專利名稱：包括發(fā)光變換元件的半導(dǎo)體發(fā)光器件和用于封裝該器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制作方法，更具體地，涉及封裝和用于半導(dǎo)體發(fā)光器件的封裝方法。
背景技術(shù)：
已知的是，在封裝中提供半導(dǎo)體發(fā)光器件類型的光源，可以針對發(fā)光器件發(fā)射的光提供保護(hù)、色彩選擇、聚焦等等。例如，發(fā)光器件可以是發(fā)光二極管(LED)。在用作光源的功率LED的封裝過程中可能遇到不同的問題。該可能問題的示例將通過參考圖1和2中的功率LED的截面說明進(jìn)行描述。如圖1和2所示，功率LED的封裝100通常包括基板部件102，在其上面安裝了發(fā)光器件103。發(fā)光器件103可以，例如，包括LED芯片/次基板(submount)組件103b，其安裝到基板部件102；和LED 103a，其被安置在LED芯片/次基板組件103b上?；宀考?02可以包括連線或金屬引線，用于將封裝100連接到外部電路。基板102還可以用作散熱器，用于在操作過程中將熱引導(dǎo)離開LED 103。
反射器，諸如反射杯104，可以安裝在基板102上，并且環(huán)繞發(fā)光器件103。圖1中說明的反射杯包括成角度的或者傾斜的下側(cè)面106，用于向上且向LED封裝100的外部反射由LED 103生成的光。所說明的反射杯104還包括向上延伸的壁105，其可以用作通道，用于將透鏡120固定在LED封裝100和水平臺肩部分108中。
如圖1中說明的，在將發(fā)光器件103安裝在基板102上之后，將密封劑材料112，諸如液體硅凝膠，配制到反射杯104的內(nèi)部反射腔115中。圖1中說明的內(nèi)部反射腔115具有由基板102定義的底表面，以提供封閉腔，其能夠使液體密封劑材料112保持于其中。如圖1進(jìn)一步示出的，在將密封劑材料112配制到腔115中時(shí)，其沿反射杯104的側(cè)壁105的內(nèi)壁向上毛細(xì)傳送，形成了所說明的凹的彎月面。
如圖2中所示，然后將透鏡120放置到反射腔115中，使其與密封劑材料112接觸。在將透鏡120放置在腔115中時(shí)，可以使液體密封劑材料112轉(zhuǎn)移并且移動通過透鏡120和側(cè)壁105之間的間隙117。因此，密封劑可以移動到透鏡120的上表面和/或反射杯104的側(cè)壁105的上表面上。出于許多原因，該移動，其被稱為擠出，通常是不需要的。在所示封裝配置中，如果在透鏡附著步驟之前密封劑未固化成凸起的彎月面，則透鏡將位于下面的臺架上。這可以使透鏡在熱循環(huán)過程中不會浮動，并且由于密封同其他表面的分層或者分層中的粘合故障而失效，此兩者可能影響光輸出。密封劑材料或凝膠通常是粘性的，并且可能干擾用于制造零部件的自動化加工工具。而且，凝膠可以通過改變光分布圖案和/或通過阻擋部分透鏡120，干擾來自透鏡120的光輸出。粘性凝膠還可以吸引灰塵、污垢和/或可能阻擋或減少來自LED封裝100的光輸出的其他的污染物。該凝膠還可以改變有效透鏡的形狀，其可以改變發(fā)射光的圖案/束形。
在放置透鏡120之后，封裝100典型地?zé)峁袒?，其使密封劑材?12凝固并且粘附到透鏡120。因此，可由固化的密封劑材料112將透鏡120固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。然而，具有關(guān)于固化的微小的收縮率的密封劑材料，諸如硅凝膠，通常趨向于在熱固化工藝過程中收縮。此外，熱膨脹系數(shù)(CTE)效應(yīng)通常引起透鏡在升高的溫度下的較高的浮動。在冷卻過程中，零部件具有分層的趨勢。由于在圖2中示出的透鏡120下面的密封劑的說明體積是相對大的，因此該收縮可以使密封劑材料112在固化過程中同包括發(fā)光器件103、基板102的表面、反射杯104的側(cè)壁105和/或透鏡120的封裝部分100分層(脫離)。該分層可以顯著地影響光學(xué)性能，特別是在同管芯分層時(shí)，其中其可能引起全內(nèi)反射。該收縮可能產(chǎn)生密封劑材料112同發(fā)光器件103、透鏡120和/或反射杯104之間的間隙或空洞113。密封劑材料112中的三個(gè)軸向上的應(yīng)力還可以引起密封劑材料112中的粘合裂縫113’。這些間隙113和/或裂縫113’基本上減少發(fā)光器件封裝100發(fā)射的光量。該收縮還可以從裂隙(即，反射器)或者從器件下面(即，管芯/次基板)拉出氣穴，其可以干擾光學(xué)腔性能。
在燈的操作過程中，發(fā)光器件103生成大量的熱。大部分熱可以通過基板102和反射杯104耗散，此兩者均可用作關(guān)于封裝100的散熱器。然而，封裝100的溫度在操作過程中仍可能顯著增加。密封劑材料112，諸如硅凝膠，典型地具有高的熱膨脹系數(shù)。結(jié)果，當(dāng)封裝100加熱時(shí)，密封劑材料112膨脹。由于透鏡120安裝在由反射杯104的側(cè)壁105定義的通道內(nèi)，因此當(dāng)密封劑材料112膨脹和收縮時(shí)，透鏡120可以在側(cè)壁105中向上或向下行進(jìn)。密封劑材料112的膨脹可以將密封劑擠壓到空間中或者擠壓到腔外面，由此在冷卻時(shí)，其不能移回到腔中。這可以引起分層、空洞、較高的三軸應(yīng)力等等，其可能導(dǎo)致不夠堅(jiān)固的發(fā)光器件。在例如，美國專利申請Pub.No.2004/0041222中進(jìn)一步描述了該透鏡移動。側(cè)壁105還有助于保護(hù)透鏡120，抵御機(jī)械震動和應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。將第一數(shù)量的密封劑材料配制到包括發(fā)光器件(其可以是多個(gè)發(fā)光器件，諸如發(fā)光二極管)的腔中，其可以是反射腔。處理反射腔中的第一數(shù)量的密封劑材料，以形成其具有選定形狀的硬化的上表面。在處理過的第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上，提供發(fā)光變換元件。該發(fā)光變換元件包括波長變換材料，諸如磷和/或納米晶體，并且其在反射腔的中間區(qū)域處的厚度大于在緊鄰反射腔的側(cè)壁的區(qū)域處的厚度。
隨著發(fā)光變換元件從中間區(qū)域向側(cè)壁徑向向外延伸，發(fā)光變換元件的厚度可以連續(xù)減小。發(fā)光變換元件的厚度可以變化大于發(fā)光變換元件的最大厚度的10％。發(fā)光變換元件可以具有兩面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形狀。
在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括，將第二數(shù)量的密封劑材料配制到發(fā)光變換元件上，以在反射腔中形成密封劑材料的凸的彎月面，其提供了所需的透鏡形狀。使第二數(shù)量的密封劑材料固化，以由密封劑材料形成關(guān)于封裝發(fā)光器件的透鏡。在可替換的實(shí)施例中，該方法包括，將第二數(shù)量的密封劑材料配制到發(fā)光變換元件上，以及在反射腔中將透鏡安置在配制的第二數(shù)量的密封劑材料上。使配制的第二數(shù)量的密封劑材料固化，以將透鏡附著在反射腔中。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，提供發(fā)光變換元件包括，將第二數(shù)量的密封劑材料配制到第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上。第二數(shù)量的密封劑材料具有波長變換材料。使第二數(shù)量的密封劑材料固化，以定義發(fā)光變換元件。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，發(fā)光變換元件具有兩面凸形狀。選定形狀是凹的，并且配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括，配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凸的上表面。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，發(fā)光變換元件具有平凸的形狀，并且選定形狀是凹的。配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括，配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的平的上表面。在可替換的平凸形的實(shí)施例中，選定形狀是平的，并且配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括，配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凸的上表面。
在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，發(fā)光變換元件具有一面凹一面凸的形狀，并且選定形狀是凸的。配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括，配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凸的上表面。在可替換的一面凹一面凸形的實(shí)施例中，選定形狀是凹的，并且配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括，配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凹的上表面。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，處理第一數(shù)量的密封劑材料包括，使第一數(shù)量的密封劑材料固化。在可替換的實(shí)施例中，處理第一數(shù)量的密封劑材料包括，使第一數(shù)量的密封劑材料預(yù)固化，以在其上表面上形成硬化表層，并且該方法進(jìn)一步包括，在提供發(fā)光變換元件之后使第一數(shù)量的密封劑材料固化。波長變換材料可以是磷，并且第一數(shù)量的密封劑材料基本上不含磷。
在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，發(fā)光變換元件是預(yù)先形成的插入件，并且該預(yù)先形成的插入件被放置在處理過的第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上。該預(yù)先形成的插入件可以是模制塑料載磷(phosphor-loaded)部件。在將預(yù)先形成的插入件放置在上表面上之前，可以測試預(yù)先形成的插入件。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件包括主體，諸如反射器，其具有定義腔的下部側(cè)壁部分，該腔可以是反射腔。發(fā)光器件安置在該腔中。在包括發(fā)光器件的該腔中提供第一數(shù)量的固化密封劑材料。發(fā)光變換元件在第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上。發(fā)光變換元件包括波長變換材料，并且在該腔的中間區(qū)域處的厚度大于在緊鄰該腔的側(cè)壁的區(qū)域處的厚度。隨著發(fā)光變換元件從中間區(qū)域向側(cè)壁徑向向外延伸，發(fā)光變換元件的厚度可以連續(xù)減小。發(fā)光變換元件的厚度可以變化大于發(fā)光變換元件的最大厚度的10％。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，發(fā)光變換元件具有兩面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形狀。發(fā)光器件可以是發(fā)光二極管(LED)。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，該器件在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有不超過低于其最大色溫30％的最小色溫。該器件可以具有主發(fā)射圖案，其在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約1000K的總相關(guān)色溫(CCT)變化。在其他的實(shí)施例中，該器件具有這樣的主發(fā)射圖案，其在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍中或在120(距中心軸+/-45)度的發(fā)射角度范圍上具有約500K的總CCT變化。在其他的實(shí)施例中，該器件具有這樣的主發(fā)射圖案，其在90(距中心軸+/-45)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約500K的總CCT變化。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件包括主體，其具有定義腔的側(cè)壁部件，和安置在該腔中的發(fā)光器件。第一數(shù)量的固化密封劑材料位于包括發(fā)光器件的該腔中，并且發(fā)光變換元件位于該第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上。該發(fā)光變換元件包括波長變換材料。該封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件呈現(xiàn)出180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍中的小于2000K的相關(guān)色溫(CCT)變化。


圖1和2是說明傳統(tǒng)的發(fā)光器件封裝的截面?zhèn)纫晥D；圖3A～3C是說明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的封裝發(fā)光器件的方法的截面?zhèn)纫晥D；圖4A是說明適于同本發(fā)明的某些實(shí)施例一起使用的發(fā)光器件封裝的頂視圖；圖4B是說明圖4A的發(fā)光器件封裝的截面視圖；圖5A是說明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的頂視圖；圖5B是說明圖5A的發(fā)光器件封裝的截面?zhèn)纫晥D；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的截面?zhèn)纫晥D；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的截面?zhèn)纫晥D；圖8A～8C是說明根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的封裝發(fā)光器件的方法的截面?zhèn)纫晥D；圖9A～9C是說明根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的封裝發(fā)光器件的方法的截面?zhèn)纫晥D；圖10A～10C是說明根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的封裝發(fā)光器件的方法的截面?zhèn)纫晥D；圖11是說明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于封裝發(fā)光器件的操作的流程圖；圖12是說明根據(jù)本發(fā)明的某些其他的實(shí)施例用于封裝發(fā)光器件的操作的流程圖；圖13是說明根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例用于封裝發(fā)光器件的操作的流程圖；圖14是說明光行進(jìn)通過層的路徑長度的示意圖；圖15是關(guān)于發(fā)光二極管(LED)發(fā)射圖案的色溫的極線圖；圖16A～16C是說明根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例封裝包括發(fā)光變換元件的發(fā)光器件的方法的截面?zhèn)纫晥D；圖17A～17C是說明根據(jù)本發(fā)明的其他的實(shí)施例封裝包括發(fā)光變換元件的發(fā)光器件的方法的截面?zhèn)纫晥D；圖18A～18C是說明根據(jù)本發(fā)明的某些其他的實(shí)施例封裝包括發(fā)光變換元件的發(fā)光器件的方法的截面?zhèn)纫晥D；圖19是說明根據(jù)本發(fā)明的某些另外的實(shí)施例用于封裝發(fā)光器件的操作的流程圖；圖20A是關(guān)于不具有本發(fā)明的發(fā)光變換元件的圓頂封裝(glob-top)半導(dǎo)體發(fā)光器件的關(guān)于發(fā)光二極管(LED)發(fā)射圖案的色溫的極線圖；圖20B是關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例具有發(fā)光變換元件的半導(dǎo)體發(fā)光器件的關(guān)于發(fā)光二極管(LED)發(fā)射圖案的色溫的極線圖；圖21A和21B是不具有發(fā)光變換元件的封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件的近場發(fā)射圖案的數(shù)字分析圖線；并且圖22A和22B是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例包括發(fā)光變換元件的封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件的近場發(fā)射圖案的數(shù)字分析圖線。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將通過參考附圖，其中示出了本發(fā)明的實(shí)施例，更加全面地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以物化為許多不同的形式，并且不應(yīng)被解釋為限于此處陳述的實(shí)施例。相反地，這些實(shí)施例被提供為，使本公開內(nèi)容是全面的和完整的，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清楚起見，層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸可被放大。在全文中相似的數(shù)字表示相似的元件。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域或基板的元件被稱為位于另一元件上時(shí)，其可以直接位于該另一元件上，或者還可以存在插入元件。還應(yīng)當(dāng)理解，如果諸如表面的元件部分被稱為“內(nèi)部的”，則其相比于元件的其他部分離開器件的外部較遠(yuǎn)。而且，此處關(guān)系性術(shù)語，諸如“在…下”或“覆蓋”，可用于描述一個(gè)層或區(qū)域相對于基板或基層的對于另一個(gè)層或區(qū)域的關(guān)系，如圖中說明的。應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語的目的在于涵蓋除了圖中示出的取向以外的不同的器件取向。最后，術(shù)語“直接地”意味著不存在插入元件。如此處使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任何或全部組合。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管此處術(shù)語“第一”、“第二”等可用于描述不同的元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)由這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于使一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分同另一個(gè)區(qū)域、層或部分區(qū)分。因此，在不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容的前提下，下文討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。
此處將描述用于封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件103的本發(fā)明的不同的實(shí)施例。如此處使用的，術(shù)語“半導(dǎo)體發(fā)光器件103”可以包括發(fā)光二極管、激光二極管和/或其他的半導(dǎo)體器件，其包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層，其可以包括硅、碳化硅、氮化鎵和/或其他的半導(dǎo)體材料；基板，其可以包括藍(lán)寶石、硅、碳化硅和/或其他的微電子基板；和一個(gè)或多個(gè)接觸層，其可以包括金屬和/或其他的導(dǎo)電層。在某些實(shí)施例中，可以提供紫外、藍(lán)和/或綠發(fā)光二極管(LED)。還可以提供紅和/或黃LED。半導(dǎo)體發(fā)光器件103的設(shè)計(jì)和制作對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，并且不需要在此處詳細(xì)描述。
例如，半導(dǎo)體發(fā)光器件103可以是氮化鎵基LED或者是在碳化硅基板上制作的激光器，諸如由Cree，Inc of Durham，NorthCarolina制造并銷售的器件。本發(fā)明適于同美國專利申請No.6,201,262；6,187,606；6,120,600；5,912,477；5,739,554；5,631,190；5,604,135；5,523,589；5,416,342；5,393,993；5,338,944；5,210,051；5,027,168；5,027,168；4,966,862和/或4,918,497中描述的LED和/或激光器一同使用，這些專利申請的整體內(nèi)容在此處并入作為參考。在2003年1月9日出版的題為“CroupIII Nitride Based Light Emitting Diode Structure With aQuantum Well and Superlattice，Group III Nitride Based QuantumWell Structures and Group III Nitride Based SuperlatticeStructures”的出版美國專利Publication No.US2003/0006418A1，以及題為“Light Emitting Diodes Including Modificationsfor Light Extraction and Manufacturing Methods Therefor”的出版美國專利Publication No.US2002/0123164 A1中描述了其他的適當(dāng)?shù)腖ED和/或激光器。而且，磷涂覆LED，諸如在2003年9月9日提交的題為“Phosphor-Coated Light Emitting DiodesIncluding Tapered Sidewalls and Fabrication Methods Therfor”的美國專利Serial No.10/659,241中描述的LED，也可適用于本發(fā)明的實(shí)施例。LED和/或激光器可被設(shè)置為操作使得出現(xiàn)通過基板的發(fā)光。在該實(shí)施例中，基板可被構(gòu)圖為增強(qiáng)器件的光輸出，如例如上文提及的美國專利Publication No.US2002/0123164 A1中描述的。
現(xiàn)將通過參考圖3～11中說明的不同的實(shí)施例，描述本發(fā)明的實(shí)施例。更具體地，圖3A～3C中說明了用于封裝發(fā)光器件103的雙固化密封工藝的某些實(shí)施例。該雙固化密封工藝可以減少同固化過程中的密封劑材料收縮相關(guān)聯(lián)的問題。如此處將描述的，對于本發(fā)明的某些實(shí)施例，雙固化工藝可以包括三個(gè)配制操作和兩個(gè)固化操作。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，在封裝發(fā)光器件時(shí)還可以使用更多的或更少的配制操作和固化操作。而且，如此處將進(jìn)一步描述的，本發(fā)明的實(shí)施例還包括多配制操作，導(dǎo)致第一固化操作之后是另一組配制和固化操作，用于附著透鏡。
如圖3A中說明的，將第一預(yù)定量的密封劑材料配制在腔115中，在所說明的實(shí)施例中該第一預(yù)定量的密封劑材料包括兩個(gè)密封劑材料部分112、114。密封劑材料112、114可以是例如液體硅凝膠、環(huán)氧樹脂等。第一部分112可被配制用于潤濕發(fā)光器件103的暴露的表面部分，更具體地，潤濕發(fā)光器件103的LED芯片/次基板組件101，和基板102。部分反射杯104也可以通過初始配制潤濕。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，被配制作為第一部分112的密封劑材料的量足夠用于潤濕發(fā)光器件103，但是不足以將反射腔充填到超過發(fā)光器件103的高度的水平。在本發(fā)明的某些其他的實(shí)施例中，被配制作為第一部分112的密封劑材料的量足夠用于基本上覆蓋發(fā)光器件103，但是不足以形成密封劑材料112中的任何氣穴(air pocket)。
如圖3A所示，發(fā)光器件被安置在大約反射腔115的中點(diǎn)115m處。由配制器200將密封劑材料配制到點(diǎn)115d處，該點(diǎn)115d從中點(diǎn)115m朝向反射腔115的側(cè)壁105偏離，由此密封劑材料112未被直接配制到發(fā)光器件103上。隨著密封劑材料112在發(fā)光器件103的結(jié)構(gòu)上面通過，將密封劑材料112直接配制在發(fā)光器件103上可能引起來自上方的氣泡的俘獲。然而，在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，除了偏移配制之外或者作為偏移配制的替換，將密封劑材料112配制在發(fā)光器件103的管芯上面。配制密封劑材料112可以包括在配制器200的末端上形成密封劑材料112的液珠，以及使形成的液珠同反射腔115和/或發(fā)光器件103接觸，以由配制器配制液珠。
用于配制的材料的粘性和/或其他屬性還可以被選擇為例如在無氣泡形成的情況下進(jìn)行潤濕。在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，可以將涂層施加到配制材料所接觸的表面，以加快/減慢潤濕速率。例如，使用某些已知的清潔程序，其留下細(xì)微的殘留物，諸如油膜，可以處理選定表面，因此，選定表面可用于改變潤濕動作的動力學(xué)特征。
由于定義腔115的反射杯104的內(nèi)表面的表面屬性、發(fā)光器件103的表面屬性和密封劑材料112的表面屬性，配制的密封劑材料112即使在從偏離腔115的中點(diǎn)115m的點(diǎn)115d處配制時(shí)，仍可以以這樣的方式流入腔115中，即仍可以引起密封劑材料112中的氣泡。具體地，可以預(yù)見到，在反射杯104的內(nèi)表面和發(fā)光器件103的側(cè)壁周圍，密封劑材料112移動或“毛細(xì)傳送”相比于發(fā)光器件103的上面更迅速。結(jié)果，流淌密封劑材料的側(cè)面會合并且密封劑材料隨即流到發(fā)光器件103的上面，由此從上方局部配制密封劑材料，且沒有用于空氣流動的側(cè)面出口，此時(shí)，在與配制有密封劑材料的側(cè)面相對的腔115的側(cè)面上，可能俘獲氣泡。因此，第一部分的配制密封劑材料112的量可被選擇為減少或預(yù)防形成該氣泡的風(fēng)險(xiǎn)。這樣，如此處使用的，“基本上”覆蓋發(fā)光器件103是指充分覆蓋發(fā)光器件103的結(jié)構(gòu)，由此在配制第一數(shù)量的密封劑材料112、114的剩余部分114時(shí)，不會導(dǎo)致氣泡。
在允許安放最初配制的密封劑材料112之后，將第一預(yù)定量的密封劑材料的第二部分114配制到反射腔115中。在某些實(shí)施例中，密封劑材料的第二部分114約為第一部分112的兩倍。
在配制全部的第一數(shù)量的密封劑材料112、114之后，通過例如熱處理，使第一數(shù)量的密封劑材料112、114固化，用于使密封劑材料112、114凝固。在固化之后，作為密封劑材料112、114的收縮的結(jié)果，反射腔115中的密封劑材料112、114的水平從水平114A下降到水平114B。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在將第二部分114配制到反射腔115中之前，使第一部分112固化。例如，已知的是，將諸如磷、納米晶體等的光變換材料添加到密封劑材料112、114，以影響從封裝100發(fā)射的光的特性。此處為了描述，將參考磷作為光變換材料。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其他的光變換材料替換磷。依賴于用于封裝100的所需色譜和/或色溫調(diào)節(jié)，在將磷安置在發(fā)射器103b近旁，換言之，將磷直接安置在發(fā)光器件103的上面時(shí)，可以最有利地利用磷。這樣，理想的是，在第二部分114中包括磷，同時(shí)在第一部分112中不包括磷。然而，當(dāng)?shù)谝徊糠?12在第二部分114下面時(shí)，磷可以從第二部分114沉降到第一部分112中，減少第二部分114中的磷添加的效力。因此，可以將磷添加到第一部分112以限制該沉降，并且/或者可以在配制第二部分114之前使第一部分112固化。多次配制的使用還允許添加用于光變換的具有所需設(shè)置的磷預(yù)先形成件/晶片。此外，多次配制允許使用具有不同的折射率的材料，以提供例如掩埋透鏡(即，由具有不同折射率的兩次配制材料之間的界面形成)。
如圖3B所說明的，以預(yù)定的量將第二數(shù)量的密封劑材料116配制到反射腔115中的固化的第一數(shù)量的密封劑材料112、114上。在本發(fā)明的某些特定的實(shí)施例中，第二數(shù)量116約等于第一數(shù)量的密封劑材料112、114的第一部分112。第二數(shù)量116可以基本上不含磷，然而，在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，第二數(shù)量116中也可以包括磷。
如圖3C所示，在第二數(shù)量的密封劑材料116固化之前，將透鏡120安置在反射腔115內(nèi)，并且使其面對第二數(shù)量的密封劑材料116。然后，例如，通過加熱使第二數(shù)量的密封劑材料116固化，以使密封劑材料116硬化并且將透鏡120附著在反射腔115中。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在封裝100中使用如上文所述的雙固化工藝密封發(fā)光器件103，可以減少固化的密封劑材料112、114、116同發(fā)光器件103、透鏡120和/或反射杯104的分層。
圖4A～4B中進(jìn)一步說明了圖3A～3B中示出的反射杯104。圖4A是反射杯104的平面視圖，其示出了上部側(cè)壁105、下部側(cè)壁106以及上部側(cè)壁105和下部側(cè)壁106之間的基本上水平的臺肩側(cè)壁部分108的頂部表面。圖4B是沿圖4A的線B-B截取的反射杯104的截面視圖。
現(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的可替換反射杯的設(shè)置，以及用于封裝使用該可替換反射杯設(shè)置的發(fā)光器件的方法。在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中，這些可替換的反射杯設(shè)置可以減少將透鏡插入到反射杯中的密封劑材料時(shí)密封劑材料的擠出的出現(xiàn)和/或擠出量。圖5A～5B、6和7說明了如所將描述的不同的可替換的反射器的設(shè)置。圖5A是反射杯4的平面視圖，而圖5B是沿圖5A的線B-B截取的反射杯4的截面視圖。圖6是反射杯4A的截面視圖，而圖7是反射杯4B的截面視圖。每個(gè)所說明的反射杯4、4A、4B均包括上部側(cè)壁5、成角度的下部側(cè)壁6以及上部側(cè)壁5和下部側(cè)壁6之間的水平臺肩部分8，其一同定義了反射腔15。如此處參考臺肩部分8使用的，“水平的”是指臺肩部分8在下部側(cè)壁部分6和上部側(cè)壁部分8之間(即，相比于下部6和上部5側(cè)壁部分)延伸的大致方向，并非指其任何中間部分處的臺肩部分8的特定角度(參看例如，圖7，其中水平臺肩部分實(shí)際上在下部6和上部5側(cè)壁部分之間具有垂直高度的變化，以適應(yīng)其他的特征)。此外，每個(gè)反射杯4、4A、4B均可以包括至少一個(gè)溝18，其環(huán)繞下部側(cè)壁6，該溝18通過唇緣(即，突出邊緣)22同下部側(cè)壁6隔開。溝18被說明為在臺肩部分8中形成。
在圖5A～5B的實(shí)施例中，可以通過模壓形成溝18，在該情況中溝18和下部側(cè)壁6之間的唇緣22可具有尖銳的邊緣，而非平坦的表面。然而，應(yīng)當(dāng)理解，由于所使用的制作工藝的限制，圖5B中示意性地說明的唇緣22的平坦表面實(shí)際上可具有更加圓滑的輪廓。出于通過參考圖8A～8C所描述的原因，過度圓滑的輪廓是不理想的。
現(xiàn)將參考圖6的截面視圖描述反射杯4A的另外的實(shí)施例。如圖6中所示，在上部側(cè)壁5和下部側(cè)壁6之間形成了第一溝18，第一唇緣或內(nèi)部唇緣22將下部側(cè)壁6和第一溝18隔開。在上部側(cè)壁5和第一溝18之間形成了第二溝24。第二唇緣或外部唇緣26將第二溝24同第一溝18隔開。
現(xiàn)將參考圖7的截面視圖描述反射杯4B的另外的實(shí)施例。如圖7中所示，在上部側(cè)壁5和下部側(cè)壁6之間形成了第一溝18，第一唇緣或內(nèi)部唇緣22將下部側(cè)壁6和第一溝18隔開。在上部側(cè)壁5和第一溝18之間形成了第二溝24。第二唇緣或外部唇緣26’將第二溝24同第一溝18隔開。如圖7中說明的，第二唇緣26’相對于第一唇緣22升高。
在本發(fā)明的特定的實(shí)施例中，第一唇緣22具有曲率半徑小于約50微米(μm)的峰，而第二唇緣26、26’具有曲率半徑小于約50μm的峰。第一溝18和第二溝24可以是水平臺肩部分8的模壓特征。如圖6和7所示，第二溝24可以具有從第二唇緣26、26’延伸到上部側(cè)壁部分5的寬度。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，傾斜的下部側(cè)壁部分6可以基本上是圓錐形的，并且可以具有從約1.9毫米(mm)(用于500μm的發(fā)光器件芯片)到約3.2mm(用于900μm的發(fā)光器件芯片)的最小直徑，和從約2.6mm(用于500μm的發(fā)光器件芯片)到約4.5mm(用于900μm的發(fā)光器件芯片)的最大直徑，以及從約0.8mm到約1.0mm的高度。上部側(cè)壁部分可以基本上是橢圓形的，并且具有從約3.4mm到約5.2mm的內(nèi)徑以及從約0.6mm到約0.7mm的高度。水平臺肩部分可以具有從下部側(cè)壁部分到上部側(cè)壁部分的從約0.4mm到約0.7mm的寬度。應(yīng)當(dāng)理解，如此處使用的，術(shù)語“橢圓形”和“圓錐形”涵蓋固形、園柱形和其他的形狀，包括不規(guī)則的形狀，其取決于用于形成反射杯4、4A、4B的制作技術(shù)，但是，其可以同基板2或其他部件組合，操作用于提供用于發(fā)光器件103的反射器，并且保持和硬化其中的密封劑材料12、14、16。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，第一溝18具有從約0.3mm到約0.4mm的寬度，并且第二溝24具有從約0.3mm到約0.4mm的寬度。如圖6中說明的，第一溝18的邊緣可以是第一唇緣22，其具有相對于下部側(cè)壁部分6的底端(即，基板2的頂部表面)的從約0.79mm到約0.85mm的高度，并且第二溝24的邊緣可以是第二唇緣26，其具有相對于下部側(cè)壁部分6的底端的從約0.79mm到約0.85mm的高度。在如圖7中說明的本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，第一唇緣22具有相對于下部側(cè)壁部分的底端的從約0.79mm到約0.85mm的高度，而第二唇緣26’具有相對于下部側(cè)壁部分的底端的從約0.9mm到約1.0mm的高度。
在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中，在將發(fā)光器件103封裝在反射杯4、4A、4中時(shí)，反射杯4、4A、4提供了彎月面控制。如將進(jìn)一步描述的，在與上文所述的雙固化方法組合時(shí)，對于密封劑材料的不同配制，還可以提供不同的凸的彎月面，結(jié)果，可以減少凸起故障的出現(xiàn)。在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，所提供的彎月面控制可以減少將透鏡放置在所需深度和/或角度的難度，減少同透鏡有關(guān)的將密封劑材料毛細(xì)傳送或擠出到透鏡上面的現(xiàn)象，并且/或者允許設(shè)置封裝發(fā)光器件的光學(xué)特性。例如，通過載磷密封劑材料在封裝的中點(diǎn)上的凸起(凸的彎月面)，可以將磷集中在封裝的中心(中點(diǎn))。
通過使用多種彎月面控制技術(shù)，結(jié)合工藝中的配制和/或固化的變化，可以提供不同的光學(xué)圖案(視角、定制色譜、色溫調(diào)節(jié)等)。例如，載磷材料的高峰凸起可以提供白色溫發(fā)光的較大的色譜均勻性，同時(shí)通過提供從發(fā)光器件起通過載磷材料的較均勻的光路徑長度，具有較小的朝向反射杯的邊緣的偏黃色差。相似地，在需要時(shí)，通過較平坦的凸起，可以提供從中點(diǎn)處的白色到邊緣處的黃色的較大的色譜變化。在本發(fā)明的某些其他的實(shí)施例中，當(dāng)由透鏡以外的特征提供保護(hù)相關(guān)功能時(shí)，彎月面控制可以允許，通過使用密封劑材料作為透鏡，在無透鏡的情況下封裝發(fā)光器件，彎月面被設(shè)置為提供所需的透鏡形狀。
圖8A～8C說明了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，使用反射杯的結(jié)構(gòu)特性用于彎月面控制的封裝發(fā)光器件的方法。圖8A～8C中說明的操作利用圖5A～5B中說明的反射杯4以及前面描述的雙固化操作。如圖8A所示，將第一數(shù)量14的密封劑材料淀積在封裝10A的反射腔15中。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以使用分立的(潤濕)配制和第二配制，配制第一數(shù)量14。通過適當(dāng)?shù)乜刂婆渲频拿芊鈩┎牧系牧?，表面張力將使液體密封劑材料14附著到唇緣22，在14A處標(biāo)出的高度處形成如圖8A中說明的凸的彎月面。這樣，唇緣22可用于防止配制的密封劑材料14接觸上部側(cè)壁5和沿上部側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送，并且防止形成如圖1所示的凹的彎月面。
例如通過加熱，使配制的密封劑材料14固化，并且其收縮下降至14B處標(biāo)出的高度。如圖8B所示，然后將第二數(shù)量16的密封劑材料配制到腔15中，配制在固化的第一數(shù)量14的密封劑材料上。在某些實(shí)施例中，如圖8B中說明的，第二數(shù)量16的密封劑材料也可以附著到唇緣22的相同邊緣，以形成凸的彎月面。在其他的實(shí)施例中，唇緣22可以具有內(nèi)部和外部邊緣，并且第二數(shù)量16的密封劑材料可以附著到外部邊緣，且第一數(shù)量14可以附著到內(nèi)部邊緣。這樣，第二數(shù)量16的密封劑材料也可以不與上部側(cè)壁5接觸或者沿上部側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送，不會形成凹的彎月面。
參考圖8C，透鏡20插入到反射腔15中，并且同未固化的液體密封劑材料16接觸。這樣，可以從透鏡20的下面擠出密封劑材料16。然而，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，與擠出到反射杯和透鏡的暴露的上表面上面不同(如圖2所示)，多余的密封劑材料16被擠出到溝18中并且由溝18接收，因此即使在插入透鏡20和圖8B所示的凸的彎月面轉(zhuǎn)移之后，仍限制了密封劑材料16沿側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送。然后使密封劑材料16固化，以將透鏡20附著在封裝10A中，并且使密封劑材料16凝固。
圖9A～9C說明了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，使用反射杯的結(jié)構(gòu)特性用于彎月面控制的封裝發(fā)光器件的方法。圖9A～9C中說明的操作利用圖6中說明的反射杯4A以及前面描述的雙固化操作。如圖9A所示，將第一數(shù)量14的密封劑材料淀積在封裝10B的反射腔15中。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以使用不同的第一(潤濕)配制以及潤濕發(fā)光器件之后的第二配制，配制第一數(shù)量14。通過適當(dāng)?shù)乜刂婆渲频拿芊鈩┎牧系牧?，表面張力將使液體密封劑材料14附著到內(nèi)部唇緣22，在14A處標(biāo)出的高度處形成如圖9A中說明的凸的彎月面。這樣，內(nèi)部唇緣22可用于防止配制的密封劑材料14接觸上部側(cè)壁5和沿上部側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送，并且防止形成如圖1所示的凹的彎月面。
例如通過加熱，使配制的密封劑材料14固化，并且其收縮下降至14B處標(biāo)出的高度。如圖9B所示，然后將第二數(shù)量16的密封劑材料配制到反射腔15中，配制在固化的第一數(shù)量14的密封劑材料上。在某些實(shí)施例中，如圖9B中說明的，第二數(shù)量16的密封劑材料附著到外部唇緣26，形成凸的彎月面。這樣，外部唇緣26可用于防止配制的第二數(shù)量16的密封劑材料接觸上部側(cè)壁5和沿上部側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送，并且防止形成如圖1所示的凹的彎月面。
參考圖9C，透鏡20插入到反射腔15中，并且同未固化的液體密封劑材料16接觸。這樣，可以從透鏡20的下面擠出密封劑材料16。然而，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，與擠出到反射杯和透鏡的暴露的上表面上面不同(如圖2所示)，多余的密封劑材料16被擠出到第二溝24中并且由第二溝24接收，因此即使在插入透鏡20和圖9B所示的凸的彎月面轉(zhuǎn)移之后，仍限制了密封劑材料16沿側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送。然后使密封劑材料16固化，以將透鏡20附著在封裝10B中，并且使密封劑材料16凝固。
圖9C進(jìn)一步說明了，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，固化的密封劑14可以用作用于提供關(guān)于透鏡20的水平(放置深度)控制的阻擋物。對透鏡20的安置的該控制可有助于生產(chǎn)具有較一致的光學(xué)性能的零部件。
如圖9C所示，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，透鏡20被安置為，前移到腔中，直至其接觸固化的第一數(shù)量的密封劑材料14，而密封劑材料16的膜保留在其之間。因此，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，器件被設(shè)置為，可以使透鏡20前移到由第一數(shù)量的密封劑材料14確立的位置，在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中，該位置可被確立為，透鏡20具有或不具有同固化的密封劑材料14的接觸。
圖10A～10C說明了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，使用反射杯的結(jié)構(gòu)特性用于彎月面控制的封裝發(fā)光器件的方法。圖10A～10C中說明的操作利用圖7中說明的反射杯4B以及前面描述的雙固化操作。如圖10A所示，將第一數(shù)量14的密封劑材料淀積在封裝10C的反射腔15中。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以使用分立的(潤濕)配制和第二配制，配制第一數(shù)量14。通過適當(dāng)?shù)乜刂婆渲频拿芊鈩┎牧系牧?，表面張力將使液體密封劑材料14附著到內(nèi)部唇緣22，在14A處標(biāo)出的高度處形成如圖10A中說明的凸的彎月面。這樣，內(nèi)部唇緣22可用于防止配制的密封劑材料14接觸上部側(cè)壁5和沿上部側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送，并且防止形成如圖1所示的凹的彎月面。
例如通過加熱，使配制的密封劑材料14固化，并且其收縮下降至14B處標(biāo)出的高度。如圖10B所示，然后將第二數(shù)量16的密封劑材料配制到反射腔15中，配制在固化的第一數(shù)量14的密封劑材料上。在某些實(shí)施例中，如圖10B中說明的，第二數(shù)量16的密封劑材料附著到外部唇緣26’，形成凸的彎月面。這樣，外部唇緣26’可用于防止配制的第二數(shù)量16的密封劑材料接觸上部側(cè)壁5和沿上部側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送，并且防止形成如圖1所示的凹的彎月面。
參考圖10C，透鏡20插入到反射腔15中，并且同未固化的液體密封劑材料16接觸。這樣，可以從透鏡20的下面擠出密封劑材料16。然而，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，與擠出到反射杯和透鏡的暴露的上表面上面不同(如圖2所示)，多余的密封劑材料16被擠出到第二溝24中并且由第二溝24接收，因此即使在插入透鏡20和圖10B所示的凸的彎月面轉(zhuǎn)移之后，仍限制了密封劑材料16沿側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送。然后使密封劑材料16固化，以將透鏡20附著在封裝10B中，并且使密封劑材料16凝固。
圖10C進(jìn)一步說明了，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，外部唇緣26’可以用作用于提供關(guān)于透鏡20的水平(放置深度)控制的阻擋物。對透鏡20的安置的該控制可有助于生產(chǎn)具有較一致的光學(xué)性能的零部件。在該實(shí)施例中，透鏡的放置不依賴于第一固化步驟過程中的密封劑的收縮量。對于圖10C中說明的實(shí)施例，同圖9C中說明的實(shí)施例相反，透鏡20的放置不需要依賴于第一數(shù)量14的密封劑材料的收縮量，相反地，放置深度由外部唇緣26’的高度定義。這樣，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，放置可以是更加精確的，其可以導(dǎo)致封裝10C的改善的光學(xué)性能。
現(xiàn)將通過參考圖11的流程說明，進(jìn)一步描述根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的使用第一(潤濕)配制的用于封裝發(fā)光器件的方法。如圖11所示，操作可以開始于框1100，將發(fā)光器件安裝在反射腔的底表面上。安裝的發(fā)光器件具有相對于反射腔的底表面的相關(guān)聯(lián)的高度。將第一數(shù)量的密封劑材料配制到包括發(fā)光器件的反射腔中(框1120)。
第一數(shù)量可足夠用于基本上覆蓋發(fā)光器件，同時(shí)不會在密封劑材料中形成任何氣穴。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，第一數(shù)量可足夠用于潤濕發(fā)光器件，同時(shí)不會將反射腔充填到超過發(fā)光器件的高度的水平。在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，可以改變配制密封劑材料的時(shí)間/速度，以減少密封劑材料中的氣穴的形成。在另外的實(shí)施例中，可以使用單次配制，其具有例如，緩慢的配制速率、來自小的配制噴嘴、低壓等等，在配制足夠的密封劑材料防止氣穴破碎之前，允許氣穴潛在地形成并隨后崩潰/破碎。這樣，通過在選定粘性的密封劑材料的選定速率下的連續(xù)配制，其允許形成的氣穴在配制操作過程中崩潰/破碎，可以提供第一(潤濕)配制和第二配制。第一數(shù)量可足夠用于潤濕發(fā)光器件，同時(shí)不會將反射腔充填到超過發(fā)光器件的高度的水平。
將第二數(shù)量的密封劑材料配制到第一數(shù)量的密封劑材料上(框1130)。然后使配制的第一和第二數(shù)量的密封劑材料固化(框1140)。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在配制剩余的密封劑材料之前，可以使配制的用于潤濕的第一數(shù)量的密封劑材料固化。
第一數(shù)量12、14和第二數(shù)量16的密封劑材料可以是相同的或不同的材料。相似地，第一數(shù)量的密封劑材料的第一12和第二14部分可以是相同的或不同的材料。在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中，可用作密封劑材料的材料的示例包括硅。
現(xiàn)將通過參考圖12的流程說明，描述使用彎月面控制的，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的，同封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件相關(guān)的操作。如圖12所示，操作可以開始于框1200，將發(fā)光器件103安裝在反射器5的反射腔15中。將密封劑材料配制到其中包括發(fā)光器件103的反射腔15中，以覆蓋發(fā)光器件103并且在反射腔中形成密封劑材料的凸的彎月面，其從溝的邊緣延伸，同時(shí)不與反射器4、4A、4B的上部側(cè)壁5接觸(框1210)。更一般地，框1210處的操作提供了，從彎月面的外部邊緣延伸的凸的彎月面的形成，其處于在反射腔15中安置彎月面的外部邊緣的高度。例如，用于上部側(cè)壁5和密封劑材料12、14、16的材料的選擇，可有助于延伸到反射腔15中的凸的而非凹的彎月面的形成。密封劑材料12、14、16處于反射腔15中(框1220)。在封裝10A、10B、10C中包括透鏡20的實(shí)施例中，插入透鏡20可以包括，使凸的彎月面破碎，并將一部分密封劑材料12、14、16移動到關(guān)于透鏡20的溝18、24中，并且隨后使密封劑材料12、14、16固化以將透鏡20附著到反射腔15中?？商鎿Q地，可以使密封劑材料12、14、16固化，以由密封劑材料12、14、16形成用于封裝發(fā)光器件103的透鏡，并且可以配制密封劑材料12、14、16，以形成提供所需透鏡形狀的凸的彎月面。
現(xiàn)將通過參考圖13，進(jìn)一步描述使用多次配制和/或固化操作的，將半導(dǎo)體發(fā)光器件103封裝在反射器4、4A、4B中的方法的實(shí)施例，其中反射器4、4A、4B具有安置在下部6和上部5側(cè)壁之間的溝18、24，上部5和下部6側(cè)壁定義了反射腔15。如圖13的實(shí)施例所示，操作開始于框1300，將第一數(shù)量14的密封劑材料配制到反射腔15，以形成第一凸彎月面。使第一數(shù)量14的密封劑材料固化(框1310)。將第二數(shù)量16的密封劑材料配制到固化的第一數(shù)量14的密封劑材料上，以在反射腔15中形成密封劑材料的第二凸彎月面，其從溝18、24的邊緣延伸，同時(shí)不與反射器4、4A、4B的上部側(cè)壁5接觸(框1320)。
密封劑材料的第二凸彎月面和第一凸彎月面均可以從溝18的相同邊緣延伸，如圖8B所說明的。然而，在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，溝18、24可以具有內(nèi)部邊緣和外部邊緣，諸如第一唇緣22和第二唇緣26、26’，并且密封劑材料的第二凸彎月面從溝18、24的外部邊緣(第二唇緣26、26’)延伸，而密封劑材料的第一凸彎月面從溝18、24的內(nèi)部邊緣(第一唇緣22)延伸。因此，使用第一唇緣22，可以將內(nèi)部溝18設(shè)置為，限制密封劑材料14沿水平臺肩部分8向外毛細(xì)傳送，以允許形成配制到反射腔15中的密封劑材料的第一凸彎月面。使用第二唇緣26、26’，可以將外部溝24設(shè)置為，限制密封劑材料沿水平臺肩部分8向外毛細(xì)傳送，以允許形成配制到反射腔15中的密封劑材料的第二凸彎月面。
在包括透鏡的本發(fā)明的某些實(shí)施例中，將透鏡20安置在反射腔15中，緊鄰配制的第二數(shù)量16的密封劑材料(框1330)。安置透鏡20可以包括，使第二凸彎月面破碎，并且使一部分第二數(shù)量16的密封劑材料移動到關(guān)于透鏡20的外部溝24中，如圖9C和10C所說明的。此外，如圖10C所說明的，第二唇緣26’可以具有大于第一唇緣22的高度。第二唇緣26’的高度可被選擇為，提供所需的關(guān)于透鏡20的位置，并且可以使透鏡20移動到反射腔15中，直至其接觸第二唇緣26’。在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，如圖9C中說明的，透鏡20前移到反射腔15中，直至其接觸固化的第一數(shù)量14的密封劑材料，并且配制的第一數(shù)量14的密封劑材料足夠用于在反射腔15中確立所需的關(guān)于透鏡20的位置。使配制的第二數(shù)量16的密封劑材料固化，以將透鏡20附著到反射腔15中(框1340)。
圖11～13的流程圖以及圖8A～8C、圖9A～9C和10A～10C的示意性說明，說明了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的用于封裝發(fā)光器件的方法的可行的實(shí)現(xiàn)方案的功能和操作。應(yīng)當(dāng)注意，在某些可替換的實(shí)現(xiàn)方案中，在描述圖的過程中提及的動作可以不依照圖中提及的順序進(jìn)行。例如，被示為接連進(jìn)行的兩個(gè)框/操作實(shí)際上可以基本上同時(shí)執(zhí)行，或者可以以倒轉(zhuǎn)的順序執(zhí)行，其取決于所牽涉的功能。
如上文所討論的，通過使用多種彎月面控制技術(shù)，結(jié)合工藝中的配制和/或固化的變化，可以提供不同的光學(xué)圖案(視角、定制色譜、色溫調(diào)節(jié)等)。例如，載磷材料的高峰凸起可以提供白色溫發(fā)光的較大的色譜均勻性，同時(shí)通過提供從發(fā)光器件起通過載磷材料的較均勻的光路徑長度，具有較小的朝向反射杯的邊緣的偏黃色差。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了安裝在光學(xué)腔中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器件(即，芯片)，其具有緊鄰發(fā)光器件(即，在其近旁或者與其隔開)形成的載磷發(fā)光變換層。傳統(tǒng)的封裝技術(shù)教授了，發(fā)光變換層應(yīng)具有小于或等于發(fā)光變換層的平均厚度的10％的厚度變化。然而，該要求意味著，來自光學(xué)腔的發(fā)光，依賴于發(fā)射角度，通過發(fā)光變換層的行進(jìn)路徑長度基本不同，導(dǎo)致了作為視角的函數(shù)的不均勻的波長變換(并且因此導(dǎo)致了不均勻的相關(guān)色溫或CCT)。例如，在相對于具有厚度t的發(fā)光變換層的法線方向中行進(jìn)的光，行進(jìn)通過發(fā)光變換層的路徑長度(PL)等于t，即最短可能路徑長度。然而，如圖14中示意性地示出的，由發(fā)光器件103發(fā)射的并且以入射角α通過發(fā)光變換層的光，具有等于厚度t除以入射角的余弦的路徑長度。這樣，例如，以60°的入射角通過發(fā)光變換層的光行進(jìn)通過該層的路徑長度是在法線方向中行進(jìn)的光的路徑長度的兩倍。圖15是得自包括發(fā)光二極管(LED)的傳統(tǒng)的圓頂類型的半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)射圖案的極線圖，其示出了在發(fā)射離軸角處的顯著的旁瓣。
可以使用此處公開的用于彎月面控制的方法形成整形發(fā)光變換區(qū)域或元件，其可以導(dǎo)致改善的色彩均勻性。例如，通過相關(guān)色溫的改善的角度均勻性或者跨越全部視角的減少的CCT變化，可以量化改善的色彩均勻性。可替換地，通過作為跨越LED的發(fā)射表面的減少的空間CCT變化的近場光學(xué)測量結(jié)果，證實(shí)了改善的均勻性。
在某些實(shí)施例中，載磷發(fā)光變換區(qū)域或元件的特征在于不均勻的厚度，其在光學(xué)腔中間較大，而在光學(xué)腔的側(cè)壁附近較小。在某些實(shí)施例中，載磷發(fā)光變換區(qū)域或元件在光學(xué)腔的中心處最厚，并且隨著其朝向發(fā)光變換區(qū)域的邊緣徑向向外延伸而變薄。在某些實(shí)施例中，載磷發(fā)光變換區(qū)域的厚度變化大于發(fā)光變換區(qū)域的最大厚度的10％。在某些實(shí)施例中，發(fā)光變換區(qū)域或元件被整形為具有兩面凸、平凸或一面凹一面凸區(qū)域的形式。在某些實(shí)施例中，發(fā)光變換元件包括預(yù)先形成的結(jié)構(gòu)，諸如模制塑料載磷部件，其插入到封裝的反射腔中。
在圖16A～16C中示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其中載磷區(qū)域被整形用于提供改善的色彩均勻性，其說明了封裝發(fā)光器件的方法和使用反射杯的結(jié)構(gòu)特性用于彎月面控制而得到的器件。圖16A～16C申說明的操作利用圖5A～5B中說明的反射杯4以及同前面描述相似的多次固化操作。如圖16A所示，將第一數(shù)量14的密封劑材料淀積在封裝10的反射腔15中。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以使用分立的(潤濕)預(yù)配制，隨后使用另一配制，配制第一數(shù)量14。通過適當(dāng)?shù)乜刂婆渲频拿芊鈩┎牧系牧?，表面張力將使液體密封劑材料14附著到唇緣22，在14A處標(biāo)出的高度處形成如圖16A中說明的彎月面。由密封劑材料14形成的初始彎月面可以是凹的、凸的或基本上平坦的，如圖16A所說明的。
例如通過加熱，使配制的密封劑材料14固化，并且其收縮下降至14B處標(biāo)出的較低的高度。在所說明的實(shí)施例中，固化的密封劑材料14收縮下降，形成了凹的表面14C，其在三維中可以基本上是碗形的(即中心最低并且徑向向上傾斜)。在某些實(shí)施例中(特別是配制第一密封劑材料14以在固化前形成凹的表面的實(shí)施例)，可以使密封劑材料14預(yù)固化，即，暴露于較低的溫度或者暴露較短的固化時(shí)間，由此密封劑材料未完整地凝固，而是僅在其表面上形成固體“表層”。形成該表層的目的在于，防止后繼配制的密封劑材料同第一密封劑材料14混合。后繼的密封劑配制可以包含波長變換材料(諸如磷)，并且如上文討論的，對于載磷發(fā)光變換區(qū)域，理想的是，保持特征形狀，而非與第一密封劑材料14混合。使第一密封劑材料14經(jīng)歷預(yù)固化而非全固化，可以加快制造工藝，并且可以導(dǎo)致第一密封劑材料和后繼密封劑區(qū)域之間的改善的界面。
如圖16B所示，然后將第二數(shù)量16的密封劑材料配制到腔15中，配制到碗形表面14C上。在所說明的實(shí)施例中，第二密封劑材料包括發(fā)光變換材料，諸如磷。在某些實(shí)施例中，第一密封劑材料14不包括發(fā)光波長變換材料。在其他的實(shí)施例中，第一密封劑材料14包括濃度低于第二密封劑材料16的發(fā)光波長變換材料。
在某些實(shí)施例中，如圖16B所說明的，第二密封劑材料16也可以附著到唇緣22的相同邊緣，以形成凸的彎月面。然后使第二密封劑材料16固化(如果在配制第二密封劑材料16之前僅使第一密封劑材料14預(yù)固化，則使第一密封劑材料14一同固化)。在某些實(shí)施例中，也可以使第二密封劑材料16預(yù)固化，即，暴露于較低的溫度或暴露較短的固化時(shí)間，以便于防止或減小后繼配制的密封劑材料同第二密封劑材料16混合的風(fēng)險(xiǎn)。然而，在其他的實(shí)施例中，可以使第二密封劑材料16較完整地固化，以便于在將透鏡20插入到腔15之前使材料凝固。如下文討論的，一旦凝固，第二密封劑材料16可以用作機(jī)械阻擋物，用于協(xié)助透鏡20的正確放置。
得到的固化(或預(yù)固化)的第二密封劑材料16定義了發(fā)光變換元件19，其特征在于不均勻的厚度，其在光學(xué)腔的中心附近最大，并且朝向發(fā)光變換元件19的外部邊緣徑向下降。在所說明的實(shí)施例中，發(fā)光變換元件19是兩面凸結(jié)構(gòu)，其包括凸的上表面19A和凸的下表面19B。
如上文所提及的，盡管可以使用此處描述的彎月面控制方法形成發(fā)光變換元件19，但是在其他的實(shí)施例中，發(fā)光變換元件19可以是預(yù)先形成的載磷插入件，其被放置在封裝10的反射腔15中。該結(jié)構(gòu)具有關(guān)于器件性能和制造能力的某些優(yōu)點(diǎn)。特別地，將發(fā)光變換元件19形成為預(yù)先形成的插入件，可以導(dǎo)致改善的質(zhì)量控制，這是因?yàn)榭梢栽诓迦胫皢为?dú)地測試預(yù)先形成的插入件。此外，通過將載磷發(fā)光變換元件19形成為預(yù)先形成的插入件，不必在最終組裝工藝中使用液體載磷材料。這可以提供優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)檩d磷材料可能造成磨蝕，并且可能干擾自動化機(jī)器的操作。最后，通過將發(fā)光變換元件19形成為預(yù)先形成的插入件，可以避免固化步驟。
在另外的實(shí)施例中，在第一密封劑4固化之前或之后，可以將透明的凸的半球形的模具(未示出)放置在第一密封劑14上，以便于接收第二密封劑16。在固化之后，第二密封劑16將采用凸的半球形模具的形狀，其可以提供對發(fā)光變換元件19的最終形狀的改善的控制。
在形成或插入發(fā)光變換元件19之后，將一定量的第三密封劑材料17配制在腔15中，如圖16B中進(jìn)一步說明的。該第三密封劑材料17可以是光學(xué)透明材料，諸如硅樹脂或環(huán)氧樹脂，其不具有發(fā)光變換材料或具有低濃度的發(fā)光變換材料。由于在固化或預(yù)固化步驟之后配制第三密封劑材料17，因此嵌入在發(fā)光變換元件19中的磷變換材料基本上不會同第三密封劑材料17混合。
在某些實(shí)施例中，如圖16B所說明的，唇緣22可以具有內(nèi)部和外部邊緣，并且第三量17的密封劑材料可以附著到唇緣22的外部邊緣，在發(fā)光變換元件19上形成凸的彎月面。這樣，第三密封劑材料17也可以不與上部側(cè)壁5接觸或者不會沿上部側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送，不會形成凹的彎月面。
參考圖16C，透鏡20插入到反射腔15中，并且同未固化的液體密封劑材料17接觸。這樣，可以從透鏡20的下面擠出第三密封劑材料17。然而，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，與擠出到反射杯和透鏡的暴露的上表面上面不同(如圖2所示)，多余的第三密封劑材料17被擠出到溝18中并且由溝18接收，因此即使在插入透鏡20和圖16B所示的第三密封劑材料17的凸的彎月面轉(zhuǎn)移之后，仍限制了密封劑材料17沿側(cè)壁5向上毛細(xì)傳送。然后使密封劑材料17固化，以將透鏡20附著在封裝10中，并且使密封劑材料17凝固。
在某些實(shí)施例中，透鏡20前移到反射腔15中，直至其接觸發(fā)光變換元件19，以在反射腔15中確立所需的關(guān)于透鏡20的位置。換言之，發(fā)光變換元件19可用作機(jī)械阻擋物，用于確保透鏡20的正確放置。在其他的實(shí)施例中，透鏡20前移到反射腔15中，直至其接觸在腔中形成的唇緣，足夠用于在反射腔15中確立所需的關(guān)于透鏡20的位置，如圖10C所說明的。
在某些實(shí)施例中，第一密封劑材料14可以包括嵌入于其中的散射材料，用于散射通過的光，其可以較好地改善發(fā)光的角度均勻性。
在某些實(shí)施例中，第一密封劑材料14可以具有高的折射率，用于更好地從器件103中提取光。如果發(fā)光變換元件19具有不同于第一密封劑材料14的折射率，則通過兩個(gè)區(qū)域之間的界面光線可被折射，改變了器件的發(fā)光圖案。如果發(fā)光變換元件19的折射率低于第一密封劑材料14的折射率，則光線趨向于被折射遠(yuǎn)離法線方向，其可以導(dǎo)致更加顯著的路徑長度差異?？梢赃x擇或改變發(fā)光變換元件19的形狀，以抵消該效果。例如，如上文討論的，發(fā)光變換元件19可以是兩面凸的、平凸的或一面凹一面凸的。
圖17A～17C中說明了使用此處描述的彎月面控制技術(shù)形成平凸的發(fā)光變換元件的示例。如此處示出的，將一定量的第一密封劑材料14淀積在封裝10的反射腔15中。通過適當(dāng)?shù)乜刂婆渲频拿芊鈩┎牧系牧?，表面張力將使液體密封劑材料14附著到唇緣22，在14A處標(biāo)出的高度處形成如圖17A中說明的凸的彎月面。在固化之后，第一密封劑材料14松弛到14B處標(biāo)出的高度，形成近似平坦的表面14C。然后配制第二密封劑材料16，形成了附著到唇緣22的內(nèi)部或外部邊緣的凸的彎月面。在固化之后，第二密封劑材料16形成了平凸的發(fā)光變換元件19，其具有平的表面19B上面的凸的表面19A。剩余的制造步驟與上文結(jié)合圖16A～16C描述的步驟大致相同。
使用相似的技術(shù)，可以使發(fā)光變換元件19形成為，具有凸的表面上的平的區(qū)域的平凸區(qū)域(圖18A)、具有凹的表面上的凸的表面的一面凹一面凸區(qū)域(圖18B)或者具有凸的表面上的凹的表面的一面凹一面凸區(qū)域(圖18C)。如上文討論的，在每個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光變換元件19包括波長變換材料，諸如磷材料。第一密封劑材料14和第三密封劑材料17可以不具有波長變換材料或者具有相比于發(fā)光變換元件19的濃度較低的波長變換材料。盡管結(jié)合圖5A～5B中說明的反射杯4說明了圖16A～C、圖17A～C和圖18A～C的實(shí)施例，但是上文描述的技術(shù)同樣適用于其他的反射杯設(shè)計(jì)，包括具有多個(gè)溝的反射杯和不具有溝的反射杯。
現(xiàn)將通過參考圖19描述將半導(dǎo)體發(fā)光器件103封裝在反射器4中的方法的實(shí)施例，該反射器4具有定義了反射腔15的下部6和上部5側(cè)壁，并且并入了具有不均勻的厚度的載磷發(fā)光變換元件19。如圖19的實(shí)施例所示，操作開始于框1900，將第一數(shù)量14的密封劑材料配制到反射腔15中，以形成第一彎月面。該彎月面可以具有凸的、凹的或基本上平的形狀，其取決于所需的發(fā)光變換元件19的最終形狀。彎月面的形狀由反射器4的物理尺寸和配制到腔中的密封劑的量確定。然后使第一數(shù)量14的密封劑材料固化或預(yù)固化(框1910)。下一步，如果需要使用彎月面控制技術(shù)形成發(fā)光變換元件19，則可以采取圖19的流程圖的分支A。如果需要使用預(yù)先形成件形成發(fā)光變換元件19，則可以采取分支B。
采取分支A，第二數(shù)量16的密封劑材料，其包含的波長變換材料的濃度大于第一密封劑材料14的波長變換材料的濃度，被配制到固化的第一密封劑材料14上(框1920)。
然后使第二密封劑材料16固化或預(yù)固化，以形成發(fā)光變換元件19(框1930)。
如果采取路徑B，則將預(yù)先形成的發(fā)光變換元件19插入到腔15中，使其同第一密封劑材料14接觸(框1950)。在某些實(shí)施例中，可以在插入預(yù)先形成的發(fā)光變換元件19之后執(zhí)行使第一數(shù)量的密封劑材料固化的步驟。
在形成或插入發(fā)光變換元件19(框1930或框1950)之后，將第三材料17配制在腔15中(框1960)。在包括透鏡的本發(fā)明的某些實(shí)施例中，透鏡20被安置在反射腔15中，緊鄰配制的第三量17的密封劑材料(框1970)。安置透鏡20可以包括，使第三密封劑材料17的彎月面破碎，并且使一部分第三量17的密封劑材料移動到關(guān)于透鏡20的溝18、24中，如圖9C、10C、16C和17C所說明的。此外，如圖10C所說明的，封裝可以包括第二唇緣26’，其具有大于第一唇緣22的高度。第二唇緣26’的高度可被選擇為，提供所需的關(guān)于透鏡20的位置，并且可以使透鏡20移動到反射腔15中，直至其接觸第二唇緣26’。在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，如圖9C、16C和17C中說明的，透鏡20前移到反射腔15中，直至其接觸發(fā)光變換元件19，足夠用于在反射腔15中確立所需的關(guān)于透鏡20的位置。使配制的第三量17的密封劑材料固化，以將透鏡20附著到反射腔15中(框1980)。
圖19的流程圖以及圖16A～16C、圖17A～17C和18A～18C的示意性說明，說明了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的用于封裝發(fā)光器件的方法的可行的實(shí)現(xiàn)方案的功能和操作。應(yīng)當(dāng)注意，在某些可替換的實(shí)現(xiàn)方案中，在描述圖的過程中提及的動作可以不依照圖中提及的順序進(jìn)行。例如，被示為接連進(jìn)行的兩個(gè)框/操作實(shí)際上可以基本上同時(shí)執(zhí)行，或者可以以倒轉(zhuǎn)的順序執(zhí)行，其取決于所牽涉的功能。
現(xiàn)將通過參考圖20A、20B和21，進(jìn)一步討論關(guān)于發(fā)光器件封裝的發(fā)射圖案。圖20A是使用測角器生成的關(guān)于不使用本發(fā)明的發(fā)光變換元件的圓頂式發(fā)光二極管(LED)的發(fā)射圖案的色溫的極線圖。圖20B是關(guān)于使用根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的發(fā)光變換元件的圓頂式發(fā)光二極管(LED)的發(fā)射圖案的色溫的極線圖。圖20B同圖20A的比較示出了由發(fā)光變換區(qū)域提供的均勻性的改善(即，在圖20B中，發(fā)射圖案的半徑更加均勻)。如圖20B所見，封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件在180(離開法線或中心軸+/-90)度的發(fā)射角度測量范圍中具有近似低于其最大色溫(在約0°處7.2kK)26％的最小色溫(在約-85°處5.3kK)。本發(fā)明的不同的實(shí)施例可以在180(離開法線或中心軸+/-90)度的發(fā)射角度測量范圍中，或者在120(離開法線或中心軸+/-45)度的發(fā)射角度測量范圍中，提供不超過低于半導(dǎo)體發(fā)光器件封裝的最大色溫30％的最小色溫。
圖21A和21B以及22A和22B進(jìn)一步說明了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例獲得的色彩均勻性的改善。圖21A和21B是包括基板/反射器組件的第一封裝器件的近場發(fā)射圖案的數(shù)字分析圖線，其中安裝了由Gree，Inc.制造的型號為C460×B900的發(fā)光二極管。在發(fā)光器件上預(yù)配制0.0030cc的硅樹脂(示例銷售商例如，Nye SyntheticLubricants)，其混合有4％的摻雜了Ce Phosphor(示例來自Philips)的YAG，隨后配制0.0070cc的相同的密封劑。下一步，在70C的溫度下使配制的密封劑固化60分鐘。然后將第二數(shù)量的0.0050cc的純凈的密封劑材料配制到光學(xué)腔中，并且將透鏡安置在光學(xué)腔中，使其與第二數(shù)量的密封劑接觸。然后在70C的溫度下使第二數(shù)量的密封劑固化60分鐘。然后向得到的結(jié)構(gòu)加電，并且記錄和分析近場發(fā)射圖案。該發(fā)射圖案示出了在180(離開法線或中心軸+/-90)度的發(fā)射角度測量范圍中的約2000K的總CCT變化。
圖22A和22B是包括基板/反射器組件的第二封裝器件的近場發(fā)射圖案的數(shù)字分析圖線，其中安裝了由Gree，Inc.制造的型號為C460×B900的發(fā)光二極管。在發(fā)光器件上預(yù)配制0.0020cc的純凈的硅樹脂(示例銷售兩例如，Nye Synthetic Lubricants)，隨后進(jìn)行0.0035cc的相同密封劑的第一配制。第一密封劑(包括預(yù)配制的密封劑)不包含波長變換材料。下一步，在70C的溫度下使第一密封劑固化60分鐘以形成凹的彎月面。然后將第二數(shù)量的0.0045cc的密封劑材料配制到由第一密封劑形成的凹的彎月面中，其包含波長變換磷材料，即在重量上摻雜有7％的Ce Phosphor(示例來自Philips)的YAG。然后在70C的溫度下使第二密封劑固化60分鐘，以形成發(fā)光變換元件，其在光學(xué)腔的中心處厚度最大，并且厚度徑向向外下降。然后將第三量的0.0050cc的密封劑(其不包含任何波長變換材料)配制到光學(xué)腔中，并且將透鏡安置在光學(xué)腔中，使其與第三量的密封劑接觸。然后在70C的溫度下使第三量的密封劑固化60分鐘。然后向得到的結(jié)構(gòu)加電，并且記錄和分析近場發(fā)射圖案。該發(fā)射圖案示出了在相同的發(fā)射角度測量范圍中的約500K的總CCT變化。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在180、120或90(以法線或中心軸為中心)度的發(fā)射角度測量范圍中，提供了小于約1000K的CCT變化。在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，在180、120或90(以法線或中心軸為中心)度的發(fā)射角度測量范圍中，提供了小于約2000K的CCT變化。在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，在120或90(以法線或中心軸為中心)度的發(fā)射角度測量范圍中，提供了小于約500K的CCT變化。應(yīng)當(dāng)理解，此處提到的CCT變化基于器件的主發(fā)射圖案，即，在不使用添加到封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件或結(jié)合封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件使用的用于改善色彩變化的任何額外的次要光學(xué)鏡的情況下，包括主光學(xué)鏡的器件的發(fā)射圖案。主光學(xué)鏡指集成到器件的光學(xué)鏡，諸如同構(gòu)建到器件中的透鏡組合的發(fā)光變換元件，如此處針對本發(fā)明的不同的實(shí)施例描述的。
前文是對本發(fā)明的說明，不應(yīng)被解釋為其限制。盡管描述了本發(fā)明的數(shù)個(gè)示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，在不實(shí)質(zhì)上偏離本發(fā)明的新穎教授內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)的前提下，在該示例性實(shí)施例中許多修改方案是可行的。因此，所有該修改方案應(yīng)涵蓋于如權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，前文是對本發(fā)明的說明，不應(yīng)被解釋為限于所公開的具體實(shí)施例，并且針對所公開的實(shí)施例的修改方案，以及其他的實(shí)施例，應(yīng)涵蓋于附屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本發(fā)明由附屬權(quán)利要求及其包括的權(quán)利要求的等效物所限定。
權(quán)利要求
1.一種封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括將第一數(shù)量的密封劑材料配制到包括發(fā)光器件的腔中；處理所述腔中的第一數(shù)量的密封劑材料，以形成具有選定形狀的其硬化的上表面；和在處理過的第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上提供發(fā)光變換元件，所述發(fā)光變換元件包括波長變換材料，并且在反射腔的中間區(qū)域處的厚度大于在緊鄰所述腔的側(cè)壁的區(qū)域處的厚度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中發(fā)光變換元件的厚度隨著發(fā)光變換元件從中間區(qū)域向側(cè)壁徑向地向外延伸而連續(xù)減小。
3.權(quán)利要求1的方法，其中發(fā)光變換元件的厚度變化大于發(fā)光變換元件的最大厚度的10％。
4.權(quán)利要求1的方法，其中發(fā)光變換元件具有兩面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形狀。
5.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將第二數(shù)量的密封劑材料配制到發(fā)光變換元件上，以在腔中形成密封劑材料的凸的彎月面，提供了所需的透鏡形狀；和使第二數(shù)量的密封劑材料固化，從而由該密封劑材料形成對于該封裝發(fā)光器件的透鏡。
6.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將第二數(shù)量的密封劑材料配制到發(fā)光變換元件上；在腔中將透鏡安置在所配制的第二數(shù)量的密封劑材料上；和使配制的第二數(shù)量的密封劑材料固化，以將透鏡附著在腔中。
7.權(quán)利要求1的方法，其中提供發(fā)光變換元件包括將第二數(shù)量的密封劑材料配制到第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上，第二數(shù)量的密封劑材料其中具有波長變換材料；和使第二數(shù)量的密封劑材料固化，以定義發(fā)光變換元件。
8.權(quán)利要求7的方法，其中發(fā)光變換元件具有兩面凸形狀，并且其中選定形狀是凹的，并且其中配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凸的上表面。
9.權(quán)利要求7的方法，其中發(fā)光變換元件具有平凸形狀，并且其中選定形狀是凹的，并且其中配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的平的上表面。
10.權(quán)利要求7的方法，其中發(fā)光變換元件具有平凸形狀，并且其中選定形狀是平的，并且其中配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凸的上表面。
11.權(quán)利要求7的方法，其中發(fā)光變換元件具有一面凹一面凸的形狀，并且其中選定形狀是凸的，并且其中配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凸的上表面。
12.權(quán)利要求7的方法，其中發(fā)光變換元件具有一面凹一面凸的形狀，并且其中選定形狀是凹的，并且其中配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料包括配制和固化第二數(shù)量的密封劑材料，以形成第二數(shù)量的密封劑材料的凹的上表面。
13.權(quán)利要求1的方法，其中波長變換材料包括磷和/或納米晶體。
14.權(quán)利要求1的方法，其中處理第一數(shù)量的密封劑材料包括使第一數(shù)量的密封劑材料固化。
15.權(quán)利要求1的方法，其中處理第一數(shù)量的密封劑材料包括使第一數(shù)量的密封劑材料預(yù)固化，以在其上表面上形成硬化表層，并且其中所述方法進(jìn)一步包括，在提供發(fā)光變換元件之后使第一數(shù)量的密封劑材料固化。
16.權(quán)利要求1的方法，其中波長變換材料包括磷，并且其中第一數(shù)量的密封劑材料基本上不含磷。
17.權(quán)利要求1的方法，其中波長變換材料包括磷，并且其中第一數(shù)量的密封劑材料包括磷，所述第一數(shù)量的密封劑材料相比于發(fā)光變換元件具有重量上較低百分比的磷。
18.權(quán)利要求1的方法，其中發(fā)光變換元件包括預(yù)先形成的插入件，并且其中在上表面上提供發(fā)光變換元件包括，將所述預(yù)先形成的插入件放置在處理過的第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上。
19.權(quán)利要求18的方法，其中預(yù)先形成的插入件包括模制塑料載磷部件。
20.權(quán)利要求18的方法，其中在將預(yù)先形成的插入件放置在上表面上之前，測試所述預(yù)先形成的插入件。
21.一種封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括主體，其具有定義腔的側(cè)壁部分；發(fā)光器件，其安置在所述腔中；包括所述發(fā)光器件的所述腔中的第一數(shù)量的固化密封劑材料；和所述第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上的發(fā)光變換元件，所述發(fā)光變換元件包括波長變換材料，并且在所述腔的中間區(qū)域處的厚度大于在緊鄰所述腔的側(cè)壁的區(qū)域處的厚度。
22.權(quán)利要求21的器件，其中發(fā)光變換元件的厚度隨著發(fā)光變換元件從中間區(qū)域向側(cè)壁徑向向外延伸而連續(xù)減小。
23.權(quán)利要求21的器件，其中發(fā)光變換元件的厚度變化大于發(fā)光變換元件的最大厚度的10％。
24.權(quán)利要求21的器件，其中發(fā)光變換元件具有兩面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形狀。
25.權(quán)利要求21的器件，其中發(fā)光變換元件包括發(fā)光二極管(LED)。
26.權(quán)利要求21的器件，其中器件在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有不超過低于其最大色溫30％的最小色溫。
27.權(quán)利要求21的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約1000K的總相關(guān)色溫(CCT)變化。
28.權(quán)利要求21的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有約500K的總CCT變化。
29.權(quán)利要求21的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在120(距中心軸+/-45)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約1000K的總相關(guān)色溫(CCT)變化。
30.權(quán)利要求21的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在90(距中心軸+/-45)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約500K的總相關(guān)色溫(CCT)變化。
31.權(quán)利要求21的器件，其中主體包括反射器，并且其中腔包括反射腔。
32.一種封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括主體，其具有定義腔的側(cè)壁部件；發(fā)光器件，其安置在所述腔中；包括所述發(fā)光器件的所述腔中的第一數(shù)量的固化密封劑材料；和所述第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上的發(fā)光變換元件，所述發(fā)光變換元件包括波長變換材料；并且其中所述封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件呈現(xiàn)出跨越180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍的小于2000K的相關(guān)色溫變化。
33.權(quán)利要求32的器件，其中發(fā)光變換元件在腔的中間區(qū)域處的厚度大于在緊鄰腔的側(cè)壁的區(qū)域處的厚度。
34.權(quán)利要求33的器件，其中發(fā)光變換元件的厚度變化超過發(fā)光變換元件的最大厚度的10％。
35.權(quán)利要求32的器件，其中發(fā)光變換元件具有兩面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形狀。
36.權(quán)利要求32的器件，其中發(fā)光變換元件包括發(fā)光二極管(LED)。
37.權(quán)利要求32的器件，其中器件在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有不超過低于其最大色溫30％的最小色溫。
38.權(quán)利要求32的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約1000K的總相關(guān)色溫(CCT)變化。
39.權(quán)利要求32的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在180(距中心軸+/-90)度的發(fā)射角度范圍上具有約500K的總CCT變化。
40.權(quán)利要求32的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在120(距中心軸+/-45)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約1000K的總相關(guān)色溫(CCT)變化。
41.權(quán)利要求32的器件，其中器件具有主發(fā)射圖案，其在90(距中心軸+/-45)度的發(fā)射角度范圍上具有小于約500K的總相關(guān)色溫(CCT)變化。
42.權(quán)利要求32的器件，其中主體包括反射器，并且其中腔包括反射腔。
全文摘要
封裝半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法包括，將第一數(shù)量的密封劑材料配制到包括發(fā)光器件的腔中。處理腔中的第一數(shù)量的密封劑材料，以形成其具有選定形狀的硬化的上表面。在處理過的第一數(shù)量的密封劑材料的上表面上，提供發(fā)光變換元件。該發(fā)光變換元件包括波長變換材料，并且其在腔的中間區(qū)域處的厚度大于在緊鄰腔的側(cè)壁的區(qū)域處的厚度。
文檔編號H01L33/00GK1947266SQ200580010332
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者梁星海, T·G·科勒曼, M·貝塞拉 申請人:克里公司