用于多个发光二极管的封装制造技术

本发明专利技术涉及用于多个发光二极管的封装。用于基于ＬＥＤ的光器件的衬底及封装可显著地改善热性能并提供通过衬底的分离的电气路径及热路径。一个衬底包括多个电绝缘基底层。在这些层中位于顶侧的层上布置有顶侧电接触部，其包括容纳多个光器件的光器件焊盘。外部电接触部布置在衬底的外表面上。电气路径将顶侧电接触部连接至外部电接触部。电气路径中的一些电器路径的至少一部分被布置在电绝缘基底层之间。电气路径可被配置为使得可以对光器件焊盘的不同子集进行彼此独立地管控。散热片可以形成在基底层中位于底侧的一个基底层的底表面上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及固态的光器件，具体涉及用于固态光器件的封装。
技术介绍
发光二极管(LED)是在电流通过其时产生光的半导体器件。LED具有许多优于常 规光源的优点，包括尺寸紧凑、重量轻、寿命长、抗振性高以及可靠性高。除了广泛应用于诸 如指示灯等电子产品，LED还成为传统上由白炽灯及荧光灯占主导的各种不同应用领域的 重要替代光源。此外，通过结合LED来使用磷光体，使得广泛应用LED成为可能。磷光体是一种发 光材料，其在被特定波长的光激发时产生不同波长的光，由此改变LED的输出光。因此，在 需要特定颜色但是不能通过可获得的LED低成本地产生该颜色的情况下，可以使用磷光体 作为光“转换器”以将由可获得的LED产生的光的颜色改变为需要的颜色。例如，近来与单色LED—起使用磷光体以产生白色光。已经证明利用磷光体将由 LED产生的光转换为白色光是对常规白色光源(包括白炽灯光源以及其中多个单色LED以 RGB机制组合以产生白色光的直接红绿蓝(RGB) LED法)的一种可行替代。在常规的基于LED的白色光产生装置中，单色LED被包含适当的补偿磷光体的透 明材料封装。从补偿磷光体发出的光的波长与由LED发出的光的波长互补，使得来自LED 以及补偿磷光体的波长混合在一起以产生白色光。例如，基于蓝色LED的白色光源通过使 用蓝色光LED以及在受到从LED发出的蓝色光激发时发出黄色光的磷光体来产生白色光。 在这些装置中，透明材料中磷光体的量受到控制，使得在蓝色光的一部分被磷光体吸收，而 剩余部分未被吸收地透过。黄色光与未被吸收的蓝色光混合以产生白色光。另一种示例性方法使用产生在可见光谱之外的光(例如紫外(UV)光)的LED，并 一起使用与在被激发时能够产生红色、绿色或蓝色光的磷光体的混合物。在这种方法中，由 LED发出的光仅起激发磷光体的作用，而不用于最终颜色平衡。为了提供工作灯，一个或更多LED切片(dice)通常被安装在提供电接触及机械耦 合的衬底上并覆盖有一层或更多层光学透明的及/或波长变换的材料(在一些情况下包括 主透镜以对出射光进行导向)。有时将LED、衬底以及光学材料的这种组合称为“封装”。灯 自身也可包括辅助透镜、散热器、以及允许灯被安装在灯固定结构中的机械及/或电连接寸。对更优秀的发光装置的需求不断增多，希望提供一种具有高亮度低成本的基于 LED的发光源。
技术实现思路
现有的基于LED的灯的亮度部分地受到热管理方面问题的限制。工作中的LED除 了产生光之外，还会产生相当大的热量。伴随LED工作电流(即功率)的增大，会产生更多 的热量。因为过高热量会损坏LED切片，故热量必须被导离LED。现有点封装通常会因对可耗散的热量的量的限制而对基于LED的灯的整体亮度构成限制。本专利技术的实施例提供了用于基于LED的光器件的衬底及封装，其可显著改善热性 能，由此允许LED在更大的电流下工作，由此产生更高的亮度。此外，一些实施例通过提供 通过衬底的分离的电气路径及热路径来提供改善的电特性。电气路径与热路径的分进一步 允许向不同的LED供应不同的工作电流，由此提高对装置的光输出进行控制的能力。本专利技术的一个方面涉及用于发光设备的衬底。在一个实施例中，衬底包括多个电 绝缘基底层。多个顶侧电接触部(包括具有特定的尺寸和形状以容纳多个光器件的光器件 焊盘)被布置在电绝缘基底层中位于顶侧的一个基底层上。多个外部电接触部被布置在衬 底的外表面上。电气路径将顶侧电接触部连接至外部电接触部。电气路径中的一些电器路 径的至少一部分被布置在电绝缘基底层之间。电气路径可被布置为使得可以对光器件焊盘 的不同子集进行彼此独立地管控。在另一实施例中，衬底包括由电绝缘材料制成的多个基底层。多个顶侧电接触部 (包括多个光器件焊盘)被布置在电绝缘基底层中位于顶侧的一个基底层上。每个光器件 焊盘均可具有比要布置在其上的光器件更大的尺寸。多个外部电接触部布置在衬底的外表 面上。电气路径将顶侧电接触部连接至外部电接触部，并且电气路径中的一些的至少一部 分被布置在基底层之间。散热金属片布置在层中位于底侧的一个层的底表面上，并与多个 外部接触焊盘电隔离。另专利技术的另一方面涉及制造用于发光设备的衬底的方法。在各种实施例中，可由 诸如陶瓷之类的作为良好电绝缘体及良好导热体的各种材料来制造衬底层。导电部分可包 括在制造过程中施加至层的金属迹线及焊盘。在一些实施例中，金属迹线及焊盘可包括由 多种不同金属(例如，钨、镍、金以及银)制成的子层。本专利技术的另一方面涉及在灯及其他发光应用领域使用的封装。在一些实施例中， 封装可包括衬底(例如，上述任意实施例)、安装在顶侧电接触部上并电连接至顶侧电接触 部的光器件(例如，LED及/或光传感器)以及布置在光器件以上的主透镜。光器件与主 透镜之间的区域可由光学透明介质填充，该介质例如可提供光学指标匹配以及将主透镜保 持在其位置的附着特性。结合附图，以下详细描述将有助于对本专利技术的特性及优点的更好的理解。 附图说明图1是根据本专利技术的实施例的灯的简化剖视图。图2是根据本专利技术的实施例的用于LED封装的衬底的简化侧视图。图3A-3D示出了根据本专利技术的实施例的4-LED封装。具体而言，图3A是衬底的简 化俯视图；图3B是图3A的衬底的简化剖开俯视图；图3C是图3B所示的特定部件之间的电 连接的简化示意图；而图3D是图3A的衬底的仰视图。图4A-4F示出了根据本专利技术的另一实施例的12-LED封装。具体而言，图4A是衬 底的简化剖开俯视图；图4B是图4A的衬底的简化部分俯视图；图4C是表明图4B所示的特 定部件之间的电连接的表；图4D是图4B所示的特定部件之间的电连接的简化示意图；图 4E是图4B所示的特定部件之间的电连接的另一种构造的简化示意性示图；而图4F是图4A 的衬底的仰视图。图5A-5F示出了根据本专利技术的另一实施例的16-LED封装。具体而言，图5A是衬 底的剖开俯视图；图5B是图5A的衬底的简化部分俯视图；图5C是表明图5B所示的特定部 件之间的电连接的表；图5D是图5B所示的特定部件之间的电连接的简化示意图；图5E是 可与图5A的衬底结合使用的动态反馈及控制系统的简化框图；而图5F是图5A的衬底的仰 视图。图6是示出根据本专利技术的实施例形成在陶瓷表面上的金属层的简化框图。图7是根据本专利技术的实施例用于制造用于LED封装的陶瓷衬底的处理的简化流程 图。图8是根据本专利技术的实施例组装LED封装的简化剖开侧视图。 具体实施例方式本专利技术的实施例提供了可显著提高热性能的基于LED的灯装置所用的衬底及封 装，由此允许LED在更大电流下工作，由此产生更高的亮度。此外，一些实施例还通过设置 通过衬底的分离的电及热路径而提供了改善的电特性。电气路径与热路径的分离进一步允 许向不同的LED供应不同的工作电流，由此提高对装置的光输出进行控制的能力。图1是根据本专利技术的实施例的灯的简化剖视图。如图所示，灯100包括光源衬底101、主透镜106以及辅助透镜110。光源衬底101可包括多个LED，图1中示出了其中两个 102及104。可以使用任意数量及类型的LED。在一个实施例中，每个LED均为蓝色LED (发 出在电磁波谱的蓝色区域中的光的任何LED)并具有涂布在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发光设备的衬底，所述衬底包括：多个电绝缘基底层；多个顶侧电接触部，其布置在所述电绝缘基底层中位于顶侧的一个电绝缘基底层上，所述多个顶侧电接触部包括多个光器件焊盘，所述多个光器件焊盘具有特定的尺寸和位置以容纳多个光器件；多个外部电接触部，其布置在所述衬底的外表面上；以及多个电气路径，其将所述顶侧电接触部连接至所述外部电接触部，其中，所述多个电气路径中的至少一部分被布置在所述电绝缘基底层之间，并且其中，所述电气路径被配置为使得可以对所述光器件焊盘的不同子集进行彼此独立地管控。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：贤涛严，
申请(专利权)人：里德安吉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]