TW202339309A - 多晶片發光二極體封裝件的配置 - Google Patents

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托馬斯 切拉諾
亞歷克西斯 里萊
德里克 米勒
大衛 蘇伊希
科林 布萊克利
莎拉 特林克萊
羅伯特 威爾科克斯
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Abstract

本發明揭示了發光二極體(LED)封裝件，並且更具體地揭示了LED封裝件中的多個LED晶片的配置。配置包括LED封裝內的不同類型、不同尺寸及/或不同方向的LED晶片和相應的電性連接。進一步的配置包括針對各種LED晶片具有不同尺寸的個別覆蓋結構，以容納LED晶片的厚度變化及/或歸因於不同的個別覆蓋結構之元件的厚度變化。不同的覆蓋結構元件可以包括發光材料、抗反射層、濾光層和偏光層。藉由考慮LED晶片之間及/或多晶片LED封裝件內的覆蓋結構之間的尺寸變化，聚合的發光表面可以具有改進的發射均勻性。

Description

多晶片發光二極體封裝件的配置
本發明涉及發光二極體(light-emitting diode，LED)封裝件，並且更具體地涉及LED封裝件中的多個LED晶片的配置。
諸如發光二極體(LED)之類的固態照明設備越來越多地被使用於消費和商業應用。LED技術的進步帶來了高效、機械堅固且使用壽命長的光源。因此，現代LED已經實現了各種新的顯示應用，並且越來越多地用於一般照明應用，通常取代白熾燈和螢光光源。
LED是將電能轉換為光的固態設備，通常包括配置在相反摻雜的n型層和p型層之間的一層或多層的半導體材料主動層（或主動區）。當在摻雜層上施加偏壓時，電洞和電子被注入到一個或多個主動層中，在那裡它們重新組合以產生諸如可見光或紫外線發射的發射。LED晶片通常包括主動區，該主動區例如可以由碳化矽、氮化鎵、磷化鎵、磷化銦、氮化鋁、砷化鎵基材料及/或有機半導體材料製成。主動區產生的光子向各個方向發射。
諸如磷光體的發光材料(lumiphoric material)可以配置在LED發射器的光發射路徑中以將光的部分轉換成不同的波長。已經開發出可以為LED發射器提供機械支撐、電性連接和囊封的LED封裝件。離開LED發射器表面的光發射通常在離開之前與LED封裝和發光材料的各種元件或表面相互作用，從而增加了光損失和光發射的潛在不均勻性的機會。因此，在生產具有所需發射特性的高質量光同時還在LED封裝中提供高發光效率方面可能存在挑戰。
本領域不斷尋求改進的LED和固態照明設備，這些LED和固態照明設備具有能夠克服與傳統照明設備相關聯的挑戰的理想照明特性。
本文揭示的態樣涉及發光二極體（LED）封裝件，並且更具體地涉及LED封裝件中的多個LED晶片的配置。配置包括LED封裝件內的不同類型、不同尺寸及/或不同方向的LED晶片和相應的電性連接。進一步的配置包括針對各種LED晶片具有不同尺寸的單獨覆蓋結構，以適用於LED晶片的厚度變化及/或歸因於單獨覆蓋結構的不同元件的厚度變化。不同的覆蓋結構元件可以包括發光材料、抗反射層、濾光層和偏光層(polarization layer)。藉由考慮LED晶片之間及/或多晶片LED封裝件內的覆蓋結構之間的尺寸變化，聚集的發光表面可以具有改進的發射均勻性。
在一個態樣中，一種LED封裝件包括：底座，該底座包括第一側和與第一側相對的第二側；多個金屬跡線，其在底座的第一側上；以及多個發光二極體晶片，其安裝於第一側且與多個金屬跡線電耦接，其中：所述多個LED晶片中的第一LED晶片被安裝到並且電性耦接所述多個跡線中的第一跡線，並且所述第一LED晶片還藉由引線接合而電性耦接所述多個跡線中的第二跡線；並且所述多個LED晶片中的第二LED晶片被安裝到並且電性耦接至所述多個跡線中的第三跡線和第四跡線。在某些實施例中，所述第一跡線藉由跨接線接合而與所述多個跡線中的第五跡線電耦接。在某些實施例中，第一跡線、第二跡線、引線接合、第五跡線和跨接線接合形成用於第一LED晶片的導電路徑，該導電路徑沿著第一側從底座的周圍邊緣延伸到底座的相對的周圍邊緣。所述LED封裝件進一步包括覆蓋結構，所述覆蓋結構對齊(register)所述第二LED晶片，其中：在所述底座上方之所述第一LED晶片的高度大於在所述底座上方之所述第二LED晶片的高度;並且所述覆蓋結構的高度是在所述第一LED晶片的所述高度的20%之內。在某些實施例中，覆蓋結構的所述高度是在所述第一LED晶片的所述高度的5%之內。在某些實施例中，覆蓋結構包括發光材料以及支撐元件，所述支撐元件對於來自所述第二LED晶片以及所述發光材料的光是透光的。
在另一態樣中，LED封裝件包括：底座，包括第一側以及與所述第一側相對的第二側；第一LED晶片以及第二LED晶片，安置在所述底座的所述第一側；以及覆蓋結構，被提供於所述第二LED晶片上，使得所述第二LED晶片被安置在所述覆蓋結構和所述底座之間，其中在所述底座上方之所述第一LED晶片的高度大於在所述底座上方之所述第二LED晶片的高度；並且在所述底座上方之覆蓋結構的高度是在所述第一LED晶片的所述高度的10%之內。在某些實施例中，覆蓋結構的所述高度是在所述第一LED晶片的所述高度的5%之內。在某些實施例中，覆蓋結構包括發光材料以及支撐元件，所述支撐元件對於來自所述第二LED晶片以及所述發光材料的光是透光的。所述LED封裝件進一步包括安置在所述底座的所述第一側上的第三LED晶片以及安置在所述第三LED晶片上的額外的覆蓋結構，其中在所述底座上方之所述第一LED晶片的高度是大於在所述底座上方之所述第三LED晶片的高度，並且在所述底座上方之所述額外的覆蓋結構的高度是在所述第一LED晶片的所述高度的10%之內。在某些實施例中，額外的覆蓋結構包括發光材料，其不同於所述覆蓋結構的所述發光材料。在某些實施例中，所述第二LED晶片以及所述覆蓋結構的所述發光材料被配置以提供白光，所述白光是來自所述第二LED晶片和所述發光材料的混合光；並且所述第三LED晶片以及所述額外的覆蓋結構的所述發光材料被配置以提供光，所述光主要是單一顏色，使得離開所述額外的覆蓋結構之大部分的光包括波長轉換光。所述LED封裝件進一步包括光變材料，所述光變材料在所述第一LED晶片和所述第二LED晶片的側壁上並且在所述底座之部分上，所述部分是所述第一LED晶片和所述第二LED晶片的外部安裝區域。所述LED封裝件其進一步包括囊封劑，所述囊封劑安置在所述光變材料、所述第一LED晶片以及所述覆蓋結構上。在某些實施例中，所述光變材料被安置以從所述第一LED晶片和所述第二LED晶片完全地延伸到所述底座的周圍邊緣。在某些實施例中，所述光變材料被安置成只有部分地從所述第一LED晶片和所述第二LED晶片延伸朝向所述底座的周圍邊緣。所述LED封裝件進一步包括在所述底座上的擋壩，所述擋壩界定所述光變材料的邊界。在某些實施例中，光變材料的周圍邊緣沿著所述底座形成非幾何形狀。
在另一態樣中，LED封裝件包括：底座；被安置在所述底座上的第一LED晶片以及第二LED晶片；在所述第一LED晶片上的第一覆蓋結構，所述第一覆蓋結構包括第一支撐元件，所述第一支撐元件對於由所述第一LED晶片所產生的光是透明的；以及在所述第二LED晶片上的第二覆蓋結構，所述第二覆蓋結構包括第二支撐元件，所述第二支撐元件對於由所述第二LED晶片所產生的光是透明的；其中所述第一支撐元件包括一厚度，所述厚度是不同於所述第二支撐元件的厚度，並且在所述底座上方之所述第一覆蓋結構的高度是在所述底座上方之所述第二覆蓋結構的所述高度的10%之內。在某些實施例中，第一覆蓋結構包括發光材料。在某些實施例中，第一覆蓋結構包括第一光學層，所述第一光學層包括抗反射層、濾光層以及偏光層中的一個或多個。在某些實施例中，第二覆蓋結構包括第二光學層，所述第二光學層包括抗反射層、濾光層以及偏光層中的一個或多個。所述LED封裝件進一步包括光變材料，所述光變材料在所述第一LED晶片和所述第二LED晶片的側壁上並且在所述底座之部分上，所述部分是所述第一LED晶片和所述第二LED晶片的外部安裝區域。所述LED封裝件進一步包括囊封劑，所述囊封劑安置在所述光變材料、所述第一LED晶片以及所述覆蓋結構上。
在另一個態樣中，任何前述態樣單獨地或一起，及/或如本文所述的各種單獨的態樣和特徵，可以組合以獲得額外優勢。除非本文有相反指示，否則本文揭示的各種特徵和元件中的任何一個都可以與一個或多個其他揭示的特徵和元件組合。
在閱讀以下對較佳的實施例的詳細描述且參照隨附圖式後，所屬技術領域中具有通常知識者將理解本發明的範圍並實現其額外的態樣。
以下所列舉的實施例代表了所屬技術領域中具有通常知識者實施實施例時所必需的訊息，並且說明了實施實施例的最佳方式。在參照附圖而閱讀以下描述後，所屬技術領域中具有通常知識者將理解本揭示的概念並且將認識到這些概念未在本文中具體說明的應用。應當理解，這些概念和應用落在本發明說明書和所附申請專利範圍的範圍內。
將理解，儘管用語第一、第二…等等可在本文中用於描述各種元件，但這些元件不應受這些用語限制。這些用語僅用於將一個元件與另一個元件區分開來。例如，第一元件可以被稱為第二元件，並且類似地，第二元件可以被稱為第一元件，而不脫離本發明說明書的範圍。如本文所用，用語“及/或”包括一個或多個相關列出的品項的任何品項和所有的組合。
應當理解，當諸如層、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或延伸到另一元件“上”時，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者可也出現有中間元件。相反的，當一個元素被稱為“直接在”或“直接在”另一個元素上延伸時，不存在中間元件。同樣，應當理解，當諸如層、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上方”或延伸“上方”時，它可以直接在另一元件上方或直接延伸在另一元件上方，或可能存在有中間元件。相反的，當一個元件被稱為“直接在”或“直接在”另一個元件上延伸時，不存在中間元件。還應當理解，當一個元件被稱為“連接”或“耦合”到另一個元件時，它可以直接連接或耦合到另一個元件，或者可以存在中間元件。相反的，當一個元件被稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一個元件時，不存在中間元件。
諸如“在…下方”或“在…上方”或“上方的”或“下方的”或“水平”或“垂直”的相關用語可在本文中用於描述一個元件、層或區域與另一元件、層或區域的關係區域如圖所示。應當理解，這些用語和上面討論的那些用語旨在包括除了圖中描繪的方位之外的裝置的不同方位。
此處使用的用語僅用於描述特定實施例的目的，並不旨在限制本揭示內容。如本文所用，單數形式“一(a)”、“一(an)”和“所述”旨在也包括複數形式，除非上下文清楚地另有說明。還應當理解，用語“包括”及/或“包括”在本文中使用時指定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但是不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。
除非另有定義，本文使用的所有用語（包括技術和科學用語）具有與本揭示所屬領域的所屬技術領域中具有通常知識者普遍理解的相同含義。還應理解，本文使用的用語應被解釋為具有與它們在本說明書和相關技術的上下文中的含義一致的含義，並且不會以理想化或過於正式的意義進行解釋，除非本文明確如此定義。
在此參照本發明說明書的實施例的示意圖來描述實施例。因此，所述層和所述元件的實際尺寸可能不同，並且由於例如製造技術及/或公差而導致與圖示的形狀的變化是可預期的。例如，被圖示或描述為正方形或矩形的區域可以具有圓形或彎曲的特徵，並且被圖示為直線的區域可以具有一些不規則性。因此，圖中所示的區域是示意性的並且它們的形狀不旨在說明裝置的區域的精確形狀並且不旨在限制本揭示的範圍。此外，為了說明的目的，結構或區域的尺寸可能相對於其他結構或區域被放大，因此，提供這些結構或區域以說明本主題的一般結構，並且可以或可以不按比例繪製。附圖之間的共同元件在本文中可以用共同元件符號表示並且隨後可能不再重新描述。
本文揭示的態樣涉及發光二極體（LED）封裝件，並且更具體地涉及LED封裝件中的多個LED晶片的配置。配置包括LED封裝件內的不同類型、不同尺寸及/或不同定向的LED晶片和相應的電性連接。進一步的配置包括針對各種LED晶片具有不同尺寸的單獨覆蓋結構，以適應LED晶片的厚度變化及/或歸因於單獨覆蓋結構的不同元件的厚度變化。不同的覆蓋結構元件可以包括發光材料、抗反射層、濾光層和偏光層。藉由考慮LED晶片之間及/或多晶片LED封裝件內的覆蓋結構之間的尺寸變化，聚集發光表面可以具有改善的發射均勻性。
在深入研究本發明的各個態樣的具體細節之前，提供了可能包括在本發明的示例性LED中的各種元件的概述以用於本文的上下文內容中。LED晶片通常包括主動式LED結構或區域，其可以具有以不同方式配置的許多不同半導體層。LED及其主動式結構的製造和操作在本領域中是眾所周知的並且在此僅簡要地討論。主動式LED結構的層可以使用已知製程來製造，其中合適的製造製程是使用金屬有機化學氣相沉積法。主動式LED結構的層可以包括許多不同的層，並且通常包括夾在n型和p型相反摻雜磊晶層之間的主動層，所有這些磊晶層依次形成在生長基板上。應當理解，附加層和元件也可以包含在主動式LED結構中，包括但不限於緩衝層、成核層、超晶格結構、未摻雜層、包覆層、接觸層和電流擴散層以及光萃取層和元件。主動層可以包括單量子井、多量子井、雙異質結構或超晶格結構。
主動式LED結構可以由不同的材料系統製造，其中一些材料系統是基於Ⅲ族氮化物的材料系統。第Ⅲ族氮化物是指氮（N）與元素週期表中Ⅲ族元素（通常為鋁（Al）、鎵（Ga）、銦（In））形成的半導體化合物。氮化鎵(GaN)是一種常見的二元化合物。Ⅲ族氮化物也指三元和四元化合物，例如氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)和氮化鋁銦鎵(AlInGaN)。對於Ⅲ族氮化物，矽(Si)是常見的n型摻雜劑，鎂(Mg)是常見的p型摻雜劑。因此，對於基於Ⅲ族氮化物的材料系統，主動層、n型層和p型層可以包括未摻雜或摻雜有Si或Mg的一層或多層的GaN、AlGaN、InGaN和AlInGaN。其他材料系統包括碳化矽(SiC)、有機半導體材料和其他III-V族系統，例如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)和相關化合物。
主動式LED結構可以成長在生長基板上，該生長基板可以包括許多材料，例如藍寶石、SiC、氮化鋁(AlN)、GaN、GaAs、玻璃或矽。SiC具有某些優勢，例如比其他基板更接近III族氮化物的晶格匹配，並產生高質量的III族氮化物膜。SiC還具有非常高的熱導率，因此SiC上的III族氮化物裝置的總輸出功率不受基板熱耗散的限制。藍寶石是另一種常見的III族氮化物基板，也具有一定的優勢，包括成本較低、製造製程成熟、透光光學性能好…等等。
主動式LED結構的不同實施例可以發射不同波長的光，這取決於主動層以及n型和p型層的組成。在一些實施例中，主動式LED結構發射具有大約430奈米(nm)至480nm的峰值波長範圍的藍光。在其他實施例中，主動式LED結構發射峰值波長範圍為500nm至570nm的綠光。在其他實施例中，主動式LED結構發射峰值波長範圍為600nm至650nm的紅光。在某些實施例中，主動式LED結構可以被配置為發射可見光譜之外的光，包括紫外(UV)光譜的一個或多個部分。UV光譜通常分為三個波長範圍類別，用字母A、B和C表示。以這種方式，UV-A光通常定義為315 nm至400 nm的峰值波長範圍，UV-B通常定義為峰值波長範圍為280 nm至315 nm，而UV-C通常定義為峰值波長範圍為100 nm至280 nm。UV LED特別適用於與空氣、水和表面等微生物消毒相關的應用。在其他應用中，UV LED也可以配備一種或多種發光材料，以提供具有聚集發射的LED封裝，該發射具有寬頻譜和改進的顏色品質以用於可見光之應用。
LED晶片也可以覆蓋有一種或多種發光材料（本文也稱為發光體(lumiphor)），例如磷光體，使得至少一些來自LED晶片的光被一種或多種發光體吸收並且轉換為根據來自一種或多種發光體的特徵而發射的一種或多種不同的波長光譜。關於此點，接收至少一部分由LED源產生的光的至少一個發光體可以重新發射具有與LED源不同的峰值波長的光。可以選擇LED源和一種或多種發光材料，使得它們的組合輸出產生具有一種或多種所需特性（例如顏色、色點、強度、光譜密度..等等）的光。在某些實施例中，LED晶片的發射總和，可選地與一種或多種發光材料組合，可以配置成提供冷白光、中性白光或暖白光，例如在2500凱式溫度(K)至10,000 K的色溫範圍內。在某些實施例中，可以使用具有青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值波長的發光材料。在某些實施例中，LED晶片和一種或多種發光體（例如磷光體）的組合發出通常為白色的光組合。一種或多種磷光體可以包括黃色（例如，YAG:Ce）、綠色（例如，LuAg:Ce）和紅色（例如，Ca i-x-ySr xEu yAlSiN 3）發光磷光體及其組合。在其他實施例中，LED晶片和相應的發光材料可以被配置成主要發射來自發光材料的轉換光，使得總發射包括很少或不包括對應於LED晶片本身的可察覺的發射。
如本文所述的發光材料可以是或包括磷光體、閃爍體(scintillator)、發光墨水(lumiphoric ink)、量子點材料、日光膠帶(day glow tape)..等等中的一種或多種。發光材料可以藉由任何合適的方式提供，例如，直接塗覆在LED的一個或多個表面上、分散在配置為覆蓋一個或多個LED的密封材料中及/或塗覆在一個或多個光學或支撐元件上（例如，藉由粉末塗料、噴墨印刷…等等）。在某些實施例中，發光材料可以被提供為下轉換式(downconverting)材料或上轉換式(upconverting)材料並且也可以是下轉換式和上轉換式材料的組合。在某些實施例中，配置成產生不同峰值波長的多種不同（例如，組成不同）的發光材料可配置成接收來自一個或多個LED晶片的發射。可以各種配置方式將一種或多種發光材料提供在LED晶片的一個或多個部分上。在某些實施例中，可以在LED晶片的一個或多個表面上提供發光材料，而此LED晶片的其他表面可以沒有發光材料。在某些實施例中，LED晶片的頂表面可以包括發光材料，而LED晶片的一個或多個側表面可以沒有發光材料。在某些實施例中，LED晶片的所有或基本上所有外表面（例如，接觸限定或安裝表面除外）可以塗有或以其他方式覆蓋有一種或多種發光材料。在某些實施例中，一種或多種發光材料可以基本上均勻的方式配置在LED晶片的一個或多個表面上或上方。在其他實施例中，一種或多種發光材料可以以關於材料組成、濃度和厚度中的一種或多種不均勻的方式配置在LED晶片的一個或多個表面上或之上。在某些實施例中，一種或多種發光材料的加載百分比可以在LED晶片的一個或多個外表面上或之間變化。在某些實施例中，一種或多種發光材料可以在LED晶片的一個或多個表面的部分上圖案化以包括一個或多個條紋、點、曲線或多邊形形狀。在某些實施例中，多種發光材料可以配置在LED晶片上或上方的不同離散區域或離散層中。
在某些實施例中，一種或多種發光材料可被提供為波長轉換元件或覆蓋結構的至少一部分，其被提供在LED晶片上方。波長轉換元件或覆蓋結構可包括支撐元件和一種或多種發光材料，所述發光材料可藉由任何合適的方式被提供，例如藉由塗覆支撐元件的表面或藉由將發光材料結合在支撐元件內。在一些實施例中，支撐元件可以由透明材料、半透明材料或透光材料所組成，例如藍寶石、SiC、矽樹脂及/或玻璃（例如，硼矽酸鹽及/或熔融石英）。本發明的波長轉換元件和覆蓋結構可以由塊狀材料形成，該塊狀材料可選地被圖案化然後被分割。在某些實施例中，圖案化可藉由蝕刻製程（例如，濕式或乾式蝕刻）或藉由以其他方式改變表面的另一種製程來執行，例如使用雷射或鋸刀。在某些實施例中，波長轉換元件和覆蓋結構可以在執行圖案化製程之前或之後變薄。在某些實施例中，波長轉換元件和覆蓋結構可以包括對應於LED封裝件的發光區域的大致平坦的上表面。
可以使用例如透明黏著劑的層將波長轉換元件和覆蓋結構附接到一個或多個LED晶片。在某些實施例中，透明黏著劑的層可包括折射率在約1.3至約1.6範圍內的矽氧樹脂，其小於其上放置有波長轉換元件的LED晶片的折射率。在各種實施例中，波長轉換元件可以包括諸如玻璃中磷光體或陶瓷磷光體板配置的配置。玻璃或陶瓷磷光體板配置可藉由將磷光體顆粒與玻璃料或陶瓷材料混合，將混合物壓成平面形狀，然後燒製或燒結混合物以形成可切割或分離成單獨的硬化結構來形成波長轉換元件。
如本文所用，當撞擊在層或區域上的發射輻射的至少80％通過層或區域出現時，發光裝置的層或區域可被認為是“透明的”。此外，如本文所用，當撞擊到層或區域上的發射輻射的至少80％被反射時，LED的層或區域被認為是“反射的”或具體實現為“鏡子”或“反射器”。在一些實施例中，發射輻射包括可見光，例如具有或不具有發光材料的藍色及/或綠色LED。在其他實施例中，發射輻射可以包括不可見光。例如，在基於GaN的藍色及/或綠色LED的背景下，銀(Ag)可被視為反射材料（例如，至少80%的反射率）。在UV LED的情況下，可以選擇合適的材料以提供期望的並且在一些實施例中高的反射率及/或期望的並且在一些實施例中低的吸收率。在某些實施例中，“透光”材料可以被配置成透射至少50％的期望波長的發射輻射。
本揭示可用於具有多種幾何形狀的LED晶片，例如垂直幾何形狀或橫向幾何形狀。垂直幾何LED晶片通常包括在LED晶片的相對側或表面上的陽極和陰極連接件。橫向幾何形狀的LED晶片通常包括在LED晶片的與基板（例如生長基板）相對的同一側上的陽極和陰極連接件。在某些實施例中，橫向幾何形狀的LED晶片可以安裝在LED封裝件的底座上，使得所述陽極和陰極連接件在LED晶片的與底座相對的面上。在這種配置中，引線接合可用於提供與所述陽極和陰極連接件的電性連接。在其他實施例中，橫向幾何形狀的LED晶片可以倒裝晶片安裝在LED封裝的底座的表面上，使得所述陽極和陰極連接件在主動式LED結構的相鄰於所述底座的面上。在此配置中，電跡線或圖案可設置在底座上以用於提供電性連接到LED晶片的陽極和陰極連接件。在倒裝晶片配置中，主動式LED結構被配置在LED晶片的基板和用於LED封裝件的底座之間。因此，從主動式LED結構發射的光可以在期望的發射方向上穿過基板。在其他實施例中，主動式LED結構可以結合到載體底座，並且可以移除生長基板，使得光可以離開主動式LED結構而不穿過生長基板。
根據本發明的多個態樣，LED封裝件可以包括一個或多個元件，例如發光材料、囊封劑、光變材料、透鏡和電觸點…等等，其提供有一個或多個LED晶片。在某些態樣中，LED封裝件可包括支撐構件，例如底座或引線框。適用於底座的材料包括但不限於陶瓷材料(例如氧化鋁或氧化鋁、AlN)或有機絕緣體(例如聚醯亞胺(PI)和聚鄰苯二甲醯胺(PPA))。在其他實施例中，底座可以包括印刷電路板（PCB）、藍寶石、Si或任何其他合適的材料。對於PCB的實施例，可以使用不同的PCB類型，例如標準FR-4 PCB、金屬芯PCB或任何其他類型的PCB。在更進一步的實施例中，支撐結構可以具體實現為引線框結構。光變材料可以配置在LED封裝件內以在期望的發射方向或圖案中反射或以其他方式重新定向來自一個或多個LED晶片的光。
如本文所用，光變材料可包括許多不同的材料，包括反射或重新定向光的光反射材料、吸收光的光吸收材料和用作觸變劑的材料。如本文所用，用語“反光”是指反射、折射、散射或以其他方式重新定向光的材料或顆粒。對於反光材料，光變材料可以包括熔融二氧化矽、蒸發的二氧化矽、二氧化鈦（TiO 2）或懸浮在黏著劑中的金屬顆粒(例如矽氧樹脂或環氧樹脂)。在某些態樣中，粒子可具有被配置為在期望方向上折射光發射的折射係數或折射率。在某些態樣中，反光顆粒也可稱為光散射顆粒。反光顆粒或散射顆粒與黏著劑的重量比例可包括約0.15:1至約0.5:1的範圍、或約0.5:1至約1:1的範圍、或約0.5:1至約1:1的範圍約1:1至約2:1，其取決於固化前所需的黏度。對於吸光材料，光變材料可以包括碳、矽或懸浮在諸如矽樹脂或環氧樹脂的黏著劑中的金屬顆粒中的至少一種。光反射材料和光吸收材料可以包括奈米顆粒。在某些實施例中，光變材料可以包括通常為白色的顏色以反射和重新定向光。在其他實施例中，光變材料可以包括通常不透明的顏色，例如用於吸收光和增加對比度的黑色或灰色。在某些實施例中，光變材料包括懸浮在黏著劑中的光反射材料和光吸收材料。
已經開發出包括多個LED晶片的LED封裝件，這些LED晶片聚集在一起以提供增加的光輸出及/或單個LED封裝件發射多種顏色及/或峰值波長的光的能力。可以根據所需的發射強度和分佈來選擇LED封裝件內的各個LED晶片的相對尺寸或面積。在某些實施例中，LED封裝件內的LED晶片可具有較小尺寸(例如0.5毫米(mm)乘以0.5毫米)及/或較大尺寸(例如2毫米乘以2毫米，或從0.5毫米乘以0.5毫米到1毫米乘以1毫米的其他範圍)。在某些實施例中，每個LED晶片的最長橫向尺寸可以在從0.5mm到2mm的範圍內，或者在從1mm到2mm的範圍內，或者在從0.5mm到1mm的範圍內。在至少一個尺寸為0.5毫米或更大的此類範圍內，LED晶片可能非常適合在小型的佔有面積中提供高輸出功率。
對於多色應用，多個單獨形成的LED晶片通常組合在一個共同的LED封裝件內。然而，單獨形成的LED晶片可能具有不同的尺寸、形狀、發射分佈及/或電壓要求，特別是對於發射不同峰值波長的LED晶片。這種變化會導致不均勻的光發射，特別是當具有不同高度的各種LED晶片被配置在同一LED封裝件內時，從而形成具有可變高度的LED封裝的聚集發光表面。根據本發明的一態樣，提供了LED封裝件的配置，其中各種不同的LED晶片類型及/或LED晶片定向的組合被配置在一起，同時還為LED封裝件的聚集發光表面提供基本均勻的高度。在進一步的態樣中，不同類型的發光材料及/或LED晶片蓋可以與一種或多種類型或定向的LED晶片配置在一起，同時還為LED封裝件的聚集發光表面提供基本均勻的高度。範例性LED晶片覆蓋物包括透光材料、發光材料、紋理化表面、濾光結構、偏振結構、抗反射結構和其他形式的光束整形的各種組合。
圖1A是LED封裝件10的俯視圖，其中多個LED晶片12-1至12-4彼此緊密靠近地組裝在底座14上。LED晶片12-1至12-4可以包括晶片類型及/或LED晶片定向的各種組合。例如，不同的晶片類型可以包括被配置為發射紅色波長的光的第一LED晶片12-1、被配置為發射綠色波長的光的第二LED晶片12-2、被配置為發射綠色波長的光的第三LED晶片12-3以及被配置為發射藍色波長的光與波長轉換光的組合的第四LED晶片12-4，所述波長轉換光來自與第四LED晶片12-4對齊的發光材料。為了提供不同發射波長的不同晶片類型，LED晶片12-1至12-4的結構及/或定向可以彼此不同。例如，第一LED晶片12-1可以以垂直方向排列，在相對側進行電性連接，而LED晶片12-2至12-4可以以倒裝晶片方向排列，其中在與底座14的界面處從LED晶片12-2至12-4的同一側進行電性連接。
圖1A中提供的俯視圖是從其上安裝有LED晶片12-1至12-4的底座14的第一側14’或頂側的透視圖。形成圖案的多條金屬跡線16-1至16-11被設置在底座14的第一側14’上，用於提供與LED晶片12-1至12-4中的每一個的電性連接件，而與定向無關。金屬跡線16-1至16-11可以包括任何數量的金屬及/或金屬層，包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)或其合金…等等。在某些實施例中，金屬跡線16-1至16-11被設置為向LED晶片12-1至12-4中的每一個提供單獨的電性連接，使得LED晶片12-1至12-4相對於彼此是可獨立地控制。由於第一LED晶片12-1被配置為垂直定向，LED晶片12-1的第一電性連接可以由安裝LED晶片12-1底側的金屬跡線16-3所提供，並且LED晶片12-1的第二電性連接可以由與LED晶片12-1橫向間隔開的金屬跡線16-7所提供。以這種方式，一個或多個引線接合18可以將LED晶片12-1的頂側電性連接到金屬跡線16-7。引線接合18可以在金屬跡線16-2上延伸，使得LED晶片12-1與金屬跡線16-2電隔離。相比之下，每個LED晶片12-2至12-4可以倒裝晶片安裝到不同的金屬跡線對（例如，16-9和16-2用於LED晶片12-2、16-8和16-10用於LED晶片12-3以及16-4和16-11用於LED晶片12-4）。
為了容納LED晶片12-1至12-4的垂直和倒裝晶片定向的組合，金屬跡線16-1至16-11可以包括比獨立可控電性連接通常所需的跡線更多的跡線。在習知應用中，四個LED晶片可能需要8個獨立的電性連接以提供獨立可控的功能。如圖1A所示，LED晶片12-1、12-3、12-4中的某些LED晶片的沿著第一側14’的電路徑可以包括多於兩條的金屬跡線。例如，具有垂直定向的LED晶片12-1安裝在金屬跡線16-3上並與金屬跡線16-3電耦接。然後金屬跡線16-3藉由一個或多個第一跨接線接合20與金屬跡線16-1電耦接。第一跨接線接合20可以配置在金屬跡線16-2上方並與其電性隔離。對此態樣，LED晶片12-1的電性連接包括三個金屬跡線16-1、16-3和16-7，它們形成穿越底座14的兩個相對邊緣之間的導電路徑。以類似的方式，LED晶片12-3的導電路徑包括三個金屬跡線16-5、16-9、16-10和第二跨接線接合22，並且LED晶片12-4的導電路徑包括三個金屬跡線16-4、16-6、16-11和第三跨接線接合24。然而，LED晶片12-2的導電路徑僅包括兩條金屬跡線16-2、16-8。值得注意的是，上述導電路徑中的每一個都被設置成穿越底座14的兩個相對邊緣之間。在每個相對的邊緣處，可以提供導電通孔26，其將導電路徑路由通過底座14。在某些實施例中，諸如靜電放電(ESD)晶片或齊納二極體的過度電性應力元件(electrical overstress element)34可以被設置在LED晶片12-1至12-4中的一個或多個的電路徑中。
圖1B是圖1A的LED封裝件10的仰視圖，其示出了安裝墊28-1至28-8和導熱墊30的配置。圖1B中提供的仰視圖是從底座14的與第一側14’相對的第二側14”或底側的透視圖。安裝墊28-1至28-8包括以用於圖1A的LED晶片12-1至12-4中的每一個的兩對，藉由通孔26以電性連接到圖1A的金屬跡線16-1、16-2、16-5、16-6、16-7、16-8、16-9和16-11中的不同金屬跡線。例如，安裝墊28-1可以電性耦接到金屬跡線16-7，而安裝墊28-8可以電性耦接到金屬跡線16-1。以此方式，安裝墊28-1、28-8形成LED晶片12-1的陽極和陰極連接件。可以藉由安裝墊28-2至28-7為其他LED晶片12-2至12-4提供類似的配置。當存在有導熱墊30時，導熱墊30可以具體實現為電絕緣金屬跡線，其占據第二側14”上的底座14的大面積以提供散熱。在某些實施例中，導熱墊30可包括呈槽口或其他形狀形式的極性指示器32。
圖2是類似於圖1A和圖1B的LED封裝件10的LED封裝件36的側視圖，其在底座14上添加了囊封劑38。圖3是LED封裝件40的側視圖，其也類似於圖1A和圖1B的LED封裝件10並且包括與圖2的LED封裝件不同形狀的囊封劑38。可以提供囊封劑38或囊封劑層以囊封LED晶片12-1至12-4以及圖1A的金屬跡線16-1至16-11的一個或多個部分。囊封劑38可以接觸或直接接觸底座14的一個或多個部分。許多不同的材料可用於囊封劑38，包括矽氧樹脂、塑料、環氧樹脂或玻璃，其藉由合適的材料與模製製程兼容。矽氧樹脂適用於模塑，並為光發射提供合適的光傳輸特性。
如圖2所示，囊封劑38可以被模製成具有外表面38’的透鏡形狀，外表面38’被彎曲以將LED封裝件36的組合光譜輸出塑形。關於此態樣，囊封劑38可以被配置成將在LED封裝件36內產生的光的不同峰值波長塑形、准直及/或混合。取決於所需的光輸出，不同的模製技術可以提供具有許多不同形狀的囊封劑38，包括半球形、橢圓球形、扁平形、六角形和正方形。在某些實施例中，囊封劑38的合適形狀包括彎曲表面和平坦表面，例如具有平坦側表面的半球形頂部。如圖3所示，外表面38’可以形成為在底座14上方的平坦表面或平坦透鏡。除非對本發明的任何實施例另有規定，否則本發明的原理可適用於任何形狀的囊封劑38，包括彎曲及/或平面透鏡形狀。
圖4A是LED封裝件42的俯視圖，LED封裝件42類似於圖1A和1B的LED封裝件10並且還包括光變材料44，所述光變材料44配置成覆蓋在LED晶片12-1到12-4外部的底座的部分。光變材料44可以用光反射及/或光折射材料形成，使得來自LED晶片12-1至12-4的光可以被重新定向到LED封裝件42的期望發射方向，同時減少光損失。在某些實施例中，光變材料44可以配置為具有大致白色。如圖所示，光變材料44被配置成從底座14的周圍邊緣延伸到每個LED晶片12-1至12-4的周圍邊緣，並且在LED晶片12-1至12-4中的相鄰的LED晶片之間。在此態樣中，用於LED封裝件42的聚集發光表面可以由LED晶片12-1至12-4的頂表面共同形成。雖然過度電性應力元件34可以從圖4A的俯視圖可見，光變材料44可以配置成覆蓋在底座14之上的過度電性應力元件34。極性指示器46可以被蝕刻或以其他方式形成在光變材料44的表面上。在其他實施例中，可以省略極性指示器46。
圖4B是沿圖4A的截線4B-4B所截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片12-1及第四LED晶片12-4。在某些實施例中，第一LED晶片12-1可以配置為發射單一顏色的波長，例如紅色，並且第四LED晶片12-4可以配置為提供白光，其是由LED晶片12-4和發光材料48所發出的多種顏色波長的組合。LED晶片12-4可以發射藍色波長的光並且發光材料48可以包括黃色、綠色及/或紅色磷光體材料。以這種方式，LED晶片12-1和12-4可以不同的安裝方向配置，例如垂直安裝的LED晶片12-1和倒裝安裝的LED晶片12-4，以及其他配置，例如不同的材料類型和整體尺寸。舉例而言，第一LED晶片12-1可以配置成在底座14上方的高度明顯大於LED晶片12-4的相應高度，例如大於25%。為了避免LED封裝件42的出光面不平整，覆蓋結構50-4可以設置有合適的厚度，使得覆蓋結構50-4的高度在LED晶片12-1高度的20%、或10%、或5%、或1%以內，或LED晶片12-1高度的5%或1%。覆蓋結構50-4可以包括支撐元件52和發光材料48。支撐元件52可以具體實現為如前所述的覆板。在某些實施例中，支撐元件52包括對LED晶片12-4發出的光及/或發光材料48產生的光具有透光性的材料，例如玻璃、藍寶石…等等。如圖所示，覆蓋結構50-4被定位在LED晶片12-4上，使得LED晶片12-4設置在覆蓋結構50-4和底座14之間。覆蓋結構50-4可以延伸少量超過LED晶片12-4的橫向邊緣，同時與LED晶片12-1保持間隙。光變材料44可以配置在底座14的部分上，所述部分位於LED晶片12-1、12-4的外部安裝區域，並且囊封劑38可以設置在光變材料44上、LED晶片12-1、12-4上以及覆蓋結構50-4上。
圖4C是沿圖4A的截線4C-4C所截取的LED封裝件42的截面圖，其包括第二LED晶片12-2與第三LED晶片12-3。圖4D是沿圖4A的截線4D-4D截取的LED封裝件42的截面圖，其包括第一LED晶片與第二LED12-2晶片。在某些實施例中，第二LED晶片12-2可以配置為發射單一顏色的波長，例如綠色，並且第三LED晶片12-3可以配置為發射不同的單一顏色的波長，例如藍色。在某些實施例中，藍色和綠色LED晶片可以由具有相似尺寸的相同或相似材料形成。如圖4C和4D所示，第二LED晶片12-2在底座14上方的高度可以與第三LED晶片12-3在底座14上方的高度相同，兩者均小於第一LED晶片12-1的高度。以此方式，LED晶片12-2及12-3上可分別設置額外的覆蓋結構50-2及50-3，以提供覆蓋結構50-2及50-3的高度在LED晶片12-1的高度的10%、或5%、或1%以內。對此，覆蓋結構50-2和50-3的支撐元件52可以具有比圖4B的覆蓋結構50-4的支撐元件52更厚的厚度。回到圖4A，包括每個LED晶片12-1至12-4的LED封裝件42的聚集發光表面可以共同具有在基板14之上的高度，在基板14之上的高度在整個LED封裝件42之偏差不超過10%、或不超過5%、或不超過1%。如針對圖4B所描述的，光變材料44可以配置在底座14的部分上，所述部分位於LED晶片12-1至12-4的外部安裝區域，並且囊封劑38可以設置在光變材料44上、在LED晶片12-1至12-4上並且在覆蓋結構50-2至50-4上。
圖5A是LED封裝件54的俯視圖，其類似於圖4A的LED封裝件42並且包括不同配置的第二LED晶片12-2及第三LED晶片12-3。圖5B是沿圖5A的截線5B-5B所截取的LED封裝件54的截面圖，其包括第一LED晶片12-1與第四LED晶片12-4。圖5C是沿圖5A的截線5C-5C所截取的LED封裝件54的截面圖，其包括第二LED晶片12-2與第三LED晶片12-3。圖5D是沿圖5A的截線5D-5D截取的LED封裝件54的截面圖，其包括第一LED晶片12-1與第二LED晶片12-2。第四LED晶片12-4和覆蓋結構50-4可以如上文針對圖4B所描述的那樣設置。在某些實施例中，第二LED晶片12-2可以配置為發射單一顏色的波長，例如綠色，並且第三LED晶片12-3可以配置為發射不同的單一顏色的波長，例如藍色。如圖5C及圖5D中所示，第二LED晶片12-2及第三LED晶片12-3可被設置而具有高度，所述高度與在所述底座14上方的第一LED晶片12-1的高度相同或是在所述底座14上方的第一LED晶片12-1的高度的10%之內、5%之內或是1%之內。對此，包括每個LED晶片12-1至12-4的LED封裝件54的聚集發光表面可以共同地具有在基板14之上的高度，在基板14之上的所述高度在整個LED封裝件54之偏差不超過10％、或不超過5％、或不超過1%。
圖6A是LED封裝件56的俯視圖，其類似於圖5A的LED封裝件54並且包括不同配置的第一LED晶片的12-1。圖6B是沿圖6A的截線6B-6B所截取的LED封裝件56的截面圖，其包括第一LED晶片12-1與第四LED晶片12-4。圖6C是沿圖6A的截線6C-6C所截取的LED封裝件56的截面圖，其包括第二LED晶片12-2與第三LED晶片12-3。圖6D是沿圖6A的截線6D-6D截取的LED封裝件56的截面圖，其包括第一LED晶片12-1與第二LED晶片12-2。第二LED晶片12-2、第三LED晶片12-3、第四LED晶片12-4以及覆蓋結構50-4的排列方式可與圖5B類似。在某些實施例中，第一LED晶片12-1可以配置為主要發射波長轉換的單一顏色，例如紅色。舉例來說，第一LED晶片12-1可以被配置為以與第四LED晶片12-4類似的方式發射藍色波長。LED晶片12-1的覆蓋結構50-1可以包括發光材料58和對應的支撐元件52，其中發光材料58可以在接收到來自LED晶片12-1的藍光時產生紅色發射。發光材料58的加載可以被配置為使得離開覆蓋結構50-1的大部分光是紅色的。覆蓋結構50-1和覆蓋結構50-4可以被配置為具有在底座14之上的高度，所述高度是第二LED晶片12-2和第三LED晶片12-3的高度的10%以內、或5%以內、或1%以內，從而為LED封裝件56提供了更高的均勻性的聚集發光表面。
圖7A是LED封裝件60的俯視圖，其類似於圖4A的LED封裝件42並且還包括一配置，其中光變材料44只部份地覆蓋在LED晶片12-1到12-4的外部的底座14。在某些實施例中，光變材料44可以配置成覆蓋LED晶片12-1至12-4中的每一個的側面而不延伸到底座14的周圍邊緣。對此，從LED晶片12-1到12-4的側壁橫向發射的光可以被光變材料44重新定向，同時允許LED封裝件的其他元件與底座14的在光變材料44之外的部分接觸。在某些實施例中，光變材料44的周圍邊緣44’可以形成橫向圍繞LED晶片12-1至12-4的環。所述環狀可以具體實現為圓形、矩形、六邊形、八邊形，或者甚至是沿著底座14的不均勻或非幾何的形狀。
圖7B是沿圖7A的截線7B-7B所截取的LED封裝件60的截面圖，其包括第一LED晶片12-1與第四LED晶片12-4。如圖7B進一步所示，用於LED封裝件60的囊封劑38可以具有類似於圖2的形狀，儘管在其他實施例中，囊封劑38可以具有類似於圖3的形狀。由於光變材料44的周圍邊緣44’僅部分地覆蓋底座14，LED封裝件60的其他部分可以在光變材料44之外接觸底座14。舉例而言，囊封劑38可以黏附到光變材料44和底座14的在光變材料44的周圍邊緣44’之外的部分。這種配置可以防止或減少可能沿著囊封劑38的飛邊部分38”而存在的光變材料44的量。飛邊部分38”可以定義為囊封劑38的橫向延伸，其在彎曲的外表面38’之外並且延伸到底座14的周圍邊緣。飛邊部分38”通常設置有一定的厚度以確保囊封劑38的合適的機械穩定性。以這種方式，如果光變材料44存在於飛邊部分38”處，則飛邊部分38”的相同厚度將其定位在底座14上方更高的位置。這可以藉由提高囊封劑38的整體高度或藉由為彎曲的外表面38’提供更小的尺寸來改變LED封裝件60的光發射。藉由減少沿飛邊部分38”存在的光變材料44的量，可以避免這種配置。在某些實施例中，光變材料44的高度可以隨著與LED晶片12-1至12-4的周圍邊緣的距離增加而減小。
圖8是LED封裝件62的截面圖，其類似於圖7A和7B的LED封裝件60並且還包括擋壩64，擋壩64被配置以限制所述光變材料44至底座的14部分。以這種方式，擋壩64可以限定底座14上的光變材料44的邊界。擋壩64可以包括如圖7A的周圍邊緣44’所描述的以環形形狀形成在底座上的結構。然後可以將光變材料44分配在LED晶片12-1至12-4周圍並且由擋壩64限制在底座上。在某些實施例中，擋壩64可包括與光變材料44相同的材料。在其他實施例中，擋壩64可以包括不同的材料。舉例而言，光變材料44可以包括TiO 2顆粒在矽氧樹脂黏著劑中，而擋壩64也可以包括TiO 2顆粒在矽氧樹脂黏著劑中或擋壩64可包括不含TiO 2粒子的矽氧樹脂。
圖9是LED封裝件66的俯視圖，其類似於圖7A和7B的LED封裝件60並且包括不同配置的光變材料44。在某些實施例中，光變材料44可以藉由單獨的分配步驟形成，這些分配步驟將光變材料44的一個或多個部分提供為沿著一個或多個LED晶片12-1至12-4的邊緣間隔開的液滴。然後可以允許液滴藉由底座14上的潤濕(wicking)及/或毛細作用沉降(settle)在一起，以沿著底座14形成不均勻或非幾何形狀。如圖9所示，光變材料44的周圍邊緣44’在LED晶片12-1至12-4周圍形成不規則或非幾何形狀，同時仍然減少可以存在於底座14的周圍邊緣附近的光變材料44的量。
雖然上述實施例中的某些實施例是在具有不同發射波長及/或發光材料的各種組合的LED晶片的情況下提供的，但是所揭示的原理適用於包含發光材料的光學層之外的光學層。舉例而言，LED晶片的覆蓋結構可能包括一個或多個光學層，其單獨或以各種組合形式具體實現為抗反射層或塗層、濾光層或塗層以及偏光層或塗層，以提供具有改進的光輸出、增加的光萃取、改進的發射均勻性和改進的發射對比度中的一種或多種LED封裝件。在各個態樣中，光學層可以包括但不限於無機材料、介電材料和金屬材料。
如本文所用，抗反射層或塗層可包括一層或多層，其具有經選擇以減少光在其界面處的反射或折射的折射率。在某些實施例中，如本文所揭示的抗反射層可包含從界面一側的折射率過渡到另一側的單個或多個薄層。對此，抗反射層可以具有梯度折射率，其值是在與界面一側上的第一介質相關聯的第一折射率以及與在界面的另一側上的第二介質相關聯的第二折射率之間的範圍內。有利地，藉由使用抗反射層在不同介質之間過渡，可以避免折射率的突然變化，這可以減少在界面處內部反射的光量。抗反射層可以包括許多不同的材料，包括但不限於一種或多種矽氧化物(例如，SiO 2)、鋯氧化物(例如，ZrO 2)、鋁氧化物(例如，Al 2O 3)、鈦氧化物(例如，TiO 2)、銦氧化物(例如，In 2O 3)、氧化銦錫(ITO)、氮矽化合物(例如，SiN X)、氟化鎂(例如，MgF 2)、氟化鈰(例如，CeF 3)、含氟聚合物及其組合。多層抗反射結構內的抗反射層或子層的相對厚度可以包括目標光的四分之一波長和半波長值的一個或多個組合，例如由LED晶片發射的光的波長及/或發光材料提供的光的波長。
如本文所用，濾光層或塗層可包括具有可變厚度及/或折射率差異的多個子層配置，它們共同具有通過某些波長的光同時反射或以其他方式重新定向其他波長的光的能力。在各種配置中，如本文所述的濾光層可包括帶通濾波器、高通濾波器、低通濾波器和凹口或帶止濾波器中的一個或多個。帶通濾波器可以被配置成促進特定範圍內的波長通過而反射特定範圍外的波長。低通濾波器可以促進低於特定值的波長通過，同時反射更高的波長。高通濾波器可以促進高於特定值的波長通過，同時反射較低的波長。最後，凹口或帶止濾波器可以促進特定範圍內的波長被反射，同時促進特定範圍外的波長通過。作為非限制性示例，帶通濾光器可以包括具有交替折射率材料（例如，高-低）的交替層，其中相對層厚度被特別選擇以促進特定波段的建設性干涉同時反射特定波長範圍外的波長。根據本發明的濾光層可以包括如作為上述抗反射層所提供的任何材料及其組合。
如本文所用，偏光層或塗層可以是指配置成產生偏振光以用於各種目的的結構或濾光器，包括減少人類及/或機器視覺的偏振光。如本文所述，偏光結構可以形成在LED封裝件內的一個或多個表面上。舉例而言，偏光結構可以形成為設置在LED晶片的覆蓋結構上及/或以與覆蓋結構的表面整合的方式提供的薄膜層。偏光結構可以是指能夠接收非偏振光並提供從偏光結構射出的偏振光的結構。如本文所用，非偏振光可以是指作為隨機偏振光波的集合的光，而偏振光可以是指具有特定偏振或幾何取向的光，例如線性偏振、平面偏振及/或圓偏振。範例性結構可以包括形成在LED封裝件的膜及/或另一元件的表面處的奈米結構，光穿透所述表面。如本文所用，奈米結構可以是指表面中或表面上的特徵或特徵圖案，使得特徵在奈米尺度上偏離該表面，例如在0.1nm至100nm的範圍內。這種奈米結構的定向可以被配置為確定穿過其中的光的特定偏振角。奈米結構可以藉由諸如蝕刻的消去製程或藉由諸如圖案化沉積的添加製程來形成。在某些實施例中，偏光結構可以具體實現為具有表面奈米結構的光偏振膜，其形成在諸如LED封裝件的覆蓋結構的元件上。偏振膜可以包括介電膜，例如二氧化矽(SiO 2)或相似物。在其他實施例中，偏光結構可以具體實現包括這種奈米結構的LED封裝件的現有元件的表面。舉例而言，在包括透光覆蓋層或支撐元件的覆蓋結構的情況下，偏光結構可以具體實現被沉積或以其他方式被形成在支撐元件的表面上的光偏振膜、蝕刻進入支撐元件的表面的結構、及/或在支撐元件的表面上的圖案化結構。
圖10是LED封裝件68的截面圖，其類似於圖4A的LED封裝件42，其中LED晶片12-1包括覆蓋結構50-1，覆蓋結構50-1包括光學層70。如上文中所述，光學層70可以具體實現為一層或多層抗反射層、一層或多層濾光層、一層或多層偏光層或其之組合。光學層70可以設置在覆蓋結構50-1的支撐元件52的表面上。以這種方式，來自LED晶片12-1的光發射可以穿過覆蓋結構50-1和光學層70。在某些實施例中，LED封裝件68的LED晶片12-2可以設置有僅包括支撐元件52的覆蓋結構50-2。為了為LED封裝件68提供具有改善的均勻性的聚集發光表面，覆蓋結構50-1、50-2中的每一個中的支撐元件52的相對高度或厚度可以彼此不同。在某些實施例中，覆蓋結構50-1的支撐元件52可設置有比覆蓋結構50-2的支撐元件52更小的厚度。以這種方式，當仍然保持相對均勻的光發射表面時，光學層70的厚度以及LED晶片12-1、12-2之間的任何厚度偏差可能會被考慮在內。在某些實施例中，覆蓋結構50-1、50-2在底座14上方的高度可以是彼此相差10%、或5%、或1%以內以提供這樣的聚集的發光表面。
圖11是LED封裝件72的截面圖，其類似於圖10的LED封裝件68，其中LED晶片12-2的覆蓋結構50-2包括另一層或第二光學層74。以與光學層70(以下稱為第一光學層)類似的方式，第二光學層74可以具體實現為一個或多個抗反射層、一個或多個濾光層、一個或多個偏光層或其之組合。第一光學層70和第二光學層74可包括相同類型或不同類型的光學層，這取決於LED封裝件72的期望發射特性。在某些實施例中，第二光學層74可具有比第一光學層70更大的厚度。為了考慮到這種厚度差異和LED晶片12-1、12-2之間的任何厚度偏差，覆蓋結構50-1的支撐元件52可以設置有與覆蓋結構50-2的支撐元件52不同的厚度。舉例來說，如果LED晶片12-1、12-2具有相同的厚度，則覆蓋結構50-1的支撐元件52可具有比覆蓋結構50-2的支撐元件52更大的厚度。在某些實施例中，覆蓋結構50-1、覆蓋結構50-2在底座14上方的高度可以是彼此相差在10%、或5%、或1%以內，以提供具有改善的均勻性的聚集的發光表面。
預期任何前述態樣及/或如本發明所述的各種單獨的態樣和特徵可被組合以獲得額外優勢。除非本發明有相反指示，否則本發明所揭示的任何實施例都可以與一個或多個其他揭示的實施例組合。
所屬技術領域中具有通常知識者將認識到對本發明的優選實施例的改進和修改。所有這些改進和修改都被認為在本發明所揭示的內容的概念和所附申請專利範圍的範疇內。
10:LED封裝件 14:底座 14’:第一側 14”:第二側 12-1:LED晶片/第一LED晶片 12-2:LED晶片/第二LED晶片 12-3:LED晶片/第三LED晶片 12-4:LED晶片/第四LED晶片 16-1~16-11:金屬跡線 18:引線接合 20:第一跨接線接合 22:第二跨接線接合 24:第三跨接線接合 26:通孔 28-1~28-8:安裝墊 30:導熱墊 32:指示器 34:過度電性應力元件 36:LED封裝件 38:囊封劑 38’:外表面 38”:飛邊部分 40:LED封裝件 42:LED封裝件 44:光變材料 44’:周圍邊緣 46:極性指示器 48:發光材料 50-1~50-4:覆蓋結構 52:支撐元件 54:LED封裝件 56:LED封裝件 58:發光材料 60:LED封裝件 62:LED封裝件 64:擋壩 66:LED封裝件 68:LED封裝件 70:光學層/第一光學層 72:LED封裝件 74:第二光學層
包含在本說明書中並形成本說明書的一部分的附圖圖示了本揭示的幾個態樣，並且與說明書之內容一起用於解釋本發明的原理。
[圖1A]是發光二極體(LED)封裝件的俯視圖，其中多個LED晶片彼此緊密靠近地組裝在底座上。
[圖1B]是圖1A的LED封裝件的仰視圖，其顯示出了LED封裝件的安裝襯墊和導熱襯墊的配置。
[圖2]是LED封裝件的側視圖，其類似於圖1A和圖1B的LED封裝件而在底座上添加了囊封劑。
[圖3]是LED封裝的側視圖，其也類似於圖1A和圖1B的LED封裝件並且包括用於囊封劑的一形狀，其與圖2的LED封裝件不同。
[圖4A]是LED封裝的俯視圖，其類似於圖1A和1B的LED封裝件並且還包括光變材料，所述光變材料配置成覆蓋在LED晶片外部的底座的部分。
[圖4B]是沿圖4A的截線4B-4B所截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片及第四LED晶片。
[圖4C]是沿圖4A的截線4C-4C所截取的LED封裝件的截面圖，其包括第二LED晶片與第三LED晶片。
[圖4D]是沿圖4A的截線4D-4D截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片與第二LED晶片。
[圖5A]是LED封裝件的俯視圖，其類似於圖4A的LED封裝件並且包括不同配置的第二LED晶片及第三LED。
[圖5B]是沿圖5A的截線5B-5B所截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片及第四LED晶片。
[圖5C]是沿圖5A的截線5C-5C所截取的LED封裝件的截面圖，包括第二LED晶片與第三LED晶片。
[圖5D]是沿圖5A的截線5D-5D截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片與第二LED晶片。
[圖6A]是LED封裝件的俯視圖，其類似於圖5A的LED封裝件並且包括不同配置的第一LED。
[圖6B]是沿圖6A的截線6B-6B所截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片與第四LED晶片。
[圖6C]是沿圖6A的截線6C-6C所截取的LED封裝件的截面圖，其包括第二LED晶片與第三LED晶片。
[圖6D]是沿圖6A的截線6D-6D截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片與第二LED晶片。
[圖7A]是LED封裝的俯視圖，其類似於圖4A的LED封裝件並且還包括一配置，其中光變材料只部份地覆蓋在LED晶片外部的底座。
[圖7B]是沿圖7A的截線7B-7B所截取的LED封裝件的截面圖，其包括第一LED晶片及第四LED晶片。
[圖8]是LED封裝的截面圖，其類似於圖7A和7B的LED封裝件並且還包括擋壩，其被配置以侷限所述光變材料至底座的部分。
[圖9]是LED封裝件的俯視圖，其類似於圖7A和7B的LED封裝件並且包括不同配置的光變材料。
[圖10]是LED封裝的橫截面視圖，其類似於圖4A的LED封裝件並且其中第一LED晶片包括覆蓋結構，該覆蓋結構包括一個或多個抗反射層、一個或多個濾光層、一個或多個偏光層或其組合的光學層。
[圖11]是LED封裝的橫截面視圖，其類似於圖10的LED封裝件並且其中用於第二LED晶片的所述覆蓋結構包括一個或多個抗反射層、一個或多個濾光層、一個或多個偏振層或其組合的另一光學層。
10:LED封裝件
14:底座
14’:第一側
12-1:LED晶片/第一LED晶片
12-2:LED晶片/第二LED晶片
12-3:LED晶片/第三LED晶片
12-4:LED晶片/第四LED晶片
16-1~16-11:金屬跡線
18:引線接合
20:第一跨接線接合
22:第二跨接線接合
24:第三跨接線接合
26:通孔
34:過度電性應力元件

Claims (24)

  1. 一種發光二極體(LED)封裝件，其包括： 底座，包括第一側以及與所述第一側相對的第二側； 多個金屬跡線，在所述底座的所述第一側上；以及 多個發光二極體晶片，安裝在所述第一側上並且與所述多個金屬跡線電耦接，其中： 所述多個發光二極體晶片中的第一發光二極體晶片被安裝到所述多個跡線中的第一跡線並且電性耦接所述第一跡線，所述第一發光二極體晶片還藉由引線接合而電性耦接所述多個跡線中的第二跡線；並且 所述多個發光二極體晶片中的第二發光二極體晶片被安裝到所述多個跡線中的第三跡線和第四跡線並且電性耦接至所述第三跡線和所述第四跡線。
  2. 如請求項1所述的發光二極體封裝件，其中所述第一跡線藉由跨接線接合而與所述多個跡線中的第五跡線電耦接。
  3. 如請求項2所述的發光二極體封裝件，其中所述第一跡線、所述第二跡線、所述引線接合、所述第五跡線以及所述跨接線接合形成用於所述第一發光二極體晶片的導電路徑，所述導電路徑沿著所述第一側從所述底座的周圍邊緣延伸到所述底座的相對周圍邊緣。
  4. 如請求項1所述的發光二極體封裝件，其進一步包括覆蓋結構，所述覆蓋結構對齊所述第二發光二極體晶片，其中： 在所述底座上方之所述第一發光二極體晶片的高度大於在所述底座上方之所述第二發光二極體晶片的高度；並且 所述覆蓋結構的高度是在所述第一發光二極體晶片的所述高度的20%之內。
  5. 如請求項4所述的發光二極體封裝件，其中所述覆蓋結構的所述高度是在所述第一發光二極體晶片的所述高度的5%之內。
  6. 如請求項4所述的發光二極體封裝件，其中所述覆蓋結構包括發光材料以及支撐元件，所述支撐元件對於來自所述第二發光二極體晶片以及所述發光材料的光是透光的。
  7. 一種發光二極體(LED)封裝件，其包括： 底座，包括第一側以及與所述第一側相對的第二側； 第一發光二極體晶片以及第二發光二極體晶片，安置在所述底座的所述第一側；以及 覆蓋結構，被提供於所述第二發光二極體晶片上，使得所述第二發光二極體晶片被安置在所述覆蓋結構和所述底座之間，其中在所述底座上方之所述第一發光二極體晶片的高度大於在所述底座上方之所述第二晶片的高度，並且在所述底座上方之所述覆蓋結構的高度是在所述第一發光二極體晶片的所述高度的10%之內。
  8. 如請求項7所述的發光二極體封裝件，其中所述覆蓋結構的所述高度是在所述第一發光二極體晶片的所述高度的5%之內。
  9. 如請求項7所述的發光二極體封裝件，其中所述覆蓋結構包括發光材料以及支撐元件，所述支撐元件對於來自所述第二發光二極體晶片以及所述發光材料的光是透光的。
  10. 如請求項9所述的發光二極體封裝件，其進一步包括安置在所述底座的所述第一側上的第三發光二極體晶片以及安置在所述第三發光二極體晶片上的額外的覆蓋結構，其中在所述底座上方之所述第一發光二極體晶片的高度大於在所述底座上方之所述第三發光二極體晶片的高度，並且在所述底座上方之所述額外的覆蓋結構的高度是在所述第一發光二極體晶片的所述高度的10%之內。
  11. 如請求項10所述的發光二極體封裝件，其中所述額外的覆蓋結構包括發光材料，其不同於所述覆蓋結構的所述發光材料。
  12. 如請求項11所述的發光二極體封裝件，其中： 所述第二發光二極體晶片以及所述覆蓋結構的所述發光材料被配置以提供白光，所述白光是來自所述第二發光二極體晶片和所述發光材料的混合光；並且 所述第三發光二極體晶片以及所述額外的覆蓋結構的所述發光材料被配置以提供光，所述光主要是單一顏色，使得離開所述額外的覆蓋結構之大部分的光包括波長轉換光。
  13. 如請求項7所述的發光二極體封裝件，其進一步包括光變材料，所述光變材料在所述第一發光二極體晶片和所述第二發光二極體晶片的側壁上並且在所述底座之部分上，所述部分是所述第一發光二極體晶片和所述第二發光二極體晶片的外部安裝區域。
  14. 如請求項13所述的發光二極體封裝件，其進一步包括囊封劑，所述囊封劑安置在所述光變材料、所述第一發光二極體晶片以及所述覆蓋結構上。
  15. 如請求項13所述的發光二極體封裝件，其中所述光變材料被安置以從所述第一發光二極體晶片和所述第二發光二極體晶片完全地延伸至所述底座的周圍邊緣。
  16. 如請求項13所述的發光二極體封裝件，其中所述光變材料被安置成只有部分地從所述第一發光二極體晶片和所述第二發光二極體晶片延伸朝向所述底座的周圍邊緣。
  17. 如請求項16所述的發光二極體封裝件，其進一步包括在所述底座上的擋壩，所述擋壩界定所述光變材料的邊界。
  18. 如請求項13所述的發光二極體封裝件，其中所述光變材料的周圍邊緣沿著所述底座形成非幾何形狀。
  19. 一種發光二極體(LED)封裝件，其包括： 底座； 被安置在所述底座上的第一發光二極體晶片以及第二發光二極體晶片； 在所述第一發光二極體晶片上的第一覆蓋結構，所述第一覆蓋結構包括第一支撐元件，所述第一支撐元件對於由所述第一發光二極體晶片所產生的光是透明的；以及 在所述第二發光二極體晶片上的第二覆蓋結構，所述第二覆蓋結構包括第二支撐元件，所述第二支撐元件對於由所述第二發光二極體晶片所產生的光是透明的； 其中所述第一支撐元件包括一厚度，所述厚度不同於所述第二支撐元件的厚度，並且在所述底座上方之所述第一覆蓋結構的高度是在所述底座上方之所述第二覆蓋結構的高度的10%之內。
  20. 如請求項19所述的發光二極體封裝件，其中所述第一覆蓋結構包括發光材料。
  21. 如請求項19所述的發光二極體封裝件，其中所述第一覆蓋結構包括第一光學層，所述第一光學層包括抗反射層、濾光層以及偏光層中的一個或多個。
  22. 如請求項21所述的發光二極體封裝件，其中所述第二覆蓋結構包括第二光學層，所述第二光學層包括抗反射層、濾光層以及偏光層中的一個或多個。
  23. 如請求項19所述的發光二極體封裝件，其進一步包括光變材料，所述光變材料在所述第一發光二極體晶片和所述第二發光二極體晶片的側壁上並且在所述底座之部分上，所述部分是所述第一發光二極體晶片和所述第二發光二極體晶片的外部安裝區域。
  24. 如請求項23所述的發光二極體封裝件，其進一步包括囊封劑，所述囊封劑安置在所述光變材料、所述第一覆蓋結構以及所述第二覆蓋結構上。
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