CN101814570B - 发光器件封装和包括其的照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光器件封装和包括该发光器件封装的照明系统。所述发光器件封装包括：具有倾斜侧表面的封装体和在所述封装体的倾斜侧表面上的发光器件。

Description

发光器件封装和包括其的照明系统
技术领域
实施方案涉及一种发光器件封装和包括该发光器件封装的照明系统。
背景技术
氮化物半导体由于其高热稳定性和宽带隙能所以在光学器件和高功率电子器件领域中得到很多关注。特别地，使用氮化物半导体的蓝色LED、绿色LED和UV LED已经商业化并广泛使用。
发光二极管(LED)可通过利用化合物半导体材料例如GaAs基材料、AlGaAs基材料、GaN基材料、InGaN基材料和InGaAlP基材料构成发光源。
将这种LED封装并由此用作用于发出各种颜色光的发光器件。发光器件正在各种领域例如照明显示器、字符显示器和图像显示器中用作光源。
然而，在相关技术发光器件封装中，由封装体发出的光的辐射角是有限的，使得光提取效率降低。
发明内容
实施方案提供一种具有改善的光提取效率的发光器件封装和包括该发光器件封装的照明系统。
在一个实施方案中，发光器件封装包括：具有倾斜侧表面的封装体；和在所述封装体的倾斜侧表面上的发光器件。
在另一个实施方案中，照明系统包括：包括发光器件封装的发光模块，所述发光器件封装包括设置在封装体的倾斜侧表面上的发光器件。
一个或更多个实施方案的细节将在附图和以下的描述中进行阐述。其他特征可由说明书和附图以及由权利要求而变得明显。
附图说明
图1是根据一个实施方案的发光器件封装的截面图。
图2～6A是说明制造根据一个实施方案的发光器件的工艺的截面图。
图6B、6C、6D是根据其它实施方案的发光器件封装的截面图。
图7是根据一个实施方案的照明单元的立体图。
图8是根据一个实施方案的背光单元的立体图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述根据一个实施方案的发光器件和包括该发光器件的照明系统。
在实施方案的描述中，应理解当层(或膜)称为在另一层或衬底“上/上方”时，其可直接在另一层上/上方，或者也可存在中间层。此外，应理解当层被称为在另一层“下”时，其可以直接在该层下，并且也可存在一个或更多个中间层。另外，也应理解当层称为在两层“之间”时，其可以是在所述两层之间仅有的层，或也可存在一个或更多个中间层。
(实施方案)
图1是根据一个实施方案的发光器件封装200的截面图。
根据一个实施方案的发光器件封装200可包括：其上部的两个侧表面均是倾斜的封装体210、和在所述封装体210的两个侧表面上设置的发光器件100。
其上部的两个侧表面均是倾斜的封装体210的下部宽度大于其上部宽度以使光的辐射角变宽，由此改善光反射性。
而且，封装体210可倾斜，使得其宽度朝向下的方向逐渐增加。例如，当封装体210是<100>硅晶片时，封装体210的倾斜表面可倾斜为相对于晶面<111>具有约54.7°的角度。因此，封装体210可具有朝向下的方向逐渐增加的宽度。
封装体210可具有顶部被截去的金字塔形的上部。
而且，在一个实施方案中，封装体210可包括在其上部内的静电放电(ESD)保护装置。例如，ESD保护装置用于使发光器件封装的尺寸小型化和用于在发生静电放电时保护发光器件。
封装体210在其上部内可包括齐纳(Zener)二极管(未显示)。齐纳二极管可电连接至多个发光器件100，以在发生静电放电时保护发光器件100。
齐纳二极管可通过形成在封装体210中而使发光器件封装的尺寸小型化，齐纳二极管由于形成于封装体210中所以不会遮蔽由LED发出的光。
根据一个实施方案的发光器件封装可包括围绕封装体210和发光器件100的密封材料270。密封材料270可具有半球形状，但是不限于此。密封材料270可包含磷光体(未显示)。
在一个实施方案中，在形成密封材料270时形成阻挡物260。阻挡物260可有助于密封材料270的形成以及防止密封材料270在金属层250上发生隆起现象。阻挡物260可包括氧化物层或者氮化物层，但是不限于此。
图6B、6C、6D是根据其它实施方案的发光器件封装的截面图。
如图6B所示，在根据另一实施方案的发光器件封装200b中，在形成密封材料270时可不形成阻挡物。或者阻挡物260可在形成密封材料270之后移除。
而且，如图6C所示，在根据另一实施方案的发光器件封装200c中，密封材料270可形成在各发光器件100上。在形成密封材料270时，可在封装体210上形成第二阻挡物262，但是不限于此。
如图6D所示，在根据另一实施方案的发光器件封装200c中，在形成密封材料270时可不形成第二阻挡物。密封材料270可通过传递模塑形成。
在根据一个实施方案的发光器件封装中，因为封装体210可在其上部的两个侧表面上具有倾斜表面，所以光的辐射角可变宽以显著改善光反射性。
以下，将参考图2～6A描述制造根据一个实施方案的发光器件的方法。图6A是根据一个实施方案的发光器件封装的顶视图。
如图2中所示，准备封装体210。在封装体210的上表面和下表面上分别形成第一掩模图案材料221a和第二掩模图案材料222a。
封装体210可由硅材料形成，例如可为硅基晶片级封装(WLP)。封装体210可包括具有多面体形例如长方体形的框架，但是不限于此。
第一掩模图案材料221a和第二掩模图案材料222a可为氮化物层，例如氮化硅(SixNy)层，但是不限于此。
如图3中所示，在封装体210中形成空腔C。空腔形成工艺和封装体形成工艺可同时实施，但是不限于此。
空腔C可具有杯形或者凹面容器形。空腔C的内表面可相对于其下表面垂直或者倾斜。在从上部观察时，空腔C可具有圆形、正方形、多边形或者椭圆形。
如图3中所示，封装体210的上部的两个侧表面可以是倾斜的。
例如，其上部的两个侧表面是倾斜的封装体210的下部宽度大于其上部宽度。而且，封装体210可倾斜，使得其宽度朝向下的方向逐渐增加。封装体210可具有顶部被截去的金字塔形上部。
例如，当封装体210是<100>硅晶片时，封装体210的倾斜表面可倾斜为相对于<111>晶面具有约54.7°的角度。因此，封装体210可具有朝向下的方向逐渐增加的宽度。
根据一个实施方案，由于封装体210在其上部的两个侧表面上具有倾斜表面，所以光的辐射角可变宽以显著改善光反射性。
例如，其上部的两个侧表面是倾斜的封装体210的形成可包括：形成覆盖封装体210的上表面的中心部的第一掩模图案221。
例如，将第一掩模图案材料221a图案化以覆盖封装体210的上表面的中心部并暴露除了该中心部之外的剩余区域。即，在第一掩模图案材料221a上可形成光刻胶图案(未显示)。然后，可使用第一光刻胶图案作为蚀刻掩模来蚀刻第一掩模图案材料221a的一部分，以形成暴露出封装体210上表面的除上表面中心部之外的部分的第一掩模图案221。
此时，封装体210的形成可包括：在封装体210的下部中形成通孔H。即，第二掩模图案材料222a可使用第二光刻胶图案(未显示)图案化，以形成暴露出通孔H的第二掩模图案222。
然后，可使用第一掩模图案221和第二掩模图案222作为蚀刻掩模来蚀刻封装体210，以形成其上部的两个侧表面倾斜的封装体210和通孔H。
封装体210可使用湿蚀刻工艺蚀刻，但是不限于此。
此时，当封装体210是硅衬底并且具有<100>晶体取向时，蚀刻沿倾斜方向进行，以形成下部宽度大于上部宽度的封装体210，如图3中所示。封装体210可倾斜，使得其宽度朝向下的方向逐渐增加。封装体210可具有顶部被截去的金字塔形上部。
在一个实施方案中，可实施第一蚀刻工艺以蚀刻封装体210，然后可实施第二蚀刻工艺以再次蚀刻经蚀刻的封装体210，以形成倾斜封装体210和通孔H。
如图4中所示，可移除第一掩模图案221和第二掩模图案222。例如，可实施湿蚀刻工艺以移除第一掩模图案221和第二掩模图案222。
在一个实施方案中，可在封装体210的上部内形成ESD保护装置。例如，可在封装体210的上部内形成齐纳二极管(未显示)。
齐纳二极管可通过形成在封装体210中而使发光器件封装的尺寸小型化，齐纳二极管由于形成在封装体210中所以不会屏蔽由LED发出的光。
如图5中所示，在封装体210上可形成电介质240，然后可在通孔中和在封装体210的各侧表面上形成金属层250。此时，封装体210可分为封装单元以实施电介质形成工艺。或者，电介质形成工艺可在封装体210分为封装单元之前实施。
根据一个实施方案，金属层250可形成在通孔H中以将在发光器件100中产生的热有效地放出。
电介质240可由绝缘材料例如氧化硅、氮化硅、AlN和SiC中的一种形成。电介质240可将封装体210与金属层250(后续将形成)电隔离。
金属层250可为电连接至发光器件100的电极层并且具有单层结构或者多层结构。
例如，当发光器件100是垂直型发光器件时，金属层250和发光器件100可彼此直接电连接。
金属层250可由钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、铬(Cr)、钽(Ta)、铂(Pt)、锡(Sn)、银(Ag)和磷(P)中的至少一种形成，但是不限于此。
在发光器件100结合为倒装芯片形时，发光器件100可电连接至金属层250。
当发光器件100是水平型发光器件时，金属层250可不形成在封装体210的侧表面上。
金属层250可由具有高反射率的材料或者树脂材料易于附着的金属材料形成。当金属层250具有多层结构时，上层可由金属材料例如Al、Ag和APC(Ag+Pd+Cu)中的至少一种形成。
然后，在封装体210的倾斜表面上形成的金属层250上可设置发光器件100。例如，发光器件100可使用粘合剂粘合于金属层250。发光器件100可包括至少一种彩色LED芯片或者UV LED芯片，但是不限于此。
发光器件100可为垂直型发光器件或者水平型发光器件。例如，当发光器件100是水平型发光器件时，两个导线可键合至一个发光器件100。
当发光器件100是垂直型发光器件时，金属层250和发光器件100可彼此电连接。此时，一个导线可键合至发光器件100的上部。而且，在高性能发光器件的情况下，可键合多个导线。
根据一个实施方案，因为发光器件100的侧表面附着于倾斜的封装体210，所以封装的辐射角α可变宽以显著改善光反射性。
如图6A中所示，可形成围绕封装体210和发光器件100的密封材料270。密封材料270可具有半球形状，但是不限于此。密封材料270可包含磷光体(未显示)。
在一个实施方案中，在形成密封材料270时可形成阻挡物260。阻挡物260可有助于密封材料270的形成以及防止密封材料270在金属层250上发生隆起现象。阻挡物260可包括氧化物层或者氮化物层，但是不限于此。
在根据一个实施方案的发光器件封装中，封装体中光的辐射角可变宽以显著改善光反射性。
图6B、6C、6D是根据其它实施方案的发光器件封装的截面图。
如图6B中所示，在根据另一实施方案的发光器件封装200b中，在形成密封材料270时可不形成阻挡物。或者阻挡物260可在形成密封材料270之后移除。
而且，如图6C中所示，在根据另一实施方案的发光器件封装200c中，密封材料270可形成在各发光器件100上。在形成密封材料270时，第二阻挡物262可形成在封装体210上，但是不限于此。
如图6D所示，在根据另一实施方案的发光器件封装200d中，在形成密封材料270时可不形成第二阻挡物。密封材料270可通过传递模塑形成。
根据一个实施方案的发光器件封装200可适用于照明系统。照明系统可包括图7中所示的照明单元、图8中所示的背光单元、交通灯、车辆前照灯和招牌。
图7是根据一个实施方案的照明单元的立体图。
参考图7，照明设备1100可包括：壳体1110、设置于壳体1110中的发光模块1130、和设置于壳体1110中的连接端子1120以接收来自外部电源的电力。
壳体1110可由具有改善的散热特性的材料形成。例如，壳体1110可由金属材料或者树脂材料形成。
发光模块1130可包括衬底1132和在衬底1132上安装的至少一个发光器件封装1210。
在绝缘材料上可印刷电路图案以形成衬底1132。例如，衬底1132可包括印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB或者陶瓷PCB。
而且，衬底1132可由可有效反射光的材料形成。衬底1132的表面可涂敷有色材料，例如通过其有效反射光的白色或者银色材料。
在衬底1132上可安装至少一个发光器件封装1210。发光器件封装1210可包括至少一个发光二极管(LED)100。LED 100可包括发出红色光、绿色光、蓝色光或者白色光的彩色LED和发出紫外(UV)光的UV LED。
发光模块1130可包括多个发光器件封装1210以获得各种颜色和亮度。例如，白色LED、红色LED和绿色LED可设置为彼此结合以确保高的显色指数(CRI)。
连接端子1120可电连接至发光模块1130以供电。如图7中所示，虽然连接端子1120以插座方式旋入外部电源中，但是本公开不限于此。例如，连接端子1120可为销形。因此，连接端子1120可插入外部电源中或者使用互连连接至外部电源。
图8是根据一个实施方案的背光单元的立体图。
根据一个实施方案的背光单元1200可包括：光导板1210、发光模块1240、反射元件1220和底盖1230，但是不限于此。发光模块1240可接触光导板1210的至少一个表面以对光导板1210提供光，但是不限于此。可在光导板1210下设置反射构件1220。底盖1230可容纳光导板1210、发光模块1240和反射构件1220。
光导板1210可散射光以产生平面光。光导板1210可由透明材料形成。例如，光导板1210可由丙烯酸树脂基材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、环烯烃共聚物(COC)树脂、和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂中的一种形成。
发光模块1240可对光导板1210的至少一个表面提供光。因此，发光模块1240可用作包括背光单元的显示器的光源。
发光模块1240可接触光导板1210，但是不限于此。
特别地，发光模块1240可包括衬底1242和安装在衬底1242上的多个发光器件封装200。衬底1242可接触光导板1210，但是不限于此。
衬底1242可为包括电路图案(未显示)的PCB。然而，衬底1242可包括金属芯PCB或者柔性PCB以及PCB，但是不限于此。
在衬底1242上可安装多个发光器件封装200。而且，每个发光器件封装200的发光面可与光导板1210间隔开预定距离。
可在光导板1210下设置反射构件1220。反射构件1220反射入射到光导板1210的底表面上的光以沿向上的方向传播，由此改善背光单元的亮度。例如，反射构件1220可由PET、PC和PVC中的一种形成，但是不限于此。
底盖1230可容纳光导板1210、发光模块1240和反射构件1220。为此，底盖1230可为具有上侧打开的盒形，但是不限于此。
底盖1230可由金属材料或者树脂材料形成。而且，底盖1230可使用压制成形工艺或者挤出模制工艺制造。
在本说明书中对″一个实施方案″、″实施方案″、″示例性实施方案″等的任何引用，表示与该实施方案相关描述的具体的特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施方案中。在说明书不同地方出现的这些措词不必都涉及相同的实施方案。此外，当结合任何实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为将这些特征、结构或特性与实施方案的其它特征、结构或特性相关联均在本领域技术人员的范围之内。
虽然已经参考大量说明性实施方案描述了一些实施方案，但是应理解本领域技术人员可设计很多其它的改变和实施方案，这些也将落入本公开的原理的精神和范围内。更具体地，在公开、附图和所附权利要求的范围内，在本发明的组合布置的构件和/或布置中可能有各种的变化和改变。除构件和/或布置的变化和改变之外，对本领域技术人员而言，可替代的用途也是明显的。

Claims (8)

1.一种发光器件封装，包括：
封装体，所述封装体具有上部以及在所述封装体的上表面上的平坦表面，其中所述上部具有两个倾斜侧表面或具有顶部被截去的金字塔形的倾斜侧表面；和
在所述封装体的所述倾斜侧表面上的发光器件；
穿过所述封装体的下部的通孔；
在所述封装体上的介电层；
在所述封装体上的所述通孔与所述发光器件之间电连接的金属层，
在各个所述发光器件上的密封材料；和
在所述上部的所述平坦表面上的第二阻挡物，
其中所述金属层在所述介电层上和在所述通孔中，
其中具有所述倾斜侧表面的封装体的下部宽度大于其上部宽度，
其中所述通孔中的所述金属层包括底部通路部分以及上部通路部分，和
其中所述底部通路部分的横向宽度大于所述上部通路部分的横向宽度。
2.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中所述封装体倾斜以使得其宽度朝向下的方向逐渐增加。
3.根据权利要求1所述的发光器件封装，
其中所述介电层包括氧化硅、氮化硅、AlN和SiC中的一种。
4.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中所述发光器件附着于在所述封装体的所述倾斜侧表面上设置的所述金属层，
其中所述通孔中的所述金属层的横向宽度从所述上部通路部分到所述底部通路部分逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中所述金属层包括电连接至所述发光器件的电极层并且具有单层结构或者多层结构，
其中所述通孔中的所述金属层设置在所述发光器件之下。
6.根据权利要求5所述的发光器件封装，其中当所述金属层具有多层结构时，所述金属层的顶层包括Al、Ag和APC(Ag+Pd+Cu)中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中所述发光器件附着为围绕所述封装体的倾斜侧表面。
8.一种照明系统，包括：
包括发光器件封装的发光模块，其中所述发光器件封装为根据权利要求1～7中任一项所述的发光器件封装。
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