合于此。
[0023]一个或多个LED芯片能够至少部分地涂覆一种或多中荧光体。荧光体可以吸收部分LED芯片光并发出不同波长的光，从而LED装置或封装发出来自LED芯片和荧光体的每一个的光的组合。在一个实施方式中，LED装置或封装发出被感知为从来自LED芯片和荧光体的发射光的组合而产生的白色光。可使用多种不同的方法来涂覆和制造一个或多个LED芯片，其中，一种合适的方法在题均为“Wafer Level Phosphor Coating Methodand Devices Fabricated Utilizing Method” 的美国专利申请序号第 11/656，759 和11/899, 790中进行了描述，通过引用将其全部内容结合于此。用于涂覆一个或多个LED芯片的其他合适的方法在题为 “Phosphor Coating Systems and Methods for LightEmitting Structures and Packaged Light Emitting D1des Including PhosphorCoating” 的 U.S.专利申请序号第 12/014，404 和题为 “Systems and Methods forApplicat1n of Optical Materials to Optical Elements”的部分继续申请U.S.专利申请序号第12/717,048中进行了描述，通过引用将其全部内容结合于此。可使用诸如电泳沉积(EPD)的其他方法涂覆LED芯片,利用在题为“Close Loop Electrophoretic Deposit1nof Semiconductor Devices”的U.S.专利申请序号为11/473，089中描述了合适的EF1D方法，通过引用将其全部内容结合于此。应理解，根据本主题的LED装置、系统和方法也可具有不同颜色的多个LED芯片，这些LED芯片中的一个或多个可以发射白光。如本领域的技术人员所理解的，可以诸如通过注出来使用密封剂结合LED组件或基板，以覆盖一个或多个LED芯片。在这种情况下，为了实现期望颜色的期望光输出，的可以将任何合适类型和颜色的荧光体加入密封剂。荧光体的这类使用可以替代或加入一个或多个LED芯片的任何荧光体涂覆。
[0024]将参考图1A至图5B描述本主题的实施方式。现在参考图1A和图1B，光发射器装置组件可以包括可以安装在非金属基板(例如，陶瓷)上方而在芯片附接界面处没有金属层的光发射装置组件或LED组件。通常，期望基板高度反射可见光(例如，大于约90%)并且提供热传导和机械支撑。例如，包含氧化铝的陶瓷材料在包含这些期望性质的材料之间。图1A和图1B分别示出了这种方式安装的通常表示为110的光发射器封装或LED组件。例如，如图1A所示的LED组件110可包括可以是任何适当形状和配置的陶瓷基板或主体112。相比于使用金属(例如，银或铝)作为反射器的光发射器装置组件或LED组件的常规配置，相信陶瓷基LED组件能够提供改善的反射并且因此改善的效率。然而金属反射器通常仅产生约95%的全反射(即，漫反射加镜面反射)的，陶瓷基反射器能够产生高达99%或更高的全反射。为了进一步改善全反射，至少陶瓷主体112的部分可被设计成具有增大的孔隙率以进一步增加漫反射的量。因为热管理性能，所以陶瓷材料可以进一步期望用在LED组件中。例如，氧化铝材料(AL2O3)具有相对低的热阻、低湿气敏感性、在高温环境中优良的可靠性、以及优良的散热能力。
[0025]在一个方面中，陶瓷主体112能够包括使用低温共烧陶瓷(LTCC)材料和处理浇铸的陶瓷主体。具体地，例如，陶瓷主体112能够包括由薄绿陶瓷带浇铸的基板。陶瓷带可以包括在本领域已知的任何陶瓷填料，例如，诸如具有0.3至0.5重量份玻璃料的氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)。当带被焙烧时，玻璃料在陶瓷带内能够用作粘合剂和/或烧结剂。绿带能够通过浇铸一厚层浆料分散的玻璃料、陶瓷填料、一种或多种附加粘合剂和易挥发的溶剂而形成。浇铸层可以在低温下加热以去除易挥发溶剂。用于陶瓷主体112的绿陶瓷带能够有利地包括任何期望的厚度，因此当需要时，处理成更薄的尺寸。在另一方面，能够使用HTCC。陶瓷主体112可以进一步包括具有包含在其中的多种散射颗粒的陶瓷材料。合适的散射颗粒的实例可以包括例如Al203、Ti02、BaS04和/或AlN的颗粒。在一个【具体实施方式】中，可以基于成本考虑、以及其机械的、光的、电的、和热的性能而选择Al2O3颗粒。在另一个方面，基板能够是相对简单的结构而不用插入诸如那些由薄或厚膜处理制造的层(例如，裸基板制造的CoorsTek和若干其他的)。这样的基板可以和其他材料(例如，氧化错)一起焙烧以改善光学和机械性能。
[0026]再次参考图1A和图1B，陶瓷主体112例如可以被形成为没有任何腔体或凹槽，以便一个或多个LED芯片114设置在陶瓷主体112上并且能够安装到陶瓷主体112。作为实例，主体112可以包括可以但不必沿着单个平面设置的诸如顶面的表面。诸如LED芯片114的一个或多个LED芯片可以直接安装至主体112的表面，仅薄的粘合(例如，硅树脂或环氧树脂)介于主体112和LED之间(没有任何的插入层，诸如金属或其他层，如图1A中所示)。替换地，例如如图1B所示，诸如LED芯片114的一个或多个LED芯片可以间接地安装到陶瓷主体112的表面，LED芯片114被安装到可以是非金属层的第一插入层116。可以使用一个或多个插入层，并且它们全部可以是非金属层。例如并且在没有限制地，如图1B所示，第二插入层118也可以设置在主体112和LED芯片114之间，第二插入层118在第一插入层116之下并且靠着第一插入层116。一个或多个插入层的宽度可以等于、少于或大于LED芯片114宽度。作为实例，第二插入层118被示出为宽度宽于LED芯片114的宽度，并且在图1B中的箭头Al指示了虚线以示出作为第二插入层118的宽度可以比LED芯片114的宽度小的实例替代地，第二插入层118可以延伸至的地方。
[0027]在其他设置中，LED芯片114能够诸如通过引线键合120或任何其他合适的技术电连接至一个或多个电气组件。如本文中所使用的，例如但不限于，电气组件可以包括电迹线、导线、电衬垫、接触件或焊盘、或任何其他合适的电气组件。例如，第一电气组件122和第二电气组件124可以均包括具有设置在其上的线粘合的金或银部分的铜箔。第一电气组件122和第二电气组件124的一个能够用作阴极，另一个用作用于阳极，用来向LED芯片114提供电流，以照射LED芯片内的活性层。替换地，LED芯片114可以是粘合到第一电气组件和第二电气组件的倒装芯片。也可以使用任何其他合适的粘合技术。不考虑具体的连接，第一电气组件122和第二电气组件124可以通过一个或多个非金属层与陶瓷主体112隔开。例如，如图1A和图1B所示，粘合层126和粘合层128可以分别位于陶瓷主体112与第一电气组件122和第二电气组件124之间。例如，粘合层126和粘合层128均可以包括有机类粘合剂、压力敏感粘合剂(PSA)、和/或环氧树脂或硅树脂粘合剂。
[0028]通过使用非金属层(例如，第一插入层116和第二插入层118、粘合层126和粘合层128)将LED芯片114与第一电气组件122和第二电气组件124连接至陶瓷主体112，可以大大地改善LED组件110的制造性。具体地，例如，现有技术方法需要资源密集型处理，其中，通过物理气相沉积等在基板上沉积籽晶层，在籽晶层上电镀铜以在基板上形成电迹线。其他金属通常电镀在铜上以使它们线结合。这类方法要求对陶瓷主体112执行多个附加的处理步骤，并且这些附加的处理步骤可能在陶瓷表面留下污染，该污染可能难以去除并且不利地影响装置的性能(例如，亮度)和可靠性。相反，使用如本文中讨论的一个或多个插入非金属层，第一电气组件122和第二电气组件124可以在相对简单处理中粘合至陶瓷主体112。在这样的配置中，在多层印刷电路板工业中，迹线图案可以与基板112分开形成并且通过本领域技术人员已知的粘性膜使用诸如例如热压层压技术和/或超压室层压技术被应用。
[0029]进一步，在这方面，在图2A所示的可替换配置中，LED组件110能够包括位于陶瓷主体112和第一电气组件122之间的附加介电层127。同样地，虽然在图2A或图2B中未示出，类似的介电层可以位于陶瓷主体112和任何其他电气组件(例如，第二电气组件128)之间。介电层127可以是在本领域中已知的各种材料层的任何一种，诸如覆铜层压板(CCL)(例如，玻璃加固的FR-4、CEM-3、CEM-4或其他相关的复合材料，诸如来自Risho的CS-3965)。在一种【具体实施方式】中，例如，介电层127可以是柔性印刷电路板(“柔性带"PCB)，该柔性印刷电路板包括在柔性塑料树脂(例如，聚酰亚胺、来自DuPont的Kapton)的一个或多个层内具有至少一个传导层的聚合物类膜。在该示例性配置中，粘合层126能够包括设置在柔性印刷电路板上的带状粘合剂，以容易地连接至陶瓷主体112。然而，应当认识到，介电层127可以包括在包括预浸料材料、增强层压板(例如，玻璃加强的环氧树脂、使用碳纤维的材料)、和非增强材料的多层PCB或柔性PCB中使用的任何材料。
[0030]如图2A进一步所示，附加组件可以集成到LED组件110，以改善其性能和制造性。例如，LED组件110可以进一步包括可以设置在介电层127上并且至少部分地在电气组件122和电气组件124上的电气绝缘焊料掩膜130，使得当焊料被用来将一个或多个线附接至电气焊料衬垫(未示出)时，焊料可以包含在预定义区域内。选择白色焊料掩膜能够改善LED组件110的总体反射率。类似地，嵌条134能够围绕在陶瓷主体112顶面以上限定的发光区域的周边设置，嵌条134可以是或透明的或反射的(例如，白色的)。例如，嵌条134可以通过在其中结合T12颗粒或通过形成硅树脂或环氧树脂材料的嵌条134而制成白色。不考虑具体配置，嵌条134可以改善LED组件110侧壁部分的反射，从而补偿介电层127具有相对较低的反射率(例如，在此介电层127包括FR-4)的配置。具有这样的嵌条134的LED组件110的示例性配置可以在2012年3月30日提交的共同拥有的U.S.专利申请序号第13/435,912中找到，通过引用将该专利的全部内容结合于此。
[0031]LED组件110可以进一步包括至少部分地围绕LED芯片114所处的发光区域设置的保持材料(retent1n material) 132,在此,保持材料132可以称为坝(dam)。在保持材料132的放置之后，密封剂E可以被设置在因此形成的凹槽内。密封剂E可以包含一种或多种荧光体，从而使从一个或多个LED芯片114发射的光可以产生所期望波长的发射。密封剂E可以在保持材料132的一个或多个内壁之间设置的空间内选择性地填充至任何合适的程度。例如，可以将密封剂E填充至等于保持材料132的高度的程度或高于或低于保持材料的任何程度。密封剂E的程度可以是平面或以任何合适的方式弯曲，诸如，凹入或凸出，。
[0032]LED组件110也可以包括反射层113，该反射层113可以，例如但不限于，如图2A所示位于并且设置在陶瓷主体112内。在另一方面，如图2A中的虚线所示，反射层113'可选地位于并且设置在陶瓷主体112的底面(即，与在其上设置有一个或多个LED芯片114的顶面相对的表面)。反射层113或113,可以，例如包括金属反射器(例如，银层)、白色的热化合物、或已知的任何其他材料，以限制通过陶瓷主体112底面的损耗，从而进一步改善LED组件110的全反射。反射层113或113'可以包括金属或介电材料并且可以例如是粘合在一起的两个陶瓷材料或其他反射材料。
[0033]此外，可以结合陶瓷主体112设置附加材料层以限定多层基板。如图2B所示，例如，可以结合陶瓷主体112设置至少一个附加基板层115。在这个配置中，材料层的组合可以限定梯度，其中，陶瓷主体112可以包括具有优化的热导率的相对致密的层(例如，蓝宝石层)，然而基板层115表现相对改善的反射。在这方面，基板层115可以相对于陶瓷主体112具有相对高程度的孔隙率，从而基板层115表现出较高程度的漫反射率。这个配置可以允许热量从芯片中散出，同时依然产生高度的全反射。此外，由LED114产生的光在被反射回能够重新吸收该光的外延层之前可以很深地穿入多层子结构中。这个配置也可以包括，例如但不限于，位于并且设置在陶瓷主体112内的反射层113。在另一方面中，如图2B中虚线所示，反射层113'可选地仅位于且设置在基板层115的底面上。反射层113或113'，例如可以包括金属反射器(例如，银层)、白色的热化合物、或已知的任何其他材料，以限制损耗，从而进一步改善LED组件110的全反射。反射层113或113'可以包括金属或介电材料并且例如可以是粘合在一起的两个陶瓷材料或其他反射材料。
[0034]现在参考图3至图5B，用于包括诸如以上讨论的陶瓷基LED配置的光发射器装置组件的又一种替换配置可以结合由形成开口的壁限定的凹槽。图3和图4示出了发光封装或LED组件，通常表示140，包括由外壁142、143、144、和145形成的封装主体141。封装主体141可以包括在本领域已知的任何材料。例如，主体141能够包括模制的塑料、陶瓷、热固树脂、硅树脂和/或热塑性材料或这些或其他材料的任何组合。类似于上述构造，主体141可以包括使用低温共烧陶瓷(LTCC)材料和处理浇铸的陶瓷主体，或可以使用HTCC。
[0035]LED组件140的外壁142至145可以，例如但不限于，形成基本上正方形的主体141。形状也可以是任何其他形状或配置，诸如圆形或配置。外壁142至145可以在主体141的角部包括一个或多个凹口 N。LED组件140可以包括顶面146和底面148。LED组件140的一个角部可以包括用于识别LED组件140的特定侧的电特性的标记150。例如，标记150可以指明包括阳极或阴极的组件的一侧。
[0036]LED组件140可以进一步包括限定通常由R表示的凹槽的一个或多个内壁。在此，内壁152、153、154、和155限定了在主体141内的凹槽R。内壁152至155在内壁相交处可以包括基本上正方形或圆形的角部。可选地，组件140可以包括在其中限定基本上为圆形凹槽的单个内壁。可选地，内壁152至155可以涂覆有反射材料，诸如银涂覆，以进一步增加没LED组件140提取的光的量。
[0037]诸如LED或LED芯片158的一个或多个光发射器可以安装下部表面156或设置在下部表面156上方。LED芯片158可以安装在例如如图5A所不的一个或多个插入层上,或可替换地LED芯片可以直接安装在下表面156上而没有如图5B所示的任何一个或多个插入层。LED组件140的下表面156可以包括分别由第一非金属层163和第二非金属层165与下表面156隔开的第一电气组件162和第二电气组件164。第一电气组件162和第二电气组件164可以均包括导电材料(例如，银金属)，所述导电材料耦接至下表面156，但分别由第一非金属层163和第二非金属层165与下表面156物理地隔开。一个或多个LED芯片158可以使用利用引线键合处理(wirebonding process)形成的导线160电连接至第一电气组件162和第二电气组件164。第一电气组件162和第二电气组件164的一个用作阴极，另一个用作的阳极，用来向LED芯片158提供电流，以照射LED芯片内的活性层。替换地，LED芯片158可以是粘合到第一电气组件和第二电气组件的倒装芯片。也可以使用任何其他合适的粘合技术。
[0038]LED组件140可以进一步包括热组件166。热组件166能够通过从一个或多个LED芯片158扩散并且将热量传导走而帮助管理LED组件140的热性能。热组件166能够包括一个或多个附加层168，以进一步改善LED组件140的热扩散和热管理能力。例如，附加层168能够包括芯片附接层(die-attach layer)。使用HTCC或任何其他合适的导热基板可以降低使用添加的热组件的任何必要性。
[0039]现在，参考沿着图3的线5-5截取的图5A的截面图，进一步示出了 LED组件140的特征。在该示图中，凹槽R分别由内壁152、154和外壁142、144限定。凹槽R的开口可以尽可能地大，而不用一直延伸到外壁142、144的边缘。密封剂E可以设置在凹槽内，并且可以包含一种或多种荧光体，从而使从一个或多个LED芯片158发射的光产生期望波长的发射。具有或不具有所包含的或随后添加的荧光体的密封剂E可以在凹槽R内填充至任何程度，例如与LED组件140的顶面146平齐。
[0040]一个或多个LED芯片158可以通过使用导线160的引线键合分别电连接至第一电气组件162和第二电气组件164。LED芯片158可以在凹槽R内安装在包括一个或多个附加导热层168的一个或多个热组件166上。然后，一个或多个插入层诸如，例如传导层168可以通过任何合适的技术沉积在热组件上。
[0041 ] 至少一个导热通孔170可以设置或埋在主体141内，并且进一步设置在热组件166和热衬垫172之间从LED组件140的底面148延伸。热衬垫172可以进一步扩散从LED组件140散出的热量，并且可以将热量导到外部热沉中。热衬垫172可以包括在本领域已知的任何合适的形状、尺寸、和/或几何结构。在一个方面中，多个导热通孔170可以用于散出从一个或多个LED芯片158释放的热量。导热通孔170可以通过使热量在远离一个或多个LED芯片158的路径上流入热组件166和诸如传导层168的任何插入层，通过主体141，流出热衬垫172并流入外部热忱(未示出)而将热量从LED组件140引导走。外部热沉可以包括LED组件140可以热连接并且电连接的印刷电路板(PCB)或其他外部元件。导热通孔170可以包括在本领域已知的任何导热材料，例如可以帮助最小化LED芯片和外部热沉之间的结温差的银金属，因此延长LED组件140的寿命。
[0042]如图5B所示但并限于，一个或多个LED芯片158可以在凹槽R内直接安装在下表面156上而没有任何插入层。作为一种实施例，LED芯片158可以直接安装在下表面156上而没有诸如热组件166或导电层168的插入层或结构。在图5B中示出的LED组件140可以但不必包括在图5A中示出的导热通孔170或热衬垫172或突出层174。否则，在图5B中示出的LED组件140可以包括与在图5A中示出的实施方式相同的特征和结构。
[0043]在附图中示出和在上面描述的本公开的实施方式是可在所附权利要求的范围内做出的大量示例性实施方式。可以设想，LED组件的配置，诸如本文中公开的配置，可以包括不是那些具体公开的多个配置。
【权利要求】
1.一种光发射器装置组件，包括: 具有顶面的非金属主体； 一个或多个光发射器装置，安装在所述顶面上；以及 一个或多个电气组件，安装在所述顶面上并电耦接至所述一个或多个光发射器装置，其中，所述一个或多个电气组件通过一个或多个非金属层与所述非金属主体隔开。
2.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述非金属主体包括陶瓷材料。
3.根据权利要求2所述的光发射器装置组件，其中，所述非金属主体包括厚膜陶瓷基板。
4.根据权利要求2所述的光发射器装置组件，其中，所述非金属主体包括薄膜陶瓷基板。
5.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，没有金属与所述非金属主体直接接触。
6.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述非金属主体包括包含在其中的多个散射颗粒。
7.根据权利要求6所述的光发射器装置组件，其中，所述多个散射颗粒包括T12颗粒。
8.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述非金属主体包括低温共烧陶瓷(LTCC)材料。
9.根据权利要求8所述的光发射器装置组件，其中，LTCC材料包括具有0.3至0.5重量份玻璃料的氧化铝(Al2O3)。
10.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述非金属主体包括高温共烧陶瓷(HTCC)主体。
11.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个光发射器装置包括发光二极管(LED)芯片。
12.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个光发射器装置间接安装在所述顶面上，一个或多个插入层介于所述一个或多个光发射器装置和所述顶面之间。
13.根据权利要求12所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个插入层是非金属的。
14.根据权利要求12所述的光发射器装置组件，包括多个插入层。
15.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个光发射器装置直接安装在所述顶面，除了薄的粘合层之外没有任何插入层。
16.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个非金属层包括粘合剂。
17.根据权利要求16所述的光发射器装置组件，其中，所述粘合剂包括环氧树脂。
18.根据权利要求16所述的光发射器装置组件，其中，所述粘合剂包括硅树脂粘合剂。
19.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个非金属层包括一个或多个介电层。
20.根据权利要求19所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个介电层包括聚酰亚胺类聚合物。
21.根据权利要求19所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个介电层包括印刷电路板(PCB)。
22.根据权利要求21所述的光发射器装置组件，其中，所述印刷电路板包括FR-4、CEM-3、CEM-4或相关的复合材料。
23.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，包括具有比所述非金属主体相对高的热导率的一个或多个插入基板层。
24.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，包括位于与所述顶面相对的所述非金属主体的底面上或在所述非金属主体内的一个或多个反射层。
25.根据权利要求24所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个反射层包括金属反射层。
26.根据权利要求24所述的光发射器装置组件，其中，所述一个或多个反射层包括白色的热化合物。
27.根据权利要求1所述的光发射器装置组件，包括围绕发光区域周围应用的嵌条。
28.根据权利要求27所述的光发射器装置组件，其中，所述嵌条包括硅树脂。
29.根据权利要求27所述的光发射器装置组件，其中，所述嵌条包括包含在其中的多个散射颗粒。
30.根据权利要求29所述的光发射器装置组件，其中，所述多个散射颗粒包括T12颗粒。
31.一种形成具有增加的亮度的光发射器装置组件的方法，所述方法包括: 将一个或多个光发射器装置安装在非金属主体的顶面上，在芯片附接界面处没有金属层； 在所述非金属主体的所述顶面上沉积一个或多个非金属层；以及将一个或多个电气组件安装到所述一个或多个非金属层，其中，所述一个或多个电气组件通过所述一个或多个非金属层与所述非金属主体隔开。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述非金属主体包括陶瓷主体。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述陶瓷主体包括厚膜陶瓷基板。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，所述陶瓷主体包括薄膜陶瓷基板。
35.根据权利要求31所述的方法，其中，将一个或多个光发射器装置安装在非金属主体的顶面上包括在所述非金属主体的所述顶面上沉积一个或多个插入层并且将所述一个或多个光发射器装置安装在所述一个或多个插入层上。
36.根据权利要求31所述的方法，其中，将一个或多个光发射器装置安装在非金属主体的顶面包括将所述一个或多个光发射器装置直接安装在所述顶面上而没有任何插入层。
37.根据权利要求31所述的方法，其中，在所述非金属主体的所述顶面上沉积一个或多个非金属层包括在所述非金属主体的所述顶面上涂覆粘合剂。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，在所述非金属主体的所述顶面上涂覆粘合剂包括涂覆环氧树脂。
39.根据权利要求37所述的方法，其中，在所述非金属主体的所述顶面上涂覆粘合剂包括涂覆硅树脂粘合剂。
40.根据权利要求37所述的方法，其中，涂覆粘合剂包括通过热压或高压釜使用层压。
41.根据权利要求31所述的方法，其中，在所述非金属主体的所述顶面上沉积一个或多个非金属层包括在所述非金属主体的所述顶面上沉积一个或多个介电层。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，在所述非金属主体的所述顶面上沉积一个或多个介电层包括沉积聚酰亚胺类聚合物。
43.根据权利要求41所述的方法，其中，在所述非金属主体的所述顶面上沉积一个或多个介电层包括沉积印刷电路板(PCB)。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述印刷电路板包括FR-4、CEM-3、CEM-4、或相关的复合材料。
45.根据权利要求41所述的方法，其中，沉积一个或多个介电层包括通过热压或高压釜使用层压。
46.根据权利要求31所述的方法，其中，没有金属直接接触所述非金属主体。
47.根据权利要求31所述的方法，包括将一个或多个插入基板层附接到所述非金属主体，所述一个或多个插入基板层的热导率相对高于所述非金属主体的热导率。
48.根据权利要求31所述的方法，包括在与所述顶面相对的所述非金属主体的底面或在所述非金属主体内设置一个或多个反射层。
49.根据权利要求31所述的方法，包括在所述非金属主体内设置多个散射颗粒。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述多个散射颗粒包括T12颗粒。
51.根据权利要求31所述的方法，包括围绕所述非金属主体的所述顶面的发光区域周边设置嵌条。
52.根据权利要求51所述的方法，其中，所述嵌条包括硅树脂。
53.根据权利要求51所述的方法，其中，所述嵌条包括包含在其中的多个散射颗粒。
54.根据权利要求53所述的方法，其中，所述多个散射颗粒包括T12颗粒。
【文档编号】H01L33/48GK104247061SQ201380018373
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】克勒斯托弗·P·胡赛尔, 彼得·斯科特·安德鲁斯, 弗洛林·A·图多丽卡, 埃林·韦尔奇 申请人:克利公司