TW202347829A - 發光二極體封裝件中的發射高度排列及相關裝置和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示發光二極體（LED）封裝件，且更特定而言，揭示LED封裝件中的發射高度排列以及相關裝置及方法。本發明揭示LED封裝件、LED晶片及相關裝置排列，其包括排列在一起同時亦為對應發光表面提供一實質上均勻之發射高度的LED晶片類型、發光磷光材料及/或罩蓋結構之各種組合。LED晶片可經配置有不同高度或厚度，其補償用以提供不同發射色彩之發光磷光材料及/或罩蓋結構的變化。具有不同發射色彩之對應LED封裝件及/或LED晶片可以改善之發射高度均勻性彼此接近地組裝。

Description

發光二極體封裝件中的發射高度排列及相關裝置和方法
本發明係關於發光二極體（light-emitting diode；LED）封裝件，且更特定而言，係關於LED封裝件中的發射高度排列以及相關裝置及方法。
諸如發光二極體（LED）之固態光照裝置愈來愈多地用於消費者應用及商業應用兩者中。LED技術之進步已產生具有長使用壽命之高效且機械上穩固的光源。因此，現代LED已實現多種新的顯示應用且愈來愈多地用於一般照明應用，通常替代白熾及螢光光源。
LED為將電能轉換成光之固態裝置，且通常包括排列於相反摻雜之n型層與p型層之間的半導體材料（或作用區）之一或多個作用層。當在經摻雜層上施加偏壓時，電洞及電子被注入至一或多個作用層中，其中電洞及電子重組以產生發射，諸如可見光或紫外線發射。LED晶片典型地包括可由例如碳化矽、氮化鎵、磷化鎵、磷化銦、氮化鋁、砷化鎵基材料及/或由有機半導體材料製成之作用區。在所有方向上起始由作用區產生之光子。
諸如磷光體之發光磷光（lumiphoric）材料可排列在LED發射器之光發射路徑中以將光之部分轉換成不同波長。已開發出可為LED發射器提供機械支撐、電連接及囊封的LED封裝件。射出LED發射器之表面的光發射典型地在射出之前與LED封裝件之各種元件或表面以及發光磷光材料相互作用，藉此增加光發射之光耗損及潛在非均勻性的機會。因而，在製造具有所要發射特性之高品質光同時亦在LED封裝件中提供高光發射效率方面可存在挑戰。
本領域繼續尋求具有能夠克服與習知光照裝置相關聯之挑戰的合乎需要之照明特性的改良之LED及固態光照裝置。
本文中所揭示之態樣係關於發光二極體（LED）封裝件，且更特定而言，係關於LED封裝件中的發射高度排列以及相關裝置及方法。揭示LED封裝件、LED晶片及相關裝置排列，其包括排列在一起同時亦為對應發光表面提供實質上均勻之發射高度的LED晶片類型、發光磷光材料及/或罩蓋結構之各種組合。LED晶片可經配置有不同高度或厚度，其補償用以提供不同發射色彩之發光磷光材料及/或罩蓋結構的變化。以此方式，具有不同發射色彩之LED封裝件及/或LED晶片可以改善之發射高度均勻性彼此接近地組裝。
在一個態樣中，一種方法包含：提供界定第一色點之第一LED晶片及第一發光磷光材料層；提供界定不同於第一色點之第二色彩點的第二LED晶片；及減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的厚度，使得由第一LED晶片及第一發光磷光材料層形成之第一發射高度與第二LED晶片之第二發射高度相差在100微米（µm）內。在某些具體實例中，第一發射高度定義為自第一LED封裝件之安裝表面至第一LED封裝件之最頂部發射表面的垂直距離，且第二發射高度定義為自第二LED晶片之安裝表面至第二LED晶片之最頂部發射表面的垂直距離。在某些具體實例中，第一LED晶片之最頂部發射表面界定於第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且第二LED晶片之最頂部發射表面界定於第二LED晶片之最頂部表面處。在某些具體實例中，第一LED晶片之厚度減小與第一發光磷光材料層之厚度對應的量。在某些具體實例中，減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的厚度包含減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的基板之厚度。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在60 µm內。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在30 µm內。
在另一態樣中，一種方法包含：提供界定第一色點之第一LED晶片及第一發光磷光材料層；提供界定不同於第一色點之第二色點的第二LED晶片及第二發光磷光材料層；及減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的厚度，使得由第一LED晶片及第一發光磷光材料層形成之第一發射高度與由第二LED晶片及第二發光磷光材料層形成之第二發射高度相差在100微米（µm）內。在某些具體實例中，第一發射高度定義為自第一LED晶片之安裝表面至第一LED晶片之最頂部發射表面的垂直距離，且第二發射高度定義為自第二LED晶片之安裝表面至第二LED晶片之最頂部發射表面的垂直距離。在某些具體實例中，第一LED晶片之最頂部發射表面界定於第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且第二LED晶片之最頂部發射表面界定於第二發光磷光材料層之最頂部表面處。在某些具體實例中，減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的厚度包含減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的基板之厚度。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在60 µm內。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在30 µm內。
在另一態樣中，一種發光裝置包含：第一LED封裝件，其包含：第一子基板；第一子基板上之第一LED晶片；及第一LED晶片上之第一發光磷光材料層，其中第一LED晶片及第一發光磷光材料層界定第一色點，且第一發射高度定義為自第一LED封裝件之安裝表面至第一LED封裝件之最頂部發射表面的垂直距離；及第二LED封裝件，其包含：第二子基板；及第二子基板上之第二LED晶片，其中第二LED晶片至少部分地界定不同於第一色點之第二色點，且其中第二發射高度定義為自第二LED封裝件之安裝表面至第二LED封裝件之最頂部發射表面的垂直距離；其中第一發射高度與第二發射高度相差在100微米（µm）內。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在60 µm內。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在30 µm內。在某些具體實例中，第一LED封裝件之最頂部發射表面界定於第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且第二LED封裝件之最頂部發射表面界定於第二LED晶片之最頂部表面處。該發光裝置可進一步包含第二LED晶片上之第二發光磷光材料層，其中第二LED晶片及第二發光磷光材料層界定第二色點，其中第一LED封裝件之最頂部發射表面界定於第一發光磷光材料層之最頂部表面處且第二LED封裝件之最頂部發射表面界定於第二發光磷光材料層之最頂部表面處。在某些具體實例中，第一發光磷光材料層係提供為第一LED晶片上之塗層。在某些具體實例中，第一發光磷光材料層排列於附接至第一LED晶片之晶片罩蓋上或內。
在另一態樣中，一種LED封裝件包含：子基板；子基板上之第一LED晶片；第一LED晶片上之第一發光磷光材料層，其中第一LED晶片及第一發光磷光材料層界定第一色點，且第一發射高度定義為自第一LED晶片之安裝表面至第一LED晶片之最頂部發射表面的垂直距離；及子基板上之第二LED晶片，其中第二LED晶片至少部分地界定不同於第一色點之第二色點，且其中第二發射高度定義為自第二LED晶片之安裝表面至第二LED晶片之最頂部發射表面的垂直距離；其中第一發射高度與第二發射高度相差在100 µm內。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在60 µm內。在某些具體實例中，第一發射高度與第二發射高度相差在30 µm內。在某些具體實例中，第一LED晶片之最頂部發射表面界定於第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且第二LED晶片之最頂部發射表面界定於第二LED晶片之最頂部表面處。該LED封裝件可進一步包含第二LED晶片上之第二發光磷光材料層，其中第二LED晶片及第二發光磷光材料層界定第二色點，其中第一LED晶片之最頂部發射表面界定於第一發光磷光材料層之最頂部表面處且第二LED晶片之最頂部發射表面界定於第二發光磷光材料層之最頂部表面處。在某些具體實例中，第一發光磷光材料係提供為第一LED晶片上之塗層。在某些具體實例中，第一發光磷光材料層排列於附接至第一LED晶片之晶片罩蓋上或內。
在另一態樣中，如本文中所描述之任一前述態樣及/或各種分離的態樣及特徵可個別地或一起組合以達成額外優點。除非本文中有相反指示，否則如本文中所揭示之各種特徵及元件中之任一者可與一或多個其他所揭示特徵及元件組合。
所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解本發明之範圍，且在閱讀與隨附圖式相關聯的較佳具體實例之以下詳細描述之後認識到本發明之額外態樣。
下文所闡述之具體實例表示使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實踐具體實例所必需的資訊，且說明實踐具體實例之最佳方式。在根據隨附圖式閱讀以下描述後，所屬技術領域中具有通常知識者便將理解本發明之概念且將認識到本文中未特定地提出之此等概念之應用。應理解，此等概念及應用屬於本發明及隨附申請專利範圍之範圍內。
應理解，儘管術語第一、第二等可在本文中用以描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用以將一個元件與另一元件進行區分。舉例而言，在不脫離本發明之範圍的情況下，可將第一元件稱為第二元件，且類似地，可將第二元件稱為第一元件。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯所列項目中之一或多者中的任何及所有組合。
應理解，當諸如層、區或基板之元件被稱作「在另一元件上」或「延伸至另一元件上」時，其可直接在另一元件上或直接延伸至另一元件上，或亦可存在介入元件。相比之下，當一元件被稱作「直接在另一元件上」或「直接延伸至另一元件上」時，不存在介入元件。同樣地，應理解，當諸如層、區或基板之元件被稱作「在另一元件上方」或「在另一元件上方延伸」時，其可直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或亦可存在介入元件。相比之下，當一元件被稱作「直接在另一元件上方」或「直接在另一元件上方延伸」時，不存在介入元件。亦應理解，當一元件被稱作「連接」或「耦接」至另一元件時，其可直接連接或耦接至另一元件，或可存在介入元件。相比之下，當一元件被稱作「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時，不存在介入元件。
諸如「在……下方」或「在……上方」或「上部」或「下部」或「水平」或「垂直」的相對術語可在本文中用以描述如諸圖中所繪示的一個元件、層或區與另一元件、層或區的關係。應理解，此等術語及上文所論述之彼等術語意欲涵蓋除了諸圖中所描繪之位向之外的裝置之不同位向。
本文中所使用之術語僅用於描述特定具體實例之目的，且並不意欲限制本發明。如本文中所使用，單數形式「一（a）」、「一（an）」及「該」意欲亦包括複數形式，除非上下文另有清晰指示。應進一步理解，當在本文中使用時，術語「包含（comprises）」、「包含（comprising）」、「包括（includes）」及/或「包括（including）」指定所陳述之特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。
除非另外定義，否則本文中所使用之所有術語（包括技術及科學術語）具有與由本發明所屬技術領域中具有通常知識者通常所理解之含義相同的含義。應進一步理解，本文中所使用之術語應被解譯為具有與其在本說明書及相關技術之上下文中之含義一致的含義，且將不在理想化或過度正式意義上進行解譯，除非本文中明確地如此定義。
本文中參考本發明之具體實例之示意性繪示來描述具體實例。因此，層及元件之實際尺寸可不同，且預期到由於例如製造技術及/或公差引起的繪示之形狀的變化。舉例而言，繪示或描述為正方形或矩形之區可具有圓形或彎曲特徵，且展示為直線之區可具有某一不規則性。因此，諸圖中所繪示之區為示意性的，且其形狀並不意欲繪示裝置之區的精確形狀，且並不意欲限制本發明之範圍。另外，出於繪示之目的，結構或區之大小可相對於其他結構或區放大，且因此經提供以繪示本發明主題之通用結構且可能或可能不按比例繪製。諸圖之間的共同元件可在本文中展示為具有共同元件編號，且可隨後不進行重複描述。
本文中所揭示之態樣係關於發光二極體（LED）封裝件，且更特定而言，係關於LED封裝件中的發射高度排列以及相關裝置及方法。揭示LED封裝件、LED晶片及相關裝置排列，其包括排列在一起同時亦為對應發光表面提供實質上均勻之發射高度的LED晶片類型、發光磷光材料及/或罩蓋結構之各種組合。LED晶片可經配置有不同高度或厚度，其補償用以提供不同發射色彩之發光磷光材料及/或罩蓋結構的變化。以此方式，具有不同發射色彩之LED封裝件及/或LED晶片可以改善之發射高度均勻性彼此接近地組裝。
在深入研究本發明之各種態樣的特定細節之前，針對上下文提供可包括於本發明之例示性LED中的各種元件之概述。LED晶片典型地包含可具有以不同方式排列之許多不同半導體層的作用LED結構或區。LED及其作用結構之製造及操作通常為在此項技術中已知的且本文中僅簡要地論述。可使用已知製程製造作用LED結構之層，其中合適製程為使用金屬有機化學氣相沈積的製造。作用LED結構之層可包含許多不同層，且通常包含包夾於n型與p型相反摻雜磊晶層之間的作用層，所有磊晶層皆依次地形成於生長基板上。應理解，額外層及元件亦可包括於作用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、接觸層及電流擴散層以及光萃取層及元件。作用層可包含單量子井、多量子井、雙異質結構或超晶格結構。
作用LED結構可由不同材料系統製造，其中一些材料系統為基於第III族氮化物之材料系統。第III族氮化物係指形成於氮（N）與週期表第III族元素之間的彼等半導體化合物，該等元素通常為鋁（Al）、鎵（Ga）及銦（In）。氮化鎵（GaN）為常見的二元化合物。第III族氮化物亦指三元及四元化合物，諸如氮化鋁鎵（AlGaN）、氮化銦鎵（InGaN）及氮化鋁銦鎵（AlInGaN）。對於第III族氮化物，矽（Si）為常見的n型摻雜劑且鎂（Mg）為常見的p型摻雜劑。因此，對於基於第III族氮化物之材料系統，作用層、n型層及p型層可包括GaN、AlGaN、InGaN以及AlInGaN之一或多個層，該等層未經摻雜或摻雜有Si或Mg。其他材料系統包括碳化矽（SiC）、有機半導體材料及諸如磷化鎵（GaP）、砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）之其他第III至V族系統及相關化合物。
作用LED結構可生長於生長基板上，該生長基板可包括許多材料，諸如藍寶石、SiC、氮化鋁（AlN）、GaN、GaAs、玻璃或Si。SiC具有某些優點，諸如相比於其他基板更接近第III族氮化物之晶格匹配且產生高品質之第III族氮化物膜。SiC亦具有極高熱導率，使得SiC上之第III族氮化物裝置之總輸出功率不受基板之熱耗散限制。藍寶石為用於第III族氮化物之另一常見基板且亦具有某些優點，包括較低成本、具有現有製造製程及具有良好的光透射光學性質。
作用LED結構之不同具體實例可取決於作用層以及n型層及p型層之組成而發射不同波長之光。在一些具體實例中，作用LED結構發射峰值波長範圍為大約430奈米（nm）至480 nm之藍光。在其他具體實例中，作用LED結構發射峰值波長範圍為500 nm至570 nm之綠光。在其他具體實例中，作用LED結構發射峰值波長範圍為600 nm至650 nm之紅光。在某些具體實例中，作用LED結構可經配置以發射在可見光譜之外的光，包括紫外線（UV）光譜之一或多個部分。UV光譜典型地劃分成用字母A、B及C表示之三個波長範圍類別。以此方式，UV-A光典型地定義為在315 nm至400 nm之範圍內的峰值波長，UV-B典型地定義為在280 nm至315 nm之範圍內的峰值波長，且UV-C典型地定義為在100 nm至280 nm之範圍內的峰值波長。對適用於與空氣、水及表面等中之微生物消毒相關之應用的UV LED特別感興趣。在其他應用中，UV LED亦可具備一或多種發光磷光材料，以為LED封裝件提供具有用於可見光應用之寬光譜及改善之色彩品質的聚集發射。
LED晶片亦可覆蓋有一或多種發光磷光材料（在本文中亦被稱作發光磷光體），諸如磷光體，使得來自LED晶片之光中之至少一些由一或多種發光磷光體吸收且根據來自一或多種發光磷光體之特性發射轉換成一或多個不同波長光譜。就此而言，接收由LED源產生之光之至少一部分的至少一種發光磷光體可重新發射具有與LED源不同之峰值波長的光。可選擇LED源及一或多種發光磷光材料，使得其組合輸出產生具有一或多個所要特性（諸如，色彩、色點、強度、光譜密度等）之光。在某些具體實例中，LED晶片（視情況與一或多種發光磷光材料組合）之聚集發射可經排列以提供冷白光、中性白光或暖白光，諸如在2500開爾文（K）至10,000 K之色溫範圍內。在某些具體實例中，可使用具有青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值波長之發光磷光材料。在某些具體實例中，LED晶片與一或多種發光磷光體（例如，磷光體）之組合發射通常為白色之光組合。一或多種磷光體可包括發射黃色（例如，YAG:Ce）、綠色（例如，LuAg:Ce）及紅色（例如，Ca i-x-ySr xEu yAlSiN 3）之磷光體及其組合。在其他具體實例中，LED晶片及對應發光磷光材料可經配置以主要發射自發光磷光材料轉換之光，使得聚集發射包括很少或不包括對應於LED晶片自身之可感知發射。
如本文中所描述之發光磷光材料可為或可包括磷光體、閃爍體、發光磷光墨水、量子點材料、日光膠帶及其類似者中之一或多者。可藉由任何合適手段提供發光磷光材料，例如直接塗佈於LED之一或多個表面上、分散於經配置以覆蓋一或多個LED之囊封材料中，及/或塗佈於一或多個光學或支撐元件上（例如，藉由粉末塗佈、噴墨印刷或其類似方式）。在某些具體實例中，發光磷光材料可降頻轉換或升頻轉換，且可提供降頻轉換材料及升頻轉換材料兩者之組合。在某些具體實例中，經排列以產生不同峰值波長之多種不同（例如，組成上不同）發光磷光材料可經排列以自一或多個LED晶片接收發射。一或多種發光磷光材料可按各種配置設置於LED晶片之一或多個部分上。在某些具體實例中，發光磷光材料可設置於LED晶片之一或多個表面上方，而此等LED晶片之其他表面可不含發光磷光材料。在某些具體實例中，LED晶片之頂表面可包括發光磷光材料，而LED晶片之一或多個側表面可不含發光磷光材料。在某些具體實例中，LED晶片之全部或實質上全部外表面（例如，除接觸界定或安裝表面外）可用一或多種發光磷光材料塗佈或以其他方式覆蓋。在某些具體實例中，一或多種發光磷光材料可按實質上均勻之方式排列於LED晶片之一或多個表面上或上方。在其他具體實例中，一或多種發光磷光材料可按相對於材料組成、濃度及厚度中之一或多者非均勻的方式排列於LED晶片之一或多個表面上或上方。在某些具體實例中，一或多種發光磷光材料之負載百分比可在LED晶片之一或多個外表面上或之間變化。在某些具體實例中，一或多種發光磷光材料可在LED晶片之一或多個表面之部分上經圖案化以包括一或多個條紋、點、曲線或多邊形形狀。在某些具體實例中，多種發光磷光材料可排列於LED晶片上或上方之不同離散區或離散層中。
在某些具體實例中，一或多種發光磷光材料可提供為設置於LED晶片上方之波長轉換元件或罩蓋結構之至少一部分。波長轉換元件或罩蓋結構可包括藉由任何合適手段提供之支撐元件及一或多種發光磷光材料，諸如藉由塗佈支撐元件之表面或藉由將發光磷光材料併入支撐元件內。在一些具體實例中，支撐元件可由透明材料、半透明材料或光透射材料構成，諸如藍寶石、SiC、聚矽氧及/或玻璃（例如，硼矽酸鹽及/或熔融石英）。本發明之波長轉換元件及罩蓋結構可由塊狀材料形成，該塊狀材料視情況經圖案化且接著經單體化（singulated）。在某些具體實例中，圖案化可藉由蝕刻製程（例如，濕式或乾式蝕刻）或藉由以其他方式更改表面（諸如，利用雷射或鋸）之另一製程執行。在某些具體實例中，在執行圖案化製程之前或之後，可將波長轉換元件及罩蓋結構薄化。在某些具體實例中，波長轉換元件及罩蓋結構可包含大體上平坦的上表面，其對應於LED封裝件之光發射區域。
波長轉換元件及罩蓋結構可使用例如透明黏著劑層附接至一或多個LED晶片。在某些具體實例中，透明黏著劑層可包括具有在約1.3至約1.6之範圍內之折射率的聚矽氧，該折射率小於上面置放波長轉換元件之LED晶片的折射率。在各種具體實例中，波長轉換元件可包含諸如玻璃中磷光體或陶瓷磷光體板排列之配置。藉由將磷光體粒子與玻璃料或陶瓷材料混合，將混合物按壓成平面形狀及燃燒或燒結混合物以形成可切割或分離成個別波長轉換元件之硬化結構，可形成玻璃中磷光體或陶瓷磷光體板排列。
如本文中所使用，當照射於發光裝置之層或區上的發射輻射之至少80%穿過該層或區射出時，可將該層或區視為「透明的」。此外，如本文中所使用，當照射於LED之層或區上的發射輻射之至少80%被反射時，將該層或區視為「反射的」或具體實現「鏡面」或「反射體」。在一些具體實例中，發射輻射包含可見光，諸如具有或不具有發光磷光材料之藍色及/或綠色LED。在其他具體實例中，發射輻射可包含非可見光。舉例而言，在基於GaN之藍色及/或綠色LED之上下文中，銀（Ag）可被視為反射材料（例如，至少80%反射性）。在UV LED之狀況下，可選擇適當材料以提供所要反射率（且在一些具體實例中，高反射率）及/或所要吸收率（且在一些具體實例中，低吸收率）。在某些具體實例中，「光透射」材料可經配置以透射所要波長之發射輻射之至少50%。
本發明可適用於具有多種幾何結構（諸如，垂直幾何結構或側向幾何結構）之LED晶片。垂直幾何結構LED晶片典型地包括LED晶片之相對側或面上之陽極及陰極連接件。側向幾何結構LED晶片典型地包括LED晶片的與諸如生長基板之基板相對的同一側上之陽極及陰極連接件兩者。在某些具體實例中，側向幾何結構LED晶片可安裝於LED封裝件之子基板上，使得陽極及陰極連接件處於LED晶片之與子基板相對的面上。在此配置中，線接合件可用以提供與陽極及陰極連接件之電連接。在其他具體實例中，側向幾何結構LED晶片可覆晶安裝於LED封裝件之子基板的表面上，使得陽極及陰極連接件處於作用LED結構之鄰近於子基板的面上。在此配置中，電跡線或圖案可設置於子基板上以提供至LED晶片之陽極及陰極連接件的電連接。在覆晶配置中，作用LED結構配置於LED晶片之基板與LED封裝件之子基板之間。因此，自作用LED結構發射之光可在所要發射方向上穿過基板。在其他具體實例中，作用LED結構可接合至載體子基板，且生長基板可經移除使得光可射出作用LED結構而不穿過生長基板。
根據本發明之態樣，LED封裝件可包括具備一或多個LED晶片之一或多個元件，諸如發光磷光材料、囊封體、光更改材料、透鏡及電接點等。在某些態樣中，LED封裝件可包括支撐構件，諸如子基板或引線框架。用於子基板之合適材料包括但不限於陶瓷材料，諸如氧化鋁（aluminum oxide）或氧化鋁（alumina）、AlN，或有機絕緣體，如聚醯亞胺（PI）及聚鄰苯二甲醯胺（PPA）。在其他具體實例中，子基板可包含印刷電路板（printed circuit board；PCB）、藍寶石、Si或任何其他合適材料。對於PCB具體實例，可使用不同PCB類型，諸如標準FR-4 PCB、金屬芯PCB或任何其他類型之PCB。在另外其他具體實例中，支撐結構可具體實現引線框架結構。光更改材料可排列於LED封裝件內，從而以所要發射方向或圖案反射或以其他方式重導引來自一或多個LED晶片之光。
如本文中所使用，光更改材料可包括許多不同材料，包括反射或重導引光之光反射材料、吸收光之光吸收材料及充當觸變劑之材料。如本文中所使用，術語「光反射」係指反射、折射、散射或以其他方式重導引光之材料或粒子。對於光反射材料，光更改材料可包括熔融二氧化矽、氣相二氧化矽、二氧化鈦（TiO 2）或懸浮於諸如聚矽氧或環氧樹脂之黏合劑中之金屬粒子中的至少一者。在某些態樣中，粒子可具有經配置以在所要方向上折射光發射之折射率或折射。在某些態樣中，光反射粒子亦可被稱作光散射粒子。取決於在固化之前的所要黏度，光反射粒子或散射粒子與黏合劑之重量比可包含約0.15:1至約0.5:1之範圍，或在約0.5:1至約1:1之範圍內，或在約1:1至約2:1之範圍內。對於光吸收材料，光更改材料可包括碳、矽或懸浮於諸如聚矽氧或環氧樹脂之黏合劑中之金屬粒子中的至少一者。光反射材料及光吸收材料可包含奈米粒子。在某些具體實例中，光更改材料可包含通常白色以反射及重導引光。在其他具體實例中，光更改材料可包含用於吸收光及增加對比度之通常不透明的色彩，諸如黑色或灰色。在某些具體實例中，光更改材料包括懸浮於黏合劑中之光反射材料及光吸收材料兩者。
已開發出包括多個LED晶片之LED封裝件，該等晶片群集在一起以提供增加之光輸出及/或單個LED封裝件發射多種色彩及/或峰值波長之光的能力。可根據所要發射強度及剖面選擇LED封裝件內之個別LED晶片的相對大小或面積。在某些具體實例中，LED封裝件內之LED晶片可具有較小大小，諸如0.5毫米（mm）×0.5 mm，及/或較大大小，諸如2 mm×2 mm，或0.5 mm×0.5 mm至1 mm×1 mm之其他範圍。在某些具體實例中，各LED晶片之最長側向尺寸可在0.5 mm至2 mm之範圍內，或在1 mm至2 mm之範圍內，或在0.5 mm至1 mm之範圍內。在至少一個尺寸為0.5 mm或大於0.5 mm之此等範圍中，LED晶片可非常適合於在緊密佔據區中提供高輸出功率。
對於多色LED應用，可形成裝置，其中具有不同發射色彩之多個LED封裝件彼此緊密接近地安裝於諸如印刷電路板之下伏支撐元件上。在其他多色LED應用中，多個個別地形成之LED晶片可在單個LED封裝件內分組在一起。在任一狀況下，分離地形成之LED晶片可具有特定地針對發射不同峰值波長之光的LED晶片而變化的大小、形狀、發射剖面及/或電壓要求。此類變化可導致非均勻的光發射，特別係當具有不同高度之各種LED晶片彼此緊密接近地排列於分離的LED封裝件中或共同的LED封裝件內時。當存在此類變化時，由多個LED晶片共同地形成之聚集發光表面可具有可變的發射高度，藉此導致非所要的發射非均勻性。根據本發明之態樣，提供LED封裝件、LED晶片及相關裝置排列，其中LED晶片類型、發光磷光材料及罩蓋結構之不同組合排列在一起，同時亦為聚集發光表面提供實質上均勻的發射高度。
圖1為根據本發明之原理的包括安裝於子基板14上之發光二極體（LED）晶片12的LED封裝件10之俯視圖。數個金屬跡線16-1至16-2排列於子基板14之第一側14'上以用於提供至LED晶片12之電連接。金屬跡線16-1至16-2可包括圖案化於子基板14上之任何數目個金屬及/或金屬層，包括銅（Cu）、鎳（Ni）、鈀（Pd）、金（Au）或其合金等。取決於LED晶片12之位向，數個線接合件18可用以將LED晶片12電連接至金屬跡線16-1至16-2中之至少一者。在某些具體實例中，電過應力裝置（electrical overstress device）20可設置於金屬跡線16-2上以提供對LED晶片12之電過應力保護。電過應力裝置20可具體實現靜電放電晶片及/或齊納二極體，且在某些具體實例中，電過應力裝置20可藉助於線接合件18中之一者電連接於金屬跡線16-1至16-2之間。
取決於應用，LED晶片12可經配置以產生許多不同波長之光。對於多色應用，若干LED封裝件10可彼此緊密接近地提供為較大裝置之部分，其中各LED封裝件10中之LED晶片12單獨地或與發光磷光材料組合地經配置以產生不同發射色彩。為了產生不同發射色彩，當存在時，LED晶片12及發光磷光材料可形成有包括各LED封裝件10內之尺寸變化的結構差異。就此而言，各LED封裝件10內之發射高度可能不同，藉此在彼此緊密接近地組裝時，促進聚集發射非均勻性。
如本文中所使用，LED晶片或LED封裝件之發射高度可定義為如自為另一LED晶片或LED封裝件所共有之下伏安裝表面所量測的最頂部發射表面之高度。最頂部發射表面可定義為LED晶片或LED封裝件之光產生元件的最頂部表面。LED晶片或LED封裝件之光產生元件可定義為LED晶片自身及/或可能存在的任何發光磷光材料。舉例而言，對於不包括發光磷光材料之LED晶片，最頂部發射表面可界定於LED晶片之最頂部表面處。在另一實例中，對於LED晶片，該LED晶片在其上包括發光磷光材料，最頂部發射表面可界定於發光磷光材料之最頂部表面處。在LED封裝件之內容背景中，發射高度可量測為自LED封裝件之安裝表面至光產生元件之最頂部發射表面的垂直距離。在多晶片LED封裝件之內容背景中，發射高度可量測為自封裝件內為多個晶片所共有之安裝表面至各LED晶片之光產生元件之最頂部發射表面的垂直距離。
根據本發明之態樣，提供不同發射類型之多個LED晶片及/或多個LED封裝件的發射高度排列，使得多個LED晶片及/或多個LED封裝件之總發射高度具備改善之均勻性。在某些態樣中，基於在排列在一起之分離LED封裝件中或在共同多晶片LED封裝件內LED晶片與其他LED晶片接近之預期排列，LED晶片及/或發光磷光材料層之厚度可具備預定值。以此方式，具有不同發射類型之LED晶片及/或LED封裝件的發射高度可實質上相同，或彼此相差在25%內或10%內或5%內或1%內。在特定實例中，具有不同發射類型之LED晶片及/或LED封裝件的發射高度可實質上相同，或彼此相差在100微米（µm）內或75 µm內或60 µm內或30 µm內或15 µm內。較大值，諸如25%內或100 µm內，可非常適合於跨越具有許多不同類型之發射色彩的許多不同類型之LED晶片及/或LED封裝件提供發射高度之改善均勻性。較大值亦可適合於LED晶片及/或LED封裝件之較小群組，甚至少至兩個不同類型，其具有發射色彩之較大差異。在某些具體實例中，較小值，諸如10%內或30 µm內，可適用於許多不同類型之發射色彩及具有LED晶片及/或LED封裝件之較小群組的具體實例兩者。
圖2至圖4繪示LED封裝件10-1至10-3之各種具體實例，該等封裝件經配置以提供不同發射色彩或波長，同時亦提供對於LED封裝件10-1至10-3中之各者相同或類似的發射高度H E。提供於圖2至圖4中之視圖對應於沿著圖1之截面線A-A截取的橫截面。
圖2為針對LED晶片12-1沿著圖1之截面線A-A截取的LED封裝件10-1之橫截面，該晶片包括排列於其上的發光磷光材料層22-1。LED封裝件10-1包括在子基板14的與第一側14'相對之第二側14''或安裝側上的安裝襯墊24-1至24-2之排列。安裝襯墊24-1至24-2可藉助於通孔電耦接至各別金屬跡線16-1至16-2，該等通孔延伸穿過子基板14的在圖2之橫截面中不可見的部分。在某些具體實例中，發光磷光材料層22-1可提供為保形塗層，該保形塗層覆蓋LED晶片12-1以及子基板14之鄰近LED晶片12-1的表面。在其他具體實例中，發光磷光材料層22-1可僅排列於LED晶片12-1上。對來自LED晶片12-1及/或發光磷光材料層22-1之光為光透射及/或光透明的囊封體26可設置於子基板14上之發光磷光材料層22-1及LED晶片12-1上方。許多不同材料可用於囊封體26，包括聚矽氧、塑膠、環氧樹脂或玻璃，其中合適材料與模製製程相容。
為了為LED封裝件10-1提供目標色彩，發光磷光材料層22-1可以高度H 22-1設置於LED晶片12-1上方，該發光磷光材料層為目標色彩提供合適的波長轉換。高度H 22-1可由任何數目個因素判定以提供目標色彩，諸如發光磷光材料層22-1內之發光磷光粒子的負載百分比及/或粒徑。在一特定實例中，LED封裝件10-1可經配置以提供與通常白光（諸如，暖白光、中性白光或冷白光）對應之發射色彩或色點。在此實例中，LED晶片12-1可經配置以提供藍色波長（例如，430 nm至480 nm）之光，且發光磷光材料層22-1可經配置以提供青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值波長中之一或多者，該一或多個波長在與LED晶片12-1之藍色波長組合時提供聚集白色發射。在另一實例中，LED封裝件10-1可經配置以提供飽和色彩目標，其中聚集發射實質上由發光磷光材料層22-1提供。舉例而言，發光磷光材料層22-1可具備負載百分比，使得來自LED晶片12-1之絕大部分發射經受波長轉換。就此而言，來自LED封裝件10-1之聚集發射具備實質上為波長轉換光的色彩。舉例而言，LED封裝件10-1可經配置以提供主要為青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色、紅色或薄荷色發射等之發射色彩或色點。LED封裝件10-1之發射高度H E可定義為自安裝襯墊24-1、24-2之底部或安裝表面至發光磷光材料層22-1之最頂部表面的垂直距離。如所繪示，除子基板14、金屬跡線16-1、16-2及安裝襯墊24-1、24-2以外，發射高度H E亦包括發光磷光材料層22-1之高度H 22-1及LED晶片12-1之高度H 12-1兩者。當安裝襯墊24-1、24-2不存在於子基板14之第二側14''上時，發射高度H E可定義為自子基板14之第二側14''或安裝表面至發光磷光材料層22-1之最頂部表面的垂直距離。
圖3為沿著圖1之截面線A-A截取的LED封裝件10-2之另一排列的橫截面，其提供與圖2之LED封裝件10-1不同的發射色彩。LED封裝件10-2可類似於圖2之LED封裝件10-1，但LED晶片12-2及發光磷光材料層22-2之組合提供不同發射色彩或色點。舉例而言，LED晶片12-2可經配置以提供藍色波長（例如，430 nm至480 nm）之光，且發光磷光材料層22-2可經配置以提供青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值波長中之一或多者，該一或多個波長在與LED晶片12-2之藍色波長組合時提供與圖2之LED封裝件10-1不同的聚集發射。在某些具體實例中，在LED晶片12-2上方之發光磷光材料層22-2的高度H 22-2可小於圖2之發光磷光材料層22-1的高度H 22-1。根據本發明之原理，LED晶片12-2可具備高度H 12-2，該高度大於圖2中之LED晶片12-1的高度H 12-1使得LED封裝件10-1、10-2兩者之發射高度H E相同或類似。
圖4為沿著圖1之截面線A-A截取的LED封裝件10-3之另一排列的橫截面，其提供與圖2之LED封裝件10-1及圖3之LED封裝件10-2不同的發射色彩或色點。在圖4中，LED封裝件10-3不包括發光磷光材料層。就此而言，來自LED封裝件10-3之發射僅由LED晶片12-3產生以提供單色發射，諸如藍色波長（例如，430 nm至480 nm），或綠色波長（例如，500 nm至570 nm），或紅色波長（例如，600 nm至650 nm）。以上波長範圍係作為實例提供，且實務上，LED晶片12-3可經配置以取決於應用而發射任何波長之光。由於不存在發光磷光材料層，因此發射高度H E定義為自安裝襯墊24-1、24-2之底部或在安裝襯墊24-1、24-2不存在時自第二側14''至LED晶片12-3之最頂部表面的垂直距離。為了提供與圖2之LED封裝件10-1及圖3之LED封裝件10-2相同或類似的LED封裝件10-3之發射高度H E，LED晶片12-3之高度H 12-3可大於圖3及圖4之LED晶片12-1、12-2的高度H 12-1、H 12-2兩者。
圖5為包括圖2至圖4之LED封裝件10-1至10-3中之各者的發光裝置28之橫截面。發光裝置28可具體實現可併入較大光照系統內之光照器具或光照模組。LED封裝件10-1至10-3可彼此接近地安裝於諸如印刷電路板之支撐元件30上。根據本發明之原理，具體地選擇LED晶片12-1至12-3之相對高度H 12-1至H 12-3或厚度以補償發光磷光材料層22-1、22-3中之差異，使得在發光裝置28上提供共同發射高度H E 。基於LED封裝件10-1至10-3中之各者的目標發射色彩，LED晶片12-1至12-3之高度H 12-1至H 12-3的差異可超過晶片高度之正常變化。舉例而言，LED晶片12-1之高度H 12-1可提供在LED晶片12-3之高度H 12-3的45%至65%之範圍內，且LED晶片12-2之高度H 12-2可提供在LED晶片12-3之高度H 12-3的65%至85%之範圍內。在一特定實例中，LED晶片12-1之高度H 12-1可提供在120 µm至140 µm之範圍內，LED晶片12-2之高度H 12-2可提供在155 µm至175 µm之範圍內，且LED晶片12-3之高度H 12-3可提供在215 µm至235 µm之範圍內。在某些具體實例中，呈百分比或實際值之上述高度差中之各者可適用於LED晶片12-1至12-3中之各者經配置以發射相同或類似波長之光的具體實例，此波長在430 nm至480 nm之範圍內。在此等具體實例中，由LED封裝件10-1至10-3中之各者提供的發射之差異因此可由LED封裝件10-1、10-2中之發光磷光材料層22-2、22-3的差異以及LED封裝件10-3中不存在發光磷光材料來提供。在其他具體實例中，LED晶片12-1至12-3中之一或多者可經配置以發射與其他LED晶片12-1至12-3中之一或多者不同的發射波長。
雖然發射高度H E被繪示為在圖5中之LED封裝件10-1至10-3中之各者上相同，但亦可能存在略微變化，同時仍為發光裝置28提供具有改善之均勻性的整體發光表面。以此方式，發射高度H E在LED封裝件10-1至10-3中之各者上可實質上相同，或相差在25%內，或10%內，或5%內，或1%內。在特定實例中，發射高度H E在LED封裝件10-1至10-3中之各者上可實質上相同，或相差在100 µm內，或75 µm內，或60 µm內，或30 µm內，或15 µm內。雖然圖5繪示具有不同發射色彩之三個LED封裝件10-1至10-3經配置有相同或類似發射高度H E的實例，但本文中所描述之原理適用於提供許多不同發射色彩之LED封裝件的許多組合。舉例而言，在某些具體實例中，至少2個或至少5個或至少10個或至少15個或至少20個或數目在2至20之範圍內或在5至20之範圍內的不同LED封裝件可經排列以具有實質上相同或彼此相差在25%內或10%內或5%內或1%內或彼此相差在100 µm內或75 µm內或60 µm內或30 µm內或15 µm內的發射高度，該等封裝件中之各者經配置以提供不同目標發射色彩。
在某些態樣中，LED晶片之間的高度差可基於將設置有LED晶片之LED封裝件的目標發射色彩而預定。如上文所描述，某些具體實例涉及經配置以發射同一發射色彩之LED晶片，該等LED晶片將與不同發光磷光材料一起排列在不同LED封裝件中或排列在不具有發光磷光材料之LED封裝件中。在其他具體實例中，LED晶片可經配置以發射不同發射色彩。在任一狀況下，可在LED晶片安裝於各別LED封裝件內之前提供LED晶片之間的高度差。在某些具體實例中，藉由將LED晶片之諸如LED晶片基板的某些部分以彼此不同的量移除及/或薄化，可提供高度差。如本文中所使用，LED晶片基板可指生長基板，作用LED結構磊晶生長於該生長基板上。在另一實例中，LED晶片基板可指主基板，作用LED結構支援於該主基板上，典型地當已移除生長基板時。
圖6A至圖6C為LED晶片12-1至12-3之橫截面，其繪示各別LED晶片基板32-1至32-3之間的高度H 32-1至H 32-3或厚度之差。在圖6A至圖6C中之各者中，如對於覆晶安裝為典型的，作用LED結構31-1至31-3通常繪示於LED晶片基板32-1至31-3之底側上。然而，本文中所描述之原理適用於其他晶片結構，諸如LED晶片基板32-1至32-3比作用LED結構31-1至31-3更接近安裝表面的排列。如所繪示，LED晶片基板32-1之高度H 32-1小於LED晶片基板32-2之高度H 32-2，且LED晶片基板32-2之高度H 32-2小於LED晶片基板32-3之高度H 32-3。在LED晶片12-1至12-3之製造期間，可執行應用於LED晶片基板32-1至32-3之薄化及/或平坦化步驟，以基於LED晶片12-1至12-3中之各者的預期色彩目標而提供上述高度差。在某些具體實例中，LED晶片12-1至12-3中之至少兩者可包括經配置以產生相同波長之光的相同類型之作用LED結構31-1至31-3。藉由提供高度H 32-1至H 32-3之上述差，LED晶片12-1至12-3中之不同者可與不同量之發光磷光材料一起排列或根本無發光磷光材料，從而提供不同的總發射，同時亦在LED晶片12-1至12-3之間提供均勻發射高度。
雖然在排列有相同或類似發射高度之不同LED封裝件的內容背景中提供上述實例，但此處所描述之原理亦適用於包括具有不同發射色彩之多個LED晶片的單個LED封裝件。就此而言，多晶片LED封裝件可排列有具有不同發射色彩之LED晶片及/或發光磷光材料之不同排列，同時仍在多晶片LED封裝件內提供相同或類似發射高度。
圖7A為LED封裝件34之俯視圖，其中多個LED晶片12-1至12-4在子基板14上彼此緊密接近地組裝。LED晶片12-1至12-4可包括晶片類型及/或LED晶片位向之各種組合。舉例而言，不同晶片類型可包括第一LED晶片12-1及對應發光磷光材料；第二LED晶片12-2及對應發光磷光材料，其提供與第一LED晶片12-1不同色彩之光；以及不包括對應發光磷光材料之第三LED晶片12-3及第四LED晶片12-4。預期本文中所描述之原理適用於LED封裝件34內之晶片類型之許多不同組合。雖然僅繪示四個LED晶片12-1至12-4，但所揭示之原理適用於共同封裝件內之任何數目個LED晶片，包括LED封裝件34內之至少2個或至少5個或至少10個或至少15個或至少20個或數目在2至20之範圍內或在5至20之範圍內的不同LED晶片，該等LED晶片中之各者可經配置以提供不同目標發射色彩。當根據本發明組裝在一起時，LED封裝件34可經排列以具有均勻性改善之發射高度。舉例而言，各LED晶片12-1至12-4之個別發射高度可實質上相同，或彼此相差在25%內或10%內或5%內或1%內，或彼此相差在100 µm內或75 µm內或60 µm內或30 µm內或15 µm內。在某些具體實例中，不同晶片類型可包括LED晶片12-1至12-4之不同結構及/或位向。舉例而言，第三LED晶片12-3可按垂直位向排列，其中在相對側上進行電連接，而LED晶片12-1、12-2及12-4可按覆晶位向排列，其中電連接自同一側且在與子基板14之界面處進行。
LED封裝件34可進一步包括光更改材料36，該光更改材料經排列以覆蓋子基板14之在LED晶片12-1至12-4外部的部分。光更改材料36可用光反射及/或光折射材料形成，使得來自LED晶片12-1至12-4之光可在光耗損減少之情況下朝向LED封裝件34之所要發射方向重導引。在某些具體實例中，光更改材料36可配置有通常白色。如所繪示，光更改材料36經排列以自子基板14之周邊邊緣延伸至LED晶片12-1至12-4中之各者之周邊邊緣，且在LED晶片12-1至12-4中之相鄰者之間延伸。就此而言，LED封裝件34之聚集發光表面可由LED晶片12-1至12-4之頂表面共同地形成。雖然自圖7A之俯視圖可見各種電過應力元件20，但光更改材料36可經排列以在子基板14上方覆蓋該等元件。極性指示器38可經蝕刻或以其他方式形成於光更改材料36之表面上。在其他具體實例中，極性指示器38可省略或形成於LED封裝件34之不同部分上，諸如子基板14之表面上。
圖7B為沿著圖7A之截面線7B-7B截取的LED封裝件34之橫截面，該封裝件包括具有第一發光磷光材料層22-1之第一LED晶片12-1及具有第二發光磷光材料層22-2之第二LED晶片12-2。在某些具體實例中，LED晶片12-1、12-2及對應發光磷光材料層22-1、22-2可經配置以提供不同發射色彩，諸如白光之不同色溫或至少一種飽和色彩。就此而言，第一發光磷光材料層22-1之高度或厚度可大於第二發光磷光材料層22-2之高度或厚度。如上文所描述，各別LED晶片12-1、12-2之高度或厚度可預定為不同值，使得包括LED晶片12-1、12-2及對應發光磷光材料層22-1、22-2之發射高度相同或類似。如所繪示，光更改材料36可覆蓋LED晶片12-1、12-2中之各者的側表面及發光磷光材料層22-1、22-2中之各者的側表面。在某些具體實例中，光更改材料36可進一步排列於LED晶片12-1、12-2之間及發光磷光材料層22-1、22-2之間。囊封體26可排列在發光磷光材料層22-1、22-2及光更改材料36上，且在某些具體實例中，囊封體26可完全延伸以與子基板14之周邊邊緣對準。
圖7C為沿著圖7A之截面線7C-7C截取的LED封裝件34之橫截面，該封裝件包括第二LED晶片12-2及第三LED晶片12-3。在某些具體實例中，第三LED晶片12-3可能不含相關聯之發光磷光材料，使得第三LED晶片12-3經配置以提供單色發射。如所繪示，LED晶片之高度或厚度可預定為不同值，因此如上文所描述之發射高度相同或類似。
圖7D為沿著圖7A之截面線7D-7D截取的LED封裝件34之橫截面，該封裝件包括第三LED晶片12-3及第四LED晶片12-4。在某些具體實例中，第四LED晶片12-4可包括設置於其頂表面上之晶片罩蓋40。如本文中所使用，晶片罩蓋40亦可被稱作罩蓋結構。如所繪示，晶片罩蓋40之高度可選擇為以與第三LED晶片12-3之發射高度相同或類似的高度形成。在某些具體實例中，晶片罩蓋40可包括發光磷光材料。舉例而言，晶片罩蓋40可具體實現玻璃中磷光體結構、陶瓷磷光體板或預固化之聚矽氧中磷光體結構。在其他具體實例中，晶片罩蓋40可具體實現光透射或光透明罩蓋，諸如玻璃或聚矽氧。在另外其他具體實例中，晶片罩蓋40可具體實現光透射或光透明罩蓋，該罩蓋具有形成於其上的發光磷光材料層。
雖然在多晶片封裝之內容背景中描述了LED封裝件34，但所描述之原理適用於LED晶片12-1至12-4中之各者單獨地排列於封裝件中的具體實例，該封裝件具有針對LED封裝件34所描述之所有其他元件。就此而言，針對圖7A至圖7D所描述之原理適用於針對各LED晶片12-1至12-4提供分離的封裝件，使得不同封裝件之間的發射高度相同或類似，如上文所描述。因而，各個別封裝件將與針對LED封裝件34所繪示的相同，僅具有LED晶片12-1至12-4中之單一者。在另外其他具體實例中，可提供兩個不同的LED封裝件，其各自具有晶片罩蓋40之不同厚度以提供相同或類似發射高度。
如圖7A至圖7D中所繪示，LED封裝件34可具備提供不同發射色彩同時亦具有LED封裝件34之相同或類似的總發射高度的不同LED晶片12-1至12-4。可藉由為LED晶片12-1至12-4中之各者提供預定厚度來適應發光磷光材料層22-1、22-2之差異及其缺乏。就此而言，LED封裝件34之共同發射高度可提供具有改善之均勻性及色彩混合的聚集發射。
可實施各種製造序列以為具有不同發射色彩之LED晶片及/或LED封裝件提供均勻發射高度。圖8及圖9表示用於基於目標色點減小LED晶片之厚度以改善發射高度均勻性的例示性製造序列。
圖8繪示用以改善包括發光磷光材料之第一LED晶片與第二LED晶片之間的發射高度均勻性的例示性製造序列42。在第一步驟44中，基於第一LED晶片及發光磷光材料之預期光輸出而提供或判定第一色點。第一LED晶片及發光磷光材料可具體實現以下各者中之任一者：圖2之LED晶片12-1及發光磷光材料層22-1、圖3之LED晶片12-2及發光磷光材料層22-2，或圖7A至圖7D之LED晶片12-1、12-2。第一色點可判定設置於第一LED晶片上之對應發光磷光材料的量或厚度。在第二步驟46中，提供基於第二LED晶片之光輸出的第二色點。在某些具體實例中，第二色點可對應於由第二LED晶片之作用LED結構產生的發射。以此方式，第二LED晶片可能不含對應發光磷光材料。舉例而言，第二LED晶片可具體實現圖4之LED晶片12-3或圖7A至圖7D之LED晶片12-3或12-4中之任一者。在第三步驟48中，可減小第一LED晶片及第二LED晶片中之一或多者的厚度，使得第一LED晶片與第二LED晶片之間的發射高度可相同或類似，如上文所描述。在一個實例中，第一LED晶片及第二LED晶片兩者可形成為具有相同厚度，且第一LED晶片之厚度隨後可減小對應於對應發光磷光材料之厚度的量。在另一實例中，第一LED晶片及第二LED晶片最初可形成為具有不同厚度。因而，第一LED晶片及第二LED晶片兩者可使其各別厚度減小提供均勻發射高度之量。在又一實例中，可單獨地或與減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的厚度組合地利用晶片罩蓋（例如，圖7D之40）以達成相同或類似發射高度。
圖9繪示用以改善包括第一發光磷光材料之第一LED晶片與亦包括第二發光磷光材料之第二LED晶片之間的發射高度均勻性的另一例示性製造序列50。第一LED晶片及對應第一發光磷光材料以及第二LED晶片及對應第二發光磷光材料可具體實現以下各者中之任一者：圖2之LED晶片12-1及發光磷光材料層22-1、圖3之LED晶片12-2及發光磷光材料層22-2，或圖7A至圖7D之LED晶片12-1、12-2。在第一步驟52中，基於第一LED晶片及第一發光磷光材料之預期光輸出而提供或判定第一色點。在第二步驟54中，基於第二LED晶片及第二發光磷光材料之預期光輸出而提供或判定第二色點。在第三步驟56中，可減小第一LED晶片及第二LED晶片中之一或多者的厚度，使得第一LED晶片與第二LED晶片之間的發射高度可相同或類似，如上文所描述。在另一實例中，可單獨地或與減小第一LED晶片及第二LED晶片中之至少一者的厚度組合地利用晶片罩蓋（例如，圖7D之40）以達成相同或類似發射高度。
預期可組合如本文中所描述之任一前述態樣及/或各種分離的態樣及特徵以達成額外優點。除非本文中有相反指示，否則如本文所揭示之各種具體實例中之任一者可與一或多個其他所揭示具體實例組合。
所屬技術領域中具有通常知識者將認識到對本發明之較佳具體實例的改善及修改。所有此類改善及修改皆在本文中所揭示之概念及隨後申請專利範圍之範圍內。
10:LED封裝件 10-1:LED封裝件 10-2:LED封裝件 10-3:LED封裝件 12:發光二極體（LED）晶片 12-1:第一LED晶片 12-2:第二LED晶片 12-3:第三LED晶片 12-4:第四LED晶片 14:子基板 14':第一側 14'':第二側 16-1:金屬跡線 16-2:金屬跡線 18:線接合件 20:電過應力裝置/電過應力元件 22-1:第一發光磷光材料層 22-2:第二發光磷光材料層 24-1:安裝襯墊 24-2:安裝襯墊 26:囊封體 28:發光裝置 30:支撐元件 31-1:作用LED結構 31-2:作用LED結構 31-3:作用LED結構 32-1:LED晶片基板 32-2:LED晶片基板 32-3:LED晶片基板 34:LED封裝件 36:光更改材料 38:極性指示器 40:晶片罩蓋 42:製造序列 44:第一步驟 46:第二步驟 48:第三步驟 50:製造序列 52:第一步驟 54:第二步驟 56:第三步驟 H E:發射高度 H 12-1:高度 H 12-2:高度 H 12-3:高度 H 22-1:高度 H 22-2:高度 H 32-1:高度 H 32-2:高度 H 32-3:高度
併入於本說明書中且形成本說明書之一部分的隨附圖式繪示本發明之若干態樣，且與描述一起用於解釋本發明之原理。
[圖1]為根據本發明之原理的包括安裝於子基板上之發光二極體（LED）晶片的LED封裝件之俯視圖。
[圖2]為針對LED晶片沿著圖1之截面線A-A截取的LED封裝件之橫截面，該晶片包括排列於其上的發光磷光材料層。
[圖3]為沿著圖1之截面線A-A截取的LED封裝件之另一排列的橫截面，其提供與圖2之LED封裝件不同的發射色彩。
[圖4]為沿著圖1之截面線A-A截取的LED封裝件之另一排列的橫截面，其提供與圖2之LED封裝件及圖3之LED封裝件不同的發射色彩。
[圖5]為包括圖2至圖4之LED封裝件中之各者的發光裝置之橫截面。
[圖6A]至[圖6C]為根據本發明之原理的LED晶片之橫截面，其繪示可用以提供改善之發射高度均勻性的各別LED晶片基板之間的高度或厚度差。
[圖7A]為LED封裝件之俯視圖，其中多個LED晶片在子基板上以改善之發射高度均勻性彼此緊密接近地組裝。
[圖7B]為沿著圖7A之截面線7B-7B截取的LED封裝件之橫截面，該封裝件包括具有第一發光磷光材料之第一LED晶片及具有第二發光磷光材料之第二LED晶片。
[圖7C]為沿著圖7A之截面線7C-7C截取的LED封裝件之橫截面，該封裝件包括第二LED晶片及第三LED晶片。
[圖7D]為沿著圖7A之截面線7D-7D截取的LED封裝件之橫截面，該封裝件包括第三LED晶片及第四LED晶片。
[圖8]繪示用以改善包括發光磷光材料之第一LED晶片與第二LED晶片之間的發射高度均勻性的例示性製造序列。
[圖9]繪示用以改善包括第一發光磷光材料之第一LED晶片與包括第二發光磷光材料之第二LED晶片之間的發射高度均勻性的另一例示性製造序列。
10-1:LED封裝件
10-2:LED封裝件
10-3:LED封裝件
12-1:第一LED晶片
12-2:第二LED晶片
12-3:第三LED晶片
14:子基板
16-1:金屬跡線
16-2:金屬跡線
22-1:第一發光磷光材料層
22-2:第二發光磷光材料層
24-1:安裝襯墊
24-2:安裝襯墊
26:囊封體
28:發光裝置
30:支撐元件
HE:發射高度
H12-1:高度
H12-2:高度
H12-3:高度

Claims (27)

  1. 一種方法，其包含： 提供界定第一色點之第一發光二極體晶片及第一發光磷光材料層； 提供界定不同於該第一色點之第二色點的第二發光二極體晶片；及 減小該第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片中之至少一者的厚度，使得由該第一發光二極體晶片及該第一發光磷光材料層形成之第一發射高度與該第二發光二極體晶片之第二發射高度相差在100微米（µm）內。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一發射高度定義為自該第一發光二極體封裝件之安裝表面至該第一發光二極體封裝件之最頂部發射表面的垂直距離，且該第二發射高度定義為自該第二發光二極體晶片之安裝表面至該第二發光二極體晶片之最頂部發射表面的垂直距離。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且該第二發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第二發光二極體晶片之最頂部表面處。
  4. 如請求項1之方法，其中該第一發光二極體晶片之該厚度減小與該第一發光磷光材料層之厚度對應的量。
  5. 如請求項1之方法，其中減小該第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片中之至少一者的厚度包含減小該第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片中之至少一者的基板之厚度。
  6. 如請求項1之方法，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在60 µm內。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在30 µm內。
  8. 一種方法，其包含： 提供界定第一色點之第一發光二極體晶片及第一發光磷光材料層； 提供界定不同於該第一色點之第二色點的第二發光二極體晶片及第二發光磷光材料層；及 減小該第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片中之至少一者的厚度，使得由該第一發光二極體晶片及該第一發光磷光材料層形成之第一發射高度與由該第二發光二極體晶片及該第二發光磷光材料層形成之第二發射高度相差在100微米（µm）內。
  9. 如請求項8之方法，其中該第一發射高度定義為自該第一發光二極體晶片之安裝表面至該第一發光二極體晶片之最頂部發射表面的垂直距離，且該第二發射高度定義為自該第二發光二極體晶片之安裝表面至該第二發光二極體晶片之最頂部發射表面的垂直距離。
  10. 如請求項9之方法，其中該第一發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且該第二發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第二發光磷光材料層之最頂部表面處。
  11. 如請求項8之方法，其中減小該第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片中之至少一者的厚度包含減小該第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片中之至少一者的基板之厚度。
  12. 如請求項8之方法，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在60 µm內。
  13. 如請求項8之方法，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在30 µm內。
  14. 一種發光裝置，其包含： 第一發光二極體封裝件，其包含： 第一子基板； 該第一子基板上之第一發光二極體晶片；及 該第一發光二極體晶片上之第一發光磷光材料層，其中該第一發光二極體晶片及該第一發光磷光材料層界定第一色點，且第一發射高度定義為自該第一發光二極體封裝件之安裝表面至該第一發光二極體封裝件之最頂部發射表面的垂直距離；及 第二發光二極體封裝件，其包含： 第二子基板；及 該第二子基板上之第二發光二極體晶片，其中該第二發光二極體晶片至少部分地界定不同於該第一色點之第二色點，且其中第二發射高度定義為自該第二發光二極體封裝件之安裝表面至該第二發光二極體封裝件之最頂部發射表面的垂直距離； 其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在100微米（µm）內。
  15. 如請求項14之發光裝置，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在60 µm內。
  16. 如請求項14之發光裝置，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在30 µm內。
  17. 如請求項14之發光裝置，其中該第一發光二極體封裝件之該最頂部發射表面界定於該第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且該第二發光二極體封裝件之該最頂部發射表面界定於該第二發光二極體晶片之最頂部表面處。
  18. 如請求項14之發光裝置，其進一步包含該第二發光二極體晶片上之第二發光磷光材料層，其中該第二發光二極體晶片及該第二發光磷光材料層界定該第二色點，其中該第一發光二極體封裝件之該最頂部發射表面界定於該第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且該第二發光二極體封裝件之該最頂部發射表面界定於該第二發光磷光材料層之最頂部表面處。
  19. 如請求項14之發光裝置，其中該第一發光磷光材料層係提供為該第一發光二極體晶片上之塗層。
  20. 如請求項14之發光裝置，其中該第一發光磷光材料層排列於附接至該第一發光二極體晶片之晶片罩蓋上或內。
  21. 一種發光二極體封裝件，其包含： 子基板； 該子基板上之第一發光二極體晶片； 該第一發光二極體晶片上之第一發光磷光材料層，其中該第一發光二極體晶片及該第一發光磷光材料層界定第一色點，且第一發射高度定義為自該第一發光二極體晶片之安裝表面至該第一發光二極體晶片之最頂部發射表面的垂直距離；及 該子基板上之第二發光二極體晶片，其中該第二發光二極體晶片至少部分地界定不同於該第一色點之第二色點，且其中第二發射高度定義為自該第二發光二極體晶片之安裝表面至該第二發光二極體晶片之最頂部發射表面的垂直距離； 其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在100微米（µm）內。
  22. 如請求項21之發光二極體封裝件，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在60 µm內。
  23. 如請求項21之發光二極體封裝件，其中該第一發射高度與該第二發射高度相差在30 µm內。
  24. 如請求項21之發光二極體封裝件，其中該第一發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且該第二發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第二發光二極體晶片之最頂部表面處。
  25. 如請求項21之發光二極體封裝件，其進一步包含該第二發光二極體晶片上之第二發光磷光材料層，其中該第二發光二極體晶片及該第二發光磷光材料層界定該第二色點，其中該第一發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第一發光磷光材料層之最頂部表面處，且該第二發光二極體晶片之該最頂部發射表面界定於該第二發光磷光材料層之最頂部表面處。
  26. 如請求項21之發光二極體封裝件，其中該第一發光磷光材料層係提供為該第一發光二極體晶片上之塗層。
  27. 如請求項21之發光二極體封裝件，其中該第一發光磷光材料層排列於附接至該第一發光二極體晶片之晶片罩蓋上或內。
TW112112910A 2022-04-21 2023-04-06 發光二極體封裝件中的發射高度排列及相關裝置和方法 TW202347829A (zh)

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