具有反射侧覆层的发光器件封装
1.相关申请的交叉引用本技术要求于2016年7月28日提交的美国临时申请no.62/368067，2016年9月27日提交的欧洲专利申请no.16190895.9和2017年7月27日提交的美国非临时申请no.15/661196的权益，这些申请通过引用并入，如同完全阐述一样。
技术领域
2.本公开总体涉及发光器件，并且更具体地，涉及具有反射侧覆层的发光器件封装。
背景技术：
3.发光二极管（“led”）通常用作各种应用中的光源。led的主要功能部分可以是半导体芯片，该半导体芯片包括两个相反导电类型（p型和n型）的注入层，以及发生载流子注入的辐射复合的发光有源层。半导体芯片通常放置在封装中，封装除了保护半导体芯片免于振动和热损坏之外，还提供led芯片与外部世界之间的电气连接。
4.led封装在移除led器件操作期间生成的热量方面可以起到至关重要的作用。散热不良可能将led器件放置于过度的热应力下，并对其性能具有严重影响。过度的热应力可能缩短led器件的寿命并导致各种类型的故障，诸如颜色漂移、led器件中发现的透镜的透明度下降以及量子效率降低。由于供应给led的大部分功率转换为热量，因此必须将这些热量高效地散发到环境中以确保可靠的性能。
5.因此，存在对提供高效的散热的改进的led封装设计的需要。
技术实现要素：
6.本公开解决了这种需要。根据本公开的方面，公开了一种发光器件，其包括半导体结构，该半导体结构具有设置在n型层和p型层之间的有源区；波长转换器，其在半导体结构上方形成；绝缘侧覆层，其在半导体结构周围形成；以及反射侧覆层，其在波长转换器周围、绝缘侧覆层上方形成，该反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
附图说明
7.下面描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在限制本公开的范围。附图中所示出的相同附图标记标示各种实施例中的相同部件。
8.图1是根据本公开的方面的发光器件的示例的截面视图；图2是根据本公开的方面的图1的发光器件的截面视图，其图示从发光器件流出的热量的流动；图3a是根据本公开的方面的用于制造发光器件的过程的示例的流程图；图3b是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；图3c是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；图3d是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；
图3e是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；图4a是根据本公开的方面的发光器件的示例的示意性截面视图；图4b是根据本公开的方面的图4a的发光的示意性俯视视图；图4c是根据本公开的方面的图4a的发光器件的示意性俯视视图；图4d是根据本公开的方面的图4a的发光器件的示意性俯视视图；图5是根据本公开的方面的图4a的发光器件的截面视图，其图示了从发光器件流出的热量的流动；图6a是根据本公开的方面的用于制造发光器件的过程的示例的流程图；图6b是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6c是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6d是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6e是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6f是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6g是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6h是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6i是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；和图6j是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图。
具体实施方式
9.根据本公开的方面，公开了一种发光器件，包括发光半导体结构和形成在半导体结构上方的波长转换器。半导体结构至少部分地被绝缘侧覆层围绕。波长转换器至少部分地被反射侧覆层围绕，该反射侧覆层形成在绝缘侧覆层的顶部上。因为反射覆层与波长转换器热接触，所以反射侧覆层提供了用于将热量从波长转换器传递到周围环境的另一路径。
10.根据本公开的方面，反射侧覆层可以有助于保护波长转换器免于过热。通常，过热可能导致波长转换器的颜色漂移并缩短其使用寿命。通过高效地引导热量远离波长转换器，反射侧覆层可以延长波长转换器的使用寿命并降低其失效的可能性。
11.根据本公开的方面，绝缘侧覆层防止反射侧覆层使半导体结构短路。绝缘侧覆层可以由具有低热导率的电介质材料形成。反射侧覆层可以是导电的并且它可以具有高热导率。通过将反射侧覆层堆叠在绝缘侧覆层上，形成复合覆层结构，其用作波长转换器的散热表面，同时还为发光器件的半导体结构提供电气绝缘。
12.根据本公开的方面，绝缘侧覆层和反射侧覆层可以以可扩展且成本高效的过程来应用。可以通过将第一模板放置在包括半导体结构和波长转换器的led管芯周围来应用第一侧覆层。模板可以限定led管芯周围的第一沟槽，该第一沟槽填充有绝缘材料。在将绝缘材料应用在第一沟槽中之后，移除第一模板。当移除第一模板时，绝缘材料不再被包含在第一沟槽中。结果，绝缘材料通过毛细管作用被吸到led管芯的壁上以形成绝缘侧覆层。
13.在至少部分地形成绝缘侧覆层之后，将第二模板放置在led管芯上。第二模板限定led管芯周围的第二沟槽，该第二沟槽填充有反射材料。在将反射材料应用在第二沟槽中之后，移除第二模板。当第二模板被移除时，反射材料不再被包含在第二沟槽中。结果，反射材
料通过毛细管作用被吸到led管芯的壁上。
14.根据本公开的方面，可以以足够的量应用绝缘材料以在绝缘材料被吸到led管芯的壁上时基本上覆盖led管芯的半导体结构。此外，可以以足够的量应用反射材料以在反射材料通过毛细管作用被吸到led管芯的壁上时基本上覆盖led管芯的波长转换器的壁，而不溢出到波长转换器的顶部上。
15.根据本公开的方面，第一模板可以与第二模板不同。例如，由第二模板限定的第二沟槽可以比第一沟槽更深。此外，第二沟槽可以比led管芯的高度更深，以允许反射材料在移除第二模板时沉降到led管芯的高度。换句话说，第一沟槽可以被定尺寸成允许以足够在第一模板被移除并且绝缘材料沉降时覆盖led管芯的半导体结构的侧面的量来应用绝缘材料。类似地，第二沟槽可以被定尺寸成允许以足够在第二模板被移除并且反射材料沉降时覆盖led管芯的波长转换器的侧面的量来应用反射材料。
16.根据本公开的方面，公开了一种发光器件，包括：半导体结构，其具有设置在n型层和p型层之间的有源区；波长转换器，其在半导体结构上方形成；绝缘侧覆层，其在半导体结构周围形成；以及反射侧覆层，其在波长转换器周围、绝缘侧覆层上方形成，该反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
17.根据本公开的方面，公开了一种发光器件，包括：led管芯，其包括半导体结构和在半导体结构上方形成的波长转换器；绝缘侧覆层，其在led管芯周围形成，该绝缘侧覆层包括填充有反射颗粒的第一粘合剂材料；以及反射侧覆层，其在led管芯周围、绝缘侧覆层上方形成，该反射侧覆层包括填充有金属粉末的第二粘合剂材料，反射侧覆层与波长转换器热耦合，并且反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
18.根据本公开的方面，一种用于制造发光二极管（led）封装的方法，包括：将led管芯放置在支撑件上，led管芯包括：半导体结构，其具有设置在n型层和p型层之间的有源区；以及波长转换器，其在半导体结构上方形成；在半导体结构周围形成绝缘侧覆层；以及在波长转换器周围、绝缘侧覆层上方形成反射侧覆层，该反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
19.下面将参考附图更全面地描述不同led封装的示例。这些示例不是相互排斥的，并且在一个示例中发现的特征可以与在一个或多个其他示例中发现的特征组合以实现附加的实现方式。因此，将理解，提供附图中示出的示例仅用于说明目的，并且它们不旨在以任何方式限制本公开。相同的附图标记始终指代相同的元件。
20.将理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。
21.将理解，当诸如层、区或衬底的元件被称为在另一元件“上”或延伸“到”另一元件上时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可能存在中间元件。相对地，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到”另一元件上时，不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相对地，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。将理解，除了图中所描绘的任何取向之外，这些术语旨在包括元件的不同取
向。
22.本文可以使用诸如“在
……
下方（below）”或“在
……
上方（above）”或“上（upper）或“下（lower）”或“水平”或“垂直”的相对术语来描述如图中所图示的一个元件、层或区与另一元件、层的或区的关系。将理解，除了图中所描绘的取向之外，这些术语旨在包括器件的不同取向。
23.图1是根据本公开的方面的发光器件100的芯片级封装（csp）的示例的截面图。如图示，器件100包括led管芯102，led管芯102包括耦合到焊盘104-1和104-2的半导体结构106、在半导体结构106上方形成的透明衬底、以及在透明结构上方形成的波长转换器110。
24.图2是图1的器件100的截面视图，其图示当器件100安装在诸如印刷电路板（pcb）200的支撑件上时从器件100的散热。如图示，在器件100的正常操作期间，波长转换器110生成热量（示出为虚线箭头线），其从波长转换器110向下行进，穿过透明衬底108，从焊盘104-1和104-2出来行进到pcb 200中。由于绝缘侧覆层112具有低的热导率，很少的热量通过绝缘侧覆层112逸出。例如，硅树脂/tio2反射侧覆层112具有0.8至0.9 w/mk的热导率。因此，随着器件100的尺寸变得更小，需要附加的热量路径来消散由波长转换器110生成的热量，以防止波长转换器110和/或led管芯102过热。
25.图3a是根据本公开的方面的用于制造发光器件（诸如图1的器件100）的过程300的流程图。结合图3b-e描述过程300，图3b-e是图示由发光器件经历的不同制造阶段的截面视图。
26.在步骤310，将led管芯102附接到支撑件304，如图3b所示。支撑件304可以包括胶带和/或任何其他合适类型的支撑件。在步骤320，形成包覆模制件308以覆盖led管芯102，如图3c所示。在步骤330，移除包覆模制件以暴露led管芯102的波长转换器110，如图3d所示。在一些实现方式中，湿磨料喷砂312，诸如微珠喷砂（wmbb），可以用于移除过量的模具材料。作为磨料喷砂的结果，可以在波长转换器110中的每个上形成表面316，如图3e所示。在步骤340，led管芯102彼此分离并与支撑件304分离。
27.湿磨料喷砂技术，诸如wmbb，可能具有对水压、珠粒尺寸和浆料混合物的窄参数窗口，这可能使得其难以在波长转换器110上提供平坦表面。在这方面，图3e示出了当不精确控制这些参数时对表面316的影响。如图3e所图示，当不精确地控制一个或多个微喷砂参数时，表面316可能变得粗糙和不均匀，这反过来可能导致led管芯102产生与其目标规格不同的颜色。
28.图4a是根据本公开的方面的发光器件400的芯片级封装（csp）的示例的截面图。如图示，器件400包括led管芯402，led管芯402至少部分地被绝缘侧覆层412和反射侧覆层414围绕。反射侧覆层414在绝缘侧覆层412上方形成，如图所示。
29.led管芯402包括耦合到焊盘404-1和404-2的半导体结构406。 led管芯402还包括设置在半导体结构406和波长转换器410之间的透明衬底408。虽然在本示例中led管芯412具有倒装芯片配置，但是led管芯412具有任何其他合适类型的配置的替代实现方式是可能的。
30.半导体结构406可以是在透明衬底408上外延生长的半导体光源。半导体结构406可以包括夹在n型层和p型层之间的有源层。当合适的电压应用到焊盘404-1和404-2时，电荷载流子在有源层中复合并因此发射光。在一些实现方式中，半导体结构406可以包括附加
的电路，诸如用于瞬态电压抑制的电路。
31.透明衬底408可以是蓝宝石衬底。然而，替代实现方式是可能的，其中替代地使用任何其他合适类型的衬底。尽管在本示例中，衬底408是透明的，但是衬底408是不透明的替代实现方式是可能的。
32.波长转换器410可以包括任何合适类型的材料，其被布置成改变由半导体结构406发射的光的频率。例如，波长转换器410可以包括磷光体覆层或陶瓷磷光体板。在操作中，波长转换器可以将由半导体结构406发射的蓝光改变为白光。
33.绝缘侧覆层412可以包括能够使半导体结构406与反射侧覆层414电气绝缘的任何合适类型的电介质材料。在一些实现方式中，绝缘侧覆层412可以包括填充有反射颗粒的粘合剂材料。例如，绝缘侧覆层412可以包括与tio2混合的硅树脂或白色焊接掩模。作为另一示例，绝缘侧覆层412可以包括与tio2混合的环氧树脂或白色焊接掩模。在一些实现方式中，绝缘侧覆层412可以基本上覆盖半导体结构406的406-1的侧面以防止反射侧覆层414使半导体结构406短路。
34.反射侧覆层414可以包括能够引导热量远离波长转换器410的任何合适类型的材料。在一些实现方式中，反射侧覆层可以包括金属，诸如银。附加地或替代地，在一些实现方式中，反射侧覆层414可以包括填充有金属粉末的粘合剂材料。例如，反射侧覆层414可以由银浆材料形成，该银浆材料包括溶剂、粘合剂和促进与绝缘侧覆层412和/或波长转换器410的粘附的添加剂。
35.在一些实现方式中，反射侧覆层414可以具有比绝缘侧覆层显著更高的热导率。例如，当绝缘侧覆层412由填充有tio2的硅树脂形成时，绝缘侧覆层412可以具有0.8至0.9的热导率，而当反射侧覆层414由银形成时，反射侧覆层414可以具有至少200w/mk的热导率。如下面进一步讨论的，反射侧覆层的高热导率可以有助于促进热量从波长转换器410传递出去。
36.在一些实现方式中，绝缘侧覆层412可以为电介质，而反射侧覆层可以为导电的。结果，绝缘侧覆层412可以保护半导体结构406在制造期间免于短路并且在可靠性测试期间防止反射侧覆层（例如，银）的材料的电迁移。
37.在一些实现方式中，反射侧覆层414和绝缘侧覆层412两者都可以将光从led管芯402的侧面反射到顶部，以改进发光输出。例如，当反射侧覆层414至少部分地由银形成时，其具有95％的反射率。作为另一示例，当绝缘侧覆层412由填充有tio2的硅树脂形成时，其可以具有90％至94％的反射率。
38.在一些实现方式中，波长转换器410可以在透明衬底408之上延伸，从而暴露波长转换器410的底表面410-1的一部分，如图所示。结果，反射侧覆层414可以与波长转换器的底表面410-1和侧表面410-2两者接触。将波长转换器410布置成在透明衬底408之上延伸可以因此增加可用于与反射侧覆层414接触的波长转换器410的表面积。与反射侧覆层414接触的表面积的增加可以反过来增加热量可以从波长转换器410传递到侧覆层414上的速率。
39.在一些实现方式中，反射侧覆层414的顶表面414-1可以与波长转换器410的顶表面410-3齐平，如图所示。以这种方式布置波长转换器410和反射侧覆层414可以防止反射侧覆层414阻挡来自波长转换器的顶表面410-3的光发射。换句话说，反射侧覆层414耦合到波长转换器410的方式使器件400的发光表面最大化，同时还在反射侧覆层414和波长转换器
410之间提供足够的热耦合。
40.图4b是根据本公开的方面的图4a的器件400的俯视视图。如图示，在图4b的示例中，反射侧覆层414完全围绕波长转换器410。然而，波长转换器410仅部分地被反射侧覆层414围绕的替代实现方式是可能的。
41.图4c是图4a的器件400的俯视视图，其中移除波长转换器410以露出其下方的元件。如图示，在图4c的示例中，反射侧覆层414完全围绕透明衬底408。然而，波长转换器410仅部分地被反射侧覆层414围绕的替代实现方式是可能的。
42.图4d是根据本公开的方面的图4a的器件400的俯视视图。在图4d中，移除波长转换器410、反射侧覆层414和透明衬底408，以露出在它们下方的绝缘侧覆层412和半导体结构406。如图示，在本示例中，绝缘侧覆层412完全围绕半导体结构406。然而，半导体结构406仅部分地被绝缘侧覆层412围绕的替代实现方式是可能的。
43.图5是图4a的器件400的截面视图，其图示了当器件400安装在诸如印刷电路板（pcb）500的支撑件上时从器件400散热。如图示，由波长转换器410生成的热量（示出为虚线箭头线）从波长转换器410向下行进，穿过透明衬底408，从焊盘404-1和404-2出来行进到pcb 500中。热量也通过反射侧覆层414从波长转换器410行进出来。在一些方面，由反射侧覆层414提供的热量出来的附加路径允许器件400制造得更小而不过热。
44.图6a是根据本公开的方面的用于制造发光器件（诸如图4a的器件400）的过程600的流程图。结合图6b-j描述过程600，图6b-j是图示发光器件经历的不同制造阶段的截面视图。
45.在步骤605，将多个led管芯402附接到支撑件604，如图6b所示。支撑件604可以包括胶带和/或任何其他合适类型的支撑件。
46.在步骤610，将模板608放置在led管芯402之上，如图6c所示。模板608可以是限定每个led管芯402周围的沟槽609的阶梯模板。根据本公开的方面，模板608可以包括任何合适类型的模板，诸如例如电铸模板或网状模板。
47.在步骤615，将绝缘材料612铺展在模板608上并沉积到沟槽609中，如图6c所示。可以使用刮板614来沉积绝缘材料612。如图6d所示，当完成绝缘材料612的应用时，沟槽609变得填充有绝缘材料612。在一些实现方式中，绝缘材料612可以包括填充有反射颗粒的粘合剂材料。例如，绝缘材料612可以包括与tio2混合的硅树脂或白色焊接掩模。作为另一示例，绝缘材料612可以包括与tio2混合的环氧树脂或白色焊接掩模。
48.在步骤620，移除模板608，如图6e所示。在移除模板608之后，通过毛细管作用将绝缘材料612吸到led管芯402的边缘，以至少覆盖其半导体结构406的侧面，如图6f所示。
49.在步骤625，固化绝缘材料612以形成绝缘侧覆层412。在一些实现方式中，绝缘材料612可以通过加热至100-150摄氏度而仅部分固化。部分固化绝缘材料612可以允许其与反射材料628（图6g中示出）在反射材料628随后被沉积和固化时结合。
50.在步骤630，将模板624放置在led管芯402之上，如图6g所示。模板624可以是限定每个led管芯402周围的沟槽626的阶梯模板。根据本公开的方面，模板624可以包括任何合适类型的模板，诸如例如3d电铸模板或网状模板。
51.在步骤635，将反射材料628铺展在模板624上并沉积到沟槽626中。如图6d所示，反射材料628可以用刮板631沉积到沟槽626中。结果，沟槽626可以变得填充有反射材料628，
如图6h所示。在一些实现方式中，反射材料628可以包括填充金属粉末的粘合剂材料。例如，反射材料628可以包括银浆，该银浆包括溶剂、粘合剂和促进与绝缘材料612和/或led管芯402的波长转换器410的粘附的添加剂。
52.在步骤640，移除模板624，如图6i所示。在移除模板之后，通过毛细管作用将反射材料628吸到led管芯402的边缘，以至少覆盖其透明衬底408和波长转换器410的侧面。如图6j所图示，在反射材料628被吸到led管芯402的边缘之后，它可以形成与led管芯402的顶表面齐平的表面。
53.在步骤645，固化反射材料628以形成反射侧覆层414。在一些实现方式中，反射材料628可以被烧结以烧掉任何溶剂并形成固体反射侧覆层414。在反射材料628包括银浆反射材料的例子中，它可以具有约220℃的低烧结温度以及约2小时的短烧结时间。附加地或替代地，在一些实现方式中，保留在固体反射侧覆层414中的添加剂促进反射侧覆层414与透明衬底408或波长转换器410之间的粘附。附加地或替代地，在绝缘材料612在步骤625仅部分固化的例子中，可以在步骤645完成绝缘材料的固化。在一些实现方式中，绝缘材料612和反射材料628的同时固化可以导致绝缘侧覆层412和反射侧覆层414之间的更强粘合。
54.在步骤650，led管芯402彼此分离和/或与支撑件604分离。如图6j所图示，各个led可以沿着线638从支撑件604单体化。
55.在一些实现方式中，沟槽609可以定尺寸成接纳足够量的绝缘材料612以覆盖led管芯402的半导体结构的侧面。附加地或替代地，沟槽626可以定尺寸成接纳足够量的绝缘材料612以覆盖led管芯402的剩余部分而不溢出到波长转换器410的顶表面上。附加地或替代地，沟槽626可以比沟槽609更深。附加地或替代地，沟槽609和沟槽626中的任一个可以比led管芯402的高度更深。
56.图1-6j仅作为示例而提供。关于这些附图讨论的元件中的至少一些可以以不同的顺序布置、组合和/或完全省略。将理解，本文描述的示例的提供，以及表达为“诸如”、“例如”、“包括”、“在一些方面中”、“在一些实现方式中”等的条款不应解释为将所公开的主题限制于具体示例。
57.已经详细描述了本发明，本领域技术人员将理解，在给出本公开的情况下，可以在不脱离本文描述的发明构思的精神的情况下对本发明进行修改。因此，不旨在将发明的范围限于所图示和描述的具体实施例。
1.相关申请的交叉引用本技术要求于2016年7月28日提交的美国临时申请no.62/368067，2016年9月27日提交的欧洲专利申请no.16190895.9和2017年7月27日提交的美国非临时申请no.15/661196的权益，这些申请通过引用并入，如同完全阐述一样。
技术领域
2.本公开总体涉及发光器件，并且更具体地，涉及具有反射侧覆层的发光器件封装。
背景技术：
3.发光二极管（“led”）通常用作各种应用中的光源。led的主要功能部分可以是半导体芯片，该半导体芯片包括两个相反导电类型（p型和n型）的注入层，以及发生载流子注入的辐射复合的发光有源层。半导体芯片通常放置在封装中，封装除了保护半导体芯片免于振动和热损坏之外，还提供led芯片与外部世界之间的电气连接。
4.led封装在移除led器件操作期间生成的热量方面可以起到至关重要的作用。散热不良可能将led器件放置于过度的热应力下，并对其性能具有严重影响。过度的热应力可能缩短led器件的寿命并导致各种类型的故障，诸如颜色漂移、led器件中发现的透镜的透明度下降以及量子效率降低。由于供应给led的大部分功率转换为热量，因此必须将这些热量高效地散发到环境中以确保可靠的性能。
5.因此，存在对提供高效的散热的改进的led封装设计的需要。
技术实现要素：
6.本公开解决了这种需要。根据本公开的方面，公开了一种发光器件，其包括半导体结构，该半导体结构具有设置在n型层和p型层之间的有源区；波长转换器，其在半导体结构上方形成；绝缘侧覆层，其在半导体结构周围形成；以及反射侧覆层，其在波长转换器周围、绝缘侧覆层上方形成，该反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
附图说明
7.下面描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在限制本公开的范围。附图中所示出的相同附图标记标示各种实施例中的相同部件。
8.图1是根据本公开的方面的发光器件的示例的截面视图；图2是根据本公开的方面的图1的发光器件的截面视图，其图示从发光器件流出的热量的流动；图3a是根据本公开的方面的用于制造发光器件的过程的示例的流程图；图3b是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；图3c是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；图3d是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；
图3e是根据本公开的方面的图示图3a的过程中的步骤的示意图；图4a是根据本公开的方面的发光器件的示例的示意性截面视图；图4b是根据本公开的方面的图4a的发光的示意性俯视视图；图4c是根据本公开的方面的图4a的发光器件的示意性俯视视图；图4d是根据本公开的方面的图4a的发光器件的示意性俯视视图；图5是根据本公开的方面的图4a的发光器件的截面视图，其图示了从发光器件流出的热量的流动；图6a是根据本公开的方面的用于制造发光器件的过程的示例的流程图；图6b是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6c是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6d是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6e是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6f是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6g是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6h是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；图6i是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图；和图6j是根据本公开的方面的图示图6a的过程中的步骤的示意图。
具体实施方式
9.根据本公开的方面，公开了一种发光器件，包括发光半导体结构和形成在半导体结构上方的波长转换器。半导体结构至少部分地被绝缘侧覆层围绕。波长转换器至少部分地被反射侧覆层围绕，该反射侧覆层形成在绝缘侧覆层的顶部上。因为反射覆层与波长转换器热接触，所以反射侧覆层提供了用于将热量从波长转换器传递到周围环境的另一路径。
10.根据本公开的方面，反射侧覆层可以有助于保护波长转换器免于过热。通常，过热可能导致波长转换器的颜色漂移并缩短其使用寿命。通过高效地引导热量远离波长转换器，反射侧覆层可以延长波长转换器的使用寿命并降低其失效的可能性。
11.根据本公开的方面，绝缘侧覆层防止反射侧覆层使半导体结构短路。绝缘侧覆层可以由具有低热导率的电介质材料形成。反射侧覆层可以是导电的并且它可以具有高热导率。通过将反射侧覆层堆叠在绝缘侧覆层上，形成复合覆层结构，其用作波长转换器的散热表面，同时还为发光器件的半导体结构提供电气绝缘。
12.根据本公开的方面，绝缘侧覆层和反射侧覆层可以以可扩展且成本高效的过程来应用。可以通过将第一模板放置在包括半导体结构和波长转换器的led管芯周围来应用第一侧覆层。模板可以限定led管芯周围的第一沟槽，该第一沟槽填充有绝缘材料。在将绝缘材料应用在第一沟槽中之后，移除第一模板。当移除第一模板时，绝缘材料不再被包含在第一沟槽中。结果，绝缘材料通过毛细管作用被吸到led管芯的壁上以形成绝缘侧覆层。
13.在至少部分地形成绝缘侧覆层之后，将第二模板放置在led管芯上。第二模板限定led管芯周围的第二沟槽，该第二沟槽填充有反射材料。在将反射材料应用在第二沟槽中之后，移除第二模板。当第二模板被移除时，反射材料不再被包含在第二沟槽中。结果，反射材
料通过毛细管作用被吸到led管芯的壁上。
14.根据本公开的方面，可以以足够的量应用绝缘材料以在绝缘材料被吸到led管芯的壁上时基本上覆盖led管芯的半导体结构。此外，可以以足够的量应用反射材料以在反射材料通过毛细管作用被吸到led管芯的壁上时基本上覆盖led管芯的波长转换器的壁，而不溢出到波长转换器的顶部上。
15.根据本公开的方面，第一模板可以与第二模板不同。例如，由第二模板限定的第二沟槽可以比第一沟槽更深。此外，第二沟槽可以比led管芯的高度更深，以允许反射材料在移除第二模板时沉降到led管芯的高度。换句话说，第一沟槽可以被定尺寸成允许以足够在第一模板被移除并且绝缘材料沉降时覆盖led管芯的半导体结构的侧面的量来应用绝缘材料。类似地，第二沟槽可以被定尺寸成允许以足够在第二模板被移除并且反射材料沉降时覆盖led管芯的波长转换器的侧面的量来应用反射材料。
16.根据本公开的方面，公开了一种发光器件，包括：半导体结构，其具有设置在n型层和p型层之间的有源区；波长转换器，其在半导体结构上方形成；绝缘侧覆层，其在半导体结构周围形成；以及反射侧覆层，其在波长转换器周围、绝缘侧覆层上方形成，该反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
17.根据本公开的方面，公开了一种发光器件，包括：led管芯，其包括半导体结构和在半导体结构上方形成的波长转换器；绝缘侧覆层，其在led管芯周围形成，该绝缘侧覆层包括填充有反射颗粒的第一粘合剂材料；以及反射侧覆层，其在led管芯周围、绝缘侧覆层上方形成，该反射侧覆层包括填充有金属粉末的第二粘合剂材料，反射侧覆层与波长转换器热耦合，并且反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
18.根据本公开的方面，一种用于制造发光二极管（led）封装的方法，包括：将led管芯放置在支撑件上，led管芯包括：半导体结构，其具有设置在n型层和p型层之间的有源区；以及波长转换器，其在半导体结构上方形成；在半导体结构周围形成绝缘侧覆层；以及在波长转换器周围、绝缘侧覆层上方形成反射侧覆层，该反射侧覆层具有与波长转换器的顶表面齐平的顶表面。
19.下面将参考附图更全面地描述不同led封装的示例。这些示例不是相互排斥的，并且在一个示例中发现的特征可以与在一个或多个其他示例中发现的特征组合以实现附加的实现方式。因此，将理解，提供附图中示出的示例仅用于说明目的，并且它们不旨在以任何方式限制本公开。相同的附图标记始终指代相同的元件。
20.将理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。
21.将理解，当诸如层、区或衬底的元件被称为在另一元件“上”或延伸“到”另一元件上时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可能存在中间元件。相对地，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到”另一元件上时，不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相对地，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。将理解，除了图中所描绘的任何取向之外，这些术语旨在包括元件的不同取
向。
22.本文可以使用诸如“在
……
下方（below）”或“在
……
上方（above）”或“上（upper）或“下（lower）”或“水平”或“垂直”的相对术语来描述如图中所图示的一个元件、层或区与另一元件、层的或区的关系。将理解，除了图中所描绘的取向之外，这些术语旨在包括器件的不同取向。
23.图1是根据本公开的方面的发光器件100的芯片级封装（csp）的示例的截面图。如图示，器件100包括led管芯102，led管芯102包括耦合到焊盘104-1和104-2的半导体结构106、在半导体结构106上方形成的透明衬底、以及在透明结构上方形成的波长转换器110。
24.图2是图1的器件100的截面视图，其图示当器件100安装在诸如印刷电路板（pcb）200的支撑件上时从器件100的散热。如图示，在器件100的正常操作期间，波长转换器110生成热量（示出为虚线箭头线），其从波长转换器110向下行进，穿过透明衬底108，从焊盘104-1和104-2出来行进到pcb 200中。由于绝缘侧覆层112具有低的热导率，很少的热量通过绝缘侧覆层112逸出。例如，硅树脂/tio2反射侧覆层112具有0.8至0.9 w/mk的热导率。因此，随着器件100的尺寸变得更小，需要附加的热量路径来消散由波长转换器110生成的热量，以防止波长转换器110和/或led管芯102过热。
25.图3a是根据本公开的方面的用于制造发光器件（诸如图1的器件100）的过程300的流程图。结合图3b-e描述过程300，图3b-e是图示由发光器件经历的不同制造阶段的截面视图。
26.在步骤310，将led管芯102附接到支撑件304，如图3b所示。支撑件304可以包括胶带和/或任何其他合适类型的支撑件。在步骤320，形成包覆模制件308以覆盖led管芯102，如图3c所示。在步骤330，移除包覆模制件以暴露led管芯102的波长转换器110，如图3d所示。在一些实现方式中，湿磨料喷砂312，诸如微珠喷砂（wmbb），可以用于移除过量的模具材料。作为磨料喷砂的结果，可以在波长转换器110中的每个上形成表面316，如图3e所示。在步骤340，led管芯102彼此分离并与支撑件304分离。
27.湿磨料喷砂技术，诸如wmbb，可能具有对水压、珠粒尺寸和浆料混合物的窄参数窗口，这可能使得其难以在波长转换器110上提供平坦表面。在这方面，图3e示出了当不精确控制这些参数时对表面316的影响。如图3e所图示，当不精确地控制一个或多个微喷砂参数时，表面316可能变得粗糙和不均匀，这反过来可能导致led管芯102产生与其目标规格不同的颜色。
28.图4a是根据本公开的方面的发光器件400的芯片级封装（csp）的示例的截面图。如图示，器件400包括led管芯402，led管芯402至少部分地被绝缘侧覆层412和反射侧覆层414围绕。反射侧覆层414在绝缘侧覆层412上方形成，如图所示。
29.led管芯402包括耦合到焊盘404-1和404-2的半导体结构406。 led管芯402还包括设置在半导体结构406和波长转换器410之间的透明衬底408。虽然在本示例中led管芯412具有倒装芯片配置，但是led管芯412具有任何其他合适类型的配置的替代实现方式是可能的。
30.半导体结构406可以是在透明衬底408上外延生长的半导体光源。半导体结构406可以包括夹在n型层和p型层之间的有源层。当合适的电压应用到焊盘404-1和404-2时，电荷载流子在有源层中复合并因此发射光。在一些实现方式中，半导体结构406可以包括附加
的电路，诸如用于瞬态电压抑制的电路。
31.透明衬底408可以是蓝宝石衬底。然而，替代实现方式是可能的，其中替代地使用任何其他合适类型的衬底。尽管在本示例中，衬底408是透明的，但是衬底408是不透明的替代实现方式是可能的。
32.波长转换器410可以包括任何合适类型的材料，其被布置成改变由半导体结构406发射的光的频率。例如，波长转换器410可以包括磷光体覆层或陶瓷磷光体板。在操作中，波长转换器可以将由半导体结构406发射的蓝光改变为白光。
33.绝缘侧覆层412可以包括能够使半导体结构406与反射侧覆层414电气绝缘的任何合适类型的电介质材料。在一些实现方式中，绝缘侧覆层412可以包括填充有反射颗粒的粘合剂材料。例如，绝缘侧覆层412可以包括与tio2混合的硅树脂或白色焊接掩模。作为另一示例，绝缘侧覆层412可以包括与tio2混合的环氧树脂或白色焊接掩模。在一些实现方式中，绝缘侧覆层412可以基本上覆盖半导体结构406的406-1的侧面以防止反射侧覆层414使半导体结构406短路。
34.反射侧覆层414可以包括能够引导热量远离波长转换器410的任何合适类型的材料。在一些实现方式中，反射侧覆层可以包括金属，诸如银。附加地或替代地，在一些实现方式中，反射侧覆层414可以包括填充有金属粉末的粘合剂材料。例如，反射侧覆层414可以由银浆材料形成，该银浆材料包括溶剂、粘合剂和促进与绝缘侧覆层412和/或波长转换器410的粘附的添加剂。
35.在一些实现方式中，反射侧覆层414可以具有比绝缘侧覆层显著更高的热导率。例如，当绝缘侧覆层412由填充有tio2的硅树脂形成时，绝缘侧覆层412可以具有0.8至0.9的热导率，而当反射侧覆层414由银形成时，反射侧覆层414可以具有至少200w/mk的热导率。如下面进一步讨论的，反射侧覆层的高热导率可以有助于促进热量从波长转换器410传递出去。
36.在一些实现方式中，绝缘侧覆层412可以为电介质，而反射侧覆层可以为导电的。结果，绝缘侧覆层412可以保护半导体结构406在制造期间免于短路并且在可靠性测试期间防止反射侧覆层（例如，银）的材料的电迁移。
37.在一些实现方式中，反射侧覆层414和绝缘侧覆层412两者都可以将光从led管芯402的侧面反射到顶部，以改进发光输出。例如，当反射侧覆层414至少部分地由银形成时，其具有95％的反射率。作为另一示例，当绝缘侧覆层412由填充有tio2的硅树脂形成时，其可以具有90％至94％的反射率。
38.在一些实现方式中，波长转换器410可以在透明衬底408之上延伸，从而暴露波长转换器410的底表面410-1的一部分，如图所示。结果，反射侧覆层414可以与波长转换器的底表面410-1和侧表面410-2两者接触。将波长转换器410布置成在透明衬底408之上延伸可以因此增加可用于与反射侧覆层414接触的波长转换器410的表面积。与反射侧覆层414接触的表面积的增加可以反过来增加热量可以从波长转换器410传递到侧覆层414上的速率。
39.在一些实现方式中，反射侧覆层414的顶表面414-1可以与波长转换器410的顶表面410-3齐平，如图所示。以这种方式布置波长转换器410和反射侧覆层414可以防止反射侧覆层414阻挡来自波长转换器的顶表面410-3的光发射。换句话说，反射侧覆层414耦合到波长转换器410的方式使器件400的发光表面最大化，同时还在反射侧覆层414和波长转换器
410之间提供足够的热耦合。
40.图4b是根据本公开的方面的图4a的器件400的俯视视图。如图示，在图4b的示例中，反射侧覆层414完全围绕波长转换器410。然而，波长转换器410仅部分地被反射侧覆层414围绕的替代实现方式是可能的。
41.图4c是图4a的器件400的俯视视图，其中移除波长转换器410以露出其下方的元件。如图示，在图4c的示例中，反射侧覆层414完全围绕透明衬底408。然而，波长转换器410仅部分地被反射侧覆层414围绕的替代实现方式是可能的。
42.图4d是根据本公开的方面的图4a的器件400的俯视视图。在图4d中，移除波长转换器410、反射侧覆层414和透明衬底408，以露出在它们下方的绝缘侧覆层412和半导体结构406。如图示，在本示例中，绝缘侧覆层412完全围绕半导体结构406。然而，半导体结构406仅部分地被绝缘侧覆层412围绕的替代实现方式是可能的。
43.图5是图4a的器件400的截面视图，其图示了当器件400安装在诸如印刷电路板（pcb）500的支撑件上时从器件400散热。如图示，由波长转换器410生成的热量（示出为虚线箭头线）从波长转换器410向下行进，穿过透明衬底408，从焊盘404-1和404-2出来行进到pcb 500中。热量也通过反射侧覆层414从波长转换器410行进出来。在一些方面，由反射侧覆层414提供的热量出来的附加路径允许器件400制造得更小而不过热。
44.图6a是根据本公开的方面的用于制造发光器件（诸如图4a的器件400）的过程600的流程图。结合图6b-j描述过程600，图6b-j是图示发光器件经历的不同制造阶段的截面视图。
45.在步骤605，将多个led管芯402附接到支撑件604，如图6b所示。支撑件604可以包括胶带和/或任何其他合适类型的支撑件。
46.在步骤610，将模板608放置在led管芯402之上，如图6c所示。模板608可以是限定每个led管芯402周围的沟槽609的阶梯模板。根据本公开的方面，模板608可以包括任何合适类型的模板，诸如例如电铸模板或网状模板。
47.在步骤615，将绝缘材料612铺展在模板608上并沉积到沟槽609中，如图6c所示。可以使用刮板614来沉积绝缘材料612。如图6d所示，当完成绝缘材料612的应用时，沟槽609变得填充有绝缘材料612。在一些实现方式中，绝缘材料612可以包括填充有反射颗粒的粘合剂材料。例如，绝缘材料612可以包括与tio2混合的硅树脂或白色焊接掩模。作为另一示例，绝缘材料612可以包括与tio2混合的环氧树脂或白色焊接掩模。
48.在步骤620，移除模板608，如图6e所示。在移除模板608之后，通过毛细管作用将绝缘材料612吸到led管芯402的边缘，以至少覆盖其半导体结构406的侧面，如图6f所示。
49.在步骤625，固化绝缘材料612以形成绝缘侧覆层412。在一些实现方式中，绝缘材料612可以通过加热至100-150摄氏度而仅部分固化。部分固化绝缘材料612可以允许其与反射材料628（图6g中示出）在反射材料628随后被沉积和固化时结合。
50.在步骤630，将模板624放置在led管芯402之上，如图6g所示。模板624可以是限定每个led管芯402周围的沟槽626的阶梯模板。根据本公开的方面，模板624可以包括任何合适类型的模板，诸如例如3d电铸模板或网状模板。
51.在步骤635，将反射材料628铺展在模板624上并沉积到沟槽626中。如图6d所示，反射材料628可以用刮板631沉积到沟槽626中。结果，沟槽626可以变得填充有反射材料628，
如图6h所示。在一些实现方式中，反射材料628可以包括填充金属粉末的粘合剂材料。例如，反射材料628可以包括银浆，该银浆包括溶剂、粘合剂和促进与绝缘材料612和/或led管芯402的波长转换器410的粘附的添加剂。
52.在步骤640，移除模板624，如图6i所示。在移除模板之后，通过毛细管作用将反射材料628吸到led管芯402的边缘，以至少覆盖其透明衬底408和波长转换器410的侧面。如图6j所图示，在反射材料628被吸到led管芯402的边缘之后，它可以形成与led管芯402的顶表面齐平的表面。
53.在步骤645，固化反射材料628以形成反射侧覆层414。在一些实现方式中，反射材料628可以被烧结以烧掉任何溶剂并形成固体反射侧覆层414。在反射材料628包括银浆反射材料的例子中，它可以具有约220℃的低烧结温度以及约2小时的短烧结时间。附加地或替代地，在一些实现方式中，保留在固体反射侧覆层414中的添加剂促进反射侧覆层414与透明衬底408或波长转换器410之间的粘附。附加地或替代地，在绝缘材料612在步骤625仅部分固化的例子中，可以在步骤645完成绝缘材料的固化。在一些实现方式中，绝缘材料612和反射材料628的同时固化可以导致绝缘侧覆层412和反射侧覆层414之间的更强粘合。
54.在步骤650，led管芯402彼此分离和/或与支撑件604分离。如图6j所图示，各个led可以沿着线638从支撑件604单体化。
55.在一些实现方式中，沟槽609可以定尺寸成接纳足够量的绝缘材料612以覆盖led管芯402的半导体结构的侧面。附加地或替代地，沟槽626可以定尺寸成接纳足够量的绝缘材料612以覆盖led管芯402的剩余部分而不溢出到波长转换器410的顶表面上。附加地或替代地，沟槽626可以比沟槽609更深。附加地或替代地，沟槽609和沟槽626中的任一个可以比led管芯402的高度更深。
56.图1-6j仅作为示例而提供。关于这些附图讨论的元件中的至少一些可以以不同的顺序布置、组合和/或完全省略。将理解，本文描述的示例的提供，以及表达为“诸如”、“例如”、“包括”、“在一些方面中”、“在一些实现方式中”等的条款不应解释为将所公开的主题限制于具体示例。
57.已经详细描述了本发明，本领域技术人员将理解，在给出本公开的情况下，可以在不脱离本文描述的发明构思的精神的情况下对本发明进行修改。因此，不旨在将发明的范围限于所图示和描述的具体实施例。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
