專利名稱:具有置于薄膜上的發(fā)光二極管芯片的發(fā)光二極管平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種具有置于薄膜上的發(fā)光二極管(LED)芯片的LED平
背景技術(shù):
眾所周知的是在所謂封裝里設(shè)置高亮度(high brightness, HB ) LED 和中等功率的LED,其中這些LED被設(shè)置在一支撐襯底上。
因此LED芯片祐:設(shè)置在一子底座(submount )上,該子底座包括具有才幾 械性能和較好導(dǎo)熱性的介質(zhì)材料。目前用于襯底和子底座的材料需要最小的 加工厚度。
對(duì)于正面朝上(face-up, FU ) LED芯片設(shè)計(jì),LED芯片的襯底可以使用 一膠合劑或焊料聯(lián)結(jié)到子底座上。
倒裝芯片(flip chip, FC)技術(shù)目前的發(fā)展致力于減少通往封裝的熱 通道,該封裝提供發(fā)光半導(dǎo)體材料的改善的熱控制。對(duì)于FC應(yīng)用聯(lián)結(jié)技術(shù), 例如4丁頭金凸點(diǎn)聯(lián)結(jié)可以被用于在LED電極區(qū)域的低比例區(qū)域連接兩個(gè)部 件。然而,這種裝配技術(shù)是昂貴的并且提供有限的機(jī)械支撐和有限的熱性能。
在LED裝配的背面使用電氣焊料聯(lián)結(jié)是理想的。這些互相連接增加了設(shè) 計(jì)的成本和復(fù)雜性,并且在金屬或者介電材料,特別是薄的材料厚度的材料 中難以實(shí)踐。目前使焊料面接觸的替代方法首選是饋電的制作。
然后,LED芯片和子底座組件被設(shè)置于一些最終封裝中以使電接觸和光 輸出建立。
現(xiàn)在,存在高亮度LED芯片在增長(zhǎng)的功率下工作的問(wèn)題。LED芯片的光轉(zhuǎn)換效率非常低,因此該LED芯片產(chǎn)生的熱量不得不通過(guò)封裝材料移除到周 圍環(huán)境中。封裝后的LEDs所引起的大多數(shù)費(fèi)用仍然被材料的費(fèi)用所主導(dǎo),其 中除了 LED之外,該費(fèi)用是與全部制造費(fèi)用相比相對(duì)較高的。
問(wèn)題是LED村底、子底座和封裝材料的結(jié)合表現(xiàn)出從芯片到周圍環(huán)境 的熱傳輸?shù)淖畋∪醯沫h(huán)節(jié)。導(dǎo)熱良好的材料如金屬底座不能單獨(dú)使用,因 為與LED的電接觸必須是電絕緣的。而這是可能的,這些材料產(chǎn)生導(dǎo)熱率 的減少,該導(dǎo)熱率限制了能夠被用在低功率器件的封裝中的芯片的物理尺 寸和功率(例如芯片尺寸一般小于300微米和負(fù)載功率小于300毫瓦)。 對(duì)于高功率器件(例如芯片尺寸一般大于300微米和負(fù)載功率大于300毫 瓦),整個(gè)金屬殼也過(guò)分的發(fā)熱并且能有害地影響LED光源的長(zhǎng)期性能, 因?yàn)樗羞@些部件是典型的溫度敏感的。
其中,該LED芯片沒(méi)有一致的尺寸,也就是沒(méi)有正方形的形狀,該負(fù) 載功率是典型的主導(dǎo)特征,并且該平均芯片尺寸可以被用來(lái)限定該(有效 的)芯片長(zhǎng)度(L),其中該芯片面積(LxL)是適度精確的。
對(duì)于子底座,采用具有一很高導(dǎo)熱率的介質(zhì)材料表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),但是牽扯 整個(gè)器件設(shè)計(jì)的高成本和位置約束。
另外,該子底座必須為該LED提供一個(gè)穩(wěn)定的機(jī)械支撐。這需要該子底 座具有最小的厚度。在導(dǎo)熱遠(yuǎn)離該LED的能力和為該LED提供機(jī)械支撐的能 力之間存在沖突的需求。眾所周知的是減小該厚度增加制造成本,并且在正 常的LED裝配過(guò)程中使分立子底座的使用無(wú)斷裂的操作是不可能的。
目前,設(shè)計(jì)典型地是在合理的成本下確保封裝的機(jī)械特性,并且接受當(dāng) 時(shí)達(dá)到的熱性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不使用分立子底座的LED封裝技術(shù),該分立子 底座提供了改善的在與熱源正交方向上的熱特征,而且維持需要的機(jī)械支撐和整個(gè)封裝與該LED產(chǎn)生的熱的熱隔離。
該目的用獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求進(jìn)一步發(fā)展了本發(fā)明 的中心思想。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面,一LED平臺(tái)(LED封裝)被建議包括在一襯 底上具有一光活性層的一 LED芯片。該LED芯片被安裝到在該平臺(tái)上形成的 腔體的一凹陷表面,并且與該平臺(tái)的薄膜材料熱接觸。該技術(shù)也有利地致使 薄膜材料中的 一個(gè)或多個(gè)饋電。
該腔體和圍繞該腔體的薄膜完整形成的平臺(tái)的結(jié)構(gòu)的厚度被制成大體大 于該腔體的厚度。該薄膜的厚度h與形成該平臺(tái)的結(jié)構(gòu)的厚度H的比率(h/H ) 一般為從l/25到1/2。
根據(jù)傳統(tǒng)機(jī)械學(xué)和封裝設(shè)計(jì)原理,這些低的比率使薄膜厚度對(duì)于傳統(tǒng) LED封裝在機(jī)械上不是非常穩(wěn)定的。
該LED襯底具有一厚度,該厚度同樣不像該LED襯底的導(dǎo)熱率那樣關(guān)鍵。 該LED襯底的導(dǎo)熱率應(yīng)該盡可能高。很清楚地, 一薄的LED襯底是有優(yōu)勢(shì)的; 實(shí)際上,從熱學(xué)角度沒(méi)有襯底將是理想的。既然這樣,僅僅該黏合材料和該 光活性層可以有利的結(jié)合。
該LED芯片襯底可以由藍(lán)寶石、硅或者碳化硅制成。
該平臺(tái)可以由硅或者碳化硅或者玻璃制成。
圍繞該薄膜的腔體的壁可以被設(shè)計(jì)成作為從該LED芯片發(fā)射的光的反射體。
該腔體的壁可以被涂上一反射材料。
優(yōu)選地,該平臺(tái)的薄膜在與該LED發(fā)光面正交的方向上的熱阻小于7K/W 并且在與該發(fā)光面平行的方向上的熱阻大于7K/W。
該薄膜結(jié)構(gòu)具有一至少兩倍,優(yōu)選地是多于5倍,到25倍該薄膜厚度的 厚度,該薄膜結(jié)構(gòu)的厚度大體大于該薄膜的厚度。
該腔體可以至少部分填充色彩變換材料,該材料與該LED芯片接觸或者空間分離。
該薄膜可以被提供至少一通孔,該通孔被填充電絕緣和電導(dǎo)材料并且連
接到該LED芯片的電極之一上。
完整的構(gòu)造是這樣的, 一旦該平臺(tái)的制作完成后,整個(gè)腔體可以從該薄 膜的一側(cè)到另 一側(cè)保持密封。
假設(shè)使用高功率芯片技術(shù),該薄膜可以被提供兩個(gè)通孔,兩個(gè)通孔分別 被填充電絕緣和電導(dǎo)材料并且連接到該LED芯片的電極之一上。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種LED封裝的制造方法。 一平臺(tái)被制備具有 一相對(duì)于該結(jié)構(gòu)1/2到1/25或者更小厚度的薄膜,和由該薄膜整體形成和本 質(zhì)上圍繞該薄膜并具有一厚度的結(jié)構(gòu),該平臺(tái)本質(zhì)上大于該薄膜的厚度。因 此,在該薄膜的制備過(guò)程中,較厚的結(jié)構(gòu)總是支撐該薄膜。最后,一LED芯 片被裝配在該薄膜上。
裝配該LED芯片的步驟可以包括選擇具有一厚度的襯底的LED芯片的步 驟,以使該LED芯片的襯底和該平臺(tái)結(jié)構(gòu)獲得對(duì)該LED封裝足夠的機(jī)械和熱 特性。
這可以通過(guò)使用LED芯片的尺寸(L)與薄膜厚度(h)的比率實(shí)現(xiàn),也 就是比率(h/L)小于3/10, 一般是1/10,最大為1/25。
因此,本發(fā)明建議分別選擇LED芯片的村底材料和薄膜的材料和厚度匹 配的結(jié)合。
本方法可以包括分別選擇LED芯片的襯底和平臺(tái)的材料的步驟,也就是 他們有本質(zhì)上類似的熱特征。
形成薄膜的材料的熱阻可以被選擇為大約10K/W,優(yōu)選地為7K/W或者更小。
為了具有必要的機(jī)械和熱特性,本發(fā)明因此建議使用 一支持襯底上的LED 芯片和限定在整個(gè)平臺(tái)中的一薄膜。
優(yōu)選地,硅可以被用作該平臺(tái)的材料,因?yàn)楣璧膶?dǎo)熱率相對(duì)較高,并且本征二氧化硅可以被用作電絕緣體。該本征二氧化硅的厚度優(yōu)選地為小于0. 5
微米且大于0. 05微米。
薄氧化層在保持LED正常操作電絕緣的同時(shí)減小熱阻是必要的。 進(jìn)一步的,如果該LED芯片襯底由藍(lán)寶石制成,藍(lán)寶石和硅的溫度膨脹
系數(shù)(coefficient of thermal expression, CTE )本質(zhì)上是相似的,這是
一個(gè)優(yōu)勢(shì)。理想地,該LED芯片襯底也可以由硅制成。
根據(jù)下面的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖的詳細(xì)描述,本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)、特
征和目的對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明顯。
圖1示出了可以使用與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的具有一藍(lán)寶石襯底的LED芯片; 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的平臺(tái)的例子,該平臺(tái)具有薄的硅薄膜和一相對(duì) 厚的整體形成的支撐結(jié)構(gòu);
圖3示出了 一具有一 FU裝配的LED封裝的例子; 圖4示出了一FC LED芯片裝配的例子;
圖5示出了在LED芯片上方和/或周圍提供一色彩變換材料的不同可能
性;
圖6示出了具有如文中描述的尺寸h、 H、 L和t的芯片的平臺(tái)的尺寸;
圖7示出了具有不一致厚度的薄膜的例子;
圖8示出了不同的饋入方法;
圖9示出了具有相應(yīng)的電接觸的不同硅薄膜;和
圖10到圖12進(jìn)一步示出了具有饋電接觸的硅薄膜設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式
高功率(高輸出流量)LED已經(jīng)導(dǎo)致了在芯片設(shè)計(jì)上使用較大的芯片尺 寸且較厚的透光的支持襯底和較大的芯片尺寸且較薄的不透光的導(dǎo)熱率的襯底,其中在每個(gè)例子中,光發(fā)射層對(duì)于支撐襯底是不同的。
本發(fā)明建議使用一具有大(L〉 300微米)且(相對(duì)厚)例如由藍(lán)寶石制 成的襯底的LED芯片,以及具有大(L > 300微米)的相對(duì)薄的例如由硅或者 碳化硅制成的襯底的LED芯片。該透明襯底可以有一大于3倍薄膜厚度的厚 度,高達(dá)5倍,可能多于7倍。隨著該厚度的增加,該構(gòu)造的熱特性變得不 利。
該不透明的材料可以有一小于3倍于薄膜厚度的厚度,優(yōu)選地,厚度上
相似,理想的是不使用襯底。
在每個(gè)例子中,隨著厚度的減小,該構(gòu)造的熱特性變得有利。
因此,根據(jù)本發(fā)明,為了提升整個(gè)平臺(tái)的機(jī)械特征和熱阻,相對(duì)較大的
LED芯片尺寸可以被使用,也就是根據(jù)比率(h/L)的LED芯片和薄膜的結(jié)合。
因此, 一較大LED芯片改善了導(dǎo)熱率。
本發(fā)明建議利用這樣的事實(shí), 一支撐襯底比光發(fā)射層(例如氮化鎵、砷
化鎵)在機(jī)械上更強(qiáng)勁。
圖1示出了可以使用與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的LED芯片的一個(gè)例子。 相對(duì)厚的藍(lán)寶石襯底是特別重要的,可以根據(jù)模型被制作。 現(xiàn)在,如圖2所示,本發(fā)明建議使用LED芯片1,其在一襯底7上具有
一光活性層6,該襯底7與平臺(tái)2連接。
平臺(tái)2有一腔體8,其底部由一支撐結(jié)構(gòu)5圍繞一凹陷的且相對(duì)薄的薄
膜3形成,支撐結(jié)構(gòu)5是較厚的且因此與薄的薄膜3相比是結(jié)實(shí)的。LED芯
片l可以被裝配到薄膜3上,例如使用膠合劑或者通過(guò)錫焊9。
根據(jù)本發(fā)明,薄膜3的厚度小于該結(jié)構(gòu)厚度的2倍,優(yōu)選的小于該結(jié)構(gòu)
厚度的5倍,最優(yōu)選的小于該結(jié)構(gòu)厚度的25倍。
薄膜3與支撐結(jié)構(gòu)5被整體制成,因此由與支撐結(jié)構(gòu)5相同的材料制成。 腔體8的壁4可以是任意的形狀,例如垂直的、彎曲的或者所示的如以
4 0到60度之間的一角度傾斜的。腔體8的壁4可以作為一反射體,出于這種考慮,可以被涂上反射材料。 圖3示出了一正面朝上(FU)LED芯片1,其被置于薄的薄膜3上,并且
機(jī)械連接于薄膜3,例如通過(guò)錫焊9,通過(guò)導(dǎo)電膠等等。
在LED芯片1頂部的兩個(gè)電極16, 17是電連接的,例如,通過(guò)金(Au)
焊線14, 15。
在放置LED芯片1之后,腔體8被如干凈密封的硅樹(shù)脂10填充。 優(yōu)選地,在具有被填充的腔體8的平臺(tái)2的頂部, 一色彩變換材料11可
以被重疊放置,腔體8外部的平臺(tái)2的區(qū)域即支撐結(jié)構(gòu)5的頂部表面12也可
以放置。
至少一個(gè)電極17的接合線14可以通過(guò)薄膜的導(dǎo)通部分被導(dǎo)向外部,其 中導(dǎo)通部分與硅平臺(tái)的圍繞部分是電絕緣的。該導(dǎo)通部分可以由一導(dǎo)體制成, 即金屬或者半導(dǎo)體,例如硅。絕緣可以通過(guò)例如氧化硅達(dá)到。
硅薄膜中的導(dǎo)通部分可以相對(duì)小("孔")或者覆蓋如該LED芯片的整 個(gè)基部的區(qū)域。
LED芯片的一個(gè)或者兩個(gè)電極可以被饋電到硅樹(shù)脂薄膜中。
該LED芯片可以被正面朝上裝配或正面朝下裝配。
該示出的實(shí)施例建議在薄膜3中有一被填充的通孔13,該導(dǎo)電填充物由 金或者金屬的合成或者其他單獨(dú)的導(dǎo)電材料制成。該填充物與周圍的硅是電 絕緣的,例如在放置填充物之前涂敷一絕緣層。
圖4示出了根據(jù)FC技術(shù)裝配的LED芯片1的例子。再次地,腔體8被填 充或者部分填充干凈的硅樹(shù)脂10,并且一色彩變換材料14可以祐:放置于被 填充的腔體8的頂部和圍繞支撐結(jié)構(gòu)5的表面12上。
LED芯片1的陰極和陽(yáng)極朝向薄膜3。
陰極有一隔開(kāi)的焊料片18,陽(yáng)極有一焊料片19,其中焊料片分別設(shè)置在 薄膜3上。錫化金可以被用作焊料。錫化金焊料的成分理想地是8 0:2 0 wtV),優(yōu)選地,由過(guò)量沉積的金形成。在薄膜3中,陰極有一絕緣導(dǎo)電材料填充的通孔2 0和陽(yáng)極有一通孔1
3
參考圖5 ,色彩變換材料的不同布置將被闡明。
圖5示出了圖3和4所示的設(shè)置。根據(jù)本實(shí)施例, 一色彩變換層l l覆 蓋腔體8 (其可以被填充或者"空的,,)和支撐結(jié)構(gòu)5的周圍頂部表面12。
根據(jù)圖5b,腔體8再次可以可選擇地被填充一干凈的硅樹(shù)脂材料,而根 據(jù)本實(shí)施例,色彩變換層l 1只覆蓋腔體8的頂部正面,但不覆蓋支撐結(jié)構(gòu) 5的頂部表面1 2 。
根據(jù)圖5 c,本實(shí)施例中,色彩變換材料1 1直接填充腔體8 ,以至于該 色彩變換材料的頂部表面與周圍的支撐結(jié)構(gòu)5的頂部表面1 2齊平或者更 高。
根據(jù)本發(fā)明,如來(lái)自硅材料的薄的薄膜總是被支撐的,也就是在整個(gè)制 造過(guò)程中,被周圍由同一材料制成但有更大厚度的支撐結(jié)構(gòu)支撐。為了生產(chǎn) 一種具有低熱阻的精確限定的薄的薄膜和在該薄膜周圍的整體機(jī)械支撐,這 種i殳計(jì)可以通過(guò)使用硅孩支加工(MEMS)來(lái)制造。
該腔體可以由硅晶片使用 一種可控MEMS制造技術(shù)形成。
另外,該腔體壁可以鍍有一種合適的反射材料,例如像鋁和/或銀這樣的 材料。
根據(jù)本發(fā)明,可以達(dá)到該封裝穿過(guò)該薄的薄膜的少于7K/W極好的熱性 能。其中,LED芯片襯底和該薄膜的理想的材料結(jié)合被使用,可以達(dá)到該平 臺(tái)的穿過(guò)該LED襯底和該薄膜的少于15K/W的熱性能。
優(yōu)選地,該薄膜材料的熱特性與該LED藍(lán)寶石襯底或者其它連接的支撐 材料的熱特性相似。這防止了不良的熱應(yīng)力和該LED封裝的裝配和操作過(guò)程 中可預(yù)期的溫度范圍內(nèi)的封裝。如圖3和4所示的焊接路徑的設(shè)計(jì)就是該封裝下面的區(qū)域被最大化以使
當(dāng)最終焊接后在該薄膜的表面上有效的傳播熱轉(zhuǎn)換,并遠(yuǎn)離該平臺(tái)。特別的,
該電極區(qū)域被設(shè)計(jì)成與該LED芯片的輪廓直接對(duì)應(yīng),因此從薄膜到支撐結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生最小的橫向熱量傳播。
這保證了該平臺(tái)的結(jié)構(gòu)已限制了該LED芯片的發(fā)熱,并且在正交于該薄 膜的方向上熱量被直接導(dǎo)走。
該平臺(tái)的結(jié)構(gòu)在該封裝后的LED的正常使用中不應(yīng)該變熱,因?yàn)闊崃勘?向下導(dǎo)向了下面的構(gòu)造,并且不會(huì)通過(guò)熱傳播進(jìn)入該結(jié)構(gòu)。這對(duì)該完整裝置 的光性能是有益的。
關(guān)于與焊接路徑的電連接,硅上的本征氧化物可以被用作電絕緣體來(lái)隔 離LED芯片的陽(yáng)極和陰極。如圖3和4所示,穿過(guò)該薄膜或者該封裝的表面 到上層表面的電連接可以有利的實(shí)現(xiàn)。
在圖6所示的例子中,該薄膜有一恒定的厚度。
圖7示出了本發(fā)明的一實(shí)施例,其中,該薄膜有一變化的厚度。在該示 出的例子中,該薄膜有一中心凹陷(且更薄)的部分,與周圍的厚度S相比 該部分具有一減小的厚度(S-T)。該LED芯片被裝配在具有減小了厚度的區(qū) 域。
該薄膜的厚度變化可以是漸變的或者如圖7所示的臺(tái)階式的。 根據(jù)本發(fā)明,饋電技術(shù)和它在不同芯片設(shè)計(jì)上的應(yīng)用現(xiàn)在將結(jié)合圖8到 12被進(jìn)一步解釋。
本發(fā)明可以被使用在如以下芯片設(shè)計(jì)的描述中
-正面朝上(FU),向上接觸(FU-CU)芯片在活性層的上方典型地需要
一個(gè)或多個(gè)線連接。
-倒裝芯片(FC),向下接觸(FC-CD)芯片不需要線連接,并且光遠(yuǎn)離電 接觸穿過(guò)該襯底。
-面朝上和向下接觸(FU-CD)芯片不需要線連接并且光不穿過(guò)該襯底。三種類型的LED襯底是公知的
-絕緣的
-導(dǎo)電的
-具有 一絕緣饋電的導(dǎo)電的。 這提供了 6種類型的LED芯片結(jié)構(gòu)。 -具有兩個(gè)線連接的FU: —個(gè)用于陽(yáng)極, 一個(gè)用于陰極。 -沒(méi)有線連接的FC。
-在導(dǎo)電襯底上有一個(gè)線連接的FU:通過(guò)整個(gè)襯底的一個(gè)電接觸。 -在LED襯底上沒(méi)有線接觸和饋電的FU:該電接觸是一與發(fā)射表面類似 的區(qū)域。
FU在LED襯底上沒(méi)有線連接和饋電。電接觸是一比發(fā)射表面小的區(qū)域, 并且熱路徑由與該發(fā)射表面類似的尺寸形成。
-FU沒(méi)有線連接和LED襯底,以至于該陽(yáng)極直接由該薄膜制成,而陰極 通過(guò)一隔離的電導(dǎo)體制成。
饋電技術(shù)
需求是提供從薄膜的LED芯片側(cè)到薄膜的焊錫墊側(cè)的導(dǎo)電路徑。陰極和 陽(yáng)極應(yīng)該被電絕緣。
該導(dǎo)電路徑的第二個(gè)方面是他們也作為從該LED芯片到該焊錫墊的導(dǎo)熱 路徑。這可以通過(guò)該陽(yáng)極和陰極的 一個(gè)或兩個(gè)路徑。
第三個(gè)方面是該導(dǎo)電路徑與該導(dǎo)熱路徑是獨(dú)立的。在這種情況下,在該 芯片的下面沒(méi)有直接的電接觸,但在設(shè)計(jì)上有少許或者沒(méi)有區(qū)別,因此構(gòu)造 的方法是相同的。
在所有的情況中,最終的形式維持著穿過(guò)該薄膜的密封界面。
電路接觸的隔離可以包括一結(jié)合的電和熱的路徑,并且該熱路徑可以是 電隔離的。
電隔離的方法可以通過(guò)兩種途徑-電隔離平行于該薄膜表面,也就是該絕緣層正交于熱量轉(zhuǎn)換并且典型的
在LED芯片和該薄膜之間。
-該電隔離正交于該薄膜表面并且平行于熱轉(zhuǎn)換。在這種情況下,在該 LED芯片和該薄膜之間沒(méi)有必要有一電絕緣。
第二種方法的優(yōu)點(diǎn)在于該電隔離層是一典型的差的熱導(dǎo)體并且總的說(shuō)來(lái)
對(duì)薄膜上的熱阻有一顯著的影響。當(dāng)該電隔離不在該熱路徑中時(shí),在類似的 結(jié)構(gòu)中的熱阻有顯著的降低。另外,導(dǎo)電區(qū)域選擇性的被限制在該薄膜的特 定的區(qū)域,而該薄膜的剩余區(qū)域和包括該平臺(tái)的結(jié)構(gòu)是電中性的。
該限定的構(gòu)造的另一優(yōu)點(diǎn)在于該熱和電區(qū)域隔離形成一陽(yáng)極、 一陰極和 一熱接觸。該構(gòu)造可以在最終的裝置應(yīng)用中被有利的使用。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光二極管LED封裝,包括一LED芯片(1),其具有在最小尺寸L的一襯底(7)上的一光活性層;一平臺(tái)(2),其由一支撐結(jié)構(gòu)(5)圍繞一凹陷的薄膜(3)形成,在該凹陷的薄膜(3)上,該LED芯片(1)被裝配成與平臺(tái)(2)的材料緊密熱接觸;其中,該薄膜(3)設(shè)置有由導(dǎo)電材料制成的并且連接到該LED芯片(1)的電極之一上的一個(gè)或多個(gè)電隔離通路接觸部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝,其中該導(dǎo)電材料是一導(dǎo)體或者半 導(dǎo)體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED封裝,其中該通路接觸部具有孔的形狀或者平面區(qū)域的形狀。
4、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該薄膜(3)的厚度小 于該芯片尺寸(L)的3/10, 一般為1/10且最佳小于1/25,該支撐結(jié)構(gòu)(5) 的厚度大于該薄膜(3)的厚度的兩倍。
5、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中在一透光襯底(7)上 的所述LED芯片(1)具有一大于3倍,優(yōu)選地高達(dá)5倍或者大于7倍該薄膜 厚度的厚度。
6、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該LED芯片(1 )襯底 (7)具有至少在300微米的數(shù)量級(jí)的最小尺寸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝,其中在一不透光襯底(7 )上的所 述LED芯片(1 )具有一小于3倍該薄膜厚度的厚度,優(yōu)選地在厚度上相近。
8、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該LED芯片(1)以倒 裝芯片技術(shù)被裝配,并且其中該薄膜(3)設(shè)置有兩個(gè)通孔,其分別填充有導(dǎo) 電材料并連接到該LED芯片(1)的電極之一上。
9、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該LED芯片(1 )襯底(7)由硅、藍(lán)寶石或者碳化硅制成。
10、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該平臺(tái)(2)由電絕緣 體制成,優(yōu)選地由硅或者碳化硅制成。
11、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該LED芯片(1)不使用分離的子裝配被裝配到該平臺(tái)上。
12、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中圍繞該薄膜(3)的壁 (4)形成一腔體(8),其中該壁(4)被用來(lái)作為從該LED芯片(1)發(fā)出的光的反射體。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的LED封裝,其中該腔體(8 )的壁(4 )被鍍 有反射材料。
14、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該平臺(tái)(2 )的薄膜(3 ) 的熱阻小于7K/W。
15、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中合成薄膜(3)和芯片 襯底(1)的熱阻小于15K/W。
16、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中該平臺(tái)(2)的結(jié)構(gòu)具 有一至少兩倍該薄膜(5 )厚度的厚度, 一般為10倍,合理地在25倍的范圍 內(nèi)。
17、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中凹陷的薄膜(3)通過(guò) 對(duì)SOI連接晶片的蝕刻工藝獲得。
18、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中凹陷的薄膜(3)通過(guò) 對(duì)硅或者碳化硅晶片的蝕刻工藝獲得。
19、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的LED封裝,其中由凹陷的薄膜(3)限 定的該腔體(8)至少被部分地填充色彩變換材料。
20、 一種制造發(fā)光二極管LED封裝的方法,包含以下步驟 制備具有一薄膜(3 )的一平臺(tái)(2 ),該薄膜(3 )具有LED芯片尺寸的3/10或者更小的厚度,和制備一結(jié)構(gòu),其由該薄膜(3)整體形成并具有大體上大于該薄膜(3)厚度的厚度,其中在制備過(guò)程中,該薄膜(3)總是由 該結(jié)構(gòu)支撐;以及在該薄膜(3 )上裝配一 LED芯片(1 )。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法,其中裝配該LED芯片(1 )的步驟包 括選擇具有一村底(7 )的LED芯片(1 ),該襯底(7 )具有一厚度,以使 該LED芯片(1)的該襯底(7 )與該平臺(tái)(2 )的結(jié)構(gòu)一起獲得LED封裝的足 夠的機(jī)械特性。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法,其中包括分別選擇該LED芯片 (1)的襯底(7)和該平臺(tái)(2)的材料,以使其具有本質(zhì)上類似的熱特征。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20至22任一所述的方法,其中該平臺(tái)(2)的薄膜(3) 的熱阻大約為7K/W或更小。
24、 根據(jù)權(quán)利要求20至23任一所述的方法,其中該平臺(tái)(2)的合成薄 膜(3)和該LED襯底的熱阻大約為15K/W或更小。
全文摘要
一種LED封裝,包括一LED芯片(1),其具有在一襯底上的一光活性層;一平臺(tái),其包括一中心薄膜,該LED芯片(1)被裝配成與平臺(tái)的材料緊密熱接觸;該薄膜(3)的厚度小于該芯片尺寸(L)的3/10;該支撐結(jié)構(gòu)(5)的厚度大于該薄膜(3)的厚度的兩倍,一般為10倍,合理地達(dá)到25倍,其由該薄膜(3)整體形成,大體上大于該薄膜(3)的厚度。其中該薄膜(3)設(shè)置有至少一電隔離通路接觸部,其被填充有導(dǎo)電材料并連接到該LED芯片(1)的電極之一上。
文檔編號(hào)H01L33/64GK101427389SQ200780014418
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者尼克·謝潑德, 川口宏明 申請(qǐng)人:雷克斯愛(ài)帝斯照明股份有限公司