專利名稱：具有增大特征尺寸的led封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光發(fā)射器封裝，并且具體地涉及具有模制透鏡的發(fā)光二極管(LED)封裝。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(一個或多個)是將電能轉(zhuǎn)化為光的固態(tài)裝置，并且通常包括夾在相反摻雜的層之間的一個或多個半導(dǎo)體材料活性層。當(dāng)跨越摻雜層施加偏壓時，空穴和電子就被注入活性層內(nèi)，它們在那里重組以發(fā)光。光從活性層以及從LED的所有表面發(fā)射。為了在電路或其他類似裝置中使用LED芯片，已知要將LED芯片包封在封裝中以提供環(huán)境和/或機械保護、色彩選擇、光聚焦等。LED封裝還可以包括用于將LED封裝電連接至外部電路的電引線、接觸件或跡線。圖IA示出了一種常規(guī)的LED封裝，其通常包括利用焊料接合或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂安裝在反射杯13上的單個LED芯片12。一根或多根線接合11 將LED芯片12的歐姆接觸件連接至引線15A和/或15B，引線15A和/或15B可以被附接至反射杯13或與反射杯13集成在一起。反射杯13可以填充有密封材料16，密封材料16 可以包含波長轉(zhuǎn)換材料例如磷光體。由LED發(fā)射的第一波長的光可以被磷光體吸收，磷光體可以響應(yīng)性地發(fā)射第二波長的光。整套組件隨后被封裝在透明的保護性樹脂14內(nèi)，保護性樹脂14能夠以透鏡的形狀被模制在LED芯片12上方。圖IB示出了另一種常規(guī)的LED封裝20，這種LED封裝20可能更加適用于能夠產(chǎn)生更多熱量的高功率操作。在LED封裝20中，一個或多個LED芯片22被安裝到載體例如印刷電路板(PCB)載體、基板或基底23?；?3上可以包含反射器24，反射器M圍繞一個或多個LED芯片22并將由LED芯片22發(fā)射的光反射遠離封裝20。可以使用不同的反射器例如金屬反射器、全向反射器(ODR)和分布式布拉格(Bragg)反射器(DBR)。反射器M 還可以為LED芯片22提供機械保護。一個或多個線接合連接11被設(shè)置在LED芯片22上的歐姆接觸件和基底23上的電跡線25A、25B之間。隨后用密封劑沈覆蓋已安裝的LED芯片22，密封劑沈可以為芯片提供環(huán)境和機械保護，同時還可以用作透鏡。通常利用焊料或環(huán)氧樹脂接合將金屬反射器M附接至載體。盡管一種封裝例如圖IB中所示的封裝20可能具有用于高功率操作的某些優(yōu)點， 但是也可能存在很多與將單獨的金屬件用作金屬反射器有關(guān)的潛在問題。例如，可能難以在合理的費用下以高精確度可重復(fù)地加工小型金屬部件。另外，由于通常要使用粘合劑將反射器固定至載體，因此可能需要若干個加工步驟來細致地對準(zhǔn)并安裝反射器，這可能會增加用于這種封裝的加工過程的費用和復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光發(fā)射器封裝包括以下元件。提供基底。光發(fā)射器芯片被安裝在基底上。透鏡被設(shè)置在光發(fā)射器芯片上。光發(fā)射器芯片的寬度與透鏡的寬度沿指定方向的比值為0.5或更大。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)光二極管(LED)封裝包括以下元件。提供包括頂面和底面的基底。多個頂部導(dǎo)電且導(dǎo)熱的元件被設(shè)置在基底的頂面上。LED芯片被設(shè)置在其中一個頂部元件上。導(dǎo)電元件被設(shè)置用于使來自LED芯片的熱量跨越大部分的基底頂面而擴散。底部導(dǎo)熱元件位于底面上并且不與頂部元件電接觸。底部導(dǎo)熱元件被設(shè)置用于傳導(dǎo)來自基底的熱量。透鏡被設(shè)置在LED芯片上方。LED芯片的寬度與透鏡的寬度沿指定方向的比值為0.5或更大。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光發(fā)射器封裝包括以下元件。提供包括氮化鋁(AlN)的基底。光發(fā)射器芯片被安裝在基底上。光發(fā)射器發(fā)射的光具有在430-460nm范圍內(nèi)的近似平均波長。透鏡被設(shè)置在光發(fā)射器芯片上。光發(fā)射器芯片的寬度與透鏡的寬度沿指定方向的比值為0.5或更大。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光發(fā)射器封裝包括以下元件。單個發(fā)光二極管(LED)芯片被設(shè)置在具有3. 5毫米見方或更大尺寸的基底上。模制透鏡被設(shè)置在基底上的LED芯片上方。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光發(fā)射器封裝包括以下元件。光發(fā)射器芯片被設(shè)置在基底上，基底包括具有30W/m ·Κ或更高熱導(dǎo)率的材料。模制透鏡被設(shè)置在基底上的發(fā)射器上方。


圖IA是一種LED封裝現(xiàn)有技術(shù)的截面圖；圖IB是另一種LED封裝現(xiàn)有技術(shù)的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的無透鏡LED封裝的一個實施例的透視圖；圖3是來自相反側(cè)的圖2中所示LED封裝透視圖；圖4是圖2中所示LED封裝加有覆蓋LED芯片的透鏡的側(cè)視圖；圖5是圖4中所示LED封裝的底部透視圖；圖6示出了用于圖2中所示LED封裝的基底頂面上的導(dǎo)電跡線；圖7示出了用于圖2中所示LED封裝的基底底面上的導(dǎo)電跡線；圖8示出了如圖6中所示LED封裝的頂面，具有焊料掩模；圖9示出了如圖7中所示LED封裝的底面，具有焊料掩模；圖10是表示與根據(jù)本發(fā)明實施例的各種燈相關(guān)的數(shù)據(jù)的關(guān)系圖；圖11是光強度作為用于根據(jù)本發(fā)明實施例的幾種燈的輸出光的CIE χ值的函數(shù)的關(guān)系圖；圖12是熱阻作為芯片尺寸的函數(shù)的關(guān)系圖；以及圖13是用于根據(jù)本發(fā)明實施例的幾種LED裝置的表示為百分比的相對光通量與以納米為單位的波長之間的關(guān)系圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及緊湊、簡單和高效的高功率LED封裝及其制造方法。不同的實施例可以包括通常以提高的功率能級和溫度工作的一個或多個高功率LED。根據(jù)本發(fā)明的封裝可以包括允許較高輸出功率的特征，同時仍然通過配置特征提供熱管理來幫助從LED中散熱。熱量隨后即可散發(fā)到周圍環(huán)境中。根據(jù)本發(fā)明的封裝還可以包括直接模制在一個或多個LED上的透鏡，用于保護LED同時仍然允許有效的發(fā)射特性。在常規(guī)的LED封裝中，當(dāng)LED芯片的寬度與透鏡的直徑之比相對較低時，光通過用于LED的模制透鏡被最有效地提取。與透鏡的直徑相比，具有較小占據(jù)面積(或?qū)挾?的 LED芯片更加接近地模擬透鏡下的點光源。這就允許大部分LED的光在使光從透鏡選出的臨界角范圍內(nèi)到達透鏡表面，以使絕大部分LED的光逸出從而對LED封裝的有效發(fā)射作出貢獻。對于具有的LED芯片寬度與透鏡直徑之比為0.4或更小的LED封裝來說，來自LED 芯片的絕大部分光都透過透鏡選出。希望提供如下的高功率LED封裝，其發(fā)射提高的能級的光同時仍保持相同尺寸的 LED封裝占據(jù)面積。提供發(fā)射提高的能級的光的LED封裝的一種方式是通過使用更大的LED 芯片同時仍保持LED封裝的尺寸。這樣通常會導(dǎo)致LED封裝具有更大的LED芯片寬度與透鏡直徑之比。隨著該比值變大，也就是LED芯片的寬度變得更加接近于透鏡的直徑，輸出功率會在該比值超過一定水平時下降。這主要是由于以在臨界選出角以外的角度到達透鏡表面的LED芯片光的量增加而使得光經(jīng)歷全內(nèi)反射(TIR)所致。IlR光在反射之后能夠被吸收到LED封裝的組件內(nèi)，從而其沒有機會從LED封裝中選出來對有效的光發(fā)射作出貢獻。在大部分現(xiàn)有的LED封裝中，LED芯片寬度與透鏡直徑之比都不超過0. 4。本發(fā)明的某些實施例提供的高功率LED封裝采用了增大的LED芯片寬度與透鏡直徑的比值。這允許LED封裝提供增加的輸出功率同時提供與較低功率的LED封裝尺寸相同的LED封裝占據(jù)面積。盡管可能會由于增加了 LED芯片寬度與透鏡直徑的比而導(dǎo)致透鏡表面處的IlR增加，但是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝被設(shè)置為具有允許發(fā)射光整體增加的不同特征或特性。部分特征包括LED封裝裝有具備較低電流密度的LED芯片和/或采用的轉(zhuǎn)換涂層具有較大的磷光體顆粒尺寸。本發(fā)明提供了低成本、相對較小尺寸的LED封裝，其提供了一種有效而且小的光源。根據(jù)本發(fā)明的封裝特別適用于表面安裝技術(shù)并且提供了允許良好散熱的特征，允許將該封裝用于在提高的功率能級下工作而不會過熱。LED芯片還可以提供在LED芯片的光從封裝中發(fā)射時使其散射的散射特征以提供更好的均勻性。LED芯片還可以提供靜電放電 (ESD)保護電路以保護LED芯片免受ESD事件的損害。在本文中參照特定實施例來介紹本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明可以用多種不同的形式實現(xiàn)而不應(yīng)被解讀為受限于本文中列舉的實施例。具體地，以下參照某些特定結(jié)構(gòu)的特定LED封裝來介紹本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明可以用于很多其他的具有多種不同結(jié)構(gòu)的LED封裝。組件可以具有與圖示內(nèi)容不同的形狀和尺寸并且可以在LED封裝中包括不同的特征以提供輸出功率的增加。LED封裝可以包括多于一個的LED芯片，其中的一個或全部LED芯片被涂有可以由加載了磷光體的粘合劑構(gòu)成的降頻轉(zhuǎn)換涂層。但是，應(yīng)該理解可以使用并不具有轉(zhuǎn)換材料的LED芯片。應(yīng)該理解當(dāng)一個元件例如一層、一個區(qū)域或一塊基板被稱為在另一元件上時，它可能是直接位于另一元件上或者也可能存在中間元件。而且，相對術(shù)語例如“內(nèi)部”、“外部”、“上部”、“上方”、“下部”、“下方”和“以下”以及類似術(shù)語可以在本文中被用于描述一層或另一區(qū)域的關(guān)系。應(yīng)該理解這些術(shù)語是意欲除了圖中所示的取向以外還要涵蓋裝置的不同取向。盡管術(shù)語第一、第二等在本文中可以被用于描述不同的元件、組件、區(qū)域、層和/ 或區(qū)段，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應(yīng)受到這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅僅是用于將一個元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一個區(qū)域、層或區(qū)段區(qū)分開。因此，下述的第一元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段也可以被稱作第二元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段而并不違背本發(fā)明的教導(dǎo)。本文中參照作為本發(fā)明理想實施例示意圖的截面解來介紹本發(fā)明的實施例。 因此，可以預(yù)見到例如因為制造技術(shù)和/或公差而造成的圖示形狀的變化。本發(fā)明的實施例不應(yīng)被解讀為受限于本文中圖示區(qū)域的特定形狀，而應(yīng)該包括例如由于制造導(dǎo)致的形狀偏差。圖示或描述為正方形或矩形的區(qū)域通常會由于正常的制造公差而具有圓化或弧形的特征。因此，附圖中示出的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，并且其形狀不應(yīng)被理解為是表示裝置中區(qū)域的精確形狀并且不應(yīng)被理解為限制了本發(fā)明的保護范圍。圖2至圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的LED封裝30的一個實施例中的不同特征，LED封裝 30通常包括能夠容納發(fā)出相同或不同顏色的一個或多個LED的基板/基底(“基底”)32。 在圖示的實施例中，單個LED 34被安裝在基底32上。LED 34可以具有以不同方式設(shè)置的多個不同的半導(dǎo)體層。LED結(jié)構(gòu)及其制造和操作是本領(lǐng)域所公知的并且僅在本文中簡要介紹。LED 34中的各層可以用已知工藝加工，其中一種合適的工藝是利用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)進行加工。LED 34中的各層通常包括夾在相反摻雜的第一和第二外延層之間的活性層/區(qū)域，所有的層都被相繼形成在生長基板上。LED可以被形成在晶圓上并且隨后被切單以安裝在封裝中。應(yīng)該理解生長基板可以保留作為最終切單的LED的一部分，或者生長基板可以被全部或部分地移除。在保留生長基板的實施例中，生長基板可以被整形或紋理化以增強光的提取。還應(yīng)該理解LED 34中也可以包括附加層和元件，包括但不限于緩沖層、成核層、 接觸層和電流擴散層以及光提取層和元件。還應(yīng)該理解相反摻雜的層可以包括多個層和子層以及超晶格結(jié)構(gòu)和中間層?；钚詤^(qū)域可以包括單量子阱(SQW)、多量子阱(MQW)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)或超晶格結(jié)構(gòu)?；钚詤^(qū)域和摻雜層可以由不同的材料系統(tǒng)制成，其中優(yōu)選的材料系統(tǒng)是基于III族氮化物的材料系統(tǒng)。III族氮化物是指在氮和元素周期表III族中的元素 (通常是鋁(Al)、鎵(Ga)和銦(In))之間形成的那些半導(dǎo)體化合物。該術(shù)語還涉及三元和四元化合物例如氮化鋁鎵(AWaN)和氮化鋁銦鎵(AlInGaN)。在一個優(yōu)選實施例中，摻雜層是氮化鎵(GaN)且活性區(qū)域是hGaN。在可選實施例中，摻雜層可以是AlGaN、砷化鋁鎵 (AlGaAs)或磷砷化鋁鎵銦(AWaInAsP)。生長基板可以由多種材料例如藍寶石、碳化硅、氮化鋁(AlN)、GaN制成，其中一種合適的基板是碳化硅的4H多型體，不過也可以使用其他的碳化硅多型體，包括3C、6H和15R 多型體。碳化硅具有某些優(yōu)點，例如與藍寶石相比是III族氮化物更緊密的晶格匹配，并且可得到更高品質(zhì)的III族氮化物膜。碳化硅還具有非常高的熱導(dǎo)率以使碳化硅上的III族氮化物裝置的總輸出功率通常不會受到基板散熱的限制(對于某些形成在藍寶石上的裝置則可能有這種情況)。SiC基板可以從北卡羅來納州Durham市的Cree Research有限公司購得，并且其生產(chǎn)方法已在科技文獻以及第34861號、第4946547號和第5200022號美國專利中說明。LED 34還可以在其頂面上包括傳導(dǎo)性電流擴散結(jié)構(gòu)36以及在其頂面上可接觸的一個或多個接觸件38用于線接合。擴散結(jié)構(gòu)36和接觸件均可由導(dǎo)電材料例如Au、Cu、Ni、 In、Al、Ag或其組合物、導(dǎo)電氧化物和透明導(dǎo)電氧化物制成。電流擴散結(jié)構(gòu)36通常包括在 LED 34上以柵格布置的導(dǎo)電指部37，其中指部間隔開以增強從接觸件38擴散到LED頂面內(nèi)的電流。在工作時，電信號如下所述通過線接合施加至接觸件38，并且電信號經(jīng)過電流擴散結(jié)構(gòu)36的指部37和頂面擴散到LED 34中。電流擴散結(jié)構(gòu)經(jīng)常在頂面為ρ型的LED中使用，但是也可以用于η型材料。LED可以涂有一個或多個磷光體，其中磷光體吸收LED的至少一部分光并且發(fā)射不同波長的光，以使LED發(fā)射出來自LED和磷光體的組合光。在一個優(yōu)選實施例中，LED發(fā)射來自LED光和磷光體光的白光組合。LED可以使用多種不同的方法以及多種不同的轉(zhuǎn)換材料進行涂覆，其中合適的方法和材料在申請?zhí)枮?1/656，759和11/899，790、發(fā)明名稱均為 "Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method，，的美國專利申請中進行了介紹，并且通過引用將這兩篇文獻都并入本文?？蛇x地，LED可以利用其他的方法例如電泳沉積(EPD)進行涂覆，其中合適的EPD方法在申請?zhí)枮?1/473，089、 發(fā)明名禾爾為"Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices，，的美國專利申請中進行了介紹，并且通過引用將該文獻并入本文。應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的LED 封裝也可以具有多個不同顏色的LED，其中的一個或多個可以發(fā)射白光?；?2可以由多種不同的材料構(gòu)成，其中優(yōu)選的材料是電絕緣材料。合適的材料包括但不限于陶瓷材料例如氧化鋁、氮化鋁或有機絕緣體例如聚酰亞胺(PI)和聚鄰苯二甲酰胺(PPA)。在其他的實施例中，基底32可以包括印刷電路板(PCB)、藍寶石或硅或任意其他合適的材料，例如可以從明尼蘇達州Chanhassen的Bergquist公司購得的Τ-Clad熱包覆絕緣基板材料。對于PCB實施例，可以使用不同的PCB類型例如標(biāo)準(zhǔn)FR-4PCB、金屬核心PCB或任意其他類型的印刷電路板。根據(jù)本發(fā)明的LED封裝可以使用如下方法制成，該方法采用了被形成為容納多個基底的基底面板。多個LED封裝可以被形成在面板上，其中各個封裝相對于面板被切單。如上所述，很多材料都可以被用于制造基底元件。在不同的是實施例中，希望基底是具有低熱阻或高熱導(dǎo)率的良好電絕緣體(例如氮化鋁)?？梢允褂玫哪承┎牧暇哂屑s 30ff/m · K或更高的熱導(dǎo)率，例如氧化鋅(SiO)。其他可接受的材料具有約為120W/m · K或更高的熱導(dǎo)率，例如氮化鋁(AlN)具有在140-180W/m*K之間的熱導(dǎo)率。在熱阻方面，某些可接受的材料具有2°C /W或更低的熱阻。也可以使用熱特性在本文所述范圍以外的其他材料。圖12將以。C /W為單位的熱阻表示為封裝內(nèi)芯片尺寸的函數(shù)。數(shù)據(jù)表示具有陶瓷基底的以菱形示出的四種實際裝置以及具有氮化鋁基底的兩種實際裝置。外推用于陶瓷基底的數(shù)據(jù)以估算用于兩個較大芯片的熱阻。數(shù)據(jù)表明熱阻隨著芯片尺寸的增大而減小。而且具有氮化鋁基底的芯片與具有陶瓷基底的類似尺寸芯片相比熱阻更低。結(jié)合圖12中的數(shù)據(jù)即可支持上述的一般性結(jié)論。應(yīng)該理解數(shù)據(jù)不應(yīng)該限制本發(fā)明中任何實施例的范圍。
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具有這些性質(zhì)的基底允許裝置封裝中的LED能夠以較高的驅(qū)動電流工作。因為基底具有相對較低的熱阻，所以由較高驅(qū)動電流產(chǎn)生的附加熱量就更加容易發(fā)散到周圍環(huán)境中。較高的驅(qū)動電流能夠從LED中生成更亮的輸出。類似地，在與具有較高熱阻基底的裝置相比時，裝有低熱阻基底的裝置可以在指定的驅(qū)動電流下工作更長的時間段。也就是說能夠增加裝置的壽命和可靠性。另外，具有低熱阻基底的裝置能夠在更高的環(huán)境(或背景) 溫度下工作，使其在設(shè)計用于惡劣環(huán)境條件的應(yīng)用中更加有效。在根據(jù)一個實施例的裝置中，已經(jīng)利用3. 5毫米見方的氮化鋁(AlN)基底與1. 4 毫米見方的LED芯片相結(jié)合實現(xiàn)了在沿黑體曲線的7 KMacAdams橢圓內(nèi)大于150流明/ 瓦的白光發(fā)射的輸出功率。該裝置可以按比例縮放以在較大的基底/LED尺寸組合中實現(xiàn)類似的結(jié)果。在某些實施例中，使用發(fā)射光具有在430-460nm范圍內(nèi)的平均波長的LED芯片可能是有利的。在某些情況下，該范圍可以更窄例如為430-450nm或440-445nm。當(dāng)在較高的環(huán)境溫度下工作時，與發(fā)射光具有更長的平均波長且在相同溫度下工作的LED相比，以較短波長例如指定范圍發(fā)射的LED可以表現(xiàn)出更好的亮度和/或可靠性。圖13示出了用于可以在根據(jù)本發(fā)明實施例的LED封裝中使用的幾種LED裝置的表示為百分比的相對光通量與以納米為單位的波長之間的關(guān)系圖。通過將80°C溫度下(在焊點處測量)的光通量除以室溫下的光通量并且將商表示為百分比來計算相對光通量。因此，在某些實施例中，可能期望發(fā)射較短波長的光的LED芯片來增加亮度和可靠性。如圖4中最佳地示出的那樣，光學(xué)元件或透鏡70在LED 34上方被形成在基底32 的頂面40上以提供環(huán)境保護和/或機械保護。透鏡70可以位于頂面40上的不同位置，其中透鏡如圖所示位于基底32的大致中央處，其中LED 34位于透鏡基座的大致中央處。在某些實施例中，透鏡可以被形成為與LED 34和基底的頂面40直接接觸。在其他的實施例中，在LED 34和頂面40之間可以有中間材料或?qū)?。與LED 34直接接觸提供了一些優(yōu)點， 例如改進了光提取以及易于加工等。透鏡70可以采用不同的模制技術(shù)模制，例如在申請?zhí)枮?1/982，275、發(fā)明名稱為 "Light Emitting Diode Package and Method for Fabricating Same” 白勺禾Ij_it 中介紹的那些技術(shù)，通過引用將該文獻并入本文。根據(jù)期望的光輸出形狀，透鏡可以是多種不同的形狀。一種如圖所示的合適形狀是半球形，而可選形狀的一些實例有橢圓子彈形、扁平形、六角形和正方形。多種不同的材料均可被用于透鏡，例如硅樹脂、塑料、環(huán)氧樹脂或玻璃，其中合適的材料應(yīng)該與模制工藝相容。硅樹脂適合用于模制并且提供了合適的光傳輸性質(zhì)。硅樹脂還可以承受隨后的回流工藝并且不會隨著時間的推移而有明顯退化。應(yīng)該理解，透鏡70也可以被紋理化以改進光提取或者可以包含例如磷光體或散射顆粒等材料。在某些實施例中，透鏡70可以包括兩個部分扁平部分70a和圓頂部分70b。扁平部分70a被設(shè)置在LED 34上方，而圓頂部分70b則位于扁平部分70a上。這些部分70a、70b可以由相同材料制成或者它們也可以由兩種不同材料制成。LED封裝30也可以包括保護層74，其在透鏡70和基底32的邊緣之間覆蓋基底的頂面40。層74對頂面上的元件提供了額外的保護以在隨后的加工步驟和使用期間減少損傷和污染。保護層74可以在形成透鏡70期間被形成并且可以包括與透鏡70相同的材料。 但是，應(yīng)該理解LED封裝30也可以被設(shè)置為沒有保護層74。
透鏡70也應(yīng)該能夠在從基底32移位之前承受一定的剪力。在一個實施例中，透鏡能夠承受1千克(kg)或更大的剪力。在LED封裝使用了固化后更硬并且具有更高硬度計讀數(shù)(例如Siore A 70或更高)的硅樹脂的實施例中，透鏡傾向于更好地承受剪力。例如高粘附性和高拉伸強度等性質(zhì)也可以有助于透鏡承受剪力的能力。LED封裝30中的透鏡布置也可以輕易地被適配為與由終端使用者包含在透鏡上方以有助于光束成形的輔助透鏡或光學(xué)器件一起使用。這些輔助透鏡是本領(lǐng)域中公知的， 其中很多種都可以商務(wù)采購。本發(fā)明可以在具有不同尺寸或占據(jù)面積的LED封裝中使用，其中一個重要因素是 LED芯片的寬度(W)和透鏡的直徑或?qū)挾?D)沿指定方向的比值。在封裝30的一個實施例中，占據(jù)面積可以與第一和第二附接墊片42、44和46內(nèi)的有效散熱面積是基本相同的尺寸。如上所述，本發(fā)明的不同實施例涉及提供的LED封裝具有增大的功率輸出同時保持相同的LED封裝尺寸或占據(jù)面積。通過保持相同的封裝占據(jù)面積，透鏡通常就會具有相同的尺寸。如上所述，用于增加輸出功率的一種方式是增大LED封裝內(nèi)的LED芯片的尺寸(即寬度W)。也就是說，對于根據(jù)本發(fā)明的不同實施例，LED的表面積覆蓋了 LED封裝基底表面積中增加的百分比。在根據(jù)本發(fā)明的某些實施例中，LED芯片的表面積覆蓋了超過10%的基底表面積，而在另一些實施例中，LED芯片的表面積覆蓋了超過15%的基底表面積。圖4示出了芯片寬度W和透鏡直徑D。根據(jù)本發(fā)明的LED封裝實施例可以具有不同的W與D的比值，其中某些實施例具有大于0. 5的比值。根據(jù)本發(fā)明的LED封裝30的一個實施例，可以包括大約為3. 45毫米見方(即3. 45mmX3. 45mm)的基底32以及直徑約為 2. 55mm的透鏡。在常規(guī)的LED封裝中，基底的這種尺寸可以固定尺寸范圍在0. 71. 0毫米見方的LED芯片。LED封裝30被設(shè)置用于固定約為1. 4mm見方的較大LED芯片以使W與D 的比值為0. 55。在該實施例中，LED芯片的表面積覆蓋了基底表面積的16%以上。在其他的實施例中，期望尺寸為5毫米見方的基底。這樣的基底可以容納更大的 LED芯片尺寸，包括1. 75毫米見方、2毫米見方和3毫米見方?；?LED芯片組合的一個示例是5毫米見方的基底和1. 75毫米見方的LED芯片。在一個特定實施例中，2毫米見方的LED芯片被用于組合5毫米見方的氮化鋁基底。在另一個特定實施例中，3毫米的芯片與 5毫米的基底一起使用。對于5mm的基底封裝，直徑為約4. 52mm的模制透鏡被設(shè)置在芯片上方。給出的尺寸是示范性的。應(yīng)該理解更大或更小的透鏡、基底和LED芯片都是可行的， 并且很多不同的具有不同尺寸的透鏡、基底和LED芯片的組合都是可行的。而且，盡管本文中介紹的基底涉及的是表示正方形基底的尺寸，但是應(yīng)該理解其他的基底也可以具有例如圓形或矩形的形狀。構(gòu)建并測試根據(jù)本發(fā)明實施例包括有2毫米見方芯片的幾種LED裝置。用350mA 的驅(qū)動電流實現(xiàn)了以160流明/瓦或更高的功效表現(xiàn)出160流明或更高光通量的裝置。用 2A的驅(qū)動電流實現(xiàn)了以110流明/瓦或更高的功效表現(xiàn)出750流明或更高光通量的裝置。 例如，制造出一種2毫米見方的芯片裝置，經(jīng)過測量，該芯片對于168流明/瓦在350mA的驅(qū)動電流和2. 86V電壓下輸出168.5流明。制造出另一種2毫米見方的芯片，經(jīng)過測量，該芯片對于116流明/瓦在2001mA的驅(qū)動電流和3. 4V電壓下輸出791. 6流明。具有類似特性的芯片可以在根據(jù)本發(fā)明實施例的LED封裝中使用。如上所述，增加W與D的比值可以導(dǎo)致輸出功率由于LED芯片光在透鏡表面處TIR而整體下降。與具有較小的W與D比值的LED封裝相比，根據(jù)本發(fā)明的LED封裝可以具有另外的特征以克服與IlR相關(guān)的下降從而提供輸出功率的整體增加。在一個實施例中，整體增加可以部分地歸因于根據(jù)增加的LED芯片面積而降低的總體電流密度。減小的電流密度可以提供更高的LED芯片發(fā)射效率。在上述的實施例中，LED芯片尺寸從常規(guī)的0. 7mm 或1. Omm的LED芯片增大為更大的1. 4mm的LED芯片，可導(dǎo)致電流密度的減小從而提供總體約6%的輸出功率增加。圖10是表示與經(jīng)過構(gòu)建和測試以實現(xiàn)本發(fā)明各方面的各種燈相關(guān)的數(shù)據(jù)的關(guān)系圖。在1931 CIE曲線的一部分上繪制來自若干燈的輸出光的色點，其中的重疊表示部分 Cree的標(biāo)準(zhǔn)白光色度區(qū)域(色格)。對于這一特定燈組，色點分布在CIE曲線白光區(qū)域內(nèi)的若干標(biāo)準(zhǔn)Cree色格上(即WK、WB、TO、WC、WF和WG)。WG色格內(nèi)發(fā)現(xiàn)的大數(shù)據(jù)點對應(yīng)于如圖11中最佳地示出的那樣表現(xiàn)出約為148流明光通量的燈。圖11示出了光強度作為經(jīng)過生產(chǎn)和測試以實現(xiàn)本發(fā)明各方面的幾種燈的輸出光的CIE χ值的函數(shù)的關(guān)系圖。該圖示出了光通量在大約127-149流明范圍內(nèi)的燈。這些特定的燈用350mA的電流驅(qū)動。應(yīng)該理解較高的驅(qū)動電流就會產(chǎn)生較高的光通量。如上所述， 大數(shù)據(jù)點表示對應(yīng)于約0.32的CIE χ值的燈，具有約148流明的光通量。如圖10中所示， 該特定的燈具有落在Cree的WG白光色格內(nèi)的色點。圖10和圖11中所有的燈都被制造為具有指定的約為3. 45mmX3. 45mm的基底尺寸(占據(jù)面積)。根據(jù)該數(shù)據(jù)，可以針對CIE曲線上的指定χ值建立起光通量與占據(jù)面積尺寸的最小比值。例如，具有CIE χ值約為0^86 的輸出光的燈表現(xiàn)出的光通量與占據(jù)面積尺寸的比值約為127流明/(3. 45毫米)2 10. 67流明/平方毫米在另一個示例中，具有CIE χ值約為0. 32的不同的燈表現(xiàn)出的光通量與占據(jù)面積尺寸的比值約為148流明/ (3. 45毫米)2 12. 43流明/平方毫米可以通過根據(jù)示范性最小比值增加占據(jù)面積的尺寸來提高燈的光通量。應(yīng)該理解這些示例僅僅是表示對指定的CIE χ值建立光功率與占據(jù)面積尺寸的最小比值。較高的光通量并且因此較高的比值也是可行的。而且，盡管并未在圖10和圖11中示出，但是可以對 CIE曲線上的各種y值以及CIE曲線上的各種x-y配對值(色點)建立光通量與占據(jù)面積尺寸的比值。在其他的實施例中，發(fā)射效率的整體增加可以歸因于使用了更大尺寸的磷光體顆粒作為轉(zhuǎn)換材料。很多常規(guī)的LED芯片都使用顆粒尺寸約為5微米的轉(zhuǎn)換材料。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例使用的轉(zhuǎn)換材料具有大于5微米的D5tl磷光體顆粒尺寸，其中合適的轉(zhuǎn)換材料具有大于10微米的D5tl磷光體顆粒尺寸；其他的實施例可以包括大約為20微米或更大的顆粒尺寸。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，轉(zhuǎn)換材料包括具有的D5tl顆粒尺寸約為16微米的YAG。在某些實施例中，使用增大的磷光體顆粒尺寸可以使得功率輸出增加8%或更多。 這些實施例提供了相對較小的整體透鏡與具有相對較大D5tl顆粒尺寸的磷光體組合而與芯片的尺寸無關(guān)。在某些實施例中，至少為10微米的D5tl顆粒尺寸與2. 55毫米(或2550微米)的透鏡直徑或?qū)挾鹊谋戎悼梢源笥诩s0.4%。在其他的實施例中，至少為16微米的D5q 顆粒尺寸與2. 55毫米的透鏡直徑或?qū)挾鹊谋戎悼梢源笥诩s0. 6%。盡管申請人不想受到任何一種理論的約束，但是可以認(rèn)為這種增加是由于如下的事實，較大的顆粒尺寸通常不會背向散射與較小尺寸的磷光體顆粒一樣多的LED光。因此， 在光經(jīng)過背向散射之后，只有較少的光由LED芯片或其他的LED封裝組件吸收。但是，在某些實施例中，這可能會導(dǎo)致LED封裝的發(fā)射均勻性降低，其中一個可能的原因就是背向散射的光更少，并且因此就更少有機會使LED光與來自轉(zhuǎn)換材料的降頻轉(zhuǎn)換光混合。發(fā)射效率與磷光體顆粒尺寸之間的關(guān)系可能與磷光體顆粒上或磷光體顆粒內(nèi)的缺陷密度相關(guān)。磷光體缺陷往往更加集中在磷光體顆粒的表面上，并且因此隨著顆粒尺寸的增大，缺陷密度就減小。換句話說，具有較大平均磷光體顆粒尺寸的轉(zhuǎn)換材料可以具有較少的缺陷總數(shù)。部分表面密度可以包括表面粗糙度、錯位、裂縫或雜質(zhì)。部分內(nèi)部磷光體顆粒缺陷可以包括氣泡、分層或雜質(zhì)。在某些實施例中，可以通過提供包含磷光體的轉(zhuǎn)換材料來實現(xiàn)發(fā)射效率的增加，磷光體對于任何平均顆粒尺寸例如低至3微米或高達25微米的D5tl都具有減少的表面缺陷。使用的較大磷光體顆粒是大于10微米的磷光體顆粒，這在申請?zhí)枮?2/024，400、 發(fā)明名禾爾為 “Semiconductor Light Emitting Devices With High Color Rendering，，的美國專利申請中進行了介紹，通過引用將該文獻并入本文。上文僅為根據(jù)本發(fā)明能夠?qū)е鹿獍l(fā)射整體增加的LED封裝的各種特征和特性中的兩種。在某些應(yīng)用中，上述的降低發(fā)射均勻性在某些應(yīng)用例如街道照明中是可接受的。 在其他的實施例中，降低發(fā)射均勻性可以在系統(tǒng)級下使用不同的機構(gòu)例如漫射器或散射元件進行補償。為了在LED封裝級提供更好的均勻性，散射材料可以被設(shè)置在LED封裝內(nèi)的不同位置。在某些實施例中，散射材料可以在轉(zhuǎn)換材料內(nèi)，而在其他的實施例中，散射材料可以被包含在透鏡內(nèi)或透鏡上。在另一些實施例中，散射材料可以包括在LED芯片頂部的材料層。散射顆?？梢园ǘ喾N不同的材料，包括硅膠；氧化鋅(SiO)；氧化釔( )；二氧化鈦(TiO2)；硫酸鋇(BaSO4)；氧化鋁(Al2O3)；熔融硅石(SiO2)；發(fā)煙硅石(SiO2)；氮化鋁；玻璃珠；二氧化鋯(ZrO2)；碳化硅(SiC)；氧化鉭(TaO5)；氮化硅(Si3N4)；氧化鈮(Nb2O5)；氮化硼(BN)；或磷光體顆粒(例如YAG Ce，B0SE)也可以使用未列出的其他材料并且可以使用各種材料組合來實現(xiàn)特定的散射效果。在一個實施例中，散射顆?？梢园ǔ叽绱笥诩s4微米的D5tl顆粒尺寸。合適的實施例包括在15-20微米范圍內(nèi)的D5tl顆粒尺寸，其中D5tl顆粒尺寸大于約4微米的一個實施例具有的D5tl顆粒尺寸與轉(zhuǎn)換材料的D5tl顆粒尺寸基本相同。類似于較大尺寸的磷光體顆粒，可以認(rèn)為較大尺寸的散射顆粒會由于減少的顆粒缺陷而導(dǎo)致背向散射減少。通過減少背向散射，就能夠使光在LED芯片組件內(nèi)被吸收的機會更小。這種減少的背向散射也可以導(dǎo)致光混合的機會更小，從而減小散射顆粒的總體混合效率。但是，來自LED芯片的光以使光重新導(dǎo)向散射顆粒，其中大部分光不會被背向散射這樣的方式與磷光體顆粒相互作用。散射顆粒也可以被設(shè)置為使來自LED芯片的光與散射顆粒相互作用有限的次數(shù)，從而進一步降低背向散射的幾率。這可以通過控制散射顆粒層的厚度或散射顆粒的濃度來實現(xiàn)。這樣在使光重新定向的同時控制光相互作用的次數(shù)就能夠?qū)е鹿饣旧隙急磺跋蛏⑸?。根?jù)本發(fā)明的不同實施例如上所述可以具有磷光體顆粒較大的轉(zhuǎn)換材料，以使由磷光體顆粒轉(zhuǎn)換的大部分光都不會被背向散射。也就是說，光被前向轉(zhuǎn)換以提高效率。為了實現(xiàn)所需的發(fā)射均勻性，可以包含同樣具有使大部分光不會背向散射的特性的散射材料。 也就是說，光被前向散射。這些實施例中提高的效率與期望的發(fā)射均勻性可以歸因于前向光轉(zhuǎn)換之后的前向散射。根據(jù)本發(fā)明的LED封裝還包括熱管理特征以允許在高溫下工作。如圖6中最佳地示出的那樣(而在其他附圖中部分示出)，基底32的頂面40包括圖案化的導(dǎo)電特征，這些特征可以包括管芯附接墊片42以及整合的第一接觸墊片44。第二接觸墊片46也被包含在基底的頂面40上，其中LED 34被安裝在附接墊片42的大致中央處。這些圖案化的導(dǎo)電特征利用已知的接觸方法提供了用于電連接至LED 34的導(dǎo)電路徑?？梢允褂霉姆椒ê筒牧习惭b，例如使用常規(guī)的可含有或不含有可導(dǎo)熱導(dǎo)電的助熔材料或配制的聚合材料的常規(guī)焊料，將LED安裝至附接墊片42。附接墊片42以及第一和第二接觸墊片44、46可以包括多種不同的材料，例如金屬或其他導(dǎo)電材料。在一個實施例中，墊片42、44、46包括使用已知技術(shù)例如電鍍而沉積的銅。在典型的電鍍過程中，相繼將鈦粘附層和銅籽晶層濺射在基板上。然后，將大約為75 微米的銅電鍍到銅籽晶層上。然后可以利用標(biāo)準(zhǔn)光刻過程將所得的沉積銅層圖案化。在其他的實施例種，可以使用掩模來濺射該層以形成所需圖案。在根據(jù)本發(fā)明的某些實施例中，部分導(dǎo)電特征可以只包括銅，而其他的特征包括另外的材料。例如，附接墊片42可以被電鍍或涂以附加的金屬或材料以使附接墊片42更加適用于安裝LED 34。例如，附接墊片42可以被電鍍以粘合劑或粘接材料或者反射層和隔
1 層。在下至基底32表面的附接墊片42和第二墊片46之間包含有間隙48 (在圖6和圖8中清楚地示出)，其中該間隙提供了附接墊片42和第二墊片46之間的電絕緣。正如以下進一步介紹的那樣，電信號通過第二墊片46和第一墊片44被加至LED 34，其中第一墊片 44上的電信號經(jīng)過附接墊片42直接輸送至LED 34，且來自第二墊片的信號通過線接合送入LED 34內(nèi)。間隙48在第二墊片46和附接墊片之間提供電絕緣以避免加至LED 34的信號短路。在某些實施例中，可以通過提供到第一和第二接合墊片44、46的外部電接觸件(例如焊料接觸件或者到PCB的其他導(dǎo)電路徑)而將電信號加至封裝30。在圖示的實施例中，LED封裝30被設(shè)置為使用表面安裝技術(shù)進行安裝并且具有內(nèi)部導(dǎo)電路徑。LED 30包括第一和第二表面安裝墊片50、52(在圖5、7和9中最佳地示出)，它們能夠被形成在基底的背面M上，至少部分地分別與第一和第二接觸墊片44、46對準(zhǔn)。導(dǎo)電通孔56被形成穿過基底32位于第一安裝墊片50和第一接觸墊片44之間，以使得在向第一安裝墊片50施加信號時，信號被傳導(dǎo)至第一接觸墊片44。類似地，導(dǎo)電通孔56被形成在第二安裝墊片52和第二接觸墊片之間以在這兩者之間傳導(dǎo)電信號。第一和第二安裝墊片50、52允許表面安裝 LED封裝30并將要加至LED 34的電信號跨越第一和第二安裝墊片50、52施加。通孔56和接觸墊片44、46可以由使用不同技術(shù)沉積的多種不同的材料制成，例如用于附接墊片和接觸墊片42、44、46的那些材料。應(yīng)該理解，可以用多種不同的方式來布置安裝墊片50、52和通孔56并且它們可以具有多種不同的形狀和尺寸。還應(yīng)該理解取代通孔，一條或多條導(dǎo)電跡線可以在基底表面上被設(shè)置在安裝墊片和接觸墊片之間，例如沿著基底的側(cè)面設(shè)置?，F(xiàn)在參照圖2、3、8和9，由常規(guī)材料制成的焊料掩模58可以被包含在基底的頂面 40上，至少部分地覆蓋附接墊片42以及第一和第二接觸墊片44、46，并且至少部分地覆蓋間隙48。焊料掩模58可以在隨后的處理步驟期間并且具體說就是在將LED 34安裝至附接墊片42和線接合期間保護這些特征。在這些步驟期間可能會有焊料或其他材料沉積在非期望區(qū)域內(nèi)的危險，這可能會導(dǎo)致?lián)p壞這些區(qū)域或者導(dǎo)致電短路。焊料掩模用作絕緣和保護材料，能夠減少或者避免這些損害。焊料掩模包括用于將LED 34安裝至附接墊片42以及用于將線接合附接至第二接觸墊片46的開口。它還包括側(cè)開口 60以允許在制造期間方便地電接觸接觸墊片44、46以測試封裝30。焊料掩模58還具有對準(zhǔn)孔以在制造封裝30期間提供對準(zhǔn)，并且還允許在由最終使用者安裝就位時進行對準(zhǔn)。現(xiàn)在參照圖6，在某些實施例中，導(dǎo)電跡線可以被設(shè)有符號或標(biāo)記69以表示應(yīng)該將LED封裝30的哪一側(cè)耦合至待施加至封裝的信號的正極或負極。這樣就可以確保無論通過機械還是手工均可將LED封裝30準(zhǔn)確地安裝至PCB或其他固件。在圖示的實施例中， 標(biāo)記69包括第一接觸墊片44上方的正號(+)，其指示封裝30應(yīng)該被安裝為使信號的正極耦合至第一表面安裝墊片52。信號的負極隨后可以被耦合至第二安裝墊片M。應(yīng)該理解可以使用多種不同的標(biāo)記類型，并且標(biāo)記也可以被包含在第二導(dǎo)電墊片46上方。還應(yīng)該理解標(biāo)記可以被設(shè)置在不同于焊料掩模58的其他位置。封裝30也可以包括用于保護防止靜電放電(ESD)損害的元件。在實施例中，ESD 元件是片載的并且可以使用不同的元件例如各種垂直硅(Si)齊納二極管、并聯(lián)設(shè)置且反向偏壓至LED 34的不同LED、表面安裝的變阻器以及橫向硅二極管。在圖示的實施例中，采用的是齊納二極管62并且使用公知技術(shù)將其安裝至附接墊片42。二極管相對較小以使其不會覆蓋基底32表面上的過多面積。在圖示的實施例中，二極管62被安裝為鄰接LED芯片34并且在某些實施例中它可以在單獨的附接墊片上。二極管62應(yīng)該被盡可能靠近基底中央的中心地安裝至基底32，從而不會干擾LED封裝30中的其他組件。要注意的是焊料掩模58包括用于ESD 二極管62的開口以使其能夠被安裝至附接墊片42。不同的安裝材料和方法(例如用于將LED 34安裝至附接墊片42的那些安裝材料和方法)均可使用。ESD線接合64被包含在焊料掩模開口處的第二接觸墊片46和ESD 二極管62之間。兩個LED線接合65也被包含在第二接觸墊片46內(nèi)的焊料掩模開口和LED 34上的線接合接合墊片38之間。在其他的實施例中，只有一個線接合可以被包含在LED 34和第二接觸墊片之間。這種LED 34和ESD 二極管62的設(shè)置方式允許由于ESD事件經(jīng)過 LED封裝30的過量電壓和/或電流經(jīng)過二極管62而不是LED 34，保護LED 34免受損害。 線接合64和65可以使用已知的方法應(yīng)用并且可以包括已知的導(dǎo)電材料，其中合適的材料是金(Au)。應(yīng)該理解在根據(jù)本發(fā)明的LED封裝的其他實施例中，可以不具有ESD元件/ 二極管或者在LED封裝30的外部具有ESD元件/ 二極管。如上所述，熱量通常無法有效地擴散至基底32內(nèi)，特別是由例如陶瓷的材料制成的那些基底內(nèi)。當(dāng)LED被設(shè)置在通常只在LED下方延伸的附接墊片上時，熱量無法通過大部分基底擴散，并且通常集中在LED正下方的區(qū)域。這樣可能會導(dǎo)致LED過熱，可能會限制用于LED封裝的操作功率能級。為了改善LED封裝30內(nèi)的散熱，墊片42、44、46提供了延長的導(dǎo)熱路徑以傳導(dǎo)熱量遠離LED 34，從而使其能夠擴散至LED 34正下方區(qū)域以外的其他基底區(qū)域。附接墊片 42比LED 34更多地覆蓋基底32的表面，其中附接墊片從LED 34的邊緣向基底32的邊緣延伸。在圖示的實施例中，附接墊片42通常為圓形并且從LED 34向基底32的邊緣徑向延伸。一部分附接墊片42與第一和第二接觸墊片44、46相交，其中間隙48分離與第二接觸墊片46相鄰的一部分附接墊片。應(yīng)該理解接觸墊片42可以是多種其他的形狀，并且在某些實施例中可以延伸至基底32的邊緣。接觸墊片44、46也在通孔56和基底32的邊緣之間覆蓋基底32的表面。通過用這種方式延長墊片42、44和46，可以改善從LED 34的散熱。這樣就改進了在LED 34內(nèi)生成的熱量的散熱，從而改善了其工作壽命并允許更高的工作功率。墊片42、44和46可以覆蓋基底32的頂面40的不同百分比，其中典型的覆蓋面積大于50%。在其他的實施例中，覆蓋面積可以大于75%。LED封裝30進一步在基底32的背面M上包括介于第一和第二安裝墊片50、52之間的金屬化區(qū)域66 (在圖5和圖9中最佳地示出)。該金屬化區(qū)域優(yōu)選地由導(dǎo)熱材料制成并且優(yōu)選地與LED 34至少部分垂直對準(zhǔn)。在一個實施例中，金屬化區(qū)域不與基底32頂面上的元件或基底32的背面上的第一和第二安裝墊片電接觸。盡管來自LED的熱量是通過附接墊片42和墊片44、46而在基底的頂面上擴散，但是更多的熱量將傳送至LED 34正下方以及LED 34周圍的基底32中。金屬化區(qū)域可以通過允許這些熱量擴散到金屬化區(qū)域內(nèi) (在此處熱量能夠更輕松地擴散)來幫助進行散熱。還應(yīng)該注意的是熱量可以從基底32的頂面經(jīng)通孔56傳導(dǎo)(在此處熱量可以擴散到第一和第二安裝墊片50、52內(nèi)，在此處也可以進行散熱)。對于表面安裝中使用的封裝30，金屬化區(qū)域66以及第一和第二墊片50、52的厚度應(yīng)該大致相同以使這三者都與橫向表面例如PCB形成接觸。還應(yīng)該理解導(dǎo)熱通孔可以被包含在附接墊片42以及LED封裝30的不同特征之間，以消散來自LED芯片34的熱量。 在一個實施例中，可以包含在附接墊片42和金屬化區(qū)域66之間穿過基底的導(dǎo)熱通孔(未示出)以使熱量可以更加有效地從LED芯片34通過基底32擴散并且達到金屬化區(qū)域66。根據(jù)本發(fā)明的LED封裝還可以包括附加特征以有助于加工的精度和可靠性。隨著 W與D的比值的增加，LED芯片34的寬度就變得更加接近于透鏡70的直徑。因此，將LED 芯片34恰當(dāng)?shù)卦诨?2的中央對準(zhǔn)以使其位于透鏡70下方就變得更為重要。為了幫助進行這種對準(zhǔn)，附接墊片42具有能夠采用多種不同樣式、形狀和尺寸的LED對準(zhǔn)特征，并且在圖示的實施例中該特征包括方形的切口 74。在將LED芯片安裝至該附接墊片時，LED芯片的角部與切口的內(nèi)側(cè)邊緣相配合以用于恰當(dāng)?shù)膶?zhǔn)。LED封裝還可以包括各種特征，例如在附接墊片42周圍的區(qū)域內(nèi)包括焊料壩，其中焊料壩還用于幫助將LED置于中央并且用于在安裝焊料為液態(tài)期間減少LED從安裝區(qū)域位置的移動。當(dāng)液態(tài)焊料遇到任意一段壩時，流經(jīng)動作即被減緩或停止。這樣就有助于減少LED的移動直至焊料硬化為止。在其他的實施例中，LED芯片上方的透鏡形狀可以改變以有助于光發(fā)射效率。作為一個示例，用于透鏡的曲率半徑可以改變，其中一個實施例具有增加的曲率半徑。盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選結(jié)構(gòu)詳細介紹了本發(fā)明，但是其他的方案也是可行的。因此，本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍不應(yīng)受限于以上介紹過的各種方案。
權(quán)利要求
1.一種光發(fā)射器封裝，包括 基底；安裝在所述基底上的光發(fā)射器芯片；所述光發(fā)射器芯片上的透鏡，所述光發(fā)射器芯片的寬度與所述透鏡的寬度沿指定方向的比值為0.5或更大。
2.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，其中所述光發(fā)射器芯片內(nèi)的電流密度與具有更小寬度的光發(fā)射器芯片相比更低。
3.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，進一步包括接近于所述光發(fā)射器芯片的轉(zhuǎn)換材料，所述轉(zhuǎn)換材料包括具有大于10微米的D5tl顆粒尺寸的磷光體顆粒。
4.如權(quán)利要求3所述的光發(fā)射器封裝，進一步包括散射顆粒。
5.如權(quán)利要求4所述的光發(fā)射器封裝，其中所述散射顆粒與所述磷光體顆粒的尺寸基本相同。
6.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器封裝與具有較小光發(fā)射器芯片的具有類似特征的光發(fā)射器封裝相比發(fā)射出更高的光輸出功率。
7.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，進一步包括所述基底上的芯片對準(zhǔn)特征。
8.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，進一步包括靜電放電ESD保護裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述基底包括氮化鋁A1N。
10.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片發(fā)射的光具有大約為 430-460nm的平均波長。
11.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述基底具有約為3.5毫米見方到5毫米見方的尺寸。
12.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片具有約為0.7毫米見方到3 毫米見方的尺寸。
13.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片約為1.4毫米見方，所述基底約為3毫米見方。
14.如權(quán)利要求13所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在工作期間表現(xiàn)出的輸出功率為 150流明/瓦或更高。
15.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片約為1.75毫米見方，所述基底約為5毫米見方。
16.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片約為2毫米見方，所述基底約為5毫米見方。
17.如權(quán)利要求16所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在工作期間表現(xiàn)為高于150流明/瓦。
18.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片約為3毫米見方，所述基底約為5毫米見方。
19.如權(quán)利要求18所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在工作期間表現(xiàn)為高于150流明/瓦。
20.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片包括發(fā)光二極管LED芯片。
21.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，其中所述光發(fā)射器芯片覆蓋所述基底的超過10%的表面積。
22.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射器封裝，其中所述光發(fā)射器芯片覆蓋所述基底的超過 15%的表面積。
23.一種發(fā)光二極管LED封裝，包括包括頂面和底面的基底；所述基底的所述頂面上的多個頂部導(dǎo)電且導(dǎo)熱的元件；位于其中一個所述頂部元件上的LED芯片，所述導(dǎo)電元件被設(shè)置用于使來自所述LED 芯片的熱量跨越大部分的所述基底頂面擴散；底部導(dǎo)熱元件，位于所述底面上，不與所述頂部元件電接觸并且被設(shè)置用于傳導(dǎo)來自所述基底的熱量；以及所述LED芯片上的透鏡；其中所述LED芯片的寬度與所述透鏡的寬度沿指定方向的比值為0. 5或更大。
24.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，其中所述LED芯片覆蓋所述基底的超過10%的表面積。
25.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，其中所述LED芯片覆蓋所述基底的超過15%的表面積。
26.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，進一步包括接近于所述LED芯片的轉(zhuǎn)換材料，所述轉(zhuǎn)換材料包括具有大于10微米的D5tl顆粒尺寸的磷光體顆粒。
27.如權(quán)利要求沈所述的LED封裝，進一步包括散射顆粒。
28.如權(quán)利要求27所述的LED封裝，其中所述散射顆粒與所述磷光體顆粒的尺寸基本相同。
29.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述LED封裝與具有較小LED芯片的具有類似特征的LED封裝相比發(fā)射出更高的光輸出功率。
30.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，進一步包括所述基底上的芯片對準(zhǔn)特征。
31.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，進一步包括靜電放電ESD保護裝置。
32.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述基底包括氮化鋁A1N。
33.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述LED芯片發(fā)射的光具有大約為430-460nm的平均波長。
34.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述基底具有約為3.5毫米見方到5毫米見方的尺寸。
35.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述LED芯片具有約為0.7毫米見方到3毫米見方的尺寸。
36.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述LED芯片約為1.4毫米見方，所述基底約為3 毫米見方。
37.如權(quán)利要求36所述的LED封裝，所述LED封裝在工作期間表現(xiàn)出的輸出功率為150流明/瓦或更高。
38.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述LED芯片約為1.75毫米見方，所述基底約為 5毫米見方。
39.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，所述LED芯片約為2毫米見方，所述基底約為5毫米見方。
40.如權(quán)利要求39所述的LED封裝，所述LED封裝在工作期間表現(xiàn)出150流明/瓦或更高的輸出功率。
41.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，其中所述頂部元件覆蓋所述基底的超過50%的頂面。
42.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，進一步包括所述底面上的第一和第二安裝墊片以及延伸穿過所述基底的多個導(dǎo)電通孔。
43.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，進一步包括覆蓋所述頂部元件的至少一部分的焊料掩模。
44.如權(quán)利要求23所述的LED封裝，進一步包括在所述透鏡邊緣和所述頂面邊緣之間的保護層，所述保護層覆蓋所述基底頂面和所述頂部元件。
45.一種光發(fā)射器封裝，包括 包括氮化鋁AlN的基底；所述基底上的光發(fā)射器芯片，所述光發(fā)射器發(fā)射的光具有在430-460nm范圍內(nèi)的近似平均波長；所述光發(fā)射器芯片上的透鏡；其中所述光發(fā)射器芯片的寬度與所述透鏡的寬度沿指定方向的比值為0. 5或更大。
46.一種光發(fā)射器封裝，包括 單個發(fā)光二極管LED芯片；具有3. 5毫米見方或更大尺寸的基底； 所述基底上的所述LED芯片方的模制透鏡。
47.如權(quán)利要求46所述的光發(fā)射器封裝，所述基底具有約為5毫米見方的尺寸，所述 LED芯片具有約為2毫米見方的尺寸，并且所述模制透鏡具有約為4. 52毫米的直徑。
48.如權(quán)利要求46所述的光發(fā)射器封裝，所述基底包括氮化鋁。
49.如權(quán)利要求46所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在用350mA的驅(qū)動電流工作時在沿黑體曲線的7階MacAdams橢圓內(nèi)輸出功效為150流明/瓦或更高的白光。
50.如權(quán)利要求46所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在用驅(qū)動電流工作時以160流明/ 瓦或更高的功效輸出160流明或更多。
51.如權(quán)利要求50所述的光發(fā)射器封裝，所述驅(qū)動電流大約為350mA。
52.如權(quán)利要求46所述的光發(fā)射器封裝，所述基底具有4毫米見方或更大的尺寸。
53.如權(quán)利要求52所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在用驅(qū)動電流工作時以110流明/ 瓦或更高的功效輸出750流明或更多。
54.如權(quán)利要求53所述的光發(fā)射器封裝，所述驅(qū)動電流大約為2A。
55.一種光發(fā)射器封裝，包括 光發(fā)射器芯片；基底，所述基底包括具有30W/m · K或更高熱導(dǎo)率的材料；以及所述基底上的所述發(fā)射器上的模制透鏡。
56.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述基底具有50W/m· K或更高的熱導(dǎo)率。
57.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述基底具有100W/m· K或更高的熱導(dǎo)率。
58.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述基底具有120W/m· K或更高的熱導(dǎo)率。
59.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述基底包括氮化鋁。
60.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，進一步包括接近于所述光發(fā)射器芯片的轉(zhuǎn)換材料，所述轉(zhuǎn)換材料包括具有大于10微米的D5tl顆粒尺寸的磷光體顆粒。
61.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，進一步包括所述基底上的芯片對準(zhǔn)特征。
62.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，進一步包括靜電放電ESD保護裝置。
63.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片發(fā)射的光具有大約為 430-460nm的平均波長。
64.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述基底具有約為3.5毫米見方到5毫米見方的尺寸。
65.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片具有約為0.7毫米見方到 3毫米見方的尺寸。
66.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片約為1.75毫米見方，所述基底約為5毫米見方。
67.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片約為2毫米見方，所述基底約為5毫米見方。
68.如權(quán)利要求67所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在工作期間表現(xiàn)為高于150流明/瓦。
69.如權(quán)利要求55所述的光發(fā)射器封裝，所述光發(fā)射器芯片約為3毫米見方，所述基底約為5毫米見方。
70.如權(quán)利要求69所述的光發(fā)射器封裝，所述封裝在工作期間表現(xiàn)為高于150流明/瓦。
全文摘要
一種發(fā)光二極管(LED)封裝(30)，具有增大的特征尺寸用于提高光通量和功效。LED芯片(34)被設(shè)置在基底(32)上，并有透鏡(70)覆蓋LED芯片。在某些情況下，照明LED芯片的寬度與所述透鏡的寬度沿指定方向的比值為0.5或更大。增大的特征尺寸允許封裝更加高效地發(fā)射光。某些封裝包括尺寸大于3.5毫米見方的基底與較大的LED芯片結(jié)合使用。具有高熱導(dǎo)率的材料被用于制造基底例如APN，以為封裝提供更好的熱管理。
文檔編號H01L33/64GK102484190SQ201080027586
公開日2012年5月30日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者A·薩特爾, B·科勒, B·科林斯, C·胡塞爾, D·艾默森, E·塔撒, J·艾德蒙德, M·博格曼, P·安德里維斯 申請人:克里公司