专利名称：提供半导体光发射器的系统和方法
技术领域：
本发明大体涉及半导体器件，并且更具体地涉及半导体光发射器以及用于制造该半导体发射器的方法。
背景技术：
半导体集成电路(IC)工业经历了迅速的成长。IC材料和设计的技术进步生产出多代1C，其中，每一代都比前一代具有更小和更复杂的电路。这些IC包括半导体发光器件，t匕如，发光二极管(LED)。用于制造半导体发光器件的传统的方法的重点在于逐个制造LED。一个制造实体(manufacturing entity)容纳了多个单独的LED管芯。使用引线接合将每个LED与其相应的管芯的接触件电连接。手动混合荧光粉胶并且随后将其逐个涂敷在LED上。然后将透镜模压在每个LED上方从而封装LED。并且这些透镜可以由光学胶制成。 上述工艺具有一些缺陷。在一方面，这种逐个进行的性质可能会使得工艺效率十分低，并且对于批量的LED器件而言可以导致非常长的制造时间。同时，用于荧光粉胶的手动混合步骤是相对较为昂贵的制造工艺。另外，当荧光粉与LED非常接近(或相接触)时，随着时间推移荧光粉会经受到热磨损，该热磨损可能会降低荧光粉的热效率。因此，虽然现有的用于制造发光器件的方法已满足了其预期的目的，但这些方法并非在各个方面都完全令人满意的。
发明内容
在一个实施例中，一种用于制造半导体发射器的工艺包括提供包括衬底的模块，该衬底带有多个设置在其上的发射器；提供具有多个透明的微透镜的透镜板，在其中包括作为透镜板的一部分的荧光粉；在每个微透镜上设置光学胶；以及使用透镜板和模块上的对齐标记对齐透镜板和模块。实行对齐，从而使每一个微透镜中与相应的一个发光器件对齐。该工艺还包括将透镜板粘附在模块上，使得光学胶防止每个发光器件和相应的微透镜之间产生空气间隙。在另一个实施例中，一种半导体结构包括带有多个管芯区域的模块、多个发光器件，该发光器件设置在衬底上方从而使每个管芯区域都包括一个发光器件以及在模块上方并且利用胶粘附在衬底上的透镜板。该透镜板包括多个微透镜，每个微透镜都与一个管芯区域相对应，并且在每一个管芯区域处，该胶都通过相应的一个微透镜为一个发光器件提供了气密的封装。另外还包括有作为透镜板的一部分的荧光粉。在又一个实施例中，一种用于制造多个半导体发射器的工艺包括提供具有多个透镜的透镜板；将透明的光学胶涂敷于每个透镜；以及在衬底上涂绘(drawing)粘胶，其中，该衬底在其上具有多个发光器件。该粘胶被涂绘在相邻的发光器件之间。该工艺还包括将透镜板粘附在衬底上，从而去除每个发光器件与相应的透镜之间的气泡。为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造半导体发射器的工艺，所述工艺包括提供包括衬底的模块，所述衬底上设置有多个发光器件；提供透镜板，所述透镜板具有多个透明的微透镜，其中，包括有作为所述透镜板的一部分的荧光粉；在每个所述微透镜上设置光学胶；使用位于所述透镜板和所述模块上的对齐标记来对齐所述透镜板和所述模块，进行所述对齐使得每一个微透镜都与相应的一个发光器件对齐；以及将所述透镜板粘附到所述模块上，使得所述光学胶防止在每个所述发光器件和相应的所述微透镜之间产生空气间隙。在该工艺中，所述模块包含以下材料中的至少一种硅；以及陶瓷。在该工艺中，所述透镜板包括光学级塑料材料，在所述光学级塑料材料上涂布有荧光粉。在该工艺中，进一步包括在粘附所述透镜板之前，在所述衬底上，在每个所述发光器件的至少一侧附近涂绘粘胶。
5.根据权利要求I所述的工艺，其中，在所述透镜板的喷射模制塑料中具有所述荧光粉。在该工艺中，所述粘附包括利用红外技术和可见光技术中的至少一种，使用机器来对齐所述透镜板和所述模块。在该工艺中，进一步包括将每个发光器件与所述衬底上的相应导体进行引线接
口 o在该工艺中，所述衬底进一步包括胶沟道结构，并且其中，所述粘附包括利用所述胶沟道结构去除过量的光学胶。在该工艺中，进一步包括，在粘附之后，对所述透镜板和模块进行切割，从而分隔开所述半导体发射器，每个所述半导体发射器都包括至少一个所述发光器件。根据本发明的另一方面，提供了一种半导体结构，包括模块，具有多个管芯区域；多个发光器件，被设置在所述衬底上方，使得每个所述管芯区域都包括所述发光器件之一；以及透镜板，位于所述模块上方，并且通过胶粘附在所述衬底上，所述透镜板包括多个微透镜，每个所述微透镜都与所述发光器件之一相对应，在每一个所述管芯区域中，所述胶都通过相应的一个所述微透镜为一个所述发光器件提供了气密封装，另外，其中，包括有作为所述透镜板的一部分的荧光粉。在该半导体结构中，所述荧光粉被涂敷为所述透镜板的表面上的涂层。在该半导体结构中，所述透镜板的材料包括其中带有荧光粉的塑料。在该半导体结构中，进一步包括粘胶，位于所述模块上，所述粘胶被涂绘在每个所述发光器件的至少一侧附近。根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造多个半导体发射器的工艺，所述工艺包括提供具有多个透镜的透镜板；向每个所述透镜涂敷透明的光学胶；在衬底上涂绘粘胶，其中，所述衬底上具有多个发光器件，所述粘胶被涂绘在邻近的所述发光器件之间；以及将所述透镜板粘附在所述衬底上，以去除每个所述发光器件和相应的透镜之间的气泡。在该工艺中，将所述透镜板粘附到所述衬底上包括对齐所述透镜板和所述衬底，使得每个所述透镜都与相应的一个发光器件对齐，其中，使用在所述透镜板和所述衬底上的对齐标记实施所述对齐。
在该工艺中，进一步包括切割所述衬底和所述透镜板，从而分隔开所述半导体发射器。在该工艺中，进一步包括使用引线接合将每个所述发光器件与所述衬底上的接触件相连接。在该工艺中，所述透镜板包含荧光粉材料。在该工艺中，使用浇注、旋转涂布和印刷中的至少一种将所述透明的光学胶涂敷到所述透镜板上。在该工艺中，所述涂敷、所述涂绘以及所述粘附都通过机器自动实施。
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各方面。 强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图I是根据一个实施例的用于制造半导体发光器件的方法的流程图；图2示出了根据一个实施例改变的示例性的透镜模具；图3示出单个微透镜的示例性横截面图，该横截面图示出了根据一个实施例的微透镜的塑性材料内的荧光粉分布；图4示出了根据一个实施例的将光学胶涂敷于透镜模具的实例；图5示出了根据一个实施例改变的示例性的LED模块；图6是根据一个实施例的一个示例性管芯区域的示意图；图7是在粘附工艺过程中进行对齐的LED模块和透镜模具的一部分的示意图；图8是图5的示例性LED模块的部分的俯视图；图9是根据一个实施例的带有布置在其上的塑料微透镜的管芯的侧视图；图9还示出了根据一个实施例的胶层；图10是根据一个实施例的用于对齐图5的LED模块和图2的透镜板的对齐工艺的不意图；图11示出了根据一个实施例改变的示例性发射器；以及图12示出了根据一个实施例的示出带有示例性的光线的图11的示例性发射器。
具体实施例方式可以理解，以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现各个实施例的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本公开。当然，这些仅是实例并且不旨在进行限制。例如，在以下说明中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。以下所述的各个实施例包括LED器件，这些LED器件具有远离LED本身的荧光粉材料。其他实施例包括用于制造该LED器件的方法。在一个实例中，塑料微透镜具有在微透镜的塑性材料中的或涂布在该塑性材料上的荧光粉材料。该塑料微透镜形成了 LED封装的外部结构。该塑性微透镜封装了 LED，其中，光学胶填充在LED和塑料微透镜之间的体积中。在操作过程中，LED产生的光在其从封装件中溢出(escape)之前穿过了塑性材料和荧光粉材料。荧光粉将LED的光变成了光谱更宽的白光(或其他颜色，如需要的话)。下面更详细地描述了这种实施例。另外，其他实施例包括用于制造LED器件的方法。透镜板由塑性材料形成，其中，该透镜板具有多个微透镜，并且透镜板的塑性材料包括处在其中或在其上的荧光粉材料。在该实例中，透镜板符合具有多个LED管芯区域的半导体LED模块，以使微透镜的数量和间隔对应于LED管芯区域的数量和间隔。每个微透镜都是相对较薄的凹形结构。光学胶被涂敷于微透镜以填充该凹形结构。然后，将透镜板粘附在LED模块上，并且可以对LED模块/透镜板结构进行切割，从而产生多个LED器件。在另一个实例中，使用上面刚刚述及的工艺制造晶圆级结构。制造带有多个管芯区域的LED模块或在一些实例中，由制造商提供该LED模块。塑料透镜板也既可以制造而成 又可以被提供。荧光粉材料被嵌入透镜板的材料中或被涂敷在透镜板上。在一个实例中，在注入成型工艺开始之前，利用混入了荧光粉材料的塑料将透镜板注入成型。在另一个实例中，制造透镜板，并且随后在后面的步骤中使用例如，喷射工艺将荧光粉材料涂敷在透镜板的微透镜的凹形表面上。然后，通过例如，将光学胶浇入单独的微透镜结构中，而将光学胶涂敷于透镜板。然后将透镜板与LED模块对齐，从而使各个微透镜与相应的、对应的LED管芯区域对齐。在一个实例中，对齐工艺使用在透镜板和LED模块上的对齐标记，其中，光学技术或红外技术可以闻精确度对齐透镜板和LED I旲块。该结构是晶圆级结构，该晶圆级结构具有由透镜板覆盖的LED模块，该透镜板粘附在LED模块上。多个单独的LED中的每个都被相应的微透镜封装。然后可以对该结构进行切割，从而产生单个的LED封装。下面更详细地描述示例性的实施例。图I示出的是用于制造半导体发光器件的方法100的流程图。图2至图12是在各个制造阶段中的半导体发光器件以及其他部件的示意图。每个LED管芯区域都可以包括多个LED。在一些实例中，LED模块具有各种形成在其中的无源结构和有源结构，这些结构与LED(例如，驱动电路)相互作用和/或与LED封装外面的其他电路相互作用。可以理解，为了更好地理解本发明的发明构思，将图I至图12简化。因此，应该注意到，可以在图I的方法100之前、之中以及之后提供附加工艺，并且在此仅简要地描述了这些其他工艺。参考图1，框102和框104涉及的是被粘附到LED模块上的透镜板的制造和制备。框106至框110涉及的是LED模块的制造和制备。透镜板的制造和制备行为(框102、104)可以与LED模块的制造和制备行为(框106-110)同时地或相继地进行。与逐个制造LED封装件的传统工艺相反，图I的重点在于晶圆级行为(activity)。在框102中，将透镜板形成为在其上具有多个透镜。图2示出了根据一个实施例改变的示例性透镜板200。透镜板200包括多个微透镜，例如，微透镜201。另外，该透镜板材料包括分布在透镜材料内部的或被涂敷在透镜材料上面的荧光粉材料。在一个实例中，透镜板由在其内部分布有突光粉的聚碳酸酯(polycarbonate)塑料形成。将突光粉和聚碳酸酯注入成型，从而形成透镜板。在本发明的这些实施例中，荧光粉材料改变了 LED所发射出的光的颜色。例如，在一个实施例中，荧光粉材料将LED所发出的蓝光变成白光，并且其他颜色实例也处于这些实施例的范围内。在该实例中，当聚碳酸酯被熔化时，荧光粉颗粒被添加到聚碳酸酯中，并且将荧光粉颗粒与聚碳酸酯材料均匀地混合。在添加荧光粉颗粒过程之中和/或之后，可以对该聚碳酸酯材料进行搅拌，从而增强聚碳酸酯材料内部的荧光粉颗粒分布的均匀性。荧光粉颗粒由可以发光(luminescence)的荧光粉材料制成。荧光粉材料包括发磷光的材料和发荧光的材料。在实际的LED应用中，荧光粉材料可以被用于改变LED器件所发射出的光的颜色。例如，在一个实施例中，荧光粉可以将LED发射的蓝光变成白光。通过改变荧光粉颗粒的材料组分，可以实现由器件发射出多种期望的光色。图3是根据一个实施例的透镜板200的单个透镜部分的横截面图。透镜板200的材料包括在其中混有荧光粉颗粒(以荧光粉颗粒1001为例)的塑性材料，例如，聚碳酸酯。该荧光粉颗粒可以具有不同尺寸和形状。例如，荧光粉颗粒可以根据其尺寸大约遵循高斯 式分布(或其他随机的分布)，荧光粉颗粒的尺寸几乎可以是均匀的或可以呈现出其他非随机的分布。然而，出于简化目的，在图3或后面的附图中可以不精确地反映出荧光粉颗粒的尺寸、形状和数量。在另一个实例中，荧光粉材料可以被涂敷在透镜板200的表面上，而不是混合在透镜板的材料内，或者，除了将荧光粉材料混合在透镜板的材料内，该荧光粉材料还可以被涂敷在透镜板200的表面上。在该实例中，可以使用掩模来设置荧光粉涂布或通过屏蔽印刷来形成表面荧光粉层，从而仅覆盖透镜板200的一些部分，同时使其他部分不被覆盖。可选地，可以通过喷射工艺设置荧光粉涂布，从而形成共形的荧光粉层来基本上覆盖全部的或大部分的透镜板200。聚碳酸酯不是仅有的可以使用在各个实施例中用于形成透镜板的材料。其他实施例可以使用任意在其中可以分布有荧光粉的光学级材料。实例包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)等等。返回图1，在框104中，通过浇注将透明光学胶涂敷到透镜板上，然而也可以使用其他的涂敷胶的方法(例如，旋转涂布和印刷)。涂敷大量的透明光学胶，使得其足够去除框112中的气泡，但又要不会多到致使过量的胶影响制造的顺利进行。可以使用任意适当的光学级胶(optical grade glue)。在一个实例中，该光学胶具有处在I. 4至I. 8之间的折射指数，但实施例的范围并不局限于此。图4示出了，在框104中，将光学胶301涂敷到透镜200上的实例。在框106中(图I)，LED模块被形成为具有多个管芯区域以及衬底上的LED。该衬底限定出多个管芯区域。在后续步骤中的切割或切削之后，每个管芯区域都对应于一个管芯，并且每个管芯区域都可以包括一个或多个LED器件。可以使用任意现公知的或以后发展出的半导体制造工艺形成管芯区域和LED。例如，该衬底可以是硅(Si)晶圆或Si晶圆的一部分，并且应用的是传统的Si处理方法。在另一个实例中，衬底是陶瓷的，而管芯区域和LED被装配或制造在陶瓷上。图5是根据一个实施例改变的示例性的LED模块400的视图。可以理解，为了更好地理解本公开的发明构思对图4和图5进行了简化，并且其他实施例可以包括更多或更少的管芯区域和/或微透镜。LED模块400具有多个LED管芯区域，例如，LED管芯区域401。LED管芯区域400与微透镜201 (图2)相对应，使得当透镜板200粘附在LED模块400上时，微透镜201封装了 LED晶圆区域401。如所示，LED模块400具有矩形的结构，然而在其他实施例中可以使用其他衬底，比如，圆形衬底。另外，在各个实施例中可以使用任意尺寸的LED模块和透镜板。LED模块400包括多个形成或装配在衬底上的LED。为了提供一个实例，所示出的LED 401被设置在衬底上方，并且可以理解，在LED模块400上的其他LED与LED 401a类似，并且也形成或装配在相同的衬底上。每个LED(以LED 401a为例)包括至少一个通过相反掺杂的层而形成的P/N结。在一个实施例中，相反掺杂的层可以包括相反掺杂的氮化镓(GaN)层。例如，这些层中的一个层可以掺杂有n-型掺杂剂，比如，碳或硅，而相反掺杂的层掺杂有P-型掺杂剂，比如，镁。在其他实施例中，该n-型和P-型的掺杂剂可以包括不同的材料。在一个实施例中，每个LED (比如LED 401a)可以包括多个设置在相反掺杂的层之间的量子阱(MQW)层。MQW层可以包括氮化镓和氮化铟镓(InGaN)的交替(或周期性变化的)层。例如，MQW层可以包括十层(或任意其他数量的)氮化镓层以及十层(或任意其 他数量的)氮化铟镓层，其中，一层氮化铟镓层形成在一层氮化镓层上，而另一层氮化镓层形成在该氮化铟镓层上，以此类推。掺杂层和MQW层都可以通过外延生长工艺或其他本领域公知的工艺形成。在外延生长工艺完成之后，通过在掺杂层之间布置MQW层来形成P/N结(或者P/N 二极管)。当向掺杂层施加电压(或电荷)时，电流流过LED，并且MQW层发射放射线，比如，可见光谱中的光。由MQW层发射出的光的颜色与光的波长对应。可以通过改变构成MQW层的材料的组分和结构来转变光的波长(以及由此产生的光的颜色)。以LED 401a为例的LED器件也可以包括电极或使LED器件与外部器件电连接的接触件。图6是装配或形成在示例性的衬底450上的示例性LED401a的视图。为了简化视图，以LED管芯区域401示出其自身，而不以LED模块400的其他管芯区域示出，并且可以理解，图6的解释同样适用于LED模块400的其他LED管芯区域。如图6中所示，LED 401a装配在衬底450上方。衬底450包括可以被视为LED管芯区域401的一部分的电接触焊盘452、453。电接触焊盘452包含金属材料，并且被用作LED 401a的接触电极(例如，作为N-接触电极)。类似地，接触焊盘453也包含金属材料，并且被用作LED 401a的接触电极(例如，作为P-接触电极)。使用接合线462、463使LED 401a与电接触焊盘452、453电连接。接合线462、463可以包括金属材料，比如，铜、铝、金、合金或其组合。可以使用接合线462、463和电接触焊盘452、453向LED 401a施加电流。如图I的框108所示，使用引线接合令LED与管芯区域电接触。可以理解，用于制造LED本身(以LED 401a为例)的制造工艺可以在晶圆级上通过在LED模块上形成LED而实施，或可以逐个地通过单独地形成LED并且随后将LED装配在LED模块上实施。另外，用于向衬底装配LED的工艺以及将LED与管芯区域上的电接触焊盘的引线接合都可以在晶圆级上进行。返回到图I，在框110中，在LED模块上的相邻的LED之间涂绘粘胶(adherentglue)。在该实例中，该粘胶可以是透明的或不是透明的，并且主要是根据将透镜板200粘附到LED模块400的表面上的能力来挑选该粘胶。涂敷足量的粘胶，从而将透镜板200粘附在LED模块400上，但又不会多到导致在工艺中存在大量过量的粘胶。在框112中，透镜板200粘附在LED模块400上。图7是在框112的粘附工艺过程中进行对齐的LED模块400和透镜板200的一个部分的视图。在沟道503旁边示出了粘胶501。在粘附工艺过程中，通过沟道503和通孔502来移除过量的胶。如上所述，涂敷足量的光学胶来去除微透镜中的气泡，通过沟道503和通孔502移除过量的胶。图8是LED模块400的部分视图，该简化的视图更详细地示出了 LED模块400中的粘胶501、沟道503以及通孔506。图8是示出了 LED模块400的四个管芯区域以及其上的一些部件的俯视图。以下描述的重点在于管芯区域401，并且可以理解，在此所述的部件也可以应用于其他管芯区域。粘胶501被涂敷在LED模块400上，在图8所示出的一个实施例中，粘胶被涂绘在管芯区域401的边缘附近。然而，其他实施例可以以任意所期望的图案涂绘粘胶501，比如，在每个管芯区域的所有四个边缘上、只在每个管芯区域的一个边缘上、接近或远离管芯 区域的中心等。除了位于透镜板200 (图2)中的通孔502外，结构还包括位于LED模块400中的通孔506。沟道503包括位于单个管芯区域之间的可以由例如，干式蚀刻、切割、和/或类似的产生的刻痕区域(scored area)。随着将透镜板200与LED模块400相接触，粘胶501被压入到透镜板200和LED模块400之间，并且被横向地展开。微透镜中的光学胶也被压入到透镜板200和LED模块400之间，并且同样被横向地展开。沟道503有助于接住一些过量的胶(光学胶以及粘胶501两者)。沟道503中的容积至少部分地填充有过量的胶。由于从透镜板200和LED模块400之间去除了过量的胶，所以与允许将过量的胶保留在LED模块400的表面上相比，该透镜板200和LED模块400的组装更为紧密。另外，通孔502(图7)同样可以去除过量的胶。尤其，随着胶在透镜板200和LED模块400之间横向地展开，未被沟道503收集的一些过量的胶至少部分地填充了通孔502。通孔502、506和沟道503的布置是示例性的。其他实施例可以具有更大的沟道或更小的沟道。另外，其他实施例可以具有更大的通孔或更小的通孔，或可以将通孔布置在与图7和图8所示不同的位置上。已给出的实施例可以按期望具有任意的通孔和沟道的配置，从而以期望的量清除过量的胶。有效的过量胶清除可以提供多种优势。例如，有效的过量胶清除使透镜板200和LED模块400之间的组装更为精确。另外，有效的过量胶清除还可以有助于阻止或最小化从LED模块的边缘处溢出的并且可能与其他LED模块或制造过程中的机器接触的大量的胶。图9示出根据本公开的一个实施例的示意性LED封装的侧视图。图9示出了在切割之后的胶(光学胶和粘胶501两者)、微透镜201以及LED管芯区域401之间的关系。在该实例中，仅示出了一个单个的管芯401，并且可以理解，该论述同样适用于经过框114中的切割之后的其他封装。如上所述，为了使LED模块400与透镜板200相接触，光学胶301 (图4)和粘胶501在透镜板200和LED模块400之间横向地展开。在图9中，胶层1020处在微透镜201和LED管芯401之间。由于胶层1020是由胶展开而形成的，所以空气不会被困在里面而在层1020中形成气泡或凹凸不平。层1020在微透镜201和LED管芯401之间形成了水密和气密的密封，由此保护了 LED管芯401并且确保了可靠性。根据给定的应用方式，各个实施例可以使胶层1020如所期望的那样薄或厚。用于达到胶层1020的期望厚度的可调整变量包括胶量、通孔的尺寸和布置以及沟道的尺寸和布置。另外，在框112 (图I)中，对齐标记504、505被用于确保每个透镜都与其相应的LED管芯区域排成一列。在该实例中，制造机器使用光学技术来对齐标记504、505，而其他实施例可以使用其他技术。透镜板200与LED模块400对齐，LED模块400与透镜板200相接触，而粘胶将两个部件200、400接合固定在一起。可以在固化光学胶之前或之后进行框112中的行为。图10示出了与透镜板200对齐的LED模块400。各个实施例根据一种或多种对齐 技术实施对齐。图10示出一个对齐技术实例的俯视示意图，其中，LED模块400包括对齐标记505，而透镜板200包括对齐标记504。计算机控制的制造机器使用红外传感器技术来“观看”对齐标记504、505并且利用反馈回路将对齐标记504、505精确地对齐LED模块400和透镜板200。在另一个实例中，计算机控制的制造机器使用电荷耦合器件(CCD)作为传感器利用可见光来观看对齐标记504、505。实施例的范围不局限于用于对齐LED模块400和透镜板200的任何具体的技术，只要所使用的技术提供了充分的精确度，从而如图10所示地将微透镜和LED管芯区域排成一列即可。在框114(图I)中进行切割和分类，从而将各个LED发射器分隔开。在该实例中，LED发射器包括管芯及其微透镜。任何现公知的或以后发展的切割和分类技术都可以使用在框114中。在一个实例中，切割工艺包括蚀刻工艺，比如，本领域公知的干式蚀刻工艺。在另一个实例中，分割工艺包括非蚀刻工艺，其中，切割器件诸如，激光束或锯条被用于将LED发射器物理地分隔开。切割工艺也可以包括两个分割阶段，其中，在第一分割阶段之后LED发射器被部分地分开。在一个实施例中，分割工艺的第一阶段在衬底被分开之前结束。在此时，可以在LED发射极上进行初步的晶圆探测或检测。然后进行第二分割阶段，从而将LED发射器彼此完全分隔开。在第二分割阶段结束之后，每个LED发射器都能够产生光线并且相互物理独立以及电独立。另外，处理步骤可以包括对每个LED发射器应用焊料凸块(未示出)。在一个实例中，焊料凸块包括加热时熔化的导电材料，比如，铅基材料(lead-based material)。在可选实施例中，焊料凸块也可以包括无铅材料。通过适用于焊料沉积的机械工具来形成焊料凸块。通常在LED发射器彼此分开之后形成焊料凸块，但也可以在分开之间或之前形成。例如，可以在LED发射器彼此完全分开之前的第一分割阶段之后形成焊料凸块。其他步骤可以包括装配和/或封装发射器。图11示出了根据一个实施例改变的示例性发射器。在一些例子中，发射器600也可以被称作LED封装。在切割之后，发射器600已经与邻近的发射器分隔开，并且示出了侧视图和俯视图。图6提供的是微透镜601、LED 602以及衬底603的视图。微透镜601沿着期望从发射器600中发射并且聚焦光线。如所示，微透镜601为半球形的并且居中地处在LED 602上方，然而实施例的范围并不局限于此。在另一个实施例中，微透镜601可以处在相对于LED 602所不同的期望的对齐位置上，并且根据用于微透镜601的材料的折射指数可以具有不同的期望形状并且与LED 602之间可以具有间隔。图12是根据本公开的一个实施例的示例性发射器600在侧视图中示出的光传播的视图。在使用过程中，LED 602的节点两端产生电流，从而产生光1030。光1030从被微透镜601封装的LED 602中传出。微透镜601具有嵌入在其材料中的或用其他方法涂敷在其上的荧光粉，使得光1030与荧光粉相互作用。荧光粉吸收了光1030的光子并且发射出光1040，光1040可以具有与光1030不同的波长。虽然图12示出的是光1030、1040径直地指向上方，但只是出于方便而绘制出这种视图。可以理解，实际的应用可以具有LED 602和荧光粉/微透镜601的光图案，这些光图案可以是弱指向性的或要不然就是基本上不同的。各个实施例相比于传统技术可以包括一个或多个优点。在一个实例中，通过机器实行图I的所有动作，相反，传统的技术包括在涂敷胶之前手动混合荧光粉胶。在该实例中，机器控制的喷射模塑工艺中包括有荧光粉。在许多例子中，完全的自动化可以比包括一个或多个手动行为的工艺更有效率。在另一个方面，由于产品使用晶圆级工艺批量地制造LED封装，所以各个实施例 的效率有所增长。例如，各个实施例没有涂敷荧光粉和逐个制造透镜，而是在晶圆级上实施这些行为(以及其他行为)，从而产生了晶圆级结构，该晶圆级结构具有大量利用光学胶封装的LED管芯区域以及带有荧光粉的薄塑料透镜。然后，可以对该晶圆级结构进行切割从而分隔开各个管芯封装。由此既在所实施的步骤的数量上实现了效率(即，对于给定数量的LED封装而言，利用同时执行一些用于多个LED管芯区域的步骤的优点，从而整体上进行了更少的步骤)，又在时间上实现了效率(例如，多个晶圆级实施例通过同时制造多个LED管芯区域而花费更少的时间制造出了给定数量的LED)。在另一个方面，上述实施例提供了一种LED发射器,其中，突光粉被包含在相对较薄的微透镜中并且通过光学胶无空气间隙地与LED分开。这种配置为荧光粉提供了隔离，由此改善了 LED热循环的粗糙度(harshness)。因此，与将荧光粉直接沉积在LED上的传统LED发射器相比，一些实施例提供了更好的可靠性和更高的荧光粉转换效率。然而，实施例的范围包括以下配置，其中，相对较薄的微透镜中可以包括荧光粉材料。例如，一些实施例可以包括处在LED上的荧光粉、处在涂敷在LED上的光学胶中的荧光粉或在一些处在薄的微透镜外面的其他结构(未不出)中的突光粉。在又一个方面，一些实施例避免使用荧光粉胶来涂布LED模块，由此在LED模块上容纳有精确对齐标记。与传统技术相比，该精确对齐标记可以用于更好地对齐透镜板和LED模块。另外，与其他传统放射器相比，包括涂绘的胶以及良好对齐的部件的实施例可以表现出更高的防水度。上面论述了若干实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
权利要求
1.一种用于制造半导体发射器的工艺，所述工艺包括 提供包括衬底的模块，所述衬底上设置有多个发光器件； 提供透镜板，所述透镜板具有多个透明的微透镜，其中，包括有作为所述透镜板的一部分的荧光粉； 在每个所述微透镜上设置光学胶； 使用位于所述透镜板和所述模块上的对齐标记来对齐所述透镜板和所述模块，进行所述对齐使得每一个微透镜都与相应的一个发光器件对齐；以及 将所述透镜板粘附到所述模块上，使得所述光学胶防止在每个所述发光器件和相应的所述微透镜之间产生空气间隙。
2.根据权利要求I所述的工艺，其中，所述模块包含以下材料中的至少一种 娃;以及 陶瓷。
3.根据权利要求I所述的工艺，其中，所述透镜板包括光学级塑料材料，在所述光学级塑料材料上涂布有荧光粉。
4.根据权利要求I所述的工艺，进一步包括 在粘附所述透镜板之前，在所述衬底上，在每个所述发光器件的至少一侧附近涂绘粘胶。
5.根据权利要求I所述的工艺，其中，在所述透镜板的喷射模制塑料中具有所述荧光粉。
6.根据权利要求I所述的工艺，其中，所述粘附包括 利用红外技术和可见光技术中的至少一种，使用机器来对齐所述透镜板和所述模块，或者 进一步包括 将每个发光器件与所述衬底上的相应导体进行引线接合，或者 其中，所述衬底进一步包括胶沟道结构，并且其中，所述粘附包括 利用所述胶沟道结构去除过量的光学胶，或者 进一步包括，在粘附之后，对所述透镜板和模块进行切割，从而分隔开所述半导体发射器，每个所述半导体发射器都包括至少一个所述发光器件。
7.—种半导体结构,包括 模块，具有多个管芯区域； 多个发光器件，被设置在所述衬底上方，使得每个所述管芯区域都包括所述发光器件之一；以及 透镜板，位于所述模块上方，并且通过胶粘附在所述衬底上，所述透镜板包括多个微透镜，每个所述微透镜都与所述发光器件之一相对应，在每一个所述管芯区域中，所述胶都通过相应的一个所述微透镜为一个所述发光器件提供了气密封装，另外，其中，包括有作为所述透镜板的一部分的荧光粉。
8.根据权利要求7所述的半导体结构，其中，所述荧光粉被涂敷为所述透镜板的表面 上的涂层，或者 其中，所述透镜板的材料包括其中带有荧光粉的塑料，或者进一步包括粘胶，位于所述模块上，所述粘胶被涂绘在每个所述发光器件的至少一侧附近。
9.一种用于制造多个半导体发射器的工艺，所述工艺包括 提供具有多个透镜的透镜板； 向每个所述透镜涂敷透明的光学胶； 在衬底上涂绘粘胶，其中，所述衬底上具有多个发光器件，所述粘胶被涂绘在邻近的所述发光器件之间；以及 将所述透镜板粘附在所述衬底上，以去除每个所述发光器件和相应的透镜之间的气泡。
10.根据权利要求9所述的工艺，其中，将所述透镜板粘附到所述衬底上包括 对齐所述透镜板和所述衬底，使得每个所述透镜都与相应的一个发光器件对齐，其中，使用在所述透镜板和所述衬底上的对齐标记实施所述对齐，或者 进一步包括 切割所述衬底和所述透镜板，从而分隔开所述半导体发射器，或者 进一步包括 使用弓I线接合将每个所述发光器件与所述衬底上的接触件相连接，或者 其中，所述透镜板包含荧光粉材料。
其中，使用浇注、旋转涂布和印刷中的至少一种将所述透明的光学胶涂敷到所述透镜板上,或者 其中，所述涂敷、所述涂绘以及所述粘附都通过机器自动实施。
全文摘要
一种半导体结构包括带有多个管芯区域的模块、多个布置在衬底上的发光器件，使得每个管芯区域都包括一个发光器件以及处在模块上并且利用胶粘附在衬底上的透镜。透镜板包括多个微透镜，每个都与一个管芯区域相对应，并且在每一个管芯区域处胶都通过相应的一个微透镜为一个发光器件提供了气密的封装。另外，包括有作为所述透镜板的一部分的荧光粉。本发明还提供了一种提供半导体光发射器的系统和方法。
文档编号H01L33/00GK102800766SQ20121014713
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月11日 优先权日2011年5月27日
发明者林天敏, 孙志璿, 叶伟毓 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司