基于子贴装件的表面贴装器件(smd)发光组件及方法
【专利摘要】公开了基于子贴装件的表面贴装设计(SMD)发光组件及相关方法。在一个方面，一种设置基于子贴装件的发光组件的方法可以包括设置基于陶瓷的子贴装件，将至少一个发光芯片设置在子贴装件上，将至少一个电触头设置在子贴装件的一部分上，以及将基于非陶瓷的反射器腔体设置在子贴装件的一部分上。
【专利说明】基于子贴装件的表面贴装器件(SMD)发光组件及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]该申请涉及并要求2012年3月30日提交的美国临时专利申请序列号61/618，327和2012年5月4日提交的美国临时专利申请序列号61/642，995的优先权。该申请还涉及并要求2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/800，284的优先权。这些参考文献中的每一个的全部内容由此通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本文中公开的主题总体涉及表面贴装器件(SMD)组件和方法。更具体地，本文中公开的主题涉及基于子贴装件(submount，子基板)的SMD发光组件及方法。
【背景技术】
[0004]发光二极管(LED)或LED芯片是将电能转换为光的固态器件。LED芯片可以在发光组件或封装件中使用以提供可用于各种照明和光电应用的不同颜色和模式的光。发光组件可以包括表面贴装器件(SMD)，其可以直接贴装在底层电路组件或散热器的表面上，比如印刷电路板(PCB)或金属核心印刷电路板(MCPCB)。SMD可以包括被配置为直接贴装到底层电路组件上的底部电触头或弓丨线。SMD可以用于各种LED灯泡和灯具应用，并且正在发展成为白炽灯、荧光灯、和金属卤化物高强度放电(HID)照明应用。
[0005]传统SMD发光组件可以使用贴装在组件本体内并由反射器腔体包围的一个或多个LED芯片。组件本体和一体形成的反射器腔体由相同的材料成型，并且本体的一部分通常围绕电触头或引线成型。单独成型组件本体的成本昂贵并且耗时。而且，改变组件或封装件设计，比如改变反射器腔体的尺寸、形状和/或角要求设计并实现新模具。
[0006]因此，尽管市场上存在各种SMD发光组件，仍然需要可以迅速地且有效地产生并以子贴装件为基础的组件和方法。在一个方面，基于子贴装件的SMD可以允许具有不同尺寸、形状或角度的反射器腔体的定制反射器腔体。
【发明内容】
[0007]根据本公开，在本文中提供并描述了改善了可制造性和定制的基于衬底的表面贴装器件(SMD)发光组件和方法。本文中描述的组件和方法可以有利地展示出改进的处理时间、易制性和/或更低的处理成本。本文中描述的组件可以很适合于各种应用比如个人、工业和商业照明应用，例如包括灯泡和灯具产品和/或应用。因此，本公开的目的是提供SMD发光组件和方法，其在一方面是基于子贴装件的，通过允许通过各个子贴装件创建大量不同组件、封装件和/或形状因数，而不产生定制陶瓷封装件的费用。
[0008]通过本文中公开的主题，至少整体地或部分地实现了根据本文中的本公开，本公开的这些和其他目的可以变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]在本说明书的其余部分中，包括参照附图，对于本领域普通技术人员而言，更特别地提出了本主题的完整可行的公开内容，包括其最佳实施方式，其中:
[0010]图1是根据本文中的本公开的用于发光组件的子贴装件的面板的透视图；
[0011]图2和图3是根据本文中的本公开的基于子贴装件的发光组件的横截面视图；
[0012]图4是根据本文中的本公开的基于子贴装件的发光组件的顶视图；
[0013]图5A至5C是根据本文中的本公开的基于子贴装件的发光组件的进一步实施例的侧视图；
[0014]图6A和图6B分别是根据本文中的本公开的基于子贴装件的发光组件的进一步实施例的顶视图和侧视图；
[0015]图7A和图7B分别是根据本文中的本公开的基于子贴装件的发光组件的进一步实施例的顶视图和侧视图；
[0016]图8A至8D是根据本文中的本公开的基于子贴装件的发光组件的进一步实施例的横截面视图；并且
[0017]图9是示出了根据本文中的本公开的用于设置基于子贴装件的发光组件的示例性步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0018]本文中公开的主题涉及基于子贴装件的表面贴装设计(SMD)发光组件和方法，比如基于子贴装件的发光二极管(LED)组件和方法。本文中提供的组件和方法可以展示出改进的易制性并且可以提供定制的组件本体，包括布置在LED芯片周围的反射腔体，而不产生与定制陶瓷或成型封装件相关联的费用。特别地，各个子贴装件可以与大型面板材料分离，例如大型陶瓷衬底，并且可以允许在其上形成大量不同的组件。本文中描述的组件可以包括基本上透明并且基本上不吸收由一个或多个LED芯片发出的光的非金属子贴装件材料。详细参照本文中的主题的可能方面或实施例，在图中示出了其一个或多个实例。提供每个实例以解释主题并且不是限制的。实际上，被示为或描述为一个实施例的一部分的特征可以用于另一个实施例以产生进一步实施例。本文中公开和设想的主题旨在涵盖这些修改和变型。
[0019]如在各图中所示，为了说明目的，某些结构或部分的尺寸相对于其他结构或部分而放大，并因此提供以示出本主题的一般性结构。此外，参照形成在其他结构、部分或这两者上的结构或部分来描述本主题的各方面。如本领域技术人员所理解的，参照结构或部分形成在另一结构或部分“上”或“上方”涵盖了额外的结构、部分或这两者介于其间。参照结构或部分形成在另一结构或部分“上”而没有介于其间的结构或部分，本文可描述为“直接地”形成在该结构或部分“上”。相似地，要理解的是，当一个元件被称为“连接”、“附着”或“耦接”至另一个元件时，该元件可能直接连接、附着或耦合至另一个元件，或可能存有介于其间的元件。相反，当不存有介于其间的元件时，一个元件可以被称为“直接连接”、“直接附着”或“直接耦接”至另一个元件。
[0020]此外，本文使用相对术语比如“在……上”、“上方”、“上部”、“顶部”、“下部”或“底部”来描述如图中所示的一个结构或部分对于另一个结构或部分的关系。要理解的是相对术语比如“在……上”、“上方”、“上部”、“顶部”、“下部”或“底部”预期除了图中所描绘的方位以外还包含器件的不同方位。例如，若图中的器件翻转，则描述为位于其他结构或部分“上方”的结构或部分现在将定向为位于其他结构或部分“下方”。类似地，若图中的器件沿着轴旋转，则描述为位于其他结构或部分“上方”的结构或部分，现在将定向为位于其他结构或部分的“隔壁”或“偏离”。全文各处相同的数字指的是相同的元件。
[0021]除非特别指出缺少一个或多个元件,在本文中使用的术语“包括(comprising)”、“包括(including) ”和“具有”应解释为开放式的术语，其不排除存在一个或多个其它元件。
[0022]在本文中使用的术语“贯穿孔(through-hoIe) ”、“穿孔(thru_hole) ”和/或“通孔(via) ”同义并且指的是子贴装件上的小开口，经常填充有允许组件的不同层或特征之间导电连接的导电材料。术语“暴露”贯穿孔或通孔指的是锯开、切割、切开、蚀刻、露出、置换布置在通孔内侧的金属或使其沉积在子贴装件的外部表面上。因此，导电材料将“暴露”在外侧和/或沿外部、组件的外表面或组件子贴装件“暴露”。
[0023]在本文中使用的术语“电触头”、“引线”和/或“引线框”同义并且指的是可以通过引线接合，通过管芯附接或本领域已知的其他方法将电流传递到LED芯片中的导电构件或元件。
[0024]在本文中使用的术语“基于陶瓷的材料”或术语“基于陶瓷”包括主要由陶瓷材料，比如由金属或类金属和非金属(例如，氮化铝、氧化铝、氧化铍、碳化硅)的化合物制成的无机非金属材料组成的材料。“基于非陶瓷的材料”主要由金属材料、主有机(例如，高分子)材料和/或可以分配或成型的主合成或半合成有机固体组成(例如，塑料)。
[0025]根据在此描述的实施例的发光组件可以包括基于II1-1V族氮化物(例如，氮化镓(GaN))的LED芯片或激光器。LED芯片和激光器的制造通常是已知的并且仅在此简要描述。LED芯片或激光器可以制造在生长衬底，例如碳化硅(SiC)衬底上，比如北卡罗来纳州达勒姆的Cree公司制造并销售的那些器件。在此也可以设想其它生长衬底，例如而不限于，蓝宝石、娃(Si)和GaN。在一方面,SiC衬底/层可以是4H多型体碳化娃衬底/层。然而,也可以釆用例如3C、6H和15R多型体的其它SiC候选多型体。本主题的受让人，北卡罗来纳州达勒姆的Cree公司可以提供适合的SiC衬底，制造这种衬底的方法发表在科学刊物以及共同申请的数件美国专利中，包括但不限于，美国专利N0.Re.34，861 ;美国专利N0.4，946，547 ；以及美国专利N0.5，200, 022，在此全部通过引用并入本文。在此还设想任何其它合适的生长衬底。
[0026]在本文中使用的术语“III族氮化物”是指那些由氮和一种或多种元素周期表中III族元素(通常有铝(Al)、镓(Ga)和铟(In))形成的半导体化合物。该术语还指的是二元、三元以及四元化合物，例如GaN、AlGaN和AlInGaN。III族元素可以与氮形成二元(例如，GaN)、三元(例如，AlGaN)和四元(例如，AlInGaN)化合物。这些化合物可以具有一摩尔氮与共计一摩尔的III族元素结合的实验式。因此，通常采用例如AlxGal-xN的公式来描述这样的化合物，其中1>χ>0。关于III族氮化物的外延生长技术已经得到了相当好的发展并且在相关科学刊物上有所报道。
[0027]虽然在此公开的各种LED芯片的实施例中可以包括生长衬底，但是本领域技术人员应理解，可以去除用于在其上生长包括LED芯片的外延层的晶体外延生长衬底，并且独立式的外延层可以设置在替代的载体衬底上或与原衬底相比具有不同热学、电学、结构和/或光学特性的衬底上。在此描述的本主题不限于具有晶体外延生长衬底的结构，并且可以结合外延层从其原生长衬底去除并接合到替代载体衬底的结构使用。
[0028]例如，根据本主题一些实施例的基于III族氮化物的LED芯片可以在生长衬底(例如，S1、SiC或蓝宝石衬底)上制造，以提供水平器件(在LED芯片的同一侧上具有至少两个电触点)或垂直器件(在LED的相对侧上具有电触点)。此外，当制造之后，生长衬底可以保留在LED上，或者可以(例如，通过蚀刻、研磨、抛光等)去除。例如，可以去除生长衬底，以减少最终LED芯片成品的厚度和/或减少穿过垂直LED芯片的正向电压。水平器件(具有或没有生长衬底)，例如，可以倒装接合(例如，使用焊料)到载体衬底或印刷电路板(PCB)上，或线接合。垂直器件(具有或没有生长衬底)可以具有焊接接合到载体衬底、安装垫或者PCB的第一端(例如，阳极或阴极)，以及线接合到载体衬底、电气元件或者PCB的第二端(例如，相反的阳极或阴极)。在Bergmann等人的美国专利
【发明者】杰西·科林·赖尔策, 克勒斯托弗·P·胡赛尔 申请人:克利公司