本發(fā)明涉及一種經(jīng)封裝的經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

背景技術(shù)：

包括發(fā)光二極管（LED）、諧振腔發(fā)光二極管（RCLED）、垂直腔激光二極管（VCSEL）和邊緣發(fā)射激光器的半導(dǎo)體發(fā)光器件是當(dāng)前可獲得的最高效的光源之一。在能夠跨可見(jiàn)光譜操作的高亮度發(fā)光器件的制造中當(dāng)前感興趣的材料系統(tǒng)包括III-V族半導(dǎo)體，特別是鎵、鋁、銦和氮的二元、三元和四元合金，其還被稱(chēng)為III氮化物材料。典型地，III氮化物發(fā)光器件通過(guò)借由金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技術(shù)而在藍(lán)寶石、碳化硅、III氮化物或其它合適襯底上外延生長(zhǎng)不同組成和摻雜劑濃度的半導(dǎo)體層的疊層來(lái)制作。疊層通常包括形成在襯底之上的摻雜有例如Si的一個(gè)或多個(gè)n型層、形成在一個(gè)或多個(gè)n型層之上的有源區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光層，以及形成在有源區(qū)之上的摻雜有例如Mg的一個(gè)或多個(gè)p型層。電氣接觸件形成在n和p型區(qū)上。

圖1圖示了涂覆有發(fā)光材料112（諸如磷光體）的LED，發(fā)光材料112吸收一個(gè)波長(zhǎng)的光并且發(fā)射不同波長(zhǎng)的光。LED包括形成在襯底114（諸如藍(lán)寶石、SiC、或III氮化物材料）上的n型區(qū)116。有源區(qū)118形成在n型區(qū)116上，并且p型區(qū)122形成在有源區(qū)118上。部分的p型區(qū)122、有源區(qū)118和n型區(qū)116被蝕刻掉以暴露n型區(qū)116的一部分。p型接觸件124沉積在p型區(qū)122上并且n型接觸件120沉積在n型區(qū)116的暴露部分上。LED被翻轉(zhuǎn)并且通過(guò)材料126（諸如焊料）安裝到基板128。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)封裝的半導(dǎo)體發(fā)光器件（諸如LED），其不要求將LED附著到底座。

本發(fā)明的實(shí)施例包括多個(gè)發(fā)光器件，多個(gè)中的發(fā)光器件之一配置成發(fā)射具有第一峰值波長(zhǎng)的光。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在由多個(gè)發(fā)光器件發(fā)射的光的路徑中。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層吸收由發(fā)光器件發(fā)射的光并且發(fā)射具有第二峰值波長(zhǎng)的光。多個(gè)發(fā)光器件僅通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層機(jī)械地連接到彼此。

本發(fā)明的實(shí)施例包括用于發(fā)射具有第一峰值波長(zhǎng)的光的發(fā)光器件。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在發(fā)光器件之上。光學(xué)元件層設(shè)置在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之上。光學(xué)元件層覆蓋發(fā)光器件的頂表面和每一個(gè)側(cè)表面。

附圖說(shuō)明

圖1圖示了包括附著到基板與覆蓋有磷光體的LED的現(xiàn)有技術(shù)器件。

圖2圖示了III氮化物L(fēng)ED的一個(gè)示例。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的LED的頂視圖。

圖4圖示了附著到設(shè)置在襯底上的帶的部分的LED。

圖5是設(shè)置在襯底上的帶的截面視圖。

圖6圖示了在形成LED之上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之后的圖4的結(jié)構(gòu)。

圖7圖示了在分離LED之后的圖6的結(jié)構(gòu)。

圖8圖示了保形地施加在設(shè)置于襯底上的LED之上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。

圖9圖示了在形成LED之上的光學(xué)元件之后的圖8的結(jié)構(gòu)。

圖10圖示了在從襯底移除LED并且將LED分離成單個(gè)LED或LED組之后的圖9的結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

在圖1中所圖示的器件中，基板128保留所完成的器件的部分。這樣的器件可能是不方便的，例如在要求與基板128不兼容的特定平臺(tái)的應(yīng)用中，或者在要求放置成彼此緊密接近的具有單獨(dú)的光學(xué)元件的多個(gè)LED的應(yīng)用中。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，LED被封裝而不首先將LED附著到底座。經(jīng)封裝的LED包括LED和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。在一些實(shí)施例中，例如其中LED是高功率器件，在LED之上形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，然后通過(guò)包括例如模制、層壓、噴射或絲網(wǎng)印刷的任何合適的技術(shù)在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之上形成光學(xué)元件。在一些實(shí)施例中，例如其中LED是較低功率器件，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料與光學(xué)元件混合并且通過(guò)包括例如模制、層壓、噴射或絲網(wǎng)印刷的任何技術(shù)設(shè)置在LED之上。

經(jīng)封裝LED的晶片可以分離成單獨(dú)的經(jīng)封裝的LED，或僅通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層和/或光學(xué)元件材料連接的經(jīng)封裝的LED的陣列。

盡管在以下示例中半導(dǎo)體發(fā)光器件是發(fā)射藍(lán)光或UV光的III氮化物L(fēng)ED，但是可以使用除LED之外的半導(dǎo)體發(fā)光器件，諸如激光二極管，以及由諸如其它III-V材料、III磷化物、III砷化物、II-VI材料、ZnO或基于Si的材料之類(lèi)的其它材料系統(tǒng)制成的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

圖2圖示了可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的III氮化物L(fēng)ED?？梢允褂萌魏魏线m的半導(dǎo)體發(fā)光器件并且本發(fā)明的實(shí)施例不限于圖2中所圖示的器件。圖2的器件通過(guò)在生長(zhǎng)襯底10上生長(zhǎng)III氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12而形成，如本領(lǐng)域中已知的那樣。生長(zhǎng)襯底通常是藍(lán)寶石，但是可以是任何合適的襯底，諸如例如SiC、Si、GaN或復(fù)合襯底。在其上生長(zhǎng)III氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)襯底的表面可以在生長(zhǎng)之前被圖案化、粗糙化或紋理化，這可以改進(jìn)來(lái)自器件的光提取。與生長(zhǎng)表面相對(duì)的生長(zhǎng)襯底的表面（即，在倒裝芯片配置中通過(guò)其提取光的大部分的表面）可以在生長(zhǎng)之前或之后被圖案化、粗糙化或紋理化，這可以改進(jìn)來(lái)自器件的光提取。

半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括夾在n和p型區(qū)之間的發(fā)光或有源區(qū)。n型區(qū)16可以首先生長(zhǎng)，并且可以包括不同組成和摻雜劑濃度的多個(gè)層，包括例如諸如緩沖層或成核層之類(lèi)的準(zhǔn)備層，和/或設(shè)計(jì)成促進(jìn)生長(zhǎng)襯底的移除的層，其可以是n型或非有意摻雜的，以及針對(duì)對(duì)于使發(fā)光區(qū)高效地發(fā)射光而言合期望的特定光學(xué)、材料或電氣性質(zhì)而設(shè)計(jì)的n或甚至p型器件層。發(fā)光或有源區(qū)18生長(zhǎng)在n型區(qū)之上。合適的發(fā)光區(qū)的示例包括單個(gè)厚或薄的發(fā)光層，或多量子阱發(fā)光區(qū)，包括通過(guò)屏障層分離的多個(gè)薄或厚的發(fā)光層。然后可以在發(fā)光區(qū)之上生長(zhǎng)p型區(qū)20。如n型區(qū)那樣，p型區(qū)可以包括不同組成、厚度和摻雜劑濃度的多個(gè)層，包括非有意摻雜的層，或n型層。

在生長(zhǎng)之后，在p型區(qū)的表面上形成p接觸件。p接觸件21通常包括多個(gè)傳導(dǎo)層，諸如反射金屬和防護(hù)金屬，其可以防止或減少反射金屬的電子遷移。反射金屬通常是銀，但是可以使用任何合適的一種或多種材料。在形成p接觸件21之后，移除部分的p接觸件21、p型區(qū)20和有源區(qū)18以暴露其上形成n接觸件22的n型區(qū)16的一部分。n和p接觸件22和21通過(guò)間隙25從彼此電氣隔離，間隙25可以填充有電介質(zhì)，諸如硅的氧化物或任何其它合適的材料。可以形成多個(gè)n接觸件過(guò)孔；n和p接觸件22和21不限于圖2中所圖示的布置。n和p接觸件可以重新分布以形成具有電介質(zhì)/金屬疊層的鍵合墊，如本領(lǐng)域中已知的那樣。

為了形成到LED的電氣連接，一個(gè)或多個(gè)互連26和28形成在n和p接觸件22和21上或者電氣連接到n和p接觸件22和21。在圖2中互連26電氣連接到n接觸件22。互連28電氣連接到p接觸件21?；ミB26和28通過(guò)電介質(zhì)層24和間隙27從n和p接觸件22和21并且從彼此電氣隔離。互連26和28可以是例如焊料、柱形凸塊、金層或任何其它合適的結(jié)構(gòu)。許多單獨(dú)的LED形成在單個(gè)晶片上，然后從器件的晶片切分成單個(gè)LED或LED組或陣列。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及n和p接觸件22和21在以下附圖中由塊12表示。

圖3是包括兩個(gè)LED和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的經(jīng)封裝的LED的陣列的頂視圖。在圖3中，每一個(gè)LED 10的頂表面的區(qū)域由陰影區(qū)域表示，盡管LED 10的頂表面被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30覆蓋。圖4、5、6和7圖示了如何形成圖3中所圖示的器件。在圖3中所圖示的器件中，每一個(gè)LED管芯1在五個(gè)側(cè)面上由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30圍繞。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30覆蓋LED 1的頂部和所有側(cè)面。LED 1的未被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30覆蓋的僅有表面是底表面，即包括用于做出到LED的電氣連接的任何合適結(jié)構(gòu)（典型地，如圖2中所圖示的互連或金屬接觸件）的表面。互連允許用戶(hù)將結(jié)構(gòu)附著到另一結(jié)構(gòu)，諸如PC板。（如在圖3、4和5中所圖示的LED 1是矩形的，因此它具有由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30覆蓋的襯底的頂表面和四個(gè)側(cè)表面。其它形狀的LED在本發(fā)明的范圍內(nèi)——波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30在一些實(shí)施例中將覆蓋任意形狀的LED的頂表面和所有側(cè)表面。）對(duì)于單個(gè)LED，包括LED和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30的結(jié)構(gòu)可以具有立方體、超矩形、長(zhǎng)方體、平行六面體或任何其它合適的形狀。

盡管圖示了兩個(gè)LED的線性陣列，但是可以使用LED的任何合適的布置和任何數(shù)目的LED，諸如例如，單個(gè)LED、比兩個(gè)LED長(zhǎng)的線性陣列、二乘二或三乘三的方形陣列、矩形陣列或任何其它合適的布置。由于LED未設(shè)置在諸如底座之類(lèi)的結(jié)構(gòu)上，因此在圖3中所圖示的兩個(gè)LED僅通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30機(jī)械連接到彼此。因此，LED經(jīng)由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30僅通過(guò)其頂表面和其側(cè)表面而不通過(guò)其底表面而連接。相比之下，當(dāng)LED設(shè)置在底座上時(shí)，它們典型地經(jīng)由底座通過(guò)其底表面連接。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30可以包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料、透明材料和粘合劑材料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30可以具有高熱導(dǎo)率。此外，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層材料例如通過(guò)模制、層壓或任何其它合適的技術(shù)形成在器件之上，因此波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的顆粒含量（即，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料和透明材料）可以是顯著的；例如，在一些實(shí)施例中高達(dá)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的重量的90％。盡管以下示例涉及模制波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，但是除模制化合物之外的粘合劑材料和除模制之外的技術(shù)可以用于形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層并且在本發(fā)明的實(shí)施例的范圍內(nèi)。例如，在本發(fā)明的實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料、透明材料和溶膠-凝膠粘合劑材料。這樣的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層可以通過(guò)以液體形式分配波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層然后固化溶膠凝膠材料來(lái)形成。

現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)封裝的LED的一個(gè)示例包括垂直LED，其具有將LED附著到經(jīng)模制的引線框架杯的焊線。在形成焊線之后，杯填充有硅樹(shù)脂/磷光體漿料。該架構(gòu)可以稱(chēng)作“杯中糊塊”。杯中糊塊架構(gòu)的成本低并且易于制造。然而，杯中糊塊架構(gòu)在可靠地處置高輸入功率密度方面由于LED管芯、焊線和磷光體/硅樹(shù)脂材料（“糊塊”）的高熱阻（如?20C/W那樣高）而是有限的。倒裝芯片類(lèi)型LED也可以設(shè)置在杯中糊塊架構(gòu)中。倒裝芯片的優(yōu)點(diǎn)在于，LED和典型的倒裝芯片互連的熱阻相對(duì)低（典型地<5 C/W）。然而，磷光體/硅樹(shù)脂材料的熱阻仍舊是高的，并且作為結(jié)果，器件不能可靠地處置高功率密度。

在圖3中所圖示的結(jié)構(gòu)中，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30通過(guò)準(zhǔn)許波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30具有如與在杯中糊塊器件中所使用的磷??光體/硅樹(shù)脂材料相比高的顆粒含量的技術(shù)（而不是分配在LED之上，如在以上描述的杯中糊塊架構(gòu)中那樣）形成在LED 1之上。因此，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30可以具有擁有高熱導(dǎo)率的顆粒的高含量，這可以改進(jìn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30的熱導(dǎo)率和因此結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以是例如，常規(guī)的磷光體、有機(jī)磷光體、量子點(diǎn)、有機(jī)半導(dǎo)體、II-VI或III-V半導(dǎo)體、II-VI或III-V半導(dǎo)體量子點(diǎn)或納米晶體、染料、聚合物或其它發(fā)光的材料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收由LED發(fā)射的光并且發(fā)射一個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)的光。由LED發(fā)射的未經(jīng)轉(zhuǎn)換的光通常是從該結(jié)構(gòu)提取的光的最終光譜的部分，盡管它不需要是這樣。常見(jiàn)組合的示例包括與黃色發(fā)射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料組合的藍(lán)色發(fā)射LED、與綠色和紅色發(fā)射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料組合的藍(lán)色發(fā)射LED、與藍(lán)色和黃色發(fā)射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料組合的UV發(fā)射LED，以及與藍(lán)色、綠色和紅色發(fā)射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料組合的UV發(fā)射LED?？梢蕴砑影l(fā)射其它顏色的光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料以定制從結(jié)構(gòu)所發(fā)射的光的光譜，例如黃色發(fā)射材料可以利用紅色發(fā)射材料來(lái)擴(kuò)充。

透明材料可以是例如，粉末、顆?；蚱渌牧希渚哂懈叩臒釋?dǎo)率；例如，具有比波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料或粘合劑材料更高的熱導(dǎo)率。在一些實(shí)施例中，透明材料具有比常見(jiàn)硅樹(shù)脂材料更高的熱導(dǎo)率，常見(jiàn)硅樹(shù)脂材料可以具有0.1-0.2 W/mK左右的熱導(dǎo)率。在一些實(shí)施例中，透明材料的折射率基本上匹配于粘合劑材料。例如，在一些實(shí)施例中透明材料和粘合劑材料的折射率可以變化小于10％。在一些實(shí)施例中，透明材料的折射率為至少1.5。合適的透明材料的示例包括白石英、玻璃顆?；蛑轶w。

在其中多個(gè)LED通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30連接的實(shí)施例中，粘合劑材料可以是足夠魯棒以將多個(gè)LED連接在一起的任何材料。粘合劑材料將透明材料和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料結(jié)合在一起。在一些實(shí)施例中粘合劑材料可以選擇成具有至少1.5的折射率。在一些實(shí)施例中，粘合劑材料是可模制的、熱固性材料。合適的材料的示例包括硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃。粘合劑材料和透明材料典型地為不同的材料，或以不同形式的相同材料，盡管它們不需要這樣。例如，透明材料可以是玻璃顆粒，而粘合劑材料可以是經(jīng)模制的玻璃。在一些實(shí)施例中，粘合劑材料是溶膠凝膠材料。在其中粘合劑材料是溶膠凝膠的實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料、透明材料和溶膠凝膠液的混合物可以被分配在LED 1之上，然后從溶膠凝膠液蒸發(fā)水，留下硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)，其本質(zhì)上是具有嵌入在硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料和透明材料的玻璃。

在一些實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30主要是透明材料，具有相對(duì)較少的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料和粘合劑材料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30可以是按重量計(jì)在一些實(shí)施例中至少50％的透明材料，在一些實(shí)施例中60％的透明材料，并且在一些實(shí)施例中不大于70％的透明材料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30可以是按重量計(jì)在一些實(shí)施例中至少20％的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，在一些實(shí)施例中30％的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，并且在一些實(shí)施例中不大于40％的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30可以是按重量計(jì)在一些實(shí)施例中至少5％的粘合劑材料，在一些實(shí)施例中10％的粘合劑材料，并且在一些實(shí)施例中不大于20％的粘合劑材料。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30的熱導(dǎo)率可以是在一些實(shí)施例中至少0.5 W/mK并且在一些實(shí)施例至少1 W/mK。相比之下，杯中糊塊架構(gòu)中的糊塊典型地具有不大于0.1 W/mK的熱導(dǎo)率。

圖3中所圖示的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)圖4、5、6和7中所圖示的方法來(lái)形成。在LED被形成并且從LED的晶片分離之后，它們被“分箱”，這意味著根據(jù)為了使經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的LED滿(mǎn)足針對(duì)給定應(yīng)用的規(guī)范所必要的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的特性來(lái)對(duì)具有類(lèi)似的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的LED進(jìn)行分組。

在圖4中，來(lái)自單個(gè)箱的各個(gè)LED通過(guò)諸如例如常規(guī)的拾取和放置過(guò)程之類(lèi)的任何合適的技術(shù)而設(shè)置在襯底40上。盡管在圖4中圖示了單個(gè)LED，但是LED 1可以從晶片切分成組，而不是作為單個(gè)的LED。最終將從晶片分離為單獨(dú)器件的LED可以在一些實(shí)施例中間隔開(kāi)例如至少100μm，在一些實(shí)施例間隔開(kāi)至少200μm，在一些實(shí)施例間隔開(kāi)不大于500μm，并且在一些實(shí)施例中間隔開(kāi)不大于400μm，這取決于例如波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的應(yīng)用方法或其它因素。在陣列中最終將從晶片分離的LED可以在一些實(shí)施例中與陣列中的其它LED間隔例如至少100μm，在一些實(shí)施例中與陣列中的其它LED間隔至少200μm，在一些實(shí)施例中與陣列中的其它LED間隔不大于500μm，并且在一些實(shí)施例中與陣列中的其它LED間隔不大于400μm。

襯底40是臨時(shí)處置襯底。可以使用任何合適的材料，諸如具有粘合劑層的載體帶。圖5是襯底40的一個(gè)示例的截面。襯底40包括載體50和雙面膠帶，所述雙面膠帶包括粘合劑層52、帶層54和釋放層56。

載體50可以是在安裝在襯底上期間和在稍后的處理期間向LED提供機(jī)械支撐和穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)。合適的材料包括例如，玻璃、陶瓷或塑料。

粘合劑層52、帶層54和釋放層56形成附著到載體的雙面膠帶。在處理之后，雙面膠帶可以從載體50移除，使得載體可以被再用。而且，載體上的雙面膠帶的配置允許波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30和光學(xué)元件層70（以下描述）在常規(guī)的模制機(jī)器中形成。帶層54分離兩個(gè)粘性層，并且可以是任何合適的結(jié)構(gòu)，包括例如，晶片處置帶。粘合劑層52將帶層54附著至載體50。可以使用任何合適的材料，包括例如丙烯酸和硅樹(shù)脂。LED附著到釋放層56。相應(yīng)地，釋放層56選擇成在處理期間牢固地保持LED就位，然后在處理之后釋放LED和相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)。合適材料的示例包括熱釋放粘合劑，它在室溫下如粘合劑那樣起作用，但是可以通過(guò)加??熱到室溫以上的溫度而被移除。

在圖6中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30，如以上所描述的，模制在LED 1之上。例如，模具（在圖6中未示出）可以設(shè)置在一組LED 1之上，然后填充有模制材料（即將形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的材料）。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30可以包括以液體形式的熱固性粘合劑材料。結(jié)構(gòu)例如通過(guò)加熱進(jìn)行處理以將熱固性粘合劑材料轉(zhuǎn)變成固體。然后移除模具。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30設(shè)置在LED 1的頂部之上和相鄰的LED 1之間。釋放層56和模制材料被選擇成使得釋放層56良好地貼附到LED的底表面上的金屬，但是相對(duì)弱地貼附到模制材料。在模制之后，可以容易地從釋放層移除LED。

在圖7中，例如通過(guò)切割在期望位置處的芯片間隔（street）42中的相鄰LED之間的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30來(lái)分離各個(gè)LED或LED組?？梢允褂萌魏魏线m的切割技術(shù)，諸如金剛石鋸切或激光切割。優(yōu)選地，切割技術(shù)不應(yīng)切穿襯底40。圖7中所圖示的切割在一些實(shí)施例中可以導(dǎo)致基本上豎直的側(cè)壁44，如所圖示的那樣。在一些實(shí)施例中，側(cè)壁44是成角度的或以其它方式成形的，例如以增強(qiáng)來(lái)自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層30的光提取。分離步驟可以留下豎直側(cè)壁，該豎直側(cè)壁在第二步驟中成角度。在可替換方案中，可以與不同的切割刀片（例如錐形刀片）一起使用更寬的芯片間隔以在一個(gè)步驟中產(chǎn)生成角度的側(cè)面。

通過(guò)任何合適的方法將分離的LED或LED陣列從襯底40釋放，方法包括例如熱學(xué)釋放、轉(zhuǎn)移到第二襯底，或者直接拾取。LED可以被測(cè)試，并且以其它方式準(zhǔn)備好由用戶(hù)安裝到諸如PC板之類(lèi)的結(jié)構(gòu)。例如通過(guò)焊接或任何其它合適的安裝技術(shù)通過(guò)LED 1的底部上的互連28和26將LED安裝在另一結(jié)構(gòu)上。

圖8、9和10圖示了形成經(jīng)封裝的LED或LED陣列的可替換實(shí)施例。在將LED 1設(shè)置在襯底40上（如圖4中所圖示的和以上所描述的）之后，將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60設(shè)置在LED之上，如圖8中所示。LED 1的頂部之上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60的厚度可以相當(dāng)薄；例如，在一些實(shí)施例中厚度不超過(guò)500μm，在一些實(shí)施例中厚度不超過(guò)100μm，在一些實(shí)施例中厚度不超過(guò)50μm，并且在一些實(shí)施例中至少10μm厚。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60可以包括至少一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，其可以是以上在圖3的討論中描述的任何材料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以設(shè)置在諸如硅樹(shù)脂之類(lèi)的透明結(jié)合劑材料或任何其它合適的材料中。

可以與LED分離地形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60。在一個(gè)實(shí)施例中，為了創(chuàng)建波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，將一種或多種磷光體粉末與硅樹(shù)脂混合以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)磷光體密度，并且將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層形成為具有目標(biāo)厚度。期望的厚度可以通過(guò)任何合適的技術(shù)來(lái)獲得，包括例如，在平坦表面上旋轉(zhuǎn)混合物、模制波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層、層壓。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層在一些實(shí)施例中是柔性的。

為了形成圖8中所示的結(jié)構(gòu)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60可以放置在LED 1之上，并且可以在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60和LED 1之間抽取真空以移除基本上所有的空氣。然后可以使用熱量和壓力將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60層壓到LED 1，這使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60遵從LED 1的頂表面。在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60中的透明材料（諸如硅樹(shù)脂）可以通過(guò)熱量或UV來(lái)固化。盡管以上描述涉及在LED之上層壓預(yù)先形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，但是本發(fā)明不限于層壓，并且可以使用任何合適的技術(shù)和任何合適的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。

在圖9中，光學(xué)元件層70設(shè)置在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之上。光學(xué)元件層70可以是例如透明材料，其可以像透鏡那樣起作用。盡管光學(xué)元件層70的頂表面在圖9中是平坦的，但是在一些實(shí)施例中，光學(xué)元件層可以被成形為例如半球形或其它適當(dāng)成形的透鏡。光學(xué)元件層70覆蓋每個(gè)LED的頂表面和每一個(gè)側(cè)表面的至少部分。

光學(xué)元件層可以包括粘合劑材料，以及可選的透明材料。透明材料可以是例如，具有比粘合劑更高的熱導(dǎo)率的粉末、顆?；蚱渌牧稀Ｔ谝恍?shí)施例中，透明材料具有比常見(jiàn)硅樹(shù)脂材料更高的熱導(dǎo)率，常見(jiàn)硅樹(shù)脂材料可以具有0.1-0.2 W/mK左右的熱導(dǎo)率。在一些實(shí)施例中，透明材料的折射率基本上匹配于粘合劑材料。例如，透明材料和粘合劑材料的折射率可以在一些實(shí)施例中變化小于10％。在一些實(shí)施例中，透明材料的折射率為至少1.5。合適的透明材料的示例包括白石英、玻璃顆?；蛑轶w。

在其中多個(gè)LED通過(guò)光學(xué)元件層連接的實(shí)施例中，粘合劑材料可以是足夠魯棒以將多個(gè)LED連接在一起的任何材料。在包括透明材料的實(shí)施例中，粘合劑材料還將透明材料結(jié)合在一起。在一些實(shí)施例中粘合劑材料可以被選擇成具有至少1.5的折射率。在一些實(shí)施例中，粘合劑材料是可模制的、熱固性材料。合適的材料的示例包括硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃。粘合劑材料和透明材料典型地是不同的材料，或以不同形式的相同材料，盡管它們不需要這樣。例如，透明材料可以是玻璃顆粒，而粘合劑材料可以是經(jīng)模制的玻璃。在一些實(shí)施例中，粘合劑材料是溶膠凝膠材料。在其中粘合劑材料是溶膠凝膠的實(shí)施例中，透明材料和溶膠凝膠液的混合物可以被分配在LED 1之上，然后從溶膠凝膠液蒸發(fā)水，留下硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)，其本質(zhì)上是具有嵌入在硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)中的透明材料的玻璃。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)元件層主要是透明材料，具有相對(duì)較少的粘合劑材料。光學(xué)元件層可以是按重量計(jì)在一些實(shí)施例中至少50％的透明材料，在一些實(shí)施例中60％的透明材料，并且在一些實(shí)施例中不大于70％的透明材料。

光學(xué)元件層70的熱導(dǎo)率可以是在一些實(shí)施例中至少0.5 W/mK并且在一些實(shí)施例是至少1 W/mK。

在圖10中，LED從襯底移除，并且分離成各個(gè)LED或LED組或陣列，如以上參照?qǐng)D3所描述的那樣。

在一些實(shí)施例中，圖3、6和7中所圖示的LED，其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料與粘合劑材料混合并且模制在LED之上，是中等功率器件，其是足夠低的功率使得來(lái)自LED的熱量可以通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料30耗散。例如，中等功率器件可以以小于0.5 A或在0.2 A處操作，并且可以以50流明或更小的通量發(fā)射光。

在一些實(shí)施例中，圖8、9和10中所圖示的LED，其中在LED之上形成薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，然后在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之上形成光學(xué)元件層，是高功率器件。例如，高功率器件可以在大于0.8 A或在1 A處操作，并且可以以200流明或更大的通量發(fā)射光。在一些高功率器件的情況下，如圖3、6和7中所圖示的經(jīng)模制的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層30可能不是充分導(dǎo)熱的以耗散來(lái)自LED的熱量。相應(yīng)地，導(dǎo)熱的波長(zhǎng)材料（諸如磷光體）設(shè)置在薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60中，所述薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層60放置在LED和經(jīng)模制的光學(xué)元件層70之間。薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中的導(dǎo)熱磷光體顆粒促進(jìn)熱量耗散到LED管芯上的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)中，這可以改進(jìn)器件的熱學(xué)性能。

已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到，在給定本公開(kāi)內(nèi)容的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出修改而不脫離本文所描述的發(fā)明概念的精神。因此，不意圖將本發(fā)明的范圍限制于所圖示和描述的具體實(shí)施例。