CN103733335B - 具有形成在槽中的反射壁的led混合室 - Google Patents

Abstract

一种相对大的衬底具有诸如漫射白色表面之类的反射表面。将作为裸的LED管芯或者是封装的LED管芯的LED管芯安装到该衬底来形成分离的LED阵列。每个阵列旨在用于分离的混合室。将一层诸如硅树脂之类的包封物沉积在该衬底上来包封LED管芯。激光蚀刻穿过该包封物来形成槽，并且将诸如白色颜料之类的反射材料沉积在槽中来形成每个混合室的反射壁。如果希望的话，在该包封物和反射壁上沉积磷光体层。之后单一化该衬底来分离出各混合室。由于没有组装分立的部件，并且同时形成多个混合室，因此所得到的混合室便宜且非常可靠。

Description

具有形成在槽中的反射壁的LED混合室

技术领域

本发明涉及用于发光二极管（LED）的混合室，以及，具体而言，涉及形成具有反射壁的混合室的方法。

背景技术

出于一般的照明目的或者为了形成用于LCD显示器的背光，已知在反射式印刷电路板（PCB）上安装LED阵列，然后将该PCB安装在具有反射侧壁的盒子中。LED可以是红色、绿色和蓝色的，它们的混合产生白色光，或者可以只使用蓝色LED，其与磷光体组合来用于产生白色光。如果需要的话，典型地在该盒子的顶部上放置漫射器。由于混合和漫射，通常该混合室由此发出均匀的光。

这样的混合室要求对分立部件的处理和组装。因此，该混合室相对较昂贵。

所需要的是一种用于形成含有LED的混合室的改进技术。

发明内容

下面的技术仅仅是根据本发明用于形成混合室的方法的一个实施例。其它实施例同样在本发明的范围内。

提供具有金属焊盘和通向电源端子的迹线的相对大的衬底。该衬底具有诸如漫射白色表面之类的反射表面。在一个示例中，该衬底将形成四个混合室。

将作为裸的LED管芯或者作为封装的LED管芯的LED管芯安装到该衬底来形成分离的LED管芯阵列。每个阵列旨在用于分离的混合室。在该示例中，在该衬底上安装有四个LED管芯阵列。

环绕每个LED管芯阵列形成矩形金属环来用作激光蚀刻停止物。

在衬底和金属环上沉积一层诸如硅树脂之类的包封物来包封LED管芯。可以将包封物作为液体沉积并且将其固化，或者可以通过使用加热和压力将该包封物层压在该衬底上，并且之后将其固化来包封LED管芯。

之后使用激光来蚀刻穿过金属环上的包封物从而形成槽，其中金属环充当激光蚀刻停止物来防止蚀刻穿过该衬底。激光可以可选地沿着单一化线蚀刻，使得在随后的单一化工艺期间不切割到该包封物。

之后在环绕每个LED阵列的槽中沉积诸如白色颜料之类的反射材料来形成每个混合室的反射壁。该反射材料如果是浆状或液体材料，则可以很容易地被刮进槽中。之后如果需要的话清洁该包封物的表面。

如果LED管芯只发射蓝色光，而预期的发射是白色光，那么可以在该包封物和反射壁上沉积磷光体层。该磷光体层可以是接近该衬底尺寸的预先形成的瓦片。

之后单一化该衬底来分离四个混合室。

之后可以将所得到的混合室耦合到LCD显示器的背部并将其用作背光。由于没有组装分立部件，并且同时形成多个混合室，因此所得到的混合室便宜且可靠。

附图说明

图1是具有金属焊盘和用于互连多个LED管芯的迹线的反射衬底的俯视图。金属环被示出为确定相关联的LED阵列的界限。

图2是沿着图1中的线2-2的横截面视图，其示出了在单个混合室区域内的两个LED管芯。

图3图示了沉积在衬底上的包封物。

图4图示了由激光穿过包封物形成的槽，其中槽为每个混合室限定反射侧壁的位置。

图5图示了填充有反射材料的槽。

图6图示了沉积在包封物上的磷光体层（如果需要的话）来产生白色光。

图7图示了一种可替换的实施例，其中激光额外地蚀刻对应于单一化线的槽，使得随后的切割不需要切穿有机层。

具体实施方式

图1是反射衬底10的俯视图。该衬底10可以是陶瓷、绝缘材料、FR-4或其它材料形成的基座。该衬底10在它的顶表面上具有金属焊盘和迹线来用于互连安装在该衬底10上的多个LED管芯12。可以由穿通通孔将顶部金属焊盘连接到要被焊料焊接到印刷电路板的焊盘或其它设备的底部金属焊盘。在另一个实施例中，没有使用通孔，并且顶部金属焊盘延伸到顶表面上要被连接到电源的其它焊盘。诸如由铜形成的金属环14被示出为确定相关联的LED阵列的界限。

可以用反射白色颜料或诸如层压的反射层之类的其它合适的反射涂层涂覆衬底10的顶表面。

在每个阵列中可以存在任何数目的LED管芯12，这取决于混合室的预期尺寸和亮度，并且该阵列可以是任何形状的。在一个实施例中，LED管芯12是裸的倒装芯片管芯。取而代之的是，LED管芯可以具有一个或多个用于引线接合的顶部电极。在另一个实施例中，利用透镜或者不利用透镜对LED管芯12进行封装。

在一个实施例中，LED管芯12全部是基于GaN的并且发射蓝色光。在另一个实施例中，存在红色、绿色和蓝色LED管芯12，它们的光在混合时产生白色光。每个LED管芯12包括n型半导体层、p型半导体层、该n和p型层之间的有源层以及用于电接触该n和p型层的至少两个电极。

图2是沿着图1中的线2-2的横截面视图，其示出在单一化衬底10之前，用于单个混合室中的四个LED管芯12中的两个。将形成在该LED管芯12的底表面上的LED电极16接合到衬底10上的对应金属焊盘18和20。可以通过超声焊接、焊料焊接或其它措施完成接合。在该示例中由连接在LED电极16之间的迹线串联连接LED管芯12。通过金属填充的通孔22连接金属焊盘18和20中的至少一些来为到印刷电路板或其它为LED管芯12供电的设备的焊料焊接加固底部金属焊盘23和24。

金属环14示出为限定每个混合室的边界。

可以通过印刷（例如层压铜层然后选择性蚀刻）、溅射或任何其它合适的技术来形成金属层。

LED管芯12可以近似于1mm²。衬底10可以是任何尺寸，诸如边长30cm或更长的方形。

图3图示了沉积在衬底10上的用来气密地密封LED管芯12并且提供高折射率的界面材料的包封物26的一个示例。包封物26可以是硅树脂、SU8、环氧化物或其它材料。包封物26可以被旋涂或者作为液体被沉积并且固化。可替换地，包封物16可以被预先形成为软化片并且通过使用加热和压力被层压在衬底10上。之后固化该包封物26。在该示例中，包封物26的顶表面基本上是平坦的但是可以使用其它的表面形状。包封物26的厚度限定了混合室壁的高度。包封物26的厚度可以只有几毫米。

图4图示了由示例性的355nm脉冲激光穿过包封物26形成的槽28，其中该槽28为每个混合室限定了反射侧壁的位置。金属环14提供了用于激光的蚀刻停止物来防止对衬底10的破坏。可以将激光自动地与金属环14对准。除了激光之外，可以使用任何其它合适的掩蔽和蚀刻工艺。

图5图示了填充有反射材料30的槽28，该反射材料30比如是在包封物26的表面上被刮浆的合适的白色颜料（例如含有TiO₂）。可以使用丝网印刷或其它工艺。反射材料30可以是液体、浆体、干燥颗粒或其它合适的材料。反射材料30在固化后形成混合室的反射壁。如果需要的话，之后清洁包封物26的顶表面。可以粗糙化包封物的顶表面来用于增加光提取和/或用来漫射光。

图6图示了在包封物26的顶表面上沉积来产生白色光（如果需要的话）的磷光体层34。可以以任何方式沉积磷光体层34。在一个实施例中，磷光体层34是通过例如硅树脂薄层被附接到包封物26的预先形成的片。在其它实施例中，最初磷光体层34是液体或者部分固化的材料并且以其它方式被喷射、旋涂或沉积。另外，可以将磷光体层34作为连续层沉积、作为预定图案（比如点）沉积、沉积成具有渐变的厚度，或者通过使用后端工艺步骤将它图案化。如果希望不穿过磷光体层34单一化，可以将该磷光体沉积成使其不在单一化线上。

如果使用RGB LED管芯12，可以用漫射层取代磷光体层34。可选地，可以在磷光体层34上沉积漫射层。

之后比如通过切割来在金属环14之间单一化衬底10。每个混合室可以类似于图6。通过来自每个LED管芯12的广角发射、离开衬底10表面的反射、以及离开侧壁的反射会混合来自不同LED管芯12的光。磷光体层34也漫射光。如果希望增加发射的均匀性，可以插入漫射层，或者，在沉积磷光体层34之前将包封物26的顶表面粗糙化或将包封物26的顶表面形成为具有微透镜。

图7图示了一个可替换的实施例，其中激光额外地穿过对应于单一化线44的包封物26来蚀刻槽40，使得随后的切割不需要切穿有机层。在这样的情况下，金属环14可以延伸越过混合室的边界来充当激光蚀刻停止物。

在一个实施例中，每个混合室可以只含有单个LED管芯，并且光线的混合在混合室的边界内产生基本上均匀的光发射。

正如所见，可以在晶片级同时制造许多混合室而没有要处理或组装的分离部件。因此所得到的混合室便宜且可靠。

可以将混合室用于任何尺寸的背光LCD。还可以使用混合室来产生用于一般照明目的的白色光。

尽管已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可以做出改变和修改而不脱离于在其更广阔方面中的本发明，因此，正如落入本发明的真正精神和范围内那样，所附权利要求将所有这样的改变和修改涵盖在其范围内。

Claims (20)

1.一种制造发光设备的方法，包括：

提供衬底，所述衬底具有第一多个混合室区域；

将第一多个LED管芯安装在所述衬底的顶表面上，每个混合室区域含有至少一个LED管芯；

形成环绕每个混合室区域的金属环；

在所述金属环、衬底和LED管芯上形成覆盖层；

在形成所述覆盖层的步骤之后，蚀刻穿过所述覆盖层的至少一部分直到暴露出所述金属环的至少一部分来形成槽；

用反射材料至少部分地填充所述槽来形成围绕每个混合室区域的反射壁；以及

在金属环之间单一化所述衬底来分离出单独的各发光设备，

其中单一化包括穿过所述覆盖层进行划片而不影响所述反射壁。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底的顶表面的至少一部分是反射式的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻步骤包括使用激光来蚀刻所述覆盖层。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述金属环在蚀刻所述覆盖层的步骤中用作激光蚀刻停止物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中单一化所述衬底包括用激光在单独的发光设备之间穿过所述覆盖层蚀刻出所述槽，所述金属环用作激光蚀刻停止物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中至少部分地填充所述槽包括在所述槽中沉积反射材料。

7.根据权利要求1所述的方法，其中每个混合室区域包括第二多个LED管芯。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层是包封层。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述LED管芯是裸的管芯。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底具有金属焊盘，将所述LED管芯安装在所述衬底的顶表面上的步骤包括将所述LED管芯的电极接合到所述金属焊盘。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述LED管芯发射蓝色光，所述方法还包括在所述LED管芯上沉积磷光体层。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层具有平坦的表面。

13.一种设备，包括：

衬底，所述衬底的顶表面的至少一部分是反射式的；

安装在所述衬底的顶表面上的一个或多个LED管芯；

具有围绕所述一个或多个LED管芯的反射壁的混合室；

在所述衬底和LED管芯上的公共覆盖层，所述公共覆盖层填充所述混合室并围绕所述反射壁。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述LED管芯发射蓝色光，所述设备还包括覆在所述覆盖层上的波长转换层。

15.根据权利要求14所述的设备，其中将所述波长转换层作为片状材料、液体材料、部分固化材料或旋涂材料来施加。

16.根据权利要求13所述的设备，其中所述覆盖层具有平坦的顶表面。

17.根据权利要求13所述的设备，还包括形成在所述衬底上、且在覆盖层中的槽以及所述覆盖层的至少一部分下方的金属环，所述槽填充有反射材料以形成所述反射壁。

18.根据权利要求13所述的设备，其中所述覆盖层包封所述LED管芯。

19.根据权利要求13所述的设备，其中所述LED管芯是裸的管芯。

20.根据权利要求13所述的设备，其中所述衬底具有金属焊盘，并且其中所述LED管芯的电极接合到所述金属焊盘。