发光二极管元件的制作方法

专利名称：发光二极管元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光技术。特别地，其涉及单芯片及多芯片发光二极管元件及其制造方法，同时将对其进行详细地描述。然而，本发明主要应用于发光封装，并且可用于封装单片发光二极管阵列管芯(dice)、边缘发射激光器管芯、垂直腔发光管芯或者单片激光阵列管芯、有机发光器件或有机发光阵列器件等。本发明的发光封装及元件基本上可适用于任何使用一个或多个光源的应用。
背景技术：
发光二极管元件在小型、坚固的、可靠的封装中提供发光。已经开发出许多种色彩的发光二极管，横跨可见光谱并且延伸到红外区和紫外区。虽然通常每个发光二极管只在很窄的光谱范围内发光，但可以将原色发光二极管结合以发射白光。在另一用于产生白光的方法中，来自蓝、紫、或者紫外发光二极管的光与适合的荧光剂结合以产生白光。通过合适选择发光管芯元件、荧光剂、以及管芯元件和荧光剂组合，可以类似地生成其他色彩。
关于发光二极管元件或者封装的一个问题涉及光输出强度。早期的发光二极管的光输出强度较低，通常无法与白炽和荧光光源竞争。关于晶体生长、器件制造、封装方法、荧光材料等的改进已经大大提高了现代发光二极管封装的光输出强度。然而，人们仍在寻求提高光输出强度。
关于发光二极管元件和封装的另一个问题涉及坚固性(ruggedness)。通常使用的封装技术例如将管芯结合到引线框将制出较脆弱的发光封装。另外，发光二极管元件和封装趋向于复杂化。例如，典型的单芯片封装可以包括发光二极管管芯、引线框、在发光二极管管芯和一部分引线框上设置的密封剂以及嵌在密封剂中的荧光剂。
多芯片封装通常进一步增加了复杂度。Lowery在编号为6,504,301的美国专利中所公开的这种多芯片封装的一个实例，示出了包括通常在支撑物上所设置的多个发光管芯的丝线结合互联的多种排列，该支撑物置于包括圆筒状外壳和荧光板的壳体中。在编号为6,660,175的美国专利中Baretz等人公开了类似的多芯片封装。Baretz公开了在壳体中设置的密封剂中所包含的荧光剂。诸如Lowery和Baretz的那些多芯片封装的复杂性将不利地影响到可制造性、可靠性及制造成本。
关于典型发光二极管封装和元件的另外一个重要问题是使用寿命。由于脱色或由紫外线或短波长可见光照射而导致的密封体或其他材料的其他退化，导致使用紫外线或者短波长可见光的荧光剂波长转换的封装的性能通常随着时间而退化。
本发明旨在提供克服上述及其他限制的改进装置和方法。

发明内容
根据一个方面，公开了一种发光封装。印刷电路板支撑至少一个发光管芯并且具有至少两个接电端(electrical terminal)。印刷电路板的印刷电路将至少一个发光管芯与至少两个接电端相连以向其提供电能。在至少一个发光管芯上设置了透光罩，但是罩没有置于所述至少两个电极之上。罩具有开口端，其确定了与印刷电路板相连的罩周边。罩的内表面与印刷电路板一起确定了包含所述至少一个发光管芯的内部容积(interior volume)。密封剂设置在内部容积中，并且至少覆盖发光管芯。
根据另一个方面，公开了一种发光封装。在支撑物上设置至少一个发光管芯。在所述至少一个发光管芯上方的支撑物上设置玻璃罩。玻璃罩和支撑物共同确定了包含所述至少一个发光管芯的内部容积。密封剂设置在内部容积中，并且密封所述至少一个发光管芯。
根据另一个方面，公开了一种发光封装。在支撑物上至少设置一个发光管芯。在至少一个发光管芯上方的支撑物上设置整体透光罩，整体罩和支撑物共同确定基本封闭的包含所述至少一个发光管芯的内部容积。密封剂设置在内部容积中，并且密封所述至少一个发光管芯。
根据又一个方面，提供了一种用于制造发光封装的方法。至少一个发光管芯电连接至且机械连接至印刷电路板。透光罩固定在印刷电路板上。透光罩覆盖至少一个发光管芯。固定的透光罩和印刷电路板共同确定内部容积。在内部容积中设置密封剂。
根据又再一个方面，提供了一种用于在表面上设置荧光剂的方法。在表面上设置粘合剂。将荧光粉施加至粘合剂。使粘合剂硬化。
在阅读和理解了本说明书之后，对于本领域的普通技术人员，本发明的许多优点和好处将变得显而易见。


本发明可以在各种元件和元件的排列中、以及在各种工艺过程和工艺过程的排列中体现。附图仅仅用于示出优选实施例的目的，并不构成对本发明的限制。
图1示出发光元件或者封装的立体图；图2示出图1的发光封装的印刷电路板的立体图，该发光封装具有发光管芯或芯片以及在其上设置的相关电气元件；图3示出图1的发光元件或者封装的立体图，其中去掉了一部分荧光透光罩，以示出发光封装的内部部件；图4是用于制造图1的发光封装的流程图；图5示出具有背部接线端(electrical terminal)的另一种发光元件或者封装的立体图；图6示出具有长型双列排列的发光芯片的另一种发光元件或者封装的立体图。在图6中，去掉了荧光透光罩的一部分，以示出一些发光管芯或者芯片，以及其他内部元件；图7示出又一种发光元件或者封装的立体图，其中发光管芯和荧光剂由分开的密封剂所密封。在图7中，荧光透光罩的一部分被除去，以示出发光封装的内部部件；图8是用于制造图7的发光封装的流程图；以及图9示出另一种发光元件或者封装的立体图，其中印刷电路板包括两条蒸镀的导电线路。在图9中，去掉了荧光透光罩的一部分，以示出发光封装的内部部件。
具体实施例方式
参照图1至图3，发光封装8包括印刷电路板10，其上设置一个或多个发光芯片或管芯。优选地，印刷电路板可以充分导热。例如，可以使用金属芯材的印刷电路板。在示出的实施例中，三个发光芯片或者管芯12、14、16设置在电路板10上；然而，管芯的数目可以是一个管芯，两个管芯，或者多于三个管芯。管芯(die或dice)可以是III族氮化物蓝或紫外发光二极管、红色III族磷化物或III族砷化物发光二极管、II-VI族发光二极管、IV-VI族发光二极管、硅或硅锗发光二极管等。在某些预期的实施例中，管芯为边缘发射激光器或者垂直腔表面发射激光器。发光芯片或管芯还可以是有机发光二极管或器件。每个发光管芯可以是裸管芯，或者每个管芯可以包括各自的密封剂。除此之外，管芯可以是单片阵列的发光二极管台面(mesas)、垂直腔表面发射激光器台面等。在示出的实施例中，管芯12、14、16对应于反射井22、24、26设置；然而，管芯可以安装在印刷电路板10的平坦表面上，或者可以安装在凸起的底座或其他抬高的支撑结构上。在某些实施例中，在印刷电路板10的一部分或全部边缘上设置有反射层以提高封装8的光提取率，其中在该印刷电路板上设置了发光管芯12、14、16。
具体来参考图3，示出的印刷电路板10包括夹在绝缘层32、34之间的一个或多个印刷电路层30。通常，在印刷电路板10的管芯附着面上形成电焊盘，电焊盘使用穿过绝缘层32的合适的过开口将管芯12、14、16与印刷电路30电连接。可以使用不同的方式将管芯12、14、16机械连接至且电连接至印刷电路板10，例如通过管芯电极与印刷电路板10的电焊盘的倒装结合；通过将管芯焊接至板10并且使用丝线结合将管芯电极与印刷电路板10的电焊盘电连接；通过将管芯焊接至引线框(未示出)，进而将其安装至印刷电路板10；等等。管芯连接物可以包括底座(sub-mount)(未示出)，其设置在发光管芯或芯片与印刷电路板或其他支撑物之间，或者在芯片与引线框之间。除此之外，可以考虑使用在公共衬底上形成单片发光二极管阵列，而不是如在此示出的安装单个管芯。在该设想实施例中，公共衬底被焊接或以其他的方式固定至印刷电路板10，并且电连接至通过丝线结合形成的单个发光台面或结构，以及连接至在公共衬底上形成的导电线路等。可选地，具有透明公共衬底的单片阵列可以用于倒装，其中，将发光台面或结构的电极直接结合至电焊盘。
优选地，印刷电路板10进一步包括散热结构，例如接地板或金属芯38，以向发光芯片或管芯12、14、16提供散热。可选地，在金属芯38的管芯连接表面远端一侧设置绝缘背板(未示出)。在低功率发光封装、安装于散热表面上的封装等中，可以选择省略散热。另外，在某些实施例中，印刷电路层或多层30可以提供足够的散热。在再一个实施例中，形成绝缘层32、34的材料选择为导热材料，以使这些层提供散热。
可选地，印刷电路板10支撑相关的电子元件，例如齐纳二极管元件44，其包括一个或多个通过印刷电路30跨越发光管芯12、14、16而连接的齐纳二极管，用来为这些管芯提供静电放电保护。类似地，电能转换电路、电能调节电路、整流电路等可以作为附加电路被包括在印刷电路板10上。这些元件可以被设置为一个或多个分离元件，或者专用集成电路(ASIC)。另外，电插座、适配器、接电端46等可以设置在印刷电路板10上。在某些实施例中，可以考虑包括一套以上接电端，例如可以使多个发光封装能够串、并、或串并互联。印刷电路30包括连接接电端46与发光管芯或芯片12、14、16的线路，以使施加给接电端46的合适电能给发光管芯或芯片12、14、16和相关的电路(如果有的话)例如齐纳二极管元件44施加电压。印刷电路板10可以包括其他的特征，例如用于机械安装或固定发光封装8的安装插座、安装开口50、52等。
所述的印刷电路板10是一个实例。还可以使用其他类型的印刷电路板或其他的支撑结构。例如，印刷电路线路可以设置在管芯连接表面上和/或其下表面上，而不是夹在绝缘层32、34之间。因此，例如，印刷电路板可以是电绝缘支撑物，在该支撑物上具有以蒸镀和形成图案或其他方式形成的导电线路。另外，可以以例如具有焊接或以其他机械方式固定至散热的发光管芯、以及丝线结合至电焊盘的管芯电极的散热来代替印刷电路板。
继续参照图1至图3，发光封装8还包括设置在发光管芯或芯片12、14、16上方的透光罩60。透光罩具有开口端，其限定与印刷电路板10相连接的罩周边62。在示出的实施例中，印刷电路板10包括可选的容纳透光罩60的周边62的环形凹槽66，在发光封装8中透光罩是半球形穹窿状罩。凹槽66引导将罩60定位在印刷电路板10上，并且还可选地用来辅助将罩固定在板上。在某些实施例中，省略了圆形凹槽66，在这种情况中，通过其他的方法定位罩60在印刷电路板10上的放置，例如通过使用自动装配夹具。
可以使用各种方法将透光罩60固定于印刷电路板10，例如，通过粘合剂、通过周边62和凹槽66之间的摩擦固定、通过扣件、等等。透光罩60和印刷电路板10一起限定了包含发光管芯或芯片12、14、16的内部容积70。在某些实施例中，透光罩60的周边62和印刷电路板10之间的结合实际上为气密密封结合，充分地气密密封内部容积70。在其他的实施例中，周边62和印刷电路板10之间的结合不是气密密封，而是可以包括一个或多个间隙、开口等。
荧光剂72(在图3中以点线表示)可选地设置在罩60的内表面上。如果设置了荧光剂，则其被选择用于产生发光管芯或芯片12、14、16产生一部分或基本全部的光所需的波长转换。术语“荧光剂”应当理解为包括单种荧光剂化合物或两种或多种化学性质不同的单独的化合物的混合物，其中，单独的化合物被选来产生所选择的波长转换。在表1中提供了适合的荧光剂化合物的实例。本领域的技术人员可以容易地选择其他适合于进行特定光转换的荧光剂。在一个实施例中，发光管芯或芯片12、14、16为蓝、紫、紫外发射体，例如III族氮化物发光二极管，并且荧光剂72将管芯或芯片12、14、16所产生的多数或基本上全部光转换为白光。在另一个实施例中，发光管芯或芯片12、14、16为蓝光发射体，例如III族氮化物发光二极管，并且荧光剂72为将某些蓝光转换为黄光的黄荧光剂，其中直射蓝光和非直射黄荧光剂所生成的黄光结合用于产生白光。在又一个实施例中，发光管芯或芯片12、14、16为蓝、紫、或紫外发射体，并且荧光剂72将所发射的多数或基本上全部的光转换为所选颜色的光，例如绿、黄、红、等等，因此发光封装8产生了彩色光。这些只是实例，并且实际上，通过对以所选择波长进行输出的发光管芯或芯片12、14、16的合适选择，和对荧光剂72的合适选择，可以对由发光管芯或芯片12、14、16所产生的光进行任意转换。在某些实施例中，省略了荧光剂72，由发光二极管12、14、16产生的直射光就是发光封装的光输出。
在某些实施例中，透光罩60为玻璃罩，其中“玻璃”不限于基于二氧化硅材料，而是基本包含任意无机物的、非晶透明材料。使用玻璃制造罩60具有优于塑料或其他有机罩的某些优点。通常，玻璃比多数塑料具有更好的热稳定性。玻璃更容易涂上光学涂层，例如波长选择性反射涂层、波长选择性吸收涂层等。此外，与多数塑料相比，玻璃通常更能抗划刻。另外，在发光管芯或芯片12、14、16产生紫外或短波长可见光的实施例中，玻璃具有特定的优点，这是因为这些波长的光可以随着时间而导致透明塑料的脱色或在其他方面降低其光学品质。在其他的实施例中，透光罩60由塑料或另一种有机透明材料制成。在除此之外的其他设想实施例中，罩60由结晶透明材料制成，例如结晶石英。这种结晶罩通常享有玻璃罩的许多优点。
另外，印刷电路板10可以包括不同的用于提高光提取效率的反光涂层或反光表面。在某些实施例中，在印刷电路板的设置有发光管芯或芯片12、14、16和罩60的基本整个表面，可反射由发光芯片所产生的光和荧光剂72所产生的光。在其他实施例中，印刷电路板的由罩60所覆盖的部分或区域可反射由发光芯片所产生的光和荧光剂72所产生的光，而在由罩60之外的印刷电路板表面的部分或区域主要可反射由荧光剂72所产生的光。这些后面的实施例适用于当由发光管芯或芯片12、14、16所产生的直射光基本上全部被荧光剂转换，以至于输出光基本上全都来自于荧光剂。通过使用不同的反射涂层或罩60的内表面和外表面，可以针对想要反射的光谱而对每个反射涂层或表面单独地进行优化。
应当理解，本文中用来描述罩60的术语“透明”指的是由发光封装8产生所需的光输出。光输出包括由荧光剂72(如果存在)响应发光管芯或芯片12、14、16的照射所产生的光。在某些实施例中，光输出包括由发光管芯或芯片12、14、16所产生的直射光的一部分或者全部。随后的实施例的实例为白光，其中白输出光为由发光管芯或芯片12、14、16所发射的蓝光和由荧光剂73所发射的黄光的混合，或者在实施例中彻底省略了荧光剂72。当由发光管芯或芯片12、14、16所产生的直射光对输出光有贡献时，罩60应当至少部分地对该直射光是透明的。在其中输出光是单独由荧光剂72所产生的实施例中，另一方面，罩60可以对荧光剂输出是透明的，但是对发光管芯或芯片12、14、16所产生的直射光部分或全部反射或吸收。这样的发光封装的实例是白光发射封装，其中输出白光是通过荧光剂72响应由发光管芯或芯片12、14、16所产生的紫或紫外光而产生的。
可以使用适合的荧光剂喷涂处理将荧光剂72涂到透光罩60的内表面，诸如例如静电喷涂、稀浆涂布、喷涂、等等。另外，可以将荧光剂设置于除了罩60的内表面以外的其他位置。例如，可以使用例如喷涂、外表面喷涂等，将荧光剂涂于罩60的外表面，或者罩60的内和外两个表面。在除此之外的另一个实施例中，将荧光剂嵌入到透光罩60的材料中。然而，不容易将荧光剂嵌入到多数玻璃或晶状材料中。在某些实施例中，将荧光剂设置在玻璃乳剂中，玻璃乳剂被旋涂或喷涂到罩60的内和/或外表面上。
在一个适合的施加荧光剂(phosphorize)处理中，通过使用作为胶水的液体或低粘度半固体材料的处理，来制备罩60的内表面。例如，液体材料可以是液体环氧树脂或硅树脂。可以使用不同的方式来涂胶水材料，例如通过喷涂、刷涂、或者用其在适合的溶剂(例如丙酮或甲基异丁基甲酮(MIBK))中的工作配方(workingformulation)或其溶液进行蘸涂。然后，通过喷粉、蘸涂或者倾倒粉末形式的荧光剂来沉积荧光剂，沉积方法的选择基于罩60内表面的性质。例如，倾倒荧光粉适用于倾倒入罩60的凹状内表面。另一方面，对于涂敷外60的外表面，通常蘸涂是更好的方法。接下来，通过溶剂蒸发、热或UV硬化等来使胶水硬化，以形成荧光剂层。
表1荧光剂化合物实例

可以对上述的荧光剂沉积和硬化处理实例的进行重复或不同的组合，例如沉积一种以上的荧光剂或荧光剂混合物，或者按照要求实现所要求的厚度或分层结构。可选地，最后一层可以使用透明胶水或其他合适的材料来覆盖荧光剂涂层，以提供机械保护、滤除周围环境的紫外光或者来自发光管芯12、14、16的多余辐射，等等。
可选地，除了荧光剂72，透光罩60还包括一个或多个光学涂层。在某些实施例中，将抗反射涂层涂于罩60的内和/或外表面，以提高透光率。在由发光管芯或芯片12、14、16产生的直射光不构成部分输出光的实施例中，可选地，透光罩60包括可选波长反射涂层，以将直射光反射回内部容积70中，在该内部容积中，其具有与荧光剂72进行相互作用的额外机会。
在优选实施例中，可选地，透光罩60为整体罩，例如整体玻璃罩、整体注塑塑料罩等。将罩60制造成一整块，简化了发光封装8的组装。整体罩60的另一个优点是通过确保罩60的周边62与印刷电路板10之间充分地密封来获得内部容积70的充分地密封。透光罩60可以包括类似宝石的小平面(facet)、菲涅耳透镜外形、或者其他提高光散射的光折射特征，以产生空间上更均匀的光输出。类似地，可以使用已经用沙子蚀刻的磨砂玻璃等来制造透光罩60，以产生光散射。
具体来参考图3，在发光封装8中，使用密封剂76来充分地填充内部容积70。例如，密封剂76可以是例如硅树脂密封剂、环氧树脂密封剂等。对于由发光管芯或芯片12、14、16所产生的光，密封剂76是透明，并且作为折射率匹配材料来提高发光管芯或芯片12、14、16的光提取，并且优选地，还提高与荧光剂72的光耦合，如果由发光管芯12、14、16所产生的直射光直接贡献于封装的光输出，则优选地，提高进入罩60的光传输。
在某些实施例中，荧光剂散布于与密封剂76为相同材料的粘合剂材料中。在其他实施例中，荧光剂粘合剂材料是不同的材料，其具有与密封剂76良好的折射率匹配。在除此之外的其他实施例中，密封剂76作为用于荧光剂72的粘合剂材料。应当理解，虽然在图3中示出的荧光剂72大体上沿着罩60的内表面分布，在某些实施例中荧光剂72可以离开罩60的内表面延伸一定的距离，并且进入设置在内部容积70中的密封剂76内。在某些设想的实施例中，荧光剂大体上分布在密封剂76内，并且甚至可以均匀地分布在整个密封剂76中。然而，如同在国际公开WO2004/021461 A2中所述，在空间上将荧光剂与发光管芯或芯片分开具有效率优势。因此，在优选实施例中，将荧光剂设置于罩60的内表面上，或者设置为更靠近罩60，而不是发光管芯或芯片12、14、16。
在发光管芯护芯片12、14、16为裸管芯(即，没有单独密封)的实施例中，密封剂76提供了发光管芯或芯片12、14、16的普通密封剂，其保护芯片不受暴露于湿气或其他有害的环境效应导致的损害。密封剂76还可以为发光管芯或芯片12、14、16提供灌封(potting)，以提高发光封装8的坚固性，并且使得发光封装8更能抵御来自震动或其他机械干扰的损害。
在某些实施例中，罩60密封至印刷电路板10。并且在透光罩密封后将密封剂76注入内部容积70中。为了使密封剂能够注入，在印刷电路板10上设置了开口80、82。可选地，开口可以设置在透光罩中或在罩的周边与印刷电路板之间的交界处。优选地，至少设置两个这样的开口80、82，以使在将密封剂材料注入一个开口时，被排出的空气可以通过另一个开口排出。在其他实施例中，使用单个细长的或者其他形式的加大的开口来为流入的密封剂和流出的排出气提供容积。
在内部容积70被充分密封的实施例中，注入的密封剂76可以是由内部容积70包含的液态或非刚性半固体密封剂。在某些实施例中，可以使液态或非刚性半固体密封剂保持非硬化，这是因为密封防止了密封剂的泄漏。另外，可选地，密封使在一定压力下注入密封剂，以使密封剂处于高于大气压的压力下。在某些实施例中，没有密封内部容积70，并且一些注入的密封剂材料可能泄漏出来。应当理解，对于具有合适高粘度的密封剂材料，所泄漏的密封剂材料的数量是有限的，并且当注入的密封剂硬化或者以其他方式硬化为固体时，由于它们可以帮助密封内部容积70，因此，这些泄漏的密封剂材料在这种情况下甚至可能是有利的。
继续参照图1至图3和进一步参照图4，描述了用于制造发光封装8的处理100的实例。在管芯连接处理102中，将发光管芯或芯片12、14、16机械连接至且电连接至印刷电路板10。管芯连接可以包括倒装结合、焊接、丝线结合、等等。个别地，如果在封装8中包括了荧光剂，则在施加荧光剂处理(phosphorizing process)104中，使用荧光剂72涂敷透光罩60的内表面(可选地，和/或外表面)。在罩中具有嵌入的荧光剂的实施例中，省略施加荧光剂处理104，并且更换为在罩60的注塑或其他的形成过程中加入荧光剂。接下来在密封处理106中将罩固定(可选地，密封)至印刷电路板10。密封处理106限定内部容积70，可选地，其为密封容积。接下来，在密封剂注入处理108中将密封剂76通过开口80、82注入内部容积70中。如果密封剂材料需要硬化，则在硬化处理110中硬化密封剂。在密封剂76的注入和可选硬化之后，可选地，在密封处理112中使用适合的密封材料将开口80、82密封。在某些实施例中，密封剂76还密封开口80、82，因此在这些实施例中省略了单独的密封处理112。
参照图5，另一种发光封装8′包括印刷电路板10′和具有限定罩周边62′的开口端的透光罩60′，其在图5中示出并且分别相应于发光封装8的印刷电路板10、罩60、和罩周边62。同时，发光封装8′包括发光封装8的大部分其他元件，然而在图5中的外部立体图中部能够看到它们。发光封装8′与图1至图3中的发光封装8的不同在于在发光封装8的接电端46在发光封装8′中被设置在印刷电路板10′的背面的四个接电端所代替。通过存在于印刷电路板10′内部或上面的适合的印刷电路，接电端46′与设置在罩60′内的发光管芯电相连。例如，背面的接电端46′可以设置用于插入匹配的四管脚表面安装插座开口中。
参照图6，另一种具有长条形状的发光封装8″包括印刷电路板10″，其上沿着板带以双行排列的反射井22″中设置多个发光管芯或芯片12″。印刷电路板10″包括一层或多层夹在绝缘层32″、34″之间的印刷电路层30″和接地板或金属芯38″。设置在印刷电路板10″上的接电端46″通过印刷电路30″将电能输送至发光管芯或芯片12″。透光罩60″为管状，用来覆盖长双行的发光管芯或芯片12″并且具有限定周边62″的开口端，开口端由形成在印刷电路板10″中的匹配凹槽66″所容纳。管状的罩60″与固定在一起的印刷电路板10″限定包含发光管芯或芯片12″的长条状或管状内部容积70″。可选地，荧光剂72″涂敷在管状罩60″的内表面。密封剂76″充分地填充内部容积70″，以密封和铸封发光管芯或芯片12″以及可选的荧光剂72″。
参照图7，除此之外另一种发光封装208包括印刷电路板210，其上设置有一个或多个(在示出的实施例中具体为三个)发光管芯或芯片212。在发光封装208中，发光管芯或芯片212没有设置在反光井中；相反地，它们被表面安装在印刷电路板210水平的表面上。印刷电路板210包括一个或多个夹在绝缘层232、234之间的印刷电路层230，以及接地板或金属芯238。齐纳二极管元件244为发光管芯或芯片212提供静电放电保护。设置在印刷电路板210上的接电端246通过印刷电路230向发光管芯或芯片212输送电能。透光罩260覆盖发光管芯或芯片212，并且具有限定与印刷电路板210相连的周边262的开口端，以限定包含发光管芯或芯片210的内部容积270。可选地，在透光罩260的内表面涂敷荧光剂272。发光元件或封装208上述部件类似于在图1-3中所示的发光元件或封装8的相应部件。
发光封装208内部容积中所设置的密封剂的结构与发光封装8不同。在发光封装208中，第一密封剂276密封并可选地铸封发光管芯或芯片212，但是没有充分填充内部容积270。在某些实施例中，第一密封剂276可以只密封一个或多个发光管芯或芯片212。如果在封装208中包括荧光剂，第二密封剂278密封荧光剂272。在某些实施例中，第二密封剂278为荧光剂270的粘合材料。例如，荧光剂272可以涂于罩260的内表面，并且在该实施例中的密封剂为所涂的荧光剂的粘合材料。通常，第一和第二密封剂276、278可以是不同的材料。在第一和第二密封剂276、278之间留有足够的间隙280。通常，缝隙280包含空气；然而，同时也设想使用惰性气体来充入间隙280，以减少发光封装208中的湿气。在除此之外另一个实施例中，使用不同于第一和第二密封剂276、278中至少一个的第三密封剂。在发光封装208中，在印刷电路板210中没有用于容纳罩260周边262的凹槽。然而，可选地，类似于发光封装8的凹槽66的凹槽可以用于对准，以及可选地有助于将罩260固定至印刷电路板210。
继续参照图7以及进一步参照图8，描述了用于制造发光封装208的实例流程300。在管芯连接处理302中，将发光管芯或芯片212与印刷电路板210机械和电相连。管芯连接可以包括倒装结合、焊接、丝线结合、等等。在第一密封处理304中将所安装的发光管芯或芯片212密封或铸封在印刷电路板210上，并且第一密封剂276在涂于印刷电路板210的第一步硬化处理306中被硬化。
单独地，在施加荧光剂处理310中使用荧光剂272涂敷透光罩260的内表面(可选地，和/或外表面)。在罩中嵌有荧光剂的实施例中，省略了施加荧光剂处理310并且代之以在罩260的注塑或其他成型过程中加入荧光剂。在第二密封处理312中，将荧光剂密封在透光罩260上，并且在应用于透光罩314的第二硬化处理314中硬化第二密封剂278。如果从封装208中省略荧光剂272的话，那么相应地省略处理310、312及314。在某些实施例中，密封剂278为荧光剂272的粘合材料；在这些实施例中，将施加荧光剂处理310和第二密封处理312合并。接下来，在固定处理316中将透明荧光罩固定(可选地，密封)至印刷电路板210。固定处理316限定内部容积270，可选地，其为密封容积。
参照图9，除此之外另一种发光封装408包括印刷电路板410，该印刷电路板上，将单个管芯或芯片412表面安装至印刷电路板410的水平表面。印刷电路板410包括两条印刷电路线路430、431，其设置在与发光管芯412相同的表面上。这两条导电线路430、431可以通过金属蒸镀等形成。丝线结合436、437将发光管芯或芯片412的上侧电极与导电线路430、431连接。印刷电路板包括绝缘层432，其上形成有两条印刷电路线路430、431，以及可选的接地板或金属芯438。透光罩460覆盖发光管芯或芯片412，并且具有限定与印刷电路板410相连的周边462的开口端，以限定包含发光管芯或芯片412的内部容积470。该两条印刷电路线路430、431由罩460内部延伸至罩460外部，以提供进入内部容积470的电传递。可选地，在透光罩460的内表面涂敷荧光剂472，并且密封剂476充分地填充内部容积470。在透光罩460的周边462所形成的两个半圆形开口480、482容许密封剂材料的注入及相应的空气排出。就是说，发光封装408的开口480、482与发光封装8的印刷电路板开口80、82用作相同的目的(见图3)。
继续参照图9，在透光罩的内表面涂敷反射涂层488。反射涂层488完全反射由发光管芯或芯片412产生的光，但是对于荧光剂472响应发光管芯或芯片412的照射而产生的光则基本上透明。在发光封装408中，在反射涂层488上设置荧光剂472，并且延伸入密封剂476中一定距离。
已经参照优选实施例描述了本发明。很显然，其他人在阅读并理解了前面的详细描述后，可以作出修改和改变。旨在将本发明理解为包括所有这些范围内的修改和改变，因为它们处于权利要求书或其对等物的范畴之内。
权利要求
1.一种发光封装，包括印刷电路板，其支撑至少一个发光管芯，并且具有至少两个接电端，所述印刷电路板的印刷电路将所述至少一个发光管芯与所述至少两个接电端连接，以向其提供电能；透光罩，其设置在所述至少一个发光管芯上方，但是不在所述至少两个接电端上方，所述罩具有限定与所述印刷电路板相连的罩周边的开口端，所述罩的内表面与所述印刷电路板一起限定包含所述至少一个发光管芯的内部容积；以及密封剂，其设置在所述内部容积中，并至少覆盖所述发光管芯。
2.根据权利要求1所述的发光封装，其中，所述至少一个发光管芯和所述接电端设置在所述印刷电路板的相对向的侧面上。
3.根据权利要求1所述的发光封装，其中，所述印刷电路板基本上平坦。
4.根据权利要求3所述的发光封装，其中，所述印刷电路板包括至少一个相应于所述至少一个发光管芯的反射井，每个发光管芯设置在所述相应的反光井内。
5.根据权利要求1所述的发光封装，其中所述密封剂充分填充所述内部容积。
6.根据权利要求1所述的发光封装，其中，至少两个开口与所述内部容积连通，所述开口形成在以下至少一个之中(i)所述印刷电路板，(ii)所述透光罩，以及(iii)所述罩周边和所述印刷电路板之间的连接。
7.根据权利要求6所述的发光封装，其中所述开口用以下材料中的一种填充(i)一部分所述密封剂，以及(ii)填充材料。
8.根据权利要求1所述的发光封装，其中，所述透光罩为玻璃罩。
9.根据权利要求8所述的发光封装，进一步包括荧光剂，设置在所述罩的内表面上。
10.根据权利要求9所述的发光封装，进一步包括光学涂层，设置在所述荧光剂和所述罩的内表面之间。
11.根据权利要求8所述的发光封装，其中，所述密封剂包括硅树脂密封剂，其充分填充所述内部容积。
12.根据权利要求1所述的发光封装，其中，通过所述罩周边和所述印刷电路板之间的连接充分密封所述内部容积。
13.根据权利要求1所述的发光封装，其中，所述密封剂包括液态或非刚性半固体密封剂，其包含在由所述罩周边和所述印刷电路板的所述连接得到的所述内部容积内。
14.根据权利要求1所述的发光封装，进一步包括粘合剂，其设置在所述罩周边和所述印刷电路板之间，用于固定所述罩周边和所述印刷电路板。
15.根据权利要求1所述的发光封装，其中，所述印刷电路板包括容纳所述罩周边的凹槽。
16.根据权利要求1所述的发光封装，其中，所述印刷电路板包括金属芯印刷电路板，用于为所述至少一个发光管芯提供散热。
17.根据权利要求1所述的发光封装，其中，所述至少一个发光管芯包括多个裸发光管芯，由所述密封剂共同密封，而不包括分离的密封剂。
18.根据权利要求1所述的发光封装，进一步包括荧光剂，设置在所述透光罩之上、之中、或之内部。
19.根据权利要求18所述的发光封装，其中，所述荧光剂设置在所述透光罩的外表面。
20.根据权利要求18所述的发光封装，其中，所述荧光剂嵌入所述透光罩中。
21.根据权利要求18所述的发光封装，其中，所述荧光剂分布在所述密封剂的远离所述至少一个发光管芯并且靠近所述透光罩的部分中。
22.根据权利要求18所述的发光封装，其中所述荧光剂设置在所述透光罩的所述内表面上；以及所述密封剂充分填充所述内部容积。
23.根据权利要求18所述的发光封装，其中所述荧光剂设置在所述透光罩的所述内表面上；以及所述密封剂包括(i)覆盖所述至少一个发光管芯的第一部分；以及(ii)覆盖设置在所述透光罩的所述内表面上的所述荧光剂的第二部分。
24.根据权利要求18所述的发光封装，其中所述印刷电路板的设置在所述透光罩内部的表面可反射由所述至少一个发光管芯发射的光和由所述荧光剂发射的光；以及所述印刷电路板的设置在所述透光罩外部的表面可反射由所述荧光剂发射的光。
25.一种发光封装，包括至少一个发光管芯；支撑物，其上设置有至少一个发光管芯；玻璃罩，设置在所述支撑物上在所述至少一个发光管芯上方，所述玻璃罩和所述支撑物共同限定包含所述至少一个发光管芯的内部容积；以及密封剂，设置在所述内部容积中，并且密封所述至少一个发光管芯。
26.根据权利要求25所述的发光封装，进一步包括荧光剂，设置在所述玻璃罩之上、之中、或之内部。
27.根据权利要求26所述的发光封装，其中，所述荧光剂设置在所述玻璃罩的内表面上。
28.根据权利要求26所述的发光封装，其中，所述密封剂充分填充所述内部容积。
29.根据权利要求25所述的发光封装，进一步包括光学涂层，设置在所述玻璃罩表面上，所述光学涂层反射或吸收由所述至少一个发光管芯产生的光；以及荧光剂，设置在所述内部容积中，所述光学涂层充分地透射由所述荧光剂产生的光。
30.根据权利要求29所述的发光封装，其中，所述荧光剂设置在所述光学涂层上。
31.根据权利要求29所述的发光封装，其中，所述荧光剂设置在所述密封剂的远离所述至少一个发光管芯的部分中，并且靠近所述玻璃罩。
32.根据权利要求25所述的发光封装，其中，所述玻璃罩是穹窿状和管状中的一种。
33.根据权利要求25所述的发光封装，其中，所述支撑物基本上为平面支撑物，并且所述玻璃罩包括基本平坦的周边，其固定至所述基本平坦的支撑物。
34.根据权利要求25所述的发光封装，其中，所述玻璃罩包括充分密封至所述支撑物的周边。
35.一种发光封装，包括至少一个发光管芯；支撑物，其上设置有至少一个发光管芯；整体透光罩，设置在所述支撑物上在所述至少一个发光管芯上方，所述整体罩和所述支撑物共同限定包含所述至少一个发光管芯的基本封闭的内部容积；以及密封剂，其设置在所述内部容积中，并且密封所述至少一个发光管芯。
36.根据权利要求35所述的发光封装，其中，至少两个开口与所述内部容积连通，所述开口形成在以下至少一个之中(i)所述支撑物，(ii)所述透光罩，以及(iii)所述透光罩和所述支撑物之间的交界。
37.根据权利要求35所述的发光封装，其中，所述密封剂充分填充所述内部容积。
38.根据权利要求37所述的发光封装，进一步包括荧光剂，设置在所述整体透光罩之上、之中、或之内部。
39.根据权利要求37所述的发光封装，其中，所述密封剂处于高于大气压的压力下。
40.根据权利要求37所述的发光封装，其中，所述密封剂为液态和非刚性半固体密封剂中的一种。
41.根据权利要求35所述的发光封装，其中，所述支撑物包括反射涂层。
42.根据权利要求35所述的发光封装，其中，所述支撑物为包括散热芯的印刷电路板。
43.根据权利要求35所述的发光封装，其中，所述整体透光罩包括无机非晶透光罩。
44.一种用于制造发光封装的方法，所述方法包括以下步骤将至少一个发光管芯机械连接至且电连接至印刷电路板；将透光罩固定至所述印刷电路板，所述透光罩覆盖所述至少一个发光管芯，所述固定的透光罩和所述印刷电路板共同限定内部容积；以及将密封剂设置在所述内部容积中。
45.根据权利要求44所述的用于制造发光封装的方法，进一步包括以下步骤将荧光剂设置在所述透光罩之上或之中。
46.根据权利要求45所述的用于制造发光封装的方法，其中，荧光剂的设置包括以下步骤使用以下方法中的一种将所述荧光剂设置到所述透光罩的内表面上(i)静电喷涂，(ii)稀浆涂布，以及(iii)喷涂。
47.根据权利要求45所述的用于制造发光封装的方法，其中，荧光剂的设置包括以下步骤在所述透光罩的表面上设置粘合剂；将荧光粉施加至所述粘合剂；以及硬化所述粘合剂。
48.根据权利要求47所述的用于制造发光封装的方法，其中，将所述粘合剂设置在所述透光罩的凹状内表面上，以及所述荧光粉的涂覆包括以下步骤将所述荧光粉倾倒在所述透光罩的内部。
49.根据权利要求47所述的用于制造发光封装的方法，其中，将所述粘合剂设置在所述透光罩的凸状外表面上，以及所述荧光粉的涂覆包括以下步骤将所述透光罩的所述外表面浸入所述荧光粉中。
50.根据权利要求44所述的用于制造发光封装的方法，其中，密封剂的设置包括以下步骤在固定所述透光罩前，密封在所述印刷电路板上的所述至少一个发光管芯。
51.根据权利要求44所述的用于制造发光封装的方法，其中，密封剂的设置括以下步骤在将所述透光罩固定至所述印刷电路板后，将所述密封剂注入所述内部容积。
52.一种用于在表面上设置荧光剂的方法，所述方法包括以下步骤在所述表面上设置粘合剂；将荧光粉施加至所述粘合剂；以及硬化所述粘合剂。
53.根据权利要求52所述的方法，其中，所述表面为凹状表面，所述粘合剂设置于所述凹状表面上，以及所述荧光粉的施加包括以下步骤将所述荧光粉倾倒在所述凹状表面的内部。
54.根据权利要求52所述的方法，其中，所述表面为凸状表面，所述粘合剂设置在所述凸状表面上，以及所述荧光粉的涂覆包括以下步骤将所述凸状表面浸入所述荧光粉中。
全文摘要
发光封装(8，8′，8″，208，408)包括支撑至少一个发光管芯(12，12′，12″，212，412)的印刷电路板(10，10′，10″，210，410)。在至少一个发光管芯上设置透光罩(60，60′，60″，260，460)。该罩具有限定与印刷电路板相连的罩周边(62，62′，62″，262，462)的开口端。该罩的内表面与印刷电路板一起限定包含所述至少一个发光管芯的内部容积(70，70″，270，470)。在内部容积中设置密封剂(76，76″，276，278，476)并且覆盖至少所述发光管芯。
文档编号H01L29/267GK1969369SQ200580020335
公开日2007年5月23日 申请日期2005年4月25日 优先权日2004年4月26日
发明者斯里纳特·K·安娜格拉, 詹姆士·T·彼得罗斯基, 埃米尔·拉德科夫, 小斯坦特恩·E·韦弗 申请人:吉尔科有限公司