TW201336118A - 改善的光發射裝置和方法 - Google Patents

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leds
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conductive
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Erin Welch
Christopher P Hussell
Jesse C Reiherzer
Joseph G Clark
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Cree Inc
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Abstract

本發明揭示光發射裝置及方法。在一個實施例中，光發射裝置可包括次基台及安置於次基台上方之複數個發光二極體(light emitting diodes；LEDs)。次基台之至少一部分可包括至少部分安置於阻焊罩下方之反射層。次基台中之一或多個層可包括一或多個孔、粗糙表面紋理或以上之組合以改善裝置內之附著力。裝置可進一步包括繞複數個LED而分配之保持材料。揭示裝置及方法以改善阻焊罩附著力。

Description

改善的光發射裝置和方法 【相關申請案之交叉引用】
本申請案主張2011年12月23日申請之美國專利申請案第13/336,540號之優先權，該案之內容全文以引用之方式併入本文中。
本文中所揭示之標的大體上係關於光發射裝置及方法。更特定言之，本文中所揭示之標的係關於具有經由裝置中之增長的反射率、改善的熱效能及改善的附著力而增長的亮度之光發射裝置及方法。
諸如發光二極體(light emitting diodes；LEDs)之光發射裝置可以封裝使用以提供白光(例如，經感知為白色或近似白色)，並開發為白熾燈、螢光燈及金屬鹵素高光度放電燈(high-intensity discharge；HID)產品之取代物。LED裝置之代表性實例包含具有至少一個LED晶片之裝置，該至少一個LED晶片的部分可經塗覆有諸如(例如)釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet；YAG)之磷光劑。磷光劑塗層可將 自一或多個LED晶片發射之光轉換為白光。舉例而言，LED晶片可發射具有期望波長之光，而磷光劑可轉而發射黃色螢光，該黃色螢光具有約550 nm之峰值波長。觀察者會將光發射之混合物感知為白光。作為磷光劑轉換白光之替代物，紅、綠及藍(red,green,and blue；RGB)波長之光發射裝置可經組合於一個裝置或封裝中以產生感知為白色之光。
不管市場上各種LED裝置及方法之可用性，對於更明亮之裝置的需求始終存在。亦需要可藉由向裝置中添加反射層及/或改善在此等裝置之次基台中之一或多個層之間的附著力來有利地改善光學及/或熱效能之裝置及方法。
根據本揭示案，提供了非常適合包括工業及商業光產品之各種應用的新穎光發射裝置及方法。因此，本揭示案之目的在於在某種程度上藉由增加裝置內之反射率以提供改善的及更光亮的光發射裝置。本揭示案之另一目的在於提供具有介於裝置次基台之一或多個層之間的改善的附著力之裝置。
因為本揭示案之該等及其他目的可自在本文中之揭示變得顯而易見，所以本揭示案之該等及其他目的藉由本文中所揭示之標的至少作為整體或部分地達成。
10‧‧‧LED裝置
12‧‧‧次基台/基板
14‧‧‧保持材料
15‧‧‧測試點
16‧‧‧發射區域
18‧‧‧附接表面
20‧‧‧孔
22‧‧‧第一符號
23‧‧‧第二符號
24‧‧‧外壁
25‧‧‧LED
25A‧‧‧最外部LED
26‧‧‧焊線
30‧‧‧傳導墊
32‧‧‧阻焊罩
33‧‧‧傳導跡線
34‧‧‧傳導跡線
36‧‧‧介電層
38‧‧‧核心層
40‧‧‧填充材料
42‧‧‧間隙
44‧‧‧齊納二極體
46‧‧‧焊線
50‧‧‧LED裝置
52‧‧‧虛線
54‧‧‧導電及/或導熱表面或區域
55‧‧‧LED裝置
60‧‧‧LED裝置
62‧‧‧凹口
70‧‧‧LED裝置
80‧‧‧LED裝置
85‧‧‧LED裝置
90‧‧‧LED裝置
100‧‧‧結合層
104‧‧‧側邊
106‧‧‧輔料
110‧‧‧LED裝置
112‧‧‧第一層
114‧‧‧第二層
120‧‧‧LED裝置
122‧‧‧驅動電路
130‧‧‧LED裝置
140‧‧‧LED裝置
150‧‧‧LED裝置
154‧‧‧上表面
160‧‧‧LED裝置
H1‧‧‧第一高度
H2‧‧‧第二高度
P1‧‧‧第一圖案
P2‧‧‧第二圖案
P3‧‧‧第三圖案
P4‧‧‧第四圖案
P1A‧‧‧第一圖案
P3A‧‧‧第三圖案
PA‧‧‧先前技術之位置PA
R1‧‧‧位置
R2‧‧‧位置
在本說明書之餘下部分中更特定地闡述了本標的之完整及可實施的揭示案，本標的之揭示案包括對本領域之一般技術者而言本揭示案之最佳模式，包括參考隨附圖式，其 中：第1圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之實施例的頂部透視圖；第2圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之實施例的側視圖；第3A圖及第3B圖係根據本文中之本揭示案之具有一或多個發光二極體(light emitting diodes；LEDs)圖案之光發射裝置之實施例的頂視圖；第4圖係根據本文中之本揭示案之具有一或多個LED圖案之光發射裝置之實施例的頂部透視圖；第5圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之實施例的頂視圖；第6圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之光發射區域的第一橫截面圖；第7圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之光發射區域的第二橫截面圖；第8圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之頂視圖；第9圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之間隙區域的橫截面圖；第10圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之頂視圖；第11圖至第14B圖係根據本文中之本揭示案之具有一或多個LED圖案之光發射裝置之實施例的頂視圖； 第15A圖及第15B圖係根據本文中之本揭示案用於LED裝置之晶粒附接技術的視圖；第16圖係根據本文中之本揭示案之一個實施例之光發射裝置的頂視圖；第17A圖及第17B圖係根據第16圖之光發射裝置的橫截面圖；第18圖係根據本文中之本揭示案包含驅動電路之光發射裝置的頂視圖；第19圖及第20圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置的橫截面圖；第21圖係第20圖中之細節的分解視圖，圖示安置在阻焊罩層之下的材料之一或多個層；第22圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之橫截面圖；第23圖係第20圖中之細節的分解視圖，圖示安置在阻焊罩層之下的材料之一或多個層；及第24圖係根據本文中之本揭示案之光發射裝置之橫截面圖。
現將詳細參考本文中所述之本標的之可能態樣或實施例，於圖式中圖示本標的之可能態樣或實施例之一或多個實例。提供每一實例以解釋該標的，而非作為該標的之限制。事實上，作為一個實施例之部分而圖示或描述之特徵可用於另一實施例中以又產生另一實施例。本文中所揭示並設想之 標的欲為覆蓋此等修改及變換。
如各種圖式中所圖示，為達成說明之目的，相對其他結構或部分，某些結構或部分之尺寸被誇大以且因此提供以圖示本標的之通式結構。此外，參考形成於其他結構、部分或以上兩者上之結構或部分來描述本標的之各種態樣。由於熟悉此項技術者應理解涉及結構形成於另一結構或部份「上」或「之上」係預期可***額外的結構、部分或以上兩者。涉及結構或部分形成於另一結構或部分「上」而不具有***結構或部分在本文中被描述為「直接形成於結構或部分上」。類似地，應瞭解當元件被稱為「經連接」，「經附接」或「經耦接」至另一元件，該元件可為直接連接、附接或耦接至另一元件，或可存在中介元件。與此相反，當元件被稱為「直接連接」、「直接附接」或「直接耦接」至另一元件，不存在中介元件。
此外，本文使用諸如「上」、「之上」、「上部」、「頂部」、「下部」或「底部」之相關術語來描述如附圖中所示的一個結構或部分相對於其他結構或部分的關係。應瞭解諸如「上」、「之上」、「上部」、「頂部」、「下部」或「底部」之相關術語意欲包含除附圖中所描述之取向外之裝置之不同取向。舉例而言，若附圖中之裝置被翻轉，描述為在其他結構或部分「之上」的結構或部分現將經調整為在其他結構或部分「之下」。同樣地，若附圖中之裝置沿著軸旋轉，描述為在其他結構或部分「之上」的結構或部分現將經調整為與其他結構或部分「相鄰」或在其他結構或部分「左側」。全文中相同符號 指示相同元件。
根據本文中描述之實施例之光發射裝置可包含基於第III-V族氮化物(例如，氮化鎵)之發光二極體(light emitting diodes；LEDs)或雷射，該等LED或雷射係製造於生長基板上，例如，碳化矽基板，諸如由Cree,Inc.of Durham,North Carolina生產並銷售之該等裝置。舉例而言，本文中討論之碳化矽(Silicon carbide；SiC)基板/層可為4H多型體碳化矽基板/層。然而，可使用其他碳化矽候選多型體，諸如3C、6H及15R多型體。可自本文之標的之受讓人Cree，Inc.,of Durham,N.C.獲得適合的SiC基板，且科學文獻及許多共同讓與之美國專利(包括但不限於美國專利第Re.34,861號、美國專利第4,946,547號及美國專利第5,200,022號，該等揭示案之全部內容以引用方式併入本文)中陳述了用於生產此等基板之方法。本文中其他任何適合的生長基板係可預期的。舉例而言，藍寶石及砷化鎵可用作生長基板以製造本文中描述之LED或雷射。
如本文中所用，術語「第III族氮化物」係指形成於氮與週期表之第III族中的一或多個元素之間的半導體化合物，週期表之第III族中的該一或多個元素通常係鋁(Al)、鎵(Ga)及銦(In)。術語亦指二元、三元或四元化合物，諸如GaN、AlGaN及AlInGaN。第III族元素可與氮結合以形成二元化合物(例如，GaN)、三元化合物(例如，AlGaN)及四元化合物(例如，AlInGaN)。此等化合物可具有經驗公式，在該等經驗公式中一莫耳氮與總共一莫耳之第III族元素結 合。因此，諸如AlxGal-xN分子式(其中1>x>0)常被用來描述此等化合物。第III族氮化物之晶膜生長之技術已經過了相當良好地發展並已記錄在適當的科學文獻中。
雖然本文中所揭示之LED的各種實施例包含生長基板，但熟悉此項技術者應瞭解可移除水晶晶膜生長基板(包含LED之晶膜層生長係生長於該水晶晶膜生長基板上)，且獨立晶膜層可安裝於替代載體基板或具有與原始基板相比不同的熱的、電的、結構性的及/或光學特性之基板之上。本文中所描述之標的並不限於具有水晶晶膜生長基板之結構，且可與晶膜層自該等晶膜層之原始生長基板上移除並經黏合至替代載體基板的結構連接使用。
舉例而言，根據本標的之某些實施例之基於第III族氮化物的LED可經製造於生長基板(諸如碳化矽基板)之上以提供水平裝置(該等水平裝置於LED之同一側上具有兩個電接點)或垂直裝置(該垂直裝置於LED之相對側上具有電接點)。此外，在(例如，藉由蝕刻、研磨、拋光等)製造或移除生長基板之後可將該生長基板保持於LED之上。舉例而言，生長基板可經移除以降低生成LED之厚度及/或降低通過垂直LED之順向電壓。舉例而言，水平裝置(該水平裝置具有或沒有生長基板)可經覆晶結合(例如，使用焊料)至載體基板或印刷電路板(printed circuit board；PCB)，或經有線結合。垂直裝置(該垂直裝置具有或沒有生長基板)可具有藉焊料結合至載體基板、安裝墊或PCB之第一端子及經有線結合至載體基板、電元件或PCB之第二端子。藉由Bergmann 等人之美國公開案第2008/0258130號及Edmond等人之美國公開案第2006/0186418號中之實例討論了垂直LED晶片結構及水平LED晶片結構之實例，全部揭示內容均以引用之方式併入本文中。
如進一步描述，一或多個LED可至少局部地塗覆有一或多個磷光劑，其中該一或多個磷光劑吸收LED光之至少一部分並發射具有不同波長之光以使得LED發射來自LED及磷光劑之光的組合。在一個實施例中，LED發射白光，該白光係由來自LED晶片及磷光劑之光發射組合。可使用多種不同方法來塗覆並製造一或多個LED，其中一個適合的方法於題目皆為「Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method」之美國專利申請案第11/656,759號及第11/899,790號中加以描述，且申請案兩者之全文均以引用之方式併入本文中。用於塗覆一或多個LED之其他適合的方法於題為「Phosphor Coating Systems and Methods for Light Emitting Structures and Packaged Light Emitting Diodes Including Phosphor Coating」之美國專利申請案第12/014,404號，及題為「Systems and Methods for Application of Optical Materials to Optical Elements」之部份接續申請案美國專利申請案第12/717,048號中加以描述，該等申請案之揭示內容均以引用之方式併入本文中。亦可使用諸如電泳沉積(electrophoretic deposition；EPD)之其他方法來塗覆LED，其中適合的EPD方法於題為「Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices」之美國專利申請案第 11/473,089號中加以描述，該申請案之全部內容以引用方式併入本文中。瞭解根據本標的之LED裝置、系統及方法亦可具有不同顏色之多個LED，該等多個LED中之一或多者可為白色發光。
現參考第1圖至第24圖，第1圖圖示大體上指定為10之光發射裝置或LED裝置的頂視圖。LED裝置10可包含用於支援一或多個LED之次基台12。在一個態樣中，大體上指定為16之發射區域可安置於次基台12上方。在一個態樣中，發射區域16可實質上相對於LED裝置10中心地安置。或者，發射區域16可安置於LED裝置10上方之任何位置中，例如，角落中或與邊緣相鄰。在一個態樣中，發射區域16可包含實質上環形形狀。在另一態樣中，發射區域16可包含任何其他適合的形狀，例如，實質上正方形的、橢圓形的或長方形之形狀。LED裝置10可包含單一發射區域16或一個以上發射區域16。顯而易見地，LED裝置10可包含以發射區域形式之均勻光源，該均勻光源可簡化用於要求單一組件之光產品的生產的生產製程。LED裝置10可進一步包含至少部分繞發射區域16安置之保持材料14，在該發射區域16中，該保持材料14可被稱為屏障。保持材料14亦可安置於諸如齊納(Zener)二極體44(第9圖)之至少一個靜電放電(electrostatic discharge；ESD)保護裝置上方。在一些態樣中，保持材料可安置於兩個齊納二極體44上方，該兩個齊納二極體44係串聯於兩個電元件(第8圖)之間。
次基台12可包含任何適合的安裝次基台或基板，例 如，印刷電路板(printed circuit board；PCB)、金屬芯印刷電路板(metal core printed circuit board；MCPCB)、外部電路或其他任何適合的次基台或基板，諸如LED之發光裝置可安裝及/或附接於該次基台或基板之上。發射區域16可與次基台12電性連通及/或熱性連通。一或多個中介層可安置於發射區域16與次基台12之間以使得發射區域16間接地安置於次基台12上方，繼而與次基台12間接地電性連通及/或熱性連通。或者，發射區域16可直接安裝於次基台12上方，繼而與次基台12直接地電性及/或熱性連通或連接。在一個態樣中且僅為舉例而非限制性的，次基台12可包含22毫米(mm)×22毫米(mm)之正方形佔據面積之緊湊尺寸。在其他態樣中，次基台12可包含任何適合的尺寸及/或形狀，例如，環形的或長方形的形狀。
發射區域16可包含複數個LED晶片，或如第7圖中所圖示安置於填充材料40之中及/或之下的LED 25。LED 25可包含任何適合的大小/或形狀。舉例而言，LED 25可具有長方形的、正方形的或其他任何適合的形狀。在一個態樣中，填充材料40可包含具有預定或可選量之磷光劑及/或發光螢光粉的密封劑，該等磷光劑及/或該等發光螢光粉之量適用於任何期望的光發射(例如，適合白光轉換)。填充材料40可與自複數個LED 25發射之光相互作用以使得可觀察到經感知之白光或具有任何適合的及/或期望的波長之光。可使用密封劑及/或磷光劑之任何適合的組合，並可使用不同磷光劑之組合以生成期望的光發射。在其他態樣中，填充材料40可包 含模製透鏡材料。填充材料40可實質上為不透明，以使得取決於(例如)所使用磷光劑之量及類型，發射區域16可實質上為不透明的(如第1圖中所圖示)、透明的或半透明的。保持材料14可適用於分配或置放發射區域16之至少一部分。置放保持材料14之後，填充材料40可經選擇性地填充至安置於保持材料14之一或多個內壁之間的空間中的任何適合的位準。舉例而言，填充材料40可經填充至與保持材料14之高度相等的位準，或經填充至保持材料之上或之下的任何位準。填充材料40之位準可係任何適合的形式之平面的或曲面的，諸如凹面的或凸面的。
仍參考第1圖，LED裝置10亦可包含大體上指定為20之至少一個開口或孔，該至少一個開口或孔可貫穿或至少部分地貫穿次基台12而安置以促使LED裝置10附接至外部基板或表面。舉例而言，一或多個螺釘可嵌入穿過至少一個孔20以將裝置10緊固至另一部件、結構或基板。LED裝置10亦可包含一或多個電附接表面18。在一個態樣中，附接表面18包含諸如焊料接點之電接點。附接表面18可為任何適合的組態、大小、形狀及/或位置，並可包含正負電極端，當連接至外部電源時電流或訊號可流經該等正負電極端。一或多個導電線(未圖示)可在焊接、錫焊或任何其他適合的公知附接方法而附接並電性連接至附接表面18。電流或訊號可自電性連接至附接表面18之外部導線流入LED裝置10中，並流入發射區域16中以促進光輸出。附接表面18可與包含一或多個LED 25之發射區域16電性連通。附接表面18可與 第一傳導跡線33及第二傳導跡線34(見第8圖)電性連通並因此可使用電連接器與LED 25電性連接。電連接器可包含焊線或其他適合的部件用於將LED 25電性連接至第一傳導跡線33及第二傳導跡線34。
LED裝置10可進一步包含指示標誌或符號用於指示針對LED裝置10之給定側之電極性。舉例而言，第一符號22可包含「+」標誌，該「+」標誌指示包含正電極端之LED裝置10之側。第二符號23可包含「-」標誌，該「-」標誌指示包含負電極端之LED裝置10之側。一或多個測試點15可經定位於與裝置之正極側或負極側相鄰以測試LED裝置10之電特性及/或熱特性。在一個態樣中，測試點15可經安置以與LED裝置10之負極側或端子相鄰。
第2圖圖示LED裝置10之側視圖。如第1圖及第2圖所圖示，保持材料14可包含實質上環形之屏障，該實質上環形之屏障係繞發射區域16之至少一部分安置且安置於次基台12上方。保持材料14可經分配、定位或另外置放於次基台12上方，且可包含任何適合的大小及/或形狀。保持材料14可包含任何適合的反射性材料，且可包含清澈的或不透明的白色材料，諸如聚矽氧或環氧樹脂材料。舉例而言，可使用諸如二氧化鈦(TiO2)之填料粒子，並將該等諸如二氧化鈦(TiO2)之填料粒子添加至保持材料14以提供不透明材料。可使用自動化分配機器將保持材料14分配或沉積於適當位置中，任何適合大小及/或形狀之屏障可形成於該適當位置中。在一個態樣中，可分配所圖示之環形形狀，雖然亦可提供其 他組態，例如長方形組態、曲面組態及/或期望組態及橫截面形狀之任何組合。如第2圖圖示LED裝置10之側視圖中，保持材料14可包含圓形外壁24，以使得與次基台12相對之保持材料14之上表面係圓形的。保持材料14之圓形或曲面外壁24可進一步改善由LED裝置10反射之光的量。
保持材料14可包含本技術領域中公知之任何材料，例如，包含7%煙霧狀二氧化矽+3%的TiO2+聚甲基矽酮之聚矽氧材料。在一個態樣中，保持材料14適用於反射光並可包含及/或經塗覆有反射性材料。如第3A圖及第3B圖中所圖示，可於線焊一或多個LED 25之後分配保持材料14，以使得保持材料14安置於焊線26上方並至少部分覆蓋焊線26以將至少一部分焊線26(諸如每一焊線26之一個端部)含於保持材料14中。在第3A圖及第3B圖中，針對諸如LED 25之給定的LED集合之第一個及最後一個或最邊緣之LED 25A之焊線26係安置於保持材料14之中。在一個態樣中，保持材料14可在室溫下分散期間為「平的」用於準確的量及/或高度控制。添加TiO2可增加對發射區域16之反射以進一步優化LED裝置10之光發射。可添加煙霧狀二氧化矽作為觸變劑。分散保持材料14可允許增加的板空間及對較高電壓之耐受能力。在一些態樣中，LED裝置10可於42伏特(volts；V)或更高的電壓下運行。
第3A圖、第3B圖及第4圖圖示沒有填充材料40層之發射區域16。第3A圖及第3B圖圖示LED裝置10及發射區域16，該發射區域16包含LED之至少一個圖案或排列。 LED 25可經排列、安置或安裝於傳導墊30上方。可以LED集合來排列或安置LED 25，該等LED集合可包含一或多個串或LED，且舉例而言，給定LED集合可為電性串聯或其他任何適合組態之LED的一或多個串。可提供一個以上LED集合，且每一LED集合可經排列以與一或多個其他LED集合平行。如本文中之進一步描述，任何給定LED集合或LED串中之LED可以任何適合的圖案或組態排列，且甚至給定LED集合或LED串中之LED可以一或多個不同的圖案或組態排列或安置。舉例而言，第3A圖圖示以三種圖案(例如，第一圖案P1、第二圖案P2及第三圖案P3)排列之至少三個LED集合。圖案P1、P2及P3中之每一者可包含橫跨發射區域16之一致的圖案設計。可使用圖案P1、P2及/或P3中之一個以上圖案。圖案P1、P2及/或P3中之每一者可以任何適合的組態變化或排列。為說明之目的，僅圖示了三種圖案。任何數目之圖案或排列皆係可預期的，且圖案可包含任何適合的設計，例如，棋盤型設計或網格設計或排列，其中LED可至少實質上於至少兩個方向上對準。第3B圖圖示以圖案(例如，由第3A圖中所圖示之圖案P1、P2及P3中之一或多者合併而得之第一圖案P1A、第二圖案P2及第三圖案P3A)排列之至少三個LED集合。舉例而言，圖案P1A及P3A可包含一個以上圖案之組合。在一個態樣中，圖案P1A可包含網格排列或圖案，及直線排列或圖案。在一個態樣中，圖案P3A可包含棋盤型及直線圖案設計。圖案P1A及P3A中之每一者可包含14個LED 25，每一圖案設計包含7個LED。為說明之目的，僅圖 示了兩種組合。然而，請注意每一LED集合可包含具有兩個以上圖案之組合。
仍參考第3A圖及第3B圖，傳導墊30可為導電的及/或導熱的，且可包含任何適合的導電及/或導熱材料。在一個態樣中，傳導墊30可包含傳導金屬。在第3A圖中所圖示之一個態樣中，發射區域16可包含一或多個LED 25，該一或多個LED 25以單一圖案排列於傳導表面或傳導墊30上方。或者，LED可經提供為如第3B圖所圖示排列於傳導墊30上方之一個以上LED(諸如LED 25)之圖案之組合。如上文所述，發射區域16可包含不同排列或圖案之組合，例如第一圖案P1、第二圖案P2及/或第三圖案P3之組合，以優化光發射及裝置亮度。安置於傳導墊30上方之每一LED 25集合或串可包含最外部之LED 25A，其中一或多個LED 25安置於該等最外部之LED 25之間。每一LED 25串可包含相同或不同圖案，例如圖案P1、P2及/或P3。LED 25串可包含具有相同及/或不同顏色或波長BIN碼之二極體，且磷光劑之不同顏色可用於安置於LED 25上方之填充材料40(第7圖)中，相同或不同顏色之該等LED 25以達成具有期望波長之所發射之光。LED 25之一或多個圖案可包含發射區域16中之LED陣列。
第3A圖、第3B圖及第4圖圖示包含(例如)10行LED 25或10個LED 25串之發射區域16。每一LED 25串可包含任何適合的數目之LED，該等LED係電性連接於最外部之LED 25A之間，且該等最外部之LED 25A可連接至各別 的電元件。在一個態樣中，每一LED 25串可包含至少14個LED。在一個態樣中，LED裝置可包含排列於陣列中之至少140個LED。本文中之排列、圖案及/或多個圖案之組合可包含用於優化自LED裝置10發射之光的顏色均一性及亮度的陣列。可使用一或多個焊線26將LED電性串聯以與相鄰LED 25之結合墊附接。在第3A圖中所圖示之一個態樣中，第一圖案P1可包含14個LED 25之第一串及第十串。第一圖案P1可包含兩個相對行之LED 25，該兩個相對行之LED 25係安置於串聯中之第一個與最後一個或最外部之LED 25A之間。在一個態樣中，第一圖案P1包含如本文中所稱之網格排列、圖案或設計，其中至少兩個LED於至少兩個方向上係實質上對準的且可包括位於LED集合或串之相對端處的單一、未對準之LED。包含第一圖案P1之LED 25中之每一者可電性串聯。在一個態樣中，第二排列或第二圖案P2可安置於與第一圖案P1相鄰，例如，定位於LED 25之第二串及第九串處。在一個態樣中，第二圖案P2可包含總共14個LED 25，其中14個LED 25中之每一者可安置為沿著水平線以直線設計或排列彼此相鄰，且14個LED 25中之每一者可電性串聯。任何適合的數目之LED 25可以任何適合的組態或排列(諸如串聯)連接以形成具有適合的圖案之串。在串聯時，在將LED 25串聯時需小心以使得前一LED之正極或負極電性連接至後一LED之相反電極性的電極，以允許電流恰當地流經LED 25串。
第3A圖中所圖示之第三圖案P3可包含棋盤型圖 案，該棋盤型圖案具有電性串聯之LED 25的棋盤型設計或排列。在一個態樣中，至少14個LED 25可包含棋盤型圖案，且第三圖案P3可安置於具有第二圖案P2之LED串之間及/或與具有第二圖案P2之LED串交替安置。棋盤型圖案或第三圖案P3可包含於水平線上方及下方交替之LED 25集合。圖案P1、P2及P3並不受限於圖案之形狀或至少14個LED，相反地，圖案可包含任何適合的排列及任何適合數目之LED 25。雖然可使用任何適合數目之圖案，但為說明之目的，僅圖示三種圖案。第三圖案P3之交替LED 25可藉由確保傳導墊30上方之均勻覆蓋及空間對準來優化光輸出，以使得光發射係均勻的且得到改善。第三圖案P3可自LED 25之第三串至第八串重複。針對圖案P1、P2及/或P3中之每一者的給定LED 25串中之第一個LED 25A及最後一個LED 25A可電性連接至第一傳導跡線33及第二傳導跡線34(見第7圖及第8圖)，以接收並傳輸流經的電流或訊號並照亮給定LED 25串。
在發射區域16中，即使單一集合或串中之LED可包含一個以上圖案或組態之LED。舉例而言，第3B圖圖示發射區域16中LED之可能排列的一個態樣，在該發射區域16中存在至少兩個LED 25集合(本文中圖示為非限制性的串)且在該發射區域16中一些集合或串之LED 25相對於另一LED集合或串以不同圖案或組態而排列，甚至該等LED 25係位於LED之一個單一集合或串之中。任何兩個給定的獨立LED 25集合或串可以一圖案電性連接，以使得兩個LED集合或串中之每一者中的一些或全部LED可以不同圖案、相同圖 案或圖案之任何組合而排列。換言之，任何給定集合或串中之LED可以不同或相同圖案不僅相對於該集合或串中之LED而安置，但亦可以任何圖案相對於另一LED集合或串而安置，且兩個集合或串可於一個態樣中彼此平行。舉例而言，第3B圖中之LED 25可安置於一個態樣中，以使得發射區域16包含不同排列或圖案(例如第一圖案P1A、第二圖案P2A及/或第三圖案P3A)之組合以優化光發射及裝置亮度。
如先前所述，圖案P1A及P3A圖示兩個不同圖案(例如，棋盤型排列、直線排列及/或網格排列中之至少兩者)之組合，然而，本文中兩個以上圖案之組合係可預期的。雖然僅揭示了三種圖案排列(亦即，棋盤型、網格及直線)，但是可使用任何適合的排列或圖案設計。安置於傳導墊30上方之每一LED 25串可包含最外部之LED 25A，其中一或多個LED 25安置於該等最外部之LED 25之間。每一LED 25集合或串可包含相同或不同圖案，例如圖案P1A、P2A及/或P3A。LED 25集合或串可包含具有相同及/或不同顏色或波長BIN碼之二極體，且磷光劑之不同顏色可用於安置於LED 25上方之填充材料40(第7圖)中，相同或不同顏色之該等LED 25以達成具有期望波長之所發射之光。LED 25之一或多個圖案可包含位於發射區域16中之LED陣列。舉例而言，如第3B圖所圖示，在圖案P3A中，LED 25集合可包含經排列之長方形LED，其中第一LED之主軸(亦即，長軸)安置於與至少第二LED之主軸不同的取向上。即，給定LED 25集合可包含不同取向上之LED 25。在其他態樣中，例如如第3A圖中所 圖示，圖案P2及圖案P3可包含長方形LED 25之集合，其中主軸與給定集合之主軸相同，但與其他集合之取向不同。
為提供具有良好的效能及輸出同時係小巧的光發射裝置之光發射裝置，如本文中所述之各種LED排列及裝置設計為有利的，其中存在提供小巧裝置同時維持質量效能及光輸出之壓力。
第5圖圖示大體上指定為50之LED裝置的第二實施例，該LED裝置50在形式及功能上與LED裝置10相似。LED裝置50可包含次基台12及安置於次基台12上方之發射區域16。發射區域16可包含任何適合的大小、形狀、數目及/或可安置於次基台12上方之任何適合的位置。保持材料14可安置於次基台12上方，且至少部分繞發射區域16。LED裝置50可包含一或多個開口或孔20貫穿次基台12而安置以促使LED裝置10附接至外部基板或表面。LED裝置50可包含第一符號22及第二符號23用於指示LED裝置50之電極性。LED裝置50圖示安置於與裝置之正極或側相鄰之測試點15以測試LED裝置50之電特性及/或熱特性。LED裝置50可進一步包含至少一個電附接表面18，該電附接表面18可電性連接至一或多個外部導線(未圖示)以促進電流流入LED裝置50之發射區域16中。在一個態樣中，附接表面18可包含具有彎曲角落之形狀。與尖稜角相比，使附接表面18之角落或邊緣圓化可在將一或多個外部導線(未圖示)附接至LED裝置50時，較好地容納裝置上方之焊料的流動。
第6圖圖示沿著第3A圖及第3B圖之傳導墊30之 邊緣的橫截面的一部分，其中發射區域16未填充有諸如密封劑及/或磷光劑之填充材料40。第6圖圖示LED 25，該等LED 25包含針對發射區域16中之給定LED串的最外部之LED 25A及相鄰LED。第7圖圖示第1圖之橫截面的一部分，其中填充材料40安置於發射區域16上方。為說明之目的，第7圖中圖示4個電性串聯之LED 25。然而，如先前所述，每一LED 25串或圖案可包含任何適合數目之LED 25。在一個態樣中，每一LED 25串可包含14個LED 25。第6圖及第7圖圖示藉由一或多個焊線26串聯之一或多個LED 25。LED 25可排列於傳導墊30上方，且可直接與傳導墊30熱性連通或經由一或多個中介層與傳導墊30間接熱性連通。可使用本技術領域中任何公知的附接手段將LED 25附接至傳導墊30或中介層。在一個態樣中，可使用焊錫膏、環氧樹脂或助焊劑來附接LED 25。傳導墊30可與次基台12作為一體成型，或可包含安置於次基台12上方之獨立層。傳導墊30可驅散由一或多個LED 25產生之熱量。
如第6圖及第7圖進一步圖示，針對LED 25之串聯、串或圖案之最外部LED 25A可與一或多個電元件電性連通或連接至該一或多個電元件。電元件可包含第一傳導跡線33及第二傳導跡線34，該等第一傳導跡線33及第二傳導跡線34經組態以使電訊號或電流流至各別的LED 25串或將電訊號或電流提供至各別的LED 25。第一傳導跡線33及第二傳導跡線34中之一者可包含陽極，及另一者包含陰極。可藉由如之前所討論之第一符號22及第二符號23(第1圖)來指 示電極性。傳導墊30及傳導跡線33及34可包含任何適合的導電及導熱材料，並可包含相同材料或不同材料。在一個態樣中，傳導墊30及傳導跡線可包含銅(Cu)層，該銅(Cu)層使用任何適合的技術沉積於次基台之一部分(例如，第7圖之介電層36)上方。電絕緣阻焊罩32可至少部分地安置於傳導墊30與各別的傳導跡線33及34之間，以使得當使用焊料將一或多個LED 25附接至傳導墊30上方時，焊料無法與傳導跡線33及34電性連接，繼而導致一或多個LED 25串變為短路。
第6圖圖示保持材料14繞發射區域16之各種置放區域、方位或位置。在一個態樣中，保持材料14可繞至少部分發射區域16或繞整個發射區域16而分配。習知裝置可包含經塑形(如與分配相對)之屏障，該屏障置放於諸如第6圖中虛線所圖示之先前技術之位置PA的位置處，且該屏障沿著阻焊罩32與第一傳導跡線34接觸之位置的邊緣而安置。本標的設想保持材料14安置於區域、方位、位置R1、R2及/或其他任何位於位置R1及R2之間的位置中。當保持材料14安置於位置R1或R2中時，該保持材料14可安置於一或多個焊線26之至少一部分上方並覆蓋該一或多個焊線26之至少一部分，且該一或多個焊線26將最外部之LED 25A連接至諸如傳導跡線34之電元件。在位置R1中，保持材料14可至少部分地安置於阻焊罩32及連接至最外部之LED 25A的焊線26之每一者上方，該最外部之LED 25A係用於各別的LED 25串。在一個態樣中，在於位置R1中時，保持材料14可整個 安置於阻焊罩32之該部分(該阻焊罩安置於傳導墊30與傳導跡線34之間)上方及/或整個安置於焊線26上方。在另一態樣中，保持材料14可安置於最外部LED 25A中之每一者的焊線26中之每一者上方並至少部分地或全部地覆蓋最外部LED 25A中之每一者的焊線26中之每一者，該最外部LED 25A係針對安置於發射區域16中之每一LED 25串。保持材料可分配於次基台12上之預定位置中以提供介於保持材料14與一或多個LED 25之間適合的間距。需注意，在於位置R1中時，由於保持材料可安置於傳導墊30與第一傳導跡線33及/或第二傳導跡線34之間，因此保持材料14可消除對阻焊罩32之需求。位置R2圖示至少部分安置於阻焊罩32上方並至少部分安置於最外部LED 25A之焊線26上方之保持材料14。如圖示，根據本文中之標的之保持材料14可包含實質上圓的或半球狀的橫截面。圓形保持材料14可增加表面區域，可自該表面區域發射及/或反射光。
第7圖圖示一或多個LED 25之串，為說明之目的，圖示了4個LED 25，但LED 25串可包含任何適合數目之LED(例如，14個串聯佈置之LED 25)。第7圖圖示次基台12之橫截面，LED 25可安裝或者排列於該次基台12上方。舉例而言，次基台12可包含傳導墊30、第一傳導跡線33、第二傳導跡線34及至少部分安置於傳導墊30與傳導跡線33及/或傳導跡線34中之每一者之間的阻焊罩32。如先前所述，若保持材料定位於與最外部LED 25A相鄰(例如，位於位置R1中)，可消除傳導墊30與第一傳導跡線33及第二傳導跡線34 之間的阻焊罩32，因為不再需要該阻焊罩32。阻焊罩32可安置於傳導跡線33及34與附接表面18(第8圖)之間，可於第7圖中看見與保持材料14相鄰之該附接表面18之近邊緣，該近邊緣與保持材料14之外壁24相鄰。次基台12可進一步包含介電層36及核心層38。為說明之目的，次基台12可包含MCPCB，例如彼等可自The Bergquist Company of Chanhassan,MN獲得並由該The Bergquist Company ofChanhassan,MN製造之MCPCB。然而，可使用任何適合的次基台12。核心層38可包含傳導金屬層，例如Cu或鋁(Al)。介電層36可包含電絕緣但導熱之材料以協助經由次基台12之散熱。第7圖圖示排列於(例如)方位R2中之保持材料14，該方位R2至少部分於阻焊罩32及焊線26中之每一者上方，該焊線26連接至傳導跡線33及34。第7圖圖示安置於一或多個LED 25上方之填充材料40。填充材料40可選擇性填充至高於、低於或等於保持材料14之高度的任何適合的位準。如所圖示之最外部LED 25A之焊線26可至少部分安置於保持材料14之中。
第7圖進一步圖示填充材料40之第一高度H1及第二高度H2，該填充材料40可選擇性填充至LED裝置10中。第一高度H1可包含一高度，在該高度處，填充材料40安置於LED 25上方。高度可歸因於製程變異性而改變，因此可使用高於LED 25串之平均高度，且可針對最佳亮度控制該平均高度。第二高度H2可包含一高度，在該高度處，填充材料40選擇性安置於傳導墊30之頂表面上方。舉例而言，可藉由 控制保持材料14之位置(且不論該位置假設為位置R1、R2或任何於位置R1及R2之間的位置)來控制第二高度H2。亦可藉由控制分配至由保持材料14定義之洞中的填充材料40之量來控制第二高度H2。
對洞或由保持材料14定義之屏障中填充材料40之量的控制可影響第一高度H1及/或第二高度H2，並可顯著地允許對自LED裝置10發射之光之顏色或波長的細調或微調。對LED裝置10之顏色的微調可因此理想地將產率增加至100%。舉例而言，視裝置10中使用之LED 25之波長而定，可選擇性地添加包含於填充材料40中之影響顏色的成分(包括但不限於磷光劑)之量，且可藉由在發射區域16中不足填充或過量填充填充材料40而選擇性地控制第一高度H1及/或第二高度H2。保持材料14之位置(例如，將保持材料定位於R1、R2或任何位於R1與R2之間的方位或間距處)亦可影響第一高度H1及/或第二高度H2。可藉由改變(例如)相對填充材料40之整體分配容量體積的磷光劑之體積比以在多個裝置之上或在單一裝置或封裝之基礎上達成顏色微調。可基於經挑選用於給定裝置中之LED 25之波長BIN碼來調整相對填充材料40之整體分配容量體積的磷光劑之體積比，以達成LED裝置10之期望整體波長輸出。藉由調節(例如)由保持材料14提供之屏障之直徑及/或保持材料14之高度，可微調各個裝置10之顏色，從而達成更高的產率，由保持材料14提供之屏障之直徑及/或保持材料14之高度中之每一者可影響高度H1及/或高度H2，且因此影響填充材料之體積。需 注意，選擇性控制填充材料之體積以使得填充材料之顏色影響成分可經細調以允許由一或多個LED產生之光落於預定且準確之顏色範圍內。
第8圖圖示繞發射區域16之至少一部分而排列、分配或者置放保持材料14之前，包含次基台12之LED裝置10。為說明之目的，僅圖示第一LED 25串，然而，如先前所述，發射區域可包含電性串聯之一個以上LED 25串。在一個態樣中，LED裝置10包含10個串聯的LED 25串。如圖示，置放保持材料14之前，次基台12可包含繞傳導墊30以實質上環形排列而排列之第一傳導跡線33及第二傳導跡線34，以使得排列於傳導墊30上方之LED可藉由線焊及焊線26或藉由其他適合的附接方法與每一跡線電性連通。如圖示，用於各別的LED 25串之最外部LED 25A可電性連接至傳導跡線。
傳導跡線33與34之間可存在至少一個間隙42。LED裝置10及本文中所揭示之裝置可進一步包含用於避免自ESD之損壞的元件，該ESD係定位於或安置於間隙42中。在一個態樣中，可使用不同的元件，諸如各種垂直矽(Si)齊納二極體、相對LED 25反向偏置之不同LED、表面安裝熱變電阻器及側面Si二極體。在一個態樣中，至少一個齊納二極體44可安置於第一傳導跡線33及第二傳導跡線34之端部之間且相對於LED 25串反向偏置。在一個態樣中，齊納二極體44可安置於導電及/或導熱表面或區域54上方，以使得電流可流經二極體44流入焊線46及至各別的傳導跡線33及34。在更多態樣中，可針對更高的電壓應用使用介於第一傳導跡線33 與第二傳導跡線34之間的一或多個焊線46電性連接兩個齊納二極體44。由於典型的齊納二極體44為黑色且吸收光，因此將至少一個齊納二極體44置放於介於傳導跡線33與34之間的間隙42中並亦位於保持材料14下方可進一步改善光輸出強度。
第8圖亦圖示針對傳導墊30之一個可能位置。即，傳導墊30可包含實質上中心定位之環形墊，該環形墊安置於傳導跡線33與34之間。然而，傳導墊30可定位於次基台上方之任何適合的位置處及除了裝置之實質中心外的任何位置處。阻焊罩32可至少部分安置於各別的傳導跡線與傳導墊30之間，以使得阻焊罩32包含繞傳導墊30之實質上環形的排列。阻焊罩32亦可安置於傳導跡線之外的區域中，例如，介於各別的傳導跡線與一或多個附接表面18之間。虛線52圖示包含傳導跡線33及34之導電及/或導熱材料之大小及/或形狀的一個可能態樣。該等線斷開為虛線以圖示材料係如何安置於阻焊罩32之下。因此，附接表面18與各別的傳導跡線電性連通及/或熱性連通，且該等附接表面18可包含相同材料之層。外部導線(未圖示)可電性連接至附接表面18，且電流或訊號可自附接表面18流至各別的傳導跡線。電流可沿著由安置於阻焊罩32層下方之虛線52指定之導電材料流動。電流可流入傳導跡線中及/或自傳導跡線流出，且因此流入安裝於傳導墊30上方之各別的LED 25串中並自該等LED 25串流出。測試點15亦可包含導電材料且安置於如由虛線52所指示之傳導區域中。測試點15可如圖示安置於跡線34左 側或如第10圖中所示安置於跡線34與附接表面18之間。
如先前所述，典型的齊納二極體44為黑色且吸收光。第9圖圖示置放保持材料之後的齊納二極體44。在一個態樣中，保持材料14可至少部分安置於至少一個齊納二極體44上方。在另一態樣中，保持材料14可整個安置於至少一個齊納二極體44上方，以使得二極體完全覆蓋以進一步改善光輸出強度。齊納二極體44可安置於導電及/或導熱表面或區域54上方，以使得電流可流經二極體44流入焊線46中及至各別的傳導跡線33及34。
本文中所揭示之LED裝置可在提供相等或更多的照明時有利地消耗較少能量。在一個態樣中，當用於傳統下照燈應用中時，基於LED裝置10及/或50之照明器可提供比26瓦特CFL或100瓦特白熾燈泡多38%之照明，同時僅消耗14瓦特電。在一個態樣中，LED裝置10可致能60瓦特之A級燈的等價物，同時僅消耗11瓦特電。在3000 K暖白色色溫下，LED裝置10可包含11瓦特下1050流明之光輸出或27瓦特下2000流明之光輸出。
第10圖圖示大體上指定為55之LED裝置的另一實施例。LED裝置55圖示繞發射區域16之至少一部分排列、分配或者置放保持材料14(第11圖)之前的次基台12。為說明之目的，僅圖示第一LED 25串，然而，發射區域可包含電性串聯之一個以上LED 25串。每一LED 25串可包含相同或不同圖案。置放保持材料14之前，次基台12可包含繞傳導墊30以實質上環形排列而排列之第一傳導跡線33及第二 傳導跡線34，以使得排列於傳導墊30上方之LED可藉由經由焊線26線焊或其他適合的附接方法與每一跡線電性連通。如圖示，用於各別的LED 25串之最外部LED 25A可電性連接至傳導跡線。事實上，對本文中所描述之LED裝置而言，發射區域16可包含單一未劃分之安裝區域，該安裝區域至少部分由最外部LED 25A定義，其中該等最外部LED 25A經由焊線26線焊至諸如傳導跡線33及34之接觸區域。非最外部LED 25A之LED 25經由焊線26線焊為具有一或多個圖案或陣列之串。
傳導跡線33與34之間可存在至少一個間隙42。在此實施例中，一或多個ESD保護裝置或齊納二極體44可安置於間隙42中且可電性連接或安裝至傳導區域54。在此實施例中，齊納二極體44可包含一個頂部及底部電接點(例如，垂直構造)，該頂部及底部電接點與具有兩個頂部電接點(例如，水平構造)之LED 25相對。在此實施例中，傳導區域54可包含比齊納二極體44之佔據面積大之面積。齊納二極體44可定位於傳導區域54上方，該傳導區域54介於第一傳導跡線33及第二傳導跡線34之端部之間。齊納二極體44可相對於一或多個LED 25串而反向偏置。舉例而言，當使用一個齊納二極體44時，一或多個焊線46可將傳導區域54連接至第一傳導跡線33及第二傳導跡線34中之一者，以使得齊納二極體44可相對於LED 25串而反向偏置。由於齊納二極體44典型地為黑色且吸收光，因此將至少一個齊納二極體44置放於傳導跡線33與34之間的間隙42中並亦位於保持材料 14(第9圖)下方可進一步改善光輸出強度。
第10圖亦圖示針對測試點15之一個可能位置。測試點15可安置於由虛線52標記之區域內，該等虛線52與安置於阻焊罩下方之導電材料對應。虛線52圖示導電材料之大小及/形狀之一個可能態樣，該導電材料可沉積於次基台12之上或次基台12中以將傳導跡線33及34與附接表面18電耦接。電耦接允許電流自附接表面18連通至一或多個LED 25串，該一或多個LED 25串電性連接至跡線33及34。該等線經斷裂以圖示材料係如何安置於阻焊罩32之下的。因此，測試點15及附接表面18與各別的傳導跡線電性連通及/或熱性連通，且可包含相同材料之層。阻焊罩32可至少局部沉積或安置於各別的傳導跡線與傳導墊30之間，以使得阻焊罩32包含繞傳導墊30之實質上環形的排列。傳導墊30可包含一或多個標記或凹口62，該一或多個標記或凹口62用於取向目的及用於保持材料14之恰當的對準。
阻焊罩32亦可沉積於傳導跡線之外的區域中，例如，介於各別的傳導跡線與一或多個附接表面18及/或測試點15之間。外部導線(未圖示)可電性連接至附接表面18，且電流或訊號可自附接表面18流至各別的傳導跡線。電流可沿著由安置於阻焊罩32層下方之由虛線52指定之導電材料流動。電流可流入傳導跡線中及/或自傳導跡線流出，且因此流入安裝於傳導墊30上方之各別的LED 25串中並自該等LED 25串流出。在一個態樣中，測試點15可允許在用適合的溫度感應器(未圖示)探測之時測試裝置之熱特性。由第10圖所 圖示之排列(亦即，置放保持材料14之前傳導跡線33及34、傳導區域54、齊納二極體44及測試點15之位置)可與前文描述之LED裝置(例如，10及50)或第11圖至第14圖中所描述之裝置中的任何一者對應。舉例而言，第11圖至第14圖中所描述之LED裝置可包含大體上指定為20之至少一個開口或孔，該至少一個開口或孔可穿過或至少部分地穿過次基台12而安置以促使LED裝置附接至外部基板或表面。此外，可使用第一符號22及第二符號來指示包含正負電極端之LED裝置之部分。一或多個測試點15可經定位於與裝置之正極側或負極側相鄰以測試LED裝置之電特性及/或熱特性。
第11圖至第14圖圖示LED裝置之不同實施例之頂視圖。此等裝置於許多態樣中可與前文所描述之LED裝置10及50相似，但除了藉由圖案變化來達成不同光輸出之外，此等裝置亦可用於低及/或高電壓應用範圍。舉例而言，第11圖圖示大體上指定為60之LED裝置的一個實施例，該LED裝置可用於較低電壓應用中。在一個態樣中，且僅為舉例而非限制性的，LED裝置60可在大約16 V下運行。在一個態樣中，LED裝置60可在低於大約16 V(例如，14 V至16 V)下運行。在一個態樣中，LED裝置60可在高於大約16 V(例如，16 V至18 V)下運行。在一個態樣中，使用多於140個LED 25(例如，多於LED裝置10)並改變LED 25之圖案可允許LED裝置60在較低電壓應用下運行。在一個態樣中，可藉由將少於14個LED 25一起電性串聯或電性連接成串來改變圖案。
第11圖圖示以兩個圖案排列之至少兩個LED集合，該兩個圖案形成發射區域16中LED 25之網狀陣列。舉例而言，第一LED集合可包含先前描述之第二圖案P2。第二LED集合可包含第四圖案P4。舉例而言，每一圖案可包含五個電性串聯之LED 25之30個串。即，少於14個(第3A圖及第3B圖)LED 25可於給定串中電性串聯。根據先前描述之第二圖案P2，第一LED 25串及最後一個LED 25串可包含五個電性串聯之LED 25。第二串至第二十九串可包含與第一串及第三十串不同之另一圖案。舉例而言，第11圖圖示根據圖案P2電性串聯之五個LED 25，串可安置於靠近發射區域16之一或多個圓形外邊緣的傳導墊30上。舉例而言且非限制性，根據圖案P2，排列於第一串及第三十串中之LED 25可自彼此等距隔開且一致地橫跨發射區域16。圖案P2中排列之LED 25可包含直線排列，在該直線排列中LED 25之較長的軸實質上平行。圖案P2中之LED 25之較短的軸亦可至少實質上平行。圖案P2中排列之LED 25之較長的軸可垂直於焊線26對準。此外，圖案P2中排列之LED 25之較長的軸可與鄰近圖案(例如，圖案P4)中排列之LED 25之較長的軸垂直。
在一個態樣中，圖案P4可包含五個橫跨傳導墊30電性串聯之LED 25。圖案P4可包含LED之直線，且五個LED 25中之每一者可經定位以使得LED 25之較長的軸實質上沿著直線對準。在一個態樣中，每一LED 25之較長的軸可在與焊線26之方向相同之方向上對準，該等焊線26將LED 25連 接至安置於保持材料14下方之傳導跡線33及34。相鄰串(例如，在圖案P4中連接之第二LED 25串至第二十九LED 25串中之相鄰的串)可於直線上方或下方交替，以使得LED 25形成實質上棋盤型排列。即，圖案P4中排列之第一LED 25串(亦即，安置於包含圖案P2之第一串下方的整個第二LED 25串)可包含五個等間距隔開的LED 25，從而在相鄰LED 25之間留下空間。或者，圖案P4中之LED 25可以棋盤型排列線焊，但此舉可增加裝置60運行時的電壓。在圖案P4中排列之第一LED 25串之下，可安置或置放圖案P4中排列之後續LED 25串，以使得LED 25係實質上在先前的串之相鄰LED 25之間的空間之內及/或稍在先前的串之相鄰LED 25之間的空間之下。即，在圖案P4中排列之LED 25可包含經對準之第一串，以使得串中每一LED 25之底邊緣沿著相同的第一直線對準。圖案P4之相鄰後續串中的LED 25可經對準，以使得每一LED 25之頂邊緣亦沿著與先前的串中之LED 25之底邊緣相同的第一直線對準。因此，先前串及後續串之LED 25在給定串中之相鄰LED 25之間的空間上及/或下交替，且相鄰串中之LED 25之頂邊緣及底邊緣可沿著相同的線對準。此排列包含實質上棋盤型之取向，該取向可有利地允許LED 25自LED裝置60均勻地發射光而不存在一或多個相鄰LED阻擋光。
在圖案P4中排列之額外的LED 25串可根據先前描述之頭兩個串而交替。包含圖案P4之LED 25串可包含發射區域16上方之相同或相似寬度。即，給定串中之每一相鄰LED 25可以相等長度隔開，但橫跨發射區域16之整體串長度可為不一致的。當然，LED 25可經隔開以使得第二列至第二十九列於發射區域16上方形成實質上網狀的陣列。在一個態樣中，LED 25於發射區域16上方形成長方形陣列，該長方形陣列利用傳導墊30之水平區段或弦之實質上一致的部分。在一個態樣中，LED裝置60可包含排列在一或多個LED串中之至少一組LED 25，其中整體組態可為預定的幾何形狀，諸如(例如非限制)長方形。任何適合數目之LED 25可串聯在一起。較少數目之LED 25(例如，如第11圖中所圖示串聯之五個LED 25)可允許LED裝置60適用於較低電壓應用，例如16 V之應用。為說明之目的，針對在較低電壓下之運行，圖示了一或多個圖案中排列之五個LED 25之30個串，但任何適合數目之串及/或電性串聯之LED 25係可預期的。
LED裝置60可包含最外部LED 25A，該等最外部LED 25A經由諸如焊線26之電連接器電性連接至傳導跡線33及34(第10圖)。接著保持材料14可至少部分繞傳導墊30分配，且至少部分於焊線26上方。保持材料14可繞發射區域16分配，該發射區域16可包含複數個LED晶片，或如第7圖中所圖示之安置於填充材料40之中及/或之下的LED 25。可由保持材料14至少部分地含有填充材料40，且保持材料可用於控制或調整填充材料之如可期望之各種高度。顯而易見地，LED裝置60可包含以單一的、緊密結合的且未劃分的發射區域形式之均勻光源，該均勻光源可簡化生產要求單一組件之光產品的生產製程。LED 25可以適合的距離隔開， 以使得裝置60可有利地發射均勻的光，而具有由一或多個相鄰LED 25阻擋之任何光。所揭示之於(例如)LED裝置10及60中之圖案及圖案間隔(亦即，相鄰LED 25之間的間隔及相鄰LED 25串之間的間隔)允許藉由減少由相鄰LED 25及相鄰LED 25串阻擋之光的量對光萃取之優化。所揭示之於(例如)LED裝置10及60中之圖案間隔可進一步藉由增加相鄰LED 25之間的間隔(例如第12圖至第14B圖中所圖示之圖案間隔)而經配置及擴大至給定串中且位於一或多個串之間的最大間隔，以進一步最大化並達成給定LED裝置中之更高的效率及光萃取。
第12圖至第14B圖圖示LED裝置之頂視圖，該LED裝置可在諸如(僅例如且非限制)大約42 V之較高電壓下運行。在一個態樣中，由第12圖至第14B圖所圖示之LED裝置可於每一串中包含五個以上之LED 25，以使得裝置可經配置以在高於大約16 V下運行。第12圖圖示大體上指定為70之LED裝置，該LED裝置70具有(例如)五個具有14個LED 25之串。LED裝置70可包含在一或多個不同圖案中排列之LED 25串。舉例而言，靠近傳導墊30之圓形邊緣的第一串及最後一個串可包含在先前描述之圖案P2中排列之14個LED 25。圖案P2中之相鄰LED 25之縱軸可經對準以使得該等縱軸至少實質上平行。圖案P2中之相鄰LED 25之縱軸可至少實質上與連接相鄰LED 25之焊線26之方向垂直。對所描述之每一LED裝置，LED之任何形狀、取向或結構係可預期的。在一個態樣中，LED裝置70可包含總共70個LED 25。
仍參考第12圖，安置於第二圖案P2之最外部串之間的LED 25串可包含不同的圖案，例如，於第3A圖及第3B圖中先前描述之第三圖案P3。第三圖案P3可包含電性串聯之LED 25之實質上棋盤型圖案或排列。在一個態樣中，圖案P3可安置於具有第二圖案P2之LED串之間，及/或圖案P3可與具有第二圖案P2之LED串交替。棋盤型圖案或第三圖案P3可包含於水平線上方及下方兩者交替之LED 25集合。舉例而言，LED裝置70可一致橫跨發射區域16及/或傳導墊30安置。大體言之，LED裝置70之串中之每一者中的相鄰LED 25可以相等間隔隔開以利用傳導墊30之水平分段之實質上部分。即，與先前所描述之LED裝置60相比，裝置70中之LED 25可佔據更大的傳導墊30之水平分段的表面積及長度。為說明之目的，圖示了在兩個不同圖案中排列之五個具有14個LED 25之串，但任何適合數目之串及/或電性串聯之LED 25係可預期的。
第13A圖及第13B圖圖示LED裝置之進一步實施例。在一個態樣中，第13A圖及第13B圖中之LED裝置包含6個具有14個LED 25之串，總共84個LED 25。參考第13A圖，大體上指定為80之LED裝置可包含一或多個LED 25串，該等LED 25串排列在(例如)橫跨傳導墊30之單一圖案中。裝置80之一或多個串可具有相同及/或不同圖案。為說明之目的，圖示了先前描述之圖案P3。LED 25可排列在水平線之上與之下交替之棋盤型圖案中。相鄰LED 25可橫跨傳導墊30之表面區域之一大部分以實質上一致的距離相互隔開。棋盤 型排列(例如，圖案P3)可有利地允許LED 25自LED裝置80均勻地發射光而無一或多個相鄰LED 25阻擋光。
第13B圖圖示大體上指定為85之六個串LED裝置的另一實施例。與LED裝置80相似，LED裝置85可包含六個具有14個LED 25之串。已最大化同一串中相鄰LED 25之間的間隔及不同串中相鄰LED 25之間的間隔以最小化由相鄰LED吸收之光的量。在一個態樣中，LED裝置85包含如第一串及最後一個串的先前所述之第一圖案P1(第3A圖)。顯而易見地，圖案P1及P3之LED 25延伸傳導墊30之實質上全部長度及寬度。LED裝置85中之第二LED 25串至第五LED串包含圖案P3。當第13A圖之六個串之排列與第13B圖之六個串之排列相比較時，顯而易見的係第13B圖之串鋪展得更開，亦即，該第13B圖之串在傳導墊30上垂直且水平地進一步隔開以利用更多的安裝區域。將LED 25串之間的空間最大化可將由相鄰LED 25吸收或阻擋之光的量最小化。
在一個態樣中，串間間隔(即，相同串之相鄰LED 25之間的間隔)已在自LED裝置80至LED裝置85之圖案P3的垂直方向上增加了至少大約31%或125 μm或更大。相似地，圖案P1中之LED 25之串間間隔已在水平方向及垂直方向兩者上增加及/或改善。舉例而言，間隔在水平方向上已增加了大約41%或225 μm或更大，且在自LED裝置10中之P1至LED裝置85中之P1的垂直方向上增加了至少大約27%或210 μm或更大。串內間隔(亦即，相鄰串之LED 25之間的間隔)可在LED裝置85中增加至少大約68%或750 μm或更 大。顯而易見的，雖然LED裝置85可包含與LED裝置80相同數目之LED 25(例如，84個LED)，但當與LED裝置80相比時，LED裝置85可在效率及亮度上包含至少大約1%至3%或更大之增長。在一個態樣中，如所描述之增加相鄰LED 25之間之間隔可自一個六個串之排列至另一個增加至少大約2.5%或更多之效率，例如，LED裝置85可包含LED裝置80之效率的2.5%或更多增長。舉例而言，LED裝置85可具有比以上所描述之LED裝置80之光輸出高至少大約2.5%或更高之光輸出，該光輸出在11瓦特下可包含大約1050流明或更高，或在27瓦特下可包含大約2000流明或更高。
第14A圖及第14B圖圖示LED裝置之進一步實施例。在一個態樣中，第14A圖及第14B圖中之LED裝置包含8個具有14個LED 25之串。參考第14A圖，圖示了大體上指定為90之LED裝置，且該裝置可在更高電壓下運行，不受限於大於或等於大約42 V。LED裝置90可包含在橫跨發射區域16及/或傳導墊30之一或多個圖案中排列之一或多個LED 25串。在一個態樣中，LED裝置90可包含在一個以上圖案中排列之8個LED 25串。每一LED 25串可包含14個LED 25，或總共112個LED。在一個態樣中，第一串及最後一個串可包含先前所描述之圖案P2。第二LED 25串至第七LED 25串可包含先前所描述之圖案P3。顯而易見地，由第11圖至第14B圖所圖示之LED裝置可包含以單一的、緊密結合的且未劃分的發射區域形式之均勻光源，該均勻光源可簡化生產要求單一組件之光產品的生產製程。
第14B圖圖示大體上指定為95且具有八個串之LED裝置的另一實施例。與LED裝置90相似，LED裝置95可包含八個具有14個LED 25之串。已最大化同一串中相鄰LED 25之間的間隔及不同串中相鄰LED 25之間的間隔以最小化由相鄰LED吸收之光的量。在一個態樣中，LED裝置95可包含如第一串及最後一個串的先前所述之第一圖案P1(第3A圖)。第二串至第七串可包含圖案P2，且第三串至第六串可包含圖案P3。顯而易見地，圖案P1、P2及P3之LED 25延伸傳導墊30之實質上全部長度及寬度。P1、P2及P3之LED 25可進一步水平及/或垂直隔開，以使得可減少由相鄰LED 25阻擋之光的量。在一個態樣中，圖案P1間隔在水平方向上已增加了至少大約41%或225 μm或更大，且在自LED裝置10中之P1至LED裝置95中之P1的垂直方向上增加了至少大約27%或210 μm或更大。相似地，圖案P2中之LED 25之間的水平及/或垂直間隔可在LED裝置90中之P2上方增加至少大約4%或更多。串內間隔(亦即，相鄰串之LED 25之間的間隔)可在LED裝置95中增加至少大約68%或750 μm或更大。顯而易見的，雖然LED裝置95可包含與LED裝置90相同數目之LED 25(例如，112個LED)，當與LED裝置90相比時，LED裝置95可在效率及亮度上具有至少大約1%至2%或更大之增長。
在一個態樣中，由第3A圖、第3B圖及第11圖至第14B圖所揭示之LED裝置10、50、60、70、80、85、90及95可包含於傳導墊30上方之一或多個圖案中排列之大量 LED 25。在一個態樣中，本文中所揭示之LED裝置包含64個以上LED 25之數量。舉例而言，在一個態樣中(且非限制)，LED裝置10可包含總共140個LED或電性串聯之10個LED 25串。LED裝置60可包含總共150個LED或電性串聯之30個具有五個LED 25之串。LED裝置70可包含總共70個LED或五個具有14個LED 25之串。LED裝置80可包含總共84個LED或六個具有14個LED 25之串。LED裝置90可包含總共112個LED或八個具有14個LED 25之串。當與傳導墊30相比時，用於本文中所描述之LED裝置中之LED 25可包含小的佔據面積或表面積。舉例而言(且非限制)，LED 25可包含下方表1中以下尺寸之晶片：
在一個態樣中(且非限制)，傳導墊30可包含大約6.568 mm之半徑及大約135.5 mm2之面積。因此，單一LED晶片25之面積與傳導墊30之面積之比率可包含大約0.0027或更小。在一個態樣中，單一LED晶片25之面積與傳導墊30之面積之比率可包含大約0.0018或更小。在其他態樣中，比率可包含大約0.0012或更小。下方之表2列舉了各種LED 25晶片之大小及傳導墊30之面積。LED 25可包含與傳導墊 之面積相比較小之晶片，即，傳導墊之面積之大約0.0027或更小。然而，可使用任何大小之晶片。
由於LED25可在發射區域16之部分上方在一或多個一致的圖案中排列，因此除了諸如高亮度之期望光學特性之外，使用於單一發射區域上方包含較小佔據面積之大量LED 25可有利地允許更均勻的光輸出。LED 25之集中的圖案可允許集中的光發射。在一個態樣中，本文中所描述之一或多個圖案中之LED 25的密度或間隔可調整，以使得相鄰LED 25將不會吸收或阻擋光。即，本文中所描述之LED 25之圖案及排列可藉由最小化由相鄰或鄰近LED 25吸收之光的量來改善光萃取。每一串之LED 25的數目可允許LED裝置在較低或較高電壓下運行。為說明之目的，已圖示了四個圖案。然而，LED 25之任何適合的圖案係可預期的。每一LED 25串可包含單一圖案或一個以上圖案之組合。
第15A圖及第15B圖圖示晶粒附接之方法，該晶粒附接之方法可(例如且非限制性的)用於根據本文中揭示之LED裝置。LED 25可包含用於傳導墊30上方安裝的背面金屬墊或接合層100。接合層100可包含LED 25之整個底表面 或該LED 25之底表面之一部分的長度。為說明之目的，接合層100經圖示為具有與LED 25之整個底表面相等之長度，但任何組態係可預期的。LED 25可包含側邊104，該等側邊104可在LED 25之上表面與底表面之間延伸。第15A圖及第15B圖圖示傾斜側邊104，然而，側邊104可為實質上垂直或直的，其中挑選縱切LED。第15A圖及第15B圖圖示具有上表面之LED 25，該上表面具有與包含接合層100之底表面的面積相比更大的表面積。然而，上表面可具有與接合表面之表面積相比的較小表面積。除了具有任何適合的側邊組態外，LED 25可包含正方形的、長方形的或任何適合的形狀。
可使用任何適合的晶粒附接方法將LED 25安裝於先前所描述之LED裝置之任一者中的傳導墊30上方。在一個態樣中，可使用任何適合的、改善的晶粒附接方法及/或材料。舉例而言，改善的晶粒附接方法可包含用於促進一或多個金屬在LED 25與傳導墊30之上及/或之間的附接的金屬對金屬晶粒附接方法。第15A圖圖示金屬對金屬晶粒附接方法之實例，該金屬對金屬晶粒附接方法可為共熔或非共熔的。該金屬對金屬晶粒附接方法可包含使用輔料106來促進金屬對金屬晶粒附接之步驟。在一個態樣中，可使用阻焊劑輔助共熔金屬對金屬晶粒附接方法，且在其他態樣中，可使用金屬輔助非共熔金屬對金屬晶粒附接方法。在阻焊劑輔助共熔(或阻焊劑共熔)晶粒附接方法中，接合層100可包含具有共熔溫度之金屬合金，例如(但不限於)金(Au)及錫(Sn)合金。舉例而言，接合層100可包含具有大約280℃之共熔溫度 之80/20 Au/Sn合金。在助焊劑共熔技術中，輔料106可包含助焊劑材料。在非共熔技術中，輔料106可包含金屬材料及諸如聚矽氧或環氧樹脂之黏著劑。輔料106可包含用於當接合層100經加熱至高於共熔溫度之溫度時促進接合層100與傳導墊30之間的金屬對金屬晶粒附接之管道。接合層100之金屬可流入傳導墊30之金屬中且與傳導墊30之金屬附接。或者，接合層100之金屬可原子擴散並與底層安裝傳導墊30之原子接合。在一個態樣中，助焊劑輔助共熔方法中使用之助焊劑除了少量其他成分外，可包含(例如)55%-65%松香及25%-35%聚乙二醇醚。然而，可使用任何適合的助焊劑材料。
助焊劑輔助共熔晶粒附接方法可為冗長，且當將大量LED 25附接至預定排列及/或陣列中時並不期望使用此方法。根據本標的之助焊劑共熔晶粒附接方法可包含以下步驟：以精準地正確的量分配助焊劑輔料106以避免若使用過多或過少助焊劑之LED 25漂浮或較差的晶粒附接，該助焊劑輔料106在室溫下可為液態。根據本標的之助焊劑輔助共熔晶粒附接方法亦可需要助焊劑輔料106及發射器晶片之接合層100中之每一者的正確組合。根據本標的之助焊劑輔助共熔晶粒附接方法可最佳地利用非常潔淨且平坦之表面及基板或次基台，該表面及基板或次基台在加熱及冷卻期間不移動或彎曲以向焊接接點施加壓力。根據本標的之助焊劑輔助共熔可利用精細的表面粗糙度，該表面粗糙度足夠小以不阻塞發射器晶片之Au/Sn接合表面，同時該表面粗糙度足夠粗糙 以允許在加熱期間助焊劑得以流走。加熱輪廓可與結合金屬100(諸如Au或AuSn)完美地匹配以確保接合金屬100與底層傳導墊30之間的良好焊接。根據本標的針對晶粒附接使用助焊劑輔助共熔亦可利用惰性氣氛(諸如氮氣氛)以降低氧氣(O2)位準且亦允許重力向LED 25施加下向力。此舉可降低接合層100與底層傳導墊30之間的金屬對金屬接合處之氧化量。
仍參考第15A圖，可使用非共熔金屬對金屬晶粒附接方法，該非共熔金屬對金屬晶粒附接方法亦可包含輔料106，其中輔料106可包含金屬材料。在此態樣中，接合層100可包含單一金屬或金屬合金。舉例而言，接合層100可包含Au、Sn或AuSn。在非共熔方法中，接合層無需達到或超過一溫度(例如，共熔溫度)。在此態樣中，輔料106可包含金屬、聚矽氧或環氧樹脂材料以促進金屬對金屬接合。舉例而言，輔料106可包含AuSn膏、Ag環氧樹脂或聚矽氧黏著劑。可使用任何適合的輔助或黏著材料106。接合層100之金屬可附接至輔料106之金屬。輔料106之金屬亦可附接至傳導墊30之金屬。在一個態樣中，在使用金屬輔料106之非共熔金屬對金屬附接技術中，金屬「夾層」形成於接合層100、輔料106及傳導墊30之間。與助焊劑輔助方法相同，金屬輔助非共熔晶粒附接可較為冗長，且亦不期望在將LED 25附接至本文中所描述之LED裝置之一或多個圖案中時使用此方法。當將多個較小佔據面積之LED附接至裝置中時，使用輔料106之金屬對金屬附接較難控制且較為冗長。
第15B圖圖示不需要輔料106之金屬對金屬晶粒附接技術。一個此方法可包含熱壓縮晶粒附接方法，其中接合層100之金屬將直接附接至傳導墊30之金屬。熱壓縮方法可為共熔或非共熔。在一個態樣中，當接合層100包含具有共熔溫度之合金時，可使用熱壓縮。在其他態樣中，接合層100可包含不具有共熔溫度之金屬。傳導墊30可包含任何適合的金屬，不限於金屬芯印刷電路板(metal core printed circuit board；MCPCB)中之Cu、Al、Ag或Pt層。接合層100包含任何適合的金屬。在一個態樣中，接合層100可包含具有任何適合厚度之Sn層。在一個態樣中，接合層100可包含大於大約0 μm之厚度。在一個態樣中，接合層100可包含等於或大於至少大約0.5 μm之接合層。在一個態樣中，接合層100可包含具有至少等於或大於大約2.0 μm之厚度的Sn層。與剛描述之助焊劑輔助共熔或金屬輔助非共熔方法不同，熱壓縮金屬對金屬晶粒附接技術可利用如第15B圖中所圖示之外部下向力F。
與分配助焊劑或金屬輔料106相反，力F可包含在加熱環境中傳遞之壓縮(因此視為熱壓縮)。熱壓縮技術為可選晶粒附接方法，該晶粒附接方法經開發以降低沿著傳導墊30之金屬擠壓，該金屬擠壓可形成肖特基(Shottky)缺陷或分流缺陷並允許電流洩漏及其他各種及相關問題。在一個態樣中，在視情況將傳導墊30置於預加熱處理或製程之後，熱壓縮技術中之接合溫度可為大約255℃至265℃。傳導墊30可經加熱至安裝溫度，該安裝溫度比接合層100之熔化溫度高 出至少20℃。接合時間可為大約300 msec且接合力可為大約50+/-10克(g)。預定設置對此方法而言尤為重要，該等預定設置包括充足的預加熱、接合溫度、接合時間及結合力。與熱壓縮方法一起使用之設備及預定設置可較難使用及/或保持，且因此在當附接陣列及/或一或多個圖案中之大量LED 25時並不期望使用此方法。用於附接LED裝置中之LED陣列之金屬對金屬方法係非已知且不期望使用用於附接陣列或圖案排列中之一或多個LED 25串之助焊劑輔助共熔、金屬輔助非共熔或熱壓縮晶粒附接技術。
第16圖為大體上指定為110之LED裝置之進一步實施例或態樣的頂視圖。裝置110可在形式及/或功能上與本文中先前所描述之裝置(例如，10、50、55、60、70、80、85、90及/或95)中之任一者相似。在一個態樣中，第16圖可與第10圖中所圖示且描述之裝置相似，但第16圖圖示包含一或多個「錨定點」或孔H之裝置110，該一或多個「錨定點」或孔H用於提供LED裝置110中改善之附著力。在一個態樣中，一或多個「錨定點」或孔H可包含材料之區域，該材料在應用阻焊罩32之前已經局部或完全蝕刻。由於與中介反射層(例如，第17A圖及第17B圖之112及114)相比，阻焊罩32較佳地與介電層36(第17A圖及第17B圖)或Cu成分(例如，傳導墊30及跡線33、34)黏著，因此孔H促進較佳的附著力。舉例而言，為改善亮度，例如第一材料層112及第二材料層114(第17A圖及第17B圖)之一或多個中介材料層可經電鍍、沉積或者安置於阻焊罩32與傳導墊30 及阻焊罩32與傳導跡線33及34之一或多個部分之間。
第一中介層112及第二中介層114可包含銀(Ag)、鈦(Ti)或鎳(Ni)或其他適合的金屬之一或多個層。舉例而言，第一層112可包含Ni障壁層且第二層114可包含反射性Ag層。在一個態樣中，Cu成分(例如，跡線33、34及墊30)可具有(例如)自大約0.5盎司至6盎司(oz.)或大約17.5 μm至210 μm範圍內之厚度。Cu成分厚度之任何子範圍亦為可預期的，例如，17.5 μm至35 μm、35 μm至70 μm、70 μm至105 μm、105 μm至140 μm、140 μm至175 μm及175 μm至210 μm。第一層112可具有厚度為大約1 μm至10 μm之Ni層，且第二層114可具有厚度為大約0.2 μm至5 μm之Ag層。在一個態樣中，第一層112可具有電解Ni層，該電解Ni層為大約1 μm至1.3 μm、1.3 μm至1.8 μm、1.8 μm至2.5 μm、2.5 μm至5 μm及5 μm至10 μm。在一個態樣中，第二層114可具有電解Ag層，該電解Ag層可為(例如)大約0.2 μm至3 μm、3 μm至3.5 μm及3.5 μm至5 μm。然而，分別針對第一層112及第二層114厚度之任何範圍或子範圍在本文中亦係可預期。
在一個態樣中，可能更難於在阻焊罩32與第二中介層114之間(例如，其中第二層114為包含Ag之反射層)獲得足夠的附著力。因此，在阻焊罩32與層114之間可導致具有較低附著力之區域，繼而可經由剝脫、脫落或其他此類降級而導致阻焊罩32之過早缺失。顯而易見的，本文中所描述之裝置及方法可有利地改善附著力，且因此藉由在沉積阻焊 罩32之前於反射性材料(例如，層114)之中形成一或多個孔H來保護裝置110之電特性及光學特性。在一個態樣中，阻焊罩32將電性跡線(例如，跡線33、34)與環境電性隔離。在一個態樣中，阻焊罩32對底層之較差的附著力可導致阻焊罩32剝脫或脫落，此可能無法繼續隔離電性跡線且造成在該部分處反射回之任何光被再次不同地反射，從而改變該部分之光學特性。因此，裝置110中之較佳的附著力可有利地改善及/或提供良好的電性隔離及光學特性。在一個態樣中，一或多個孔H可經選擇性及化學蝕刻。在一個態樣中，第一層112及第二層114之部分及視情況傳導跡線33、34之部分可經由蝕刻而選擇性移除。在蝕刻包含Cu之傳導跡線33、34之情況下，孔H可允許阻焊罩32直接黏著至底層介電層36。或者，在未經由Cu蝕刻孔H之情況下，孔H可允許阻焊罩32直接黏著至底層Cu成分(例如，Cu跡線33、34及/或墊30)。孔H可改善裝置110中之附著力。歸因於來自發射區域16(例如，經由諸如第二層114之反射性Ag材料層)之光之改善的反射率，亦可有利地改善裝置110之光學特性。歸因於經由阻焊罩32來自發射區域16之光之改善的反射率，可進一步改善裝置110之光學特性，該阻焊罩32可為非常白且反射性極佳。
第16圖之虛線52圖示安置於次基台12之中的導電材料之大小及/或形狀之一個可能的實施例，該次基台12形成傳導跡線33及34及附接表面18兩者。舉例而言，在一個態樣中，虛線52指示導電Cu層之大小及/或形狀，以及材料112 及/或114之第一層及第二層中之一或多者，該等材料112及/或114之第一層及第二層可從次基台12中移除或不可從次基台12中移除，且該等材料112及/或114之第一層及第二層形成並電性耦接傳導跡線33、34及附接表面18。該等線經斷裂為虛線以圖示安置於阻焊罩32之下的導電Cu材料之部分。舉例而言，導電Cu層之部分或區域可沿著次基台12之上表面(例如，傳導墊30、傳導跡線33、34、測試點15及附接表面18)而暴露，而導電Cu之其他區域可安置於阻焊罩32之下(例如，虛線52內之區域)並可因此安置於次基台12之上表面之下。相似地，當第一層112及第二層114經沉積在Cu成分(例如，墊30及跡線33、34)上方，該等層之部分可沿著傳導墊30及跡線33、34上方之次基台12的上表面暴露，而第一層112及第二層114之其他部分可安置於阻焊罩32之下(例如，虛線52內之區域)。即，未由阻焊罩32覆蓋之經暴露的區域可包含一或多個層之「堆疊」，該一或多個層係諸如Cu成分、障壁及由以34/112/114、33/112/114及30/112/114為標籤之特徵指示之Ag層。因此，測試點15及附接表面18與各別的傳導跡線33及34電性連通及/或熱性連通，且可包含相同材料(例如，Cu)之層。當連接至外部驅動電路或電源時，電流可藉由沿著由虛線52指示之材料層自附接表面18流入電傳導跡線33及34中，且接著電流可流入LED 25串中並照明該LED 25串。
如上文所述，一或多個材料中介層(例如，第一材料層112及/或第二材料層114(第17A圖及第17B圖))可沉 積於Cu材料上方，且可(例如)為與Cu材料相同之形狀(例如，層112及114可受限於虛線52之邊界以內)以改善裝置110之反射率。在光經反射回裝置110上之區域中，阻焊罩32可進一步改善裝置110之反射率。為提高阻焊罩32之附著力，在將阻焊罩32沉積至由虛線52指定之區域上方之前，穿過層112、114及視情況而定之Cu層(例如，跡線33、34及墊30)中之每一者可完全及/或局部蝕刻一或多個孔H。當阻焊罩32層直接黏著至Cu層(例如，跡線33、34及墊30)中之任何一者或最佳地直接黏著至介電層36時，可有利地改善裝置110中之阻焊罩32層之附著力。
在一個態樣中，孔H為實質上圓形；然而，舉例而言且非限制，孔H可為諸如環形、正方形、星形、對稱多邊形、非對稱多邊形或以上形狀之組合中之任何形狀。孔H可為任何大小或形狀，且可以任何圖案及/或任何數量而置放以與阻焊罩32下方之指定區域匹配。舉例而言，孔H可包含沿著指定區域(例如，虛線52以內之區域)而安置之矩陣、網格圖案、隨機圖案或以上圖案之任何組合。孔H可為隨機分散的、密集封裝的、稀疏封裝的及/或以以上方式之組合而定位。舉例而言，孔H可具有Cu成分(例如，跡線33、34及墊30)厚度之大約1.5至10倍之直徑，及為孔H深度之大約兩倍之間期(例如，孔H之間的間隔)。舉例而言，且在一個態樣中，Cu跡線34可具有大約3 oz.(大約0.105 mm)之厚度，且孔H可具有大約0.3毫米(mm)之直徑及大約0.6 mm之間期或孔間隔。孔H間期及深度之不同範圍及子範圍係可 預期的，但大體而言，孔H可具有大約為孔H深度之兩倍之間期，且孔H可具有為Cu成分厚度之大約1.5至10倍之直徑，該Cu成分之厚度可為自大約0.5 oz.至6 oz.，亦即，如先前所述大約17.5 μm至210 μm。
在一個態樣中，孔H可包含任何適合的直徑，例如，自0.1 mm至1 mm之範圍，包括大約0.1 mm至0.2 mm、0.2 mm至0.4 mm、及0.4 mm至0.6 mm、0.6 mm至0.8 mm及0.8 mm至1 mm之子範圍。孔H可包含任何適合的深度，(例如)且在一個態樣中，孔H可各自包含大約0 μm至50 μm或大約50 μm至500 μm之深度及/或以上任何深度之子範圍。舉例而言，孔H可包含具有任何子範圍之深度，諸如0 μm至50 μm、50 μm至100 μm、100 μm至200 μm、200 μm至300 μm、300 μm至400 μm或400 μm至500 μm。任何比50 μm至500 μm大及/或小之大小在本文中亦係可預期的，例如，孔H可包含為大約0 μm至50 μm、50 μm至100 μm、100 μm至200 μm、500 μm至700 μm、700 μm至800 μm或大於大約800 μm之深度。在一個態樣中，孔H之深度可與Cu成分(例如，跡線34)及第一層112及第二層114之厚度對應，例如，在某些態樣中大約100 μm或對更濃稠成分而言更厚。當僅蝕刻第二層114時，孔H之深度可與大約0.2 μm一樣小，因此，孔H可包含自大約0.2 μm至500 μm範圍內之深度。可一起使用具有多於一個大小之孔H。此外，孔H並不僅受限於置放於阻焊罩32與次基台12之其他底層之間，亦可用於改善聚合物塗層(或層)與安置於裝置上方/之上的其他層 (諸如聚矽氧、環氧樹脂等)之間的附著力。此等應用在本文中係可預期的。
第17A圖及第17B圖為第16圖中之細節的橫截面視圖。第17A圖圖示沉積阻焊罩32之前的橫截面，且第17B圖圖示沉積阻焊罩32之後的橫截面。如由第17A圖及第17B圖所圖示，材料112及114之第一中介層及第二中介層可各自沉積於包含電性跡線34之材料的上方。即，材料112及114之第一中介層及第二中介層可各自置放或者沉積於整個Cu區域，該整個Cu區域形成於跡線34與附接表面18之間並在跡線34與附接表面18之間延伸，且該整個Cu區域係由虛線52指定。在一個態樣中，第一層112包含障壁層(例如，電鍍Ni)，且第二層114包含反射層(例如，電鍍於Ni障壁層上方之Ag)。Ag層(例如，層114)可有利地改善裝置110之亮度，而Ni障壁層(例如，層112)可防止Cu遷移穿過Ag層並腐蝕Ag層(例如，已知為可降低亮度之「紅色瘟疫」腐蝕)。在一個態樣中，針對第一層112可使用任何其他適合的障壁金屬或層來代替Ni，且在某些態樣中，可一起消除第一層112(例如，障壁層)。在進一步態樣中，第一層112可包含一個以上金屬或合金層。在一個態樣中，阻焊罩32與介電材料良好黏著且與Cu(例如，跡線34)相對良好地黏著，但阻焊罩32無法與Ag良好黏著。因此，為防止阻焊罩剝脫開或者降解，可蝕刻孔H穿過第一層112及第二層114(例如Ni及Ag)，且視情況如由第17A圖及第17B圖所示蝕刻孔H穿過Cu。
孔H作用為針對阻焊罩32之錨定點。第17B圖圖示沉積阻焊罩32之後，孔H提供阻焊罩32可直接與介電材料36黏著之區域。即，阻焊罩32可流入孔H中且變為安置於孔H之中，並直接與介電材料36之上表面黏著。此舉改善阻焊罩32對LED裝置110之附著力。除了與介電材料36黏著之外，阻焊罩32可直接與跡線34、第一層112及第二層114之側部黏著，跡線34、第一層112及第二層114之側部中之每一者一起形成每一孔H之側壁。在孔H未經蝕刻穿過Cu成分(例如，孔H終止於如與介電層36相對之傳導墊30及/或跡線33及34處)的替代性實施例中，阻焊罩32可流入孔H中且變為安置於孔H之中，並直接與諸如傳導墊30及/或跡線33及34之上表面一或多個Cu成分黏著。因此，阻焊罩32可與第一層112及第二層114之側部直接黏著，第一層112及第二層114之側部一起形成孔H之每一者之側壁。在一個態樣中，介電層36包含PCB介電材料，例如，導熱介電層。然而，可使用任何適合的介電材料。
在替代性實施例中，可使用局部蝕刻來蝕刻第一層112及第二層114，以使得阻焊罩32可與經暴露Cu(例如，跡線34)直接黏著，該經暴露Cu亦可提供用於經改善之附著力。完全穿過金屬層蝕刻可暴露介電材料36之較小區域，從而(即使在介於阻焊罩32與一或多個金屬層(例如，層114)之間的附著力較差之其他區域中)提供較強的錨定點以將阻焊罩32穩固地附著至次基台12。部分視阻焊罩32下方區域之形狀而定，錨定點或孔H可經設計為具有任何大小、形狀 及排列。如以上所述，孔H可應用於任何聚合物層，該聚合物層係待應用於基於MCPCB之產品(例如，次基台12包含MCPCB)中之金屬上方。顯而易見的，將孔H引入次基台12之一或多個層可有利地改善阻焊罩32與次基台12之層之間的附著力。此舉可在改善裝置110之電特性及光學特性同時改善由於自Ag層114反射之光之亮度。
第18圖圖示大體上指定為120之LED裝置的進一步實施例，該LED裝置120之形式及功能與先前所描述之LED裝置中之任一者相似。第18圖圖示LED裝置120，該LED裝置120具有用於產生光之發射區域16及大體上指定為122之驅動電路。驅動電路122可與次基台12整合以將電能自電源提供至裝置120。即，由於電路可併入次基台12中，因此裝置120不必電性連接至外部驅動電路。如圖示，裝置120可包括一或多個孔H以提供諸如(例如)阻焊罩32與次基台12之底層之間的錨定點。在一個態樣總，孔H可沿著導電材料之邊界的邊緣(例如，如虛線52所指示)而安置。在其他態樣中，孔H可包含安置於導電材料之中部中的星形錨定點，該導電材料係安置於阻焊罩32之下方，例如，區域52。孔H可經蝕刻完全或部分穿過次基台12之一或多個層，從而延伸穿過裝置之一或多個金屬層(例如，112、114及34)，以使得阻焊罩32與底層介電層36(第17B圖)直接黏著從而提供裝置112中之改善的附著力。此添加之附著力可防止歸因於阻焊罩32之附著力的其他較差的區域，阻焊罩32自裝置120脫落或剝落。
第19圖為大體上指定為130之LED裝置之基板12的橫截面視圖。LED裝置130可在形式及/或功能上與先前所描述之裝置中之任一者相似。由第19圖揭示之橫截面視圖與第7圖(及第17A圖及第17B圖)中所圖示及描述之橫截面視圖相似，然而，第19圖中之視圖圖示沉積阻焊罩32之前、分配保持材料14之前、添加填充材料40之前的裝置130，以上情況中之每一者圖示於第7圖中。此外，第19圖描繪介於傳導墊30及阻焊罩32之間(及介於阻焊罩32與傳導跡線33及34之間)的一或多個中介層。第19圖為圖示包含基板12之各種層或金屬/介電「堆疊」之實施例，其中層112、114及Cu成分(例如，傳導墊30及跡線33、34)已經由蝕刻(亦即，自層114向下至Cu層蝕刻直到介電層36如下文所進一步描述而暴露)而完全分離。第20圖至第24圖中所圖示及描述之後續裝置140、150及160亦包含裝置130之層，然而此等裝置可經歷進一步處理步驟(例如，最終蝕刻之前的額外蝕刻或蝕刻之前或之後的研磨步驟)以如下文所描述改善阻焊罩32之附著力。
如第19圖所圖示，LED裝置130之次基台12可包含任何適合的安裝次基台或基板，例如PCB、MCPCB、外部電路或其他任何適合的次基台或基板，諸如LED 25(第20圖)之發光裝置可安裝及/或附著接於該次基台或基板上之上。在一個態樣中，次基台12可包含核心層38，(例如)諸如Cu或Al之導電金屬層。次基台12可進一步包含介電層36，例如電絕緣但導熱之介電材料層，該介電材料層安置於 核心層38上方以經由次基台12協助散熱。次基台12可進一步包含傳導墊30、第一傳導跡線33及第二傳導跡線34以提供電流來照亮一或多個LED 25。傳導墊30及第一傳導跡線33及第二傳導跡線34可包含由傳導材料組成之導電及/或導熱組件或層。在一個態樣中(且非限制)，傳導墊30及第一傳導跡線33及第二傳導跡線34可包含Cu成分，該Cu成分可經電鍍、分層或者沉積於介電層36上方。Cu成分可經電鍍、分層或者沉積於單一層中，且隨後經蝕刻以如圖示將傳導墊30與跡線33及34隔離。
如第19圖進一步圖示，在一個態樣中，一或多個材料層(例如，第一材料層112及第二材料層114)可沉積於諸如傳導墊30及跡線33及34之Cu成分上方。在一個態樣中，第一材料層112及第二材料層114可各自包含諸如(例如且非限制性的)由Ag、Ti及Ni構成之一或多個層之反射材料、障壁材料及/或附著力促進材料之層。舉例而言，且在一個態樣中，第一層112可為Ni障壁層且第二層114可為反射性Ag或Ag合金層。Ag為反射性材料，該反射性材料可增加光輸出且因此藉由增加自裝置反射之光的量來提高裝置130之光學效能。阻焊罩32(第20圖至第24圖)亦可包含反射性材料以增加光輸出並提高本文中所描述之裝置的光學效能。第一層112可作為防止Cu遷移至Ag中之障壁層。第一層112亦可防止包含反射性Ag層之層114之氧化及/或褪色。由於與阻焊罩32與其他成分(例如，Cu成分30、33、34及/或介電材料36)之間的附著力相比，阻焊罩32(第20圖至第24 圖)與Ag(例如，第二層114)之間的直接附著力可具有較差的品質，可如下文所進一步描述執行額外的處理步驟，例如蝕刻及/或研磨步驟。在一個態樣中，當直接施加於Ag(例如，層114)時，阻焊罩32(第20圖至第24圖)可剝落、脫落或降解。因此，額外的蝕刻及/或研磨步驟可改善本文中所描述之裝置之附著力同時經由第二反射層114增加光輸出。
第20圖及第21細節圖圖示大體指定為140之光發射裝置或LED裝置，其中已局部蝕刻第二層114以糙化表面。第20圖及第21圖亦圖示進一步包含阻焊罩32之次基台12，該阻焊罩32已施加於層112、114及導電成分30、33及34上方或已施加於層112、114與導電成分30、33及34之間，以使得該阻焊罩32可直接附接至介電層36之一或多個部分。LED裝置140可包含發射區域16，在該發射區域16中，一或多個LED 25可與次基台12之至少一部分電性連通及/或熱性連通且可至少部分安置於填充材料(例如，未圖示，見第7圖之填充材料40)下方。在已蝕刻次基台12之一或多個層且已施加阻焊罩32之後，第7圖之填充材料40可分配於發射區域16中。即，在晶粒附接、線焊且已添加保持材料14之後，可添加填充材料40。在此實施例中，第一層112及第二層114可橫跨Cu層而經圖案化以實質上與Cu對準並覆蓋Cu。此舉可確保自裝置140之導電表面之足夠的反射率。可經由蝕刻第一層112、第二層114及Cu成分之部分(亦即，向下蝕刻，首先蝕刻層114，接著層112，隨後將Cu層分為墊30及跡線33及34)來生成一或多個間隙122，從而生成 空間用於阻焊罩32材料在沉積阻焊罩32期間可延伸至該等空間之中。顯而易見的，即使間隙122呈現於層112與114之一或多個部分之間時，阻焊罩32可稍微且直接在第二層114之部分上方重疊或延伸以允許罩重合中之輕微變化。
阻焊罩32可沉積於一或多個間隙122之中，該一或多個間隙122形成於Cu成分(例如，30、33及34)與第一層112及第二層114之間且間接於傳導墊30及第一傳導跡線33及第二傳導跡線34上方。阻焊罩32可包含多種市售阻焊罩材料中之任一種，諸如由總部位於日本之Taiyo Ink Mfg.Co.,Ltd.製造並發佈之PSR-4000 WT02。如圖示，具有反射及/或障壁材料之第一層112及第二層114安置於LED 25及傳導墊30之間。層112及114亦安置於阻焊罩32之部分與傳導墊30及傳導跡線33及34中之每一者之間。為說明之目的，圖示了兩個中介層(例如，112及114)，然而任何數目之中介層(例如，單一層及/或兩個以上層)亦可沉積於阻焊罩32及傳導墊30之間。此外，第一層112及第二層114可包含一個以上薄的材料層。
第21圖為第20圖中環形之細節的分解圖，且第21圖圖示用於改善阻焊罩32與底部第二層114之間的附著力之裝置及方法。舉例而言且在一個態樣中，第二層114之上表面144可經化學及/或機械研磨以使糙化表面，從而改善附著力。如圖示，阻焊罩32可與介電層36之部份及/或第二層114之部份直接黏著。如先前所述且在一個態樣中，與阻焊罩32與Cu成分之間的直接附著力(例如，阻焊罩32、墊30與跡 線33及34之部分之間的直接附著力，見第7圖)或阻焊罩32與介電層36之間的直接附著力相反，阻焊罩32與中介第二層114(例如，其中第二層114包含Ag時)之間的充分附著力可能較難獲得。即，與阻焊罩32與其他金屬層之間的附著力相比，阻焊罩32與介電層36之間的附著力可係較優異的。與阻焊罩32與Ag(例如，層114)之間的附著力相比，阻焊罩32與Cu成分(例如，跡線33、34及墊30)之間的金屬層的附著力可係較優異的。因此，阻焊罩32與層114之間可導致具有較差附著力之區域，此可不利地影響裝置之電效能及/或光學效能。顯而易見的，糙化第二層114之上表面144可有利地改善裝置140內之附著力，同時歸因於來自發射區域16(例如，經由諸如第二層114之反射性Ag材料層)之光之改善的反射率，裝置140之光學特性亦改善。
在一個態樣中，第二層114可包含諸如電解Ag之反射性材料層。在此態樣中，層114之上表面144可經糙化以改善對阻焊罩32之部分之附著力。術語「經糙化」可特徵在於實質上非平滑的及/或具有一或多個坑、緣、粗糙表面紋理及/或表面變化。可在剛施加阻焊罩32之前執行糙化，且該糙化可提供坑及緣，阻焊罩32之較低表面可形成於該等坑及緣周圍及/或該等坑及緣之中，從而提供牽引力且避免剝落。舉例而言，第二層114之上表面144可經糙化以從而形成緣或坑(由波浪紋理指示)且阻焊罩之較低表面之部分可如第21如圖中所示繞紋理化之上表面144而黏著。在一個態樣中，層114之上表面144可經機械及/或化學研磨以提高對阻焊罩 32之附著力。
在一個態樣中，可使用任何適合的技術(例如(且非限制)噴砂、珠光處理、刷塗、刷洗、脫落、侵蝕、微研磨及/或刻痕技術中之至少一種)來機械研磨上表面144以糙化表面。在其他態樣中，可使用任何適合的技術(例如(且非限制)局部蝕刻、汽化及/或化學侵蝕技術中之至少一種)來化學研磨上表面144以糙化表面。舉例而言，可在電鍍層114之後，或者蝕刻金屬特徵(例如，蝕刻先前所描述之附圖中之虛線52所指定之形狀)之前或之後，施加阻焊罩32之後，應用糙化表面處理。糙化Ag層(例如，層114)之上表面144可提供增加的表面紋理，以使得阻焊罩32之較低的表面132可適應於紋理，且從而提供對表面較佳的「抓緊力」。此舉可防止阻焊罩脫落、剝落或大體上位移。
第22圖為圖示大體上指定為150之LED裝置的進一步實施例的橫截面，其中圖示了對第一層112、第二層114及Cu層(例如，墊30及跡線33、34)之差異化蝕刻。即，與單獨黏著至層114(例如，反射層)之頂表面相反，可使用多個蝕刻步驟以產生直接黏著至Cu成分(例如，跡線33、34及墊30)之阻焊罩32之部分。同時，在本文中所描述之裝置及方法中，阻焊罩32經由Cu成分(例如，墊30及跡線33、34)之間的間隙122直接黏著至介電層36。由於和Ag相比，阻焊罩32與介電層36及Cu成分中之每一者之黏著較佳，此舉可進一步改善次基台12中之附著力，且從而可改善裝置150之附著力特性。顯而易見的，少量阻焊罩32可於第 一層114上方重疊以允許罩重合中之輕微變化。亦顯而易見的，少量阻焊罩32可經由間隙122之側壁直接黏著至第一層112及第二層114及/或包括墊30及跡線33、34之Cu成分之一或多個側。
在一個步驟中，可施加第一光罩，且以與最終產品中待暴露之區域相同或比該區域稍大的形狀圖案化該第一光罩。第一蝕刻步驟可僅移除第一層112及第二層114(例如，Ag及/或Ni，其中使用Ni障壁層)之部分，且可留下經暴露之Cu層。如先前所述，可使用其他金屬作為障壁層，或可一起消除障壁層。第一蝕刻步驟之後，可施加以標準電性跡線(例如，33、34及墊30)之形狀圖案化之第二光罩，且可單獨蝕刻Cu(例如，墊30及跡線33、34)以暴露介電層36之部分。由於差異化蝕刻，電性跡線33、34及墊30以長度延伸及/或具有比反射層(例如，第一層114)及/或(其中存在障壁層)障壁層(例如，層112)之面積大的面積。舉例而言，障壁材料之第一層112及反射性材料之第二層114可具有大約相同之尺寸。此舉允許阻焊罩32直接黏著至Cu層(例如，墊30及跡線33、34)及介電層36之部分，與黏著至第二層114(例如，Ag)具有較差的附著力相反，該直接黏著至Cu層具有良好的附著力。結果為Ni及Ag之第一層及第二層(例如，層112及114)僅在暴露在最終產品中之區域中(例如，如次基台12之經暴露表面)，以使得焊料直接位於Cu成分(例如，墊30及跡線33、34)及介電層36之部分上，而非位於Ag(例如，第二層114)上。
第23圖為第22圖中環形之細節的分解圖，且第23圖圖示可與第22圖中所描述之差異化蝕刻實施例一起使用之選擇性步驟及/或結構。研磨Cu成分(例如，墊30及跡線33、34)之表面之選擇性步驟可進一步改善阻焊罩32與諸如傳導墊30之底層Cu成分之間的附著力。舉例而言且在一個態樣中，可使用本文中所描述之任何適合的技術來機械或化學研磨傳導墊30之上表面154以改善阻焊罩32與傳導墊30之部分之間的附著力。為說明之目的，僅詳細圖示了傳導墊30，然而，包括跡線33及34之其他Cu成分之上表面亦可經研磨以改善成分與阻焊罩32之間的附著力。
在一個態樣中，可使用噴砂、珠光處理、刷塗、刷洗、脫落、侵蝕、微研磨及/或刻痕技術中之至少一種來機械研磨上表面154，以糙化表面。在其他態樣中，可使用任何適合的技術(例如(而非限制)局部蝕刻、汽化及/或化學侵蝕技術中之至少一種)來化學研磨上表面154，以糙化表面。舉例而言，可在電鍍層30且蝕刻金屬特徵(例如，蝕刻先前所描述之隨附圖中之虛線52所指定之形狀)之後，且剛在施加阻焊罩32之前，應用糙化表面處理。糙化傳導墊30之上表面154可提供增加的表面紋理，以使得阻焊罩32之較低的表面可適應於紋理，且從而提供對表面較佳的「抓緊力」。此舉可防止阻焊罩脫落、剝落或大體上位移。
第24圖圖示大體上指定為160之LED裝置中之差異化蝕刻之另一實施例，該差異化蝕刻之另一實施例用於改善裝置中之附著力。即，與當施加於金屬區域上方時單獨黏 著至層114(例如，反射層)相反，可使用多個蝕刻步驟以導致阻焊罩32之部分直接黏著至底部Ni層(例如，層112)之部分。在以上兩種情況下，阻焊罩32經由Cu成分(例如，墊30及跡線33、34)之間的間隙122直接黏著至介電層36。由於和Ag相比，阻焊罩32與介電層36及Ni成分中之每一者之黏著較佳，此舉可進一步改善次基台12中之附著力，且從而可改善裝置160之附著力特性。顯而易見的，少量阻焊罩32可於第一層114上方重疊以允許罩重合中之輕微變化。
LED裝置160可包含安置於次基台12上方之區域16，其中發射區域16包含一或多個LED 25，該一或多個LED 25與次基台12之至少一部分電性連通及/或熱性連通，且可在執行本文中所描述之蝕刻步驟之後至少部分安置於填充材料(例如，第7圖之填充材料40)之下。如先前所描述且在一個態樣中，第一層112可包含電解Ni之障壁層，該電解Ni之障壁層沉積於反射性第二層114與傳導墊30之間且沉積於反射性第二層114與第一傳導跡線33及第二傳導跡線34之間。在此態樣中，第二層114可包含反射性電解Ag或Ag合金層，在如第19圖中所圖示施加阻焊罩32之前，該反射性電解Ag或Ag合金層可經電鍍或沉積於第一層上方。當層114為Ag或Ag合金層時，第一層112亦可防止層114之褪色、降級及/或氧化。第一層112亦可防止傳導墊30及跡線33及34之底層Cu遷移至第一層114中。顯而易見的，由於添加第二層114，裝置160之光學效能可部分改善，其中第二層包含諸如Ag反射層之反射層。
在一個步驟中，可施加第一光罩，且以與最終產品中待暴露之區域相同或比該區域稍大的形狀圖案化該第一光罩。第一蝕刻步驟可完全移除第二層114(例如，Ag)之部分，且可留下經暴露之第一層112及底部Cu層(例如，墊30及跡線33、34)，以使得第一層112及底部Cu層具有實質上相同之尺寸且與第二層114相比進一步以寬度延伸。第一蝕刻步驟之後，可施加以標準電性跡線(例如，33、34及墊30)之形狀圖案化之第二光罩，且可完全蝕刻Ni及Cu(例如，第一層112、墊30及跡線33、34)以暴露介電層36之部分。由於差異化蝕刻，第一層112及底部Cu層以長度延伸及/或具有比反射層(例如，第一層114)之面積大的面積。此舉允許阻焊罩32直接黏著至Ni第一層112之部分及介電層36之部分，與黏著至電鍍第一層114(例如，Ag)具有較差的附著力相反，該直接黏著至Ni層具有良好的附著力。最終結果為Ag之第二層(例如，層114)僅在暴露在最終產品中之區域中(例如，如次基台12之經暴露表面)，以使得焊料直接位於Ni障壁層(例如，第一層112)及介電層36之部分上，而非位於Ag(例如，第二層114)上。在不同實施例中，差異化蝕刻之另一結果可在第一層112及第二層114中底切，以使得Cu層以小於反射層(例如，第一層114)之長度的長度延伸及/或具有小於反射層之面積的面積。
顯而易見的，第1圖至第24圖中所圖示及描述之裝置及方法之任何組合在本文中亦係可預期的。舉例而言且在一個態樣中，第16圖至第18圖中所圖示及描述之錨定孔H 可單獨使用及/或與上文第19圖至第24圖中所圖示及描述之差異化蝕刻步驟組合使用。此等裝置落於本揭示案之範圍中。
附圖中圖示且於上文中所描述之本揭示案之實施例係多個實施例之例示，該等實施例之例示可落入附加申請專利範圍之範圍中。改善LED裝置中之一或多個層之間的附著力可維持良好的電性隔離及光學特性。預期LED裝置及製造該等LED裝置之方法之組態可包含除了彼等特別揭示之組態之外的許多組態。
10‧‧‧LED裝置
12‧‧‧次基台
15‧‧‧測試點
16‧‧‧發射區域
18‧‧‧附接表面
20‧‧‧孔
22‧‧‧第一符號
23‧‧‧第二符號

Claims (73)

  1. 一種光發射裝置，該光發射裝置包含：一次基台，該次基台用於支援一或多個發光二極體(LEDs)；其中該次基台包含：一導電層；一反射層，該反射層安置於該導電層上方，其中至少一個孔安置於該反射層中以使得該反射層形成該孔之一側壁；及一阻焊罩層，該阻焊罩層安置在該反射層上方以使得該阻焊罩之至少一部分安置在該孔中。
  2. 如請求項1所述之光發射裝置，其中該孔於該導電層之一上表面處終止。
  3. 如請求項1所述之光發射裝置，其中該至少一個孔安置於該導電層中，以使得該反射層及該導電層形成該孔之側壁。
  4. 如請求項3所述之光發射裝置，該光發射裝置進一步包含一介電層。
  5. 如請求項4所述之光發射裝置，其中該至少一個孔於該介電層之一上表面處終止。
  6. 如請求項1所述之光發射裝置，其中該次基台進一步包含一障壁層，該障壁層安置在該反射層之下。
  7. 如請求項6所述之光發射裝置，其中該導電層包含銅(Cu)，該反射層包含銀(Ag)，且該障壁層包含鎳(Ni)。
  8. 如請求項1所述之光發射裝置，其中該導電層包含至少一個電傳導跡線。
  9. 如請求項1所述之光發射裝置，其中複數個孔安置於該反射層中。
  10. 如請求項9所述之光發射裝置，其中該複數個孔包含一矩陣。
  11. 如請求項9所述之光發射裝置，其中該複數個孔包含一隨機圖案。
  12. 如請求項9所述之光發射裝置，其中該複數個孔係沿著該反射層之一邊緣而安置。
  13. 如請求項9所述之光發射裝置，其中該複數個孔包含一環形、正方形、星形及不對稱形狀中之至少一個或以上之組合。
  14. 如請求項1所述之光發射裝置，其中該至少一個孔包含一深度，該深度範圍介於大約0.2微米(μm)與500微米(μm)之間。
  15. 如請求項1所述之光發射裝置，該光發射裝置包含一或多個發光二極體。
  16. 一種提供一光發射裝置之方法，該方法包含以下步驟：提供用於支援一或多個發光二極體(LEDs)之一次基台；其中提供該次基台之步驟包含以下步驟：沉積一導電層；於該導電層上方沉積一反射層； 於該反射層中形成至少一個孔；及於該反射層上方沉積一阻焊罩層，以使得該阻焊罩之至少一部分安置在該至少一個孔中。
  17. 如請求項16所述之方法，其中沉積該導電層之步驟包含沉積一銅(Cu)層之步驟。
  18. 如請求項16所述之方法，其中沉積該反射層之步驟包含沉積一銀(Ag)層之步驟。
  19. 如請求項16所述之方法，該方法進一步包含介於該導電層與該反射層之間沉積一障壁層之步驟。
  20. 如請求項19所述之方法，其中沉積該障壁層之步驟包含沉積一鎳(Ni)層之步驟。
  21. 如請求項16所述之方法，其中形成該至少一個孔之步驟包含化學蝕刻該孔之步驟。
  22. 如請求項16所述之方法，蝕刻該孔之步驟包含蝕刻該反射層以使得該孔於該導電層之一上表面處終止。
  23. 如請求項16所述之方法，該方法進一步包含一介電層。
  24. 如請求項23所述之方法，其中形成該至少一個孔之步驟包含以下步驟：化學蝕刻該反射層及該導電層，以使得該反射層及該導電層一起形成該孔之一側壁。
  25. 如請求項24所述之方法，其中該至少一個孔於該介電層之一上表面處終止。
  26. 如請求項16所述之方法，該方法進一步包含於該反射層中形成複數個孔之步驟。
  27. 如請求項26所述之方法，其中形成該複數個孔之步驟包 含形成一孔矩陣之步驟。
  28. 如請求項26所述之方法，其中形成該複數個孔之步驟包含形成一孔隨機圖案之步驟。
  29. 如請求項26所述之方法，其中形成該複數個孔之步驟包含沿著該反射層之一邊緣形成該複數個孔之步驟。
  30. 如請求項26所述之方法，其中形成該複數個孔之步驟包含以下步驟：形成一環形、正方形、星形及不對稱形狀中之至少一個或以上之組合。
  31. 如請求項16所述之方法，其中形成該至少一個孔之步驟包含化學蝕刻至少一個孔，該至少一個孔具有一深度，該深度範圍介於大約0.2微米(μm)與500微米(μm)之間。
  32. 一種光發射裝置，該光發射裝置包含：一次基台；複數個發光二極體(LEDs)，該複數個發光二極體(LEDs)安置於該次基台上方，其中該等LED係經由一或多個電連接器而電性連接；及一保持材料，該保持材料繞該複數個LED安置，其中該保持材料覆蓋該一或多個電連接器之至少一部分；及其中該次基台包含：一反射層，該反射層安置於該導電層上方，其中至少一個孔安置在該反射層中，以使得該反射層形成有該孔之一側壁；及一阻焊罩層，該阻焊罩層安置在該反射層上方，以使得 該阻焊罩之至少一部分安置在該孔中。
  33. 如請求項32所述之光發射裝置，其中該孔於該導電層之一上表面處終止。
  34. 如請求項33所述之光發射裝置，其中該至少一個孔安置於該導電層中，以使得該反射層及該導電層形成該孔之側壁。
  35. 如請求項34所述之光發射裝置，該光發射裝置進一步包含一介電層。
  36. 如請求項35所述之光發射裝置，其中該至少一個孔於該介電層之一上表面處終止。
  37. 如請求項34所述之光發射裝置，其中複數個孔安置於該反射層中。
  38. 如請求項37所述之光發射裝置，其中該複數個孔包含一矩陣。
  39. 如請求項37所述之光發射裝置，其中該複數個孔包含一隨機圖案。
  40. 如請求項37所述之光發射裝置，其中該複數個孔係沿著該反射層之一邊緣而安置。
  41. 如請求項37所述之光發射裝置，其中該複數個孔包含一環形、正方形、星形及不對稱形狀中之至少一個或以上之組合。
  42. 如請求項32所述之光發射裝置，其中該至少一個孔包含一深度，該深度範圍介於大約0.2微米(μm)與500微米(μm)之間。
  43. 一種光發射裝置，該光發射裝置包含：一次基台，該次基台用於支援一或多個發光二極體(LEDs)；其中該次基台包含：一導電層；一反射層，該反射層安置於該導電層上方，其中該反射層包含一粗糙表面紋理；及一阻焊罩層，該阻焊罩層安置於該反射層上方。
  44. 如請求項43所述之光發射裝置，其中該反射層包含一電解Ag層。
  45. 如請求項43所述之光發射裝置，其中該粗糙表面紋理係經由機械或化學研磨形成。
  46. 請求項45所述之光發射裝置，其中該機械研磨包含噴砂、珠光處理、刷塗、刷洗、脫落、侵蝕、微研磨及/或刻痕。
  47. 請求項45所述之光發射裝置，其中該化學研磨包含局部蝕刻、汽化及/或化學侵蝕。
  48. 一種提供一光發射裝置之方法，該方法包含以下步驟：提供用於支援一或多個發光二極體(LEDs)之一次基台；其中提供該次基台之步驟包含以下步驟：沉積一導電層；於該導電層上方沉積一反射層；糙化該反射層之一表面；及 於該反射層上方沉積一阻焊罩層。
  49. 如請求項48所述之方法，其中糙化該反射層之該表面之步驟包含機械或化學研磨該表面之步驟。
  50. 請求項49所述之方法，其中該機械研磨步驟包含噴砂、珠光處理、刷塗、刷洗、脫落、侵蝕、微研磨及/或刻痕。
  51. 請求項49所述之方法，其中該化學研磨步驟包含蝕刻、汽化及/或化學侵蝕。
  52. 一種提供一光發射裝置之方法，該方法包含以下步驟：提供用於支援一或多個發光二極體(LEDs)之一次基台，其中該次基台包含：一導電層；及一反射層，該反射層安置於該導電層上方；於應用一第一光罩之後蝕刻該反射層之一部分；及於應用一第二光罩之後蝕刻該導電層之一部分，以使得該導電層之面積比該反射層之面積大或小。
  53. 如請求項52所述之方法，其中該方法進一步包含以下步驟：沉積一阻焊罩層以使得該阻焊罩之一部分直接黏附至該導電層之一部分。
  54. 如請求項53所述之方法，其中該次基台進一步包含一介電層。
  55. 如請求項54所述之方法，其中蝕刻該導電層之一部分之步驟包含以下步驟：暴露該介電層之一部分以使得沉積該阻焊罩層之後，該阻焊罩之至少一部分直接黏附至該介電層之一部分。
  56. 如請求項52所述之方法，該方法進一步包含介於該導電層與該反射層之間沉積一障壁層之步驟。
  57. 如請求項56所述之方法，其中於應用該第一光罩之後蝕刻該反射層之一部分之步驟進一步包含以下步驟：蝕刻安置介於該導電層及該反射層之間的該障壁層之一部分，以使得該反射層及該障壁層具有大約相同之尺寸。
  58. 如請求項57所述之方法，其中該方法進一步包含以下步驟：沉積一阻焊罩層以使得該阻焊罩之一第一部分直接黏附至該導電層之一部分。
  59. 如請求項58所述之方法，其中該阻焊罩之一第二部分直接黏附至安置於該導電層之下的一介電層之一部分。
  60. 如請求項56所述之方法，其中於應用該第二光罩之後蝕刻該導電層之一部分之步驟進一步包含以下步驟：蝕刻安置介於該反射層及該導電層之間的該障壁層之一部分，以使得該導電層及該障壁層具有大約相同之尺寸。
  61. 如請求項60所述之方法，其中該方法進一步包含以下步驟：沉積一阻焊罩層以使得該阻焊罩之一第一部分直接黏附至該障壁層之一部分。
  62. 如請求項61所述之方法，其中該阻焊罩之一第二部分直接黏附至安置於該障壁層之下的一介電層之一部分。
  63. 一種光發射裝置，該光發射裝置係藉由以下步驟製造：提供用於支援一或多個發光二極體(LEDs)之一次基台，其中該次基台包含：一導電層；及 一反射層，該反射層安置於該導電層上方；於應用一第一光罩之後蝕刻該反射層之一部分；及於應用一第二光罩之後蝕刻該導電層之一部分，以使得該導電層之面積比該反射層之面積大。
  64. 如請求項63所述之裝置，該裝置進一步包含以下步驟：沉積一阻焊罩層以使得該阻焊罩之一部分直接黏附至該導電層。
  65. 如請求項64所述之裝置，其中該次基台進一步包含一介電層。
  66. 如請求項65所述之裝置，其中蝕刻該導電層之該部分之後暴露該介電層之一部分，以使得沉積該阻焊罩層之後，該阻焊罩之至少一部分直接黏附至該介電層。
  67. 如請求項63所述之裝置，其中該次基台進一步包含一沉積介於該導電層與該反射層之間的障壁層。
  68. 如請求項67所述之裝置，其中於應用該第一光罩之後蝕刻該反射層之一部分之步驟進一步包含以下步驟：蝕刻安置介於該反射層及該導電層之間的該障壁層之一部分，以使得該反射層及該障壁層具有大約相同之尺寸。
  69. 如請求項68所述之裝置，該裝置進一步包含以下步驟：沉積一阻焊罩層以使得該阻焊罩之一第一部分直接黏附至該導電層之一部分。
  70. 如請求項69所述之裝置，其中該阻焊罩之一第二部分直接黏附至安置於該導電層之下的一介電層之一部分。
  71. 如請求項67所述之裝置，其中於應用該第二光罩之後蝕 刻該導電層之一部分之步驟進一步包含以下步驟：蝕刻安置介於該反射層及該導電層之間的該障壁層之一部分，以使得該導電層及該障壁層具有該相同之尺寸。
  72. 如請求項71所述之裝置，該裝置進一步包含以下步驟：沉積一阻焊罩層以使得該阻焊罩之一第一部分直接黏附至該障壁層之一部分。
  73. 如請求項72所述之裝置，其中該阻焊罩之一第二部分直接黏附至安置於該障壁層之下的一介電層之一部分。
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