用于LED磷光体封装的反射焊接掩膜层制造技术

一种安装衬底（40）具有图案化金属层，其限定用于结合到LED管芯的底金属结合盘的多个顶金属结合盘。焊接掩膜层（52）在该安装衬底之上形成，其中该掩膜具有暴露顶金属结合盘的开口并且保护衬底上的金属迹线。掩膜层是高反射性的白色涂料。暴露的顶金属结合盘然后用焊料润湿。LED管芯的底金属结合盘然后被焊接到该暴露的顶金属结合盘，使得掩膜层包围每一个LED管芯以反射光。反射环（60）粘附于该衬底以包围该LED管芯。粘性磷光体材料（62）然后部分地填充该环并且被固化。来自LED管芯和磷光体的所有向下光被环和焊接掩膜层向上反射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及用于磷光体转换型发光二极管（pcLED）的封装，并且特别地涉及增加光提取的封装。

技术介绍

对于高亮度应用，常见的是在衬底上安装LED管芯的阵列，其中该衬底具有金属迹线（trace)，该金属迹线互连LED管芯并且通向用于连接到电源的阳极和阴极电极。常见的是，LED管芯是基于GaN的并且发射蓝光，其中磷光体（例如YAG磷光体）沉积在所有LED管芯之上。通过磷光体泄漏的蓝光和黄-绿磷光体光的组合创建白光。
来自LED管芯的一些光和来自磷光体的一些光在向下的方向上发射并且被该衬底部分地吸收。另外，如果单独的LED管芯也安装在（典型地比该LED管芯大得多的）基板上，并且基板电极结合到衬底，那么基板表面也吸收LED和磷光体光中的一些。衬底和基板的这样的吸收降低了模块的整体效率。
需要的是用于磷光体转换型LED的封装技术，其导致由该封装发射更多的光。

技术实现思路

在本专利技术的一个示例中，起始衬底包含用于散热的铝。薄电介质层在该衬底的顶表面之上形成，并且金属迹线在该电介质之上图案化。该金属迹线限定用于多个LED管芯的小面积焊盘、用于模块的更大阳极和阴极电极（以及焊盘）、以及LED管芯和电极之间的互连。
在一个实施例中，丝网印刷用于在衬底之上沉积焊接掩膜。焊接掩膜沉积电介质，其具有暴露各种电极和LED管芯焊盘的开口。电介质是散射和反射任何入射光的高反射性材料，例如包括TiO2、ZiO2、VO2或其它合适的反射粒子的粘结剂。该反射材料可以是具有大于大约94%的反射率的用于积分球的相同的白色涂料。
接下来，LED管芯电极焊接到暴露的焊盘。焊接掩膜开口可以足够小，以使得LED管芯的外围与反射材料对齐或者悬垂于该反射材料之上，使得来自LED管芯的任何向下光将被该反射材料反射。
形成垂直壁的反射环然后粘附于该衬底以包围LED管芯的阵列。
磷光体然后沉积在该环内（该环也用作模具）以包封LED管芯并且波长转换从该LED管芯发射的光。磷光体也用于将热量远离LED管芯传导。在一个实施例中，LED管芯发射蓝光，并且该蓝光加磷光体光创建白光。
LED管芯可以包括或者可以不包括基板。基板典型用于简化操作、增加机械强度和/或提供用于焊接到电路板的鲁棒且简单的电极。如果使用这样的基板，该基板与实践中一样小，以便不会拦截来自LED半导体层的向下光。
在磷光体的沉积之前，圆顶状透镜可以在LED管芯之上成型以用于改进光提取。
反射焊接掩膜不增加附加的步骤，却大大提高了LED模块的效率。
描述了其它实施例。
附图说明
图1是现有技术LED管芯的截面图。
图2是安装在最小面积基板上的LED管芯的截面图。
图3是示出电极图案的LED管芯或基板的底视图。
图4是具有电介质层和图案化金属层的铝衬底的自顶而下视图。
图5图示在反射焊接掩膜的沉积之后暴露焊盘的图4的衬底。
图6图示在LED管芯已经被焊接到焊盘之后图5的衬底。
图7是图5的衬底的部分的沿着图5中的线7-7的放大截面图，其示出具有光学透镜的两个LED管芯。
图8是反射环围绕LED管芯的阵列粘附之后图6的衬底的自顶而下视图。
图9是图8的衬底的部分的沿着图8中的线9-9的放大截面图，其图示环用包封磷光体混合物至少部分地填充。
相同或相似的元件用相同的编号标记。
具体实施方式
图1图示常规的LED管芯12。尽管倒装芯片管芯在示例中示出，但是本专利技术适用于任何类型的LED管芯，包括垂直LED管芯、横向LED管芯等等。
LED管芯12包括耦合到p层16的底阳极电极14和通过填充在p层16和有源层24中的用电介质覆盖的蚀刻的开口中的导体22耦合到n层20的底阴极电极18。电极配置可能更复杂并且包括用于跨LED管芯12更好地传播电流的分布式电极。有源层24生成具有峰值波长的光。在一个示例中，该峰值波长是蓝色波长并且层16、20和24是基于GaN的。
层16、20和24在诸如蓝宝石之类的衬底26之上外延生长。可替代地，生长衬底可以被移除并且被通过粘合剂或通过其它技术粘附于半导体层的透明支撑衬底取代。可替代地，不存在支撑衬底，尽管薄LED半导体层的操作变得更困难。
如在图2中示出的，LED管芯12可以可选地安装在基板28上，该基板用于操作简便、机械支撑、散热和简化用于安装在印刷电路板上的电极结构。基板28包括导热体30、底电极32和34，以及将底电极32/34连接到LED管芯电极14/18的过孔36和37。基板表面上的附加的盘（未示出）用于将LED管芯电极14/18连接到过孔36/37。典型的基板比LED管芯12大得多以达成上面提到的功能。然而，在本专利技术优选的实施例中，当使用基板时，期望的是使基板比典型尺寸小得多以最小化基板表面的光吸收。在一个实施例中，生长衬底26在LED管芯12安装在基板28上之后被移除。
下文中的术语“LED管芯”是指裸芯片（例如图1）或安装在基板之上的芯片（例如图2）。
图3图示用于LED管芯12或基板28的可能的底电极配置。
在剩余的附图中，假定没有使用基板。然而，LED管芯/基板可以在剩余的附图中替代裸LED管芯12。
图4是用于LED管芯12的阵列的衬底40的自顶而下的视图。图7示出衬底40的截面图。衬底40可以包括由用于散热的铝或合金形成的主体41。衬底40可以具有任何形状，例如矩形、圆形等等。衬底40的长度或直径取决于其支撑的LED管芯的数量，并且将典型地在从1cm到4cm的范围中。衬底40典型通过稍后被切割用于单个化的窄连接器而连接在衬底的阵列中，以简化操作并加速处理。
不导电的电介质层42（图7）在主体41之上形成以用于电绝缘。
诸如铜之类的图案化金属层在电介质层42之上形成以限定用于阵列中的每一个LED管芯12的小焊盘组44A、44B、44C和44D，并且限定用于阵列的阳极和阴极电极的更大焊盘46和48。焊盘组44A-D可以包括一个或多个散热连接。金属层也在LED管芯12与电极46及48之间形成互连50。在该示例中，只有四个LED管芯12串联和并联连接。在其它实施例中，更多或更少的LED管芯12可以串联和/或并联地互连以实现期望的电气特性和通量。
相关的现有技术LED模块的问题是，向下发射的LED光的显著部分被安装衬底吸收。衬底的绝大部分吸收发生在每一个LED管芯12附近，因为那里是光最亮的地方。本专利技术最小化这样的吸收。
在图5中，白色（漫射）涂料52在衬底40之上除了焊料被应用的地方之外的所有位置中丝网印刷。图7是沿着图5中的线7-7的不连续的截面，并且在截面中示出涂料52。丝网是被图案化以阻挡白色涂料52在焊盘组44A、44B、44C和44D之上的沉积的网格。白色涂料52是然后被固化的粘性电介质。因此，白色涂料52取代常规的焊接掩膜，并且不要求附加步骤。焊接掩膜将诸如在衬底40之上流动的融化焊料之类的任何沉积的焊料限制在被掩膜暴露的区域。
漫射白色涂料的示例包括灌注有TiO2、ZiO2、VO2的粒子或其它合适的反射性的散射粒子的粘结剂（例如硅树脂）。
在另一实施例中，白色涂料与掩膜一起通过喷射、喷涂、利用蒸发的光刻过程或其它技术被应用。
商业可用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备，包括：第一发光二极管（LED）管芯，其具有至少一个底金属结合盘和高度；安装衬底，其具有限定至少一个顶金属结合盘的图案化的金属层；在所述安装衬底之上形成的掩膜层，所述掩膜层具有至少一个暴露所述至少一个顶金属结合盘的开口，所述掩膜层由反射至少90%的可见光的反射材料形成；并且所述第一LED管芯的所述至少一个底金属结合盘结合到所述暴露的至少一个顶金属结合盘，使得所述掩膜层包围所述第一LED管芯以反射光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 US 61/9174211.一种发光设备，包括：
第一发光二极管（LED）管芯，其具有至少一个底金属结合盘和高度；
安装衬底，其具有限定至少一个顶金属结合盘的图案化的金属层；
在所述安装衬底之上形成的掩膜层，所述掩膜层具有至少一个暴露所述至少一个顶金属结合盘的开口，所述掩膜层由反射至少90%的可见光的反射材料形成；并且
所述第一LED管芯的所述至少一个底金属结合盘结合到所述暴露的至少一个顶金属结合盘，使得所述掩膜层包围所述第一LED管芯以反射光。
2.权利要求1的设备，进一步包括第一波长转换层，其至少覆盖在所述第一LED管芯的顶表面之上并且覆盖在所述掩膜层的至少部分之上。
3.权利要求1的设备，进一步包括具有反射内壁的环，所述反射内壁在所述第一LED管芯的高度之上延伸并且包围所述第一LED管芯。
4.权利要求1的设备，其中所述第一LED管芯包括安装在基板上的LED半导体层。
5.权利要求1的设备，进一步包括：
具有反射壁的环，所述反射壁在所述第一LED管芯的高度之上延伸并且包围所述第一LED管芯；以及
被所述环包围的第一波长转换层，其至少覆盖在所述第一LED管芯的顶表面之上并且覆盖在所述掩膜层的部分之上。
6.权利要求5的设备，其中所述第一波长转换层包括磷光体。
7.权利要求5的设备，其中所述第一波长转换层包括量子点。
8.权利要求5的设备，其中所述反射环充当用于所述第一波长转换层的模具。

【专利技术属性】
技术研发人员：Y荣，FS戴安娜，T朱，G古思，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL