CN110350069A - 包含波长转换材料的发光管芯及相关方法 - Google Patents

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Abstract

诸如发光元件(LEE)的半导体管芯被涂覆聚合粘结剂，然后将聚合粘结剂固化以形成固体粘结剂材料的复合晶片并且管芯悬浮在聚合粘结剂中。复合晶片可以被分成独立的“白光管芯”，“白光管芯”分别包括管芯和至少部分地围绕管芯的固化粘结剂的一部分。粘结剂可以有利地包含波长转换材料，例如磷光剂或一些量子点。各个模具基板和/或模具可以用于保护半导体管芯和/或防止在涂覆过程中涂覆管芯的触点。

Description

包含波长转换材料的发光管芯及相关方法
本申请是中国发明专利申请(申请号：201480052312.5，申请日：2014年07月23日，发明名称：包含波长转换材料的发光管芯及相关方法)的分案申请。
相关申请
本申请要求享有2013年7月24日提交的美国专利申请No.13/949,543的优先权，其全部内容都以引用的方式包含于此。
技术领域
在多个实施例中，本发明总地涉及光源，更特别地涉及磷光剂转换光源。
背景技术
在照明装置中，相较于白炽灯泡和荧光灯泡，诸如发光二极管(LED)的光源因其具有较高的效率、较小的形状因素、较长的使用寿命和改善的机械强度而更有吸引力。然而，基于LED的照明系统的高成本限制了其广泛应用，特别是广阔的一般照明应用。
基于LED的照明系统的高成本有多个原因。典型地，LED被封闭在封装体中，对每个照明系统使用多个封装的LED以获得期望的光强度。对于使用白光的一般照明，可以以多种方式产生这种白光。一种方法是使用两个或更多个工作在不同波长的LED，其中不同的波长组合成对人眼呈现白光。例如，可一起使用在红光、绿光和蓝光波长范围发射的LED。这种布置典型地需要仔细控制各个LED的工作电流，从而在不同时间和不同的工作条件(诸如温度)下，得到的波长组合是稳定的。由不同的材料形成不同的LED，例如，用于红光LED的AlInGaP和用于蓝光和绿光LED的AlInGaN。这些不同的材料具有不同的工作电流需求，和不同的光输出功率和波长对温度的依赖关系。此外，对各种类型的LED，光输出功率随时间的改变也是不同的。因而，这种系统典型地在每个LED中使用某种形式的电流主动控制，以维持每个LED的光输出功率处于期望的水平。在一些实施例中，可使用一个或多个传感器(例如，以感应光强、光色、温度等)以向电流控制系统提供反馈，在其他实施方式中，可基于查询表中的值随时间调节电流。这种控制系统对于照明方案增加了成本和复杂度，并产生了其他故障点。多LED布置的另一个缺点是其典型地需要某种形式的光组合器、光扩散器或光混合室，从而眼睛才能观察到白光，而不是离散的各个不同LED的不同颜色。这种光混合系统典型地对于照明系统增加了成本和体积，且降低了效率。
在基于LED的布置中，通过诸如磷光剂的光转换材料也能够得到用于一般照明的白光。LED一般发射相对较窄的波长范围，例如在约20-100nm的量级上。但需要更宽的光谱(例如，“白”光)或不同于该LED的颜色时，LED可与一种或多种光转换材料组合。通过组合来自半导体LED的短波长发射和来自磷光剂的长波长发射，与一种或多种磷光剂组合的LED典型地发出白光。这是因为LED光的一部分未转换地穿过磷光剂与磷光剂转换光相组合。磷光剂典型地由磷光颗粒组成，诸如嵌入在透明粘结剂中的Y3Al5O12:Ce3+(铈激发钇铝石榴石，或YAG:Ce)，粘结剂诸如光学环氧树脂或硅树脂且作为层应用。然而，磷光剂集成通常是困难的，特别在生成的光的均匀性和可复制性方面。
在一些磷光剂实施方式中，磷光剂层吸收入射的短波长辐射通量的一部分且再发射出长波长辐射通量。在示范性YAG:Ce磷光剂中，如图1的图所绘出的，蓝光LED典型地具有450nm-460nm的峰值波长，相应于磷光剂激发光谱的峰值，而磷光剂发射具有在560nm附近的峰值的宽带光谱。结合蓝光LED发射和黄色磷光发射生成了具有特定色品(颜色)的可见白光，该色品依赖于蓝光和红光的比率。这里，“白光”可为白色或通过结合来自一个或多个光发射器和一个或多个光转换材料的光而得到的任意其他颜色。
磷光剂相对于LED的几何形状通常对光特性的均匀性有着非常重要的影响。例如，LED可从多于一个表面发射，例如，从LED的顶部或侧面，如果在这些LED表面上的磷光剂合成不够均匀，则会生成不均匀的颜色。可以使用更加复杂的结构以尝试缓解这一问题，但这些增加了成本和复杂度，且可能是可靠性问题的额外来源。
此外，如果由粘结剂中非均匀分配的磷光剂形成的磷光剂层的厚度在LED的表面上并不均匀，则在注入磷光剂的粘结剂层较薄的地方会存在相对大量的蓝光，而在注入磷光剂的粘结剂较厚的地方会存在相对少量的蓝光。鉴于以上内容，需要一种能够在LED中均匀且低成本地集成磷光剂的结构、系统和程序。
发明内容
根据特定实施例，使用聚合粘结剂涂覆诸如发光元件(LEE)的半导体管芯，随后固化粘结剂以形成固体粘结剂材料和悬浮其中的管芯的复合晶片。复合晶片可被分成独立式“白光管芯”，其每一个由管芯和至少部分地围绕管芯的固化粘结剂的一部分组成。有利地，粘结剂可包含波长转换材料，诸如磷光剂或量子点的集合。可使用各种模具基板和/或模具以固定半导体管芯和/或防止涂覆工艺过程中涂覆管芯的触点。
本文所使用的术语“发光元件”(LEE)表示如下的任意装置：当其通过在装置两端施加电压差或施加流经装置的电流而被激励时，发射感兴趣的波长区域(例如可见、红外或紫外区域)内的电磁辐射。容易理解，LEE的示例包括固态、有机、聚合物、磷光剂涂覆或高通量LED、微LED(下文将描述)、激光二极管或其他相似装置。LEE发射的辐射可以是可见的，例如红色、蓝色或绿色，或是不可见的，例如红外或紫外。LEE可生成一定范围波长的辐射。LEE可具有磷光或荧光材料以将其发射光的一部分从一组波长转换为另一组。LEE可包括多个LEE，每一个发射基本相同或不同的波长。在一些实施例中，LEE是LED，具有在其表面的全部或部分上的反射器，该表面上设置有电触点。反射器也可形成在触点自身的全部或部分之上。在一些实施例中，触点自身是反光的。
LEE可具有任意尺寸。在一些实施例中，LEE具有小于500μm的横向尺寸，在其他实施例中，LEE的横向尺寸大于500μm。较小的LEE的示范性尺寸可包括约175μm×约250μm，约250μm×约400μm，约250μm×约300μm，或约225μm×约175μm。较大的LEE的示范性尺寸可包括约1000μm×约1000μm，约500μm×约500μm，约250μm×约600μm，或约1500μm×约1500μm。在一些实施例中，LEE包括或基本由小型LED管芯组成，也称为“微LED”。微LED通常具有小于约300μm的横向尺寸。在一些实施例中，LEE的横向尺寸小于约200μm或甚至小于约100μm。例如，微LED刻具有约225μm×约175μm或约150μm×约100μm或约150μm×约50μm的尺寸。在一些实施例中，微LED顶表面的表面面积小于50,000μm2或小于10,000μm2。所述LEE的尺寸不是对本发明的限制，在其他实施例中，LEE可相对较大，例如，LEE可具有至少约1000μm或至少约3000μm量级上的横向尺寸。
本文所使用的“磷光剂”表示将其辐射的光波长偏移和/或其是荧光性和/或磷光性的任意材料。本文所使用的“磷光剂”可仅表示(一种或多种不同类型的)粉末或颗粒或表示具有粘结剂的粉末或颗粒，以及在一些情况下，可表示仅包含粘结剂的区域(例如，在磷光剂远离LEE的远程-磷光剂配置中)。本文中，术语“波长转换材料”和“光转换材料”可与“磷光剂”互换使用。光转换材料被包含以将LEE发射的至少一部分光的一个或多个波长偏移至其他(即，不同的)期望的波长(随后单独从较大的装置发射或与LEE发射的原始光的另一部分混合色)。光转换材料可包括或基本由透明粘结剂内的磷光剂粉末、量子点等组成。磷光剂典型地可以以粉末或颗粒形式获得，这种情况下，可混合在粘结剂中。示范性粘结剂为硅树脂，即聚硅氧烷，最常见的是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。磷光剂的成分是可变的，可包括镥铝石榴石(LuAG或GAL)，钇铝石榴石(YAG)或其他本领域已知的磷光剂。GAL、LuAG、YAG和其他材料可掺杂多种材料，包括例如Ce、Eu等。磷光剂的特定成分和/或形成和/或基质材料不是本发明的限制。
粘结剂也被称为密封剂或基质材料。在一个实施例中，粘结剂包括或基本由透明材料组成，例如基于硅树脂的材料或环氧树脂，其具有大于1.35的折射率。在一个实施例中，粘结剂和/或磷光剂包括或基本由其他材料组成，例如锻制二氧化硅或氧化铝，以获得其他性能，例如散射光，或减少粘结剂中的粉末沉淀物。粘结剂材料的示例包括来自ShinEtsu制造的ASP系列硅树脂苯基，或Dow Corning制造的Sylgard系列。
这里，诸如发光元件和/或光学元件的两个组件彼此“对准”或“关联”表示这些组件机械和/或光学地对准。“机械对准”表示共轴或沿平行轴设置。“光学对准”表示一个组件发射的或穿透其的至少部分光(或其他电磁信号)穿透另一组件和/或是由另一组件发射的。
在一个方面，本发明的实施例具有一种形成包括悬浮在固化粘结剂中的多个离散的半导体管芯的复合晶片的方法。在模具基板上设置多个离散的半导体管芯，每个半导体管芯具有与模具基板相邻的至少两个空间分离的触点。使用粘结剂涂覆半导体管芯，以及固化粘结剂以形成复合晶片。每个半导体管芯的触点至少部分地未被粘结剂覆盖。
本发明的实施例包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。将复合晶片分离成多个离散部分，每一部分包括或基本由涂覆有固化粘结剂的至少一个半导体管芯组成。分离之后，围绕每个半导体管芯的粘结剂体积大致相等。分离之后，与每个半导体管芯相邻的粘结剂的厚度可在10μm至5000μm之间。分离复合晶片可以包括或基本由激光切割、刀具切割、旋转刀具切割、剪切、喷水切割、砂轮喷水切割、模切、和/或锯切组成。复合晶片的每个离散部分可以包含一个半导体管芯。复合晶片的每个离散部分为长方体，其相邻面之间为大致90°的角。形成复合晶片之后，电测试至少部分半导体管芯，并且分离的部分可基于电测试分组。离散部分之一中的至少一个半导体管芯的触点电耦合至基板上空间分开的导电迹线。例如，使用导电粘结剂、引线接合和/或焊接将触点附接至导电迹线。导电粘结剂可包括或基本由大致各向同性的导电粘结剂和非导电粘结材料组成，所述大致各向同性的导电粘结剂将第一触点电连接至仅第一迹线和将第二触点电连接至仅第二迹线，所述非导电粘结材料设置在导电迹线之间的空隙中。导电粘结剂可以包括或基本由各向异性导电粘结剂(ACA)组成，其将第一触点电连接至仅第一迹线和将第二触点电连接至仅第二迹线。ACA的一部分设置在第一和第二触点之间的空隙中且基本隔离第一触点和第二触点。导电迹线可包括或基本由银、金、铝、铬、铜和/或碳组成。基板可包括或基本由聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯纤维、聚酰亚胺、聚乙烯和/或纸组成。所述至少一个半导体管芯可包括或基本由发光元件组成。基板对发光元件和/或固化磷光剂发射的波长的反射率或透射率可以大于80％。所述至少一个半导体管芯可电连接至电路以向至少一个半导体管芯供电。分离复合晶片之后，可从每个离散部分上移除额外材料，借由此，此后每个部分具有期望的形状。期望的形状可全部为大致相同的。
可从模具基板上分离复合晶片。设置与涂覆有粘结剂的多个半导体管芯接触的第二基板；并从涂覆有粘结剂的多个半导体管芯上移除模具基板，涂覆有粘结剂的多个半导体管芯附接至第二基板。从第二基板上分离复合晶片。固化粘结剂之前，多个半导体管芯的触点至少部分地嵌入模具基板中，例如嵌入至少2μm。固化粘结剂之后，多个半导体管芯的每个触点的至少一部分可以从固化的粘结剂中突出。固化粘结剂之后，每个半导体管芯靠近其触点的至少一部分可以从固化的粘结剂中突出。固化粘结剂之后，至少一个半导体管芯的至少一个触点可以从固化的粘结剂中突出。每个半导体管芯的触点保持大致完全未被粘结剂涂覆。粘结剂可包括或基本由硅树脂和/或环氧树脂组成。
使用粘结剂涂覆多个半导体管芯可以包括或基本由将粘结剂分配至模具中以及在模具上设置模具基板组成，借由此多个半导体管芯悬浮在粘结剂中。固化粘结剂可以包括或基本由至少部分地固化粘结剂以及此后从模具上移除模具基板组成。与模具基板相对的模具表面可以具有网纹(例如，被配置为提高来自固化粘结剂的出光率)，以及从模具上移除模具基板之后，固化的粘结剂的至少一部分可以具有该网纹。从模具上移除模具基板之后，在与模具基板相对的粘结剂表面的至少一部分上施加网纹以提高来自固化的粘结剂的出光率。模具可以包括或基本由其中设置粘结剂的多个离散隔腔组成，以及固化粘结剂之前，一个或多个半导体管芯悬浮在每个隔腔之中或之上。每个隔腔向粘结剂的一部分赋予互补形状，该互补形状彼此大致相同。模具基板限定一个或多个穿透其的开口。通过至少一个所述开口将粘结剂的至少一部分分配至模具中。模具基板设置在模具上时，粘结剂的一部分可以流过至少一个所述开口。
使用粘结剂涂覆多个半导体管芯可包括或基本由在模具基板上分配粘结剂，借由从模具基板表面上延伸的一个或多个隔板，粘结剂被包含在模具基板上组成。在与模具基板相对的粘结剂表面的至少一部分上施加网纹以提高来自固化的粘结剂的出光率，借此固化的粘结剂保留网纹。固化粘结剂可包括或基本由至少部分地固化粘结剂且此后从多个半导体管芯上移除模具基板组成。模具盖布置在粘结剂的至少一部分上且与粘结剂的至少一部分接触。模具盖可以包括或基本由多个离散的隔腔组成，以及固化粘结剂之前，一个或多个半导体管芯可以悬浮在每个隔腔之中或之下。每个隔腔向粘结剂的一部分赋予互补形状，该互补形状彼此大致相同。粘结剂包含波长转换材料，例如磷光剂和/或量子点。每个半导体管芯可以包括或基本由发光半导体管芯(例如，裸管芯发光二极管)组成。粘结剂对发光半导体管芯发射的光波长可以是透明的。发光半导体管芯可各自包括或基本由半导体材料组成，半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅和/或它们的合金或混合物组成。粘结剂可以包含波长转换材料以吸收发光半导体管芯发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光半导体管芯发射的未转换的光组合以形成近似白光。近似白光具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。在整个复合晶片上，近似白光的色温变化小于四级，甚至小于两级MacAdam椭圆。
复合晶片具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，且第一和第二表面大致平坦且平行。复合晶片具有大致均匀的厚度，其厚度变化小于15％，小于10％，或甚至小于5％。复合晶片具有在5μm与4000μm之间大致均匀的厚度。复合晶片垂直于厚度的尺寸在5mm与1000mm之间。在整个复合晶片上，相邻半导体管芯之间的间距是大致恒定的。间距在约25μm至约10,000μm的范围内。每个半导体管芯上粘结剂的厚度大致相同。每个半导体管芯上的粘结剂厚度在约25μm至约4000μm的范围内。每个半导体管芯上的粘结剂厚度是相同的，差别在5％以内。多个半导体管芯包括或基本由至少100个、至少1000个、或至少4000个半导体管芯组成。半导体管芯以阵列的方式布置，至少在第一方向上半导体管芯之间的距离大致相等。至少在不同于第一方向的第二方向上，阵列中半导体管芯之间的距离大致相等。半导体管芯布置在规则周期阵列中。在粘结剂的至少一部分上设置释放材料(例如，脱模薄膜)。使用网纹对脱模薄膜进行网纹化，以提高来自固化的粘结剂的出光率。模具基板可包括或基本由玻璃、金属、硅树脂、纤维玻璃、陶瓷、溶水胶带、热释胶带、UV释胶带、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、塑料薄膜、胶带、粘结剂、丙烯酸、聚碳酸酯、聚合物和/或聚四氟乙烯组成。固化粘结剂可包括或基本由暴露至热、空气、潮湿、大气压和/或紫外辐射组成。在模具基板上设置多个离散的半导体管芯包括或基本由施加(ⅰ)粘附力、(ⅱ)磁力和/或(ⅲ)真空组成。在模具基板上设置多个离散的半导体管芯之前，测试一组半导体管芯以识别具有基本相同特性的半导体管芯，以及从识别的半导体管芯中选择多个半导体管芯。
在使用粘结剂涂覆多个半导体管芯之前，可在模具基板上设置定义对应半导体管芯位置的丝网限定开口。丝网可具有约0.5μm至约25μm范围内的厚度。丝网可包括或基本由柔性箔和/或薄片组成。在模具基板的凹陷内设置多个半导体管芯。凹陷具有约0.5μm至约25μm范围内的深度。模具基板可包括或基本由真空吸盘和/或静电吸盘组成，可以至少部分地通过真空或静电力保持半导体管芯的位置。形成复合晶片之后，可移除真空或静电力，然后可从模具基板上移除复合晶片。使用粘结剂涂覆多个半导体管芯包括或基本上构成为响应于反馈信号控制半导体管芯上分配的粘结剂的量。通过暴露至热和/或紫外辐射中至少之一来从模具基板上移除多层晶片。粘结剂内部包含锻制氧化硅、锻制氧化铝和/或TiO2。粘结剂可包含至少一种添加剂以控制颗粒沉淀和/或控制粘结剂粘度。粘结剂可包括多个离散区域，至少一个离散区域包括或基本由粘结剂和至少一种波长转换材料组成。至少一个区域基本仅由粘结剂组成。至少一个半导体管芯可包括或基本由基板上的一个或多个有源层组成，在涂覆粘结剂之前，部分或全部地移除基板。在模具基板上设置至少一个半导体管芯之后，部分或全部地移除至少一个半导体管芯的基板。每个半导体管芯可包括或基本由光探测半导体管芯(例如，其中响应于入射光(incipient light)形成电荷的管芯，诸如光伏管芯)组成。粘结剂对光探测半导体管芯探测(即，其中形成电荷)的光波长是透明的。光探测半导体管芯可包括或基本由半导体材料组成，半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅和/或它们的合金或混合物组成。粘结剂可包含波长转换材料以吸收入射其上的光的至少一部分，并发射(ⅰ)具有不同波长和(ⅱ)用于通过光探测半导体管芯探测的转换光。
可以将光学元件与一个或多个半导体管芯关联(例如对准)。固化之前，在粘结剂上设置光学元件阵列。固化粘结剂可将光学元件阵列附接至固化的粘结剂。复合晶片可包括光学元件阵列，且将复合晶片分离为离散部分，每个离散部分包括至少一个光学元件。多个半导体管芯可包括光发射半导体管芯和/或光探测半导体管芯。在复合晶片的至少一部分之上或之内(例如，粘结剂之上或之内)形成反射层(例如，反射薄膜)。反射薄膜可包括或基本由铝、铜、金、银、和/或钛组成。反射层可包括或基本由多个颗粒(例如，锻制氧化硅颗粒、锻制氧化铝颗粒和/或TiO2颗粒)组成。形成反射层可包括或基本由使用粘结剂涂覆多个半导体管芯之前，在模具基板和多个半导体管芯上方设置多个颗粒组成。使用粘结剂涂覆多个半导体管芯之前，可在模具基板上设置限定对应于半导体管芯位置的开口的反射薄膜。半导体管芯可包括或基本由光反射或光探测半导体管芯组成，在复合晶片的至少一部分表面上形成反射层，反射层对(ⅰ)半导体管芯和/或(ⅱ)粘结剂发射或吸收的光波长的反射率至少为25％。
另一方面，本发明的实施例具有一种形成复合晶片的方法，复合晶片包括悬浮在固化粘结剂中的多个离散的半导体管芯。在模具基板上设置多个离散的半导体管芯，每个半导体管芯具有与模具基板相对的至少两个空间分开的触点。使用第一粘结剂涂覆多个半导体管芯，每个半导体管芯的触点至少部分地未被涂覆。至少部分地固化第一粘结剂。与至少部分地涂覆有固化的第一粘结剂的多个半导体管芯接触地设置第二基板。此后，从多个半导体管芯上移除模具基板，从而暴露每个半导体管芯未被第一粘结剂涂覆的部分，多个半导体管芯附接至第二基板。使用第二粘结剂涂覆多个半导体管芯中每一个的至少未被涂覆的部分，每个半导体管芯的触点至少部分地未被涂覆。固化第二粘结剂以形成复合晶片。
本发明的实施例可包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。第一粘结剂和第二粘结剂可包括或基本由相同的材料组成。将复合晶片分离为多个离散部分，每个离散部分包括涂覆有固化的第一粘结剂和固化的第二粘结剂的至少一个半导体管芯。从第二基板上分离复合晶片。复合晶片的多个半导体管芯的每个触点的至少一部分从固化的第一粘结剂和/或固化的第二粘结剂中突出。每个半导体管芯靠近其触点的至少一部分从固化的第一粘结剂和/或固化的第二粘结剂中突出。第一粘结剂和/或第二粘结剂可包括或基本由硅树脂和/或环氧树脂组成。使用第二粘结剂涂覆多个半导体管芯中每一个的至少未被涂覆的部分可包括或基本由将第二粘结剂分配在模具中，以及在模具上设置模具基板，借由此多个半导体管芯被设置为与第二粘结剂接触组成。固化第二粘结剂可包括或基本由至少部分地固化第二粘结剂，以及然后从模具上移除模具基板组成。与模具基板相对的模具表面包括网纹(例如，网纹被配置为提高来自固化的第二粘结剂的出光率)，以及从模具上移除模具基板之后，固化的第二粘结剂的至少一部分包括网纹。从模具上移除模具基板之后，可在与模具基板相对的第二粘结剂表面的至少一部分上施加网纹以提高来自固化的第二粘结剂的出光率。模具可包括或基本由如下构成：(i)其中设置第二粘结剂的多个离散隔腔，以及(ii)固化第二粘结剂之前，悬浮在每个隔腔之中或之上的一个或多个半导体管芯。每个隔腔向第二粘结剂的一部分赋予互补形状，该互补形状彼此大致相同。
使用第二粘结剂涂覆多个半导体管芯中每一个的至少未被涂覆的部分可包括或基本由在模具基板上分配第二粘结剂构成，以及借由从模具基板表面上延伸的一个或多个隔板，第二粘结剂可以被包含在模具基板上。在与模具基板相对的第二粘结剂表面的至少一部分上施加网纹以提高来自固化的第二粘结剂的出光率，借此固化的第二粘结剂保留网纹。固化第二粘结剂可包括或基本由至少部分地固化第二粘结剂，以及此后从多个半导体管芯上移除模具基板组成。在第二粘结剂的至少一部分上设置模具盖并且模具盖与第二粘结剂的至少一部分接触。模具盖可包括或基本由多个离散的隔腔组成，以及固化粘结剂之前，一个或多个半导体管芯可悬浮在每个隔腔之中或之下。每个隔腔向第二粘结剂的一部分赋予互补形状，该互补形状彼此大致相同。第一粘结剂和/或第二粘结剂可包含波长转换材料(例如，磷光剂和/或量子点)。每个半导体管芯可包括或基本由发光半导体管芯(例如，裸-管芯发光二极管)组成。第一粘结剂和/或第二粘结剂对发光半导体管芯发射的光波长是透明的。每个发光半导体管芯可包括或基本由半导体材料组成，半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅和/或它们的合金或混合物组成。第一粘结剂和/或第二粘结剂可包括波长转换材料以吸收发光半导体管芯发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光半导体管芯发射的未转换的光组合以形成近似白光。近似白光具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。在整个复合晶片上，近似白光的色温变化小于四级，甚至小于两级MacAdam椭圆。
另一方面，本发明的实施例具有一种形成电子器件的方法。在模具基板上设置多个离散的半导体管芯，每个半导体管芯具有与模具基板相邻的至少两个空间分开的触点。使用粘结剂涂覆多个半导体管芯。固化粘结剂以形成复合晶片，其包括或基本由悬浮在固化粘结剂中的多个半导体管芯组成，每个半导体管芯的触点至少部分地未被粘结剂涂覆。将复合晶片分离为多个离散的部分，每个离散部分包括或基本由悬浮在固化粘结剂中的至少一个半导体管芯组成。此后，从模具基板上移除复合晶片的离散部分。
本发明的实施例可包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。粘结剂可包括或基本由(ⅰ)硅树脂和/或环氧树脂和(ⅱ)波长转换材料组成，每个半导体管芯可包括或基本由发光二极管组成。波长转换材料可以吸收发光半导体管芯发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光半导体管芯发射的未转换的光组合以形成近似白光。固化粘结剂以后，多个半导体管芯的各个触点的至少一部分从固化的粘结剂中突出。固化粘结剂以后，每个半导体管芯靠近其触点的至少一部分从固化的粘结剂中突出。
另一方面，本发明的实施例具有一种形成电子器件的方法。在模具基板上设置多个离散的半导体管芯，每个半导体管芯具有与模具基板相对的至少两个空间分离的触点。使用第一粘结剂涂覆多个半导体管芯，每个半导体管芯的触点至少部分地未被涂覆。至少部分地固化第一粘结剂。与至少部分地涂覆有固化的第一粘结剂的多个半导体管芯接触地设置第二基板。此后，从多个半导体管芯上移除模具基板，从而暴露每个半导体芯片未被第一粘结剂涂覆的部分，多个半导体管芯附接至第二基板。使用第二粘结剂涂覆多个半导体管芯中每一个的至少未被涂覆的部分。固化第二粘结剂以形成复合晶片，其包括或基本由多个半导体管芯和固化的第一和第二粘结剂组成。将复合晶片分离为多个离散的部分，每个离散部分包括或基本由至少一个半导体管芯和固化的第一和第二粘结剂组成。此后，从模具基板上移除复合晶片的离散部分。
本发明的实施例可包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。第一粘结剂和第二粘结剂可包括或基本由相同的材料组成。第一粘结剂和/或第二粘结剂可包括(ⅰ)硅树脂和/或环氧树脂和(ⅱ)波长转换材料组成，每个半导体管芯可包括或基本由发光二极管组成。波长转换材料可以吸收发光半导体管芯发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光半导体管芯发射的未转换的光组合以形成近似白光。固化第二粘结剂以后，多个半导体管芯的各个触点的至少一部分从固化的第一粘结剂和/或固化的第二粘结剂(即，从复合晶片)突出。固化第二粘结剂以后，每个半导体管芯靠近其触点的至少一部分从固化的第一粘结剂和/或固化的第二粘结剂突出。
另一方面，本发明的实施例具有一种形成复合晶片的方法，复合晶片包括或基本由悬浮在固化粘结剂中的多个离散的半导体管芯组成。在模具基板上设置多个离散的半导体管芯，每个半导体管芯具有至少两个空间分离的触点。使用粘结剂涂覆多个半导体管芯。固化粘结剂以形成复合晶片。移除粘结剂靠近至少两个触点的至少一部分以暴露至少两个触点中每一个的至少一部分。将复合晶片分离为多个离散部分，每个离散部分包括或基本由悬浮在固化粘结剂中的至少一个半导体管芯组成。此后，从模具基板上移除复合晶片的离散部分。
另一方面，本发明的实施例具有一种电子器件，其包括或基本由立方体形体积的聚合粘结剂，以及悬浮在粘结剂中具有第一面、与第一面相对的第二面以及跨越第一和第二面的至少一个侧壁的半导体管芯组成。设置在半导体管芯第一面上的至少两个空间分离的触点，每个触点具有(ⅰ)未被粘结剂覆盖且(ⅱ)适于电连接的自由终端。
本发明的实施例可包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。触点的至少一部分从粘结剂中突出。每个所述侧壁的至少一部分从粘结剂中突出。粘结剂可限定一个长方体，其相邻面之间为大致90°的角。粘结剂可包括或基本由硅树脂和/或环氧树脂组成。一个或多个附加半导体管芯可悬浮在粘结剂中。粘结剂内部包含波长转换材料(例如，磷光剂和/或量子点)。半导体管芯可包括或基本由发光元件(例如，裸-管芯发光二极管)组成。粘结剂对发光元件发射的光波长是透明的。发光元件包括或基本由半导体材料组成，半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅和/或它们的合金或混合物组成。粘结剂可包含波长转换材料以吸收发光元件发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光半导体管芯发射的未转换的光组合以形成近似白光。近似白光具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。粘结剂的厚度在5μm与4000μm之间。粘结剂垂直于厚度的尺寸在25μm与50μm之间。粘合剂的表面的至少一部分可包括用于提高来自粘结剂的出光率的网纹。
半导体管芯可包括或基本由光探测元件组成。粘结剂对被光探测元件探测的光波长是透明的。设置光学元件以接收来自半导体管芯的光或将光传输至半导体管芯。在粘结剂的至少一部分之上或之内设置反射层。反射层包括或基本由(ⅰ)反射薄膜和/或(ⅱ)多个颗粒组成。半导体管芯包括或基本由发光元件或光探测元件组成，反射层对(ⅰ)半导体管芯发射或探测的或(ⅱ)粘结剂发射的光波长的反射率至少为25％。粘合剂可包括或基本由多个离散区域组成，至少一个离散区域包括或基本由粘结剂和至少一个波长转换材料组成。另一区域可包括或仅由粘结剂组成。半导体管芯包括或基本由未设置在半导体基板上的一个或多个有源半导体层组成。粘合剂表面上设置一个或多个对准标记，用于半导体管芯的对准和/或定位。
另一方面，本发明的实施例具有复合晶片，其包括或基本由具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的立方体体积的聚合粘结剂，和悬浮在粘结剂中的具有第一面、与第一面相对的第二面以及跨越第一和第二面的至少一个侧壁的多个半导体管芯组成。在每个半导体管芯第一面上设置至少两个空间分离的触点，每个触点具有(ⅰ)未被粘结剂覆盖且(ⅱ)适于电连接的自由终端。
本发明的实施例可包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。半导体管芯的触点的至少一部分从粘结剂中突出。每个半导体管芯的各个所述侧壁的至少一部分从粘结剂的第一面突出。粘结剂可包括或基本由硅树脂和/或环氧树脂组成。粘结剂内部包含波长转换材料(例如，磷光剂和/或量子点)。每个半导体管芯包括或基本由发光元件(例如，裸-管芯发光二极管)组成。粘结剂对半导体管芯发射的光波长是透明的。每个半导体管芯可包括或基本由半导体材料组成，半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅和/或它们的合金或混合物组成。粘结剂可包含波长转换材料以吸收发光元件发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光元件发射的未转换的光组合以形成近似白光。近似白光具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。在整个复合晶片上，近似白光的色温变化小于四级，或甚至小于两级MacAdam椭圆。粘结剂的第一和第二表面大致平坦且平行。粘结剂具有大致均匀的厚度，且厚度变化小于10％，或小于5％。粘结剂的厚度在15μm与4000μm之间。粘结剂垂直于厚度的尺寸(例如，边长或直径)在100μm与1000μm之间。多个半导体管芯的每一对之间的间距大致相同。多个半导体管芯的每一对之间的间距在约25μm至约10,000μm范围之间。多个半导体管芯的每一个上的粘合剂的厚度大致相同。多个半导体管芯的每一个上的粘合剂的厚度是相同的，差别在5％内。
多个半导体管芯可包括或基本由至少500个半导体管芯、或至少2000个半导体管芯组成。半导体管芯以阵列的方式布置，至少在第一方向上半导体管芯之间的距离大致相等。在不同于第一方向的第二方向上，半导体管芯阵列中半导体管芯之间的距离大致相等。半导体管芯布置在规则周期(例如，二维)阵列中。使用网纹对粘结剂表面的至少一部分进行网纹化，以提高来自粘结剂的出光率。每个半导体管芯可包括或基本由光探测元件(例如，光伏管芯)组成。粘结剂对通过半导体管芯探测的光波长是透明的。设置至少一个光学元件以接收来自至少一个半导体管芯的光或将光传输至至少一个半导体管芯。至少一个光学元件可包括或基本由各自与至少一个半导体管芯关联的多个离散的光学元件组成。在粘结剂的至少一部分之上或之内设置反射层(例如，反射薄膜和/或多个颗粒)。每个半导体管芯可包括或基本由发光元件或光探测元件组成，反射层对(ⅰ)半导体管芯发射或探测的，或(ⅱ)粘结剂发射的光波长的反射率至少为25％。粘结剂可包括或基本由多个离散区域组成，至少一个离散区域包括粘结剂和至少一种波长转换材料。至少另一区域基本由粘结剂组成。每个半导体管芯包括或基本由未设置在半导体基板上的一个或多个有源半导体层组成。粘结剂的第一表面或第二表面上设置一个或多个对准标记。粘结剂可包括或基本由多个形状化区域组成，每个形状化区域(ⅰ)与至少一个半导体管芯关联，且(ⅱ)具有大致与其他形状化区域的形状相同的形状。
另一方面，本发明的实施例具有一种电子器件，包括或基本由(ⅰ)基板，其上具有第一和第二导电迹线，基板上的第一和第二导电迹线通过两者之间的空隙隔开，(ⅱ)设置在空隙上的半导体管芯，具有第一面、与第一面相对的第二面、跨越第一和第二面的至少一个侧壁，以及第一面上两个空间分离的触点，每个触点电耦合至不同的导电迹线，以及(ⅲ)封闭半导体管芯的第二面和每个所述侧壁的至少一部分的立方体聚合粘结剂，限定一长方体，其相邻面之间为大致90°的角组成。每个触点的至少一部分未被粘结剂覆盖。
本发明的实施例可包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。每个触点的至少一部分从粘结剂中突出。每个所述侧壁的至少一部分从粘结剂中突出。粘结剂可包括或基本由硅树脂和/或环氧树脂组成。粘结剂内部包含波长转换材料(例如，磷光剂和/或量子点)。粘结剂与基板相对的顶表面具有网纹，用于提高来自顶表面的出光率。半导体管芯包括或基本由发光元件(例如，裸-管芯发光二极管)组成。粘结剂对半导体管芯发射的光波长是透明的。半导体管芯可包括或基本由半导体材料组成，半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅和/或它们的合金或混合物组成。粘结剂包含波长转换材料以吸收半导体管芯发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和半导体管芯发射的未转换的光组合以形成近似白光。近似白光具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。
半导体管芯可包括或基本由光探测元件组成。粘结剂对被半导体管芯探测的光波长是透明的。光学元件可与半导体管芯关联(例如，对准)。在粘结剂的至少一部分之上或之内设置反射层。粘结剂包括或基本由多个离散区域组成，至少一个离散区域包括或基本由粘结剂和至少一个波长转换材料组成。另一区域可基本由粘结剂组成。半导体管芯包括或基本由未设置在半导体基板上(即，管芯中没有半导体基板)的一个或多个有源半导体层组成。使用导电粘合剂将触点电耦合至导电迹线。导电粘合剂包括或基本由大致各向同性的导电粘合剂组成，仅将第一触点电连接至第一迹线和将第二触点电连接至第二迹线，且在空隙中设置非导电粘合性材料。导电粘合剂包括各向异性导电粘合剂(ACA)，仅将第一触点电连接至第一迹线和将第二触点电连接至第二迹线。ACA的一部分设置在空隙中且基本电隔离第一触点和第二触点。通过引线接合和/或焊接将触点电连接至导电迹线。导电迹线包括或基本由银、金、铝、铬、铜和/或碳组成。基板包括或基本由聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯纤维、聚酰亚胺、聚乙烯和/或纸组成。半导体管芯包括或基本由发光元件组成。基板对发光元件或粘结剂中至少之一发射的波长的反射率大于80％。基板对发光元件或粘结剂中至少之一发射的波长的透射率大于80％。用于向半导体管芯供电的电路可电连接至半导体管芯。
在一个方面，本发明的实施例具有用于形成包括悬浮在固化粘结剂中的多个离散的裸-管芯发光二极管的复合晶片的方法。提供多个离散的裸-管芯发光二极管。每个裸-管芯发光二极管具有第一面、与所述第一面相对的第二面、跨越所述第一面和第二面的至少一个侧壁、以及所述第一面上的至少两个空间分离的触点。在模具基板上设置裸-管芯发光二极管以使得每个触点与所述模具基板接触。使用粘结剂涂覆所述裸-管芯发光二极管，以使得每个触点的至少一部分未被所述粘结剂覆盖。所述粘结剂包括对所述裸-管芯发光二极管发射的光波长透明的硅树脂和/或环氧树脂，以及所述粘结剂中包含波长转换材料，波长转换材料包括或基本由磷光剂和/或量子点组成。固化所述粘结剂以形成所述复合晶片。移除所述模具基板以使得每个裸-管芯发光二极管的触点保持至少一部分未被所述粘结剂覆盖并且在移除所述模具基板之后从所述粘结剂突出。将所述复合晶片单体化成多个离散的部分，每个离散的部分包括或基本由悬浮在固化粘结剂中的至少一个裸-管芯发光二极管组成。
本发明的实施例可以包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。可以在移除所述模具基板之前将所述复合晶片单体化。模具基板可以随着复合晶片被单体化成离散的部分，该离散的部分可以从复合晶片的部分上移除。可以在从所述复合晶片移除所述模具基板之后单体化所述复合晶片。在固化粘结剂之前，裸-管芯发光二极管的触点可以至少部分地嵌入模具基板内，例如至少2μm。在固化粘结剂之后，裸-管芯发光二极管的每个触点的至少一部分可以从固化的粘结剂突出至少1μm。在固化粘结剂之后，每个裸-管芯发光二极管的每个所述侧壁的靠近所述触点的至少一部分可以从固化的粘结剂突出至少1μm。在裸-管芯发光二极管的涂覆和粘结剂的固化过程中，每个裸-管芯发光二极管的触点保持大致完全未被粘结剂涂覆。移除所述模具基板可以包括或基本由如下组成：在所述复合晶片的与所述裸-管芯发光二极管的所述触点相对的表面上设置与所述复合晶片接触的第二基板，以及从所述复合晶片上移除所述模具基板，所述复合晶片与所述第二基板保持附接。可以从所述第二基板上分离所述复合晶片。
使用粘结剂涂覆所述裸-管芯发光二极管可以包括或基本由如下组成：(i)提供包括多个离散隔腔的模具，(ii)将粘结剂分配至模具，(iii)在模具上设置模具基板，因此，一个或多个裸-管芯发光二极管悬浮在所述粘结剂的每个隔腔之内或之上，(iv)固化或部分固化所述粘结剂，以及(v)从所述模具移除所述模具基板。在固化之后，模具的每个隔腔可以向所述粘结剂的一部分赋予互补形状(即，与所述隔腔的形状互补)。所述粘结剂的一部分的互补形状可以彼此大致相同。所述模具的表面可以包括网纹。在固化所述粘结剂之后，固化的粘结剂的至少一部分可以包括所述网纹。网纹在所述粘结剂的表面上的高度在约0.25μm至约15μm的范围内。
使用粘结剂涂覆所述裸管芯发光二极管可以包括或基本由如下组成：在所述模具基板上分配所述粘结剂，借由从所述模具基板表面上延伸的一个或多个隔板，所述粘结剂被包含在所述模具基板上。裸-管芯发光二极管可以各自包含或基本由半导体材料组成，所述半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅，和/或它们的合金或混合物中至少之一组成。波长转换材料可以吸收至少一个裸-管芯发光二极管发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和至少一个裸-管芯发光二极管发射的未转换的光组合以形成近似白光。所述近似白光可以具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。在整个所述复合晶片上，所述近似白光的色温变化可以小于四级MacAdam椭圆，甚至小于两级MacAdam椭圆。
所述复合晶片可以具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，且所述第一表面和第二表面可以大致平坦且平行。所述复合晶片可以具有大致均匀的厚度，其厚度变化小于10％，甚至小于5％。所述复合晶片的垂直于厚度的尺寸可以在5mm与1000mm之间。每个裸-管芯发光二极管上的粘结剂的厚度可以相同，变化小于5％。至少一个裸-管芯发光二极管可以包括或基本由在基板上的一个或多个有源层组成。在使用粘结剂涂覆之前，可以部分地或全部地移除所述基板。在所述模具基板上设置至少一个裸-管芯发光二极管之前，部分地或全部地移除至少一个裸-管芯发光二极管的基板。可以在复合晶片的至少一部分之上或之内形成反射层。反射层可以包括或基本由反射薄膜和/或多个颗粒(例如反射颗粒)组成。模具基板的表面可以包括网纹。在粘结剂被固化之后，固化的粘结剂的至少一部分可以包括网纹。网纹在粘结剂的表面上的高度可以在约0.25μm至约15μm的范围内。
在一个方面，本发明的实施例具有一种电子器件，其包括或基本由如下组成：立方体形体积的聚合粘结剂，悬浮在所述聚合粘结剂中的半导体管芯，设置在所述半导体管芯的第一面上的至少两个空间分离的触点，以及第一导电反射层和第二导电反射层。所述半导体管芯具有第一面、与所述第一面相对的第二面以及跨越所述第一面和第二面的至少一个侧壁。所述半导体管芯是裸-管芯发光元件，其包括或基本由多个组合发光的有源半导体层组成。所述聚合粘结剂的至少一部分对于所述发光元件发射的光波长是透明的。所述聚合粘结剂中包含波长转换材料以吸收所述发光元件发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光元件发射的未转换的光组合以形成混合光。每个触点具有终端，以及每个终端的至少一部分未被所述聚合粘结剂覆盖。所述触点分别接触所述半导体管芯的不同的有源半导体层。所述第一导电反射层，(i)对于所述发光元件或所述波长转换材料中至少之一发射的光波长的反射率至少为50％，(ii)设置在所述聚合粘结剂的第一面的一部分上，以及(iii)设置在所述至少两个触点中的第一触点上并且电耦合至所述至少两个触点中的第一触点。所述第二导电反射层，(i)对于所述发光元件或所述波长转换材料中至少之一发射的光波长的反射率至少为50％，(ii)设置在所述聚合粘结剂的所述第一面的一部分上，(iii)设置在所述至少两个触点中与第一触点不同的第二触点上并且电耦合至所述至少两个触点中与第一触点不同的第二触点，以及(iv)与第一反射层电绝缘。
本发明的实施例可以包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。第一导电反射层可以设置在所述半导体管芯的所述第一面的一部分上，和/或所述第二导电反射层可以设置在所述半导体管芯的所述第一面的一部分上。第一反射层和第二反射层之间可以分隔一个空隙。第一反射层和第二反射层对于所述发光元件或所述波长转换材料中至少之一发射的光波长的反射率可以至少为75％，甚至可以至少为90％。所述第一面和第二面之间的半导体管芯的厚度可以(i)大于所述第一反射层的厚度，和/或(ii)大于所述第二反射层的厚度。第一反射层和/或第二反射层可以包含或基本由Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti、银墨水、碳墨水、和/或铜墨水组成。第一反射层和/或第二反射层包括或基本由布拉格反射器组成。
第二半导体管芯可以悬浮在所述聚合粘结剂中。第二半导体管芯可以具有第一面、与所述第一面相对的第二面以及跨越所述第一面和第二面的至少一个侧壁。分别具有终端的至少两个空间分离的触点可以设置在第二半导体管芯的第一面上，并且每个终端的至少一部分未被所述聚合粘结剂覆盖。第三导电反射层，(i)对于所述第二半导体管芯或所述波长转换材料中至少之一发射的光波长的反射率可以至少为50％，(ii)可以设置在所述聚合粘结剂的所述第一面的一部分上，(iii)可以设置在所述第二半导体管芯的所述至少两个触点中的第一触点上并且电耦合至所述第二半导体管芯的所述至少两个触点中的第一触点，和/或(v)可以与所述第一反射层电绝缘。第四导电反射层，(i)对于所述第二半导体管芯或所述波长转换材料中至少之一发射的光波长的反射率可以至少为50％，(ii)可以设置在所述聚合粘结剂的所述第一面的一部分上，(iii)可以设置在所述第二半导体管芯的至少两个触点中与所述第二半导体管芯的第一触点不同的第二触点上并且电耦合至所述第二半导体管芯的至少两个触点中与所述第二半导体管芯的第一触点不同的第二触点，和/或(iv)可以与所述第二反射层和第三反射层电绝缘。所述第三导电反射层可以设置在所述第二半导体管芯的所述第一面的一部分上，和/或所述第四导电反射层可以设置在所述第二半导体管芯的所述第一面的一部分上。所述第三反射层可以与所述第二反射层电绝缘或者电耦合至所述第二反射层。第四反射层可以与所述第一反射层电绝缘或者电耦合至所述第一反射层。所述聚合粘结剂中的所述半导体管芯和所述第二半导体管芯之间的间距可以在0.1mm至5mm的范围内。
所述第一反射层和/或所述第二反射层的至少一部分可以被图案化或网纹化。图案或网纹可以包括或基本由高度在0.1μm至50μm范围内的表面特征组成。所述第一反射层可以经由焊接、导电环氧树脂、各向异性粘合剂或各向异性导电薄膜中至少之一电耦合至所述第一触点。所述第一反射层和/或所述第二反射层各自的厚度在1μm至250μm的范围内。所述第一反射层和/或所述第二反射层可以分别包括或基本由多个离散的堆叠层组成。所述聚合粘结剂的至少一部分可以被图案化或网纹化。所述第一反射层的与所述第一触点相对的表面可以与所述第二反射层的与所述第二触点相对的表面大致共面。聚合粘结剂可以包括或基本由硅树脂和/或环氧树脂构成。波长转换材料可以包括或基本由磷光剂和/或量子点构成。发光元件可以包括或基本由半导体材料组成，半导体材料可以包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅和/或它们的合金或混合物组成。混合光可以为近似白光。所述近似白光可以具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。光学元件可以被定位为接收来自所述半导体管芯的光(并且通过光学元件转换这种光的至少一部分)。半导体管芯的有源半导体层可以不设置在半导体基板上。
所述聚合粘结剂和所述半导体管芯可以共同地限定一长方体，其相邻面之间为大致90°的角。所述聚合粘结剂可以具有5μm和4000μm之间的厚度。所述聚合粘结剂的垂直于厚度的尺寸(例如宽度或直径)可以在25μm和1000mm之间。所述第一反射层和所述第二反射层可以彼此大致共面。所述第一反射层和所述第二反射层可以与所述聚合粘结剂的第二面大致共面，所述聚合粘结剂的第二面与所述聚合粘结剂的所述第一面相对。所述第一反射层可以具有大致恒定的厚度。所述第二反射层可以具有与所述第一反射层的厚度近似相等的大致恒定的厚度。所述电子器件可以包括其上设置有多个导电元件的基板。所述第一反射层可以电耦合至第一导电元件。所述第二反射层可以电耦合至与所述第一导电元件不同的第二导电元件。所述第一反射层和所述第二反射层可以经由导电粘合剂、导电环氧树脂、各向异性导电粘合剂、各向异性导电薄膜、引线结合或焊接电耦合至所述第一导电元件和第二导电元件。所述基板可以包括或基本由半晶质或非结晶聚合物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯纤维、聚酰亚胺、聚乙烯和/或纸组成。
在另一方面，本发明的实施例具有用于形成包括或基本由悬浮在固化聚合粘结剂中的多个离散的裸-管芯发光元件组成的复合晶片的方法。所述多个离散的裸-管芯发光元件均具有第一面、与所述第一面相对的第二面、跨越所述第一面和第二面的至少一个侧壁、以及所述第一面上的至少两个空间分离的触点。所述多个裸-管芯发光元件设置在模具基板上以使得所述触点与所述模具基板接触。所述多个裸-管芯发光元件被粘结剂涂覆以使得每个发光元件的每个触点的至少一部分未被所述粘结剂覆盖。所述聚合粘结剂的至少一部分对于所述发光元件发射的光波长是透明的。所述聚合粘结剂中包含波长转换材料以吸收所述发光元件发射的光的至少一部分，并且发射具有不同波长的转换光，转换光和发光元件发射的未转换的光组合以形成混合光。对于每个发光元件，形成第一导电反射层和第二导电反射层。第一导电反射层对于所述发光元件和/或所述波长转换材料发射的光波长的反射率至少为50％，以及所述第一导电反射层设置在所述聚合粘结剂的第一面的一部分上，并且设置在所述至少两个触点中的第一触点上并且电耦合至所述至少两个触点中的第一触点。所述第二反射层对于所述发光元件和/或所述波长转换材料发射的光波长的反射率至少为50％，以及所述第二导电反射层设置在所述聚合粘结剂的第一面的一部分上，并且设置在所述至少两个触点中与第一触点不同的的第二触点上并且电耦合至所述至少两个触点中与第一触点不同的第二触点。所述第二导电反射层与所述第一导电反射层电绝缘。所述粘结剂被固化以形成复合晶片。所述模具基板被移除以使得所述第一导电反射层和所述第二导电反射层的每一个的至少一部分未被所述粘结剂覆盖并且适于电连接。
本发明的实施例可以包括以多种组合中任一方式组合的一个或多个下述特征。每个发光元件可以包括或基本由裸-管芯发光二极管组成。复合晶片可以被单体化成多个离散的部分，每个离散的部分包括至少一个发光元件。可以在移除模具基板之前或者移除模具基板之后单体化所述复合晶片。可以沿着单体化区域单体化所述复合晶片，以及在单体化之前，在所述单体化区域移除所述第一反射层和所述第二反射层的一部分。所述复合晶片的每个离散部分为长方体，其相邻面之间为大致90°的角。所述第一反射层可以电耦合至设置在基板上的第一导电元件，以及所述第二反射层可以电耦合至设置在所述基板上的与所述第一导电元件不同的第二导电元件。所述第一反射层和所述第二反射层可以经由导电粘合剂、导电环氧树脂、各向异性导电粘合剂、各向异性导电薄膜、引线结合和/或焊接电耦合至所述第一导电元件和第二导电元件。粘结剂可以包括或基本由硅树脂和/或环氧树脂组成。所述波长转换材料可以包括或基本由磷光剂和/或量子点组成。在所述发光元件的涂覆和所述粘结剂的固化过程中，每个发光元件的触点可以保持大致完全未被粘结剂涂覆。移除所述模具基板可以包括或基本由如下组成：在所述复合晶片的与所述发光元件的所述触点相对的表面上设置与所述复合晶片接触的第二基板，以及从所述复合晶片上移除所述模具基板，所述复合晶片与所述第二基板保持附接。可以从所述第二基板上分离所述复合晶片。
使用粘结剂涂覆所述多个发光元件包括或基本由如下组成：提供包括多个离散隔腔的模具，将所述粘结剂分配至所述模具中，将所述模具基板设置在所述模具上，因此，一个或多个裸-管芯发光元件悬浮在所述粘结剂的每个隔腔之内或之上，固化或部分固化所述粘结剂，以及从所述模具移除所述模具基板。在固化之后，每个隔腔可以向所述粘结剂的一部分赋予互补形状。所述粘结剂的一部分的所述互补形状可以彼此大致相同或者不同。所述模具的表面可以包括网纹。在固化所述粘结剂之后，固化的粘结剂的至少一部分包括所述网纹。所述网纹在所述粘结剂的表面上的高度可以在约0.25μm至约15μm的范围内。使用所述粘结剂涂覆所述多个裸-管芯发光元件可以包括或基本由在所述模具基板上分配所述粘结剂组成。借由从所述模具基板表面上延伸的一个或多个隔板，所述粘结剂可以被包含在所述模具基板上。所述裸-管芯发光元件可以各自包含或基本由半导体材料组成，所述半导体材料包括或基本由GaAs、AlAs、InAs、GaP、AlP、InP、ZnO、CdSe、CdTe、ZnTe、GaN、AlN、InN、硅、和/或它们的合金或混合物组成。
混合光可以包括或基本由近似白光组成。所述近似白光可以具有在2000K至10,000K范围内的相关色温。在整个所述复合晶片上，所述近似白光的色温变化可以小于四级MacAdam椭圆，甚至小于两级MacAdam椭圆。所述复合晶片可以具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，且所述第一表面和第二表面可以大致平坦且彼此平行。所述复合晶片可以具有大致均匀的厚度，其厚度变化小于10％，甚至小于5％。所述复合晶片的聚合粘结剂可以具有在5μm与4000μm之间的厚度。所述复合晶片的垂直于厚度的尺寸(例如宽度或直径)在5mm与1000mm之间。所述第一反射层和所述第二反射层的每一个的厚度在1μm至250μm的范围内。所述第一反射层和所述第二反射层的每一个可以包括或基本由多个离散的堆叠层组成。所述复合晶片的所述聚合粘结剂中的多个发光元件的每一对之间的间距可以在0.1mm至5mm的范围内。所述复合晶片的发光元件的每一个上的所述粘结剂的厚度可以是相同的，差别在5％以内。至少一个裸-管芯发光元件可以包括或基本由在基板上的一个或多个有源层组成。可以在使用所述粘结剂涂覆至少一个所述裸-管芯发光元件之前，部分地或全部地移除所述基板。可以在所述模具基板上设置至少一个裸-管芯发光元件之后，部分地或全部地移除至少一个裸-管芯发光元件的所述基板。可以在所述第一反射层或所述第二反射层的至少一部分上形成网纹或图案。所述图案或网纹可以包括或基本由高度在0.1μm至50μm的范围内的表面特征组成。
所述第一反射层或所述第二反射层中至少之一对于所述发光元件和/或所述波长转换材料发射的光波长的反射率可以至少为75％，甚至至少为90％。所述第一反射层和/或所述第二反射层可以包括或基本由薄膜和/或多个颗粒组成。所述第一反射层和/或所述第二反射层可以包括或基本由Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti、银墨水、碳墨水和/或铜墨水组成。所述第一反射层可以经由焊接、导电环氧树脂、各向异性导电粘合剂和/或各向异性导电薄膜电耦合至所述第一触点。可以使用物理气相沉积、化学气相沉积、蒸发、溅射、喷镀、层叠、喷射、印刷和/或丝网印刷形成所述第一反射层。可以在所述发光元件上定位光学元件以接收来自所述发光元件的光，并且至少一部分这种光可以通过光学元件传输。所述发光元件可以各自包括或基本由未设置在半导体基板上的多个有源层组成。
可以在形成所述第一导电反射层和所述第二导电反射层之前固化所述粘结剂。所述第一导电反射层和所述第二导电反射层的形成可以包括或基本由如下组成：在所述聚合粘结剂的所述第一面的至少一部分上以及在所述至少两个触点的至少一部分上形成层，以及移除所述层的一部分以形成所述第一导电反射层和所述第二导电反射层。所述第一导电反射层和所述第二导电反射层的形成可以包括或基本由如下组成：在所述聚合粘结剂的所述第一面的大致全部上以及在所述至少两个触点上形成层，以及移除所述层的一部分以形成所述第一导电反射层和所述第二导电反射层。所述第一导电反射层和所述第二导电反射层的形成可以包括或基本由如下组成：在所述复合晶片的一部分上设置掩蔽材料以形成与所述第一导电反射层和所述第二导电反射层的期望位置相对应的开口，在所述掩蔽材料的至少一部分和所述开口上形成层，以及移除所述掩蔽材料以形成所述第一导电反射层和所述第二导电反射层。在所述模具基板上设置多个裸-管芯发光元件可以包括或基本由将所述裸-管芯发光元件的所述触点至少部分地嵌入所述模具基板中组成。所述裸-管芯发光元件的所述触点可以嵌入所述模具基板中至少2μm。固化所述粘结剂之后，所述裸-管芯发光元件的每个所述触点可以从固化的粘结剂中突出至少1μm。固化所述粘结剂之后，每个裸-管芯发光元件的每个所述侧壁的靠近所述触点的至少一部分可以从固化的粘结剂突出至少1μm。
参考下文的描述、附图以及权利要求书，本发明的这些和其他目的、优点和特征会更加清晰。此外，可以理解，本文描述的多个实施例的特征不是相互排斥的，可在多个组合和排列中存在。说明书中参考“一示例”、“示例”、“一实施例”、或“实施例”表示与该示例关联地表述的特定特征、结构或特性被包括在本发明技术的至少一个示例中。因而，说明书中多处出现的短语“在一个示例中”、“在示例中”、“一实施例”或“实施例”并不一定表示同一示例。此外，特定特征、结构、程序、步骤或特性可以任意合适的方式组合在该技术的一个或多个示例中。术语“光”广义地表示在电磁光谱内的任意波长或波带，包括但不限于，可见光、紫外辐射或红外辐射。相似地，光度学术语，诸如“照度”、“光通量”和“发光强度”延伸为并包括它们的辐射学等同物，例如“辐射度”、“辐射通量”和“辐射强度”。本文使用的术语“基本”、“大致”和“约”表示±10％，在一些实施例中，表示±5％。除非另有定义，术语“基本由……组成”表示不包括有助于功能的其他材料。尽管如此，可微量地共同或单独地存在这种其他材料。
附图说明
附图中，在不同的视图中，相同的附图标记一般表示相同的部件。同样地，附图并不一定是成比例的，而重点通常在于示出本发明的原理。在下述说明书中，参考下述附图描述了本发明的多个实施例：
图1是示范性LED和磷光剂的发射和激发光谱的图；
图2A和2B分别是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图和底视图；
图3是根据本发明的多个实施例的用于形成白光管芯的技术的流程图；
图4A-4E是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图5是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图6是根据本发明的多个实施例的用于制造分组的具有相似特性的白光管芯的技术的流程图；
图7是根据本发明的多个实施例的分组的具有相似特性的白光管芯的示意图；
图8A-8D是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图9A-9F是根据本发明的多个实施例在多个制造阶段的白光管芯的截面视图；
图10A-10D和11是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图12A-12F是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图13A-13G是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图14A-14C是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图15A-15E是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图15F和15G是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图16A-16C是根据本发明的多个实施例的白光管芯的示意性截面视图(图16A)和示意性底视图(图16B和16C)；
图17A和17B分别是根据本发明的多个实施例的用在白光管芯中的发光元件的截面视图和平面视图；
图17C是根据本发明的多个实施例的用在白光管芯中的发光元件的截面视图；
图18是包含图17A和17B的发光元件的白光管芯的截面视图；
图19是根据本发明的多个实施例的色品图；
图20是根据本发明的多个实施例的反馈控制磷光剂分配系统的截面视图；
图21和22是根据本发明的多个实施例的用于制造平面白光管芯的调平系统的截面视图；
图23A和23B是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图24A-24C是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图25和26是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图27是根据本发明的多个实施例的使用白光管芯的照明系统的截面视图；
图28是根据本发明的多个实施例的使用白光管芯的照明系统的平面视图；
图29是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的倾斜模具的截面视图；
图30是根据本发明的多个实施例的使用基于反馈控制制造具有不同厚度的磷光剂的的白光管芯的系统的截面视图；
图31A-31C是根据本发明的多个实施例的用以处理基板的部分以减弱与磷光剂的粘附力的工艺步骤的的截面视图；
图32A和32B是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图33A和33C是根据本发明的多个实施例的在使用释放材料制造白光管芯期间形成的结构的截面视图；
图33B和33D分别是由图33A和33C的结构制造的白光管芯的截面视图；
图34是根据本发明的多个实施例的由具有不同程度粘附力的材料组成的基板上的发光元件的截面视图；
图35A和35B是根据本发明的多个实施例的设置在可压缩基板上的发光元件的截面视图；
图36是根据本发明的多个实施例的为控制包含发光元件的白光管芯的管芯浮凸(relief)而图案化的基板上的发光元件的截面视图；
图37和38是根据本发明的多个实施例的具有用于施加真空的通孔的基板上的发光元件的截面视图；
图39A和39B是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图40A-40D是根据本发明的多个实施例的用以制造白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图40E和40F是根据本发明的多个实施例的各自包含多个发光元件的白光管芯的截面视图；
图41A和41B是根据本发明的多个实施例的使用成形刀片制造的白光管芯的截面视图；
图42是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图43A是根据本发明的多个实施例的包含反射层的白光管芯的截面视图；
图43B是示出根据本发明的多个实施例的光输出功率作为反射率的函数的绘图；
图44A是根据本发明的多个实施例的用以制造图43A的白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图44B和44C是根据本发明的多个实施例的白光管芯的一部分的截面视图；
图45A-45C是根据本发明的多个实施例的用以制造具有反射薄膜的白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图45D、45E、45G和45H是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图45F是根据本发明的多个实施例的白光管线的平面视图；
图46A-46C是根据本发明的多个实施例的包含光学元件的白光管芯的截面视图；
图47A和47B是根据本发明的多个实施例的用以制造图46A的白光管芯的工艺步骤的截面视图；
图48是根据本发明的多个实施例的用以将光学元件耦合至白光管芯的白光晶片的工艺步骤的截面视图；
图49A-49E是根据本发明的多个实施例的净管芯的截面视图；
图50和51是根据本发明的多个实施例的包含白光管芯和光学元件的照明装置的截面视图；
图52和53是图51的照明装置的组件的截面视图；
图54是根据本发明的多个实施例的包含白光管芯和光学元件的照明装置的截面视图；
图55是图54的照明装置的组件的截面视图；
图56是根据本发明的多个实施例的用在照明装置中的镜片的截面视图；
图57是根据本发明的多个实施例的包含图56的镜片的照明装置的截面视图；
图58A-58C是根据本发明的多个实施例的光探测装置的截面视图；
图59A和59B是根据本发明的多个实施例的光伏装置的截面视图；
图60A-60E是根据本发明的多个实施例的电子器件的截面视图；
图61和62是根据本发明的多个实施例的包含多个器件的封装系统的截面视图；
图63A是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图63B-63E是根据本发明实施例的用于制造白光管芯的工艺的截面视图；
图63F和63G是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图；
图64A-64D是根据本发明的多个实施例的白光管芯的截面视图，以及
图65A-65C是根据本发明的多个实施例的制造白光管芯的工艺的截面视图。
具体实施方式
本发明的实施例提供一种集成磷光剂和发光元件(诸如LED管芯)的新方法，其克服了目前制造白光封装LED中存在的多个缺陷和难题。有利地，磷光剂可在被放置入封装体之前(或代替被传统地封装)与管芯集成，从而制造不依赖于封装的白光管芯。图2A中绘出了白光管芯200的例子。白光管芯200包括一个或多个LEE 210，每个LEE具有至少一个触点220。如图所示，LEE 210部分地被磷光剂230围绕。典型地，触点220的至少一部分未被磷光剂230覆盖。在图2A所示的配置中，LEE 210具有位于LEE 210的同一面或同一侧240上的两个触点220。如图所示，每个触点220优选地具有未被磷光剂230覆盖且适于电连接的自由终端。这里，“适于电连接”表示触点具有充足的自由面积以允许附接至诸如导电迹线、电路板等，而“自由”表示其上没有任何电连接(在优选实施例中，没有任何机械连接)。
虽然LEE 210的面240被示出为一个平面表面，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，面240由多个非共面表面组成，或可以具有其它配置。在一些实施例中，LEE 210具有多于两个的触点220。图2A中示出白光管芯200没有覆盖面240的磷光剂230，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，磷光剂230覆盖面240的全部或部分。如上所述，这里，磷光剂可仅表示粘结剂或基质材料，也可表示粘结剂和波长转换材料的混合物。在附图2A中，LEE 210的侧面周围的磷光剂230的宽度被限定为宽度250，而LEE 210上的磷光剂230的厚度被限定为厚度260，邻接LEE 210的磷光剂230的厚度被限定为厚度270。
图2A和2B示出包括一个LEE 210的白光管芯200，然而，这并不是本发明的限制，在其它实施例中，白光管芯200包括多于一个的LEE 210。在一些实施例中，一个白光管芯200的多个LEE 210都是相同的，在其它实施例中，它们由至少两种不同类型的LEE 210组成。在一个实施例中，不同类型的LEE 210发射不同波长的光。例如，白光管芯200可包括一个或多个三种不同类型的LEE 210中的各种LEE，其中至少一种类型发射蓝光波长范围的光，至少一种发射绿光波长范围的光，且至少一种发射红光波长范围的光。在一个实施例中，白光管芯200可包括一个或多个两种不同类型的LEE 210中的各种LEE，其中至少一种类型发射蓝光波长范围的光且至少一种发射红光波长范围的光。白光管芯200中的LEE 210的特定配置及其工作特性和性能不是本发明的限制。在一个实施例中，不同类型的LEE 210具有不同的光输出功率。在一个实施例中，磷光剂230由多个部分或体积组成，其中每一部分或体积包括或基本由与其它部分中的一个或多个磷光剂不同的一个或多个磷光剂组成。在该示例的一个实施例中，一个或多个部分包括或基本仅由透明粘结剂材料组成，而一个或多个其它部分包括或基本由粘结剂和一个或多个磷光剂组成。
在一些实施例中，磷光剂230的表面280平行于或大致平行于LEE 210的表面242。在一些实施例中，磷光剂230的表面290平行于或大致平行于LEE 210的表面244。在一些实施例中，磷光剂230形成大致立方体或长方体形状(其轮廓可被LEE 210的部分和/或LEE210的触点断开)。LEE 210上磷光剂230的厚度260被示出为在整个LEE 210上是相同的或大致相同的，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，LEE 210上磷光剂230的厚度260是变化的。邻接LEE 210的磷光剂230的厚度270被示出为对于白光管芯200来说是相同的或大致相同的，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，邻接LEE 210的磷光剂230的厚度270是变化的。附图2A示出磷光剂230的表面280和侧面290是平坦或大致平坦的，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，表面280和/或表面290是弯曲的，毛糙的，图案化的，或以规则的、周期的或随机的图案纹理化的。在一些实施例中，磷光剂230至少部分地具有平滑且大致连续的形状。在一些实施例中，在成型或模塑过程中实现表面的形状化和/或图案化或纹理化，在其它实施例中，在磷光剂被模塑之后或在其被固化或部分固化之后再实施形状化和/或图案化或纹理化。
附图2B示出面对LEE 210的触点侧面的白光管芯200的视图。图2B中的LEE 210被示出其截面为矩形，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，LEE 210为方形、六边形、圆形、三角形或任意形状和/或可以具有与白光管芯200的表面280成任意角度的侧壁。在附图2B中，LEE 210侧面上的磷光剂230的宽度250被示出在LEE 210的整个侧面上是相同的或大致相同的，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，在LEE 210的一个或多个或所有侧面上的磷光剂230的宽度250是不同的。附图2B示出磷光剂230的宽度250在LEE 210的每个侧面上是相同的或大致相同的，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，沿着LEE210的一个或多个侧面，磷光剂230的宽度250是变化的。
如上所述，本发明的实施例在附接(电和/或机械的)至封装体或基板之前在LEE210上形成磷光剂230。如下所述，随后白光管芯200可集成在各种封装体中。附图3示出用于形成白光管芯200的工艺300的流程图。工艺300被示出具有六个步骤，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，本发明具有更多或较少的步骤和/或可以不同的次序实施步骤。在步骤310中，提供第一表面或基底。在步骤320中，在基底上放置或形成一个或多个LEE。在步骤330中，提供磷光剂。在步骤340中，在LEE和基底上形成磷光剂。在步骤350中，固化磷光剂。在步骤360中，磷光剂涂覆的LEE被分离或单体化为白光管芯200。如本文所讨论的，可以在工艺的不同点实施移除基底的步骤(图3中未示出)。下文描述了制造和使用白光管芯200的各种方法。
附图4A-4E绘出了工艺300的一个实施例。在该实施例中，提供基底410(步骤310)，LEE 210被放置在基底410上或被粘附至基底410(步骤320)，其触点220邻接基底410(附图4A)。基底410也被称为“模基板”。在一个实施例中，基底410包括或基本由粘合剂薄膜或胶带组成。在一些实施例中，基底410包括或基本由对磷光剂230具有相对较低的粘附力的材料组成，即，其允许将固化的磷光剂230从基底410上移除。在一些实施例中，基底410与半导体工业中用于管芯单体化和/或转移所使用的划片(dicing)或转移胶带相同或相似，例如，Nitto Denko公司的Revalpha，或半导体设备(Semiconductor Equipment)公司的胶带。在一些实施例中，基底410包括或基本由水溶性材料或粘合剂组成，或可全部或部分地被水溶性材料覆盖。例如，基底410的粘合剂或衬垫或两者可为水溶性的。在一些实施例中，水溶性材料包括或基本由水溶性胶带组成，例如，3M的5414型。在一些实施例中，基底410包括或基本由硅或基于硅的材料组成，例如，PDMS或Gel-Pak公司的GelPak材料。
在一些实施例中，基底410包括或基本由具有可变粘附力的材料组成。在该实施例中，在磷光剂形成和固化之后，粘附力会改变从而能够容易地从基底410上移除白光管芯或白光管芯晶片。(白光管芯晶片，也被称为复合晶片，这里被定义为悬浮在粘结剂中的多个半导体管芯。)在一个实施例中，这种粘附力可变的材料可以是热释放胶带或UV释放胶带。在一个实施例中，粘附力可变的材料可以是水溶性胶带。在一个实施例中，粘附力可变的材料可以是静电夹盘(LEE 210被形成或放置在静电夹盘上，与附图4A中示出的结构相似)。在该实施例中，通过可被电激活或电去激活的静电力将LEE 210保持在静电夹盘上。
在一些实施例中，在白光管芯200形成之后，需要将触点220的面的全部或部分暴露出，即，不被磷光剂230覆盖。在一些实施例中，邻接基底410放置或粘附触点220的面的全部或部分以防止磷光剂230在触点220的全部或部分、或触点220的面的全部或部分上的形成或覆盖。在一些实施例中，基底410上涂层的厚度、硬度和/或其它特性，或基底410的特性，例如粘合剂厚度、化学成分、表面能量、硬度、弹性等，可以变化以确保触点220期望程度的暴露，例如通过靠近基底410或将触点220部分或完全地嵌入基底410中。
在一些实施例中，基底410包括或基本由表面或模具(例如，非平坦表面)组成。在一个实施例中，通过基底410中的凹槽形成隔板450。在附图4B中，隔板450被示出垂直于或大致垂直于表面435，然而这并不是本发明的限制，在其它实施例中，隔板450与表面435成任意角度。基底410可包括或基本由多种材料的一个或多个组成，例如玻璃、PET、PEN、塑料薄膜、胶带、塑料薄膜上的粘合剂、金属、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚合物、硅树脂、聚四氟乙烯(Teflon)等。在一些实施例中，基底410为硬的或基本硬的，而在其它实施例中，基底410是柔性的。在一些实施例中，有利地，基底410包括或基本由例如Teflon的“非粘性”材料或者诸如Asahi Glass制造的Fluon ETFE的氟化材料组成，或者基底410包括在表面或部分表面上将与磷光剂230(例如磷光剂230中的粘结剂)接触的非粘性涂层，从而使磷光剂230不粘贴基底410。在一些实施例中，基底410包括或基本由表面435和/或隔板450上不能与粘结剂材料良好地粘合的一层材料组成。在一些实施例中，基底410包括或基本由水溶性材料或粘合剂组成，或基底410部分或全部地衬有水溶性材料以助于从形成基底410的材料中释放基底410。在一个实施例中，基底410包括或基本包含或部分或完全地由衬有水溶性胶带，例如3M的5414型。在一些实施例中，基底410是透光的，例如可见光或UV辐射。在一些实施例中，隔板450的高度在约10μm至约1000μm的范围内，然而，隔板450的高度并不是本发明的限制，在其它实施例中，隔板450具有任意高度。在一些实施例中，基底410的面积在约0.25mm2至约900cm2的范围内，然而，基底410的面积并不是本发明的限制，在其它实施例中，基底410的面积更小或更大。当隔板450不是基底410的一部分时，隔板450可包括或基本由与基底410相似或不同的材料组成。在一些实施例中，隔板450可为围绕LEE 210的环状物或模板。
可以调节图4A中标识为间距405的相邻LEE 210之间的间距，以控制LEE 210侧面周围的磷光剂230的宽度。在一个实施例中，LEE 210之间的间距405大致由两倍的期望的磷光剂的侧壁厚度250与切口(切口是在白光管芯200的单体化过程中移除区域的宽度，例如在图4D中标识为切口470)相加的和决定。在其它实施例中，如本文所述，间距405不依赖于围绕LEE 210的磷光剂230的量。通过控制形成或分配的磷光剂420的厚度425可以控制LEE210上磷光剂230的厚度。在一个实施例中，LEE 210上磷光剂230的厚度260大致由厚度425减去厚度445给出。
在一些实施例中，LEE 210之间的间距405在约0.10mm至约5mm的范围内，或者优选地约0.2mm至约1.5mm的范围内。在一些实施例中，为了降低成本，减小LEE之间的间距405是有利的。在一些实施例中，减小LEE 210之间的间距405允许在每单位面积上制造更多的LEE210，从而节约制造成本。在一些实施例中，为了节约成本，减少围绕每个LEE 210形成的磷光剂230的量是有利的。在一些实施例中，这减小了与每个LEE 210相关的粘结剂的体积并因此降低了其成本。
工艺300中的下一步骤(步骤330)提供磷光剂(非固化的或部分固化的磷光剂420)。在一个实施例中，磷光剂420包括或基本由磷光剂和粘结剂组成。在一些实施例中，磷光剂和粘结剂在应用之前被混合，例如在离心混合器中，在混合物上方具有或不具有局部真空。
在工艺300的下一步骤(步骤340)中，如图4B所示，在基底410和LEE 210上形成磷光剂420。在一些实施例中，如图4B所示，通过基底410的表面435和可选侧面或者隔板450包含或界定磷光剂420。在该示例中，磷光剂420具有底表面或底面460，和顶表面或顶面440。在一些实施例中，表面460和440彼此大致平行。在一些实施例中，表面460和440大致平坦且平行。
可通过各种技术形成磷光剂420，例如铸造，分配，浇注，注入，注射，压缩，转移，或模塑，Mayer杆或下拉杆，刮刀等的其它形式。磷光剂420的形成方法并不是本发明的限制。在一些实施例中，基底410被放置为使得表面435是水平的，从而当在基底410上形成磷光剂420时，表面435、磷光剂420的底表面460和磷光剂420的顶表面440是平行或大致平行的，形成在磷光剂420的全部或大部分面积上具有均匀或大致均匀厚度的一薄层磷光剂420。在一些实施例中，使用一个或多个隔板450以阻挡或部分地阻挡磷光剂420的扩散。在一些实施例中，表面435和隔板450形成了磷光剂420的模具。在一些实施例中，隔板450是放置在基底410上围绕LEE 210的独立器件的部分。在一些实施例中，不使用隔板450。本发明的一些实施例利用水平基底410和重力以自动形成具有均匀或大致均匀厚度的磷光剂层420。在一个实施例中，磷光剂420的厚度均匀度在约±15％以内，约±10％以内，约±5％以内或约±1％以内或更小。在一个实施例中，磷光剂420的厚度在约5μm至约2000μm的范围内，而在其他实施例中，磷光剂的厚度在约50μm至约500μm的范围内。在一些实施例中，磷光剂420包括或基本由磷光剂和粘结剂组成，并且期望调节磷光剂的浓度以允许粘结剂的厚度相对较低，例如小于约500μm，或小于约300μm，或小于约200μm，从而减小所使用的粘结剂的总体积并因此降低粘结剂的成本。
在一个实施例中，混合包括或基本由粘结剂和磷光剂粉末组成的磷光剂420与在基底410上形成磷光剂420之间的时间相比在粘结剂中沉积粉末所需的时间更短，从而使磷光剂和粘结剂形成粘结剂中均匀且匀质分布或大体均匀且匀质分布的磷光剂粉末的混合。在一个实施例中，磷光剂420的混合均匀度，即磷光剂粉末在粘结剂中的分布，是均匀的，以在约±15％以内，约±10％以内，约±5％以内或约±1％以内。在磷光剂和粉末的混合物的一些实施例中，开始沉积发生在约10至约30分钟内，而磷光剂420在基底410上的形成发生在约0.25分钟至约5分钟内。在一些实施例中，图4B中示出的结构暴露至局部真空以除气或移除磷光剂420中任何溶解的气体的全部或一部分，以减少或消除磷光剂420中的气泡数。在一些实施例中，磷光剂420在其形成在基底410上之前暴露至局部真空。在一些实施例中，磷光剂420在局部真空中形成在基底410上。在本发明的一些实施例中，基底410不是水平的，导致磷光剂420在基底410和LEE 210上具有不均匀的厚度，本文将详细讨论。
如图4C所示，随后固化磷光剂420，生成固化的磷光剂230(步骤350)。固化可包括或基本由加热、暴露至各种源的辐射(例如可见、UV和/或IR光)，或化学固化(即，引入促进磷粘结剂交联的化学试剂)组成。在一个实施例中，磷光剂420被UV或其它辐射固化。在一个实施例中，在图3的步骤350之前或紧随其后，基底410保持在固化装备中。在粘结剂和粉末的混合物的一些实施例中，开始沉积发生在约10至约30分钟内，而磷光剂420在基底410上的固化发生在约0.10分钟至约5分钟内。在一个实施例中，步骤340和350可占用少于约30分钟，少于约10分钟，少于约5分钟或少于约1分钟。在一些实施例中，固化步骤350包括或基本由多个子固化步骤组成。例如，第一子固化步骤可实施“冻结”基质中的磷光剂颗粒，随后可实施第二子固化步骤以完全固化粘结剂。在一些实施例中，形成和固化步骤都可发生在约0.25分钟至约7分钟内。在一些实施例中，形成和固化步骤可占用少于约4分钟。
在图3的步骤360中，从图4C示出的结构(即，白光晶片，白光管芯晶片或复合晶片)分离或单体化白光管芯200，得到图4D中示出的结构。虽然图4D示出每个白光管芯200包括一个LEE 210，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，白光管芯200包括多于一个LEE210。该单体化过程使得分离成单独的白光管芯200，其中，每个白光管芯200具有一部分磷光剂230和至少一个LEE 210，如图2A所示。在LEE 210之间发生单体化；因此，在一些实施例中，必须能够将单体化工具与LEE 210之间的空间(也被称为街道)对准。在一些实施例中，白光晶片被安装在触点向上的临时基板430上以允许单体化工具与LEE 210的相对直接的对准，从而实现精确的单体化。
在一些实施例中，白光管芯200的尺寸在约0.15mm至约5mm的范围内，但白光管芯200的尺寸并不是本发明的限制。在一些实施例中，对于不同尺寸的LEE 210，围绕LEE 210的磷光剂230的厚度大致相同。在一些实施例中，白光管芯200的尺寸可以通过包含多个LEE210而增加。在一些实施例中，包括或基本由多个LEE 210组成的白光管芯200的尺寸由LEE210的尺寸和数量以及围绕每个LEE 210的磷光剂230的厚度决定，而在一些实施例中，多-LEE白光管芯200中围绕每个LEE 210的磷光剂230的厚度可以与围绕单-LEE白光管芯200的磷光剂230的厚度大致相同。例如，包括大阵列LEE 210的白光管芯具有至少3mm或至少7mm或至少25mm的横向尺寸。对于一些白光管芯200来说，分离是可选的，例如对大阵列LEE 210而言。可通过多种技术实施磷光剂230的分离，例如激光切割，使用刀具切割，冲切，划片，锯切，水射流切割，消融等。在一些实施例中，切口可小于约200μm或小于约100μm或小于约50μm或甚至小于25μm。在一些实施例中，切口越小，单位面积中可制造的白光管芯200的数量越多-因此减小切口使得成本降低。这允许以相对较高产量和相对较低成本在相对较小的面积上形成非常大阵列的白光管芯200。在优选实施例中，在LEE之上和周围形成磷光剂的工艺被控制以获得相对可重复并且非常均匀的磷光剂厚度，实现均匀的光学特性。能够在相对较短时间内从相对较小面积的磷光剂形成大量白光管芯200以避免或最小化磷光剂粉末在粘结剂中的沉积，且具有较高的厚度均匀性的能力，得到的非常大阵列的白光管芯200，其具有相对较窄的光学特性分布，例如色品、色温，显色指数(CRI)，光通量等，以及非常低的制造成本。在一个实施例中，可使用该方法同时批量处理LEE 210的整个晶片。例如在一些实施例中，可在2”、4”或6”或8”直径晶片上制造LEE 210。在LEE 210被制造和单体化(这里，单体化指对其上形成LEE 210的晶片的单体化)之后，其可被转移至模具基板410以用于本文详细描述的进一步处理(例如，形成白光管芯)。在一些实施例中，可以批量模式(即，一起)将大量LEE 210的整个晶片转移至模具基板410。而在其它实施例中，可以以逐个管芯或以管芯组的方式将LEE 210转移至模具基板410。
在一些实施例中，在从基底410上移除之前实施(即，白光管芯的)分离，在其它实施例中，在分离之前移除基底410，本文将详细讨论。在一些实施例中，磷光剂230包括或基本仅由对LEE 210发射的光波长透明的透明粘结剂组成。
在一些实施例中，图4D中示出的结构可被转移至另一个基板411，从而可以接近触点220，如图4E所示。可使用转移胶带、具有管芯挡板的拾取-放置(pick-and-place)工具或任意其它技术来实施这种转移。在一些实施例中，可以批量模式完成这种转移，在其它实施例中，可以以逐个管芯或以管芯组的方式完成。在一些实施例中，在白光管芯晶片单体化之前实施转移。如图2A和2B所示，这种工艺得到白光管芯200。这种工艺提供批量方法从而以高的性价比制造出与磷光剂集成的管芯，每个管芯上具有均匀的磷光剂，而后，管芯被放置或集成入任意类型的封装体或电路板上。
然后，管芯200可以从基底410上移除以放置在封装体中。在一些实施例中，可在没有封装体的情况下使用白光管芯200，例如通过安装在柔性或刚性电路或迹线板或在其它照明系统的照明设备中。白光管芯200可放置在不同的方位上，例如图4D或图4E中示出的管芯。
在一个实施例中，仅使用一个磷光剂420，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，使用多个磷光剂。在一个实施例中，磷光剂420可包括或基本由多种不同的磷光剂粉末组成。在一个实施例中，第一磷光剂420被沉积且固化或部分固化，随后沉积且固化一个或多个磷光剂。在一个实施例中，粘结剂被沉积且固化或部分固化，且粘结剂对LEE 210和/或磷光剂420或230发射的光波长是透明的，随后沉积且固化一个或多个磷光剂420，以形成其中一个或多个层具有磷光剂成分的层结构，各层的类型和/或厚度彼此不同。借由此，可制造远程磷光剂白光管芯400，如图5所示。图5示出远程磷光剂白光管芯500的一个实施例，其中通过透明粘结剂或基质材料510将磷光剂230和LEE 210空间地隔开。在这种结构中，包含层或多个层的磷光剂230超过LEE 210的边缘的外悬宽度可以被改变以优化来自LEE 210被磷光剂230吸收的光量。也可使用这种方法以形成多层磷光剂和/或LEE 210的透明粘结剂。
下述示例呈现了本发明的一些实施例。但这些实施例并不限制白光管芯的结构或制造方法。
示例1
在该示例中，以晶片形式制造LEE 210(即，作为半导体晶片的部分)。晶片可包括约5000或更多个LEE 210。在一些实施例中，晶片包括超过约20,000、超过100,000、或超过500,000个LEE 210。制造完LEE 210之后，LEE 210被测试并被分类分组，如图6的步骤610、620所示。分组可包括，例如发射波长，正向电压，光输出功率等。一个或多个分组的特定选择或一个或多个分组内的数值范围并不是本发明的限制。在一个实施例中，LEE 210通过发射波长分组。可对LEE 210的每个分组实施图3中所示的工艺。基于每个分组的发射波长，预先确定施加在基底410和LEE 210上的磷光剂的量和成分，以获得期望的色点、色品、色温、CRI或其他光学特性。在该实施例中，每个分组可具有不同的磷光剂成分和/或厚度以得到期望的光学特性。在一个实施例中，基于分组信息调节磷光剂成分和厚度以得到相比没有分组而获得的更窄的光学特性分布(例如色温)。
例如，在图7中，晶片710表示包含来自由晶片或生长过程(run)或系列生长过程以及一个或多个处理过程制造的LEE 210的全部分布的晶片。在用于外延结构的生长或沉积过程、和后续以形成LEE 210的制造步骤中，可造成光性能和电性能的变化。LEE 210被测试并被分类分组，其中每个分组具有一个或多个特性的相对较窄的分布。例如，波长分组可具有约5nm或约2.5nm的分布。分组的其它示例包括正向电压和光输出功率。分组720、730和740表示不同的分组，例如，三个不同的波长分组。在图7中，表示分组720、730和740的方框具有表示该分组中具有特定特性的管芯分布的小图。虽然图7中示出三个分组，但这不是本发明的限制，在其它实施例中，可使用少于或多个三个的分组。来自每个分组的被标识为210’、210”和210”’的LEE 210用来确定磷光剂230的特性(即，用于获得LEE和磷光剂组合的最终光学特性)，得到相应数目的不同的磷光剂混合物，被识别为230’、230”和230”’。由此得到相应数目的白光管芯200的分组，被标识为200’、200”和200”’。以此方式，由整体制造工艺形成的较大百分比的LEE 210分布可被制造为具有较窄分布的光学特性(例如色温)的白光管芯200。
图6示出该工艺的流程图。首先测试LEE 210(步骤610)，随后分类并分离分组(步骤620)。选择一个LEE 210分组(步骤630)且准备磷光剂以获得用于LEE 210特定分组的期望的光学特性(步骤640)。磷光剂可包括或基本由一个或多个磷光剂粉末或光转换材料组成。最终，在步骤650中，使用所选择的LEE 210分组和为该LEE 210分组准备的磷光剂来实施图3中示出的工艺300。可对其他分组重复该操作。
示例2
在该示例中，以晶片形式制造LEE 210。晶片可包括超过约5000或更多个LEE 210。在一些实施例中，晶片可包括超过约20,000、超过100,000个LEE 210。制造完LEE 210之后，LEE 210被测试，或每个晶片上的部分LEE 210被测试。在一个实施例中，随后，对晶片上的所有LEE 210实施图3中示出的工艺。基于晶片上的全部或部分LEE 210的测试结果，预先确定施加在基底410和LEE 210上的磷光剂的量和成分，以获得期望的色点、色温、CRI或其他光学特性。磷光剂可包括或基本由一个或多个磷光剂粉末或光转换材料组成。
在该示例的一个实施例中，在LEE 210上形成磷光剂之前，未对LEE 210进行测试。在该示例的一个实施例中，原始晶片被施加至切割胶带，此后，晶片被单体化成LEE 210。胶带能够延展，且延展至在LEE 210之间提供需要的间距，以在LEE 210上获得期望尺寸的磷光剂。在一个实施例中，LEE 210之间的间距大致由磷光剂侧壁厚度(LEE 210侧面上的磷光剂厚度)的两倍与切口的和给定。这种延展胶带的一个示例是Nitto Denko制造的SWT20+。
如果实施单体化时，触点在胶带上向下，则胶带可用作基底410。如果实施单体化时，触点向上(不邻接胶带)，可使用转移胶带或其它转移方法转移LEE 210。在胶带-转移操作中，第二基板或胶带被施加至LEE210的暴露的一侧(此处为触点侧)并移除第一胶带。可使用多种技术用于这种转移，例如，使用不同粘性程度的胶带、热释胶带和/或UV释放胶带。该方法的优点是，随后可将LEE 210正确地定位在基底410上，而不需一系列拾取-放置过程，节省了时间和成本。在其它实施例中，可使用半批量或系列技术(例如拾取-放置)而以正确的间距将LEE 210放置在基底410上。
图8A-8D绘出了该工艺的一个实施例的示意图。图8A中，胶带820被施加至晶片810的背面(该示例中，触点向上)。图8B示出了稍后制造阶段中图8A的结构。图8B中，晶片810已被单体化，形成了胶带820上的LEE 210。单体化工艺决定了LEE 210之间的间距830。在一些实施例中，间距830在约15μm至约100μm的范围内。图8C示出了稍后制造阶段中图8B的结构。图8C中，可选地，胶带820已被延展或拉伸。如上所述，通过延展工艺，延展之后的间距830，标识为间距830’，被设置为用于制作白光管芯的正确值。即，胶带820被延展直至相邻LEE210之间的间距适于形成其上具有期望厚度的磷光剂的白光管芯200。图8D示出了稍后制造阶段中图8C的结构。图8D中，第二胶带840被施加至LEE 210的触点侧。最终，移除第一胶带820，剩下图4A中示出的结构，并在其上实施图3描述的和图4A-4D示出的工艺。在一些实施例中，胶带840是图4A中示出的基底或模具基板410。
示例3
在该实施例中，该工艺从图4C或图4D中示出的结构开始。在该示例的一些实施例中，LEE 210已被分组，在其他实施例中，LEE 210还未被分组或未被测试。在该示例的一些实施例中，部分LEE 210已被测试。LEE 210被选择为图4C中示出的结构的工艺并不是本发明的限制。图4C中示出的结构可被称为白光晶片或白光管芯晶片，具有单体化之前的多个LEE 210和磷光剂230。图4D中的结构包括模具基板410上的多个白光管芯200。
以白光晶片形式(例如，如图4C所示)或以单体化的形式(例如，如图4D所示)测试白光管芯200。如本文所使用的，“白光晶片”或“复合晶片”是包括或基本由磷光剂230和LEE210组成的结构(例如，如图4C所示，不包括基底410)。通过对触点220施加电流和电压并测量发射光来进行测试。在一个实施例中，通过刺透或穿透胶带410的探针或针来接触触点220以进行测试。在其它实施例中，通过将图4C中的结构或图4D中的白光管芯200首次转移至其它载体而使得触点220朝上并可被直接接触来进行测试。可以批量工艺实施这种转移，类似于使用结合图8A-8D描述的转移胶带，也可以半批量工艺或系列公艺实施转移，例如拾取-放置。一旦图4C的结构或白光管芯200被定位为可接触触点，就可以使用常规测试仪器进行测试，例如向LEE 210施加电流和电压的手动、半自动或全自动测试仪器，并且测量白光管芯200的发光特性。在一个实施例中，可以晶片形式处理图4C的白光晶片或图4D的白光管芯200，类似于处理常规半导体晶片。在一些实施例中，白光晶片对于该工艺可以足够的硬，而在其他实施例中，使用附加的背面材料或板或载体来提供附加硬度，从而可以以一定方式并且使用与用于半导体晶片的仪器类似的仪器处理和测试白光晶片。
在一个实施例中，测试以后，可对白光管芯200进行实际分类和分组。从而随后可使用具有不同光学特性的多个分组以用于不同的产品。在一个实施例中，分组对应于不同的色温值。
在一个实施例中，测试以后，可对白光管芯200进行虚拟分类和分组。根据优选实施例，虚拟分类和分组表示建立每个白光管芯200的特性的图，并且基于其光学和/或电学特性(例如色温或前向电压)将白光管芯200放入或分配至虚拟的分组。当使用这些虚拟分组的白光管芯200以用于需要不同特性的产品时，使用分组图以选择来自适合的一个或多个分组的白光管芯200以用于特定产品。来自其它分组的剩余的白光管芯200则可以在不同时间用于不同的产品。在一个实施例中，在不测试或分组的情况下使用白光管芯200。
如果工艺的起始点是图4C中示出的结构，在测试之前或之后，可以任意方法对结构单体化以形成白光管芯200。此外，在将白光管芯200实际或虚拟分组之前，也可将白光晶片(图4C或图4D)实际或虚拟分组。
示例4
在一个实施例中，LEE 210的主体位于基底或胶带410上，如图9A所示。在形成磷光剂以后，白光管芯结构可包括围绕或覆盖白光管芯边缘的全部或部分的一部分磷光剂，如图9B所示。图9C中示出了这种白光管芯的放大视图。在一些实施例中，基底410是可变形的或柔性的，从而使一个或多个触点220的部分嵌入胶带410中，如结构910所示。结构910具有共面的触点，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，LEE 210具有非共面的触点，如结构920和930所示。在一些实施例中，LEE 210可以是倾斜的，如图9A中结构930所示，得到了图9C中示出的类似结构，但无需将一个或多个触点220部分地或大体上嵌入基底或胶带410中。
这种结构可提高产量。其原因在于管芯-单体化工艺，即半导体晶片被分离成单个管芯，会对管芯边缘的钝化处理产生切割或其它损害。如果对边缘钝化的切割或损害使得底层导电半导体材料暴露，则在白光管芯210的附接工艺中会产生不期望的与该导电半导体材料的电耦合，从而导致较低的器件性能和/或器件的缺陷。
在一些实施例中，LEE 210主体的一部分未被磷光剂覆盖，如图9D所示。图9D示出了与图2A中相似的白光管芯200，但LEE 210主体侧壁的一部分未被磷光剂覆盖。LEE 210超出磷光剂230边缘的范围可以被标识为管芯浮凸950。在一些实施例中，管芯浮凸是正的，如图9D所示，但在其它实施例中，管芯浮凸可大致为零，如图2A所示，甚至可以是负的，如图9E所示。在一些实施例中，管芯浮凸可以在约0至约30μm的范围内。可被有利控制的另一尺寸是触点浮凸960。触点浮凸960是触点从磷光剂的相邻表面突出的量。在一些实施例中，管芯浮凸可大致为零且触点浮凸为正的。在优选实施例中，触点浮凸是正的。在一些实施例中，管芯浮凸和触点浮凸都是正的。在一些实施例中，触点浮凸是正的且在约1μm至约15μm的范围内。
在一些实施例中，磷光剂230吸收LEE 210发射的光的一部分并且以一个或多个不同波长重新发射，并且LEE 210和磷光剂230发射的光的组合限定结构200的一个或多个光学特性，例如色温、显色指数(CRI)等。在一些实施例中，控制管芯浮凸和/或触点浮凸以使得多个白光管芯200具有相同或大致相同的光学特性是有利的。例如，在一些实施例中，如果管芯浮凸相对较大，那么LEE 210发射的光的相对较大的部分可以被直接观察到，不需要通过磷光剂230；因此，在一些实施例中，相对较小的正管芯浮凸是有利的，因为它减小了不通过磷光剂230而直接由LEE 210发射的光的量。在一些实施例中，管芯浮凸可以在约0至约30μm的范围内，而在其他实施例中，管芯浮凸可以在约0至约10μm或者约0至约5μm的范围内。在一些实施例中，管芯浮凸小于LEE 210的高度的约20％，而在其他实施例中，管芯浮凸小于LEE 210的高度的约10％甚至约5％或者约1％。在一些实施例中，减小在白光晶片内和/或在白光晶片之间的管芯浮凸的变化是有利的，因为这减小了白光管芯的一个或多个光学特性的变化。在一些实施例中，管芯浮凸的变化小于约25％，或者小于约10％或者小于约5％，甚至小于约1％。
从与触点220电接触的角度看，正的触点浮凸是有利的。如果触点浮凸是负的，与触点220电接触是困难的，例如在底层基板上的触点220和导电迹线或焊盘之间。在一些实施例中，触点浮凸是正的并且在约0至约30μm的范围内。在一些实施例中，触点浮凸是正的并且在约1μm至约8μm的范围内。在一些实施例中，触点浮凸至少是触点220的高度；即，触点220延伸出LEE 210的周围表面的高度。
在一些实施例中，管芯浮凸和触点浮凸值是相关的。例如，在图9D所示的实施例中，触点浮凸近似由管芯浮凸和触点的高度的和给出，其中，触点的高度是触点在LEE 210的表面上延伸的量。在一些实施例中，触点浮凸和/或管芯浮凸可以被确定或被优化以及被控制以最小化由LEE 210发射的不通过磷光剂230的光的量，同时提供足够的接触和/或管芯浮凸以产生与LEE触点220的可靠并稳定的电接触，以及产生结构200的例如与底层基板或电路板的可靠并稳定的机械连接。
在一些实施例中，控制白光晶片上的或者从白光晶片到白光晶片的管芯浮凸和/或触点浮凸的变化是有利的，例如在一些实施例中，管芯和/或触点浮凸的变化小于约30％，或小于约15％或小于约10％。可通过多种不同的技术来控制管芯和/或触点浮凸。在一些实施例中，LEE 210部分地嵌入在模具基板410中，如图9F所示。浮凸970(此处，浮凸可表示管芯或触点浮凸或两者)的量可以由LEE 210嵌入在模具基板410中的尺寸970的值决定，如图9F所示。
示例5
图10A-10C绘出了根据本发明多个实施例的用于制造白光管芯200的另一技术。在该实施例中，LEE 210被附接至模具基板或临时载体410，其中触点与临时载体410相邻。模具1030包括或基本由一个或多个隔腔、凹槽或阱1020组成，可将LEE 210插入或部分插入阱1020中或LEE 210悬浮在阱1020之上或之下(例如，如果分隔隔腔的隔板没有延伸足够远以形成完全封闭的隔腔)。在另一实施例中，通过将模板插入开口模具来形成阱1020(如图4B所示)。例如通过分配，通过刮刀方法，丝网印刷，或通过其他方式用磷光剂420填充或部分地填充阱1020。在阱1020中形成磷光剂420之后，临时载体或基底410与模具1030配合，从而使LEE 210全部或部分地沉浸在磷光剂420中，如图10B所示。触点220粘附至临时载体410，防止磷光剂420覆盖触点220的至少一部分。在一个实施例中，在模具1030和基底410配合之后在将磷光剂420引入或注入阱1020中。在该实施例的一个方面中，可使用局部真空以增强磷光剂420向所有阱420的传输，且在固化之前对磷光剂420进行部分或全部地除气。该工艺可包括或基本由注入模塑、转移模塑、压缩模塑、铸造等组成。可使用诸如Towa公司制造的FFT-103的设备来实施压缩模塑。在一些实施例，模具1030是平坦的，即有效地仅包括其内配合多个LEE 210的一个凹槽420。在一个实施例中，图10B的结构被翻转，基底410在下方而模具1030在上方，从而使磷光剂420在基底410和LEE 210上方形成，在其上方形成模具1030的顶部1031，在该示例的一个实施例中，模具1030是平坦表面。例如，图4B的结构可被磷光剂420填充或过填充，此后施加模具顶部或盖1031，如图10D所示。模具1030的形状并不是本发明的限制，在其它实施例中，模具1030具有任意形状。在一些实施例中，基底410和模具1030都具有凸出的隔板或侧壁。如本文所述，可通过在模具全部或部分表面的表面中引入图案、粗糙度或网纹特征以在磷光剂230的全部或部分外表面中形成图案、粗糙度或网纹。在一些实施例中，基底410上不同的LEE 210具有围绕其形成的不同形状的磷光剂。
在一些实施例中，模具1030的全部或一部分被模具释放材料覆盖。在一些实施例中，模具释放材料是模具释放薄膜。在一些实施例中，模具释放材料或模具释放薄膜可以被图案化、粗糙化或网纹化以例如在磷光剂230的外表面的全部或部分上赋予相似的特征。在一些实施例中，模具释放材料或模具释放薄膜可以是平滑的或大致平滑的。
在磷光剂420固化且从模具1030上移除以后，结构如图10C所示。图10C示出白光管芯200，磷光剂230覆盖LEE 210的侧面和底部，LEE 210的触点220粘附至临时载体410而未被磷光剂230覆盖。为了清楚的目的，图10A-10C或图11中没有示出管芯和触点浮凸的细节。在一个实施例中，临时载体410包括或基本由胶带或薄膜组成，如上所述，可从其上拾取白光管芯200并放置在照明系统或其它系统中。通过控制与LEE 210的尺寸相关的凹槽1020的宽度1040可以控制围绕LEE 210的边缘和侧面的磷光剂230的宽度250(图2A)。在一个实施例中，LEE 210侧面上的磷光剂230的厚度大致由宽度1040和LEE 210的宽度1060的差的1/2给出。(LEE 210的宽度1060在所有维度上可以不是恒定的。)在一个实施例中，通过控制与LEE 210的厚度相关的凹槽1020的深度1050可以控制LEE 210上磷光剂230的厚度260(图2A)。在一个实施例中，通过模塑工艺的各个工作参数可以控制LEE 210上磷光剂230的厚度260(图2A)，例如，磷光剂形成步骤中存在的磷光剂量。在一些实施例中，借由多于一个因素来控制LEE 210上磷光剂230的厚度260(图2A)。在一个实施例中，厚度260大致为阱1020的深度1050减去基底410上LEE 210的高度445(图4B)。在每个凹槽中形成多个LEE 210的实施例中，或模具1030仅具有一个凹槽的实施例中，白光管芯200可包括多个LEE 210或白光管芯200可通过磷光剂230的单体化形成。换言之，图4C中示出的结构也可通过模塑工艺制成。
在一些实施例中，多余的磷光剂420可被压出到在基底410和模具1030之间的模具外部的区域，例如凹槽1020的外部。在该示例的一个实施例中，模具的一个或多个部分具有一个或多个开口或通孔1100以提供配合工艺过程中用于溢出磷光剂420的通道，如图11所示。如上所述，在阱1020中形成磷光剂420。基底410和模具1030配合时，孔1100提供用于使过量磷光剂420溢出的通道，从而可用制造具有全部或大致充满磷光剂的阱1020的白光管芯210，而不需将过量的磷光剂压到模具侧面之外。在一些实施例中，这改善了对磷光剂230厚度的控制并提高了制造工艺的可复制性。该方法可施加至其它实施例，例如图10D中示出的实施例，或在基底410和模具1030配合以后在模具中形成磷光剂420的配置中。如前所述，磷光剂厚度260和270的控制对于保持均匀的光学特性非常重要。在本文讨论的布置中，通过阱1020的尺寸可以控制磷光剂厚度，其独立于用于在阱1020中分配或形成磷光剂420的工艺参数。在该实施例中，少量过量的磷光剂420在阱1020中形成，当基底410与模具1030接触时，过量的磷光剂420被移至孔1100中。在胶带410和模具1030配合之后，磷光剂420可被固化以形成，通过结构的几何形状控制LEE 210上磷光剂的量，而不是通过形成或分配参数。在一个实施例中，在固化操作的全部或部分过程中通过真空或压力将基底410和模具1130保持在一起。在一些实施例中，通过孔1100将磷光剂420注入模具中。
虽然图10C示出模塑工艺之后完全分离的白光管芯200，而未采用任何额外的单体化工艺，但这并不是本发明的限制，在其他实施例中，通过本文参考图12F所述的模塑工艺生成的磷光剂230的薄网，可将白光管芯200连接在一起。在一些实施例中，所述网具有在约5μm至约200μm范围内的厚度。在一些实施例中，白光管芯200可被形状化，如下文所述，但在模塑之后相连接，因而需要后续单体化工艺。
示例6
示例6与示例5非常相似，区别在于模具1030中的阱1020可以被修改为具有任意形状。可以进行这种形状化例如以提高出光率。图12A-12D绘出了用形状化的模具制造的白光管芯200的多个实施例。图12A的结构具有大致平坦的顶部并且在LEE 210的边角上的磷光剂的量比在LEE 210的中心上的要少。图12B的结构具有非平滑的表面1210，例如被网纹化的、粗糙的或图案化的。在一个实施例中，非平滑的表面1210减少了磷光剂230中的全内反射(TIR)，并且提高了出光率。在一个实施例中，表面1210可具有周期性结构，但这并不是本发明的限制，在其它实施例中，结构可以是随机的。在一个实施例中，表面1210可包括尺寸在约0.25μm至约15μm的范围内的出光部件(例如，凸块和/或凹槽)。在一个实施例中，出光部件是半球或锥体的形状，但这并不是本发明的限制，在其他实施例中，出光部件可具有任意形状。在一个实施例中，出光部件是具有随机网纹或粗糙度，其平均粗糙度在约0.25μm至约15μm的范围内。在图12C的结构中，磷光剂被成形为圆形形状。这种圆形形状可以是为半球的、抛物面的，菲涅尔光学的或任意其他形状的。图12D的结构具有在顶表面上形成的光子晶体1220。在一个实施例中，光子晶体1220增大了白光管芯200在特定方向上的出射光强，例如垂直于白光管芯200的面。在其它实施例中，在白光管芯200任意表面的全部或部分上形成光子晶体。图12E示出了在LEE 210上具有连续的模塑形状的白光晶片的一部分。在一些实施例中，图12E所示的结构相比图12F所示的结构在每单位面积上可以产生相对较多的白光管芯200，并且这从制造成本的角度来看是有利的。在一些实施例中，例如在连接线1230处图12E的结构被单体化以形成单个白光管芯200。如图12F所示，形状化的磷光剂230可通过薄的区域1250连接。在一些实施例中，区域1250可以被有利地最小化以减少不使用的磷光剂的损耗，例如通过最小化区域1250的厚度和/或横向宽度。然而，这并不是本发明的限制，在其他实施例中，区域1250可具有任意形状或尺寸或可不存在，如本文所述。
在一个实施例中，可通过形成图2A示出的白光管芯或图4C示出的白光管芯晶片并在随后移除磷光剂的一个或多个部分以生成不同于初始形状的形状来进行磷光剂的形状化。可使用多种方法来实现磷光剂一个或多个部分的移除，例如刀具切割，划片(dicing)，激光切割，冲切等。
示例7
在本发明的该实施例中，工艺从提供基底410开始，如上所述。在一个实施例中，基底410包括或基本由薄膜或胶带组成。在一个实施例中，基底410包括或基本由粘合胶带组成，例如粘合剂为诸如热释粘合剂、UV释放粘合剂、水溶性粘合剂等的粘合胶带。随后在基底410上或基底410上方形成或放置LEE 210，如图13A所示。在该实施例中，LEE 210被放置为触点220朝上，即不邻接基底410，而在之前的实施例中，触点220放置在基底410上。
图13B示出后续制造阶段的图13A的结构。在将LEE 210放置在基底410上之后，提供磷光剂420，如上所述，并且磷光剂420形成在LEE 210和基底410之上。如图13B所示，磷光剂水平面是共面的，或大致与LEE 210的表面1310共面，使得触点220露出。在其它实施例中，可控制磷光剂水平面以获得期望的触点和/或管芯浮凸。可通过各种技术形成磷光剂420，例如分配、浇注、注射、模塑等。在LEE 210和基底410上形成磷光剂420的方法并不是本发明的限制。在一些实施例中，基底410被设置为使得LEE 210的表面1310是水平面，从而在基底410上形成磷光剂420时，表面1310和表面460平行或大致平行，形成的薄层磷光剂420在磷光剂420的全部或大部分面积上具有均匀或大致均匀的厚度。在一些实施例中，使用Mayer杆或下拉杆来形成磷光剂420以获得均匀层的磷光剂420。无论磷光剂如何形成，在本发明的一个方面中，使用水平模具和重力以自动生成具有均匀或大致均匀厚度的磷光剂层420。在本发明的其他方面中，通过模塑工艺获得均匀或大致均匀的厚度，如上所述。在一个实施例中，磷光剂420的厚度均匀度在约±15％以内、约±10％以内、约±5％以内或约±1％以内。在一个实施例中，磷光剂420的厚度在约1μm至约2000μm的范围之间，但磷光剂420的厚度不是本发明的限制，在其它实施例中，磷光剂420更薄或更厚。
如图13B所示，在一个实施例中，磷光剂420的表面1320与LEE 210的表面1310共面或大致共面。在该实施例中，磷光剂420覆盖LEE 210的全部侧壁或几乎全部侧壁。在一个实施例中，在基底410上形成磷光剂420至这种水平。在其他实施例中，在LEE 210的顶表面1310上形成磷光剂420，随后移除部分磷光剂420(或固化后的磷光剂230)，以提供电连接触点220的入口。在另一实施例中，在LEE 210的顶表面1310的下方形成磷光剂420，例如以得到正的管芯浮凸。在一个实施例中，通过改变相对LEE 210的顶表面1310的磷光剂420的水平面可控制管芯浮凸的量。
随后，固化或部分固化磷光剂420，固化的磷光剂被标识为固化磷光剂230。固化可包括或基本由加热、暴露至各种源(诸如可见、UV和/或IR光)的的辐射、或化学固化组成，如前所述。在一个实施例中，通过UV或其他辐射固化磷光剂420且基底410对这些辐射是透明的。
在一个实施例中，磷光剂420包括或基本由光固化粘合剂组成。在该实施例中，磷光剂420最初形成至LEE 210上的一定高度，如图13C所示。磷光剂420暴露至通过LEE 210背面的光(暴露辐射)，从而固化除触点220之上部分的磷光剂420，其中，LEE 210的背面(即与附接LEE 210的侧面相对的侧面)对这些光是透明或部分透明的，而触点220对这些暴露辐射是不透明或基本不透明的，如图13D所示。随后移除未固化的磷光剂420，提供用于电耦合触点220的入口，如图13E所示。此后，固化的磷光剂230覆盖全部LEE 210，除了不透明或基本不透明的触点220。如果触点220外侧的LEE 210的表面被对暴露辐射不透明或部分不透明的材料(例如镜子或其它反射材料)覆盖或部分覆盖，则位于不透明或部分不透明区域上的磷光剂420可不暴露至光线且也被移除。
此时，可以使用图13B或13E中示出的结构，或者在工艺中的此时，可以单体化并且使用图13B或13E中示出的结构。然而，这些结构典型地不具有与覆盖有磷光剂的接触面相对的面。这会在光谱中产生不期望的高的蓝光发射和/或总发射光的损耗，因而降低了效率。可使用多种方法以形成更加完全地封闭在磷光剂中的白光管芯。在优选实施例中，图13B或13E示出的结构被转移至第二基底1330，例如使用先前描述的转移方法，从而使触点220邻接第二基底1330，如图13F所示。
在一些实施例中，第二基底1330与基底410相同或相似。在转移工艺之后，可在图13F示出的结构上形成一个或多个磷光剂420’附加层，如图13G所示。随后固化磷光剂420，且分离管芯，如上所述，得到白光管芯1410，如图14A所示。白光管芯1410与图2A中示出的白光管芯200相似，区别在于对于白光管芯1410，在至少两个步骤中形成封闭磷光剂，但白光管芯200的磷光剂形成仅需一个步骤。图14A示出的白光管芯1410的示例中，磷光剂230(固化的磷光剂)的两个部分是相同的，而图14B示出的白光管芯1410’的示例中，磷光剂230不同于磷光剂230’。图14A和14B中的白光管芯1410和1410’示出磷光剂230(或230’)的两部分，但这并不是本发明的限制，在其他实施例中，磷光剂430可由多于两个部分或层组成。
图14C示出的结构与图14A和14B所示出的相似，但这种情况下，磷光剂230的表面1320在LEE 210的底表面的下方，从而得到正的触点浮凸960。
示例8
在该示例中，白光管芯1510包括多个共形、基本共形或半共形的磷光剂涂层，如图15E所示。制作白光管芯1510的工艺从图15A中示出的结构开始，其具有基底410和安装在基底410上的LEE 210，其触点220与基底410相邻。标识为图15B中的隔板1520的型板、模具、模板、隔板或其它结构形成在基底410上、LEE 210之间。如图15B所示，磷光剂420形成在隔板1520之间的区域中。随后，固化或部分固化磷光剂420并移除隔板1520(在部分或完全固化磷光剂420之后)，形成图15C中示出的结构。图15C中的每个结构基本为白光管芯210，但以如上所述的不同工艺制造。在另一实施例中，以其他方式形成图15C的结构，例如，首先从与图4C所示出的相似的结构开始，移除LEE 210之间的磷光剂230的部分。可通过多种技术移除磷光剂230，例如切割、激光消融、激光切割、蚀刻、喷砂等。移除磷光剂230的方法不是本发明的限制。
图15D示出在可选的后续制造阶段中图15C的结构。在图15D中，在图15C的结构上已形成磷光剂230’。在一些实施例中，磷光剂230’与磷光剂420或磷光剂220相同，在其他实施例中，磷光剂230’与磷光剂420或磷光剂220不同。随后，固化或部分固化磷光剂230’，形成固化的磷光剂230’，并形成图15D的结构。图15E示出后续制造阶段中图15D的结构，其中通过分离磷光剂230’形成白光管芯1510。图15E示出两层或两个水平面的磷光剂230和230’，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，使用多于两层或两个水平面的磷光剂。在一些实施例中，最靠近LEE 210的磷光剂层包括或基本由透明粘合剂组成，而没有磷光剂。图15E示出每层或每个水平面的磷光剂具有基本相同的围绕LEE 210的共形形状，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，每个磷光剂层或每个磷光剂水平面的形状是不同的，例如，如图12A-12D所示。在一些实施例中，不同的磷光剂层用于不同的目的，例如，以提高LEE210和/或磷光剂230的出光率或者将来自LEE 210的光转换成不同波长。
虽然图15A-15E示出的多个磷光剂涂层的示例具有长方体体积，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，可形成多个形状化的涂层，如图15F所示。虽然图15A-15E示出多个共形磷光剂涂层(即，每个涂层具有在其下的先前涂层的形状)的示例，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，各个涂层不是共形的，如图15G所示。
示例9
该示例采用与参考附图-4D所讨论的相似的工艺。但在该示例中，替代每个白光管芯200具有一个LEE 210，该实施例的特征在于每个白光管芯200中有多个LEE 210。图16A-16C示出了各自具有多个LEE 210的白光管芯1610的几个示例。图16A示出包括5个LEE 210的多LEE白光管芯的截面视图。图16B示出包括3×3阵列形式的9个LEE 210的多LEE白光管芯的平面视图。图16C示出包括1×4阵列形式的4个LEE 210的多LEE白光管芯的平面视图。图16A-16C中的示例示出矩形白光管芯，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，白光管芯是方形、三角形、六边形、圆形或任意其他形状。图16A-16C中的示例示出以规则周期阵列形式的LEE 210，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，LEE 210以任意方式排列或隔开。
示例10
图17A和17B绘出了用在本发明实施例中的示范性LEE 1700。图17B图17A示出LEE1700的截面视图，而图17B示出LEE 1700的顶平面视图。LEE 1700典型地包括基板1710，其上沉积有一个或多个半导体层。在该示范性实施例中，LEE 1700表示诸如LED或激光器的发光装置，但在本发明的其他实施例中，一个或多个半导体管芯具有不同或附加的功能，例如，处理器、传感器、光伏太阳能电池、探测器等。非LED管芯可以被粘结，也可以不被粘结，如本文所述，且可以具有与LED不同的触点几何形状。图17A和17B示出了具有非共面触点1760和1770的LEE 1700，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，LEE 1700可具有共面或基本共面的触点，如图17C所示(为清晰起见，图17C未示出用于接触多个层的内部结构)。
基板1710可包括或基本由一个或多个半导体材料组成，例如，硅、GaAs、InP、GaN，其可以掺杂或基本不掺杂(例如，并非有意掺杂)。在一些实施例中，基板1710包括或基本由蓝宝石或碳化硅组成。基板1710对LEE 1700发射的光波长是基本透明的。对于发光装置，如图示，LEE 1700可包括第一和第二掺杂层1720、1740，其优选地掺杂有相对的极性(即，一种n型掺杂和另一种p型掺杂)。一个或多个发光层1730，例如，一个或多个量子阱，可设置在层1720、1740之间。层1720、1730、1740的每一个可以包括或基本由一个或多个半导体材料组成，例如，硅、InAs、AlAs、GaAs、InP、AlP、GaP、InSb、GdSb、AlSb、GaN、AlN、InN、和/或它们的混合物和合金(例如，三元或四元等合金)。在优选实施例中，LEE 1700是无机装置，而不是聚合或有机装置。在一些实施例中，在形成磷光剂之前，移除几乎全部或部分基板1710，如下文所述。可以通过例如化学蚀刻、激光剥离、剥落、机械研磨和/或化学-机械抛光等实施移除。在一些实施例中，可移除全部或部分基板1710，且在形成磷光剂之前，将第二基板(例如对LEE 1700发射的光波长是透明的或反光的)附接至基板1710或半导体层1720，如下文所述。在一些实施例中，基板1710包括硅，且在形成磷光剂之前可移除全部或部分硅基板1710，如下文所述。可通过例如化学蚀刻、激光剥离、机械研磨和/或化学-机械抛光等实施移除。在一些实施例中，基板1710用作装置有源层生长的模板，例如层1720、1730和1740。在一些实施例中，使用中，基板1710提供机械支撑但不提供电或光功能，且可被移除。在一些实施例中，在形成白光管芯的工艺过程中，移除基板1710包括移除不提供电功能(例如，不用于发射光或探测光)的基板1710的全部或一部分。
如图17A和17B所示，在一些实施例中，LEE 1700被图案化且被蚀刻(例如通过传统光刻和蚀刻工艺)，从而使层1720的一部分被暴露以方便在LEE 1700的同一侧电接触层1720和层1740(而不需要，例如，通过基板1710来接触层1720，或使用将层1740上的触垫电连接至层1720的旁路来接触层1720)。为了暴露出层1720的一部分，移除层1730、1740的一个或多个部分(或从未形成)，因而图17A绘出了LEE 1700非平面的表面1725，即包含彼此非共面的暴露部分。表面1725对应于LEE 1700的外表面，包括未示出的由层的多个部分形成的任意轮廓和形貌。为了方便电接触LEE 1700，在层1740、1720上分别形成离散的电触点1760、1770。电触点1760、1770皆可包括或基本由合适的导电材料组成，例如，一个或多个金属或金属合金导电氧化物或其他合适的导电材料，且可以是或者不是共面的。在一些实施例中，表面1725是平面或大致平面的。在一些实施例中，电触点1760和1770的顶表面是共面或大致共面的。图17A和17B中示出的结构用于示意的目的。对于LEE 210或LEE 1700有多种多样的设计，且LEE 210和LEE 1700的特定设计不是本发明的限制。例如，在一些实施例中，LEE 210或LEE 1700可具有不同形状的触点，不同面积的触点，不同的接触半导体材料的方法，等等。
在一些实施例中，LEE 1700具有方形形状，在其他实施例中，LEE 1700具有矩形形状。形状和纵横比不是本发明的关键点，但LEE 1700可具有任意期望的形状。在多个实施例中，触点1760、1770中的一个或两个在一个维度上的尺寸(例如，直径或边长)小于约100μm，小于约70μm，小于约35μm，或甚至小于约20μm。在一个实施例中，触点1760、1770为矩形，可具有在约10μm至约250μm范围内的长度和在约5μm至约250μm范围内的宽度。在一些实施例中，触点1460、1480具有一个至少200μm或者至少500μm的尺寸。在其他实施例中，触点1760、1770具有任意形状或尺寸，在一些实施例中，LEE 1700具有超过两个触点。触点的数量、形状和纵横比不是本发明的关键，但触点1760、1770可具有任意期望的数量、形状和/或尺寸。在一些实施例中，触点1760和1770之间的间距为至少50μm或至少100μm或至少200μm。在一些实施例中，在LEE 1700的几何形状内，触点1760、1770尽可能远地彼此分离。例如，在一个实施例中，触点1760和1770之间的间距在LEE 1700长度的约75％至超过90％的范围内；然而触点之间的间距不是本发明的限制。
在一些实施例中，通过使用导电粘合剂以方便电接触触点1760、1770，而不是通过例如线焊、锡焊、超声波焊接、热波焊接等，由于可以使用粘合剂以接触尽可能非常小的面积从而连接电线或球焊(其典型地需要一个边长约80μm的焊接面积)，因而触点1760、1770可具有相对较小的几何尺寸。附接管芯的方法不是本发明的限制，在其他实施例中，可使用任意管芯-附接方法，例如锡焊、线焊、焊接凸点、接线柱、热波焊接、超声波焊接等。在一些实施例中，一个或多个触点，例如触点1760和/或1770可包括焊接凸点或接线柱。
特别地，如果LEE 1700包括或基本由诸如LED或激光器的发光装置组成，触点1760、1770可以反射LEE 1700发射的光波长，因而将发射的光反射回基板1710。在一些实施例中，反光触点1760覆盖部分或几乎整个层1740，反光触点1770覆盖部分或几乎整个层1720。除了反光触点或者替代反光触点，可在触点1760、1770的多个部分之间或之上、且在部分或几乎整个层1740和1720之上设置反射器(为清晰起见，该图中未示出)。反射器反射LEE 1700发射的至少部分或全部光波长，且可包括会基本由各种材料组成。在一个实施例中，反射器是非导电性的，从而不会电连接触点1760、1770。在一些实施例中，反射器可以是布拉格反射器。在一些实施例中，反射器可包括或基本由一个或多个导电材料组成，例如，诸如铝、银、金、铂等的金属。除了反射器或者替代反射器，半导体管芯除了触点1760、1770的暴露表面可被涂覆一个或多个绝缘材料层，例如，诸如氮化硅的氮化物或诸如二氧化硅的氧化物。在一些实施例中，触点1760、1770包括或基本由用于连接至电路板或电源等的结合部分以及用于提供流经LEE 1700的更加均匀的电流的电流扩散部分组成，在一些实施例中，在除触点1760、1770的结合部分之外的全部或部分LEE 1700上形成一个或多个绝缘材料层。绝缘材料1750可包括或基本由诸如聚酰亚胺、氮化硅、氧化硅和/或二氧化硅组成。该绝缘材料1750可覆盖全部或部分LEE 1700的顶部和侧面，以及全部或部分层1720、1730和1740的顶部和侧面。绝缘材料1750可用于防止触点1760和1770之间，以及触点1760和1770可能电耦合至的导体之间形成短路。
图18示出包含如上所述的LEE 1700的白光管芯200的一个实施例。可根据本发明的多个实施例中任意之一来制造如图18所示的白光管芯200。如图18所示，LEE 1700包括可选的反射层1810。在图18所示的结构中，对于两个不同的触点1760、1770，管芯和触点浮凸的值是不同的，但是在两种情况下，触点浮凸是正的和非零的。
有利地，本发明的实施例制造的白光管芯200具有可控的围绕LEE 210的粘合剂厚度、均匀度以及磷光剂颗粒在粘合剂中的分布，例如，均匀或大致均匀的厚度以及磷光剂颗粒在粘合剂中均匀或大致均匀的分布，或设计的厚度和磷光剂颗粒的分布，以获得均匀或特定的光学特性。厚度和磷光剂颗粒的分布或装载对光线色温的均匀度有很大的影响。在具有多个LEE的系统中，特别是具有几十个至几千个LEE的阵列中，当使用传统的磷光剂-集成技术时难以使得该磷光剂涂覆全部LEE，从而导致不均匀的光学特性。图19是CIE色品图的示意图，具有黑体轨迹1910和表示一个或多个MacAdam椭圆的椭圆1920。MacAdam椭圆1920的长轴被标记为1940，MacAdam椭圆的短轴被标记为1930。MacAdam椭圆表示色品图上的颜色区域，一级MacAdam椭圆表示围绕椭圆中心的颜色范围，一般人眼不能将其与椭圆中心处的颜色区分开。因而，一级MacAdam椭圆轮廓表示几乎注意不到色品差别。
可构造包含围绕中心点的更大颜色范围的多级MacAdam椭圆。黑体轨迹通常与MacAdam椭圆的长轴对准，这表示相比垂直于黑体线的差别(等同于绿光/洋红光漂移)，人眼对沿着黑体轨迹的颜色差别(等同于红光/蓝光漂移)较不敏感。此外，对于磷光转换的白光光源，短轴方向1930上的变化很大程度上由LEE(典型地为LED)的波长变化决定，而长轴方向1940上的变化很大程度上由磷光剂浓度和厚度决定。对于色温均匀度(由MacAdam椭圆或其他单元测量)应当要多大有许多建议，但非常明确的是，包含在低级MacAdam椭圆(较小椭圆)中的变化比包含在高级MacAdam椭圆(较大椭圆)中的变化更加均匀。例如，四级MacAdam椭圆包含沿黑体轨迹的约300K的色温变化，中心为3200K，而二级MacAdam椭圆包含沿黑体轨迹的约150K的色温变化，中心为3200K。
从图19的色品图上的MacAdam椭圆可看出白光管芯200中均匀度和/或可控的或设计的厚度和磷光剂浓度的重要性。由于长轴长度很大程度上由磷光剂浓度和厚度决定，因而这些参数的变化会导致MacAdam椭圆的长轴增大，从而导致色温变化的增大。上述用于制造均匀厚度和作为白光管芯200一部分的合成磷光剂的方法会降低色温变化，从而得到在具有磷光转换LEE阵列的照明系统中和这些照明系统之间色温更加均匀的光源。在具有大型LEE阵列的发光系统中使用前述LEE允许制造大量具有均匀色温的发光系统。在一些实施例中，制造的白光管芯200具有的色温分布小于约500K，或小于约250K或小于约125K或小于约75K。在一些实施例中，制造的白光管芯200具有的色温或色品的变化小于约四级MacAdam椭圆，或小于约二级MacAdam椭圆，或小于约一级MacAdam椭圆。在一些实施例中，在一个白光晶片内、或一批白光晶片内或整个制造分布内获得这种程度的分布。
本发明一些实施例的制造方法中的一个步骤是在基底上的LEE上方分配、浇铸、浇注或以其他方式形成磷光剂。在本发明的一个实施例中，通过控制分配工艺手动控制形成的磷光剂量。例如，可在LEE和基底上浇注磷光剂。然而，这种方法可能无法以期望的程度控制形成的磷光剂量。可使用多种方法改善形成工艺的控制和精确度。例如，在一个实施例中，在LEE周围形成模具或隔板壁。由此得到由模具面积限定的体积和期望的磷光剂高度。可通过容量分配磷光剂，例如来自校准的注射器、滴管或其他容量分配系统，以在模具面积中提供期望的磷光剂体积。在其它实施例中，模具可在计量器上，且可以分配磷光剂直至已形成一定重量的磷光剂。可使用模具体积和磷光剂密度来计算需要的磷光剂重量，以获得期望的磷光剂量或覆盖面。
在另一实施例中，调节模具高度以匹配待形成的磷光剂的期望量，当磷光剂到达模具顶部或模具侧壁一定高度时停止磷光剂形成工艺。可自动或手动地实施该工艺。例如，使用观察模具边缘、且当磷光剂到达相对于模具壁或模具顶部一定高度时调制和/或停止磷光剂填充工艺的摄像机来实现自动控制。
在一个实施例中，通过在填充或分配工艺中进行反馈来控制磷光剂的厚度。在一个实施例中，磷光剂被合适的泵浦源激发，例如诸如LED或激光器的LEE，且测量得到的白光色温(即，来自磷光剂或磷光剂和LEE的发射)。当达到目标白光色温时，通知填充机构停止填充或分配工艺。图20示出了该实施例的一个示例，具有基底或模具410，磷光剂420的贮存器2040，模具410中的磷光剂420，阀2030，泵浦源2010以及探测器2020。将目标色温与探测器2020测量的色温相比较，当达到目标色温时，探测器2020向关闭阀2030发送信号，停止继续向模具410中分配磷光剂420。在一些实施例中，探测器2020和阀2030控制开-关配置，在其他实施例中，使用比例控制，例如计量阀。在一些实施例中，包括时间或阀控制信号的偏移以适应模具填充工艺的滞后或延迟。模具410对泵浦源2010发射的光波长是透明的或具有对其透明的区域或窗口。在一个实施例中，磷光剂420从顶部激发而不是透过模具410。在一个实施例中，泵浦源2010的光谱功率分布与LEE 210的光谱功率分布相同、大致相同或相似。在一个实施例中，泵浦源2010包括或基本由一个或多个LEE 210组成。在一个实施例中，模具基本由基底410组成。在一个实施例中，模具410包括或基本由基底410和侧壁或隔板450组成，如图4所示。在一个实施例中，贮存器2040和阀2030被压力-辅助分配系统替代。图20示出一个泵浦源2010、一个探测器2020和一个具有阀2030的贮存器2040，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，可使用多个这些特征的任意一个或多个。分配和/或控制方法不是本发明的限制。图20示出这种填充控制方案的配置，但可采用其他配置，但特定的配置并不是本发明的限制。
在一个实施例中，一个或多个LEE 210自身被赋能以提供泵浦辐射源。在沉积或分配磷光剂420之后，可进行固化，并根据本文所述多个实施例中任一所述的处理所得的结构。在一些实施例中，使用形成技术的组合。例如，在一个实施例中，以手动方式或者没有反馈地形成或分配磷光剂420的一部分。可固化或部分固化第一部分。随后，在反馈控制下，分配或形成磷光剂420的第二部分。
在一些实施例中，期望的是保持磷光剂420为水平以确保LEE 210上均匀的磷光剂420层。在一个实施例中，通过提供其上设置有基底或模具410等的机械水平表面且在来实现。在一个实施中，在用于固化或部分固化磷光剂420的加热室中形成水平表面。在一个实施例中，基底或模具410等漂浮在更大容器中的流体上。图21示出该实施例的示例，包含容器2100、模具410、磷光剂420、LEE 210和流体2120。即使容器2100不是水平的，流体2120的表面2110在重力作用下也是水平的，从而漂浮的模具410是水平的。这会导致模具410中的磷光剂420是水平的。在一个实施例中，可激活磷光剂420以助于实现水平。这种激活包括摇晃、振动、摇动、搅拌、超声搅拌等。
在一个实施例中，使用主动反馈水平系统来确保基底或模具410等是水平的。在一个示例中，该系统包括一个或多个水平传感器2210、可选控制器2220和一个或多个作用于水平基底或模具410或其上放置有基底或模具410的支架的致动器2230，如图22所示。水平传感器2210感应基底或模具410的方位并向控制器2220发送信号。控制器2220使用来自一个或多个水平传感器2210的信号以确定合适的致动信号并将其发送至致动器2230，以使得基底和模具410水平或大致水平。水平传感器2210可以是例如物理水平传感器或固态或微机械水平传感器等。致动器2230可包括或基本由压电转换器、机械转换器、电机械转换器等组成。水平传感器和/或致动器和/或控制器的类型不是本发明的限制。
在一些实施例中，本文所述的白光管芯200的物理布局使其能够一次对多个单元进行转移或拾取-放置操作。如上所述，本发明的一些实施例得到基底上，诸如基底410上的白光管芯200的规则周期阵列，其中对阵列中的所有白光管芯200以几乎100％的使用率施加多工具拾取-放置或压印操作，拾取或压印间距是源阵列中白光管芯200间距的整数倍。
图23-25示出本发明另外的实施例，涉及处理和/或移除或部分移除与LEE 210相关的基板。如图17A所示，LEE 1700包括基板1710。如上所述，基板1710包括或基本由蓝宝石、碳化硅、硅、GaAs等组成。
在一些实施例中，有利地，从LEE 1700上移除全部或部分基板1710。在一些示例中，基板1710吸收或部分地吸收LEE 1700发射的光波长(例如，基板1710包括硅、碳化硅或GaAs)，移除或部分移除基板1710能够增大从LEE 1700发射的光量，这是因为基板1710的吸收减少或没有了。在一个实施例中，LEE 1700可包括在硅基板上生长的基于Ⅲ-氮的光发射器。即使在基板1710对LEE 1700发射的光波长是透明或部分透明的示例中(例如，基板1710包括蓝宝石或碳化硅)，移除基板1710也是有利的。例如，移除或部分地移除基板1710，可以减少或消除基板1710中的散射和吸收，从而来自LEE 1700的光大致从平面发射，而不是从体积发射(体积发射主要来自于基板1710)。这也允许白光管芯200更小，因为围绕LEE 1700外周的磷光剂230的体积可以减小，如图23B所示，或者基本消除，如图23A所示。
可使用多种技术移除基板1710，例如包括研磨、磨削、抛光、剥落、消融、湿法化学蚀刻、干法蚀刻，例如反应离子蚀刻，激光剥离、辐射增强剥离等。移除基板1710的方法不是本发明的限制。在一个实施例中，基板1710包括或基本由蓝宝石组成，层1720包括或基本由GaN组成，使用激光剥离或其他技术移除基板1710。在一个实施例中，基板1710包括或基本由硅组成，层1720包括或基本由GaN组成，使用剥落、磨削、研磨、抛光、湿法化学蚀刻或干法化学蚀刻或其他技术中的一个或多个来移除基板1710。在一个实施例中，可以将移除基板的程序插入与图4A和4B相关的步骤之间。图24A示出图4A的结构，但表示基板1710和装置2410作为LEE 210或LEE 1700的一部分(在一个实施例中，参考图17A，装置2410包括除去基板1710的LEE 1700)。图24B示出后续制造阶段中图2A的结构，但在图4B示出的步骤之前。图24B示出移除基板1710之后的图2A的结构，例如通过使用激光剥离。其他实施例可包括仅部分地移除基板1710。图24C示出后续制造阶段中图24B的结构，对应于图4B示出的步骤，在装置2410和基底410上已形成磷光剂420之后。此时，如上所述参考图4B-4E继续实施工艺。在一些实施例中，使用多个步骤移除基板1710。例如，在LEE 210单体化并安装在基底410上之前，可通过磨削和/或研磨移除基板1710的一部分。随后，使用湿法或干法化学蚀刻移除基板1710的剩余部分。在一些实施例中，基板移除可包括仅移除基板的一部分，在其他实施例中，基板移除包括移除全部或基本全部基板。为了清楚的目的，图24A-24C中未示出管芯浮凸和/或触点浮凸的细节。
在一些实施例中，光在基板1710和/或层1720内发生内部反射，特别地如果基板1710被移除，则在层1720内发生内部反射。这种反射被称为全内反射(TIR)且可以减少LEE的发光量。相邻层和/或基板之间、或外部层或基板与诸如粘合剂、磷光剂、空气等的相邻材料之间存在着折射率差，因而典型地发生TIR。
可使用多种方法以减少TIR，并提高来自基板1710和/或层1720的出光率，例如通过图案化或粗糙化这些层的外部表面，或图案化或粗糙化基板1710和层1720之间的界面，或在外表面上形成折射率在两相邻材料之间的层。在一个实施例中，在形成层1720之前先图案化基板1710。在基板1710包括蓝宝石的情况下，这被称为图案化蓝宝石基底(PSS)。可使用蚀刻或图案化与蚀刻的组合来形成PSS。可通过湿法化学蚀刻、干法蚀刻，例如RIE，消融等完成蚀刻。PSS的形成方法不是本发明的限制。图25示出包括PSS 2510的白光管芯200的实施例。在形成层1720之前图案化基板1710典型地在层1720的相邻表面中形成图案的镜像。
也可结合采用激光剥离来使用PSS，以形成与图23A或图23B所示相似的结构，但层1720的外部表面被图案化，如图26所示。如上所述，在PSS 1710上生长的层1720典型地在层1720的相邻表面中形成镜像图案。随后，可使用激光剥离移除PSS 1710，剩下图案化的表面2610。可使用参考图24A-24C描述的方法实施这种工艺，其中如上所述，图24A中的LEE 210包括具有PSS的基板1710。随后移除基板1710，如图24B所示，且形成磷光剂230，如上所述，得到图26示出的白光管芯结构。
可通过其他技术实现与磷光剂230相邻的LEE 210外部表面的图案化或粗糙化，且可以在具有基板1710或没有基板1710的情况下施加至LEE 210。在一个实施例中，在形成磷光剂230之前，基板1710的外部表面被图案化或粗糙化。在工艺的多个时刻都可实施这种图案化或粗糙化，例如当LEE 210处于晶片形式时或者单体化之后。在基板1710已被移除的情况下，这种图案化或粗糙化也可施加至与磷光剂230相邻的层，例如图23A和23B中的层1720。通过例如单独或组合使用消融、湿法化学蚀刻、干法蚀刻，例如反应离子蚀刻，激光蚀刻等，或与图案化组合，可实现这种图案化或粗糙化。如上所述，也可图案化或粗糙化磷光剂230的外部表面以减少磷光剂230中的TIR。在磷光剂230的形成工艺中可完成这种图案化或粗糙化，如上所述，或在形成磷光剂230之后，例如单独或组合使用消融、湿法化学蚀刻、干法蚀刻，例如反应离子蚀刻，模塑、刻印、压痕、切割、激光蚀刻等，或与图案化组合。在一些实施例中，在除了基板侧面的LEE 210的部分上实施这种图案化和/或粗糙化，例如侧壁和/或顶部的全部或一部分。
在又一实施例中，基板1710可包括多个层或材料，例如蓝宝石上的硅、诸如SiC或AlN的陶瓷材料上的硅、蓝宝石上的GaN、诸如SiC或AlN等的陶瓷材料上的GaN等。这种情况下，一个或多个上述工艺可施加至多层基板1710，例如移除基板1710的一个或多个部分或层，或者通过减少TIR增大出光量。
本发明的实施例能够以经济的形式制造具有较窄输出特性的超大阵列白光管芯200。在一些实施例中，阵列中LEE 210之间的间距由LEE 210侧面上期望的磷光剂量和用于分离白光管芯200的方法的切口决定。在一些实施例中，LEE 210侧面上的磷光剂量在约10μm至约1000μm的范围内，切口在约2μm至约200μm的范围内。LEE 210的尺寸在约10μm至约2000μm或更多的范围内。LEE 210的尺寸不是本发明的限制。例如，在一个实施例中，LEE侧面上尺寸为约375μm，LEE 210侧面上磷光剂厚度为约100μm以及切口为约25μm，从而LEE210之间的间距为约225μm。从而白光管芯尺寸为约575μm，节距为约600μm。这使得白光管芯密度为约2.77/mm2或每平方厘米约275个白光管芯。上述制造方法可在任意尺寸面积上实践。在一个实施例中，面积为约10cm×约10cm，或约1000cm2，并且在该面积能够同时制造275,000个白光管芯2610。这只是一个示例而不旨在限制本发明。通常，白光管芯200的密度随着LEE 210的尺寸、切口和LEE 210侧面上所需的磷光剂量而变化。在另一实施例中，白光管芯200的尺寸为975μm，节距为约1000μm或约1mm，从而每平方厘米约100个白光管芯200，能够同时在约10cm×约10cm的面积上制造约100,000个白光管芯200。在一些实施例中，每个白光管芯200可包括多个LEE 210，例如与一个磷光剂230关联的5×5或10×10或10×20阵列。LEE的数量和白光管芯的尺寸不是本发明的限制。
本领域普通技术人员可以理解，可使用多种多样的工艺制作白光管芯210，仍落入本发明的范围。例如，下表示出了并非唯一的工艺步骤列表，可从中选择步骤并且使用以多种次序的步骤来制造白光管芯200。
图27示出照明系统的一个实施例或具有白光管芯200的照明系统2700的一部分。照明系统2700包括其上形成有导电迹线2730的LEE基板2720。白光管芯200可形成或放置在导电迹线2730上，从而使LEE 210上的触点220与导电迹线2730电耦合。在图27的示例中，使用材料2740将白光管芯200电耦合至导电迹线2730，其可包括或基本由导电粘合剂、非均质导电粘合剂(如2011年6月29日提交的、申请序列号为13/171,973的美国专利所披露的，该文献全文以引用的方式包含于此)、导电和非导电粘合剂的组合、导电环氧树脂等组成。在一个实施例中，粘合剂反射LEE 210和磷光剂230之一发射的光波长，或是反射LEE 210和磷光剂230两者发射的光波长。然而，LEE 210或白光管芯200与导电迹线2730的附接和电耦合方法不是本发明的限制，在其他实施例中，可使用其他的附接和电耦合方法。
LEE基板2720可包括或基本由半晶质或非结晶材料组成，例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯纤维、聚酰亚胺、聚乙烯和/或纸。在一个实施例中，LEE基板2720包括或基本由PET组成并且厚度在约10μm至约150μm的范围内。LEE基板2720也可包括或基本由硬性或柔性电路板组成，例如FR4、金属芯印刷电路板(MCPCB)、聚酰亚胺等。LEE基板2720可以是基本柔性的，基本硬性的或基本是易变形的。在一些实施例中，基板是“柔性”的，表示响应于外力易弯曲且有弹性，即当移除外力时会弹性恢复至原始配置。基板可以是“可形变的”，表示外力作用下形状易共形地形变，但形变可以是或不是永久的，即基板可以不是弹性的。本文使用的柔性材料可以是或不是可形变的(即，其可以以例如弯曲的形式弹性响应，但不需经历结构的畸变)，可形变的基板可以是或不是柔性的(即，响应于外力，其可以经历永久的结构畸变)。本文使用术语“易变形”表示柔性的或可形变的或两者皆可的材料。
LEE基板2720可包括多个层，例如硬性层上的可形变层，例如，硬性或基本硬性的基板上形成的半晶质或非结晶材料，例如PEN、PET、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯纤维、聚酰亚胺、聚乙烯、涂料、塑料薄膜和/或纸，基板例如包括诸如AlN的陶瓷、诸如FR-4的纤维玻璃、金属芯印刷电路板、丙烯酸、铝、钢等。在一些实施例中，LEE基板2720是硬性或基本硬性的，例如包括诸如AlN的陶瓷、诸如FR-4的纤维玻璃、金属芯印刷电路板、丙烯酸、铝、钢等。
基于使用期望的本发明实施例的应用，LEE基板2720可基本是光学透明的、半透明的或不透明的。例如，对于在约400nm至约700nm范围内的光波长，LEE基板2720可呈现高于约80％的透射率或反射率。在一些实施例中，对于LEE 210和/或白光管芯200发射的一个或多个波长，LEE基板2720呈现高于约80％的透射率或反射率。在一些实施例中，反射LEE基板2720有益地帮助在期望的方向引导光，而在一些实施例中，透射LEE基板2720可以提供相对透明的外观或者可以允许光从LEE基板2720的两侧发射。
LEE基板2720也可以是基本绝缘的，其电阻率大于约100ohm-cm，大于约1×106ohm-cm，或甚至大于约1×1010ohm-cm。
导电迹线2730可包括或基本由任意导电材料组成，例如诸如金、银、铝、铜、碳等的金属，导电氧化物，碳等。可通过多种技术在LEE基板2720上形成导电迹线2730，例如蒸发、喷溅、物理沉积、化学气相沉积、喷镀、电镀、印刷、层叠、使用粘合剂粘合、层叠胶粘以及图案化等。在一个实施例中，使用印刷形成导电迹线2730，例如网版印刷、丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷、喷墨等。导电迹线2730可包括或基本由银、铝、铜、金、碳墨或其他导电墨等组成。导弹迹线2730可包括或基本由透明导电体组成，例如透明导电氧化物，诸如氧化铟锡(ITO)。导电迹线2730可包括或基本由多种材料组成。导电迹线2730可选地具有接线柱以方便导电迹线2730与触点220的电耦合。导电迹线2730可具有约0.05μm至约100μm范围内的厚度，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，导电迹线2730可具有任意厚度。然而一个或多个导电迹线2730的厚度可以变化，但沿着导电迹线2730长度方向上一般是大致均匀的，以简化工艺。但这不是本发明的限制，在其他实施例中，导电迹线厚度或材料变化。在一些实施例中，LEE基板2720包括或基本由厚度在约10μm至约150μm的范围内的PET组成，以及导电迹线2730包括或基本由铜和/或铝组成并且厚度在约5μm至约100μm的范围内。
在一个实施例中，使用导电粘合剂将一个或多个白光管芯200电耦合至导电迹线2730，例如，均质导电粘合剂和/或非均质导电粘合剂(ACA)。ACA是仅在竖直方向上导电但是使导电迹线2730彼此绝缘的材料。如这里使用的，ACA可以是任意形式的非均质导电材料，例如糊、凝胶、流体、薄膜等。可使用具有接线柱或没有接线柱的ACA。
上述系统可与另外的电子元件结合以形成图28示出的电子器件2800。在一个实施例中，装置包括电耦合至迹线2730的多个白光管芯200。如图示，电子器件2800包括三个串联的白光管芯200的串2810。电子器件2800还包括电连接至一个或多个串2810的电路2820。电路2820可包括或基本由驱动电路的一部分或基本全部、传感器、控制电路、调光电路或供电电路等组成，且可以粘附(例如，通过粘合剂)或以其他方式附接至基板2720。在一个实施例中，电源和驱动被分配，例如器件2800可具有中心电源以及分布在不同位置的全部或部分驱动电路。电路2820也可设置在电路板(例如，印刷电路板)上，电路板自身机械和/或电附接至基板2730。在其他实施例中，电路2820与基板2730分离。在一些实施例中，电路2820形成在基板2730上。图28绘出了白光管芯200串联地电耦合在串2810中，且串2810并联连接或可并联连接，然而，其他的管芯互连方案也是可能的并在本发明实施例的范围内。
如图28所示，照明系统2800可具有多个串，每个串2810包括或基本由串联、并联或串-并联电连接的一个或多个白光管芯200的组合组成，其中使用可选保险丝、抗熔丝、限流电阻、稳压二极管、晶体管和其他电子组件以保护白光管芯200不遭受电故障情况和限制或控制流经单个白光管芯200的电流。通常，这种组合具有的电子串包括至少两个用于DC或AC电源应用的电连接。串也可包括白光管芯200的串联、并联或串-并联电连接的一个或多个白光管芯200的组合，但没有额外的电子组件。图28示出三串白光管芯200，每一串具有三个串联的白光管芯200，但这并不是本发明的限制，在其他实施例中，串的数量可小于或大于3个，且一个串中白光管芯200的数量可大于或小于3个。在一个实施例中，串包括至少10个白光管芯。在一个实施例中，串包括至少45个白光管芯200。在一个实施例中，系统2800包括至少10个串。在一个实施例中，系统2800包括至少50个串。
在一些实施例中，在白光管芯200的制造过程中适应LEE 210的光学特性的变化。在一个实施例中，在LEE 210的物理布局上方，光学特性(例如波长)是相对单调的或已知的或可预期的，模具3110可被倾斜或成梯形或成斜面以使得LEE 210上的磷光剂420的厚度不同，在磷光剂420固化之前，大体如图29所示。可使用与图20所示相似的反馈系统以确定最优的倾斜度。在另一实施例中，根据LEE 210阵列的特性图确定倾斜度。在另一实施例中，手动引入倾斜。在另一实施例中，底表面成梯形，例如通过使其适应梯形夹盘(例如梯形真空夹盘)而成梯形。图29中，LEE 210’上的磷光剂层比LEE 210”上的磷光剂层更厚。在达到合适的倾斜度之后，固化磷光剂420，可以如本说明书其他部分所述的处理得到的结构。图29中示出的例子示出倾斜的模具410，但在其他实施例中，模具410是梯形的。
在本发明该方面的一个实施例中，LEE 210之间的间距，因而也是LEE 210侧面周围的磷光剂230的量，大致是恒定的。在一个实施例中，LEE 210之间的间距，因而也是LEE210侧面周围的磷光剂230的量，被选择为被制造的LEE 210阵列所需的最大量。在一个实施例中，切割或分离工艺制出不同尺寸的磷光剂230，与反馈系统或先前的输入有关，例如，一个或多个光学特性图。例如，基于诸如反馈、图等的输入形式，可以直接针对例如基于激光的切割系统围绕不同的LEE 210切割出不同尺寸的磷光剂230。
图30示出系统的另一实施例，以优化磷光剂和LEE的组合。LEE 210可被放置在薄膜或基底3010上。可选地设置隔板3015以包含磷光剂420。LEE 210被赋能以向探测器3030提供信号。随后，信号被发送至控制器3040，以控制致动器基底3025上的一系列致动销3020。如果在特定LEE 210上需要更多的磷光剂，则相关致动销3020可下移或保持在位置上。对于其上需要较少磷光剂的LEE 210，相关致动销3020可上移或保持在位置上。在一个实施例中，同时致动所有的LEE 210，且探测器3030同时探测来自每个LEE 210及其周围磷光剂420的光。在一个实施例中，每个LEE 210被单独赋能。因而，探测器3030可以是固定的或可移动的探测器，或者其上方设置致动器基底3010的台可相对探测器3030移动。当所有致动销3020处于其正确位置后，可固化磷光剂420，且如本说明书其他部分所述的处理得到的结构。在一个实施例中，响应于LEE 210的特性图来控制致动销3020。
在白光管芯200形成期间或在此之后实施附加的或减少的工艺，也可以制造诸如关于图12所讨论的或使用形状化或网纹化磷光剂的结构。例如，在一些实施例中，具有任意形状的白光管芯200后续可通过在白光管芯200各部分上均匀地或选择地添加更多的磷光剂被形状化。在一些实施例中，具有任意形状的白光管芯200后续可通过在白光管芯200各部分上均匀地或选择地移除磷光剂的一个或多个部分被形状化。
在本发明的一些实施例中，期望的是便于从模具基板410上移除白光管芯或白光管芯晶片。例如，某些情况下，磷光剂至模具基板410的粘附力较大，减弱粘附力可方便制造工艺。在一些实施例中，模具基板410可被配制或处理为具有不同程度的粘附力以方便工艺的各个方面。例如，模具基板410可具有LEE 210下方的较高粘附力区域和LEE 210之间区域中的较低粘附力区域。在一些实施例中，这便于在工艺的初始步骤将LEE 210粘附至模具基板410，也便于在磷光剂被固化或部分固化之后从模具基板410上移除白光管芯或白光管芯晶片。图31A-31C示出这种方法的一个实施例，从图31A开始，其中在模具基板410上形成LEE210。图31B示出后续制造阶段中图31A的结构，其中使用处理方法3100来处理结构以一般地减少模具基板410的粘附程度，或特别地减少粘附至磷光剂230的程度。图31C示出经处理方法3100后图31B的结构，其中经处理方法3100后区域3110具有相对减弱的粘附力。在一些实施例中，处理方法3100可以是等离子处理、湿法化学处理、暴露至辐射等。在一些实施例中，处理方法3100可包括形成材料，例如模具基板410上的脱模化合物，以方便在磷光剂固化之后移除白光管芯或白光管芯晶片。在该实施例的一些示例中，在处理方法310期间(如果有)LEE 210顶部上形成的材料可被保持在原位，在形成磷光剂230之前可移除LEE 210顶部上形成的其他材料。特定的处理方法3100不是本发明的限制。
图31A-31C示出了使用LEE 210作为处理方法3100的掩模的实施例，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，可使用其他方法。例如，可对模具基板410施加或在其上方施加丝网或掩模，以提供用于应用处理方法3100的图案。在一个实施例中，选择性地施加处理方法3100，不需丝网或掩模。例如，可通过在模具基板410上方移动的X-Y平台上的工具应用处理方法3100，或是模具基板410可在固定的工具下方移动。在一个实施例中，通过移除模具基板410上的全部或部分粘合层或化合物可减弱粘附力。在不同的实施例中，通过喷射、分配、刮擦等来实现。在一些实施例中，处理方法3100可以包括或基本由例如如下中的一个或多个组成：原始物的施加、脱模材料的施加、等离子体处理、臭氧处理和/或颗粒的施加。
在另一实施例中，可选择地将对固化的磷光剂230具有较弱粘附力的薄膜施加至模具基板410。图32A和32B示出这种方法的一个实施例。图32A示出模具基板410上的LEE210。薄膜3210，例如脱模薄膜，已选择地施加至该结构。在模具基板410上提供LEE 210之前或之后，完成应用。在一些实施例中，薄膜3210包括切口或孔，为直接在模具基板410上留出用于布置LEE 210的开口区域，在其他情况，切口允许在模具基板410上形成LEE 210之后在模具基板410上形成覆盖薄膜3210。图32B示出应用且固化磷光剂320之后图32A的结构。可以看出，该结构便于移除白光管芯(单体化之后)或白光管芯晶片，因为包括薄膜3210的区域对磷光剂230具有减弱的粘附力。
在一个实施例中，薄膜3210可用作控制管芯和/或触点浮凸的方法，如图33A和33B示意性地示出的。图33A示出来自图32B的一个管芯的特写图，示出了薄膜3210相对于LEE210边缘的厚度。可调节薄膜3210的厚度以获得特定的管芯浮凸950，如图33B所示，用于单体化之后且从模具基板410上移除的图33A的白光管芯。在一个实施例中，薄膜3210与LEE210的边缘间隔分开，如图33C所示，以制出具有阶梯形管芯浮凸950的白光管芯，如图33D所示。
在一些实施例中，模具基板410可由多于一种材料组成，其中每种材料被优化以用于特定的目的。例如，图34示出具有部分3410和3420的基板410。在一个实施例中，部分3410被优化以具有在工艺过程中适于将LEE 210保持在位置上的粘附程度，而部分3420被优化以具有足够低的粘附程度以便于移除固化的磷光剂230。
在又一实施例中，模具基板410包括或基本由可压缩或可变形材料组成，可在其中嵌入全部或部分触点和/或部分LEE 210，如图35A和35B所示。图35A示出嵌入模具基板410中的全部或部分触点，图35B示出嵌入模具基板410中的触点和部分管芯侧壁。在一些实施例中，这可作为控制管芯和/或触点浮凸的方法。在一些实施例中，可变形层可以包括模具基板410上的粘附层，在其他实施例中，可变形层基本不粘附LEE 210。在一个实施例中，模具基板被图案化或结构化以控制管芯浮凸，例如，模具基板可具有部分LEE 210插入其中的凹陷，如图36所示。
上述讨论集中在减弱与LEE 210相邻的区域的粘附力，可采用其他方法，例如增大LEE 210下方区域的粘附力。例如，模具基板410可具有较低的粘附力，特别是对磷光剂230，但可能不具有足够的粘附力以在工艺过程中将LEE 210保持在位置上。在一些实施例中，可处理这种模具基板410以增大LEE 210下方区域的粘附程度。例如，在一个实施例中，可在非粘性模具基板410上选择性地沉积粘合剂。在一些实施例中，通过网版印刷、丝网印刷、选择性喷射、应用粘合胶带等来选择性地应用粘合剂。
在一个实施例中，模具基板410包括多个孔，向孔施加真空。LEE 210被放置在孔上并通过施加至孔的真空保持在位置上，如图37所示。图37示出具有孔3710的模具基板410，孔3710通过连接件3720连接至真空源或真空泵浦。通过应用真空将LEE 210保持在位置上，并在形成白光管芯或白光管芯晶片之后移除真空，以方便移除白光管芯或白光管芯晶片。图37的方案示出用于每个LEE 210的一个真空孔3710，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，每个LEE 210与多于一个的真空孔3710关联。在一些实施例中，在模具基板410上真空孔3710之间可设置可选的材料。可选的材料可包括脱模化合物、脱模薄膜或其他材料或薄膜，以防止磷光剂230粘贴至模具基板410。
在一些实施例中，有利地，在模具基板410和各个LEE 210的全部或一部分之间设置第二材料，例如易弯的或可形变的材料。在一个实施例中，该易弯的或可形变的材料便于真空密封LEE 210，增强LEE 210与模具基板410的粘附力。在一个实施例中，易弯的或可形变的材料便于从模具基板410上移除固化的白光管芯或白光管芯晶片。
在一个实施例中，模具基板410组合真空孔和阶梯状结构，如图38所示。图38还示出可选的第二材料3810。在一个实施例中，可使用图38的结构以控制管芯和/或触点浮凸。在一些实施例中，所描述的关于模具基板的方法的多个元素可组合使用或以与本文讨论的不同的次序使用。
在上述结构中，LEE 210被示出包括基板，例如图17A的基板1710，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，可部分或完全地移除基板。图39A和39B示出白光管芯3900、3901的两个可能实施例的示意图，其中LEE 3910具有部分或完全移除的基板。在图39A中，磷光剂230覆盖顶表面的全部或几乎全部，但不覆盖LEE 3910的侧面或覆盖LEE 3910的侧面的很小一部分，在图39B中，磷光剂230覆盖顶表面的全部或几乎全部，以及LEE 3910侧面的至少一部分。在一些实施例中，移除基板导致没有来自LEE 3910的侧面发射或非常少的来自LEE 3910的侧面发射，从而所有的光都从LEE 3910的顶表面发出。这种情况下，如图39A所示，通过仅使用磷光剂230覆盖LEE 3910顶表面的全部或部分，可能得到期望的光学特性。在仍发生侧面发射的一个实施例中，也可在LEE 3910侧壁的全部或部分上形成磷光剂，如图39B所示。
在一些实施例中，基板1710可包括或基本由例如硅或蓝宝石或砷化镓组成。在一个实施例中，原始结构包括硅基板上基于Ⅲ-氮的LED。在一个实施例中，原始结构包括砷化镓基板上基于Ⅲ-砷化物/磷化物的LED。
图40A-40C示出了制造类似图39A和39B所示的结构的一种制造方法。图40A示出包括基板1710的LEE晶片和在模具基板410上形成的器件层4010。在一些实施例中，器件层4010可包括图17A的层1720、1730和1740。在图40A中，LEE 3910被标识为环绕虚线，在一些实施例中，其包括图17A除全部或部分基板1710以外的所有结构1700。图40B示出后续制造阶段中图40A的结构，在移除基板1710以后。在其他实施例中，图40B的结构可包括基板1710的一部分。图40C示出后续制造阶段中图40B的结构，在形成且固化磷光剂230并单体化为白光管芯3900以后。
可以多种方式移除基板1710，例如使用化学蚀刻、干法蚀刻、反应离子蚀刻、激光剥离、研磨、抛光、剥落等，移除基板1710的方法不是本发明的限制。在一些实施例中，可使用方法的组合以移除基板1710。在一些实施例中，可使用选择性移除工艺，例如选择性蚀刻或蚀刻阻止层，以便于移除基板1710。
图40D示出制作图39B的白光管芯3901的方法的一个实施例的一部分。在该实施例中，在相邻LEE之间移除全部或部分层4010。在一些实施例中，还可移除部分基板1710。在该实施例中，在模具基板410上成形之前进行层4010的全部或一部分的移除。可以看出，在全部或部分地移除基板1710以后，形成、固化且单体化磷光剂230，得到的结构就是白光管芯3901的结构，如图39B所示。在另一实施例中，在转移至模具基板410之前，单体化其上具有LEE 210的基板1710(与图4A示出的结构相似)，随后全部或部分地移除基板1710，而LEE在模具基板410上。相对于形成磷光剂230，移除基板1710的方法和次序不是本发明的限制。
虽然图39A和39B示出的结构都包括一个LEE 3910，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，白光管芯3900和3910可以各自包括多个LEE 3901，如图40E和40F所示。此外，本文描述的用于具有基板1710的白光管芯210的任一或全部技术和方法可应用于没有全部或部分基板1710的白光管芯。
在一些实施例中，可以批量方式或半批量方式单体化白光管芯晶片。在一个实施例中，使用旋转切割器单体化白光管芯，例如与切披萨工具类似的圆形刀片。在一个实施例中，多个刀片可在共用轴上结合在一起以同时进行多处切割，从而减少了单体化时间。在一些实施例中，可使用具有多个切割表面的定制单片刀片。这种并行操作可用于其他方法，例如划片或锯切或激光切割或喷水切割。同时单体化全部或一组白光管芯制造管芯的管芯切割是另一种批量单体化技术，可用在本发明的实施例中。
在一些实施例中，用于单体化的刀片可被倾斜以形成白光管芯的斜面侧壁。在一些实施例中，斜面刀片用于对白光管芯赋予形状，如图41A和41B所示，其中示出刀片4100具有两个示例形状，在磷光剂230中形成互补形状。
在一些实施例中，磷光剂可被成形为提供表面或部分表面以方便转移操作，例如拾取-放置操作。例如，具有弯曲的磷光剂表面的结构可具有平坦部分以便于使用真空工具进行拾取。在一些实施例中，在磷光剂上可形成作为能够通过半自动或自动设备辨别的识别标记或基准标记的一个或多个特征。例如，在一些实施例中，通过自动拾取-放置工具使用基准标记对准，以识别并定位白光管芯用于拾取和将其放置在迹线板上。定位可包括定位白光管芯的中心，触点的位置或白光管芯的极性(即，哪个触点为p-触点，哪个为n-触点)。图42绘出这种基准标记的示例，包括切角(图42中的A)、凹槽(图42中的B)、凸起区域(图42中的C)以及斜面表面(图42中的D)。这些示例旨在说明概念，但不限制本发明。这些特征可被设计为对摄像机或视觉系统是可见的，或反射与白光管芯210的剩余表面不同的光，从而方便辨识白光管芯及其方位和位置。该基准特征的对准可作为白光管芯形成工艺的一部分。例如，该特征可为模具的一部分，或在固化或部分固化磷光剂230之后形成，例如通过激光切割、压痕、消融等。形成基准标记的方法不是本发明的限制。
在本发明的一个实施例中，在白光管芯200的全部或部分表面上形成反射层以将光线反射回远离触点的方向。在一些实施例中，一部分光可以被白光管芯200下面的一种或多种材料部分地吸收，并且将光反射而不是允许光被吸收可能是有利的。图43A示出包括反射层4310的白光管芯4300。反射层4310可反射磷光剂230和/或LEE 210发射的光波长。在一些实施例中，反射层4310对磷光剂230和/或LEE 210发射的光波长的反射率大于25％。在一些实施例中，反射层4310对磷光剂230和/或LEE 210发射的光波长的反射率大于50％。在一些实施例中，反射层4310对磷光剂230和/或LEE 210发射的光波长的反射率大于75％。图43B示出白光管芯的模拟，其中，反射层4310的反射率从0变化至100％。如所示的，在一些实施例中，增加反射率引起光输出功率(LOP)的大幅增加。对于该示例，如果反射层4310几乎不具有反射性，那么光输出功率为约0.9lm，而如果反射层4310具有约100％的反射率，那么光输出功率为约1.8lm，增加了大约两倍。
有多种方式可以形成反射层。在一个实施例中，在模具基板410上形成LEE 210之后，反射磷光剂230和/或LEE 210发射的光波长的材料粉末分散在模具基板410上，如图44A所示。如图44A所示，从而得到LEE 210顶部上的粉末部分4410和直接在模具基板410上的粉末部分4420。在一些实施例中，粉末4420可粘附至模具基板410但并不良好地粘附至LEE210的顶部，图44示出的结构可被倾斜、翻转、暴露至气体喷嘴、摇动或被其他方法处理，以移除LEE 210顶部上的粉末4410。可将白光管芯形成工艺应用至图44A所示的结构，得到白光管芯4300(图43A)，其中反射层4310由反射粉末组成。在一些实施例中，反射粉末可包括聚苯乙烯、聚酯、玻璃、钛酸钡玻璃、金、银、铝、云母、二氧化硅、PMMA、锻制二氧化硅、锻制氧化铝、TiO2等中的至少一种，但反射粉末的成分不是本发明的限制。在一些实施例中，粉末4410、4420由尺寸在约0.01μm至约100μm范围内，优选地约1μm至约50μm范围内的颗粒形成。在一些实施例中，其中粘附、嵌入或注入粉末4420的磷光剂层的厚度在约0.1μm至约30μm范围内。在一些实施例中，其中粘附、嵌入或注入粉末4420的磷光剂层的厚度小于LEE 210的厚度是有利的，这使得它不阻挡LEE 210的侧面发射的光。在一些实施例中，其中粘附、嵌入或注入粉末4420的磷光剂层的厚度小于LEE 210的厚度的约50％，或小于LEE 210的厚度的约25％，或小于LEE 210的厚度的约10％。
在一些实施例中，材料4310包括或基本由反射或部分反射的例如具有球形或大致球形形状的珠子组成。在一些实施例中，颗粒或珠子可以是实心的，而在其他实施例中，颗粒或珠子可以是空心的。在一些实施例中，珠子4310的直径可以在约0.1μm至约150μm的范围内，而在其他实施例中，其直径可以在约1μm至约75μm的范围内。在一些实施例中，珠子可以是白色的并且对LEE 210和/或磷光剂230发射的光波长具有大于约70％的反射率。在一些实施例中，珠子或颗粒的折射率可以为至少1.35，或至少1.5，或至少1.9。在一些实施例中，珠子和颗粒的折射率比磷光剂或粘结剂的折射率大至少10％或者比磷光剂或粘结剂的折射率大至少25％。在一些实施例中，颗粒可以包括或由多于一种材料组成。例如，在一些实施例中，颗粒可以包括或基本由可以为实心或空心的芯和一个或多个涂层组成。例如，在一些实施例中，颗粒可以包括或由涂覆有铝、金、银等的玻璃或聚合物珠子或球组成。在一些实施例中，颗粒或球涂覆有多个涂层，例如形成布拉格镜。在一个实施例中，珠子可以用作后向反射器，其在光入射至珠子的方向上基本上将光重新引导返回。
在一些实施例中，一部分珠子或颗粒可以从磷光剂230突出，如图44B和44C所示。在一些实施例中，颗粒4430或4440可以从磷光剂230突出或延伸。在一些实施例中，颗粒的至少5％可以从磷光剂230突出。在一些实施例中，颗粒的至少20％可以从磷光剂230突出。在一些实施例中，颗粒的至少40％可以从磷光剂230突出。在一些实施例中，颗粒的突出部分可以被相对薄层的磷光剂或粘结剂材料覆盖或部分覆盖。在一些实施例中，颗粒的突出部分可以与粘合剂或ACA接触。
该方法的另一方面是可使用其来改变固化磷光剂230与模具基板410的粘附力，与本文其它部分已描述的类似。例如，如果由粉末形成反射层，粉末还可减弱固化的磷光剂230与模具基板410的粘附力。如果反射层是薄膜，如下文所述，其可作为或被设计为消弱固化的磷光剂230与模具基板410的粘附力，与关于脱模薄膜所描绘的类似。
在该方法的另一实施例中，使用反射薄膜形成反射层。例如，反射薄膜4510，与脱模薄膜类似，可设置在模具基板410一部分的上方，如图45A所示。在形成且固化磷光剂230(图45B)并单体化(图45C)之后，反射薄膜4510粘附至和/或被嵌入白光管芯的固化的磷光剂230中，替代如在具有脱模薄膜情况下时用作减弱固化的磷光剂230与模具基板410之间的粘附力。如本文所述，可使用薄膜自身或与其他方法结合以控制管芯和触点浮凸。在一些实施例中，反射薄膜4510包括或基本由金属薄膜或金属箔，例如Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti等组成。在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由多于一层组成。在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由多层金属组成。在一个实施例中，反射薄膜4510的厚度在约0.25μm至约50μm范围内，或者优选地在约5μm至约35μm范围内。在一些实施例中，反射薄膜4510的厚度被选择为使得它不足够厚，无法阻挡LEE 210侧面发射的光的很大一部分。在一个实施例中，反射薄膜4510是已被图案化的箔，具有相应于LEE 210在模具基板410上的位置的孔。在一些实施例中，反射薄膜或颗粒的厚度有益地小于LEE 210的厚度，例如小于LEE 210的厚度的约50％，或者小于LEE 210的厚度的约25％，或者小于LEE 210的厚度的约10％。
在一个实施例中，反射层4510可沉积在模具基板410上，其被图案化以允许直接将LEE 210设置在模具基板410上。在一个实施例中，选择性地将反射层4510施加到模具基板410上，例如，通过遮光掩模或通过蒸发、溅射、喷涂等选择性地施加。在一个实施例中，通过印刷形成反射层，例如网版印刷、丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷等。在一个实施例中，反射层4510可由多于一个材料层组成，例如载体和反射层。例如，在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由支持基板和反射薄膜组成，支持基板包括或基本由半晶质或非结晶材料构成，半晶质或非结晶材料例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯、聚酰亚胺、聚乙烯和/或纸，而反射薄膜可以包括或基本由铝、金、银、铜、墨水等构成。在另一实施例中，可在反射层4510形成以后再将其施加至白光管芯。例如，通过在白光晶片的底部上选择性地沉积反射层来形成反射层4510，其中形成反射材料以使其不与LEE 210的电触点的任一部分电接触。在一些实施例中，可通过沉积金属层来实现，例如Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti等，例如通过蒸发、物理气相沉积、溅射、化学气相沉积、喷镀等。在一些实施例中，通过层叠图案化的箔来实现。
图45D示出包括或基本由LEE 210和磷光剂230组成的白光晶片的一个实施例的示例。在该示例中，磷光剂230具有穹顶状；但这不是本发明的限制，并且在其他实施例中，磷光剂230可以具有任意形状。图45E示出稍后制造阶段中图45D的结构，其中，在磷光剂230的一部分上形成反射层4510。在图45E所示的示例中，在磷光剂230的包含LEE 230的触点220的面的几乎全部上形成反射层4510。图45F示出从面对反射层4510的侧面观察的图45E的结构的平面视图。在该示例中，除了围绕LEE 210的区域，反射层4510在该面上覆盖大致全部的磷光剂。在图45F中，反射层4510被标识为交叉阴影区域，而磷光剂230的穹顶边缘被标识为4520。在后续步骤中，结构被单体化，并且图45G示出单体化之后的结构的示例。在该示例中，反射层4510和磷光剂230的一部分被分离以形成单个的白光管芯。
LEE 210和反射层4510之间的空隙(在图45F中被标识为4530)被示出为围绕LEE210的整个外周相同或大致相同；但这并不是本发明的限制，并且在其他实施例中，空隙可以改变。在一些实施例中，空隙可以具有在约0μm至约300μm范围内的值，而在其他实施例中，空隙可以具有在约25μm至约100μm范围内的值。然而在一些实施例中，空隙优选地被保持尽可能地小以增加被反射层4510反射的光的量。在一些实施例中，空隙可以是负的，即，反射层4510可以覆盖LEE 210的一部分。如本文所讨论的，在一些实施例中，反射层4510可以覆盖触点220的全部或一部分。
在一些实施例中，有利地，在白光管芯晶片单体化之前形成反射层4510的分离区域。例如，针对多组材料优化单体化技术和工艺参数是相对困难的，例如，在反射层4510包括或基本由金属构成以及磷光剂230包括或基本由聚合物构成的情况下。图45H示出与图45E的结构类似的结构的示例，除了白光管芯之间的区域缺少反射层4510，该白光管芯之间的区域在图45H中被标识为4540，也被称为街道区域，在该区域发生白光管芯晶片的单体化。在图45H所示的示例中，反射层4510延伸进入街道区域4540一个量4550。在一些实施例中，延伸量4550可以是正的，如图45H所示，而在其他实施例中，延伸量4550可以是负的，即在反射层4520和街道区域4540之间存在空隙。在一些实施例中，正的延伸4550可以具有街道区域4540的宽度的约0％至约25％的范围内的值；但这并不是本发明的限制，并且在其他实施例中，延伸2420可以具有任意值。在一些实施例中，负的延伸4550可以具有白光管芯的宽度的约0％至约25％的范围内的值；但这并不是本发明的限制，并且在其他实施例中，延伸4550可以具有任意值。然而，负的延伸4550将减小反射面积，并且在一些实施例中，负的延伸2420优选地被最小化或者消除。在一些实施例中，街道区域4540有利地被最小化以增加每单位面积上制造的器件的数量并且最小化成本。虽然关于穹顶状的磷光剂230参照图45D-45H进行了讨论，但是并不是本发明的限制，并且在其他实施例中，磷光剂230可以具有任意形状。
图45H示出厚度4560小于触点浮凸960的反射层4510，其用于帮助实现与触点220的低接触阻抗的稳定连接。然而，如本文所讨论的，在其他实施例中，特别地在反射层4510与触点220电接触的位置，反射层4510的厚度可以大于触点浮凸960。
在一些实施例中，反射层4310可以是绝缘或相对绝缘的。例如，反射层4310可包括介质反射镜或布拉格反射器，由交替的具有不同折射率的材料层组成。这种材料的示例包括二氧化硅，氮化硅，或这些材料的混合物。在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由形成在绝缘薄膜上的导电反射金属薄膜组成。
在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由镜面反射器或漫反射器组成。例如，由粉末制成的反射层4510可提供更多漫反射器，而由金属箔或薄膜制成的反射层4510可提供更多镜面反射器。反射层4510还可包括或基本由诸如白色薄膜的漫反射薄膜组成，所述白色薄膜例如白色PET、其他白色塑料薄膜、WhiteOptics有限责任公司制造的White97，或Furukawa制造的MCPET。在一些实施例中，可在白光晶片的背面选择性地施加白色墨水或涂料以形成反射层4510。在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由具有相对较高的反射率的聚合物或塑料(例如聚乙烯、硅树脂或环氧树脂等)组成，例如诸如DowCorning MS-2002的白色漫反射器。在一些实施例中，硅树脂或环氧树脂的反射率大于约95％，或者大于约95％，或者大于约97％。在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由白色环氧树脂组成。在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由一薄层反射环氧树脂或硅树脂组成，在其上后续形成磷光剂230。虽然本文讨论的重点在于由反射材料或层形成白光管芯，但这种方法也可以应用于单体化白光管芯。
在一些实施例中，材料2740(图27)可以反射LEE 210和/或磷光剂230发射的光波长。例如，材料2740可以包括或基本由反射LEE 210和/或磷光剂230发射的光波长的导电粘合剂或各向异性导电粘合剂构成。在一些实施例中，材料2740对于LEE 210和/或磷光剂230发射的光波长的反射率可以大于约50％，或者大于约70％，或者大于约85％。在一个实施例中，材料2740可以包括或基本由反射ACA组成。
在一些实施例中，将磷光剂模塑至管芯可与一个或多个其他工艺组合。例如，在一个实施例中，光学元件(例如，透镜)可共同模塑或同时模塑至白光管芯。图46A-46C示出这种结构。图46A示出包含光学元件4610的白光管芯的示例，图46B和46C示出具有光学元件4610的白光管芯的示例，其中发光元件的基板已被部分或全部地移除。
在一个实施例中，通过在白光管芯制造工艺期间，向模具顶部1031增设光学元件阵列来形成类似于图46A-46C所示的结构。图47A示出在模具顶部1031和磷光剂230之间的光学元件的光学阵列4710。图47B示出固化磷光剂230并单体化之后，包含光学元件4610的模具基板410上的白光管芯。在一些实施例中，光学元件4610可以是菲涅尔透镜或折射透镜。在一些实施例中，光学元件4610最初为光学元件阵列(例如上述的光学阵列4710)的一部分，在其他实施例中，可在形成工艺中单独地设置一个或多个光学元件4610。在一个实施例中，光学阵列4710可为模具顶部1031的全部或一部分。
在另一实施例中，可在制造白光管芯晶片4810之后，将光学阵列4710结合至白光管芯晶片4810，如图48所示。在一个实施例中，白光管芯晶片4810的磷光剂230可被部分固化，配合光学阵列4710，随后实施另外的固化以将光学阵列4710物理附接至白光管芯晶片4810。在一个实施例中，可使用粘合剂将光学阵列4710附接至白光管芯晶片4810。粘合剂的示例包括光学粘合剂、喷胶、胶带、聚亚安酯、与磷光剂230的粘合剂所使用的相同的材料等。将光学阵列4710附接至白光管芯晶片4810的方法不是本发明的限制。在一些实施例中，粘合剂具有在磷光剂230和光学阵列4710之间提供折射率匹配的折射率。在一些实施例中，将光学阵列4710附接至白光管芯晶片4810之后，实施单体化以将结构分离为较小的元件，每个较小的元件包含至少一个LEE 210和一个光学元件4610。
如图示，光学阵列4710包括或基本由一个或多个光学元件4610组成，在图47A和50中，其与白光管芯200对准或大致对准。典型地，光学阵列4710具有光学元件4610的阵列，在一些实施例中，一个光学元件4610与每一个白光管芯200关联，在其他实施例中，多个白光管芯200与一个光学元件4610关联，或多个光学元件4610与单个白光管芯200关联，或者没有设计光学元件与任一白光管芯200关联，例如，光学阵列4710的全部或一部分为具有平坦或粗糙表面的板。在一个实施例中，光学阵列4710包括元件或特征以散射、漫射和/或扩散白光管芯200生成的光。
光学阵列4710可以是大致光学透明或半透明的。例如，对于在约400nm至约600nm范围内的光波长，光学阵列4710呈现大于80％的透射率。在一个实施例中，光学阵列4710包括或基本由对白光管芯200发射的光波长是透明的材料组成。光学阵列4710大致是柔性或硬性的。在一些实施例中，光学阵列4710包括多个材料和/或层。可在光学阵列4710之中或之上形成光学元件4610。光学阵列4710可包括或基本由诸如丙烯酸、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯纤维、聚酰亚胺、聚乙烯、硅、聚氨酯、玻璃等组成。可通过蚀刻、抛光、磨削、机械加工、模塑、模压、挤压、铸造等形成光学元件4610。形成光学元件4610的方法不是本发明的限制。
与光学阵列4710关联的光学元件4610可以全部相同或彼此不同。光学元件4610可包括或基本由例如折射光学部件、衍射光学部件、全内反射(TIR)光学部件、菲涅尔光学部件等，或不同类型光学元件的组合组成。光学元件4610可被形状化或设计为从光发射器、磷光剂和光学元件的阵列获得特定的光分布模式。
本文使用的“对准”和“对准的”可表示一个结构(诸如白光管芯200)的中心与另一结构(诸如光学元件4610)的中心对准，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，对准表示多个结构的几何形状之间的特定关系。
上文主要关注了包括磷光剂的发光装置，该方法也可用作经济地制造没有磷光剂的发光装置的方法，其中围绕LEE的材料是没有光转换材料的透明材料4910，如图49A-49E所示。其可被称为“净管芯”4900。这种情况下，透明材料可被称为粘结剂或密封剂。这种情况下，结构与上面所述的示例相似，区别在于没有光转换材料，并且这种器件发射的光就是LEE发射的光。在一些实施例中，粘结剂中存在其他材料，例如散射光的材料。图49A-49E示出包括LEE 210和粘结剂或密封剂4910的净管芯4900。关于本发明描述的任一或全部变型可用于制造净管芯。该方法允许以低成本大量地制造净管芯。在一些实施例中，LEE 210可包括或基本由一个LED组成。在一些实施例中，LEE 210可发射任意可见颜色范围的光，例如红色、橙色、黄色、绿色、琥珀色、蓝色等，或发射可见范围以外(例如红外或紫外)的波长。图49A-49C示出具有各种形状的粘结剂4910的净管芯4900的示例，图49D示出具有共同模塑光纤4920的净管芯。光纤4920可用于例如的光耦合输出，或LEE 210的光学特性的监视。这种光纤耦合也与白光管芯一起使用。图49E示出与光学元件4610集成的净管芯4900，如上文关于白光管芯所讨论的。
图50-58呈现了本发明的具有一个或多个光学元件的不同实施例。图50示出集成光学元件的图27和28的结构。图50中，每个白光管芯200与一个光学元件4610关联。
如图示，光学部件5010包括或基本由一个或多个光学元件4610组成，图50中，其与白光管芯200对准或大致对准。典型地，光学部件5010具有光学元件4610的阵列，在一些实施例中，一个光学元件4610与每一个白光管芯200关联，在其他实施例中，多个白光管芯200与一个光学元件4610关联，或多个光学元件4610与单个白光管芯200关联，或者没有设计光学元件与任一白光管芯200关联，例如，光学部件5010的可以是具有平坦或粗糙表面的板。在一个实施例中，光学部件5010包括元件或特征以散射、漫射和/或扩散白光管芯200生成的光。
光学部件5010是大致光学透明或半透明的。例如，对于在约400nm至约600nm范围内的光波长，光学部件5010呈现大于80％的透射率。在一个实施例中，光学部件5010包括或基本由对白光管芯200发射的光波长是透明的材料组成。光学部件5010可以是大致柔性或硬性的。在一些实施例中，光学部件5010包括多个材料和/或层。可在光学部件5010之中或之上形成光学元件4610。光学部件5010可包括或基本由诸如丙烯酸、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯纤维、聚酰亚胺、聚乙烯、硅、玻璃等组成。可通过蚀刻、抛光、磨削、机械加工、模塑、模压、挤压、铸造等形成光学元件4610。形成光学元件4610的方法不是本发明的限制。
与光学部件5010关联的光学元件4610可以全部相同或彼此不同。光学元件4610可包括或基本由例如折射光学部件、衍射光学部件、全内反射(TIR)光学部件、菲涅尔光学部件等，或不同类型光学元件的组合组成。光学元件4610可被形状化或设计为从光发射器、磷光剂和光学元件的阵列获得特定的光分布模式。
光学部件5010的背面和白光管芯200之间的间距5020，如图50所示，可以为局部真空或填充空气、填充流体或其他气体、或填充或部分填充一个或多个其他材料。在一个实施例中，区域5020填充或部分填充有透明材料，与用作磷光剂230粘结剂相似或相同的材料，以减少白光管芯200中的TIR损耗，改善白光管芯200与光学部件4610之间的光耦合。在一些实施例中，区域5020填充有提供白光管芯200和光学部件5010之间的折射率匹配的材料。
图51中示出的结构与图50中示出的结构相似，但图51中，在光学部件5010中形成凹槽5100以容纳或部分容纳白光管芯200。白光管芯200可形成或插入在凹槽5100中，例如以批量处理方式或使用拾取-放置工具。白光管芯200可机械地保持在凹槽5100中，或使用粘结剂或胶水来保持。在一个实施例中，通过与磷光剂230使用的粘结剂或基质相似或相同的透明材料将白光管芯200保持在位置上。在一个实施例中，凹槽5100大于白光管芯200。在一个实施例中，凹槽5100的尺寸被设计为刚好容纳白光管芯200。图52和53示出在较早制造阶段中图51的结构的组件。图52示出具有凹槽5100的光学部件5010。图53示出LEE基板2720、导电迹线2730和白光管芯200。图52和53中示出的这两个结构配合在一起形成图51中的结构。
图54中示出的结构与图51中示出的结构相似，但在图54的结构的情况中，白光管芯200触点朝外地形成或放置在光学部件5010的凹槽5100中，导电迹线2730形成在光学部件5010上方且触点220电耦合白光管芯200。在该实施中，消除了LEE基板2720。可使用多种方法形成导电迹线2730，例如物理气相沉积、蒸发、溅射、化学气相沉积、层叠、层叠和图案化、喷镀、印刷、喷墨印刷、丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷等。在一个实施例中，在光学部件5010的背面上形成反射表面5410，从而白光管芯200的背面发射的光的全部或几乎全部或受控的部分被朝着光学部件4610反射回去。反射表面5410可包括金属，例如金、银、铝、铜等，可通过蒸发、溅射、化学气相沉积、喷镀、电镀等沉积，或可包括诸如涂料、墨等的反射涂层，例如白色墨水或白色涂料。如果反射涂层是导电的，则其与导电迹线2730电隔离或与导电迹线2730占用的区域电隔离(例如，从中移除)。反射涂层可以是不导电的。可在导电迹线2730上方或下方形成反射涂层。反射涂层可覆盖全部或部分白光管芯200和/或导电迹线2730。反射涂层也可包括其他材料，例如布拉格反射器，或一个或多个镜面反射或漫反射材料层。在一个实施例中，光学部件5010背面具有反射材料，例如WhiteOptics有限责任公司制造的White97或Furukawa制造的MCPET，或任意其他反射材料。在一个实施例中，导电迹线2730包括或由反射白光管芯200发射的光波长的材料形成，且被图案化为提供围绕白光管芯200的反射材料区域。使用这种反射材料或反射LEE基板2720可应用至任意配置的照明系统，例如图50-57中所示出的。图55示出在较早制造阶段中图54的结构，在形成导电迹线2730和可选的反射层5410之前。
图56和57中示出的结构与图54中示出的结构相似，但该情况下，在形成或放置白光管芯200之前在光学部件5010上方形成导电迹线2730，如图56所示。在凹槽5100中形成或放置白光管芯200之后，使用跨接线(即，离散导体)5710将白光管芯200上的触点220电耦合至导电迹线2730。可通过多种不同的技术形成跨接线5710。在一个实施例中，在光学部件5010的表面上形成并图案化导电材料，例如通过蒸发、溅射、层叠、喷镀等，可使用光刻、遮光掩模、丝网掩模等进行图案化。在一个实施例中，通过印刷形成跨接线5710，例如通过网版印刷、丝网印刷、喷墨印刷等。在一个实施例中，通过引线接合形成跨接线5710。跨接线5710可具有矩形形状，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，跨接线5710具有梯形、方形或任意形状。跨接线5710可包括一个或多个导电材料，例如铝、金、银、铂、铜、碳、导电氧化物等。跨接线5710的厚度可在约50nm至约100nm的范围内。在一个实施例中，跨接线5710的厚度在约5nm至约30nm的范围内。在一个实施例中，跨接线5710包括用于导电迹线2730的材料和/或使用用于形成导电迹线2730的方法来形成。跨接线5710的形成方法和成分不是本发明的限制。
上述用于白光管芯200的示例示出每个白光管芯200中的一个LEE 210。但这不是本发明的限制，在其他实施例中，每个白光管芯200包括多个LEE 210。
上述用于白光管芯200的示例示出白光管芯200为方形且具有垂直于LEE 210接触面的侧壁。但这不是本发明的限制，在其他实施例中，白光管芯200是矩形、六边形、圆形、三角形，或具有任意形状，和/或具有与LEE 210包括触点220的表面成任意角度的侧壁。虽然使用术语白光管芯，例如关于白光管芯200，描述产生白光的结构，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，可使用不同颜色的LEE 210和不同的磷光剂(一个或多个)以产生其他颜色，例如琥珀色、绿色或任意颜色或光谱功率分布。在其他实施例中，白光管芯200包括多个LEE 210。在一些实施例中，LEE 210是全部相同的，在其他实施例中，LEE 210包括两组或更多组不同的LEE 210，例如发射不同的波长。在一些实施例中，LEE 210可包括或基本由有机光发射器组成。
尽管上文描述主要关注发光装置，本发明的实施例也可用于吸收光的装置，例如探测器或光伏装置。图58A示出包括光吸收元件(LAE)5810和粘结剂5820的示范性装置5800。在一个实施例中，LAE 5810被配置为具有倒装晶片的几何形状，其中，触点220设置在与探测面5830相对的面上。在一个实施例中，LAE 5810的结构与图17A中示出的用于LEE1700的结构相似。在一个实施例中，用于LAE 5810的基板被部分或全部移除。LAE 5810可被配置为探测波长范围的较宽范围上的一个或多个波长，可在可见光谱之内和/或之外。在多个实施例中，LAE 5810可以被配置为探测UV光，IR光，x射线，可见光或探测器可获得的电磁光谱的任意部分。在一些实施例中，LAE 5810可包括GaAs、InAs、AlAs、GaN、InN、AlN、GaP、InP、AlP、InGaP、InAlP、InGaAlP、ZnO、II-VI系材料等或两个或更多个这些材料的多种组合。组成LAE 5810的材料不是本发明的限制。
在一些实施例中，LAE 5810是Schottky探测器、p-n结探测器、光电探测器、光电池、光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、电荷耦合装置、CMOS成像器等。LAE 5810的类型和操作LAE 5810的方法不是本发明的限制。
在一个实施例中，粘结剂5820对被LAE 5810探测的光波长是透明的。在一个实施例中，结合剂5820可部分地吸收，且粘结剂5820的吸收带可用于从入射波长范围的范围中选择出待被LAE 5810探测的一个或多个波长范围。例如，粘结剂5820可有效地作为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或它们的多种组合。
在一些实施例中，粘结剂5820可进一步包括其他材料以改善装置5800性能的一个或多个方面。例如，在一个实施例中，粘结剂5820可包括吸收一个或多个光波长的材料，以用作滤波器。在一个实施例中，粘结剂5820包括波长转换材料，与上文描述的类似。在一个实施例中，其可用作将入射波长偏移至待被LAE 5810探测的不同波长。例如，在粘结剂5820中添加磷光剂以将入射光(例如，蓝光)的一个或多个波长偏移至入射在LAE 5810上的一个或多个不同波长(例如，黄光)。以这种方式，可使用一个或少量的LAE 5810与多个波长转换材料组合，以得到覆盖宽波长范围的探测器族，而无需具有大量不同的LAE 5810。
如本文关于白光管芯所描述的，粘结剂5820可被形状化。在一些实施例中，粘结剂5820被形状化以增强LAE 5810的采光。图58B示出具有穹顶状的形状化粘结剂5820的装置5800的示例。在一些实施例中，形状化粘结剂5820与添加至粘结剂5820的一个或多个添加剂组合，例如波长转换材料。
在一些实施例中，装置5800包括多于一个LAE 5810。在一个实施例中，装置5800包括三个LAE 5810，图58C中标识为LAE 5810、5810’、5810”。在一个实施例中，LAE 5810探测红色波长，LAE 5810’探测绿色波长，且LAE 5810”探测蓝色波长，这种组合可以用作评价来自三个不同LAE的相对输出信号的颜色传感器。
在一些实施例中，LAE 5810是光伏装置或太阳能电池，且被设计为由入射辐射(典型地，但不必须地，在可见范围内)生成电力。这种光伏装置可由多种多样的材料制成。在一些实施例中，LAE 5810可包括GaAs、InAs、AlAs、GaN、InN、AlN、GaP、InP、AlP、InGaP、InAlP、InGaAlP、ZnO、Ⅱ-Ⅵ系材料等或两个或更多个这些材料的多种组合。制作LAE 5810的材料不是本发明的限制。在一些实施例中，LAE 5810是单结太阳能电池，在其他实施例中，LAE5810是多结太阳能电池。如本文关于发光元件和探测器所描述的，在多个实施例中，使用本发明实施例制造的光伏装置可包括透明粘结剂、添加至粘结剂的添加剂、波长转换材料、形状化粘结剂、光学部件、每个装置的多个LAE 5810等。
在一些实施例中，使用本发明制造的光伏装置可另外包括一个或多个光学部件以增强采光或用作集光器，例如，如图59A所示。图59A示出装置5900包括太阳能电池5910、粘结剂5820和光学部件4610。在一个实施例中，使用形状化粘结剂5820实施采光或集光的光学功能，如装置5901的图59B所示。
在一些实施例中，粘结剂5820可进一步包括其他材料以改善装置5900、5901性能的一个或多个方面。例如，在一个实施例中，粘结剂5820可包括吸收一个或多个光波长的材料，以用作滤光器。在一个实施例中，粘结剂5820包括波长转换材料，与关于白光管芯所描述的类似。在一个实施例中，其可用作将入射波长偏移至待被太阳能电池5910吸收的不同波长。例如，可在粘结剂5820中添加磷光剂以将入射光的一个或多个波长偏移至入射在太阳能电池5910上的一个或多个不同的光波长。以这种方式，太阳能电池5910有用地吸收太阳光谱更大的部分。在一些实施例中，这允许使用低成本的太阳能电池5910，例如具有较少结的太阳能电池。在一个实施例中，各自吸收不同波长范围的光的多于一个不同的太阳能电池，可被合并为一个封装装置，与图58C示出的结构相似。
本发明的实施例可应用至既不发射光也不探测光的装置，标识为纯电装置，在一些实施例中，应用本发明的目的在于降低成本。在多个实施例中，可使用高容量、低成本的基本工艺在基于聚合物的材料(类似上述粘结剂)中封装大量电子装置，特别是芯片或离散装置或集成电路。在该方法的一些实施例中，粘结剂5820无需是透明的，而是半透明或不透明的。如本文关于发光装置、探测器和光伏装置所描述的，根据本发明实施例制造的纯电装置可包括添加至粘结剂的添加剂、形状化粘结剂、多个装置等。
在一个实施例中，本发明的纯电装置是封装的纯电装置，如图60A所述，其中装置6000包括纯电装置6010和粘结剂6020。在一些实施例中，纯电装置6010可具有比光发射器或探测器更多的触点。例如，纯电装置6010可包括多于10个触点或多于100个触点或甚至大量的触点。
图60B示出另一示例，包含有散热器6030的装置6001。本文使用的散热器是具有较高导热率的一定体积的材料，特别地，高于粘结剂6020的折射率，其可用于将来自纯电装置6010的热转移至周围环境或另外的热管理系统。在一些实施例中，散热器6030是金属，例如Al、Cu、Au、Ag、Cr等。在一些实施例中，散热器6030是陶瓷，例如AlN、SiC、多晶SiC、多晶AlN等。在一些实施例中，散热器6030是单片组件，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，散热器6030可包括多个离散和分离的部分，分别如图60C和60D所示。虽然图60C和60D中示出的散热器6030为方形或矩形，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，散热器6030可具有任意形状或尺寸。在一个实施例中，散热器6030是热管。
在另一实施例中，可在装置(例如纯电装置)中增设连接件。在一个实施例中，在纯电装置6010的顶部增设连接件6040并至少部分地通过粘结剂6020将其保持在位置上，如图60E所示。
在另一实施例中，一个或多个装置可堆叠在彼此的顶部上，如图61所示。图61示出在纯电装置6010上方形成的纯电装置6010’。图61还示出可选的穿过纯电装置6010的贯穿孔6100，允许纯电装置6010和6010’之间电耦合。也可使用其他方法来电耦合装置，例如引线接合、锡焊、导电粘结剂等。虽然图61示出具有不同尺寸的纯电装置6010和6010’，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，纯电装置6010和6010’可具有相同或大致相同的尺寸。
在其他实施例中，纯电装置和其他(例如，光探测和/或光发射)装置可封装在相同的粘结剂中，如图62所示。图62示出与光探测装置5810相邻的纯电装置6010。可使用该方法提供一些附加功能，例如信号调节、通信、存储等。在一些实施例中，纯电装置6010和光探测装置5810通过它们最终安装的电路板上的连接借由它们相应触点的每一个进行通信。在一个实施例中，使用内部连接，例如与图61示出的贯穿孔6100类似，或引线接合等。
在一些实施例中，触点220的全部或一部分可以被反射层4510覆盖，如图63A所示。在这种实施例中，优选地，反射层4510是导电的，从而使得电流可以从触点220流动通过反射层4510到达例如底层导电迹线或基板。导电反射材料的示例可以包括，例如，Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti等，例如银墨水、碳墨水、铜墨水等的导电墨水。图63A示出其中的触点220被反射层4510覆盖的白光管芯的示例。虽然图63A的结构示出完全被反射层4510覆盖的触点220，但这并非本发明的限制，并且在其他实施例中，仅触点220的一部分被反射层4510覆盖。图63B示出在较早制造阶段中图63A的结构的一个实施例。图63B示出包括或基本由LEE 210和磷光剂230组成的白光晶片。图63C示出在稍后制造阶段中图63B的结构，其中，反射层4510形成在磷光剂230和LEE 210的一部分上以使得LEE 210的触点220被反射层4510覆盖。在一些实施例中，反射层4510可以形成在白光晶片的包含触点220的整个表面上，然后将反射层4510的一部分移除以得到图63C的结构。例如，可以通过物理气相沉积、化学气相沉积、蒸发、溅射、喷镀、层叠、喷射、印刷、丝网印刷等形成反射层4510。然后，该层可以被图案化，例如通过光刻，以及被部分移除，例如通过蚀刻、湿法化学蚀刻、干法蚀刻、RIE、消融等。在另一实施例中，反射层可以被有选择地沉积。例如，可以使用蒸发、溅射等通过物理掩模或遮光掩模沉积反射层4510，或者可以使用仅在特定区域形成反射层4510的选择性沉积工艺沉积反射层4510，或者可以通过在磷光剂230上层叠或形成反射层4510的图案化薄膜或箔来实现反射层4510。
在图63C示出的示例中，在被标识为6310的街道或单体化区域没有形成反射层4510；但这并非本发明的限制，在其他实施例中，在街道或单体化区域6310可以形成反射层4510。在一些实施例中，在街道或单体化区域不形成反射层4510是有利的，因为这可以简化单体化工艺。如图63C所示，反射层4510的耦合至每个触点220的各部分没有彼此电耦合，以避免短路LEE 210。图63D示出在稍后制造阶段中图63C的结构，在单体化之后，产生图63A的结构。
在一些实施例中，反射材料4510的图案化导电薄膜或箔可以形成在模具基板410或另一基底上，以与图45A所示类似的方式，但是导电箔在触点220的全部或一部分之下，如图63E所示，以使得电流通过导电箔4510和触点220流动至LEE 210。导电箔的某些部分可以电耦合至触点220，例如使用焊接、低温焊接、导电环氧树脂、ACA、ACF、物理配合等。图63F示出图63E的结构在稍后制造阶段中，在磷光剂230的形成和单体化之后的示例。图63G示出其中使用ACA或ACF6320将触点220电耦合至导电箔4510的实施例的示例。在一些实施例中，导电薄膜包括或基本由铝、金、银、钛、铜等构成。在一些实施例中，导电薄膜4510包括或基本由铝或铜构成并且其厚度在约1μm至约250μm的范围内，或者更优选地在约5μm至约40μm的范围内。
在一些实施例中，反射层4510可以是镜面反射器，而在其他实施例中，反射层4510可以是漫反射器。在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由例如白色导电墨水的导电墨水构成。
在另一实施例中，与本文关于反射材料所描述的材料的用途类似的材料的用途可以用于其他目的，例如改变其他特性，例如，使用例如如图27所示的ACA的固化磷光剂230至模具基板410的粘合或者固化磷光剂230至底层导电迹线的粘合。在一些实施例中，其他性能的改变应当与反射率结合；但这并非本发明的限制，并且在其他实施例中，可以是大致无反射的材料。例如，在未固化磷光剂420(图4B)形成之前在模具基板410上形成的材料可以在磷光剂/模具基板界面处或其附近形成一个减小固化磷光剂230至模具基板410的粘合的层。在一些实施例中，这可以是反射材料；但这并非本发明的限制，并且在其他实施例中，可以是大致无反射的材料。在一些实施例中，如本文所讨论的，这可以是粉末，而在其他实施例中，这可以是薄膜。在一些实施例中，如本文所讨论的，这可以作为类似脱模材料或薄膜，除了在一些实施例中，材料可以被包含至磷光剂固化磷光剂中。
在一些实施例中，反射层4510可以包括或基本由多于一个材料或层组成，其中，每一层用于不同的目的。例如，在一个实施例中，反射层4510可以包括或基本由邻近白光管芯200的第一反射层和邻近第一反射层的第二粘合层组成，以提供反射层至底层基板或触点的改进的粘合。
如本文所讨论的，在一些实施例中，磷光剂230的表面的全部或一部分可以被粗糙化或网纹化以例如减小TIR并增加光输出或者增加在磷光剂230和邻近材料之间的粘合，例如增加与ACA 6320或ACA 2740的粘合。在一些实施例中，可以在模塑过程中实施粗糙化或网纹化。在一些实施例中，与磷光剂420接触的模具基底表面的全部或一部分可以被粗糙化或网纹化以将这种图案化或网纹化特征传递给固化的磷光剂230。在一些实施例中，可以在模塑之后例如通过消融、激光消融、蚀刻或化学蚀刻、刻印、压痕等实现这种粗糙化或网纹化。粗糙化或网纹化的方法不是本发明的限制。
在一个实施例中，网纹化特征的尺寸可以在约0.1μm至约50μm的范围内，更优选地在约0.5μm至约25μm的范围内。在一个实施例中，网纹的形状可以是半球形或者锥形的；但这并非本发明的限制，并且在其他实施例中，网纹可以具有任意形状。在一个实施例中，网纹包括或基本由规则或大致规则的图案组成，而在其他实施例中，网纹包括或基本由随机或基本随机的特征组成。在一些实施例中，网纹的大小有利地小于LEE 210的高度的约10％，或者小于LEE 210的高度的5％，或者小于LEE 210的高度的2％，从而减小对LEE 210发射的光的阻挡或吸收。
图64A和64B示出包含网纹化磷光剂的实施例的两个示例。在图64A中，被标识为6410的网纹具有规则的周期性结构，而在图64B所示的实施例中，网纹6410具有不规则的或基本随机的结构。图64B的结构也包括反射层4510。而图64B示出反射层4510的与磷光剂230相对的侧面是平的，这并非本发明的限制，并且在其他实施例中，反射层4510的与磷光剂230相对的侧面可以不是平的，或者反射层4510可以通过顺应或大致顺应磷光剂230的网纹化表面而被网纹化。例如，图64C示出包括或基本由具有网纹化外表面的反射层4510组成的实施例，而图64D示出包括或基本由具有邻近磷光剂230的网纹化表面和网纹化外表面的反射层4510组成的实施例。在一些实施例中，构成网纹的全部单独的特征具有相同或大致相同的形状，而在其他实施例中，构成网纹的单独特征具有不同的形状。虽然在图64A和64B所示的结构中示出磷光剂230的包含触点220的面的全部或大致全部被网纹化，但这并非本发明的限制，并且在其他实施例中，仅磷光剂230的表面或面的一部分被网纹化。
在图64A所示的实施例的情况下，使用模具形成网纹，在模具中形成有规则的周期性结构，然后将其转移至磷光剂。在一些实施例中，每个单独的特征可以具有大致相同的形状，但是这些特征不形成周期性阵列。在一些实施例中，可以使用具有那些特性的模具通过模塑形成这种结构，或者通过在模具基板410上形成颗粒或珠子形成这种结构，其中，每个颗粒或珠子具有大致相同的形状，但是珠子的位置不形成规则的周期性阵列。
在图64B所示的实施例的情况下，使用模具形成网纹，模具上形成有不同形状的不规则的或基本随机的结构，然后将其转移至磷光剂。在一些实施例中，可以通过在模具基板410上形成颗粒或珠子形成这种结构，其中，每个颗粒或珠子不具有相同的形状，例如粉末、薄片或微粒，以及其中，颗粒的位置不形成规则的周期性阵列。
在一些实施例中，通过将网纹化的片压痕或压印至磷光剂可以将网纹传递至固化的或部分固化的磷光剂。
在一些实施例中，在未固化磷光剂420形成之前或者作为未固化磷光剂420的形成的一部分，可以在模具基板410上形成材料，并且在磷光剂固化之后，该材料的全部或一部分可以被移除，从而在固化磷光剂230的一部分上留下空隙、凹点或压痕。图65A-65C示出通过在固化磷光剂之后移除材料产生网纹的工艺的一个实施例的示例。图65A示出其上已经形成LEE 210和颗粒6510的模具基板410。图65B示出在稍后制造阶段中图65A的结构。在图65B中，未固化的磷光剂420已经形成在模具基板410、LEE 210和颗粒6510上并且被固化，并且模具基板410已经被移除，留下其中颗粒6510嵌入或部分嵌入磷光剂230中的结构。图65C示出在稍后制造阶段中图65B的结构。在图65C中，颗粒6510的全部或一部分已经从固化的磷光剂230中移除，留下网纹6410。在一些实施例中，通过在不影响或大致不影响磷光剂230和LEE 210的溶液中蚀刻或者溶解来移除颗粒6510。例如，在一个实施例中，颗粒6510可以包括或基本由一种或多种水溶性材料构成，水溶性材料例如聚乙烯醇(PVA)、氯化铵、氯化钠、面粉、玉米淀粉、蔗糖等。在一个实施例中，颗粒6510可以包括或基本由一种或多种醇溶性材料构成，醇溶性材料例如氯化钠、氯化铵、莰酮、蓖麻油、氯化锂、碘化锂等。在一个实施例中，颗粒6510可以包括或基本由金属构成并且可以通过在合适的湿法或干法蚀刻剂中蚀刻来移除。例如，在一个实施例中，颗粒6510可以包括或基本由铝构成，并且可以通过在盐酸中蚀刻来移除。颗粒6510的成分和将其从磷光剂移除的技术不是本发明的限制。
在一些实施例中，可以通过蚀刻或者移除磷光剂的一部分来网纹化磷光剂230。在一个实施例中，磷光剂230可以被自由蚀刻，即不用掩模地处理，而在其他实施例中，掩模可以用作网纹化工艺的一部分。可以使用多种技术蚀刻硅树脂材料，例如使用基于二甲基乙酰胺的化学品或其他有机溶剂，例如Dynaloy制造的Dynasolve。在一些实施例中，可以在蚀刻之前掩蔽磷光剂，以促进特定尺寸的网纹的形成。如本文所讨论的，这种网纹可以是规则的或者不规则的。例如通过例如使用光刻与掩模结合的图案化和蚀刻可以实现网纹的形成。掩模材料可以包括光刻胶、金属或其他合适的材料。在一些实施例中，可以通过物理掩模或模板刻蚀来实现网纹的形成。在一些实施例中，可以通过凝聚形成掩模，例如通过在磷光剂上形成相对薄层的例如金的金属，然后加热以引起金属中的凝聚以形成可以之后用于网纹形成的相对随机的掩模。
如本文所讨论的，在一些实施例中，白光管芯可以包括具有网纹的磷光剂的一部分，或者覆盖有或者重叠有反射层的磷光剂的一部分，或者两者。在一些实施例中，反射层本身可以被网纹化，而在其他实施例中，网纹可以与反射层分离。
本文的描述主要关注下转换，即使用波长转换材料或磷光剂以将短波长偏移至较长波长，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，可使用上转换或上转换与下转换的组合。
本发明的其他实施例可具有附加或减少的步骤或组件，或可被修改，或以不同的次序实施。一般地，在上文描述中，光发射器、阱、光学部件等的阵列被示出是方形或矩形阵列，但这不是本发明的限制，在其他实施例中，以其他类型的阵列形成这些元件，例如六边形、三角形或任意形状。在一些实施例中，这些元件被分组为单个基板上的不同类型的阵列。
本文使用的术语和表达用作说明书的术语和表达，并不限制使用这些术语和表达排除描述和示出的特征或其多个部分的任意等同体，并且也无此目的。此外，本领域普通技术人员可以理解，在不背离本发明精神和范围的情况下，可使用包含本文披露的概念的其他实施例。因而，在各个方面上，所述实施例都被认为仅是示意性而非限制性的。

Claims (10)

1.一种电子器件，其特征在于，包括：
半导体管芯，包括有源半导体层，其中该半导体管芯具有第一面、与该第一面相对的第二面以及跨越该第一面和第二面的侧壁；
聚合粘结层，具有底面并覆盖该第二面以及该侧壁，其中该聚合粘结层中包含波长转换材以吸收该半导体管芯发射的光线，并且发射具有不同波长的转换光，该转换光和未转换的该光线共同形成混合光；
空间分离的第一触点及第二触点，设置在该半导体管芯的该第一面上，该第一触点及该第二触点具有终端，每个终端的至少一部分未被该聚合粘结层覆盖，该第一触点及该第二触点分别接触该半导体管芯的不同的有源半导体层；
第一导电层，设置在该第一触点上并且电耦合至该第一触点；以及
第二导电层，设置在该第二触点上并且电耦合至该第二触点，其中该第二导电层与该第一导电层空间分离，
其中，该第一导电层及该第二导电层皆包含上表面及与该上表面相对的下表面，其中该上表面接触该底面，该下表面为凹凸表面并具有粗糙度大于该底面的粗糙度。
2.根据权利要求1所述的电子器件，其中该第一导电层及该第二导电层覆盖该半导体管芯的该第一面及该聚合粘结层上。
3.根据权利要求1所述的电子器件，其中该第一导电层及该第二导电层的厚度介于1μm至250μm的范围内之间。
4.根据权利要求1所述的电子器件，其中，该第一导电层和该第二导电层之间分隔一个空隙。
5.根据权利要求1所述的电子器件，其中，该第一导电层或该第二导电层中至少之一包含Cr、Al、Au、Ag、Cu、Ti中至少之一。
6.根据权利要求1所述的电子器件，其中，该波长转换材料包括磷光剂或量子点中至少之一。
7.根据权利要求1所述的电子器件，其中，该半导体管芯的该有源半导体层未设置在半导体基板上。
8.根据权利要求1所述的电子器件，其中，该聚合粘结层的厚度介于5μm和4000μm之间。
9.根据权利要求1所述的电子器件，其中，该第一导电层及该第二导电层对于该半导体管芯或该波长转换材料中至少之一发射的光波长的反射率大于50％。
10.根据权利要求1所述的电子器件，其中，所述聚合粘结层包括硅树脂或环氧树脂中至少之一。
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