基于基板的表面貼裝器件(smd)發(fā)光組件以及方法
【專利說明】基于基板的表面貼裝器件(SMD)發(fā)光組件以及方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請涉及于2013年I月31日提交的美國專利申請?zhí)?3/755，993并且要求其優(yōu)先權(quán)，該申請是均于2013年3月13日提交的美國專利申請?zhí)?3/800，260和13/800，284的部分繼續(xù)，其中，每個前述申請要求于2012年3月30日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/618，327以及于2012年5月4日提交的61/642，995的優(yōu)先權(quán)，這些申請的全文均包含在本文中，以作參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]在本文中公開的主題大體上涉及表面貼裝器件(SMD)組件和方法。更尤其地，在本文中公開的主題涉及基于基板的SMD發(fā)光組件和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]發(fā)光二極管(LED)或LED芯片是將電能轉(zhuǎn)換成光的固態(tài)裝置。在發(fā)光組件或封裝內(nèi)可以使用LED芯片，用于提供可用于各種照明和光電子應(yīng)用中的不同顏色和模式的光。發(fā)光組件可以包括表面貼裝器件(SMD)，其可以直接安裝在底部電路組件或散熱器的表面上，例如，印刷電路板(PCB)或金屬芯印刷電路板(MCPCB)。SMD可以包括底部電觸頭或引線，其被配置為直接安裝到底部電路組件上。SMD可以用于各種LED燈泡或燈具應(yīng)用中，并且發(fā)展成白熾燈、熒光燈以及金屬鹵化物高強(qiáng)度放電(HID)照明應(yīng)用的代替物。
[0005]LED照明產(chǎn)品的制造商不斷探尋降低其成本的方式，以便給客戶提供更低的初步成本，并且鼓勵采用LED產(chǎn)品。使用相同的或更少的功率的具有持續(xù)的或更大的亮度級的包含更少的原始材料的組件更加可取。
[0006]傳統(tǒng)的SMD發(fā)光組件可以使用安裝在組件主體內(nèi)并且由反射鏡空腔包圍的一個或多個LED芯片。組件主體以及整體形成的反射鏡空腔由相同的材料模制，并且部分主體通常圍繞電觸頭或引線模制。單獨模制的組件主體和形成的反射鏡空腔可以昂貴并且費時。迄今為止，目前沒有在單獨的基板或面板周圍安裝SMD，而是通常單獨模制當(dāng)前產(chǎn)品。
[0007]因此，即使在市場上可以使用各種SMD發(fā)光組件，依然需要可以快速、有效并且通過更低的成本生產(chǎn)的組件和方法。在一些方面，基于基板的SMD組件可以允許具有不同的跡線配置、不同的LED芯片連接性和/或不同的光學(xué)元件的定制的組件。這種組件可以是單芯片或多芯片組件，并且從投資回報或償付的角度來看，可以使終端用戶更容易證明切換成LED產(chǎn)品是明智的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本公開，在本文中提供和描述了具有提尚的可制造性和定制的基于基板的表面貼裝器件(SMD)發(fā)光組件和方法。在本文中描述的組件和方法可以有利地顯示改進(jìn)的處理時間、易制性和/或更低的處理成本。在本文中描述的組件可以非常適合于各種應(yīng)用，例如，個人、工業(yè)以及商業(yè)照明應(yīng)用，包括(例如)燈泡和燈具產(chǎn)品和/或應(yīng)用。在一些方面，在本文中描述的組件可以包括改進(jìn)的、更低的和/或更小的圓頂高寬比。這可以以低剖面和更小的覆蓋區(qū)域提供具有優(yōu)異亮度的組件。因此，在一些方面，本公開的目標(biāo)在于，提供基于基板的SMD發(fā)光組件和方法，允許在面板之上產(chǎn)生大量不同的組件，而不產(chǎn)生定制封裝的費用。
[0009]由在本文中公開的主題至少完全或部分實現(xiàn)了通過在本文中的公開內(nèi)容可以變得顯而易見的本公開的這些和其他目標(biāo)。
【附圖說明】
[0010]在說明書的剩余部分中，包括參照附圖，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員更具體地闡述了本主題的完整的以及有可能的公開，包括其最佳模式，其中:
[0011]圖1A至圖1C是示出根據(jù)在本文中的公開的用于發(fā)光組件內(nèi)的基板的面板的透視圖；
[0012]圖2是示出根據(jù)本文中的公開的基于基板的發(fā)光組件的透視頂視圖；
[0013]圖3是示出根據(jù)本文中的公開的基于基板的發(fā)光組件的剖視圖；
[0014]圖4是示出根據(jù)本文中的公開的另一個基于基板的發(fā)光組件的透視頂視圖；
[0015]圖5是示出根據(jù)本文中的公開的基于基板的發(fā)光組件的側(cè)視圖；
[0016]圖6是示出根據(jù)本文中的公開的基于基板的發(fā)光組件的底視圖；
[0017]圖7A和7B是示出根據(jù)本文中的公開的基于基板的發(fā)光組件的電路圖；
[0018]圖8是示出根據(jù)本文中的公開的多個基于基板的發(fā)光組件的頂部透視圖；
[0019]圖9是示出根據(jù)本文中的公開的基于基板的發(fā)光組件的另一個實施方式的頂部透視圖；以及
[0020]圖10是示出根據(jù)本文中的公開的用于提供基于基板的發(fā)光組件的示例性步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]在本文中公開的主題涉及基于基板的表面貼裝設(shè)計(SMD)發(fā)光組件和方法，例如，基于基板的發(fā)光二極管(LED)組件和方法。在本文中提供的組件和方法可以顯示改進(jìn)的可制造性，并且提供了定制的組件，用于支持LED芯片并且允許其電氣連接性，而不產(chǎn)生與定制的陶瓷或塑料封裝相關(guān)聯(lián)的費用。
[0022]值得注意地，基于單獨基板和/或基板的組件可以從更大的材料面板(例如，陶瓷襯底分割)，并且可以允許在其上形成大量不同的組件。在一些方面，在本文中描述的發(fā)光組件和方法不需要設(shè)置在LED芯片周圍的反射體空腔來反射光。在一些方面，在本文中描述的發(fā)光組件可以包括非金屬基板材料，這種(這些)材料實質(zhì)上反射并且實質(zhì)上不吸收由一個或多個LED芯片發(fā)射的光。在一些方面，在本文中描述的發(fā)光組件可以包括通過表面張力形成并且保持在原位的光學(xué)元件。
[0023]在一些方面，在本文中描述的發(fā)光組件和方法可以包括低剖面部件，其具有小于大約2:1的圓頂高度與圓頂寬度之間的比(例如，小于大約0.5的比)。在一些方面，在本文中描述的發(fā)光組件和方法可以包括低剖面部件，其具有小于0.4的圓頂高度與圓頂寬度的比、小于0.3的比、或小于0.2的圓頂高度與圓頂寬度的比。在一些方面，光學(xué)元件可以以液態(tài)形式設(shè)置在基板之上，并且可以通過自然表面張力限制而不需要在反射體空腔內(nèi)限制和/或模制。在一些方面，光學(xué)元件可以便宜地分配。
[0024]在其他方面，在本文中描述的發(fā)光組件和方法可以包括形成彎月形特征。形成彎月形特征可以設(shè)置為接近基板的前(上)側(cè)的邊緣，并且在固化或硬化之前，可以產(chǎn)生邊界，用于保持以液態(tài)形式施加的光學(xué)元件。在一些方面，在本文中描述的組件和方法可以包括具有新型低高寬比的光學(xué)元件。
[0025]在一些方面，金屬跡線或電觸頭可以在部分基板之上盡可能減小尺寸，以減少干擾光。在一些方面，金屬跡線或電觸頭可以與一個或多個發(fā)光芯片(例如，LED芯片)隔開，并且可以設(shè)置為接近基板的邊緣，以減少光的干擾、吸收和/或潛在阻塞。在一些方面，至少兩個金屬跡線或電觸頭的組合表面區(qū)域的總量可以小于基板的上表面的總表面區(qū)域的大約50%，小于基板的上面區(qū)域的大約40%，或者小于基板的上表面區(qū)域的大約30%，小于基板的上表面區(qū)域的大約20%。
[0026]在一些方面，光學(xué)元件可以以液態(tài)形式設(shè)置在基板之上，該光學(xué)元件可以通過自然表面張力限制而不需要在反射體空腔內(nèi)限制和/或模制。因此，在一些方面，光學(xué)元件可以包括密封劑。密封劑可以包括圓頂部分，并且至少一部分密封劑可以設(shè)置在安裝LED芯片的相同表面和/或沉積跡線或電觸頭的相同表面上。
[0027]現(xiàn)在，詳細(xì)參照在本文中的主題的可能方面或?qū)嵤┓绞?，在圖中顯示了其一個或多個實例。提供每個實例，以解釋本主題，而非用作限制。實際上，作為一個實施方式的一部分說明或描述的特征可以用于另一個實施方式中，以產(chǎn)生更進(jìn)一步的實施方式。其目的在于，在本文中公開的并且預(yù)期的主題涵蓋這種修改和變化。
[0028]如在不同圖中所說明的，為了說明的目的，結(jié)構(gòu)或部分的一些尺寸相對于其他結(jié)構(gòu)或部分放大，因此，提供這些尺寸，以說明本主題的一般結(jié)構(gòu)。而且，參照形成在其他結(jié)構(gòu)和/或部分上的結(jié)構(gòu)或部分，描述本主題的不同方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解的是，在另一個結(jié)構(gòu)或部分“上”或“之上”形成的結(jié)構(gòu)的引用預(yù)期可以介入額外的結(jié)構(gòu)和/或部分。無需中介結(jié)構(gòu)或部分就形成在另一個結(jié)構(gòu)或部分“上”的結(jié)構(gòu)或部分的引用在本文中描述為在該結(jié)構(gòu)或部分“上直接”形成。同樣，要理解的是，在部件表示為“連接”、“附接”或“耦合”至另一個部件時，該部件可以直接連接、附接或耦合至另一個部件，或者可以具有中介部件。相反，在部件表示為“直接連接”、“直接附接”或“直接耦合”至另一個部件時，沒有中介部件。
[0029]而且，“上”、“之上”、“上部”、“頂部”、“下部”或“底部”等相對術(shù)語在本文中用于描述一個結(jié)構(gòu)或部分與另一個結(jié)構(gòu)或部分的關(guān)系，如在圖中所示。要理解的是，“上”、“之上”、“上部”、“頂部”、“下部”或“底部”等相對術(shù)語旨在除了包括在圖中描述的方向以外，還包括組件的不同方向。例如，如果在圖中的組件翻轉(zhuǎn)，那么描述為位于其他結(jié)構(gòu)或部分“之上”的結(jié)構(gòu)或部分現(xiàn)在位于所述其他結(jié)構(gòu)或部分“之下”。同樣，如果在圖中的組件沿著軸旋轉(zhuǎn)，那么描述為位于其他結(jié)構(gòu)或部分“之上”的結(jié)構(gòu)或部分位于其他結(jié)構(gòu)或部分“旁邊”或“左邊”。相同的數(shù)字在全文中表示相同的部件。
[0030]除非明確敘述沒有一個或多個部件，否則在本文中使用的術(shù)語“包括”、“包含”以及“具有”應(yīng)解釋為不排除具有一個或多個部件的開放式術(shù)語。
[0031]如在本文中所使用的，術(shù)語“通孔(through-hoIe) ”、“通孔(thru_hole) ”和/或“過孔”是同義詞，并且表示在基板內(nèi)的開口，通常裝有和/或填滿(例如，沿著一個或多個側(cè)壁)導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料允許在組件的不同層、表面或特征之間具有導(dǎo)電導(dǎo)管或通路。術(shù)語“暴露”通孔或過孔，表示鋸切、切斷、切割、破壞、蝕刻、揭露、移動等促使設(shè)置在孔內(nèi)部的金屬在基板的外表面上暴露。因此，在組件或組件基板的外面和/或沿著其外表面“暴露”導(dǎo)電材料。
[0032]如在本文中所使用的，“基于陶瓷的材料”或?qū)儆凇盎谔沾傻摹卑ㄖ饕商沾刹牧蠘?gòu)成的材料，例如，由金屬或類金屬以及非金屬(例如，氮化鋁、氧化鋁、氧化鈹、碳化硅)的組件制成的無機(jī)、非金屬材料?！盎诜翘沾傻牟牧稀敝饕ń饘俨牧稀⒅饕袡C(jī)(例如，聚合物)材料、和/或可以分配或模制的主要合成或半合成有機(jī)固體(例如，塑料)。
[0033]根據(jù)在本文中描述的實施方式的發(fā)光組件可以包括基于族II1-V氮化物(例如，氮化鎵(GaN))的LED芯片或激光。眾所周知LED芯片或激光的制造，并且僅僅在本文中簡單描述。LED芯片或激光可以在生長襯底上制造，例如，碳化硅(SiC)襯底，例如，由位于北卡羅來納州杜罕的Cree公司制造和銷售的那些器件。在本文中還預(yù)期具有其他生長襯底，例如并且不限于藍(lán)寶石、硅(Si)以及GaN。在一些方面，SiC襯底/層可以是4H多型碳化硅襯底/層。然而，可以使用其他SiC候選多型體(例如，3C、6H以及15R多型體)。從位于北卡羅來納州杜罕的Cree公司(本主題的受讓人)可購買到合適的SiC襯底，在科學(xué)文獻(xiàn)中并且在多個共同讓與的美國專利中，陳述了用于生產(chǎn)這種襯底的方法，這些專利包括但不限于美國專利號參考34，861 ;美國專利號4，946，547 ;以及美國專利號5，200，022，這些專利的全部公開內(nèi)容并入本文中，以作參考。在本文中預(yù)期任何其他合適的生長襯底。
[0034]如在本文中所使用的，術(shù)語“族III氮化物”表示形成在氮與在周期表的族III中的一個或多個元素(通常是鋁(Al)、鎵(Ga)以及銦(In))之間的那些半導(dǎo)體化合物。該術(shù)