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CN102280567A - 利用分配的密封剂的半导体发光器件的封装及其封装方法 - Google Patents

利用分配的密封剂的半导体发光器件的封装及其封装方法 Download PDF

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CN102280567A CN2011102018519A CN201110201851A CN102280567A CN 102280567 A CN102280567 A CN 102280567A CN 2011102018519 A CN2011102018519 A CN 2011102018519A CN 201110201851 A CN201110201851 A CN 201110201851A CN 102280567 A CN102280567 A CN 102280567A
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Abstract

一种装配LED芯片的下底座包括衬底、配置以接收衬底上表面上的LED芯片的管芯附着垫、在衬底上围绕该管芯附着垫并限定衬底上表面的第一密封区的第一弯月形控制特征、和在衬底上围绕第一密封区并限定衬底上表面的第二密封区的第二弯月形控制特征。第一和第二弯月形控制特征可与管芯附着垫基本共面。封装的LED包括如上所述的下底座并且进一步包括管芯附着垫上的LED芯片、第一密封区内的衬底上的第一密封剂、和第二密封区内的并且覆盖第一密封剂的衬底上的第二密封剂。还公开了方法实施例。

Description

利用分配的密封剂的半导体发光器件的封装及其封装方法
技术领域
本发明涉及半导体发光器件以及半导体发光器件的制备方法，更具体地涉及用于半导体发光器件的封装和封装方法。 
背景技术
发光二极管和激光二极管是众所周知的一旦施加足够的电压就能够产生光的固态电子器件。发光二极管和激光二极管通常可以称为发光器件（“LED”）。发光器件通常包括在例如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓等衬底上生长的外延层上形成的p-n结。由该LED产生的光的波长分布通常取决于制成该p-n结的材料和组成该器件有源区的薄外延层的结构。 
典型地，LED包括衬底、形成在衬底上的n型外延区和形成在n型外延区上的p型外延区（反之亦然）。为了容易向该器件施加电压，在器件的p型区（典型地，暴露的p型外延层）上形成阳极欧姆接触和在器件的n型区上（例如衬底或暴露的n型外延层）形成阴极欧姆接触。 
为了将LED用于电路中，已经知道将LED封入封装，以提供周围环境和/或机械保护、颜色选择、聚焦等。LED封装还包括用来将LED芯片电连接到外部电路的装置，例如，电导线或迹线。在图1A示出的典型封装10中，LED 12通过焊料键合或导电环氧树脂的方式安装在反射杯13上。一个或多个引线键合将LED 12欧姆接触连接到导线15A、15B，导线15A、15B可以附着到反射杯13或与反射杯13是整体的。该反射杯可以填充包含例如磷的波长变换材料的密封剂材料16。LED发射的第一波长的光可以被磷吸收，磷可以响应发射第二波长的光。然后将整个组件密封在透明的保护树脂14中，树脂14可以铸模成透镜的形状，以校准由LED芯片12发射的光。虽然反射杯可将光引导在向上的方向上，但当光反射时可能产生光学损耗（即，一些光可以被反射器杯吸收，而没有被反射）。 
在图1B示出的另一常规封装20中，多个LED芯片22被安装到印刷电路板（PCB）载体23上。在LED 22上的欧姆接触和PCB 23上的电迹线25A、25B之间制造一个或多个引线键合连接。然后用一滴透明树脂24覆盖每个安装的LED 22，树脂24可以对该芯片提供环境和机械保护，同时也用作透镜。然后可以通过将PCB载体23锯成每个都包含一个或多个LED芯片22的小方块，而将各自封装的LED 22分开。 
发明内容
本发明的实施例提供用于安装LED的下底座，该下底座包括具有上表面的衬底，衬底上表面上的配置来接收LED芯片的管芯附着垫，衬底上的第一弯月形控制特征围绕着管芯附着垫并限定衬底上表面的第一密封区，衬底上的第二弯月形控制特征围绕着第一密封区并限定衬底上表面的第二密封区。在一些实施例中，第一和第二弯月形控制特征与管芯附着垫基本共面。 
在其它实施例中，该衬底是印刷电路板（PCB）。该管芯附着垫和第一与第二弯月形控制特征可在该衬底上形成为金属迹线。在一些实施例中，弯月形控制特征可包括与管芯附着垫不同的材料。例如，该弯月形控制特征可包括例如阻焊材料和/或聚酰亚胺等的聚合物。在一些实施例中，管芯附着垫和第一与第二弯月形控制特征包括相同的材料。此外，第一和/或第二弯月形控制特征可包括直接形成在衬底上的镀铜或其它金属的膜。第一和/或第二弯月形控制特征可包括衬底上的图案化特征的角。此外，该管芯附着垫可包括金属迹线上的金属叠层。 
在本发明的另外实施例中，衬底上的引线键合垫设置在第二密封区内。该引线键合垫可设置在第一密封区内。该衬底可包括与衬底的上表面相对的下表面，并且该下底座可进一步包括衬底下表面上的电极。导电通孔可穿过该衬底从该电极向管芯附着垫延伸。此外，导电通孔可穿过该衬底从该电极向引线键合垫延伸。 
在其它实施例中，电极可在衬底的上表面上。该电极可由与第一和第二弯月形控制特征相同的材料形成。此外，导电通孔可穿过该衬底从下电极向衬底上表面上的电极延伸。 
在再另外的实施例中，下底座还包括设置在第一密封区内且围绕管芯附着垫的第三弯月形控制特征。该第三弯月形控制特征可限定第一密封区内的第三密封区。第一弯月形控制特征和第三弯月形控制特征可一起限定围绕第三密封区的第一密封区中的区域。被第一弯月形控制特征和第三弯月形控制特征限定的第一密封区的区域可以是环形的。 
在其它实施例中，在第一弯月形控制特征和第二弯月形控制特征之间的衬底上，下底座可包括至少一个表面特征。在第一弯月形控制特征和第二弯月形控制特征之间的衬底上，下底座包括一个或多个表面特征，其中从第一弯月形控制特征向第二弯月形控制特征沿射线方向延伸的路径被至少一个表面特征中断。表面特征可以是连续的或间断的，并且可由与第一和第二弯月形控制特征相同的材料形成。例如，表面特征可包括例如镀铜膜的金属膜。在一些实施例中，表面特征可包括与管芯附着垫不同的材料。例如，表面特征可包括例如阻焊材料材料和/或聚酰亚胺等的聚合物。 
在其它实施例中，用于安装LED的下底座包括具有上表面的衬底和衬底上表面上的导电图案。该导电图案包括配置来接收LED芯片的部分。衬底上的第一弯月形控制特征围绕着下底座，并限定衬底上表面的第一密封区。衬底上的第二弯月形控制图案围绕着第一密封区，并限定衬底上表面的第二密封区。 
导电图案可包括直接在衬底上的导电迹线，并且可进一步包括设置在第二密封区内的引线键合垫。该引线键合垫可设置在第一密封区内。该导电图案可另外包括设置在第二密封区外的电极。 
在一些实施例中，封装的LED包括如上所述的下底座，且进一步包括管芯附着垫上的LED芯片、第一密封区内的衬底上的第一密封和第二密封区内的衬底上且覆盖第一密封的第二密封。 
根据本发明的一些实施例的封装LED进一步包括LED芯片和引线键合垫之间的引线键合连接。另外，封装LED可进一步在管芯附着垫上包括静电放电（ESD）保护芯片。第一和/或第二密封剂可以包括硅凝胶和/或环氧树脂。另外，第一和/或密封剂可以包括波长变换材料，例如，磷和/或纳米晶体。 
在一些实施例中，封装的LED包括如上所述的下底座，并且进一步包括管芯附着垫上的LED芯片。在由第一弯月形控制特征和第二弯月形控制特征限定的第一密封区的区域内的衬底上提供第一密封剂。在第三密封区内的衬底上提供第二密封剂。在覆盖第一密封剂和第二密封剂的第二密封区内的衬底上提供第三密封剂。 
在另外的实施例中，提供形成LED下底座和封装LED的方法，包括：在衬底上沉积金属层，并图案化该金属层以形成管芯附着垫、围绕该管芯附着垫并限定衬底上表面的第一密封区的第一弯月形控制特征和围绕第一密封区并限定衬底上表面的第二密封区的第二弯月形控制特征。 
形成封装LED的一些方法包括：在衬底上沉积金属层并图案化该金属层以形成管芯附着垫、第一弯月形控制特征和第二弯月形控制特征。第一弯月形控制特征可围绕管芯附着垫并限定衬底上表面的第一密封区。第二弯月形控制特征可围绕第一密封区，并限定衬底上表面的第二密封区。 
根据本发明的其它方法进一步包括在衬底上的管芯附着垫上安装LED芯片。第一密封区内将第一密封材料分配到衬底和安装的LED芯片上，固化第一密封材料。在固化了第一密封材料之后，可将第二密封材料分配到第二密封区内的衬底上，固化第二密封材料。一定量的密封材料可在分配第一密封材料之前预分配在LED芯片附近。在一些实施例中，可分配足够量的第一密封材料，以充分覆盖该LED芯片。 
在一些实施例中，图案化金属层包括图案化该金属层以在第二密封区内形成引线键合垫。该方法可以进一步包括在LED芯片和该引线键合垫之间形成引线键合连接。 
在一些实施例中，第一密封材料包括波长变换材料，例如磷和/或纳米晶体。图案化金属层可以进一步包括在第一和第二弯月形控制特征之间形成至少一个表面特征。表面特征可有助于密封材料粘附到衬底的表面和/或粘住弯月形控制特征。 
根据本发明的另外实施例的形成封装LED的方法包括在衬底上沉积金属层并图案化该金属层以形成管芯附着垫、第一弯月形控制特征、第二弯月形控制特征和第三弯月形控制特征。第一弯月形控制特征可围绕管芯附着垫并限定衬底上表面的第一密封区。第二弯月形控制特征可围绕第一密封区并限定衬底上表面的第二密封区。第三弯月形控制特征可形成在第一密封区内，并可以围绕管芯附着垫，由此在第一密封区内限定第三密封区。第一弯月形控制特征和第三弯月形控制特征可一起限定第一密封区中围绕第三密封区的区域。第一密封材料可分配成对应围绕第三密封区的区域的形状的形状。例如，在本发明的一些实施例中，围绕第三密封区的区域的形状是环形的，并且第一密封材料可通过圆周运动移动分配针来分配。 
在其它实施例中，LED芯片被安装在管芯附着垫上，并且在由第一弯月形控制特征和第三弯月形控制特征限定的第一密封区中的区域内分配第一密封材料。然后可固化第一密封材料，并且可将第二密封材料分配到第三密封区内的衬底上。然后可固化第二密封材料。第三密封材料可分配在第二密封区内，并且可固化第三密封材料。分配的第一密封材料可在LED芯片周围限定空腔，分配第二密封材料可包括在固化了第一密封材料之后将第二密封材料分配进LED芯片周围的空腔中。第一密封材料、第二密封材料和/或第三密封材料可包括波长变换材料。 
在另外的方法中，可在第二密封区外形成弯月形延伸特征。该弯月形延伸特征可围绕着第二密封区并限定衬底上表面的密封延伸区。在固化了第二密封材料之后，第四密封材料可分配进密封延伸区，并固化第四密封材料。密封延伸区可具有与第二密封区的边缘形状不同的边缘形状。例如，密封延伸区可具有为卵形、圆形、长方形和/或大体正方形的边缘形状。在一些实施例中，弯月形延伸特征可包括与管芯附着垫不同的材料。例如，弯月形控制特征可包括例如阻焊材料和/或聚酰亚胺的聚合物。 
附图说明
图1A和1B是示出常规发光器件封装的截面侧视图； 
图2A是示出根据本发明一些实施例的发光器件下底座的截面图；
图2B是示出图2A的发光器件下底座的顶视图；
图2C是示出利用图2A的下底座根据本发明一些实施例的发光器件封装的截面图；
图3A是示出根据本发明另外实施例的发光器件下底座的截面图；
图3B是示出图3A的发光器件下底座的顶视图；
图3C是示出利用图3A的下底座根据本发明一些实施例的发光器件封装的形成方法的截面图；
图3D是示出利用图3A的下底座根据本发明一些实施例的发光器件封装的截面图；
图4A-4D是示出根据本发明一些实施例的发光器件封装形成方法的截面图；
图5是示出根据本发明另外实施例的发光器件下底座的顶视图；
图6A是示出根据本发明另外实施例的发光器件下底座的顶视图；
图6B是示出利用图6A的下底座根据本发明一些实施例的发光器件封装的截面图；
图6C是利用图6A的下底座根据本发明一些实施例的发光器件封装的透视图；
图7是示出根据本发明另外实施例的发光器件下底座的顶视图；
图8是根据本发明的一些实施例用来分配用于封装发光器件的密封材料的系统的示意图；和
图9-11是示出根据本发明一些实施例的方法的流程图。
具体实施方式
参考示出了本发明实施例的附图，现在较全面的说明本发明。然而，本发明可以用不同的形式实施，并且不应该解释为限制于这里列出的实施例。相反，提供这些实施例以使得该公开更充分和完整，并且将本发明的范围全面地传达给本领域的技术人员。在这些图中，为了清楚起见可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。贯穿全文相同的附图标记指相同的元件。 
应该理解，当例如层、区域或衬底的元件称为在另一个元件“上”时，其可以直接在另一个元件之上或者还可存在中间元件。应该理解，如果元件的部分，例如表面，被称为“内部”，那么它就比元件的其它部分更远离该器件的外部。另外，关系术语例如“在……下方”或“在……上面”在这里可以用来说明相对于在图中示出的衬底或基层一个层或区域对另一个层或区域的关系。应该理解，这些术语还包括除了图中指示的方位之外器件的不同方位。最后，术语“直接”指的是没有中间元件。这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任意和全部组合。如这里所使用的，源自拉丁短语“exempli gratia”的“等”（通用缩写“e.g.”)可以用来引入或指定先前提到项目的一个或多个一般实例，并不是指限制这些项目。如这里使用的，源自拉丁短语“id est”的“即”（通用缩写“i.e”）可以从更一般的叙述来详细说明具体项目。 
应该理解，虽然术语第一、第二等在这里可以用来说明不同的元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该被这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。由此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以称为第二元件、部件、区域、层或部分，而没有偏离本发明的教导。 
在这里参考示意性示出本发明的理想实施例的截面图、透视图和/或平面图，说明本发明的实施例。同样，可以预期作为例如由制造技术和/或公差的结果引起的图示结构形状的变化。由此，本发明的实施例不应该解释为限制于这里示出的具体区域的形状，而应包括例如由制造造成的形状偏离。例如，图示或描述为长方形的区域通常具有由于正常的制造公差引起的圆形或曲线特征。由此，在图中示出的区域本质上是示意性的，且它们的形状并不是要说明器件区域的准确形状，并且不是要限制本发明的范围。 
除非另外定义，否则这里使用的所有术语（包括技术和科技术语）具有与本发明所属领域内的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。应该进一步理解，术语，如通常使用的词典中定义的术语，应该解释为具有与其在相关技术和本说明书的含义一致的含义，并且不能解释为理想或过度形式的意义，除非这里清楚地如此定义。 
这里将说明用于封装半导体发光器件的本发明的不同实施例。如这里所使用的，术语半导体发光器件可包括发光二极管、激光二极管和/或其它半导体器件，这样的半导体器件包括：一个或多个可包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其它半导体材料的半导体层；可包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其它微电子衬底的衬底；以及一个或多个可包括金属和/或其它导电层的接触层。在一些实施例中，可提供紫外、蓝和/或绿光发射二极管。还可提供红和/或琥珀光LED。对于具有本领域技术的人员来说，半导体发光器件的设计和制造是众所周知的，且在这里不详细说明。 
例如，半导体发光器件可以是在碳化硅衬底上制备的氮化镓基LED或激光器，例如由美国北卡罗来纳州达拉谟（North Carolina，Durham）的Cree公司制造和销售的那些器件。本发明可以适合使用在美国专利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，其作为参考包含在这里，就如同在这里全部列出。其它合适的LED和/或激光器是在2003年1月9日公开的题目为“Group Ⅲ Nitride Based Light Emitting Diode Structures With a Quantum Well and Superlattice，Group Ⅲ Nitride Based Quantum Well Structures and Group Ⅲ Nitride Based Superlattice Structures”的美国专利公开US2003/0006418 A1中描述的，以及题目为“Light Diodes Including Modifications for Light Extraction and Manufacturing Methods Therefor”的美国专利公开US2002/0123164 A1中描述的。另外，涂磷的LED，例如在题目为“Phosphor-Coated Light Emitting Diodes Including Tapered Sidewalls and Fabrication Methods Therefor”的美国专利公开2004/0056260 A1中描述的，也适合用于本发明的实施例，该美国申请的公开作为参考包括在这里，就像全部列出一样的。该LED和/或激光器可以配置来操作，以便光发射通过衬底。在这些实施例中，可以图案化该衬底，以增强例如在上面引用的美国专利公开2002/0123164 A1中描述的器件的光输出。 
参考图2A-2C的实施例，说明了用来安装LED芯片114的下底座100。下底座100包括具有上表面110A和下表面110B的衬底110。衬底110可包括印刷电路板（PCB）、铝块、氧化铝、氮化铝或硅晶片，或任何其它合适的衬底材料，例如可由Chanhassen，MN的Bergquist公司获得的T-Clad热覆（thermal clad）绝缘衬底材料。 
如图2A-2C所示，在衬底110的上表面110A上形成多个图案化的金属特征。该图案化的金属特征可包括，例如，管芯附着垫112、引线键合垫120、第一弯月形控制特征116、第二弯月形控制特征118和/或电极124。衬底110的上表面110A上的导电特征可以利用例如电镀工艺形成。电镀(plate)工艺可用来在衬底上电镀薄或厚的金属膜。在典型的电镀工艺中，钛粘附层和铜籽晶顺序溅射到衬底上。然后，将大约75微米的铜电镀到铜籽晶上。由此，可利用电镀工艺来形成具有特定结构的金属膜。可利用标准的光刻工艺图案化沉积的金属膜，以在衬底上制造具有期望图案的金属膜。可选地，粘附层和籽晶可以利用例如金属掩模溅射，以形成期望的图案。电镀工艺还可以用来形成穿过衬底的导电金属通孔。 
在本发明的一些实施例中，第一和第二弯月形控制特征116、118可由与管芯附着垫112和/或引线键合垫120不同的材料形成。例如，弯月形控制特征116、118、210可包括聚合物，如包括例如聚酰亚胺的阻焊材料。特别是，聚合物（如聚酰亚胺）可提供用作弯月形控制特征的合适的材料，因为聚酰亚胺具有高表面能，这可提供更好的弯月形控制性质。 
导电通孔可在形成在衬底相对侧上的特征之间提供电接触。因此，形成在衬底110的上表面上的各个导电特征可用相同的材料形成。例如，导电特征可包括利用电镀工艺沉积的铜。然而，在一些实施例中，一些特征可包括附加的金属。例如，管芯附着垫112可用附加的金属和/或其它材料电镀和/或涂敷，以使得管芯附着垫112更适合安装LED芯片114。例如，管芯附着焊垫112可电镀有附加的层，例如，附加的粘附、键合、反射器和/或阻挡层（未示出）。 
如图2B的实施例所示，管芯附着垫112通常可位于衬底110的上表面110A的中心。管芯附着垫112通常可以为圆形，或者可具有任何其他期望的形状。如图2B进一步所示的，形成在衬底110上的第一弯月形控制特征116围绕着管芯附着垫112，并且在第一弯月形控制特征116的边缘（periphery）内部的衬底110的上表面110A上限定第一密封区115。第二弯月形控制特征118围绕着第一密封区115，并且在第二弯月形控制特征118的边缘内部的衬底110的上表面110A上限定第二密封区125。如图2B所示，第二密封区125可围绕和包围第一密封区115。 
在第一密封区115内和/或在第二密封区125内的衬底110的上表面110A上，可形成引线键合垫120。还可以在衬底110的上表面110A上形成一个或多个电极124。另外，如图2A所示，在衬底110的下表面110B上可形成一个或多个下电极126。 
一个或多个导电通孔122可将一个或多个下电极126A、126B连接到衬底110的上表面110A上的不同特征上。例如，导电通孔122中的一个可电连接电极124A、124B与各自的下电极126A、126B。同样，导电通孔122中的一个可电连接引线键合垫120与下电极126A，和/或导电通孔122中的一个可电连接管芯附着垫112与下电极126B。 
如图2C的实施例所示，安装在管芯附着垫112上的LED芯片114可用密封材料130覆盖。密封材料130可利用，例如下面更全面说明的自动分配（dispense）系统分配到衬底110的上表面110A上。密封材料130可包括液体硅树脂、环氧树脂和/或其它合适的光学密封材料。密封材料130中可包括波长变换材料，例如磷和/或纳米晶体，以将由LED芯片114发射的光的波长变换成第二波长。 
如图2C所示，第一密封材料130分配在由第一弯月形控制特征116限定的第一密封区115内。当第一密封材料130分配在第一密封区115内时，其可在LED芯片114上形成液体弯月形（即，弯曲的气泡或圆顶）。液体密封材料130的表面张力可使其粘住第一弯月形控制特征116。例如，液体密封材料130可粘住第一弯月形控制特征116的角116a和/或第一弯月形控制特征116的表面。例如，如图2C所示，密封材料130可粘住弯月形控制特征116的角116a，它是离密封材料130的圆顶的中心最远的位置。分配的第一密封材料可通过例如在适当的温度加热适当的时间来固化，以使得第一密封材料在LED芯片114上硬化。很显然，固化步骤可包括全面和/或部分固化密封材料。全面固化会使液体密封材料完全硬化，而部分固化会使液体密封材料仅部分硬化。例如，希望足够地部分固化分配的液体密封剂，以允许执行随后的分配和/或其它工艺步骤。在已经执行了一些或所有的随后的分配之后，可以执行全面固化。可选地，也希望在每个分配步骤之后进行全面固化。 
如图2C进一步所示的，引线键合连接128可形成在LED芯片114和引线键合垫120之间。引线键合连接128可在分配第一密封材料130之前进行，以便在固化时第一密封材料130可在引线键合连接128周围硬化。 
在固化了第一密封材料130之后，可在衬底110的上表面110A的第二密封区125内，即在固化的第一密封材料130上，分配第二密封材料140。第二密封材料140可在第二密封区125上形成弯月形圆顶。同第一密封材料130一样，例如，由于密封材料140中的表面张力，第二密封材料140可粘住第二弯月形控制特征118的角118a或表面。第二密封材料140可包括透明硅凝胶、环氧树脂和/或任何其它透光的密封材料。分配的第二密封材料140可通过例如将密封材料加热到适当的温度持续适当的一段时间来固化，以使第二密封材料140硬化。从而第二密封材料140可在固化的第一密封材料130和LED芯片114上形成光学透镜。 
根据本发明的一些实施例封装的LED芯片114可以近似为理想的点光源。由此，可简化封装的LED的二次光学设计（未示出）。另外，当根据本发明的一些实施例封装LED芯片114时，由于可避免与将LED芯片安装在反射器杯内部相关的光学损耗，所以可提高封装的LED的光输出量。 
参考图3A-3D，说明根据本发明的其它实施例。如图3A所示，用于安装LED芯片114的下底座200包括具有上表面110A和下表面110B的衬底110。例如，通过电镀工艺，在衬底100的上表面110A上形成多个金属特征。例如，同图2A-2C示出的实施例一样，下底座200可以包括管芯附着垫112、引线键合垫120、限定第一密封区115的第一弯月形控制特征116和限定第二密封区125的第二弯月形控制特征118。另外，本发明的实施例可以进一步包括第三弯月形控制特征210，其形成在围绕管芯附着垫112的第一密封区115内，并限定第三密封区215。另外，第一弯月形控制特征116和第三弯月形控制特征210限定围绕第三密封区215的第一密封区115内的区域。如上所述，弯月形控制特征116、118、210可包括与管芯附着垫112和引线键合垫120不同的材料。例如，弯月形控制特征116、118、210可包括例如聚酰亚胺的聚合物。 
如图3B所示，第一弯月形控制特征116、第二弯月形控制特征118和第三弯月形控制特征210通常可以为圆形。从而，在第一弯月形控制特征116和第三弯月形控制特征210之间限定的区域225通常可以为环形或环状。如下面更详细说明的，通过以圆周运动移动分配针，密封材料可以以例如圆形图案沉积在环形区225中。通过这种方式，可以用针将期望的图案“画”到衬底上。 
第一、第二和第三弯月形控制特征116、118、210，也可以是其它形状。例如，弯月形控制特征通常可以是卵形和/或矩形形状。在一些实施例中，弯月形控制特征可以是形成在衬底110的上表面110A上的连续特征。如果弯月形控制特征是不连续的特征，则在由该弯月形控制特征限定的区域内分配的密封材料很可能不能限制在期望的区域内。 
如图3A所示，第一密封材料230可分配在由第一弯月形控制特征116和第三弯月形控制特征210限定的区域225内。如图3A所示，第一密封材料230可粘住远离区域225的中心的第一弯月形控制特征116的角116a和第三弯月形控制特征210的角210a。也就是说，当分配时，密封材料230可向外流，直到其达到各自第一和第三弯月形控制特征116、210的外角，在那里例如通过表面张力其可以被保持在原地。例如，通过在适当的温度加热密封材料适当的一段时间，通过允许分配的密封剂在室温下呆上适当的一段时间，通过紫外光曝光，和/或借助催化剂，可固化分配的第一密封材料230。固化的第一密封材料230由此可形成围绕包括管芯附着垫112和安装在其上的LED芯片114的第三密封区215的硬化环。在一些实施例中，第一密封材料230可以限定围绕LED芯片114的空腔220。第一密封材料230的高度可以大于、等于或小于在管芯附着垫112上安装的LED芯片114的高度。 
如图3C所示，第二密封材料240可分配到由第一密封材料230限定的空腔220中。在一些实施例中，第二密封材料240可包括波长变换材料，例如磷和/或纳米晶体。用上面说明的方式，可使分配的第二密封材料240固化。接下来，如图3D所示，第三密封材料250可分配在第二密封区125内（即，在第一密封材料230和第二密封材料240上）。在LED芯片114、第一密封材料230和第二密封材料240上，第三密封材料250可形成圆顶的弯月形透镜。可以如上所述使分配的第三密封材料250固化。 
在图4A-4C中示出了本发明的其它实施例。在图4A-4C的实施例中，单个图案化的表面特征308提供在特征308的第一角308a处的第一弯月形控制特征116和在特征308的相对角308b处的第三弯月形控制特征210。特征308的第一角对应于大体环形特征的外圆周。特征308的第二角可对应于特征308的内圆周。通过在特征308上分配密封材料，可分配第一密封材料230。在特征308上密封材料230可向外流动，并粘住特征308的内和外边沿（即，分别为第一弯月形控制特征116和第三弯月形控制特征210）。如图4B所示，第二材料240可分配在由第一密封材料230限定的空腔220内。第三密封材料250可分配在第二密封区250内，以在LED芯片114上形成圆顶形弯月形透镜。 
如图5所示，根据本发明的一些实施例可以包括形成在第一弯月形控制特征116和第二弯月形控制特征118之间的衬底110的上表面110A上的一个或多个表面特征310。表面特征310可包括多个彼此交叠的图案化特征，以便沿着从第一弯月形控制特征116向第二弯月形控制特征118的射线方向延伸的任意路径325被至少一个表面特征310中断。表面特征310可执行许多功能。首先，表面特征310可在衬底110的上表面110A上提供图案化特征，在该表面上分配的密封材料可抓住该图案化的特征，其可在密封材料和衬底110的上表面110A之间提供更好、更机械坚固的连接。另外，表面特征310可使液体密封材料越过形成表面特征310的区域表面的流动变慢，因此例如液体密封材料更有可能粘住所期望的弯月形控制特征。例如，当在第二密封区125内分配密封材料时，如果该材料在区域125内流动太快，其会流过弯月形控制特征118，并会到第二密封区125外面。然而，当第二密封材料140的流动被表面特征310限制时，密封材料可更可靠地粘住第二弯月形控制特征118。在图5中，示出的表面特征310在第一弯月形控制特征116和第二弯月形控制特征118之间。然而，本领域内的技术人员应该理解，表面特征310能够形成在要分配密封材料的上表面11A的任何区域。而且，应该理解，虽然表面特征310示出为不连续的，但是表面特征310可以是连续的，只要它们足够小或用适当的形状和/或厚度形成，以便密封材料不会非期望地粘住表面特征310的边沿或表面。 
现在参考图6A-6C，说明根据本发明的另外实施例。如图6所示，可在第二弯月形控制特征118外的衬底110的上表面110A上形成一个或多个弯月形延伸特征300A、300B。如图6A所示，弯月形延伸特征300A、300B可具有与第二弯月形控制特征118的边缘几何图形不同的边缘几何图形。在图6A示出的实施例中，第二弯月形控制特征118总体为圆形，而弯月形延伸特征300A、300B总体上具有顺序增加轴长度和离心率（即，增加长轴长度对短轴长度的比）的椭圆形状。在沉积和固化第二密封材料140之后，由第二密封材料140形成的透镜的形状可通过在由密封延伸特征300A和300B限定的区域内分配附加的密封材料来修改。由此，覆盖LED芯片114的透镜的最终形状可由密封延伸特征300A、300B的形状以及使用的分配/固化步骤的数目来确定。可使用多个密封延伸特征300A、300B 来逐渐增加该透镜的尺寸和/或改变该透镜的形状，同时在任何给定的分配/固化周期中限制要被分配的密封材料的量。虽然在图6A-6C中示出了两个密封延伸特征300A、300B，但是应该认识到可以提供更多或更少的密封延伸特征。表面特征310和/或弯月形延伸特征300A、300B可包括与形成管芯附着垫112同时形成的图案化的金属膜。在本发明的一些实施例中，表面特征310和/或弯月形延伸特征300A、300B可包括不同的材料，例如聚酰亚胺的聚合物。 
如图6B所示，在沉积和固化第二密封材料140之后，可在由密封延伸特征300A界定的区域315A内分配一定数量的密封材料330A。密封材料330A可被固化，以形成具有与由第二密封材料140形成的圆顶不同的边缘形状的硬化圆顶332A。如果希望，可在由密封延伸特征300B限定的区域315B内分配第二数量的密封材料330B。分配的密封材料330B可被固化，以在LED芯片114上形成具有与第二密封材料140或圆顶332A不同的边缘形状的硬化透镜332B。该过程可以任意重复，直到在LED芯片114上形成期望形状的弯月形透镜。 
图6C是包括在其上形成了硬化的圆顶透镜332A的衬底110的所得到的LED封装350的透视图。 
如图7所示，密封延伸区可具有除圆形或卵形之外的形状。特别是，密封延伸特征300A、300B可具有大体为正方形和/或长方形的边缘形状。也可以是其它形状，并且可使用其它形状来任意生产不同形状的透镜。 
在根据本发明封装的LED的制造中，精确输送小体积液体的能力是重要的。半导体工业中各种不同制造操作利用亚微升控制液体的分配。这种使用可以实现精确地、可重复地和快速地分配准确的液体的量。不精确的分配会对制作过程的产量产生不利影响。 
如上面所讨论的，在发光器件114安装在衬底110上之后，微升数量的密封材料，例如液体硅凝胶，被分配到一个或多个密封区。在分配密封材料时，典型地，一珠(a bead of)材料形成在分配针上，然后接触到衬底110和/或发光器件114的表面上。当针退回时，密封材料和衬底110上的表面之间的表面张力和重力会使密封材料脱离分配针并保留在衬底110上。在一些实施例中，在珠滴接触衬底的表面之后，通过圆周运动移动该针，密封材料可分配成期望的图案，例如，圆形图案。用这种方式，可用针将期望的图案“画”到衬底上。 
在图8中示出了根据本发明一些实施例的用于分配用于封装发光器件的密封材料的系统400。系统400包括框架402，框架402可以附着在关节臂（未示出）上，配置关节臂来可控制地在X、Y和Z维度上移动框架402。针底座部件404安装在框架402上，并且密封剂供应线406耦合到针底座部件404，用于将一定数量的密封材料供给安装在针底座部件404上的中空分配针408。一珠密封剂410可形成在分配针408的尖端。如上所述，通过使珠410接触衬底110和/或LED 114的表面，可将这珠密封剂410分配到衬底110和/或LED芯片114上。而且，当分配密封剂时，可通过在X和Y维度上移动框架402来控制所分配的密封剂的形状。例如，在珠410接触环形区域内的衬底110的表面之后，通过以圆形图案移动框架可将密封剂有效地分配到环形区域中。 
可选择用于分配的材料的粘性和/或其它性质，以使得例如出现润湿，而不会形成气泡。在本发明的其它实施例中，可将涂层施加到由分配的材料接触的表面上以加快/延迟润湿速率。例如，利用留下微小残留物的某些已知清洗工序，可处理所选的表面，由此，用于设计润湿行为的动力学。 
由于衬底110、LED芯片114和密封材料410的表面性质，分配的密封材料可用使气泡形成在其中的方式流动。尤其是，密封材料可在LED芯片114的侧壁周围比在LED芯片114的顶部上移动或“通过毛细作用传送”（“wick”）得更快。结果，当侧流的密封材料相遇时，气泡会在LED 114的与分配密封材料的那侧相对的一侧被俘获，然后密封材料流过LED芯片114的顶部。从而，当将密封材料分配到包括LED芯片114的密封区，例如，图2B中示出的密封区115中时，可将密封剂预分配为邻近LED芯片114选择来基本上覆盖LED芯片114的第一分配部分，和选择填充密封区115的第二分配部分。可选择分配的密封材料的第一部分的量来减少或防止在LED芯片114周围形成气泡。同样，这里使用的“基本上”覆盖LED芯片114 指的是覆盖LED芯片114结构足以使得当分配密封材料的剩余部分时一般不会产生气泡。在允许沉淀密封材料的最初分配的部分之后，可将密封材料的第二部分分配到密封区中。 
在图9-11中进一步示出了根据本发明的一些实施例形成下底座和封装的LED的方法。参考以上图2A-8中所示的实施例说明图9-11中所示的方法。如图9所示，根据本发明的一些实施例形成LED下底座的一些方法500包括在衬底110上沉积金属层（方框510）；以及图案化该金属层以形成管芯附着垫112、围绕管芯附着垫112并且限定衬底110上表面的第一密封区115的第一弯月形控制特征116、和围绕第一密封区115并限定衬底110上表面的第二密封区125的第二弯月形控制特征118（方框520）。 
在图10中示出了根据本发明的一些实施例形成封装的LED的方法。如这里所示出的，根据本发明一些实施例的方法600可包括在衬底110上沉积金属层（方框610），以及图案化该金属层以形成管芯附着垫112、第一弯月形控制特征116和第二弯月形控制特征118（方框620）。第一弯月形控制特征围绕管芯附着垫112并限定了衬底110上表面的第一密封区115，第二弯月形控制特征118围绕第一密封区115并限定了衬底110上表面的第二密封区125。 
方法600进一步包括在衬底110上的管芯附着垫112上安装LED芯片114（方框630）。然后将第一密封材料130分配到第一密封区115内的衬底110和LED芯片114上（方框640），并固化第一密封材料130（方框650）。 
在使第一密封材料固化之后，将第二密封材料140分配到第二密封区125内的衬底110上（方框660），并固化第二密封材料140（方框670）。 
在一些实施例中，图案化该金属层包括图案化该金属层以在第二密封区125内形成引线键合垫120。在一些实施例中，该方法进一步包括在LED芯片114和引线键合垫120之间形成引线键合连接。 
如上所述，本发明的一些实施例包括在分配第一密封材料130之前，邻近LED芯片114预分配一定量的密封材料。而且，可预分配足够量的第一密封材料130以基本覆盖LED芯片114。在一些实施例中，第一密封材料130包括波长变换材料，例如磷或纳米晶体。 
图案化该金属层可进一步包括在第一和第二弯月形控制特征118之间形成至少一个表面特征300。如上所述，表面特征300可帮助密封材料粘附到衬底110的表面110A和/或粘住弯月形控制特征116、118。 
现在参考图11，示出了根据本发明的一些实施例形成封装的LED的另一方法700，包括在衬底110上沉积金属层（方框710）。图案化该金属层以形成管芯附着垫112、第一弯月形控制特征116、第二弯月形控制特征118和第三弯月形控制特征210（方框720）。如上所述，第一弯月形控制特征116可围绕管芯附着垫112并限定衬底110上表面的第一密封区115。第二弯月形控制特征118可围绕第一密封区115并限定衬底110上表面的第二密封区125。第三弯月形控制特征210形成在第一密封区115内并且可围绕管芯附着垫112以由此在第一密封区115内限定第三密封区215。第一弯月形控制特征116和第三弯月形控制特征210在围绕第三密封区215的第一密封区115中限定了区域225。将明白，对于“围绕”区域的特征，该特征不必在该区域周围连续形成。尽管各图示出了连续的特征，但对于弯月形控制特征可以包括不影响该特征的弯月形控制作用的其中的间隙或空隙。 
方法700可进一步包括在管芯附着垫112上安装LED芯片114（方框730），以及将第一密封材料230分配在由第一弯月形控制特征116和第三弯月形控制特征210限定的第一密封区115中的区域225内（方框740）。固化分配的第一密封材料230（方框750），并且将第二密封材料230分配到第三密封区215内的衬底110上（方框760）。可固化分配的第二密封材料240（方框770）。 
接着论述图11，方法700可进一步包括在第二密封区125内分配第三密封材料250（方框780），固化第三密封材料250（方框790）。 
如上所述，分配的第一密封材料230可在LED芯片114周围限定一个腔220，分配第二密封材料240可包括在固化第一密封材料230之后将第二密封材料240分配到LED芯片114周围的腔220中。第一密封材料230、第二密封材料240和/或第三密封材料230可包括波长变换材料。 
本发明的一些方法包括在第二密封区125外形成围绕第二密封区125并限定衬底110上表面的密封延伸区315的弯月形延伸特征300（方框800），在固化第二密封材料140之后将第四密封材料330分配在密封延伸区315中（方框810）以及固化第四密封材料330（方框820）。 
如上参考图6A-7所述，密封延伸区315可具有不同于第二密封区125的边缘形状的边缘形状。例如，密封延伸区315可具有卵形、圆形或大体正方形或长方形的边缘形状。 
前述是本发明的示例性说明并且不解释为限制性的。尽管已说明了该发明的几个示范性实施例，但本领域技术人员容易意识到，示范性实施例可以是许多变形，而实质上不脱离本发明新颖性的教导和优点。因此，所有的这些修改都指的是包括在如权利要求中定义的本发明的范围内。因此，要明白，前述是本发明的示例性说明并且不解释为限制于公开的具体实施例，并且公开的实施例的改进以及其它实施例，都指的是包括在所附的权利要求的范围内。本发明由以下的权利要求限定，权利要求的等效物包括于其中。 

Claims (23)

1. 一种封装的发光器件，包括：
具有上表面的衬底；
衬底上的固态发光器件；
衬底上的透明障碍物，其在固态发光器件、透明障碍物上方限定空腔；以及
空腔内的密封剂。
2. 根据权利要求1所述的封装的发光器件，还包括所述衬底的上表面上的管芯附着垫，其中固态发光器件在管芯附着垫上。
3. 根据权利要求1所述的封装的发光器件，其中透明障碍物具有第一折射率，密封剂具有不同于第一折射率的第二折射率。
4. 根据权利要求3所述的封装的发光器件，其中第二折射率大于第一折射率。
5. 根据权利要求3所述的封装的发光器件，其中所述密封剂包括第一密封剂，所述方法还包括：
所述衬底的上表面上的第一弯月形控制特征，所述第一弯月形控制特征围绕透明障碍物；以及
所述衬底上由第三弯月形控制特征限定的区域内的第二密封剂，第三密封剂覆盖透明障碍物和第一密封剂并具有不同于第一折射率或第二折射率的第三折射率。
6. 根据权利要求5所述的封装的发光器件，其中第三折射率大于第一折射率。
7. 根据权利要求5所述的封装的发光器件，其中第三折射率大于第二折射率。
8. 根据权利要求5所述的封装的发光器件，其中第三折射率大于第一折射率并与第二折射率相同。
9. 根据权利要求3所述的封装的发光器件，其中第二密封剂包括硅凝胶和/或环氧树脂。
10. 根据权利要求3所述的封装的发光器件，其中第二密封剂包括第二波长变换材料。
11. 根据权利要求1所述的封装的发光器件，其中所述透明障碍物是环形的。
12. 根据权利要求1所述的封装的发光器件，其中所述透明障碍物包括固化的密封材料。
13. 根据权利要求1所述的封装的发光器件，其中所述透明障碍物和/或密封剂包括硅凝胶和/或环氧树脂。
14. 根据权利要求1所述的封装的发光器件，其中密封剂包括第一波长变换材料，透明障碍物包括第二波长变换材料。
15. 一种形成封装的发光器件的方法，包括：
在衬底的上表面上形成透明障碍物，其在衬底的上表面上的管芯附着区上方限定空腔;
在密封区中在管芯附着区上安装固态发光器件；以及
在由透明障碍物限定的空腔内在固态发光器件上面分配密封材料。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括管芯附着区中的管芯附着垫，其中固态发光器件在管芯附着垫上。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中透明障碍物具有第一折射率，密封剂具有不同于第一折射率的第二折射率。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中第二折射率大于第一折射率。
19. 根据权利要求17所述的方法，还包括：
在衬底上形成围绕透明障碍物的弯月形控制特征；
在由第三弯月形控制特征限定的区域内分配第二密封材料，其中第二密封材料具有不同于第一折射率或第二折射率的第三折射率；以及
固化第二密封材料。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中第三折射率大于第一折射率。
21. 根据权利要求19所述的方法，其中第三折射率大于第二折射率。
22. 根据权利要求19所述的方法，其中第三折射率大于第一折射率并与第二折射率相同。
23. 一种封装的发光器件，包括：
具有上表面的衬底；
该衬底的上表面上的管芯附着垫，该管芯附着垫配置来接收固态发光器件；
该衬底上的第一弯月形控制特征，该第一弯月形控制特征围绕管芯附着垫并配置来限制液体密封材料的流动，和
该衬底上的第二弯月形控制特征，该第二弯月形控制特征围绕第一弯月形控制特征并配置来限制液体密封材料的流动；
其中第一弯月形控制特征和第二弯月形控制特征限定了衬底上表面的围绕第一密封区的密封区，
管芯附着垫上的固态发光器件；
衬底上由第一弯月形控制特征和第二弯月形控制特征限定的密封区内的第一密封剂，第一密封剂具有于第一折射率并包括波长变换材料并且在固态发光器件上方限定空腔；
空腔内的第二密封剂，第二密封剂具有不同于第一折射率的第二折射率。
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