CN102224607A - Led磷沉积 - Google Patents

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Abstract

用于LED的LED磷沉积。在一方面中，提供了一种用来形成封装的方法。该方法包括：确定所述封装的几何形状；选择障碍材料，将该障碍材料应用于基板，以形成限定具有该几何形状的区的边界；以及利用封装材料填充该区，以形成封装。在另一方面中，提供了一种LED设备，该LED设备包括至少一个LED芯片和设置在该至少一个LED芯片上的封装。形成所述封装是通过：确定所述封装的几何形状；选择障碍材料；将所述障碍材料应用于基板，以形成限定具有所述几何形状的区的边界；以及利用封装材料填充所述区，以形成所述封装。

Description

LED磷沉积
技术领域
本发明总体上涉及发光二极管，更具体地说，涉及一种用来形成发光二极管的封装的磷沉积系统。
背景技术
发光二极管(LED)是用杂质注入或者掺杂的半导体材料。这些杂质向半导体添加可以在材料中相对自由地运动的“电子”和“空穴”。根据杂质的类型，半导体的掺杂区可以主要有电子或者空穴，并分别被称为n型半导体区或者p型半导体区。在LED应用中，半导体包括n型半导体区和p型半导体区。在该两个区之间的结(junction)处产生反向电场，导致电子和空穴从该结移开，以形成有源区。当横跨p-n结施加足以克服反向电场的正向电压时，电子和空穴被强制进入有源区进行结合。当电子与空穴结合时，它们降至较低的能级，并以光的形式释放能量。
在操作期间，正向电压通过一对电极被横跨p-n结施加。电子形成在半导体材料上，该半导体材料具有在p型半导体区上形成的p电极和在n型半导体区上形成的n电极。各个电极包括线接合垫片，以允许外部电压施加到LED。
一般地说，LED装置包括LED芯片(或小片)，该LED芯片安装在基板上，并被诸如磷的封装材料封装。该封装操作以保护LED芯片，并抽取光。典型地，LED芯片位于空腔中，该空腔被填满了封装材料。对于在平坦的基板上安装的LED芯片(例如，板上芯片)，没有空腔，并且处理不一样。为了提供具有特定几何形状的封装，具有所期望的几何形状的封装模型被独立地设计并制造。接着该模型被安装在基板上，以使得其在LED芯片周围适配。接着利用磷混合物或者其它封装材料填充该模型。
遗憾的是，使用单独设计并制造的模型是昂贵的、费时的，并且需要额外的制造操作。例如，需要作为单独的部件来进行设计和制造模型，这是费时且昂贵的。接着，在为模型填充封装材料之前需要将模型安装在基板上，这需要额外的制造操作。
因此，在现有技术中需要改进封装技术，以使得可以快速灵活地形成具有各种形状的封装，以降低成本并简化LED装置的制造。
发明内容
在各方面中，提供了一种磷沉积系统，其使得利用简单的制造操作以快速、灵活并且成本有效率的方式形成具有各种几何形状的LED封装。
在一方面中，提供了一种用来形成封装的方法。该方法包括：确定所述封装的几何形状；选择障碍(dam)材料，将该障碍材料应用(applying)于基板，以形成限定具有该几何形状的区的边界；以及利用封装材料填充该区，以形成封装。
在另一方面中，提供了一种LED设备，该LED设备包括至少一个LED芯片和设置在该至少一个LED芯片上的封装。形成所述封装是通过：确定所述封装的几何形状；选择障碍材料；将所述障碍材料应用于基板，以形成限定具有所述几何形状的区的边界；以及利用封装材料填充所述区，以形成所述封装。
在另一方面中，提供了一种LED灯，该LED灯包括包装(package)和耦接到该包装的LED设备。所述LED设备包括至少一个LED芯片和设置在该至少一个LED芯片上的封装。形成所述封装是通过：确定所述封装的几何形状；选择障碍材料；将所述障碍材料应用于基板，以形成限定具有所述几何形状的区的边界；以及利用封装材料填充所述区，以形成所述封装。
可以理解，根据以下详细说明，本发明的其它方面对于本领域技术人员将变得显而易见。将认识到，本发明包括其它和不同的方面，并且无需脱离本发明的精神和范围，可以在各种其它方面中修改本发明的多个细节。因此，附图和详细说明被认为本质上是说明性而非限制性的。
附图说明
结合附图并参照以上说明，本文所述的以上方面将变得明显，附图中：
图1示出例示磷沉积系统的多个方面的示例性LED总成；
图2示出例示磷沉积系统的多个方面的示例性LED总成；
图3示出用来根据磷沉积系统提供封装的示例性方法；
图4示出包括根据磷沉积系统构造的LED总成的示例性装置。
具体实施方式
下文参照附图来更全面地说明本发明，附图示出了本发明的各个方面。但是，可以以许多不同的形式来实现本发明，而不应当将本发明理解为限于整个说明书中示出的本发明的各个方面。相反，提供这些方面以使得本说明书更深入和完整，并将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。附图所示的本发明的各个方面可以不按照比例示出。因此，为清楚起见，可以放大或缩小各个特征的尺寸。此外，为清楚起见，可以简化一些附图。因而，附图可以不描绘给定设备(例如，装置)或方法的所有组件。
本文参照附图来说明本发明的各个方面，附图是本发明的理想化结构。这样，可以预期作为例如制造技术和/或公差的结果，所示出的形状会有一些变化。因而，整个说明书所示的本发明的各个方面不应当被理解为限于本文所阐释和说明的元件(例如，区、层、部分、基板等)的特定形状，而是包括例如由制造所导致的形状的变化。通过示例，被示出或说明为矩形的元件在其边缘可以具有圆形或弯曲的特征和/或梯度浓度，而不是从一个元件至另一个元件离散变化。因而，附图所示的元件本质上是示意性的，它们的形状不是旨在示出元件的精确形状，也不是旨在限制本发明的范围。
将理解的是，当诸如区、层、部分、基板等的元件被称为“在另一个元件上”时，该元件可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一个元件上”时，不存在中间元件。还可以理解，当元件被称为“形成在另一个元件上”时，该元件可以生长、沉积、蚀刻、粘接、连接、耦接或者制备或制造在其它元件或者中间元件上。
此外，诸如“较低”或“底部”和“较高”或“顶部”的相对术语可以用于本文来说明如图所示的一个元件与另一个元件的相对关系。应理解的是，这些相对术语旨在涵盖设备的除附图所示的朝向以外的不同朝向。通过示例，如果附图中的设备被翻转，则被说明为在其它元件的“较低”的面上的元件将朝向其它元件的“较高”的面。因此，根据设备的具体朝向，术语“较低”可以涵盖“较低”和“较高”这两种朝向。类似地，如果附图中的设备被翻转，被说明为在其它元件“以下”、“下方”的原件则将“向上”朝向该其它元件的。因此，术语“以下”或“下方”可以涵盖上方和下方两个朝向。
除非另外限定，否则本文使用的所有术语(包括技术的和科学的术语)均具有与本领域普通技术人员通常的理解相同的涵义。还将理解的是，诸如通常使用的词典中所限定的那些术语应该被解释为具有与相关技术领域和本公开中的它们的涵义一致的涵义。
如本文所使用的，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式“一个”、“一种”、“该”、“所述”也旨在包含复数形式。还将理解，当术语“包括”、“包含”用于本说明书时，指明了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。术语“和/或”包括一个或更多个相关列出的项目的任意或者全部组合。
将理解的是，尽管术语“第一”和“第二”可以用于本文来说明各个区、层和/或部分，但是，这些区、层和/或部分不应当限于这些术语。这些术语仅用来将一个区、层或者部分与其它区、层或者部分区分开。因而，无需脱离本发明的教导，下文所述的第一区、第一层或第一部分可被称为第二区、第二层或第二部分，类似地，第二区、第二层或第二部分可被称为第一区、第一层或第一部分。
现在参照图1，示出示例性LED总成100来例示磷沉积系统的多个方面。LED总成100包括多个LED芯片104，该多个LED芯片104安装在由陶瓷、铝或者任意其它适当的基板材料制成的基板102上。应当注意，尽管图1中示出了四个LED芯片104，但是，本系统适于用于一个或者任意数量个LED芯片。
根据本文所述的系统的多个方面，障碍106包括被设置在基板102上的障碍材料，以使得该障碍106包围LED芯片104，从而产生封装区108。障碍材料可以是清楚的或者能够反射的不透明白色。例如，障碍材料可以是环氧树脂或硅树脂。在一方面中，类似二氧化钛的填充颗粒被添加以产生不透明的材料。一般地说，障碍材料应当是透明的或反射性的。在一方面中，障碍材料通过可编程的自动分发机沉积在基板102上，并能够以任意图案和/或几何形状将障碍材料沉积在基板102上。例如，障碍材料可被沉积以形成矩形、圆形、弯曲形和/或可选来限定其中将要形成封装的区的形状的任意组合。还可以以所期望的截面来沉积障碍材料。
在另一方面中，所沉积的障碍材料具有不同的光学特性。例如，在一方面中，该障碍材料包括反射光的反射性障碍材料。因而，从LED芯片104发射的光将从该障碍材料反射，以形成较窄的照射图案。在另一方面中，该障碍材料包括透光的透明的障碍材料。因而，从LED芯片104发射的光将穿过障碍材料以形成更广的照射图案。在本说明的其它部分提供对于系统怎样提供各种照射图案的更详细的说明。因此，在各个方面中，可以选择不同的障碍材料来获得具有不同照射图案的封装。
因此，在各个方面中，针对简化的封装形式、可选择的光照射图案以及其它益处来提供有效率的磷沉积系统。该系统适于用于任意类型的基板，并具有如下特征。
1.自由的形式，易于沉积，并且易于使障碍材料成形，以提供任意类型的封装几何形状。
2.障碍材料可以是透明的(即，透明的硅树脂)，以透光来得到宽广的照射图案。
3.障碍材料可以是反射性的，以反射光来得到较窄的照射图案。
4.可以以高度范围和截面来沉积障碍材料。
5.障碍材料可以应用于任何类型的基板材料。
6.避免了预制造模型的昂贵耗时的设计、制造和组装。
图2示出示例性LED总成200，其例示了磷沉积系统的多个方面。LED总成200包括安装在基板204上的多个LED芯片202。根据各个方面，障碍材料(在206和208处示出)被沉积在基板204上，以限定在210处总体示出的其中将形成封装的闭合区。例如，在206和208处示出的障碍材料形成限定闭合区210的边界。出于说明的目的，在两个部分206和208中示出障碍材料，以例示怎样选择障碍材料的光学特性来得到所期望的照射图案。还应当注意，障碍材料可被沉积为具有几乎任意截面，并且不限于图2所示的截面。
206和208处所示的障碍材料被沉积在基板204上，具有224处所示的经选择的高度。在障碍材料被沉积以后，通过利用封装材料填充由障碍材料(206、208)限定的区210来形成封装214。因而，障碍材料可以被沉积在基板上，以限定其中可以形成相应的尺寸/形状的封装的任意尺寸和/或形状的区。
为了阐释怎样选择障碍材料来得到广的或窄的照射图案，假设障碍材料被选为反射性材料。障碍材料206阐释此假设下的光学特性。如果障碍材料被选为反射性的，则从LED202反射的光反映如216处示出的障碍材料的表面，以形成218处所示的窄的照射图案。
现在假设障碍材料被选为透明的。障碍材料208示出该假设下的光学特性。如果障碍材料被选为透明的，则从LED 202发射的光穿过220处所示的障碍材料，以形成222处所示的广的照射图案。因而，在各方面中，障碍材料可被选来得到所期望的照射图案。
指示符224示出障碍材料的高度。在各方面中，障碍材料可被沉积为具有广范围的高度和/或截面。例如，可以容易地实现具有近似一毫米高度的障碍材料。通常，障碍材料的高度和/或截面取决于其基部的宽度或整体高宽比。
图3示出用来根据磷沉积系统提供封装的示例性方法300。为清楚起见，以下参照图1至图2来说明该方法300。
在框302中，针对将用于LED总成的封装来确定几何形状。在一方面中，可以选择任意适当的几何形状。例如，可以选择矩形、圆形、弯曲形和/或多个形状的任意组合。
在框304中，障碍材料被选来提供所期望的光学照射图案。在一方面中，障碍材料可以是反射光以提供较窄的照射图案的反射性材料。在另一方面中，障碍材料可以是透明的，以透光来提供广的照射图案。
在框306中，障碍材料被沉积在基板上，以形成限定具有所期望的几何形状的区的边界。应当注意，可以限定多个区。在一方面中，通过自动分发机来沉积障碍材料。障碍材料还可沉积在基板以上期望高度处，并具有所期望的截面，以进一步限定封装的形状。例如，如图1所示，障碍材料被沉积以形成区108，图2中，障碍材料被沉积以形成区210。
在框308中，利用封装材料来填充被障碍材料包围的区，以得到具有所期望的形状的封装。例如，封装材料可以是硅树脂或环氧树脂，可以是清楚的或者填充了磷，或者是应用、沉积或者填充在由障碍材料包围的区内部的任意其它封装材料。
因此，方法300进行操作，以提供使得快速灵活地形成具有各种形状的封装的磷沉积系统。应当注意，该方法300的操作在各个方面的范围内可重新设置或修改。因而，在本文所述的各个方面的范围内可以有其它实现。
图4示出示例性装置400，该示例性装置400包括具有由根据本发明的多个方面的磷沉积系统形成的封装的LED总成。该装置400包括灯402、照明装置404以及街灯406。图4所示的各个装置包括具有由如本文所述的磷沉积系统形成的封装的LED总成。例如，灯402包括包装416和具有由磷沉积系统形成的封装的LED总成。灯402可以用于任意类型的通用照明。例如，灯402可以用作汽车前照灯，街灯、悬挂灯或者任意其它通用照明应用。照明装置404包括电耦接至灯412的电源410，其可被配置为灯402。在一方面中，电源410可以是电池或者诸如太阳能电池的任意其它适当类型的电源。街灯406包括连接至灯414的电源，其可被配置为灯402。在一方面中，灯414包括具有由磷沉积系统形成的封装的LED总成。
应当注意，本文所述的磷沉积系统的多个方面适于用来形成用于几乎任意类型的LED总成的封装，这些LED总成又可以用于任意类型的照明装置，并且不限于图4所示的装置。
提供本发明的各个方面以使得本领域技术人员能够实施本发明。对整个说明书所示的多个方面进行的各种修改对于本领域技术人员是显而易见的，本文所公开的内容可以扩展至其它应用。因而，权利要求并非旨在限于本公开的各个方面，而是遵照与权利要求的语言相一致的全部范围。与整个公开所述的公知的或稍后本领域技术人员可得知的各个方面的元件等效的结构或功能通过引用明确并入本文，并旨在由权利要求所涵盖。
此外，无论权利要求中是否明确陈述了这种公开，本文所公开的内容并非旨在专用于大众。除非利用短语“用于…的装置”明确陈述该元件，或者在方法权利要求的情况下，利用短语“用于…的步骤”明确陈述该元件，否则不按照美国法案条例35§112第六段来理解权利要求的元件。
因此，虽然本文已经阐释并说明了磷沉积系统的多个方面，但是可以理解，无需脱离本发明的精神和实质特性，可以对本发明进行各种改变。因此，本文的公开和说明旨在作为所附权利要求中阐明的本发明的范围的例示，而不是限制。

Claims (21)

1.一种用于形成封装的方法，所述方法包括：
确定所述封装的几何形状；
选择障碍材料；
将所述障碍材料应用于基板，以形成限定具有所述几何形状的区的边界；以及
利用封装材料填充所述区，以形成所述封装。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择包括：选择所述障碍材料来提供所选择的照射图案。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择包括：选择所述障碍材料为反射光的反射性材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择包括：选择所述障碍材料为透光的透明材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述应用包括：应用所述障碍材料，以使得所述障碍材料具有所选择的截面和所述基板上方的选择的高度中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择包括：选择硅树脂或环氧树脂中的一种作为所述障碍材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述应用包括：利用自动分发机来应用所述障碍材料。
8.一种发光二极管LED设备，其包括：
至少一个LED芯片；以及
设置在所述至少一个LED芯片上的封装，其中，通过以下步骤来形成所述封装：
确定所述封装的几何形状；
选择障碍材料；
将所述障碍材料应用于基板，以形成限定具有所述几何形状的区的边界；以及
利用封装材料填充所述区，以形成所述封装。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述障碍材料被选为提供所选择的照射图案。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述障碍材料是反射光的反射性材料。
11.根据权利要求8所述的设备，其中，所述障碍材料是透光的透明材料。
12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述应用包括：应用所述障碍材料，以使得所述障碍材料具有所选择的截面和所述基板上方的选择的高度中的至少一种。
13.根据权利要求8所述的设备，其中，所述选择包括：选择硅树脂或环氧树脂中的一种作为所述障碍材料。
14.根据权利要求8所述的设备，其中，所述应用包括：利用自动分发机来应用所述障碍材料。
15.一种发光二极管LED灯，所述LED灯包括：
包装；以及
耦接到所述包装的发光二极管设备，所述发光二极管设备包括至少一个LED芯片和设置在所述至少一个LED芯片上的封装，其中，通过以下步骤来形成所述封装：
确定所述封装的几何形状；
选择障碍材料；
将所述障碍材料应用于基板，以形成限定具有所述几何形状的区的边界；以及
利用封装材料填充所述区，以形成所述封装。
16.根据权利要求15所述的灯，其中，所述障碍材料被选为提供所选择的照射图案。
17.根据权利要求15所述的灯，其中，所述障碍材料是反射光的反射性材料。
18.根据权利要求15所述的灯，其中，所述障碍材料是透光的透明材料。
19.根据权利要求15所述的灯，其中，所述应用包括：应用所述障碍材料，以使得所述障碍材料具有所选择的截面和所述基板上方的选择的高度中的至少一种。
20.根据权利要求15所述的灯，其中，所述选择包括：选择硅树脂或环氧树脂中的一种作为所述障碍材料。
21.根据权利要求15所述的灯，其中，所述应用包括：利用自动分发机来应用所述障碍材料。
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