本申请要求在韩国知识产权局于2016年12月20日提交的韩国专利申请No.10-2016-0174771以及于2017年3月13日提交的韩国专利申请No.10-2017-0031357的优先权的利益，这两个申请的公开以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种发光二极管(LED)封装件和一种制造LED封装件的方法，并且更具体地说，涉及一种包括反射结构的LED封装件和一种制造包括反射结构的LED封装件的方法。
背景技术：
LED封装件可包括布置在LED周围以提高从LED发射的光的提取效率的反射结构。随着LED的尺寸减小，需要一种包括能够有效地增大光提取效率的稳定的反射结构的LED封装件。
技术实现要素：
本公开提供了一种芯片级发光二极管(LED)封装件，其包括能够有效地提高光提取效率的反射结构。
本公开还提供了一种制造芯片级LED封装件的方法。
其它方面一部分将在以下描述中阐述，并且一部分将从所述描述中变得清楚，或者可通过提供的示例性实施例的实施学习到。
根据本公开的一方面，提供了一种发光二极管(LED)封装件，该LED封装件包括：反射结构，其包括腔体、具有通孔的底部、以及包围腔体和底部的侧壁部分，侧壁部分具有倾斜的内侧表面；通孔中的电极焊盘；腔体中的底部上的LED，所述LED包括电连接至电极焊盘的发光结构和形成在发光结构上的荧光体；以及透镜结构，其填充腔体并且形成在反射结构上。
根据本公开的一方面，提供了一种制造发光二极管(LED)封装件的方法，所述方法包括以下步骤：制备限定为包括反射结构的多个形状的模具，反射结构包括腔体、具有通孔的底部、以及包围腔体和底部的侧壁部分，所述侧壁部分具有倾斜的内侧表面；利用模具形成包括多个反射结构的反射结构面板；在形成在所述多个反射结构中的每一个的底部中的通孔中形成电极焊盘；将LED设置在所述多个反射结构的每一个的底部上，所述LED包括电连接至电极焊盘的发光结构和形成在发光结构上的荧光体；以及形成填充腔体的透镜结构，所述透镜结构包括位于所述多个反射结构中的每一个上的微透镜。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中将更加清楚地理解本公开的实施例，其中：
图1A是根据本公开的示例性实施例的发光二极管(LED)封装件的剖视图；
图1B是图1A的部分A1的放大图；
图1C是图1A中的发光结构及其周边的放大图；
图1D和图1E是示出图1A的反射结构的形状的平面图；
图2A是根据本公开的示例性实施例的LED封装件的剖视图；
图2B是图2A中的部分A2的放大图；
图3A是根据本公开的实施例的LED封装件的剖视图；
图3B是图3A中的部分A3的放大图；
图4是示出根据本公开的示例性实施例的制造LED封装件的方法的流程图；
图5A至图5K是示出根据本公开的示例性实施例的制造LED封装件的方法的剖视图；
图6是示出根据本公开的示例性实施例的LED封装件的微透镜半径与亮度之间的关系的图表；
图7是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的背光单元的透视图；
图8是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的直下式背光单元的剖视图；
图9是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的背光单元的平面图；
图10是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的直下式背光单元的剖视图；
图11是图10的光源模块的放大图；
图12是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的直下式背光单元的剖视图；
图13至图15是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的背光单元的剖视图；
图16是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的显示装置的分解透视图；
图17是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的平板照明设备的透视图；
图18是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的照明设备的分解透视图；
图19是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的杆式照明设备的分解透视图；以及
图20是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的照明设备的分解透视图。
具体实施方式
现在，将参照其中示出了各个实施例的附图在下文中更加完全地描述本公开。然而，本发明可按照许多不同形式实现，并且不应理解为限于本文阐述的示例实施例。这些示例实施例仅是示例，并且许多实现方式和变形形式都是可能的，而不需要本文提供细节。还应该强调，本公开提供了替代形式的示例的细节，但是这些替代形式的列出不是穷举性的。另外，各个示例之间的细节的任何一致性不应理解为需要所述细节，不可能针对本文所述的每个特征列出每个可能的变形形式。在确定本发明的要求时，应该参照权利要求的语言。
应该理解，虽然本文中可使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、组件、区、层和/或部分，但是这些元件、组件、区、层和/或部分不应被这些术语限制。除非上下文另有说明，否则例如作为命名约定，这些术语仅用于将一个元件、组件、区、层或部分与另一元件、组件、区、层或部分区分开。因此，下面在说明书的一个部分中讨论的第一元件、第一组件、第一区、第一层或第一部分可在说明书的另一部分中或在权利要求中被称作第二元件、第二组件、第二区、第二层或第二部分，而不脱离本发明的教导。另外，在某些情况下，即使在说明书中未用“第一”、“第二”等来描述术语，也可在权利要求中将其称作“第一”或“第二”，以将要求保护的不同元件彼此区分开。
在本发明构思的领域中，按照常规做法，根据功能块、单元和/或模块，在附图中描述并示出实施例。本领域技术人员应该理解，通过可利用基于半导体的制造技术或者其它制造技术形成的诸如逻辑电路、分立的组件、微处理器、硬连线电路、存储器元件、布线连接等的电子(或光学)电路在物理上实现这些块、单元和/或模块。在通过微处理器或类似元件实现块、单元和/或模块的情况下，可利用软件(例如，微代码)对它们进行编程来执行本文讨论的各种功能并且可选地可通过固件和/或软件驱动它们。可替换地，各个块、单元和/或模块可通过专用硬件来实现，或者实现为用于执行一些功能的专用硬件与用于执行其它功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和关联电路)的组合。另外，在不脱离本发明构思的范围的情况下，实施例的各个块、单元和/或模块可在物理上分为两个或更多个相互配合的和分立的块、单元和/或模块。此外，在不脱离本发明构思的范围的情况下，实施例的块、单元和/或模块可在物理上组合为更多个复杂的块、单元和/或模块。
图1A是根据本公开的示例性实施例的发光二极管(LED)封装件100A的剖视图。图1B是图1A的部分A1的放大图。
参照图1A和图1B，LED封装件100A可包括具有腔体C1的反射结构109、布置在腔体C1中的LED 119和在反射结构109上按照半球形形成的同时填充腔体C1的内部的透镜结构129。
具体地说，反射结构109可包括底部109G和包围底部109G并且具有倾斜的内侧表面的侧壁部分109W。底部109G可具有电极焊盘103从中穿过的通孔H1。例如，侧壁部分109W的倾斜的内侧表面可包括这样的侧表面，其将底部109G的最上面的表面接合至侧壁部分109W的最上面的表面，并且可简单地被称作“斜面”。反射结构109(至少对于该结构的最上面的表面的一部分而言)可具有碗形，因此可被称作反射式碗形结构。
反射结构109可通过利用模具的模塑处理形成。因此，由于反射结构109可根据模具限定的形状按原样实现，因此可稳定地确保期望的最终结构。
例如，在模塑处理中，通过利用对应于LED 119的大小的模具作为限定腔体C1的模具，可容易地调整腔体C1的大小。在一些实施例中，在剖视图中，底部109G在平行于底部109G的底表面或者反射结构109的底表面的第一方向上的宽度WG1可比LED 119在第一方向上的宽度W119在左边和右边多出预定间距。在一些实施例中，反射结构109在与底部109G的底表面或反射结构109的底表面垂直的第二方向上的厚度T109可基本上等于底部109G在第二方向上的厚度T109G与LED 119在第二方向上的厚度T119之和。另外，在一些实施例中，底部109G的宽度WG1可为LED 119的宽度W119的约1.0至约2.0倍。在其中安装了多个LED 119的多芯片结构中，底部109G的宽度WG1可为多个LED 119的宽度W119之和的约1.0至约2.0倍。
根据示例性实施例，可通过在将反射结构109的体积最小化的同时将腔体C1占据的空间最小化来将LED封装件100A小型化。
在模塑处理中，通过利用与可提供从LED 119发射的光的最大光提取效率的倾斜角相对应的模具作为限定侧壁部分109W的内侧表面的倾斜角θ的模具，可将反射结构109的光反射效率最大化。在一些实施例中，侧壁部分109W的内侧表面的倾斜角θ可为约45°至约55°，但是本公开不限于此。因此，可将LED封装件100A的光提取效率最大化。
反射结构109可包括树脂107和散布在树脂107中的高反射性粉末105。高反射性粉末105可反射通过LED 119产生的光，因此在提取从LED 119的侧表面产生的光的过程中可抑制光损失和提高光提取效率。反射结构109可为例如通过模具形成的单一体，并且因此可包括连续的一体式结构。
在一些实施例中，高反射性粉末105可包括具有高反射率的金属粉末，例如，诸如Al或Ag的粉末。可在使得反射结构109保持为绝缘体的范围内适当地包含金属粉末。另外，高反射性粉末105可包括具有相对高的反射率的陶瓷粉末，例如，诸如TiO2、Al2O3、Nb2O5或ZnO的粉末。在一些实施例中，树脂107可包括具有高反射比(reflectance)且为白色的环氧树脂、硅树脂、聚酯树脂等。
电极焊盘103可布置在包括在反射结构109的底部109G中的通孔H1中。电极焊盘103的底表面与反射结构109的底部109G的底表面形成在基本上相同的平面上。然而，本公开不限于此，并且电极焊盘103可按照各种形状设置。
在一些实施例中，电极焊盘103可包括诸如Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au的导电材料，并且可具有包括两层或更多层(诸如Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al或Ni/Ag/Pt)的结构。在一些实施例中，电极焊盘103可包括由诸如Ni或Cr的金属材料形成的种子层、以及电极材料层，电极材料层是利用种子层作为种子通过电镀工艺由诸如Au的金属材料形成的。
LED 119可包括电连接至电极焊盘103的发光结构113、形成在发光结构113上的荧光体115和形成在荧光体115上的支承衬底117。例如，荧光体115以如下方式设置在发光结构113与支承衬底117之间：荧光体115的最上面的表面接触支承衬底117的最下面的表面并且荧光体115的最下面的表面接触发光结构113的最上面的表面。在一些实施例中，荧光体115的最上面的表面基本上与支承衬底117的最下面的表面共面，并且荧光体115的最下面的表面基本上与发光结构113的最上面的表面共面。
发光结构113可具有第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层按次序堆叠的结构。稍后将参照图1C详细描述发光结构113。
荧光体115可形成在发光结构113上。荧光体115可包括含波长转换材料的树脂。例如，波长转换材料可为荧光材料，并且树脂可为硅树脂、环氧树脂或它们的混合树脂。荧光体115可具有电绝缘特性。
荧光体115可包括提供不同波长的光的两种或更多种材料。在一些实施例中，荧光体115可包括绿色荧光粉末和红色荧光粉末的混合物。在一些其它实施例中，荧光体115可具有其中堆叠了多个波长转换层的结构。例如，荧光体115可具有其中堆叠了输出绿光的第一波长转换层和输出红光的第二波长转换层的结构，但是荧光体115的结构的波长转换层不限于输出绿光和红光。因此，荧光体115可将从发光结构113产生的光转换为白光或者具有特定波长的光。
在一些实施例中，荧光体115的顶表面在垂直于反射结构109的底表面的方向上的水平高度可低于反射结构109的顶表面在垂直于反射结构109的底表面的方向上的水平高度。由于这种结构，从发光结构113发射并且通过荧光体115输出的光(例如，白光)可通过反射结构109反射，因此可提高光提取效率。
在一些实施例中，发光结构113的侧表面和荧光体115的侧表面可位于基本相同的平面上。这是由于LED 119的制造方法导致的结构特征，并且在荧光体115形成于发光结构113上的状态下执行切割处理时，可获得该结构特征。例如，可通过有效地管理LED 119的制造工艺更容易地实现LED封装件100A的批量生产。
支承衬底117可形成在荧光体115上。支承衬底117可布置在荧光体115上以支承LED 119。支承衬底117可通过荧光体115接收从发光结构113产生的热，并且可将接收到的热排放至LED封装件100A的外部。另外，支承衬底117可具有光透射特性(例如，支承衬底117可为透明的或者半透明的)。支承衬底117当使用透光材料时或者当其厚度小于能够透光的预定厚度时可具有光透射特性。
作为支承衬底117，可根据需要使用绝缘衬底、导电衬底或半导体衬底。例如，支承衬底117可包括Al2O3、GaN、Si、Ge、GaAs、ZnO、SiGe、SiC、Ga2O3、LiGaO2、LiAlO2或MgAl2O4。在一些实施例中，主要使用Al2O3、Si或SiC衬底作为支承衬底117。
在一些实施例中，在形成发光结构113之前或之后，可在制造LED 119的过程中完全或部分地去除支承衬底117以提高LED 119的光学特性或电学特性。
当支承衬底117是Al2O3衬底时，可通过将激光束穿过支承衬底117辐射至与荧光体115的界面上来去除支承衬底117。当支承衬底117是Si衬底或SiC衬底时，可通过抛光或蚀刻去除支承衬底117。
在一些实施例中，当支承衬底117是Al2O3衬底时，Al2O3衬底包括具有六角菱形(hexagonal-rhombo)对称性的晶体，其中c轴方向上的晶格常数和a轴方向上的晶格常数分别为和并且具有C(0001)面、A(1120)面和R(1102)面。在该示例性实施例中，由于在C(0001)面上生长氮化物薄膜相对容易并且C(0001)面在高温下稳定，因此主要使用Al2O3衬底作为用于氮化物生长的衬底。
在一些其它实施例中，当支承衬底117是Si衬底时，由于Si衬底更适于大直径并且成本相对低，因此可提高批量生产率。以(111)面作为衬底表面的Si衬底可相对于氮化镓具有约17％的晶格常数差。
在一些实施例中，发光结构113的侧表面、荧光体115的侧表面和支承衬底117的侧表面可位于基本相同的平面中。这是由于LED 119的制造方法导致的结构特征，并且可更容易地实现LED封装件100A的批量生产。
透镜结构129可具有形成在腔体C1中的第一区121和形成在腔体C1外部的第二区123。
透镜结构129的第一区121可包括透光材料(例如，透光层)并且可密封腔体C1中的LED 119。例如，透镜结构129的第一区121可完全覆盖LED 119的上表面(例如，顶表面)和相对的侧表面。透光材料可保护LED 119免受外部环境的影响。透光材料可为透明的有机材料，诸如环氧树脂、硅树脂或环氧树脂和硅树脂的混合物，并且透光材料可通过加热、光辐射、时间流逝等被固化。
透镜结构129的第二区123可为形成在反射结构109上的微透镜。微透镜可按照半球形形成，以呈现宽方向角。在图1A中，微透镜示为具有半球形，但不限于此。微透镜可具有对应于LED封装件100A所要求的取向角的各种表面形状。在一些实施例中，微透镜可具有各种几何形状，诸如凹的、凸的、不平整的和锥形的，并且光分布特性可根据微透镜的形状而改变。
构成第二区123的微透镜和构成第一区121的透光材料可由相同材料形成(例如，可具有相同的材料成分，以使得第一区121和第二区123二者均由相同的材料或者材料的成分构成)，并且同时一体地形成。例如，透镜结构129可通过压模法形成。
构成第二区123的微透镜的半径R123可为反射结构109在平行于反射结构109的底表面的方向上的宽度W109的一半。微透镜的中心点并不是如图1A所示地那样仅位于LED 119的上表面上，而是可与LED 119的上表面间隔开。根据本公开的一个实施例的LED封装件100A的亮度可根据半径R123与宽度W109的比率而变化。为了实现最大亮度，半径R123可设为宽度W109的一半。稍后将参照图6详细描述亮度。
图1C是图1A中的发光结构113及其周边的放大图。
参照图1C，发光结构113可具有第一导电类型的半导体层113A1、有源层113A2和第二导电类型的半导体层113A3按次序堆叠的结构。第一导电类型的半导体层113A1可包括掺有p型杂质的半导体，第二导电类型的半导体层113A3可包括掺有n型杂质的半导体，但是本公开不限于此。例如，在一些实施例中，第一导电类型的半导体层113A1可包括掺有n型杂质的半导体，而第二导电类型的半导体层113A3可包括掺有p型杂质的半导体。第一导电类型的半导体层113A1和第二导电类型的半导体层113A3可包括氮化物半导体，例如，AlxInyGa(1-x-y)N(0＜x＜1，0＜y＜1，0＜x+y＜1)。然而，除氮化物半导体之外，第一导电类型的半导体层113A1和第二导电类型的半导体层113A3可包括基于GaAs的半导体或基于GaP的半导体。在一些实施例中，第一导电类型的半导体层113A1、有源层113A2和第二导电类型的半导体层113A3可为外延层。
介于第一导电类型的半导体层113A1与第二导电类型的半导体层113A3之间的有源层113A2可通过电子和空穴的复合而发射具有预定能量的光。在一些实施例中，有源层113A2可具有量子阱层和量子势垒层交替地堆叠的多量子阱结构，例如，InGaN/GaN结构或AlGaN/GaN结构。在一些其它实施例中，有源层113A2可具有单量子阱结构。发光结构113可根据形成发光结构113的化合物半导体的材料发射蓝光、绿光、红光、紫外线等。除非另有说明，否则本文类指的蓝光、绿光和红光分别是指对应的波长为420nm至480nm、500nm至600nm和630nm至780nm的光。除非另有说明，否则本文类指的蓝色像素、绿色像素和红色像素分别是指发射具有蓝光、绿光和红光的峰值光强的光的像素。然而，发光结构113产生的光的波长可通过形成在发光结构113上的荧光体115(见图1A)而改变，因此可输出各种颜色的光。
发光结构113可电连接至电极焊盘103。具体地说，第一导电类型的半导体层113A1和第二导电类型的半导体层113A3可分别连接至第一电极焊盘103A1和第二电极焊盘103A2。
第一电极113A5可形成为穿过第二导电类型的半导体层113A3和有源层113A2，并且形成为连接至第一导电类型的半导体层113A1。绝缘层113A4可形成在第一电极113A5的外侧壁和第二导电类型的半导体层113A3的底表面上，以防止在第一电极焊盘103A1与有源层113A2之间形成直接电连接。第一电极113A5可电连接至第一电极焊盘103A1。在一些实施例中，第一电极113A5的上表面可位于比有源层113A2的上表面更高的水平高度处。在一些实施例中，绝缘层113A4在平行于第一电极焊盘103A1的顶表面的方向上的厚度从第一电极113A5的底表面朝着第一电极113A5的顶表面逐渐减小。
第二电极113A6可形成为穿过形成在第二导电类型的半导体层113A3的底表面上的绝缘层113A4，并且形成为连接至第二导电类型的半导体层113A3。第二电极113A6可电连接至第二电极焊盘103A2。在一些实施例中，第二电极113A6的顶表面位于与绝缘层113A4的顶表面相同的水平高度处，并且第二电极113A6的底表面位于与绝缘层113A4的底表面相同的水平高度处。
图1C示出了其中第一导电类型的半导体层113A1、有源层113A2、第二导电类型的半导体层113A3、绝缘层113A4、第一电极113A5和第二电极113A6构成发光结构113的示例。然而，本公开不限于此。另外，在发光结构113与电极焊盘103之间的电连接的结构仅为示例，并且本公开不限于此。
在一些实施例中，发光结构113可为发射具有预定能量的光的元件，并且电极焊盘103可具有将能量发送至发光结构113的各种结构。例如，第一电极焊盘103A1和第二电极焊盘103A2可按照各种形状设置。
图1D和图1E是示出了图1A的反射结构109的形状的平面图。
参照图1D和图1E，当从上方观看图1A的LED封装件100A时，腔体C1可为具有圆形水平剖面的圆形腔体C1A(见图1D)或者具有方形水平剖面的方形腔体C1B(见图1E)。然而，本公开不限于此，并且腔体C1可具有诸如其中水平剖面具有圆角的方形或矩形的各种形状。
具有圆形腔体C1A的反射结构109A可包括圆形底部109AG和侧壁部分109AW(见图1D)，并且具有方形腔体C1B的反射结构109B可包括方形底部109BG和侧壁部分109BW(见图1E)。其中插入了电极焊盘103(见图1A)的通孔H1的形状在反射结构109A和反射结构109B中可相同。
图2A是根据本公开的实施例的LED封装件100B的剖视图。图2B是图2A中的部分A2的放大图。
参照图2A和图2B，LED封装件100B与图1A和图1B的LED封装件100A相似，不同的是，电极焊盘103'的底表面从反射结构109的底表面凹进到通孔H1中。与图1A和图1B中相同的附图标记指示相同的构件，并且为了方便描述，将省略重复的说明。
电极焊盘103'可布置在反射结构109中，以使得电极焊盘103'插入通孔H1中。在该示例性实施例中，电极焊盘103'可仅插入通孔H1的一部分中。例如，电极焊盘103'的底表面可从反射结构109的底表面凹进到通孔H1中。例如，如图2B所示，电极焊盘103'的底表面可位于比反射结构109的底表面更高的水平高度处。因此，反射结构109的底部109G在垂直于反射结构109的底表面的方向上的厚度T109G可大于电极焊盘103’在垂直于反射结构109的底表面的方向上的厚度T103’。
这种结构可以是通过其中在设置电极焊盘103'之前通过模塑法预先形成具有通孔H1的反射结构109的制造方法而导致的。在LED封装件100B的制造工艺中，通过在电极焊盘103'的底表面与反射结构109的底表面之间保持距离D1，可防止电极焊盘103'在移动和布置LED封装件100B的过程中损坏。
电极焊盘(103、103A1、103A2、103’)可为LED封装件焊盘，并且形成LED封装件(100A、100B、100C)的外部端子，以提供对外部系统(例如，经焊料凸块连接至这些LED封装件焊盘的印刷电路板)的电连接。例如，本文所述的各种焊盘可为连接至LED封装件的内部布线的导电端子，并且可在LED封装件的内部布线和/或内部电路与外部源之间传送信号和/或供电电压，或者将信号和/或供电电压发送至另一装置(例如，另一LED封装件或衬底)。例如，所述焊盘可电连接至LED封装件的集成电路和连接着LED封装件的装置，并且在LED封装件的集成电路与连接着LED封装件的装置之间传送供电电压和/或信号。可将各种焊盘设置在LED封装件的外表面上或附近，并且它们可通常具有平坦表面区域(通常大于与它们连接的内部布线的对应表面区域)，以促进与诸如凸块或焊料球的另一端子和/或内部或外部布线的连接。
图3A是根据本公开的实施例的LED封装件100C的剖视图。图3B是图3A中的部分A3的放大图。
参照图3A和图3B，LED封装件100C与图1A和图1B的LED封装件100A相似，不同的是，LED封装件100C不包括LED 119'上的支承衬底并且LED封装件100C中的荧光体115'的厚度大于LED封装件100A中的荧光体115的厚度。与图1A和图1B中相同的附图标记指代相同构件，并且为了方便描述，将省略重复的说明。
可通过上述去除工艺去除荧光体115'上存在的支承衬底。例如，在形成发光结构113之前或之后，可在LED 119'的制造工艺中完全去除支承衬底，以改进LED 119'的光学特性或电学特性。
在该示例性实施例中，荧光体115'可为LED 119'的波长转换层，并且用作支承件。因此，荧光体115'可形成为具有比LED封装件100A中的荧光体115的厚度更大的厚度，以用作支承件。
在根据一个示例性实施例的LED封装件100C中，反射结构109在垂直于反射结构109的底表面的方向上的厚度T109可大于在垂直于反射结构109的底表面的方向上的底部109G的厚度T109G与LED 119'的厚度T119'之和。例如，荧光体115’的顶表面在垂直于反射结构109的底表面的方向上的水平高度可低于反射结构109的顶表面在垂直于反射结构109的底表面的方向上的水平高度。另外，构成LED 119'的发光结构113和荧光体115'的侧部可位于基本相同的平面上。上面已经描述了由该结构特征导致的效果，并且这里将不再重复。
图4是示出根据本公开的示例性实施例的制造LED封装件的方法的流程图。
参照图4，制造LED封装件的方法可包括以下处理步骤。当特定实施例按照其它方式可行时，可与描述的次序不同地执行特定处理序列。例如，相继地被描述的两个处理可基本上同时地执行，或者可按照所描述的次序的逆序执行。
该方法可包括：制备限定为包括反射结构的多个形状的模具，反射结构包括腔体、具有通孔的底部、以及包围腔体和底部并且具有倾斜的内侧表面的侧壁部分(操作S110)；利用模具形成包括多个反射结构的反射结构面板(操作S120)；在形成在多个反射结构中的每一个的底部中的通孔中形成电极焊盘(操作S130)；将包括电连接至电极焊盘的发光结构和形成在发光结构上的荧光体的LED设置在多个反射结构中的每一个的底部上(操作S140)；以及在多个反射结构上形成填充腔体并且包括微透镜的透镜结构(操作S150)。
将参照将在稍后描述的图5A至图5K详细描述操作S110至S150中的每一个的技术特征。
图5A至图5K是示出根据本公开的实施例的制造LED封装件100A的方法的剖视图。
参照图5A，可制备用于限定具有多个腔体的反射结构面板的模具101。模具101可包括下模具101B和位于下模具101B上的上模具101T，下模具101B用于限定反射结构面板的底部的底表面，上模具101T用于限定具有多个腔体的反射结构面板。
通过模塑处理方法形成的反射结构面板可根据模具101限定的形状按原样实现。因此，可根据将要形成的反射结构面板预先制造模具101。
上模具101T可形成为使得腔体的内侧表面具有预定角的斜坡。另外，上模具101T可形成为限定可将电极焊盘插入其中的通孔。
上模具101T可包括用于注射模塑材料M109的注射路径102S和在填充模具101之后可通过其排出剩余模塑材料M109的排放路径(未示出)。
可将模塑材料M109注射至模具101中。模塑材料M109可包括树脂107和散布在树脂107中的高反射性粉末105。在高温下将模塑材料M109注射至模具101中，并且可进行注射直至完全填充通过下模具101B和上模具101T限定的空间S1为止。
将模塑材料M109注射至模具101中的操作可在真空状态下执行。因此，可容易地将模塑材料M109注射至模具101中而没有空隙。
参照图5B，当在下模具101B和上模具101T限定的空间S1(见图5A)中完全填充模塑材料M109时，可固化模塑材料M109。
因此，可制造具有多个腔体的反射结构面板P109。反射结构面板P109可包括多个反射结构，它们中的每一个包括具有倾斜角的侧壁部分和具有形成在其中的通孔的底部。
参照图5C，反射结构面板P109可与模具101分离。如上所述，由于反射结构面板P109包括树脂107和散布于其中的高反射性粉末105，反射结构面板P109可具有柔性。例如，即使反射结构面板P109具有具有多个腔体的大区域，也可防止反射结构面板P109在将反射结构面板P109与模具101分离的操作中被损坏。因此，按照根据本公开的一个实施例的制造LED封装件的方法，可有效地批量生产反射结构面板P109，从而提高LED封装件的批量生产率。
图5D是图5C的部分A4的放大图，参照图5D，具体地示出了根据上模具101T的形状实现的腔体C1和通孔H1的形状。可通过模具101的形状来确定反射结构面板P109的内侧表面的倾斜角θ、其中布置了LED的腔体C1的底表面的宽度WC1和其中布置了电极焊盘的通孔H1的深度DH1。
根据上模具101T的形状，反射结构面板P109的内侧表面的倾斜角θ可为提供最大光反射效率的约45°至约55°。
另外，腔体C1的底表面的宽度WC1可具有最小宽度，以最小化反射结构面板P109的体积。例如，腔体C1的底表面的宽度WC1可大于LED的宽度，但是可形成为具有最小间距。在一些实施例中，通孔H1的深度DH1可与电极焊盘的厚度相同(例如，如以上参照图1A和图1B的描述)。可替换地，通孔H1的深度DH1可大于电极焊盘的厚度(例如，如以上参照图2A和图2B的描述)。
参照图5E，反射结构面板P109可利用粘合剂层112附着于载体衬底111。载体衬底111可支承反射结构面板P109。
粘合剂层112可用于提高载体衬底111与反射结构面板P109之间的粘合力。粘合剂层112可包括基于聚合物的材料。例如，粘合剂层112可包括含氟聚合物、聚氨酯、丙烯酸、环氧树脂、硅树脂、苯乙烯、乙烯、丁烯、苯乙烯嵌段共聚物等。
在一些实施例中，粘合剂层112可包括挥发性粘合剂材料。在该示例性实施例中，粘合剂层112可包括粘合剂和溶剂。粘合剂层112中的一些溶剂可随着高温处理的执行而部分挥发。因此，在粘合剂层112中可部分地产生空隙。粘合剂层112可通过成形处理形成为具有预定厚度。在一些其它实施例中，粘合剂层112可为UV粘合剂层。
参照图5F，电极焊盘103可形成在多个通孔H1中的每一个中。如上所述，通孔H1的深度可与电极焊盘103的厚度相同。可替换地，通孔H1的深度可大于电极焊盘103的厚度。
电极焊盘103可包括诸如Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au的导电材料，并且可具有包括两层或更多层(诸如Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al或Ni/Ag/Pt)的结构。
在一些实施例中，形成电极焊盘103的操作可包括：形成包括诸如Ni或Cr的金属材料的种子层以及利用电镀工艺在种子层上形成诸如Au的电极材料。
参照图5G，可通过一系列半导体工艺按照包括发光结构113、荧光体115和支承衬底117的形式来提供LED 119。可利用机械切割器或激光切割器沿着切割线CL进行切割来获得单独分离的LED 119。切割线CL是用于将LED 119单独地分离的虚线。因此，发光结构113的侧表面、荧光体115的侧表面和支承衬底117的侧表面可位于基本相同的平面中。
参照图5H，多个LED 119中的每一个可布置在反射结构面板P109上。在该示例性实施例中，LED 119的发光结构113可布置为电连接至电极焊盘103。另外，LED 119的发光结构113可布置在腔体的底表面上。
如上所述，LED 119的顶表面的水平可基本上等于反射结构面板P109的顶表面的水平。另外，荧光体115的顶表面的水平可低于反射结构面板P109的顶表面的水平。
参照图5I，可形成多个透镜结构129，它们中的每一个包括填充腔体的第一区121和作为形成在反射结构面板P109上的微透镜的第二区123。
形成透镜结构129的第一区121的透光材料可保护LED 119免受外部环境的影响。透光材料可形成为密封LED 119。
为了便于描述，分开描述透镜结构129的第一区121和第二区123。然而，第一区121和第二区123可包括相同的材料并且可在单次处理中形成。例如，透镜结构129的第一区121和第二区123可通过压模法同时一体地形成。
微透镜可具有与根据本公开的一个实施例的LED封装件所需的取向角相对应的各种表面形状。在一些实施例中，微透镜可具有各种几何形状，诸如凹的、凸的、不平整的和锥形的，并且光分布特性可根据微透镜的形状改变。
另外，邻近的微透镜可间隔开预定间距。这是为了防止微透镜的形状在后续切割处理中损坏。
参照图5J，具有大面积的反射结构面板P109(见图5I)可沿着切割道DL经受切割处理，以在物理上分离为各个反射结构109。
可通过使锯片沿着切割道DL通过来执行切割处理。在切割处理中，可仅切割反射结构面板P109，并且还可切割粘合剂层112的一部分。
参照图5K，将多个LED封装件100A与载体衬底111分离(见图5J)。当在多个LED封装件100A与载体衬底111分离之后粘合剂层112(见图5J)的残余物留在反射结构109的底表面上时，可额外执行去除残余物的处理。
通过该处理，可制造出包括LED 119的芯片级LED封装件100A。
按照根据本公开的一个实施例的制造LED封装件100A的方法，可容易地制造反射结构109，其具有通过模塑法倾斜的侧壁部分和具有形成在其中的通孔的底部。应用了反射结构109的LED封装件100A可通过容易地调整反射结构109的倾斜角来有效地增大LED封装件100A的光提取效率。另外，由于可利用模塑法在面板级别上一次制造LED封装件100A的反射结构109，因此可有效地批量生产LED封装件100A。
制造LED封装件100B(见图2A)的处理与制造LED封装件100A的处理几乎相同，不同的是，在图5F所示的处理步骤中，电极焊盘103仅填充在通孔H1的一部分中。
另外，制造LED封装件100C(见图3A)的处理与制造LED封装件100A的处理几乎相同，不同的是，在图5G所示的处理步骤中不形成支承衬底117。
图6是示出根据本公开的实施例的LED封装件的微透镜半径与亮度之间的关系的图表。
参照图6，在改变微透镜半径的同时测量了LED封装件的光亮度。
为了将LED封装件用作光源，LED封装件的高光亮度特征可为理想的。因此，在根据本公开的一个实施例的LED封装件中，在改变微透镜半径的同时与反射结构的宽度相关地测量了亮度。
LED封装件中的反射结构的宽度固定为约1.6mm，以测量LED封装件的亮度，并且在将微透镜半径从约300μm增大至约1000μm的同时测量了LED封装件的亮度。
作为测量的结果，LED封装件的亮度在微透镜半径为约800μm(对应于反射结构的宽度的一半)时最高，达到约73.2lm。例如，微透镜越接近半球形，测得的LED封装件的亮度越高。
结果，通过利用根据本公开的一个实施例的LED封装件制造方法将反射结构的宽度最小化，可将微透镜的半径最小化并且可将LED封装件进一步小型化。
图7是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的背光单元2000的透视图。
参照图7，背光单元2000可包括导光板2040和导光板2040的两侧上的光源模块2010。另外，背光单元2000还可包括导光板2040下方的反射板2020。根据一个示例性实施例的背光单元2000可为侧光式背光单元。根据一些示例性实施例，光源模块2010可仅设在导光板2040的一个侧表面上，或者还可额外地设在另一侧上。光源模块2010可包括印刷电路板(PCB)2001和安装在PCB 2001上的多个光源2005。光源2005可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
图8是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的直下式背光单元2100的剖视图。
参照图8，背光单元2100可包括光扩散板2140和光扩散板2140下方的光源模块2110。另外，背光单元2100还可包括在光扩散板2140下方以容纳光源模块2110的底部壳体2160。根据一个示例性实施例的背光单元2100可为直下式背光单元。
光源模块2110可包括PCB 2101和安装在PCB 2101上的多个光源2105。光源2105可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
图9是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的背光单元2200的平面图。
图9示出了直下式背光单元2200中的光源2205的排列方式的示例。光源2205可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
根据一个示例性实施例的直下式背光单元2200可包括排列在衬底2201上的多个光源2205。光源2205可按照行和各列呈之字形排列的矩阵形式排列。具有相同形状的第二矩阵可设置在第一矩阵中，在第一矩阵中，多个光源2205按照多行多列排列在直线上。可以理解，被包括在第二矩阵中的光源2205位于由被包括在第一矩阵中的四个邻近光源2205形成的矩形内。
在直下式背光单元中，第一矩阵和第二矩阵的排列结构和间距可不同，以进一步提高其亮度均匀性及光学效率。除排列多个光源的方法之外，可优化邻近的光源之间的距离S1和S2以确保亮度均匀性。按照这种方式，光源2205所排列的各行和各列可呈之字形排列而非直线，因此对于相同的光发射面积而言使光源2205的数量减少约15％至约25％。
图10是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的直下式背光单元2300的剖视图，并且图11是图10的光源模块2310的放大图。
参照图10，根据一个示例性实施例的直下式背光单元2300可包括光学片2320和光学片2320下方的光源模块2310。光学片2320可包括扩散片2321、聚光片2322和保护片2323。
光源模块2310可包括电路板2311、安装在电路板2311上的多个光源2312和分别位于多个光源2312上的多个光学元件2313。光源2312可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
光学元件2313可通过反射来调整光的取向角。具体地说，可使用被构造为将光源2312的光扩散至宽广区域的光取向角透镜。由于附有光学元件2313的光源2312具有更宽的光分布，当在背光或平板照明设备中使用光源模块2310时，每相同面积的光源2312的数量可减少。
如图11所示，光学元件2313可包括光源2312上的底表面2313a、光源2312的光入射于其上的入射表面2313b和从其输出光的出射表面2313c。光学元件2313的底表面2313a可具有凹槽2313d，其在光源2312的光轴Z从中穿过的中心处在出射表面2313c的方向上凹进。可将凹槽2313d限定为光源2312的光入射于其上的入射表面2313b。例如，入射表面2313b可形成凹槽2313d的表面。
光学元件2313的底表面2313a可在连接至入射表面2313b的中心部分朝着光源2312部分地突出，以具有整体非平面结构。例如，与一般的平坦结构不同，光学元件2313的整个底表面2313a可沿着凹槽2313d的周边部分地突出。可在光学元件2313的底表面2313a上设置多个支承件2313f。当光学元件2313安装在电路板2311上时，所述多个支承件2313f可固定和支承光学元件2313。
光学元件2313的出射表面2313c可按照圆顶形状从连接至底表面2313a的边缘向上(光出射方向)突出，并且具有拐点，从而光轴Z所穿过的中心朝着凹槽2313d凹形地凹进。在从光轴Z朝着边缘的方向上，在出射表面2313c上可周期性地排列着多个凹/凸部分2313e。所述多个凹/凸部分2313e可具有对应于光学元件2313的水平剖面形状的环形，并且可形成从光轴Z开始的同心圆。所述多个凹/凸部分2313e可沿径向排列，同时从光轴Z的中心沿着出射表面2313c的表面形成周期性图案。
所述多个凹/凸部分2313e可以规则的间距间隔开以形成图案。在该示例性实施例中，所述多个凹/凸部分2313e之间的间距可在约0.01mm至约0.04mm的范围内。所述多个凹/凸部分2313e可抵消光学元件之间由于制造光学元件2313的处理中可出现的精加工误差而导致的性能差异，并且可因此提高光分布的均匀性。
图12是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的直下式背光单元2400的剖视图。
参照图12，直下式背光单元2400可包括电路板2401、安装在电路板2401上的光源2405以及光源2405上的一个或多个光学片2406。光源2405可为包括红色荧光体的白色发光装置。光源2405可为安装在电路板2401上的模块。光源2405可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
电路板2401可具有对应于主要区的第一平坦部分2401a、设置在第一平坦部分2401a周围并且其至少一部分弯曲的倾斜部分2401b、和设置在作为倾斜部分2401b外部的电路板2401的边缘处的第二平坦部分2401c。光源2405可在第一平坦部分2401a上按照第一间距d1排列，并且一个或多个光源2405也可在倾斜部分2401b上按照第二间距d2排列。第一间距d1可基本上等于第二间距d2。倾斜部分2401b的宽度(或者横截面的长度)可小于第一平坦部分2401a的宽度并且大于第二平坦部分2401c的宽度。另外，在必要时，可在第二平坦部分2401c上排列至少一个光源2405。
可相对于第一平坦部分2401a在大于0°且小于90°的范围内合适地调整倾斜部分2401b的斜率。由于这种构造，电路板2401即使在光学片2406的边缘处也可保持均匀的亮度。
图13至图15是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的背光单元2500、2600和2700的剖视图。
在背光单元2500、2600和2700中，波长转换单元2550、2650和2750未设置在光源2505、2605和2705中。波长转换单元2550、2650和2750设置在背光单元2500、2600和2700中位于光源2505、2605和2705之外，以转换光。光源2505、2605和2705可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
图13的背光单元2500是直下式背光单元，并且可包括波长转换单元2550、波长转换单元2550下方的光源模块2510和容纳光源模块2510的底部壳体2560。另外，光源模块2510可包括PCB 2501和安装在PCB 2501上的多个光源2505。
在背光单元2500中，波长转换单元2550可位于底部壳体2560上。因此，由光源模块2510发射的光的至少一部分可通过波长转换单元2550进行波长转换。波长转换单元2550可制造为分离的膜，并且可与光扩散板(未示出)集成。
图14和图15的背光单元2600和2700是侧光式背光单元，并且可分别包括波长转换单元2650和2750、导光板2640和2740以及设置在导光板2640和2740的一侧上的反射单元2620和2720和光源2605和2705。由光源2605和2705发射的光可分别通过反射单元2620和2720在导光板2640和2740内部被分别导向。在图14的背光单元2600中，波长转换单元2650可设置在导光板2640与光源2605之间。在图15的背光单元2700中，波长转换单元2750可位于导光板2740的光发射表面上。
波长转换单元2550、2650和2750可包括典型的荧光体。另外，针对本文所述的实施例，量子点可独自替代荧光体的使用，或者可与荧光体(诸如本文中描述的那些)混合，并且还可被采用作为波长转换材料。例如，量子点荧光体可用于对量子点的易受潮湿或来自光源的热影响的特性进行补充。
图16是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的显示装置3000的分解透视图。
参照图16，显示装置3000可包括背光单元3100、光学片3200和诸如液晶面板的显示面板3300。背光单元3100可包括底部壳体3110、反射板3120、导光板3140和导光板3140的至少一侧上的光源模块3130。光源模块3130可包括PCB 3131和光源3132。
具体地说，光源3132可为安装在邻近于光发射表面的一侧上的侧光式LED。光源3132可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。光学片3200可在导光板3140与显示面板3300之间并且可包括各种类型的片，诸如扩散片、棱镜片或者保护片。
显示面板3300可通过利用从光学片3200发射的光来显示图像。显示面板3300可包括阵列基板3320、液晶层3330和滤色器基板3340。阵列基板3320可包括按照矩阵形式排列的像素电极、被构造为将驱动电压施加至像素电极的薄膜晶体管和被构造为操作薄膜晶体管的信号线。
滤色器基板3340可包括透明的基板、滤色器和共电极。滤色器可包括被构造为选择性地透射背光单元3100发射的白光中的具有特定波长的光的滤波器。液晶层3330可通过形成在像素电极与公共电极之间的电场进行重排，并且调整光学透射率。光学透射率经调整的光可在通过滤色器衬底3340的滤色器的同时显示图像。显示面板3300还可包括被构造为处理图像信号的驱动电路。
根据一个示例性实施例，由于显示装置3000使用被构造为发射具有相对小的半宽度的蓝光、绿光和红光的光源3132，因此发射的光可实现在通过滤色器基板3340之后具有高色纯度的蓝色、绿色和红色。
图17是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的平板照明设备4100的透视图。
参照图17，平板照明设备4100可包括光源模块4110、电源4120和壳体4130。光源模块4110可包括作为光源的LED阵列。光源模块4110可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。电源4120可包括LED驱动器。
光源模块4110可包括LED阵列，并且可形成为整体具有平坦的形状。LED阵列可包括LED和被构造为存储LED的驱动信息的控制器。
电源4120可被构造为向光源模块4110供应功率。根据一些示例性实施例的电源4120可包括印刷电路板上的电路组件。例如，电源4120可包括被构造为产生或转换功率并且将功率供应至光源模块4110的电路组件。可替换地，电源4120可为建筑物中的例如连接至电源线、发电机、变压器、电池或其它电源的电学布线，或者可指发电机、电池、变压器等。壳体4130可形成用于容纳光源模块4110和电源4120的容纳空间。壳体4130形成为一侧敞开的六面体形状，但不限于此。光源模块4110可设置为朝着壳体4130的敞开侧发射光。
图18是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的照明设备4200的分解透视图。
参照图18，照明设备4200可包括插口4210、电源4220、散热器4230、光源模块4240和光学单元4250。光源模块4240可包括LED阵列，并且电源4220可包括LED驱动器。电源4220可具有与如上对于电源4120所述的相同组件。
插口4210可被构造为可被现有照明设备替代。可通过插口4210将功率供应至照明设备4200。电源4220可拆卸为第一电源4221和第二电源4222。散热器4230可包括内部散热器4231和外部散热器4232。内部散热器4231可直接连接至光源模块4240和/或电源4220。内部散热器4231可将热传输至外部散热器4232。光学单元4250可包括内部光学单元(未示出)和外部光学单元(未示出)。光学单元4250可被构造为均匀地分散通过光源模块4240发射的光。
光源模块4240可从电源4220接收功率，并且可向光学单元4250发射光。光源模块4240可包括一个或多个LED封装件4241、电路板4242和控制器4243。控制器4243可存储LED封装件4241的驱动信息。LED封装件4241可为根据上述示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
图19是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的杆式照明设备4400的分解透视图。
参照图19，杆式照明设备4400可包括散热器构件4401、盖4427、光源模块4421、第一插口4405和第二插口4423。可在散热器构件4401的内表面或外表面上形成具有凹/凸形状的多个散热鳍片4409和4410。散热鳍片4409和4410可被设计为具有各种形状和间距。可在散热器构件4401的内侧形成具有突出形状的支承件4413。光源模块4421可固定至支承件4413。锁定突起4411可形成在散热器构件4401的两个端部上。
可在盖4427中形成锁定凹槽4429。散热器构件4401的锁定突起4411可钩住锁定凹槽4429。锁定凹槽4429的位置可与锁定突起4411的位置交换。
光源模块4421可包括LED阵列。光源模块4421可包括PCB 4419、光源4417和控制器4415。控制器4415可存储光源4417的驱动信息。可在PCB 4419上形成电路布线以操作光源4417。另外，光源模块4421可包括用于操作光源4417的组件。光源4417可为根据本公开的示例性实施例的LED封装件100A、100B或100C。
第一插座4405和第二插座4423可设为一对插座，并且可连接至包括散热器构件4401和盖4427的圆柱形盖单元的两端。例如，第一插座4405可包括电极端子4403和电源4407，并且第二插座4423可包括伪端子4425。在一些情况下，伪端子4425可不连接或者被构造为接收将被施加至电极端子4403的正常端子电压(例如，其可接收不同电压电平，或者可在与向电极端子4403施加电压的时间不同的时间接收电压)。另外，可将光学传感器模块和/或通信模块嵌入至第一插座4405或第二插座4423中。例如，可将光学传感器模块和/或通信模块嵌入至其中布置有伪端子4425的第二插座4423中。作为另一示例，可将光学传感器模块和/或通信模块嵌入至其中布置有电极端子4403的第一插座4405中。
图20是包括根据本公开的示例性实施例的LED封装件的照明设备4500的分解透视图。
图20的照明设备4500与图18的照明设备4200的不同之处在于，在光源模块4240上设置了反射板4310和通信模块4320。反射板4310可在侧向和后向上均匀地散射来自光源的光，以减少眩光。
通信模块4320可安装在反射板4310上，并且可通过通信模块4320执行家庭网络通信。例如，通信模块4320可为利用ZigBee、WiFi或LiFi的无线通信模块，并且通过智能电话或无线控制器控制室内或室外照明设备，诸如照明设备的开/关操作或者亮度调整。另外，在室内或室外照明设备中，可通过利用可见光的波长的LiFi通信模块控制诸如TV、冰箱、空调、门锁系统、车辆的电器和车辆系统。反射板4310和通信模块4320可由盖4330覆盖。
虽然已经参照本公开的实施例具体示出和描述了本公开，但是应该理解，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可作出各种形式和细节上的改变。