用于改善光萃取的發(fā)光器件及方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>電氣元件制品的制造及其應(yīng)用技術(shù)

用于改善光萃取的發(fā)光器件及方法
【專利摘要】公開了改善了光萃取的發(fā)光器件及相關(guān)方法。在一個實施例中，發(fā)光器件可包括基座、布置在基座上的至少一個發(fā)光芯片，以及布置在發(fā)光芯片上的透鏡。透鏡可包括透鏡基底，透鏡基底可包括與基座的幾何形狀基本相同的幾何形狀。
【專利說明】用于改善光萃取的發(fā)光器件及方法
[0001] 相關(guān)技術(shù)的交叉引用
[0002] 本申請涉及并要求2011年12月6日提交的美國專利申請序列號第13/312,508 號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引證結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本文公開的主題總體涉及發(fā)光二極管（LED)器件和方法。更特別地，本文公開的主題涉及用于改善光萃取（light extraction,光提?。┑陌l(fā)光器件和方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 發(fā)光二極管（LED)可被利用在發(fā)光器件或封裝中以提供不同色點的光（例如，藍(lán) 色、紅色和綠色光）、具有不同色點的光組合，以及白色光（例如，感知為白色或近似白色）。開發(fā)發(fā)光器件或封裝的目的是代替白熾燈、熒光燈和金屬鹵化物高強(qiáng)度放電（HID)照明產(chǎn) 品。傳統(tǒng)發(fā)光器件可使用光學(xué)元件（例如，透鏡）增加從這種器件中萃?。╡xtract)的光量。傳統(tǒng)透鏡的一個問題在于，器件基座（submount)的轉(zhuǎn)角沒有為光萃取上做完全改進(jìn)，因為傳統(tǒng)透鏡無法延伸靠近基座邊緣或延伸到基座邊緣附近。目前，發(fā)光器件和照明產(chǎn)品的設(shè)計師和制造商趨向于使用和利用尺寸更小的采用發(fā)光器件的產(chǎn)品。因此，改善發(fā)光器件基座的轉(zhuǎn)角上的光萃取對保持或超過指定器件預(yù)期和要求的預(yù)期光學(xué)特性（例如，亮度級）來說，變得越來越重要。
[0005] 盡管各種發(fā)光器件在市場上的供應(yīng)量很大，仍然需要提供改善效率和光萃取的器件和方法。這種改進(jìn)能夠易于根據(jù)對尺寸更小的器件的需求進(jìn)行調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本公開，提供了一種發(fā)光器件和方法。這種器件和方法可改善光萃取，適用于包括個人、工業(yè)和商業(yè)照明產(chǎn)品的各種應(yīng)用。因此，本公開的目的是，在一方面，提供了通過從器件襯底或基座的轉(zhuǎn)角上的區(qū)域萃取光而改善光萃取的發(fā)光器件和方法。
[0007] 通過本文公開的主題，可至少整體上或部分地實現(xiàn)在本發(fā)明中將變得顯而易見的本發(fā)明的這些以及其他目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 本說明書的剩余部分（包括參考附圖）是對本發(fā)明的主題的完整性和使能性的公開，包括對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說的最佳模式進(jìn)行了更具體地說明，在附圖中：
[0009] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的一個實施例的頂部透視圖；
[0010] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的分解視圖；
[0011] 圖3A和3B為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的橫截面視圖；
[0012] 圖4為根據(jù)本公開的發(fā)光器件的底部透視圖；
[0013] 圖5為根據(jù)本公開的發(fā)光器件的另一個實施例的頂部透視圖；以及
[0014] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的又一個實施例的頂部透視圖。

【具體實施方式】
[0015] 現(xiàn)在將對本文的主題的可能的方面或?qū)嵤├M(jìn)行詳細(xì)說明，可能的方面或?qū)嵤├?中的一個或多個實例如附圖所示。提供每個實例的目的是對主題進(jìn)行解釋，而并不具有限制性。實際上，圖示的或描述的作為一個實施例的一部分的特征可用在另一個實施例中，構(gòu) 成又一個實施例。本文公開和設(shè)想的主題旨在涵蓋這些修改和變化。
[0016] 如在多個圖中所示，為了便于圖示，結(jié)構(gòu)或部分的某些尺寸會相對于其它結(jié)構(gòu)或部分夸大，因此，僅用于圖示本發(fā)明的主題的基本結(jié)構(gòu)。另外，參考其它結(jié)構(gòu)、部分或結(jié)構(gòu)和部分上形成的一個結(jié)構(gòu)或一個部分對本發(fā)明的主題的各個方面進(jìn)行說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，一個結(jié)構(gòu)形成于另一個結(jié)構(gòu)或部分"上"或"上方"，表示兩者之間可插入其它結(jié)構(gòu)、部分或結(jié)構(gòu)和部分。一個結(jié)構(gòu)或一個部分形成于另一個結(jié)構(gòu)或部分"上"，兩者之間無中間結(jié)構(gòu)或部分的情況，在本文中稱為"直接"形成于結(jié)構(gòu)或部分"上"。相似地，還應(yīng)理解的是，一個元件與另一個元件"連接"、"附接"或"耦接"時，其可與另一個元件直接連接、附接或耦接，或可設(shè)置中間元件。相反，一個元件與另一個元件"直接連接""直接附接"或 "直接耦接"時，不存在中間元件。
[0017] 另外，本文使用的相對位置關(guān)系的術(shù)語，例如，"上"、"上方"、"上部"、"頂部"、"下部"或"底部"用于描述一個結(jié)構(gòu)或部分與另一個結(jié)構(gòu)或部分如圖所示的關(guān)系。應(yīng)理解的是，除圖中所示的定方位之外，相對性術(shù)語，例如，"上"、"上方"、"上部"、"頂部"、"下部"或"底部"，還應(yīng)包括器件的不同定方位。例如，如果將圖中的器件翻轉(zhuǎn)，被描述為處于其它結(jié)構(gòu)或部分的"上方"的結(jié)構(gòu)或部分現(xiàn)在則定方位成在其它結(jié)構(gòu)或部分的"下方"。同樣，如果將圖中的器件沿軸線旋轉(zhuǎn)，被描述為處于其它結(jié)構(gòu)或部分的"上方"的結(jié)構(gòu)或部分現(xiàn)在則定方位成與其它結(jié)構(gòu)或部分"相鄰"，或處于其它結(jié)構(gòu)或部分"左邊"。本文中的相似數(shù)字表示相似元件。
[0018] 除非特別說明一個或多個元件不存在，本文使用的術(shù)語"包括"、"包含"和"具有" 應(yīng)理解為是非限制性術(shù)語，并不排除一個或多個元件的存在。
[0019] 根據(jù)本文所述的實施例的發(fā)光器件可包括可裝配在生長襯底（growth substrate，生長基片）（例如，碳化硅襯底（SiC))上的基于III-V族氮化物（例如，氮化鎵 (GaN))的發(fā)光二極管（LED)或激光器，例如，美國北卡羅來納州達(dá)勒姆克利公司制造和銷售的器件。本文中也可采用其它生長襯底，例如（但不限于）藍(lán)寶石、硅（Si)和GaN。在一個方面，SiC襯底/層可為4H多型體碳化硅襯底/層。但是，還可使用其他Sic多型體候選物，例如，3C、6H和15R多型體。本主題的受讓人，美國北卡羅來納州達(dá)勒姆克利公司生產(chǎn)適當(dāng)?shù)腟iC襯底，生產(chǎn)這種襯底的方法在科學(xué)文獻(xiàn)以及多個普通轉(zhuǎn)讓美國專利中有所說明，包括，但不限于，第Re. 34, 861號美國專利；第4, 946, 547號美國專利；以及第5, 200, 022號美國專利，這些專利的公開內(nèi)容通過引證完全結(jié)合于此。本文中也預(yù)期任何其它適當(dāng)生長襯底。
[0020] 本文使用的術(shù)語"III族氮化物"指氮與周期表的III族中的一個或多個元素（通常為鋁（A1)、鎵（Ga)和銦（In))之間形成的半導(dǎo)體化合物。該術(shù)語還指二元、三元和四元化合物，例如，GaN、AlGaN和AlInGaN。III族元素可與氮組合，以形成二元（例如，GaN)、三元（例如，AlGaN)和四元（例如，AlInGaN)化合物。這些化合物具有一摩爾的氮與總共一摩爾的III族元素化合的經(jīng)驗分子式。由此，通常使用AlxGal-xN(其中，l>x>0)等分子式描述這些化合物。III族氮化物的外延生長（epitaxial growth)技術(shù)已有相當(dāng)良好的發(fā) 展，相關(guān)科學(xué)文獻(xiàn)中已有報告。
[0021] 盡管本文公開的LED的多個實施例包括生長襯底，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，可去除生長有包括LED的外延層的晶體外延生長襯底，可在替代承載襯底或與原始襯底具有不同熱特性、電氣特性、結(jié)構(gòu)特性和/或光學(xué)特性的襯底上安裝獨(dú)立外延層。本文所述的主題并不限于具有晶體外延生長襯底的結(jié)構(gòu)，本文所述的主題還可用于與已將外延層從其原始生長襯底上去除的結(jié)構(gòu)連接，并且粘合至替代承載襯底。
[0022] 根據(jù)本主題的某些實施例的基于III族氮化物的LED可（例如）裝配在生長襯底 (例如，Si、SiC或藍(lán)寶石襯底）上，以提供水平器件（至少兩個電觸點位于LED的同一側(cè)）或堅直器件（電觸點位于LED的相對的側(cè)上）。另外，生長襯底可在裝配之后保留在LED 上，或者去除（例如，通過蝕刻、磨削、拋光等）?？蓪⑸L襯底去除，以（例如）減小生成的 LED的厚度，和/或降低堅直LED上的正向電壓。水平器件（具有或不具有生長襯底）例如可倒裝焊接（例如，使用焊料）至承載襯底或印制電路板（PCB)，或進(jìn)行絲焊。堅直器件 (具有或不具有生長襯底）可具有用焊料焊接至承載襯底、安裝墊或PCB的第一端子和絲焊至承載襯底、電氣元件或PCB上的第二端子。堅直和水平LED芯片結(jié)構(gòu)的實例在Bergmann 等人的第2008/0258130號美國公開和Edmond等人的第2006/0186418號美國公開中以實例的方式進(jìn)行了討論，這些公開的全部內(nèi)容通過引證完全結(jié)合于此。
[0023] -個或多個LED可至少部分涂敷有一種或多種磷光體。磷光體可吸收一部分LED 光并且發(fā)出不同波長的光，使得發(fā)光器件或封裝從LED芯片和磷光體的每個發(fā)出組合光。在一個實施例中，發(fā)光器件或封裝發(fā)出由于LED芯片和磷光體發(fā)出的組合光而被感知為白色光的光。一個或多個LED芯片可利用多種不同方法進(jìn)行涂敷和制造，一個適用方法在序列號為第 11/656, 759 號和第 11/899, 790 號，標(biāo)題均為 "（Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method)晶片級突光體涂敷方法和利用該方法制造的器件"的美國專利申請中有所說明，其全部內(nèi)容通過引證完全結(jié)合于此。涂敷一個或多個LED的其它適當(dāng)方法在序列號為第12/014, 404號，標(biāo)題為"（Phosphor Coating Systems and Methods for Light Emitting Structures and Packaged Light Emitting Diodes Including Phosphor Coating)發(fā)光結(jié)構(gòu)的磷光體涂敷系統(tǒng)和方法以及包括磷光體涂層的封裝發(fā)光二極管"的美國專利申請，以及序列號為第12/717, 048號，標(biāo)題為 "（Systems and Methods for Application of Optical Materials to Optical Elements) 光學(xué)元件上光學(xué)材料的應(yīng)用系統(tǒng)和方法"的部分繼續(xù)申請美國專利申請中有所說明，其全部內(nèi)容通過引證完全結(jié)合于此。LED還可使用其他方法，例如，電泳沉積（EPD)法進(jìn)行涂敷，一個適用EH)方法在序列號為第11/473, 089號，標(biāo)題為"（Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices)半導(dǎo)體器件的閉環(huán)電泳沉積"的美國專利申請中有所說明，其全部內(nèi)容也通過引證完全結(jié)合于此。應(yīng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明的主題的發(fā)光器件和方法還可具有不同顏色的多個LED，其中的一個或多個可發(fā)白色光。
[0024] 現(xiàn)在將參考圖1至圖6對發(fā)光器件和方法的實施例進(jìn)行說明。圖1至圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的主題的發(fā)光封裝或器件的第一實施例，總體用10表示。圖5圖示了發(fā)光封裝或器件的第二實施例，總體用60表不，該第二實施方式可與器件10的形式和功能相似，但存在幾個不同之處，例如，一個區(qū)別是，在圖5中LED芯片直接附接（例如，非絲焊），另一個區(qū)別是，在圖5中LED芯片相對于基座的對準(zhǔn)方式不同（例如，圖5中的LED芯片可相對于基座表面旋轉(zhuǎn)）。發(fā)光器件10可包括設(shè)置在安裝墊（總體用14表示）之上的至少一個固態(tài)發(fā)光器，例如，LED芯片12。安裝墊14可包括本領(lǐng)域中已知的任何適用導(dǎo)電材料，例如，金屬或金屬合金，銅（Cu)、鋁（A1)、錫（Sn)、銀（Ag)、導(dǎo)電聚合材料和/或其組合。安裝墊 14可與發(fā)光器件10的電氣部件一體成型或與發(fā)光器件的電氣部件電絕緣和/或熱絕緣。例如，電氣部件可分別包括第一電氣兀件16和第二電氣兀件18。第一電氣兀件16和第二電氣元件18可包括本領(lǐng)域中已知的任何適用導(dǎo)電材料，例如，金屬或合金，Cu、Al、Sn、Ag、導(dǎo)電聚合材料和/或其組合。
[0025] 在一個方面，安裝墊14與第一電氣元件16和第二電氣元件18可包括采用已知技術(shù)（例如，鍍技術(shù)）沉積的Cu。在一個方面，鈦粘附層和銅晶種層可按順序濺射在基座22 上。隨后，可在Cu晶種層上鍍約75μπι的Cu。生成的Cu層隨后可利用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝形成圖案。在其它實施例中，Cu層可利用掩模濺射，以形成預(yù)期元件16和18的圖案，從而利用掩模防止該區(qū)域內(nèi)沉積Cu而形成間隙15。在某些方面，安裝墊14與元件16和18可鍍或涂敷有額外金屬或材料，使安裝墊14更適用于安裝LED芯片12和/或改善光學(xué)特性，例如，改善器件10發(fā)出的光量。例如，安裝墊14與元件16和18可鍍有膠粘或粘合材料，或反射層和阻擋層（barrier layer)。在一個方面，安裝墊14與元件16和18可鍍有適當(dāng)厚度的鎳（Ni)阻擋層和Ag反射層。
[0026] -般來說，安裝墊14與第一電氣元件16和第二電氣元件18可布置在在襯底或基座22的頂面20上和/或附接至襯底或基座的頂面。在一個方面，安裝墊14可與第一電氣元件16 -體成型，作為該第一電氣元件的延伸部分。第一電氣元件16和第二電氣元件18 可通過間隙15互相物理分離并電絕緣和/或熱絕緣。為了便于說明，僅顯示了一個LED芯片12,但是，也可使用包括具有相似或不同光波長的一個或多個LED芯片的多個LED芯片 12。間隙15可向下延伸到基座22的頂面20上，從而將電氣元件16和18電絕緣和熱絕緣。在一個方面，間隙15可在第一電氣元件16和第二電氣元件18之間提供電絕緣，以防止應(yīng) 用于LED芯片12的電信號短路。
[0027] 為了改善發(fā)光器件的熱消散，例如，器件10和60的熱消散，安裝墊14與電氣元件 16和18可提供延伸導(dǎo)熱路徑以將熱量從LED芯片12上橫向?qū)С觯沟脽崃靠蓴U(kuò)散到基座 22的在LED芯片12下方的區(qū)域之外的其它區(qū)域。例如，安裝墊14可比LED芯片12覆蓋基座22的頂面20的更大的表面區(qū)域。安裝墊14可延伸到基座22的邊緣附近。在所示實施例中，安裝墊14總體為圓形，可從LED芯片12向基座22的邊緣徑向延伸。應(yīng)理解的是，安裝墊14可包括任何適當(dāng)形狀和/或尺寸，在某些實施例中，安裝墊可延伸至與基座22的邊緣平齊。
[0028] 本文所述的LED芯片12可實施為單獨(dú)使用和/或與磷光體或發(fā)光體結(jié)合使用的固態(tài)發(fā)光器，以發(fā)出各種顏色、色點或波長范圍的光，例如：（1)主要為藍(lán)色的波長（優(yōu)選地約為 430nm 至 480nm ;可選地為 430-475nm、440-475nm、450-475nm，或 430-480nm 的任何適當(dāng)子范圍）；（2)主要為青色（cyan,藍(lán)綠色）的波長（優(yōu)選地約為481nm至499nm) ;(3)主要為綠色的波長（優(yōu)選地約為500nm至570nm ;可選地為505-515nm、515-527nm、527-535nm 或535-570nm，或500-570nm的任何適當(dāng)子范圍）；（4)主要為黃色的波長（優(yōu)選地約為571 至590nm);以及（5)主要為紅色的波長（優(yōu)選地約為591至750nm，包括可選的橙色子范圍 (優(yōu)選地約為 591 至 620nm)，或 621-750nm、621-700nm、600-700nm、610-700nm、610-680nm、 620-680nm，或620-670nm，和/或591至750nm的任何適當(dāng)子范圍）。
[0029] 在一個方面，器件10可包括一個主要為藍(lán)色的LED芯片12,該LED芯片12發(fā)光時，可激活布置在LED芯片12上的黃色磷光體（例如，磷光體可至少部分直接布置在LED芯片 12上和/或器件10的布置在LED芯片12上的部分上，例如，透鏡30)，使LED芯片12包括藍(lán)移黃（BSY)LED芯片12。在一個替代實施例中，還可包括主要為紅色的LED芯片12,將其布置在磷光體、封裝材料和/或透鏡30下方，以便混合從而生成暖白色輸出。發(fā)光器件10 還可包括被配置成用于激活布置在LED芯片12上和/或器件10的一部分上的紅色磷光體的LED芯片12,例如，紅色磷光體可布置在透鏡30的一部分之上或之內(nèi)，以生成暖白色輸出。在又一個實施例中，器件10可包括一個以上的LED芯片12,例如，多個LED芯片。多個 LED芯片12可包括基本上相同的波長（例如，選自同一目標(biāo)波長庫（targeted wavelength bin))，或多個LED芯片12中的至少第一 LED可包括與多個LED芯片12中的第二LED不同的波長（例如，至少第一 LED可選自與第二LED不同的目標(biāo)波長庫）。
[0030] 總體來說，LED芯片12可包括以不同方式設(shè)置的多個不同半導(dǎo)體層。LED結(jié)構(gòu)及其制造和操作在本領(lǐng)域中是大體上已知的，因此本文僅對其進(jìn)行簡要討論。LED芯片12可包括布置在LED芯片12的頂面上的導(dǎo)電電流擴(kuò)散結(jié)構(gòu)24和/或一個或多個絲焊焊墊26 的形式的電觸點。在該實施例中，LED芯片12可包括堅直結(jié)構(gòu)器件，其中，第一電觸點（例如，陽極）布置在LED芯片12的底面（未顯示）上，第二電觸點（例如，陰極）以多個焊墊 26的形式布置在頂面上。即，在該實施例中，每個焊墊26可包括相同電氣極性，該電氣極性與LED芯片12的底面上的電觸點的電氣極性不同。電流擴(kuò)散結(jié)構(gòu)24和焊墊26可包括任何適當(dāng)導(dǎo)電材料，可利用任何適當(dāng)方法進(jìn)行沉積或鍍?？捎米鳎ɡ纾╇娏鲾U(kuò)散結(jié)構(gòu)24和焊墊26的材料可包括金（Au)、銅（Cu)、鎳（Ni)、銦（In)、鋁（A1)、銀（Ag)和/或其組合、金屬合金、導(dǎo)電氧化物和透明導(dǎo)電氧化物。
[0031] 電流擴(kuò)散結(jié)構(gòu)24可包括格柵，格柵具有一個或多個間隔的導(dǎo)電指以增強(qiáng)從一個或多個焊墊26進(jìn)入LED芯片12的頂面的電流擴(kuò)散。在運(yùn)行期間，可利用（例如）焊線28 將電信號或電流施加在焊墊26上。當(dāng)焊線28越過間隙15延伸以將LED芯片12與第二元件18電連接時，經(jīng)過焊線28電流可從第一電氣元件16進(jìn)入LED芯片12,并且進(jìn)入第二電氣元件18。電信號或電流可通過電流擴(kuò)散結(jié)構(gòu)24和頂面擴(kuò)散到LED芯片12中。電流擴(kuò)散結(jié)構(gòu)24通常用在頂面為p型的LED中，但也可用于η型材料。如本文進(jìn)一步所述，LED芯片12可包括水平構(gòu)造的直接附接LED (例如，見圖5)，使得兩個電觸點（例如，不同電氣極性的陽極和陰極）可布置在LED的同一底面上。在這種實施例中，如圖5所示，并不要求用焊線28將LED芯片與發(fā)光器件的電氣元件電連接。
[0032] 如圖1和圖2所示，如上文所述，LED芯片12可包括芯片底部包括與第一電氣元件16電氣連通的陽極、頂部焊墊26包括通過焊線28與第二電氣元件電氣連通的陰極的構(gòu) 造。電氣連通可包括將電流在電氣元件16和18與LED芯片12之間穿過，使電流從第一電氣元件16流入LED芯片12,隨后從LED芯片12流入第二電氣元件18。LED芯片12的該實施例僅用于說明的目的，并不限于該實施例。LED芯片12可包括任何適當(dāng)?shù)囊阎腖ED結(jié) 構(gòu)、構(gòu)造、尺寸、形狀、襯底和/或類型。LED芯片12可利用適當(dāng)?shù)幕蛞阎母浇硬牧虾头椒?附接在第一元件16上，例如，焊接附接、預(yù)成型附接、焊劑或無焊劑共熔附接、有機(jī)硅環(huán)氧樹脂附接、金屬環(huán)氧樹脂附接、熱壓附接和/或其組合。
[0033] LED芯片12可具有任何適當(dāng)芯片尺寸和/或形狀，例如，基本為方形或矩形。在一個方面，LED芯片12可包括側(cè)邊約等于1000 μ m或以下（例如，1000x1000 μ m2)的方形芯片。LED芯片12可包括基本為方形的芯片，其側(cè)邊處于約小于1000 μ m的任何范圍或子范圍內(nèi)，例如，約900x900 μ m2的芯片；約700x700 μ m2的芯片；約600x600 μ m2的芯片；約 500x500 μ m2 的芯片；約 400x400 μ m2 的芯片；約 300x300 μ m2 的芯片；約 200x200 μ m2 的芯片；約100x100 μ m2的芯片。如上所述，器件10中可使用多個LED芯片12,其中，每個LED 可具有相同尺寸，和/或LED芯片12可包括不同尺寸。LED芯片12還可包括任何適當(dāng)尺寸的矩形芯片。
[0034] 如圖1至圖6所示，本文所述的發(fā)光器件可進(jìn)一步包括基座22。基座22可包括任何適當(dāng)材料，并且可具有或不具有導(dǎo)電性和/或?qū)嵝浴Ｔ谝粋€方面，基座22可包括陶瓷材料，例如，低溫共燒陶瓷（LTCC)材料、高溫共燒陶瓷（HTCC)材料、氧化鋁、氮化鋁（A1N)、氧化鋁（A1 203)、玻璃和/或A1面板材料。在其它方面，基座22可包括塑料材料，例如，聚酰亞胺（PI)、聚酰胺（PA)、聚鄰苯二甲酰胺（PPA)、液晶聚合物（LCP)或硅樹脂。在其它實施例中，基座22可包括印制電路板（PCB)及其變型、藍(lán)寶石、硅或任何其它適當(dāng)材料，例如， The Bergquist Company of Chanhassen，MN公司制造的T-Clad熱復(fù)合絕緣襯底材料。對于PCB實施例及其變型，可采用不同PCB類型，例如，標(biāo)準(zhǔn)FR-4PCB、金屬芯PCB (MCPCB)或任何其它可用的PCB類型。在各個方面，期望選擇的基座22包括具有良好電絕緣性、低熱阻或高導(dǎo)熱性的材料（例如，A1N)?？捎米骰?2的某些材料的導(dǎo)熱性約為30W/m · K或以上，例如，氧化鋅（ZnO)。其它可接受材料的導(dǎo)熱性約為120W/m*K或以上，例如，導(dǎo)熱性的、范圍為140-180W/m · K的A1N。對于熱阻，某些可接受基座22材料的熱阻為2°C /W或以下?？捎米骰?2的其它材料的熱特性可處于本文討論的范圍之外。
[0035] 在一個方面，多個器件10可由單個大尺寸基座面板構(gòu)成，其中，單個器件可從大尺寸面板上分離而成。單個器件可通過分割、鋸切、切割、折斷，或能從從較大基座面板分離單個器件基座22的任何其它適用方法分離而成?；诜蛛x，基座22可具有任何尺寸和/ 或形狀，例如，基本為方形、矩形、圓形、橢圓形、規(guī)則形、不規(guī)則形或不對稱形狀。在一個方面，基座22可包括方形，其中每個側(cè)邊約為3. 5_或以下，生成的表面面積約為12. 25平方毫米（mm2)或以下。例如，在一個方面，基座22可包括方形，每個側(cè)邊約為2. 5mm或以下，生成的表面面積約為6. 25_2或以下。在進(jìn)一步方面，基座22可包括方形，每個側(cè)邊約為 2. 45_或以下，生成的表面面積約為6. 00mm2或以下。本文也可采用具有更小的側(cè)邊和/ 或表面面積的基座22,例如，側(cè)邊約為2. 0mm或以下（例如，1. 5mm、1. 0_、0. 5mm)，器件封裝的創(chuàng)新特征，例如，透鏡30,可根據(jù)更小的封裝尺寸進(jìn)行縮放。
[0036] 本文公開的發(fā)光器件（例如，10,60(見圖5))，可選地，可進(jìn)一步包括用于防止受到靜電放電（ESD)損壞的元件。可使用不同元件，例如，各種堅直硅（Si)齊納二極管、與 LED芯片12平行設(shè)置的和反向偏置的不同LED芯片、表面附接變阻器以及橫向Si二極管。 LED芯片12和保護(hù)裝置32的設(shè)置允許來自ESD事件的穿過器件10的過電壓和/或過電流穿過保護(hù)器件32而不穿過LED芯片12,從而保護(hù)LED芯片12不受損壞。在所示實施例中，可使用堅直結(jié)構(gòu)ESD保護(hù)裝置32,并用已知安裝技術(shù)將其安裝在安裝墊14上。與LED 芯片12相比，ESD保護(hù)裝置32可相對較小，使該ESD保護(hù)裝置不覆蓋安裝墊14與/或基座22的表面上的過多的區(qū)域，因此不會阻礙從LED 12發(fā)出的大光量。ESD保護(hù)裝置32還可放置在靠近透鏡30邊緣的位置，使其不阻礙器件10的中央發(fā)出的光。應(yīng)理解的是，在某些方面，本文所述的發(fā)光器件可不使用ESD保護(hù)裝置32,或者，可替代地，ESD保護(hù)裝置32 可位于發(fā)光器件的外部。
[0037] 圖1至圖6進(jìn)一步圖示了發(fā)光器件10, 60 (圖5)和進(jìn)一步包括光學(xué)元件（例如）透鏡30的發(fā)光器件70 (圖6)。透鏡30可形成于基座22的頂面20上并布置在至少一個 LED芯片12上。透鏡30可對器件10和60提供環(huán)境和/或機(jī)械保護(hù)。透鏡30可相對于基座22的頂面20布置在不同位置上，例如，在一個方面，透鏡30可如圖放置使LED芯片12基本上布置在透鏡30的中央的下方，在該位置上，透鏡具有最大高度。透鏡30的中央可與透鏡30的頂點34或最大高度點相同，但并不必須是這樣的。在某些方面，透鏡30的中央點并非透鏡30的頂點34,使透鏡30的頂點34可相對于基座22偏移。應(yīng)注意的是，透鏡30 可與基座22的一個或多個轉(zhuǎn)角平齊地或幾乎平齊地延伸，以將從器件10和60的轉(zhuǎn)角萃取的光量最大化（圖5)。
[0038] 在常規(guī)器件中，隨著基座尺寸的減小，透鏡的尺寸也必須減小。傳統(tǒng)透鏡一般不會利用器件基座的轉(zhuǎn)角上的區(qū)域。但是，較大的透鏡具有更好的光萃取，并且效率更高。應(yīng)注意的是，本文所述的創(chuàng)新器件可包含創(chuàng)新透鏡30,創(chuàng)新透鏡可延伸到或幾乎延伸到基座22 的轉(zhuǎn)角。在一個方面，透鏡基底36的形狀可包括非圓形形狀，例如，基本上為方形、矩形、橢圓形、非圓規(guī)則形、非圓不規(guī)則形、不對稱形狀和/或其組合。在其它方面，透鏡基底36可包括與基座22相同的形狀或幾何形狀，可采用與圓形基座22對應(yīng)的圓形透鏡基底36。本文使用的術(shù)語"透鏡基底"指透鏡從其開始向透鏡30的頂點34上升的部分。即，術(shù)語"透鏡基底"指一個或多個透鏡邊緣從其向透鏡30的最大高度處向上爬升和彎曲的部分。應(yīng)注意的是，透鏡基底36并不包括基本水平或平坦的邊緣或部分。傳統(tǒng)透鏡可包括透鏡從其開始向頂點上升的圓形基底，在某些情況下，可包括延伸到基座邊緣的基本平坦的保護(hù)層；但是，保護(hù)層不能作為透鏡基底，因為保護(hù)層并不向透鏡的頂點上升和/或彎曲，基本平坦的保護(hù)層無法有效地從器件的轉(zhuǎn)角萃取光。應(yīng)注意的是，在一個方面，本文所述的器件10和 60的透鏡基底36可基本上與基座22的一個或多個邊緣平齊地延伸，使基座22的一個或多個轉(zhuǎn)角的一部分可布置在透鏡30的彎曲邊緣下方。這可更全面地利用基座22的轉(zhuǎn)角上的區(qū)域，因此，可從此位置萃取光。
[0039] 圖2為器件10的分解圖。如圖2所示，透鏡30可包括基本上與基座22的一個以上的邊緣平齊地延伸的透鏡基底36,使基座22的一個以上的轉(zhuǎn)角至少部分被透鏡30覆蓋，從而使基座22的一個以上的轉(zhuǎn)角上的光萃取最大化。在一個方面，透鏡基底36可具有與基座22的頂面20的形狀基本相同和/或相對應(yīng)的形狀。即，在一個方面，透鏡基底36和基座22可具有基本相同的幾何形狀。如圖所示，透鏡基底36和基座22可分別具有基本為方形的形狀。但是，本文可使用任何形狀的透鏡基底36和相應(yīng)的基座22。透鏡基底36可延伸到基座22的轉(zhuǎn)角并朝向頂點34上升。在一個方面，透鏡30可利用不同模制技術(shù)進(jìn)行模制并且可包括任何適當(dāng)材料。適當(dāng)材料包括與模制工藝兼容的材料，可包括（例如但不限于）硅樹脂、塑料、環(huán)氧樹脂、玻璃，或其組合。
[0040] 在一個方面，硅樹脂適合進(jìn)行模制并且提供了適當(dāng)?shù)墓鈧鬏斕匦?。硅樹脂還可承受后續(xù)回流工藝并且不會隨著時間而顯著降解。本領(lǐng)域中已知的是，可在大基座面板（例如，上文所述的分離之前的大面板）上加載包括空腔的模具（未顯示），并將其設(shè)置在LED 芯片12上?？稍谀＞咧凶⑷胍后w形式的透鏡材料和/或密封劑，以填充包圍LED芯片12 的空腔。在一個方面，透鏡30可包括可固化液體硅樹脂。LED芯片12可嵌入各個空腔內(nèi) 的液體硅樹脂中?？蛇x地，液體硅樹脂隨后可利用已知固化工藝進(jìn)行固化。隨后可去掉模具，以提供符合多個空腔的形狀的多個透鏡，其中的每個透鏡30可布置在一個或多個各自的LED芯片12上。
[0041] 隨后可利用任何適用分離方法，例如，上文所述的分割、鋸切、折斷等從大基座面板上分離包括基座22、LED芯片12以及透鏡30的單個發(fā)光器件10 (和60,圖5)。器件10 和60 (圖5)的透鏡設(shè)置還可容易地適用于由最終用戶與置于透鏡30上的二次透鏡或光學(xué) 器件一起使用，以便于光束成形。這種二次透鏡在本領(lǐng)域中是眾所周知的，許多在市場上有銷售。可選地，透鏡30可為光學(xué)的純色、彩色、透明、半透明、不透明狀和/或其組合。應(yīng)理解的是，透鏡30可具有紋理以改善光萃取，或透鏡30可包含可選擇量的可選附加材料，例如，一定量的磷光體、散射體或光散射粒子的一種或多種。
[0042] 參考圖2 (其他圖中也有顯示），第一電氣元件16可包括一個或多個符號或標(biāo)記，總體用38表示，用于表示器件10的電氣極性并用于確保器件10在外部源（例如，PCB、驅(qū) 動電路、電源電路，或其它外部襯底或電流源）上的精確安裝。例如，第一表面安裝墊42 (圖 3A至圖4)可與第一電氣元件16電氣連通并且可安裝在電源的正極側(cè)，以通過器件10的 LED芯片12驅(qū)動電流。在所不實例中，標(biāo)記38包括第一電器兀件16上的加號（+)標(biāo)志，用于表示安裝應(yīng)使得正極電流流入第一表面安裝墊42 (圖3A至圖4)，并且隨后流入第一電氣元件16,最終流入LED芯片12。負(fù)極電流可從LED芯片12流出，流入第二元件18,隨后流入第二表面安裝墊44(圖3A至圖4)。第二電氣元件18可與第二表面安裝墊44(圖3A 至圖4)電氣連通和/或電耦接，使電流可從器件10中流出并且流入外部襯底，例如，PCB、電源、驅(qū)動電路或其它電流電路或電流源。器件10上可設(shè)置各種對準(zhǔn)標(biāo)志（總體用40表示），并且對準(zhǔn)標(biāo)志可包括制造電氣元件期間使用的一個或多個標(biāo)志以確保（例如）電氣元件16和18沉積、蝕刻和/鍍期間掩模的足夠?qū)?zhǔn)。應(yīng)理解的是，標(biāo)記38和標(biāo)志40可包括多種不同符號、形狀和/或標(biāo)記類型。如果需要，第二電氣元件18上也可包括符號或標(biāo)記 38。還應(yīng)理解的是，符號或標(biāo)志可置于除電氣元件16和18之外的其它位置。
[0043] 如圖1、圖2和圖3A進(jìn)一步所示，透鏡30可包括布置在用LED芯片12的線P1表示的第一平面上方和/或下方的部分。第一平面P1可與LED芯片12的頂面對應(yīng)。但是， LED芯片12可包括任何平面，例如，第一平面P1與線P2表示的第二平面之間的任何平面，第二平面與LED芯片12的安裝表面的平面，或電氣元件16的上表面的平面對應(yīng)。例如，透鏡30的第一部分可包括基本為半球形的橫截面，其沿線A-A具有基本為方形的或彎曲的基線。第一部分可布置在LED芯片12的第一平面P1和LED芯片12安裝表面的第二平面 P2(例如，電氣元件16的上表面）中的每個上。透鏡30的第二部分可具有較大直徑，其沿線B-B具有基本上方形的基線。由于可沿基座22的頂面20布置，第二部分可布置在第一平面P1和第二平面P2中的每個下方。即，在一個方面，基座22的任何部分都不在LED芯片12的第一平面P1和第二平面P2上方延伸，相反，光學(xué)透鏡30可部分地延伸到LED芯片的上方和下方以從器件10的轉(zhuǎn)角完全萃取光。
[0044] 透鏡30的第一部分和第二部分可由透鏡30的連續(xù)筆直邊緣、彎曲邊緣或成角度的邊緣連接和/或沿透鏡的連續(xù)筆直邊緣、彎曲邊緣或成角度的邊緣布置。在一個方面，透鏡30的第一部分和第二部分可沿透鏡30的傾斜邊緣布置，該傾斜邊緣向上傾斜和/或基本上遠(yuǎn)離基座22地堅直延伸，該邊緣實際上并非近似平的或水平的。透鏡30的第一部分 (例如，沿線A-A)可沿與LED芯片12的上表面和安裝表面關(guān)聯(lián)的平面P1和P2上方布置并且可具有第一直徑。透鏡30的第二部分（例如，沿線B-B)可布置在與LED芯片12關(guān)聯(lián)的平面P1和P2下方并且可具有大于第一部分的第一直徑的第二直徑。在一個方面，第二部分可與基座22的一個或多個外邊緣或表面平齊地延伸。
[0045] 圖3A和3B圖示了器件10的橫截面視圖。該視圖也代表器件60(圖5)，僅適當(dāng) 地改變了電氣元件和/或間隙15的位置。圖3A和3B中的透鏡30和/或透鏡基底36的延伸方式有所不同。透鏡30可包括與基座22基本上具有相同形狀或幾何形狀的透鏡基底 36并且可與基座的一個或多個邊平齊地延伸，如圖3A所示，或與基座22的一個或多個邊緣幾乎平齊地延伸，如圖3B所示。透鏡30可根據(jù)光輸出的預(yù)期形狀具有任何適當(dāng)橫截面形狀。例如，所示的一個適當(dāng)橫截面形狀為半球形，替代形狀的某些示例為橢圓體、子彈形、平面的、六邊形和方形。透鏡30可包括形狀與基座36相對應(yīng)的透鏡基底36,并且橫截面形狀可包括發(fā)光器件和產(chǎn)品的客戶、設(shè)計師和/或制造商要求的任何適當(dāng)形狀。透鏡30可包括頂點34,頂點可對中地布置在基座22的中央上方，或頂點34可位于相對于基座22偏心的位置。透鏡30還可以包括具有同等高度的一個以上的頂點34。應(yīng)注意的是，透鏡30與基座22 (例如，圖3A)的一個或多個邊緣平齊地或與基座22 (例如，圖3B)的一個或多個邊緣幾乎平齊地延伸，以改善器件10的轉(zhuǎn)角的光萃取。如圖3B所示，基座22的一個或多個邊緣與透鏡基底36之間可存在距離為d的較小邊緣間隙，使透鏡基底36與基座22幾乎平齊。
[0046] 器件10的一個轉(zhuǎn)角區(qū)域或轉(zhuǎn)角（總體用C表示）的橫截面視圖如圖3A所示。為了便于說明，僅顯示一個轉(zhuǎn)角C，即基座22的邊緣與虛線之間的區(qū)域，但是，本文所述的器件可包括一個以上的轉(zhuǎn)角，例如，四個轉(zhuǎn)角C。轉(zhuǎn)角C可包括布置在基座22的頂面20的兩個相鄰側(cè)邊或邊緣之間的區(qū)域。在某些方面，轉(zhuǎn)角C可布置在基座基本正交的側(cè)邊之間（還可見圖5中的虛線限制的C)。轉(zhuǎn)角C可具有從基座22的側(cè)邊向內(nèi)的任何尺寸。即，轉(zhuǎn)角 C可包括大于或小于所示區(qū)域的區(qū)域，但是，為了便于說明，轉(zhuǎn)角C顯示了透鏡30的顯著特征，即，基座的轉(zhuǎn)角C的至少一部分可布置在透鏡30的彎曲邊緣E下方。這可允許更多的光從轉(zhuǎn)角C中萃取出來，從而改善了器件10的光萃取和整體亮度。
[0047] 如圖3A和3B進(jìn)一步所示，器件10可進(jìn)一步包括分別基本堅直布置在第一電氣元件16和第二電氣兀件18的部分的下方的表面安裝墊42和44。第一安裝墊42和第二表面安裝墊44可分別形成于基座22的底面上并且可分別地至少部分與第一電氣元件16和第二電氣元件18對準(zhǔn)。器件10安裝在外部源上時，外部源（未顯示）可通過與表面安裝墊 42和44的信號通信將電流或信號傳輸給器件10。例如，第一表面安裝墊42和第二表面安裝墊44可電氣連通至位于外部源（未顯示）上的焊接觸點或其它導(dǎo)電路徑，隨后可分別通過布置在基座22內(nèi)的導(dǎo)電路徑將電流傳輸給第一電氣兀件16和第二電氣兀件18。外部源可包括能將電流傳輸給表面安裝墊42和44的PCB、MCPCB、驅(qū)動電路、電源或任何其它適當(dāng) 外部電流源。在所示實施例中，器件10可利用表面安裝技術(shù)安裝至外部襯底或外部源，并且器件10可包括分別將表面安裝墊32和44與元件16和18連接的內(nèi)部導(dǎo)電路徑。內(nèi)部導(dǎo)電路徑可包括一個或多個導(dǎo)電通路46。
[0048] 一個或多個導(dǎo)電通路46可通過第一表面安裝墊42與第一電氣元件16之間的基座22延伸，因此，對第一表面安裝墊42施加電流或電信號時，其通過基座22傳導(dǎo)到第一電氣兀件16中。相似地，一個或多個導(dǎo)電通路46可在第二表面安裝墊44與第二電氣兀件 18之間延伸，以在兩者之間傳輸電信號。第一表面安裝墊42和第二表面安裝墊44可允許器件10的表面安裝，并且電信號可通過第一安裝墊42和第二安裝44施加在LED 12 (未顯示）上。導(dǎo)電通路46和表面安裝墊42和44可包括任何適當(dāng)導(dǎo)電材料并且可利用任何適當(dāng)技術(shù)提供，包括用于提供安裝墊14與第一電氣元件16和第二電氣元件18的技術(shù)。應(yīng)理解的是，表面安裝墊42和44和導(dǎo)電通路46可設(shè)置為多種不同配置，因此可具有任何適當(dāng) 形狀和/或尺寸。由于導(dǎo)電通路46將電氣元件16和18與各自的表面安裝墊42和44連接，還應(yīng)理解的是，除所示設(shè)置之外，電氣元件還可以其它設(shè)置被放置。導(dǎo)電通路46可形成于和布置在各自的表面安裝墊42和44與電氣兀件16和18之間，可不基本堅直設(shè)置但是還可在基座22內(nèi)以一定角度設(shè)置。還應(yīng)理解的是，可在表面安裝墊與電氣元件之間的基座的一個或多個表面之間，或甚至沿各自的表面安裝墊與電氣元件之間的基座22的外側(cè)表面提供一個或多個插入金屬層，以代替通路46。
[0049] 提供器件10時可包括的可選特征或步驟，如圖3A所示，是提供焊接掩模48,焊接掩模包括傳統(tǒng)材料，該焊接掩?？砂ㄔ陔姎庳＜?6和18和/或安裝墊14的一部分上。由于屬于可選部件，焊接掩模48用斷線表示，焊接掩模可置于電氣元件16和18上的任何位置。在一個方面，焊接掩模48的一部分可布置在間隙15內(nèi)和/或直接布置在基座22的頂面20的一部分上。序列號為第12/757, 891號的美國專利申請對該特征進(jìn)行了說明，其全部內(nèi)容通過引證完全結(jié)合于此。焊接掩模48可保護(hù)導(dǎo)電特征（例如，電氣元件16和18 與安裝墊14)不受環(huán)境和后續(xù)處理步驟的影響，特別是在將LED芯片12安裝在安裝墊14 上以及對LED芯片12進(jìn)行絲焊時保護(hù)其不受影響。在這些步驟中，可能會有焊料或其它材料可能會沉積在其它區(qū)域的危險，導(dǎo)致這些區(qū)域損壞或電氣短路。焊接掩模48可提供絕緣保護(hù)材料，這種絕緣保護(hù)材料可減少或防止這種危險。在一個方面，焊接掩模48可包括用于將LED芯片12安裝在安裝墊14上，并用于將焊線28附接至第二電氣元件18上的開口。焊接掩模還可包括側(cè)開口，用于方便對電氣元件16和18通電，以便在制造期間對器件進(jìn)行測試。
[0050] 圖4圖示了器件10的底視圖。該視圖也可為器件60的視圖（圖5)。器件10可進(jìn)一步包括布置在基座22的底面上的熱元件50。可選地，熱元件50可分別布置在第一安裝墊42和第二安裝墊44之間。在一個方面，熱元件50布置在一個或多個LED芯片12下方相對于基座22的中央位置。熱兀件50可包括任何導(dǎo)熱材料，例如，金屬、金屬合金，Sn、 Ag、Cu等，并且可至少部分與LED芯片12堅直對準(zhǔn)。在一個實施例中，熱元件50與基座22 的頂面20上的電氣元件16和18,以及基座22的底面上的第一表面安裝墊42和第二表面安裝墊44電氣絕緣。盡管LED芯片12發(fā)出的熱可通過安裝墊14與電氣元件16和18在基座22的頂面20上橫向擴(kuò)散，但更多的熱可進(jìn)入直接位于LED 12下方和周圍的基座22 內(nèi)。熱元件50可通過允許熱量擴(kuò)散到熱元件50中而協(xié)助進(jìn)行散熱，熱元件50中的熱量更容易從器件消散。熱量還可通過通路46從基座22的頂面20進(jìn)行傳導(dǎo)，熱量可在通路中擴(kuò) 散到第一表面安裝墊42和第二表面安裝墊44中，并可在第一表面安裝墊和第二表面安裝墊處擴(kuò)散。對于米用表面安裝技術(shù)的器件，熱兀件50和第一表面安裝墊42和第二表面安裝墊44的厚度可幾乎相等，使所有三個部件與側(cè)表面，例如，PCB接觸。但是，為了改善焊料的潤濕性，確保熱元件50與外部散熱器之間的接觸穩(wěn)健性（robust)更高，熱元件50可從器件的本體開始延伸到比表面安裝墊遠(yuǎn)的距離處。即，可以預(yù)期的是，熱元件50的厚度可大于表面安裝墊42和44。
[0051] 圖5圖示了 LED封裝或發(fā)光器件的另一個實施例，總體用60表示。器件60可包括分別布置在上文所述的基座22上的第一電氣兀件62和第二電氣兀件64。第一電氣兀件62和第二電氣元件64可包括本領(lǐng)域中已知的任何適用導(dǎo)電材料，例如，金屬或合金，Cu、 Al、Sn、Ag、導(dǎo)電聚合材料和/或其組合。第一電氣元件62和第二電氣元件64可采用任何適用技術(shù)，例如，鍍、濺射或其它沉積方法而設(shè)置。第一電氣元件62和第二電氣元件64之間可布置間隙66,從而將元件物理分離和/或?qū)⒃峤^緣。間隙66可向下延伸到基座22 的頂面20上。基座22可包括上文所述的任何適當(dāng)材料，例如，LTCC材料、HTCC材料、氧化鋁、AIN、A1 203、玻璃和/或A1面板材料。在其它方面，基座22可包括塑料材料，例如，PI、 PA、PPA、LCP或硅樹脂，或PCB、MCPCB或其它適當(dāng)襯底。
[0052] 基座22可具有任何適當(dāng)尺寸和/或形狀，例如，基本為方形、矩形、圓形、橢圓形、規(guī)則形、不規(guī)則形或不對稱形狀。在一個方面，基座22可為方形，每個側(cè)邊約為3. 5mm或以下，構(gòu)成的表面面積約為12. 25平方毫米（mm2)或以下。例如，在一個方面，基座22可為方形，每個側(cè)邊約為2. 5_或以下，生成的表面面積約為6. 25_2或以下。在又一方面，基座22 可為方形，每個側(cè)邊約為2. 45mm或以下，生成的表面面積約為6. 00mm2或以下。本文也可采用具有較小側(cè)邊和/或表面面積的基座22,例如，側(cè)邊約為2. 0mm或以下（例如，1. 5mm、 1. 0_、0. 5mm)，器件封裝的創(chuàng)新特征，例如，透鏡30,可根據(jù)較小的封裝尺寸進(jìn)行縮放。
[0053] 如圖5所不，LED芯片68可分別部分地布置在第一兀件62和第二兀件64的一部分上。LED芯片68可包括直接附接式LED，在這種LED中，不并要求使用焊線（28,圖1)將 LED芯片68與元件62和64電連接。即，LED芯片68可包括水平結(jié)構(gòu)器件，其中每個電觸點（例如，陽極和陰極）可布置在LED芯片68的底面上。利用適當(dāng)材料和/或技術(shù)（例如，焊接附接、預(yù)成型附接、焊劑或無焊劑共熔附接、硅環(huán)氧樹脂附接、金屬環(huán)氧樹脂附接、熱壓附接和/或其組合）對LED芯片68進(jìn)行芯片附接，可將LED芯片68直接與第一元件62和第二元件644電連接，而不需要使用焊線。LED芯片68可具有任何LED尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)、構(gòu) 造或類型。在一個方面，LED芯片68可在LED的上表面和下表面之間成角度的或傾斜的側(cè) 面。即，LED芯片68的側(cè)面可在LED芯片68的上表面與下表面之間傾斜，使上表面小于下表面，反之亦然。如圖所示，LED芯片68從較小上表面向較大下表面向下傾斜和/或向下成角度，但是，可預(yù)期具有成角度的側(cè)面的任何配置的LED芯片68。
[0054] 本領(lǐng)域中已知的是，斜切的LED芯片68可在傾斜表面上發(fā)出更多的光。由此，將 LED芯片68定方位使得傾斜表面朝向一個或多個轉(zhuǎn)角C，可進(jìn)一步改善器件60的光萃取。在一個方面，LED芯片68的傾斜表面或側(cè)面可相對于基座22的側(cè)面偏移一定角度Θ。在一個方面，LED芯片68的表面或側(cè)面可相對于基座22的側(cè)面或邊緣偏移約45°的角度Θ，使傾斜表面對準(zhǔn)并面向器件60的轉(zhuǎn)角C。LED芯片68的表面與基座22的側(cè)面之間的角度 Θ可包括約0與90°之間的任何角度，例如，約0至15° ;約15至30° ;約30至45° ;約 45至60° ;約60至75° ;約75至90°。但是，對于所示的和所述的類型的LED，優(yōu)選地， LED芯片68的角度應(yīng)使側(cè)面相對于基座22的側(cè)面偏移約45°，因為該定方位可將傾斜側(cè) 面與轉(zhuǎn)角C最直接對準(zhǔn)，從而改善了器件60的光萃取。在一個方面，LED芯片68的傾斜表面可被定方位成角度Θ，該角度Θ與所示透鏡30的最大半徑的方向垂直，若使用矩形基座情況與此相似。
[0055] 如圖5進(jìn)一步所示，轉(zhuǎn)角C可布置在基座22的兩個相鄰側(cè)面或邊緣之間，例如，基座22的頂面20的基本正交的側(cè)面或邊緣之間，使轉(zhuǎn)角C的至少一部分布置在透鏡30的彎曲邊緣E下方。如上所述，透鏡30可包括與基座22的幾何形狀基本相同和/或相對應(yīng)的透鏡基底36。如圖所示，透鏡基底36和基座22可具有基本為方形的形狀，但是，也可預(yù)期任何形狀和/或尺寸。在一個方面，透鏡30可與基座22的一個或多個邊緣平齊地延伸，使至少一個轉(zhuǎn)角C布置在彎曲邊緣E下方。
[0056] 器件60可進(jìn)一步包括可選的ESD保護(hù)裝置32, ESD保護(hù)裝置利用已知安裝技術(shù)安裝在第一電氣元件62上，并相對于LED芯片68反向偏置。與LED 68相比，ESD保護(hù)裝置 32可相對較小，使其不覆蓋基座22的表面上的過多區(qū)域，因此不會阻礙LED芯片68發(fā)出的大量的光。ESD保護(hù)裝置32還可放置在靠近透鏡30邊緣的位置，使其不阻礙器件60的中央發(fā)出的光。應(yīng)理解的是，在某些方面，本文所述的發(fā)光器件可不使用ESD保護(hù)裝置32,或者可替代地，ESD保護(hù)裝置32可位于發(fā)光器件的外部。
[0057] 器件60可進(jìn)一步包括用于表不器件60的各個部分的電氣極性的符號或標(biāo)記38，從而在將器件表面安裝至外部電源或電路（未顯示）時確保電氣連接正確。器件60還可包括各種對準(zhǔn)標(biāo)志40,對準(zhǔn)標(biāo)志在制造電氣元件期間使用，用于確保（例如）電氣元件62 和64沉積、蝕刻和/鍍期間掩模的充分對準(zhǔn)。應(yīng)理解的是，標(biāo)記38和標(biāo)志40可包括多種不同符號、形狀和/或標(biāo)志類型。應(yīng)進(jìn)一步理解的是，符號或標(biāo)志可置于除電氣元件62和 64之外的其它位置。發(fā)光器件可包括導(dǎo)電通路46 (圖3A和3B)，導(dǎo)電通路將第一電氣元件 62和第二電氣元件64與第一表面安裝墊42和第二表面安裝墊44 (圖3A和3B)電連接。
[0058] 圖6圖示了 LED封裝或發(fā)光器件的另一個實施例，總體用70表示。器件70可包括分別布置在上文所述的基座22上的第一電氣兀件72和第二電氣兀件74。器件70的形式和功能可與上文所述的器件10和60相似，不同之處在于，基座22和具有透鏡基底36的透鏡30基本上為圓形。應(yīng)注意的是，器件70可包括基座22和具有透鏡基底36的透鏡30，兩者可具有基本相同的幾何形狀，其中，所述幾何形狀為圓形。第一電氣元件72和第二電氣元件74可包括本領(lǐng)域中已知的任何適用導(dǎo)電材料，例如，金屬或合金，Cu、Al、Sn、Ag、導(dǎo) 電聚合材料和/或其組合。第一電氣元件72和第二電氣元件74可采用任何適用技術(shù)，例如，鍍、濺射或其它沉積方法而設(shè)置。第一電氣元件72和第二電氣元件74之間可布置間隙 76,從而將元件物理分離和/或?qū)⒃峤^緣。間隙76可向下延伸到基座22的頂面20上。基座22可包括上文所述的任何適當(dāng)材料，例如，LTCC材料、HTCC材料、氧化鋁、AIN、A1 203、玻璃和/或A1面板材料。在其它方面，基座22可包括塑料材料，例如，PI、PA、PPA、LCP或硅樹脂，或PCB、MCPCB或其它適當(dāng)?shù)囊r底。
[0059] 如圖6所示，上文所述的LED芯片68可分別部分地布置在第一元件72和第二元件74的一部分上，使芯片68與第一元件72和第二元件74電氣連通。LED芯片68可包括直接附接式LED，在這種LED中，可不要求使用焊線（28,圖1)將LED芯片68與元件72和 74電連接。器件70還可包括用于通過焊線28 (圖1)與電氣元件72和74電氣連接和通信的LED芯片。器件70可使用任何類型、尺寸、樣式或構(gòu)造的LED芯片。
[0060] 如圖6進(jìn)一步所示，轉(zhuǎn)角C可包括與基座22的最外邊緣相鄰布置的區(qū)域，使得轉(zhuǎn) 角C的至少一部分布置在透鏡30的彎曲邊緣E下方。在一個方面，透鏡30可與基座22的一個或多個邊緣平齊地延伸，使至少一個轉(zhuǎn)角C可布置在彎曲邊緣E下方?？蛇x地，器件70 可進(jìn)一步包括可選的ESD保護(hù)裝置（例如，32,圖5)，ESD保護(hù)裝置利用已知安裝技術(shù)安裝在第一電氣兀件72上并相對于LED芯片68反向偏置?？蛇x地，器件70可進(jìn)一步包括用于表不器件70的各個部分的電氣極性的符號或標(biāo)記（例如，38,圖5)，從而在將器件表面安裝至外部電源或電路（未顯示）上時確保電氣連接正確。
[0061] 如本文所述，器件10、60和70可利用任何適當(dāng)方法制造。例如，如上所述，多個透鏡30可附接并模制在大基座面板（未顯示）上。隨后可在后續(xù)制造步驟中對大基座面板進(jìn)行分割（或分離）以提供多個單獨(dú)基座22。在分割單獨(dú)器件10、60或70之前，和/或分離之后，可要求采用一個或多個單獨(dú)處理步驟在大面板上提供導(dǎo)電零件（例如，電氣元件 16、18、62、64、72、74和墊14)。這種特征和處理步驟可包括安裝墊14、電氣元件16、18、62、 64、72和74、底面安裝墊42和44、導(dǎo)電通路46和熱元件50的沉積或鍍，所有這些特征都可用于協(xié)助消散由至少一個LED芯片產(chǎn)生的熱。在一個方面，大基座面板可包括成組設(shè)置的這些特征中的多個，每個組與將由大面板形成的多個發(fā)光器件10、60或70的其中之一相對應(yīng)。大基座面板可采用多種不同尺寸，例如，3英寸（in)x 4in、2in X 4in和4in X 4in。
[0062] 附圖中所示的和上文所述的本發(fā)明的實施例為多種實施例的示例，在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的前提下，能夠產(chǎn)生多種實施例?？梢灶A(yù)期的是，改善了光萃取的創(chuàng)新發(fā) 光器件及其制造方法可包括除本文特別公開的配置之外的多種配置。也可以預(yù)期的是，本文公開的用于改善光萃取的創(chuàng)新透鏡能夠縮放并且能夠適應(yīng)發(fā)光器件的任何指定尺寸和/ 或形狀。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)光器件，包括：基座；布置在所述基座上的至少一個發(fā)光芯片；以及布置在所述至少一個發(fā)光芯片上的透鏡，其中，所述透鏡包括透鏡基底，所述透鏡基底具有與所述基座的幾何形狀基本相同的幾何形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為非圓形的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為圓形的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為方形的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡包括布置在發(fā)光芯片的上表面的平面上方的第一部分以及布置在發(fā)光芯片的所述上表面的平面下方的第二部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光器件，其中，所述第一部分以及所述第二部分沿所述透鏡的連續(xù)的直邊緣、彎曲邊緣或成角度邊緣布置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡與所述基座的至少一個邊緣平齊地延伸，使得所述基座的至少一個轉(zhuǎn)角布置在所述透鏡的曲面下方。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡與所述基座的每個邊緣平齊地延伸，使得所述基座的每個轉(zhuǎn)角均布置在所述透鏡的曲面下方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片絲焊至布置在所述基座上的第一電氣兀件和第二電氣兀件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片的底面直接附接至布置在所述基座上的第一元件和第二元件中的每個。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片包括至少一個傾斜表面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個傾斜表面面向所述基座的轉(zhuǎn)角。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個傾斜表面相對于所述基座的側(cè)面偏移一個角度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中，所述角度約為45°。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 5mm或更短。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 0mm或更短。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為1. 〇mm或更短。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括陶瓷材料。
19. 一種發(fā)光器件，包括：基座；布置在所述基座上的至少一個發(fā)光芯片；以及布置在所述至少一個發(fā)光芯片上的透鏡，其中，所述透鏡包括布置在所述至少一個發(fā) 光芯片的上表面的平面上方的第一部分和布置在所述至少一個發(fā)光芯片的所述上表面的平面下方的第二部分；并且其中，所述第一部分和所述第二部分沿所述透鏡的連續(xù)的直邊緣、彎曲邊緣或成角度邊緣布置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡包括透鏡基底，所述透鏡基底具有與所述基座的幾何形狀基本相同的幾何形狀。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為非圓形的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為圓形的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為方形的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡與所述基座的至少一個邊緣平齊地延伸，使得所述基座的至少一個轉(zhuǎn)角布置在所述透鏡的曲面下方。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡與所述基座的每個邊緣平齊地延伸，使所述基座的每個轉(zhuǎn)角均布置在所述透鏡的曲面下方。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片絲焊至布置在所述基座上的第一電氣兀件和第二電氣兀件。
27. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片的底面直接附接至布置在所述基座上的第一元件和第二元件中的每個。
28. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片包括至少一個傾斜表面。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個傾斜表面面向所述基座的轉(zhuǎn)角。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個傾斜表面相對于所述基座的側(cè)面偏移一個角度。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的發(fā)光器件，其中，所述角度約為45°。
32. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 5mm或更短。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 0mm或更短。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為1. 〇mm或更短。
35. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括陶瓷材料。
36. -種發(fā)光器件，包括：基座；布置在所述基座上的至少一個發(fā)光芯片；以及布置在所述至少一個發(fā)光芯片上的透鏡，其中，所述透鏡與所述基座的至少一個邊緣平齊地延伸，使得所述基座的至少一個轉(zhuǎn)角布置在所述透鏡的曲面下方。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡布置在所述至少一個發(fā)光芯片上，其中，所述透鏡包括布置在所述至少一個發(fā)光芯片的上表面的平面上方的第一部分以及布置在所述至少一個發(fā)光芯片的所述上表面的平面下方的第二部分。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的發(fā)光器件，其中，所述第一部分和所述第二部分沿所述透鏡的直邊緣、彎曲邊緣或成角度邊緣布置。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡包括透鏡基底，所述透鏡基底具有與所述基座的幾何形狀基本相同的幾何形狀。
40. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為非圓形的。
41. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為圓形的。
42. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的幾何形狀為方形的。
43. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡與所述基座的每個邊緣平齊地延伸，使得所述基座的每個轉(zhuǎn)角均布置在所述透鏡的曲面下方。
44. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片絲焊至布置在所述基座上的第一電氣兀件和第二電氣兀件。
45. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片的底面直接附接至布置在所述基座上的第一元件和第二元件中的每個。
46. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片包括至少一個傾斜表面。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個傾斜表面面向所述基座的轉(zhuǎn)角。
48. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個傾斜表面相對于所述基座的側(cè)面偏移一個角度。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的發(fā)光器件，其中，所述角度約為45°。
50. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 5mm或更短。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 0mm或更短。
52. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形幾何形狀，其中每個邊均約為1. 〇mm或更短。
53. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括陶瓷材料。
54. -種提供發(fā)光器件的方法，所述方法包括：提供基座；將至少一個發(fā)光芯片與所述基座的一部分電連接；以及在所述至少一個發(fā)光芯片上形成透鏡，使得透鏡基底包括與所述基座的幾何形狀基本相同的幾何形狀。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，形成所述透鏡的步驟包括：模制所述透鏡，使得所述透鏡基底的幾何形狀為非圓形的。
56. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，形成所述透鏡的步驟包括：模制所述透鏡，使得所述透鏡基底的幾何形狀為圓形的。
57. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，形成所述透鏡的步驟包括：模制所述透鏡，使得所述透鏡基底的幾何形狀為方形的。
58. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，形成所述透鏡的步驟包括：形成第一部分并且形成第二部分，其中，所述第一部分形成于所述發(fā)光芯片的上表面的平面上方，所述第二部分形成于所述發(fā)光芯片的所述上表面的平面下方。
59. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，所述第一部分和所述第二部分沿所述透鏡的直邊緣、彎曲邊緣或成角度邊緣布置。
60. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，形成所述透鏡的步驟包括：將所述透鏡基底模制為與所述基座的至少一個邊緣平齊，使得所述基座的至少一個轉(zhuǎn)角布置在所述透鏡的曲面下方。
61. 根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中，形成所述透鏡的步驟包括：將所述透鏡基底模制為與所述基座的每個邊緣平齊，使得所述基座的每個轉(zhuǎn)角均布置在所述透鏡的曲面下方。
62. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，電連接所述至少一個發(fā)光芯片的步驟包括：將所述發(fā)光芯片絲焊至布置在所述基座上的第一電氣元件和第二電氣元件。
63. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，電連接所述至少一個發(fā)光芯片的步驟包括：將所述發(fā)光芯片的底面的一部分附接至布置在所述基座上的第一元件和第二元件中的每個。
64. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，電連接所述至少一個發(fā)光芯片的步驟包括：電連接包括至少一個傾斜表面的發(fā)光芯片。
65. 根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，進(jìn)一步包括：使所述至少一個傾斜表面成角度以面向所述基座的轉(zhuǎn)角。
66. 根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，進(jìn)一步包括：使所述至少一個傾斜表面相對于所述基座的側(cè)面成大約45°角度。
67. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，提供所述基座的步驟包括：提供方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 5mm或更短。
68. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，提供所述基座的步驟包括：提供方形幾何形狀，其中每個邊均約為2. 0mm或更短。
69. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，提供所述基座的步驟包括：提供方形幾何形狀，其中每個邊均約為1.0mm或更短。
70. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，提供所述基座的步驟包括：提供陶瓷基座。
71. -種發(fā)光器件，包括：基座；布置在所述基座上的至少一個發(fā)光芯片；以及布置在所述至少一個發(fā)光芯片上的透鏡，其中，透鏡基底和所述基座具有非圓形的構(gòu) 造。
72. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底和所述基座的構(gòu)造為方形的。
73. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底與所述基座的至少一個邊緣平齊地延伸，使得所述基座的至少一個轉(zhuǎn)角布置在所述透鏡的曲面下方。
74. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡基底與所述基座的每個邊緣平齊地延伸，使得所述基座的每個轉(zhuǎn)角均布置在所述透鏡的曲面下方。
75. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個發(fā)光芯片包括至少一個傾斜表面。
76. 根據(jù)權(quán)利要求75所述的發(fā)光器件，其中，所述至少一個傾斜表面面向所述基座的轉(zhuǎn)角。
77. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的發(fā)光器件，其中，所述基座包括方形的構(gòu)造，其中每個邊均約為2. 5mm或更短。
【文檔編號】H01L33/58GK104115293SQ201280069044
【公開日】2014年10月22日申請日期:2012年11月29日優(yōu)先權(quán)日:2011年12月6日
【發(fā)明者】克勒斯托弗·P·胡賽爾, 賈斯廷·萊登, 雷·羅薩多, 杰弗里·卡爾·布里特申請人:克利公司

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