[发明专利]具有波长转换材料的密闭密封的LED模块

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED），并且具体地涉及用于密闭地密封LED管芯上方的磷光体或量子点层的技术。

背景技术

利用磷光体或量子点（QD）涂敷蓝色LED管芯，然后利用诸如硅树脂、环氧树脂或其它聚合物之类的透明聚合物封装物封装该结构是常见的。磷光体或QD将蓝色光转换到一个或多个其它波长，并且通过波长转换层泄漏的蓝色光与（多个）经转换的波长的组合可以创建大范围的颜色，包括白色光。

许多类型的磷光体和QD是对空气敏感的，这导致它们在被加热和暴露于空气中的湿气时降级。

当通量和温度超过2W/cm2和80℃时，通常用于封装LED管芯和波长转换材料的聚合物是不充足的。用于高亮度LED的封装物必须还具有良好的热导率以将热量从LED管芯传导到环境空气。常规的聚合物不具有用于高亮度/高温LED管芯的充足热导率。

需要密闭地密封叠覆高亮度LED管芯的磷光体或QD的新密封技术，其中该技术还提供LED管芯与环境空气之间的良好热导率。该技术应当引致相对低的成本并且应当高度可靠。优选地，对于高亮度（即高通量）LED管芯，密闭密封应当在远远大于80℃的温度下和高达20W/cm2的光通量的情况下保持可靠，并且磷光体或量子点的温度应当保持在130℃以下以避免降级。

发明内容

在一个实施例中，作为晶片提供的高度导热衬底被模制成具有腔体。衬底可以是玻璃、陶瓷或其它导热材料。腔体具有反射表面或者衬底是透明的。一个或多个高亮度蓝色LED管芯可以使其电极键合到每一个腔体中的对应电极。衬底包括导体，其将腔体电极连接到合适的垫以用于在单个化之后将衬底焊接到印刷电路板或另一衬底。

然后在腔体中沉积磷光体或量子点材料以完全或部分填充腔体。磷光体或量子点材料可以通过在透明结合剂中混合磷光体粉末或量子点来形成。

然后在衬底晶片之上安装导热、透明的陶瓷或玻璃板（作为晶片提供），并且围绕每一个腔体创建导热密闭密封，诸如通过将板激光熔合到衬底、将板焊接到衬底、或者在腔体周围提供其它类型的高温密封。然后单个化经键合的顶板晶片和衬底晶片以形成单独的LED模块。

由于LED管芯不直接接触密封，因此LED管芯可以生成高热量和高通量而不会使密封降级。

在另一实施例中，在其上安装LED管芯的衬底基本上是平坦的，并且透明板具有围绕磷光体或量子点的腔体。然后将围绕每一个腔体的板的部分键合到衬底以形成高温密封。

在一个实施例中，透明板具有用于每一个LED模块的波长转换材料的多个分离的子腔体，所述多个分离的子腔体在单个化之后保留，使得用于一个腔体的密封的失效不影响其它腔体的密封。

在另一实施例中，在其上安装LED管芯的衬底基本上是平坦的，将波长转换材料模制（或以其它方式沉积）在LED管芯之上以封装LED管芯，并且透明板具有围绕每一个LED管芯的腔体。然后将围绕每一个腔体的板的部分键合到衬底以形成高温密封。

由于在晶片级过程期间形成密闭密封，并且然后单个化所得晶片以创建单独的LED模块，因此过程是低成本的。顶板的边缘在单个化之后将与衬底的边缘重合，从而导致非常紧凑的LED模块。

目前为止，结构中的最低导热材料是波长转换材料，包括其结合剂。所公开的结构允许波长转换材料具有相对大体积和低浓度的磷光体。材料的低热导率限制材料的加热，而同时大部分LED管芯热量通过衬底和透明板耗散（经由密封连接）。因此，大体积的波长转换材料经历减少的热量和通量，从而导致磷光体随时间的较少降级，如果有的话。益处同样适用于量子点被用作波长转换材料时的情况。波长转换材料甚至可以包括磷光体和量子点的组合。

该结构将波长转换材料的温度限制到低于130℃，甚至在最高亮度LED的情况下，而同时维持良好的密闭密封。

公开了其它实施例。

附图说明

图1是在单个化之前晶片的部分的截面视图，其中衬底具有腔体，每一个腔体包含一个或多个LED管芯。腔体填充有波长转换材料，并且腔体通过平坦透明板密闭密封。

图2是图1的晶片的部分的自顶向下视图，其示出了每一个腔体周围的密封（为了容易标识而大幅缩窄地示出密封）。

图3是在单个化之前晶片的部分的简化截面视图，其中衬底基本上是平坦的并且支撑LED管芯，其中波长材料模制在每一个LED管芯之上以封装LED管芯，其中透明板具有腔体，并且其中在每一个腔体周围形成密闭密封。

图4是图3的晶片的部分的自顶向下视图，其示出了每一个板腔体周围的密封。