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    本發明闡述發光裝置，其係藉由以下方式製造：提供安裝基板及毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒陣列以界定間隙。將稀釋於溶劑中之凝膠施加至該基板及該發光晶粒陣列上。蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該等間隙中，但未完全覆蓋該等發光二極體晶粒。本發明亦闡述相關發光裝置結構。其他發光裝置包括位於安裝基板上之發光二極體晶粒及位於該安裝基板及/或該發光二極體晶粒上之保形凝膠層。該保形凝膠層可至少部分地填充該發光二極體晶粒與該安裝基板之間之間隙。可在該保形凝膠層上提供磷光體層及/或模製拱頂。該保形凝膠層可藉由對稀釋於該溶劑中之該凝膠實施噴霧及/或施配來製造。
    公开号:TW201304210A
    申请号:TW101121399
    申请日:2012-06-14
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Matthew Donofrio；John Adam Edmond；Hua-Shuang Kong
    申请人:Cree Inc；
    IPC主号:H01L25-00
    专利说明:
    用於發光二極體之凝膠層及其製造方法
    本發明係關於發光裝置及總成及其製造方法，且更具體而言係關於發光二極體(LED)及其總成。 [相關申請案之交互參照]
    本申請案主張2012年2月9日申請之標題為Gel Underfill Layers for Light Emitting Diodes and Methods of Fabricating Same之美國專利申請案第13/369,996號之優先權，該申請案自身係受讓於本申請案受讓人之於2011年6月15日申請之標題為Conformal Gel Layers for Light Emitting Diodes and Methods of Fabricating Same之美國專利申請案第13/160,793號之部分接續申請案且主張其優先權，二者之揭示內容之全文特此如同闡述於本文中一般以引用方式併入本文中。
    眾所周知，LED係在施加電壓時能夠產生光之固態照明元件。LED通常包括具有第一相對面及第二相對面之二極體區域，且其中包括n-型層、p-型層及p-n接面。陽極觸點歐姆接觸p-型層且陰極觸點歐姆接觸n-型層。二極體區域可以磊晶方式形成於基板(例如藍寶石、矽、碳化矽、砷化鎵、氮化鎵等生長基板)上，但已完成裝置可不包括基板。二極體區域可自(例如)基於碳化矽、氮化鎵、磷化鎵、氮化鋁及/或砷化鎵之材料及/或自基於有機半導體之材料製造。最後，由LED輻射之光可在可見或紫外(UV)區域內，且LED可納入諸如磷光體等波長轉化材料。
    LED越來越多地用於照明/光照應用中，目標係替代普遍存在之白熾燈泡。
    本文所述各實施例之發光裝置包括位於安裝基板上之發光二極體晶粒及位於安裝基板及/或發光二極體晶粒上之保形凝膠層。本文所用「保形」層包括相對表面，二者均與保形層在其上延伸之下伏元件之輪廓一致。此外，本文所用「凝膠」意指分散相已與分散介質組合而產生半固體材料(例如膠凍)之膠體。
    保形凝膠層可與發光二極體晶粒及安裝基板一起使用以形成本文所述各實施例之發光裝置。舉例而言，在一些實施例中，發光裝置包括安裝基板及毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒以在其間界定間隙。保形凝膠層係提供於安裝基板上，其至少部分地延伸至間隙中。保形凝膠層亦可自間隙延伸至發光晶粒上，以使得保形層之相對表面可與安裝基板之輪廓及/或發光二極體晶粒之輪廓一致。間隙可由連接發光二極體晶粒與安裝基板並自發光二極體晶粒邊緣凹陷之接合區域界定。在一些實施例中，保形凝膠層可填充間隙。
    包括保形凝膠層之發光裝置亦可包括位於保形凝膠層上之保形或非保形磷光體層。本文所用術語「磷光體」包括任一波長轉化材料，有時稱為發光材料、螢光材料及/或磷光材料。當使用保形磷光體層時，保形磷光體層可延伸至安裝基板及/或發光二極體晶粒上，且可包括與安裝基板及/或發光二極體晶粒之輪廓一致之相對表面。可在保形磷光體層上提供透鏡。在其他實施例中，使用非保形磷光體層，且可在非保形磷光體層上提供透鏡。在又一些實施例中，無需在保形凝膠層上包括磷光體層。因此，在未提供保形或非保形磷光體層之情況下，可在保形凝膠層上提供透鏡。
    在一些實施例中，保形凝膠層及磷光體層二者均可包含聚矽氧。然而，磷光體層不為凝膠。在一些實施例中，保形凝膠層可比磷光體層薄至少五倍。凝膠層可具有小於磷光體層之模數，在一些實施例中，且該模數比其他實施例中之磷光體層小至少1個、2個或3個數量級。
    本文所述其他實施例可提供發光裝置，其包含安裝基板及位於該安裝基板上之發光二極體晶粒，其中保形凝膠層係提供於該安裝基板上且至少部分地延伸至該發光二極體晶粒上。在一些實施例中，可在保形凝膠層上提供保形或非保形磷光體層，且可在磷光體層上提供透鏡。在其他實施例中，在保形凝膠層上提供透鏡(其中可包括囊封材料)，而不提供中間磷光體層。
    本文所述又一些實施例可提供發光裝置，其包含發光二極體晶粒及該發光二極體晶粒上小於約20 μm厚之凝膠層。在其他實施例中，凝膠層可小於約10 μm厚，且在另一些實施例中，其為約5 μm或約3 μm厚。凝膠層可為保形凝膠層。可在凝膠層上提供磷光體層。
    本文所述另一些實施例可提供發光裝置，其包含發光二極體晶粒、位於該發光二極體晶粒上之凝膠層及位於該凝膠層上之磷光體層。凝膠層及磷光體層二者均可包含聚矽氧，但磷光體層不為凝膠。凝膠層可比磷光體層薄至少五倍。凝膠層可具有小於磷光體層之模數，在一些實施例中，且該模數比其他實施例中之磷光體層小至少1個、2個或3個數量級。
    本文所述一些實施例之保形凝膠層可提供填料之實施例，該填料係提供於由連接發光二極體晶粒與安裝基板之凹陷接合區域界定之間隙中，其中發光裝置亦包括自安裝基板延伸穿過間隙並延伸至發光二極體晶粒上之磷光體層。填料可經組態以充分防止磷光體層進入間隙使發光裝置之操作降格。在一些實施例中，填料亦可自磷光體層與安裝基板之間之間隙及/或自磷光體層與發光二極體晶粒之間之間隙延伸。
    發光裝置可根據本文所述各實施例藉由以下方式製造：保形地凝膠塗佈上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板。然後，塗佈磷光體及/或將透鏡放置於經保形地凝膠塗佈之安裝基板上。可藉由將稀釋於溶劑中之凝膠施加至上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板上來提供凝膠塗層。可藉由將稀釋於溶劑中之凝膠噴霧於安裝基板上來施加凝膠，以使得至少一些溶劑蒸發。在其他實施例中，將稀釋於溶劑中之凝膠施配至安裝基板上且然後蒸發掉至少一些溶劑。凝膠塗層、磷光體塗層及透鏡全部可包含聚矽氧，但磷光體塗層及透鏡不為凝膠。
    本文所述各實施例之發光裝置包括安裝基板及毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒陣列，以在各別發光二極體晶粒與毗鄰其之安裝基板之間界定間隙。在安裝基板上提供凝膠層。凝膠層至少部分地延伸至發光二極體晶粒與毗鄰其之基板之間之間隙中，從而提供底部填充。然而，凝膠層未完全覆蓋發光二極體晶粒。在一些實施例中，凝膠層未延伸至基板上實質上超過發光二極體晶粒陣列，且亦未實質上延伸至發光二極體晶粒之外面上。本文所用「凝膠」意指分散相已與分散介質組合而產生半固體材料(例如膠凍)之膠體。此外，本文所用「實質上」意指在給定區域中可存在凝膠之一些分離島狀物，但凝膠層自身未在給定區域中延伸。
    在一些實施例中，提供接合區域陣列，其中各別者連接各別發光二極體晶粒與安裝基板。各別接合區域自各別發光二極體晶粒邊緣凹陷以界定各別間隙。此外，在一些實施例中，凝膠層填充間隙。此外，在一些實施例中，凝膠層亦在該陣列中之毗鄰發光二極體晶粒之間延伸。最後，在其他實施例中，凝膠層亦可至少部分地延伸至發光二極體晶粒之側壁上，且在一些實施例中完全延伸至發光二極體晶粒之側壁上。
    本文所述任何實施例之包括凝膠底部填充層之發光裝置亦可包括保形或非保形磷光體層。本文所用「保形」層包括相對表面，二者均與保形層在其上延伸之下伏元件之輪廓一致。此外，本文所用術語「磷光體」包括任一波長轉化材料，有時稱為發光材料、螢光材料及/或磷光材料。磷光體層係直接位於基板上，延伸超過發光二極體晶粒陣列且亦直接延伸至發光二極體晶粒之外面上。在其他實施例中，提供透鏡，該透鏡跨越發光二極體晶粒陣列且直接延伸至基板上超過發光二極體晶粒陣列且直接延伸至發光二極體晶粒之外面上。保形或非保形磷光體層及透鏡亦可根據本文所述其他實施例提供，其中透鏡位於磷光體層之至少一部分上。
    上文所述各實施例已包括毗鄰安裝基板之發光二極體晶粒陣列。然而，在其他實施例中，可毗鄰安裝基板提供單一發光二極體晶粒以在發光二極體晶粒與毗鄰其之安裝基板之間界定間隙。在安裝基板上提供凝膠層。凝膠層至少部分地延伸至發光二極體晶粒與毗鄰其之基板之間之間隙中，但未完全覆蓋發光二極體晶粒。在一些實施例中，凝膠未實質上延伸至基板上超過發光二極體晶粒，且亦未實質上延伸至發光二極體晶粒之外面上。在一些實施例中，亦如上文所述，凝膠層填充間隙及/或至少部分地延伸至發光二極體晶粒之側壁上。亦可如上文所述提供磷光體層及/或透鏡。
    發光裝置可根據本文所述各實施例藉由以下方式製造：提供安裝基板及毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒陣列，從而在各別發光二極體晶粒與毗鄰其之安裝基板之間界定間隙。將稀釋於溶劑中之凝膠施加至基板及發光二極體晶粒陣列上。然後蒸發掉至少一些溶劑，以使得凝膠留在間隙中，但未完全覆蓋發光二極體晶粒。在一些實施例中，凝膠自基板、例如自基板之反射區實質上後退超過發光二極體晶粒陣列，且亦自發光二極體晶粒之外面實質上後退。
    可藉由將至少一滴稀釋於溶劑中之凝膠施配至基板及發光二極體晶粒陣列上及/或藉由將稀釋於溶劑中之凝膠噴霧至基板及發光二極體晶粒陣列上來施加凝膠。亦可使用其他凝膠施加技術。在一些實施例中，凝膠以體積計係以約1：4至1：5之比率稀釋於溶劑中。在一些實施例中，凝膠可填充間隙。在其他實施例中，凝膠可留在間隙中並留在毗鄰發光二極體晶粒之間之基板上，但自基板實質上後退超過發光二極體晶粒陣列且亦自發光二極體晶粒之外面實質上後退。在又一些實施例中，凝膠亦可至少部分地留在發光二極體晶粒之側壁上。然後可施加或附接磷光體層及/或透鏡。
    上文所述方法實施例已包括發光二極體晶粒陣列。然而，在本文所述其他方法中，可毗鄰安裝基板提供單一發光二極體晶粒以界定間隙，並將稀釋於溶劑中之凝膠施加至基板及發光二極體晶粒上。蒸發掉至少一些溶劑以使得凝膠留在間隙中，但未完全覆蓋發光二極體晶粒。在一些實施例中，凝膠自基板、例如自基板之反射區實質上後退超過發光二極體晶粒，且亦自發光二極體晶粒之外面實質上後退。如上文所述，可使用施配、噴霧及/或其他技術來施加凝膠，且凝膠可填充間隙及/或至少部分地留在發光二極體晶粒之側壁上。亦可如上文所述施加或附接磷光體及/或透鏡。
    現將參照顯示各實施例之附圖更全面地闡述本發明。然而，本發明可以許多不同形式實施且不應視為限於本文所述實施例。相反，提供此等實施例以使得本揭示內容將透徹及完整，且將本發明之範疇全面傳達至熟習此項技術者。在圖式中，為清楚起見，可能會放大層及區域之尺寸及相對尺寸。本文中相同編號係指相同元件。
    應瞭解，當稱元件(例如層、區域或基板)為位於另一元件「上」時，其可直接位於另一元件上，或亦可存在插入元件。此外，本文可使用相對術語例如「下方」或「上覆」來闡述如圖中所圖解說明之一個層或區域與另一層或區域相對於基板或基礎層之關係。應瞭解，除圖式中所繪示定向外，此等術語亦欲涵蓋裝置之不同定向。最後，術語「直接」意指不存在插入元件。本文所用術語「及/或」包括相關聯所列示物項中之一或多者之任一及全部組合且可縮寫為「/」。
    應瞭解，儘管本文中可使用第一、第二等術語來闡述各種元件、組件、區域、層及/或區段，但此等元件、組件、區域、層及/或區段不應受限於此等術語。此等術語僅用來使一元件、組件、區域、層或區段與另一區域、層或區段彼此區分。因此，在不背離本發明之教示內容之情況下，可將下文中所論述之第一元件、組件、區域、層或區段稱為第二元件、組件、區域、層或區段。
    本文係參照示意性圖解說明本發明之理想化實施例之截面及/或其他圖解說明來闡述本發明之實施例。因此，預計會因(例如)製造技術及/或公差而使圖解說明中之形狀有所變化。因此，本發明之實施例不應視為受限於本文所圖解說明區域之具體形狀，而欲包括因(例如)製造而引起之形狀偏差。舉例而言，圖解說明或闡述為矩形之區域通常會因普通製造公差而具有圓形或彎曲特徵。因此，除非本文另外界定，否則圖中所圖解說明區域本質上係示意性的且其形狀不欲圖解說明裝置區域之精確形狀且不欲限制本發明之範疇。
    除非本文另外界定，否則本文所用所有術語(包括技術及科學術語)均具有與熟習本發明所屬技術領域者所共知相同之含義。應進一步理解，應將術語(例如彼等常用字典中所界定者)解釋為具有與其在相關技術及本說明書之環境中之含義相一致之含義，且不應以理想化或過分形式化之意義來解釋，除非本文明確如此界定。
    為易於理解本文說明，現將參照位於基於碳化矽(SiC)之生長基板上之基於氮化鎵(GaN)之發光二極體來大致闡述一些實施例。然而，熟習此項技術者應瞭解，本發明之其他實施例可基於生長基板與磊晶層之多種不同組合。舉例而言，組合可包括位於GaP生長基板上之AlGaInP二極體；位於GaAs生長基板上之InGaAs二極體；位於GaAs生長基板上之AlGaAs二極體；位於SiC或藍寶石(Al2O3)生長基板上之SiC二極體及/或位於氮化鎵、碳化矽、氮化鋁、藍寶石、氧化鋅及/或其他生長基板上之基於第III族氮化物之二極體。此外，在其他實施例中，生長基板可不存於最終產品中。舉例而言，在形成發光二極體後可去除生長基板，及/或在去除生長基板後可在發光二極體上提供接合基板。在一些實施例中，發光二極體可為由Cree公司，Durham,North Carolina製造並出售之基於氮化鎵之LED裝置。 發光裝置
    圖1至2提供本文將闡述各實施例之可與保形凝膠層一起使用之代表性發光裝置之詳細實施例。然而，發光裝置之許多其他實施例可與保形凝膠層一起使用，如下文將詳細闡述。圖1及2對應於受讓於本申請案之受讓人之2011年5月20日申請之頒予Emerson等人標題為「Gap Engineering for Flip-Chip Mounted Horizontal LEDs」之申請案第13/112,502號之圖1及2，其揭示內容之全文特此如同充分闡述於本文中一般以引用方式併入本文中。
    圖1係發光二極體晶粒及經封裝發光裝置之剖視圖。參照圖1，發光二極體晶粒100包括二極體區域110，其分別具有第一相對面110a及第二相對面110b，且其中包括n-型層112及p-型層114。可提供其他層或區域，其可包括量子井、緩衝層等，本文無需對之加以闡述。陽極觸點160歐姆接觸p-型層114且延伸至第一面110a上。陽極觸點160可直接歐姆接觸p-型層114，或可借助一或多個導電導通體162及/或其他中間層歐姆接觸p-型層114。陰極觸點170歐姆接觸n-型層112且亦延伸至第一面110a上。陰極觸點可直接歐姆接觸n-型層112，或可借助一或多個導電導通體172及/或其他中間層歐姆接觸n-型層112。如圖1中所圖解說明，陽極觸點160與陰極觸點170共平面，二者均延伸至第一面110a上。二極體區域110在本文中亦可稱為「LED epi區域」，此乃因其通常係以磊晶方式形成於基板120上。舉例而言，基於第III族氮化物之LED epi 110可形成於碳化矽生長基板上。在一些實施例中，生長基板可存於最終產品中。在其他實施例中，可去除生長基板。在另一些實施例中，可提供不同於生長基板之另一基板，且可在去除生長基板後將該另一基板接合至LED。
    亦如圖1所顯示，在二極體區域110之第二面110b上包括透明基板120(例如透明碳化矽生長基板或透明藍寶石生長基板)。透明基板120包括側壁120a且亦可包括毗鄰二極體區域110之第二面110b之內面120c及遠離內面120c之外面120b。外面120b之面積小於內面120c。在一些實施例中，側壁120a可為梯形、斜切及/或多面，以提供面積小於內面120c之外面120b。在其他實施例中，如圖1中所顯示，側壁係以傾斜角θ且在一些實施例中以鈍角自外面120b向內面120c延伸之傾斜側壁120a。亦可提供非傾斜側壁及大致相等之面120b及120c。
    可提供磷光體層140及二極體區域110之各實施例。舉例而言，在一些實施例中，二極體區域110經組態以發射藍光，例如主波長為約450 nm至460 nm之光，且保形層包含黃色磷光體，例如峰波長為約550 nm之YAG：Ce磷光體。在其他實施例中，二極體區域110經組態以在其受到激發時發射藍光，如上文所述，且保形層140可包含黃色磷光體與紅色磷光體之混合物，例如基於CASN之磷光體。
    繼續對圖1進行說明，可將LED晶粒100與安裝基板(例如底座180)及透鏡190組合以提供發光裝置200。底座180可包括主體182，其可包含氮化鋁(AlN)。在其他實施例中，可使用金屬核心基板、印刷電路板、引線框架及/或其他習用封裝基板以覆晶組態安裝LED晶粒100。底座180包括底座面182a及位於其上之陽極墊184及陰極墊186。陽極墊及陰極墊可包含鍍銀銅及/或其他導電材料。如圖1中所圖解說明，LED晶粒100係安裝至底座180上，以使得第一面110a毗鄰底座面182a，外面110b遠離底座180，陽極觸點184毗鄰陽極墊160，且陰極觸點186毗鄰陰極墊170。在一些實施例中，使用接合層(例如低共熔金/錫焊接層)188以電、熱及機械方式連接陽極觸點160與陽極墊184以及陰極觸點170與陰極墊186。在其他實施例中，可(例如)使用熱壓接合及/或其他技術使陽極觸點160直接附接至陽極墊184，並使陰極觸點170直接附接至陰極墊186。
    可在底座主體182之第二面182b上提供經封裝裝置陽極192及經封裝裝置陰極194，且可使用延伸至底座主體182上及/或其周圍之內部導通體及/或導電層分別連接陽極墊184與陰極墊186。
    最後，經封裝發光裝置200亦可包括自底座面180a延伸以圍繞LED晶粒100之透鏡190。透鏡190可為模製塑膠透鏡。
    圖2係另一LED晶粒及經封裝發光裝置之剖視圖。與圖1之實施例相比，磷光體層140'延伸穿過二極體區域110及/或延伸至底座主體182之第一面182上。此外，如圖2中所顯示，底座180可在其第一面182a上包括層194。層194可為陽極墊184及陰極墊186之延伸或可與其不同。在一些實施例中，層194係在底座面182a與保形層140'之間延伸之反射層，該保形層包括延伸至底座面182a上之磷光體。此反射層194可將通過位於底座面182a上之磷光體層之光反射回透鏡190，且因此可提高LED之效率。
    如上文結合圖1及2所述之經封裝發光裝置可體現為Cree® XLamp® XP-E高效白色(HEW)LED，如(例如)日期為2010年12月6日之Cree ® XLamp ® XP-E高效白色LED資料單，申請案第CLD-DS34號，Rev.0中所闡述，且在cree.com/products/xlamp_xpe.asp下獲得，其揭示內容之全文特此如同充分闡述於本文中一般以引用方式併入本文中。
    圖1至2圖解說明經組態用於在安裝基板上覆晶安裝之發光二極體晶粒。在本文所述各實施例中可使用覆晶安裝之發光二極體晶粒之各種組態。本文所述各實施例之其他發光裝置可經組態用於在安裝基板上非覆晶安裝，如(例如)受讓於本申請案之申請人之2009年8月10日申請之頒予Bergmann等人標題為「Light Emitting Diodes Including Integrated Backside Reflector and Die Attach」之美國專利申請公開案2011/0031502中所闡述及圖解說明，其揭示內容之全文特此如同充分闡述於本文中一般以引用方式併入本文中。此外，本文所述各實施例之其他發光裝置可組態為垂直發光裝置，如(例如)受讓於本申請案之受讓人之2002年1月25日申請之頒予Slater,Jr等人標題為「Light Emitting Diodes Including Modifications for Light Extraction」之美國專利6,791,119中所闡述及圖解說明，其揭示內容之全文特此如同充分闡述於本文中一般以引用方式併入本文中。 用於發光二極體之保形凝膠層
    如本文所述凝膠層之各實施例可與水平發光二極體晶粒(其中陽極觸點與陰極觸點二者均位於晶粒之相同表面上)或垂直發光二極體晶粒(其中陽極觸點與陰極觸點位於發光二極體晶粒之相對表面上)一起使用。此外，本文所述各實施例之凝膠層可與以覆晶(觸點毗鄰安裝基板)或非覆晶(觸點遠離安裝基板)定向安裝至安裝基板上之水平LED晶粒一起使用。同樣，對於垂直裝置，凝膠層可用於如下安裝至安裝基板上之發光二極體晶粒之：陽極觸點毗鄰安裝基板且陰極觸點遠離安裝基板，或陰極觸點毗鄰安裝基板且陽極觸點遠離安裝基板。可使用LED晶粒之又一些組態。
    本文所述各實施例可自以下認識產生：當將發光二極體晶粒封裝於安裝基板上時，可使用薄及/或保形凝膠層來增加可靠性及/或提供其他潛在優點。在一些實施例中，可使用薄及/或保形凝膠層來至少部分地填充一或多個連接發光二極體晶粒與安裝基板之接合區域與發光二極體晶粒邊緣之間之間隙，以充分防止磷光體層中所用之高模數聚矽氧進入發光二極體晶粒周邊下方及周圍間隙中使發光二極體晶粒與安裝基板之間之接合之可靠性降格。此外，低模數薄及/或保形凝膠層亦可用作磷光體塗層及/或透鏡與LED晶粒之間之減震器或緩衝層，從而減少在高溫回流及/或後續裝置操作期間對晶粒附接金屬接合之應力。本文所用「模數」意指彈性模數或複數剪切模數，常稱為G＊。複數剪切模數包括一個以上分量，例如儲存模數及損失模數。在剪切負載之情形下，其亦可稱為「動態模數」。
    可本文所述各實施例之凝膠層與可施加至LED之凝膠或其他囊封材料之團塊相比較，如(例如)頒予Carey等人標題為「High Stability Optical Encapsulation and Packaging for Light-Emitting Diodes in the Green, Blue, and Near UV Range」之美國專利6,590,235中所闡述。特定而言，施加至LED之凝膠團塊通常相當厚。與此相比，本文所述一些實施例之凝膠層可相當薄，且在一些實施例中可小於約20 μm厚，在其他實施例中小於約10 μm厚，且在另一些實施例中為約5 μm或約3 μm厚。在一些實施例中，凝膠層亦可為保形凝膠層。此外，根據本文所述一些實施例，可在凝膠層上提供磷光體層。在一些實施例中，凝膠層及磷光體層二者均包含聚矽氧，但磷光體層不為凝膠。在其他實施例中，凝膠層比磷光體層薄至少五倍。在另一些實施例中，凝膠層具有小於磷光體層之模數，且在一些實施例中，該模數比磷光體層小至少1個、2個或3個數量級。
    在安裝基板上施加至少部分地延伸至間隙中之保形凝膠層亦將不可預測，此乃因常用含聚矽氧磷光體塗層或含聚矽氧模製透鏡可能已認為提供應力消除。然而，此等含聚矽氧塗層可具有相對較高模數，且若其侵入間隙中，則在回流或後續裝置操作期間可使封裝可靠性降格。相反，藉由將保形凝膠層納入間隙中，可防止磷光體層或模製透鏡侵入間隙中。此外，凝膠層可展示充分低之模數以在回流及/或後續裝置操作期間不會使可靠性降格。在其他實施例中，保形凝膠層可以使用聚矽氧壩以含有磷光體層之空腔封裝及/或平面封裝施加至發光二極體晶粒，其中磷光體層經施配以填充經凝膠塗佈之LED晶粒周圍空腔。低模數凝膠層可向LED晶粒提供應力消除，以在回流及/或後續裝置操作期間不會使可靠性降格。
    在磷光體層與LED晶粒之間使用位於LED晶粒上之保形凝膠層亦將不可預測。特定而言，已知LED晶粒可為磷光體層提供散熱，且期望將磷光體層固定至LED晶粒。然而，保形或非保形磷光體層與LED晶粒之間之中間保形凝膠層藉由提供緩衝層可實際上保留LED晶粒之散熱能力，同時增強裝置之可靠性。此外，藉由對LED晶粒保形，仍可發生磷光體層及/或透鏡之固定。
    圖3係本文所述各實施例之水平覆晶發光裝置(例如為圖1及2中所圖解說明者)之剖視圖。此等發光裝置300可包括安裝基板310及毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒320以在其之間界定間隙G。在一些實施例中，安裝基板可對應於底座180且發光晶粒可對應於圖1及2之LED晶粒100。更特定而言，可由LED晶粒320之陽極及/或陰極觸點(例如，如由圖1及2之觸點160及/或170所顯示)、安裝基板310之陽極及/或陰極墊(例如，如由圖1及2之墊184及/或186所顯示)及/或在其之間之接合層(例如，如由圖1及2之元件188所顯示)形成之接合區域330自LED晶粒320邊緣凹陷以界定間隙G。因此，接合區域330可提供機械連接且亦可提供一或多個電連接。保形凝膠層340係提供於安裝基板310上且包括與安裝基板310之輪廓一致之相對表面。保形凝膠層340至少部分地延伸至間隙G中。在圖3之實施例中，保形凝膠層340僅部分地填充間隙G。然而，在其他實施例中，保形凝膠層340可完全地填充間隙G，且在另一些實施例中，保形凝膠層340可比間隙G之高度厚。在一些實施例中，保形凝膠層340小於約20 μm厚。在其他實施例中，其小於約10 μm厚，且在另一些實施例中，其為約5 μm或約3 μm厚。在其他實施例中，凝膠層340在極薄時無需保形。
    如上文所述，保形凝膠層340包括相對表面，二者均與安裝基板310及/或LED晶粒320之輪廓一致。應瞭解，保形凝膠層340無需在其整個表面上與安裝基板及/或LED晶粒之輪廓一致。舉例而言，保形凝膠層可經圖案化以使得其不存於安裝基板/LED晶粒之一部分上或在安裝基板/LED晶粒之一部分上可為非保形。然而，保形凝膠層包括相對表面，二者均在其至少一部分上與安裝基板/LED晶粒之輪廓一致，例如在一些實施例中毗鄰LED晶粒，且在其他實施例中在LED晶粒周圍。
    再參照圖3，在一些實施例中，在保形凝膠層340上提供一或多個保形磷光體層350，且可在安裝基板310上提供或模製透鏡360。舉例而言，磷光體層350可將至少一些由藍色LED 320發射之藍光轉化成黃光及/或紅光，以提供白光外觀。在其他實施例中，磷光體可作為一或多個保形或非保形層以囊封材料形式提供於模製透鏡360中，或完全無需提供磷光體。如上文結合保形凝膠層340所述，保形磷光體層350無需在安裝基板或LED晶粒之整個輪廓上保形。
    保形凝膠層340可在間隙G中提供填料，從而可充分防止磷光體層350或模製透鏡360進入間隙G使發光裝置300操作降格。
    在一些實施例中，保形凝膠層340、磷光體層350及模製透鏡360全部可包含聚矽氧。然而，在一些實施例中，保形磷光體層350及模製透鏡360不為凝膠。舉例而言，標題為「Dow Corning LED SOLUTIONS Lighting the way to advanced materials and solutions」之Dow Corning規格單，表格編號11-1679A-01，2008闡述可用於囊封劑、透鏡模製及包膠模製(overmolding)之各種基於聚矽氧之凝膠、彈性體及樹脂，其揭示內容特此之全文如同充分闡述於本文中一般以引用方式併入本文中。可提供普通折射率及高折射率材料。如所顯示，儘管可將各種硬度歸因於彈性體及樹脂，但凝膠亦具有極低而不可量測之硬度。在其他實施例中，凝膠可具有小於約30蕭氏A(Shore A)等級之硬度。凝膠亦可在可見光譜中具有大於約95%且在一些實施例中大於約98%之透光率、及大於約1.4且在一些實施例中大於約1.5之折射率。
    如熟習此項技術者熟知，通常藉由Shore®(硬度計)測試或Rockwell硬度測試來量測塑膠之硬度。該兩個測試均量測塑膠對壓痕之抗性且提供可不必與其他性質或基本特性緊密相關之實驗硬度值。蕭氏硬度(使用蕭氏A或蕭氏D級別)通常用於橡膠/彈性體，且通常亦用於諸如聚烯烴、氟聚合物及乙烯基物等「較軟」塑膠。蕭氏A級別通常用於「較軟」橡膠，而蕭氏D級別通常用於「較硬」者。存在許多其他蕭氏硬度級別(例如蕭氏O及蕭氏H硬度)，但不常使用。如上文所引用之Dow Corning規格單中所述，使用任一習用測試或級別通常不可量測凝膠之硬度。
    除具有顯著較低硬度以外，基於聚矽氧之凝膠與上文所述基於聚矽氧之彈性體及樹脂相比亦可具有顯著較低模數。顯著較低模數可為凝膠能夠減少或最小化對發光二極體晶粒之應力之主要因素。舉例而言，如上文所述Dow Corning基於聚矽氧之凝膠在25℃下可具有約0.009 Mpa之複合剪切模數(G＊)，而在25℃下基於聚矽氧之彈性體或樹脂之相當複合模數可為約12 MPa。因此，基於聚矽氧之凝膠可具有低於基於聚矽氧之彈性體或樹脂之複合模數，且在一些實施例中，比基於聚矽氧之彈性體或樹脂之複合模數低至少約1個、2個或3個數量級。儘管前述值係在25℃下引證，但在寬溫度範圍內凝膠之複合模數行為仍比彈性體或樹脂低數個數量級。因此，如本文所述保形凝膠層可提供低模數層，該低模數層可同時提供比彈性體型或樹脂型聚矽氧調配物更高之光輸出及更佳之應力消除。
    亦應瞭解，上文所述基於聚矽氧之凝膠僅為實例，且可使用許多其他聚矽氧或基於非聚矽氧之凝膠。在圖3之一些實施例中，保形凝膠層350可選自上文所提及Dow Corning規格表單中所列示之凝膠中之任一者，磷光體層可選自其中所列示之彈性體中之任一者，且模製透鏡可選自其中所列示之樹脂中之任一者。
    圖4圖解說明發光裝置400之其他實施例，其中保形凝膠層340'亦自間隙G延伸至LED晶粒320上，且在一些實施例中，覆蓋LED晶粒320。在圖4之實施例中，磷光體層350'係保形磷光體層。因此，在圖4之實施例中，保形凝膠層340'填充間隙G且亦在保形磷光體層350'與LED晶粒320之間提供緩衝層。在其他實施例中，即使間隙G不存在或另外經填充，保形凝膠層340'仍可在保形磷光體層350'與LED晶粒320之間形成緩衝層或減震器。在其他實施例中，磷光體可作為一或多個保形層或非保形層以囊封材料形式提供於模製透鏡360中，或完全無需提供磷光體。
    在圖4之實施例中，保形凝膠層340'可十分薄而未不利於發光裝置400之性能降格。更特定而言，已知LED晶粒320可提供散熱以減少磷光體層350'中之磷光體之降格。在一些實施例中，保形凝膠層340'可十分導熱且十分薄以允許發生有效散熱。在一些實施例中，保形磷光體層350'可介於約50 μm與約100 μm厚之間且保形凝膠層340'可介於約3 μm與約10 μm厚之間。在一些實施例中，凝膠層小於約20 μm厚。在其他實施例中，凝膠層小於約10 μm厚，且在另一些實施例中，其為約5 μm或約3 μm厚。因此，在一些實施例中，保形凝膠層340'可比保形磷光體層350'薄至少約五(5)倍。在其他實施例中，凝膠層340在極薄時無需為保形。
    圖5係本文所述其他實施例之發光裝置之剖視圖。如圖5中所顯示，此等發光裝置500包括以非覆晶組態安裝之水平LED晶粒320'，如於(例如)上文所引用之美國專利第2011/0031502號中所闡述，以使得陽極觸點332及陰極觸點334遠離安裝基板310且提供可未提供電觸點之接合區域330以在安裝基板310上安裝LED。提供自安裝基板310延伸至LED晶粒320'上之保形凝膠層340"。
    在圖5中，在接合區域330與LED晶粒320之間未顯示間隙G。然而，保形凝膠層340"仍可提供潛在優點。具體而言，保形或非保形磷光體層(未顯示於圖5中)及/或模製透鏡360可在LED晶粒320'上施加向上(分離)力，如由箭頭510所示。此力可使接合區域330之接合降格且可導致LED晶粒320在熱循環(回流或後續操作)期間至少部分地脫離安裝基板310或可導致接合降格，即使其保持附接。此力可歸因於磷光體層及/或模製透鏡之熱膨脹係數(CTE)。保形凝膠層340'可提供緩衝層抵抗此降格，此乃因其低硬度及低模數所致。在其他實施例中，磷光體可作為一或多個保形層或非保形層以囊封材料形式提供於模製透鏡360中，或完全無需提供磷光體。
    圖6圖解說明發光裝置600之其他實施例，其中垂直型LED晶粒320"包括毗鄰安裝基板310之陽極觸點或陰極觸點中之一者610，且陽極觸點或陰極觸點中之另一者620遠離安裝基板310，如於(例如)上文所引用之美國專利6,791,119中所圖解說明。保形凝膠層340'''填充觸點610與LED晶粒320'邊緣之間之間隙G，且亦為磷光體層350'提供緩衝層。磷光體層350'可為保形、半保形(如圖解說明)或非保形。在此等實施例中，保形凝膠層340'''可至少部分地填充間隙G(若存在)，且亦可減少或防止LED晶粒因磷光體層350'或拱頂360之熱膨脹產生之力而上升。在圖5及6之其他實施例中，LED晶粒320'/320"之側壁可正交於其面或可與安裝基板310形成鈍角。
    圖7圖解說明發光裝置700之其他實施例。在此等實施例中，使用接合區域710將複數個LED晶粒320'''安裝至安裝基板310上，該接合區域亦可提供一或多個電觸點。可使用任一本文所述LED晶粒之實施例。保形凝膠層340''''係提供於安裝基板310之面及LED晶粒320'''上。提供磷光體團塊350"以及模製透鏡360。出人意料的是，在圖7之實施例中，已發現保形凝膠層340''''藉由充當減震器抵抗磷光體層350"及/或透鏡360中之熱膨脹影響可促進磷光體團塊350"及/或透鏡360在裝置700中之黏著。亦出人意料的是，保形凝膠層340''''藉由提供磷光體層350"及/或透鏡360可黏著之額外夾持表面可比非保形凝膠層(例如可藉由習用囊封劑提供)更有效，且亦可保持LED晶粒320"之散熱能力。
    圖3至7中所圖解說明及本文所述之各實施例亦可提供發光裝置，其包含發光二極體晶粒及位於該發光二極體晶粒上小於約20 μm厚之凝膠層。凝膠層可為保形層，其包括與發光二極體晶粒之輪廓一致之相對表面。在其他實施例中，凝膠層小於約10 μm厚，且在另一些實施例中，凝膠層為約3 μm或約5 μm厚。可在凝膠層上提供磷光體層。
    圖3至7中所圖解說明及本文所述之又一些實施例亦可提供發光裝置，其包含發光二極體晶粒、位於該發光二極體晶粒上之凝膠層及位於該凝膠層上之磷光體層。凝膠層及磷光體層二者均可包含聚矽氧，但磷光體層不為凝膠。此外，凝膠層可比磷光體層薄至少五倍。此外，凝膠層可具有小於磷光體層之模數，且在一些實施例中，凝膠層具有比磷光體層小至少1個、2個或3個數量級之模數。 製造
    現將闡述本文所述各實施例之製造發光裝置之方法。具體而言，參照圖8，在方塊810處，使用(例如)下文將闡述之各種製程保形地凝膠塗佈上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板。然後，參照方塊820，若欲提供保形磷光體塗層，則將磷光體保形地塗佈於方塊810中經保形地凝膠塗佈之上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板上。在其他實施例中，可施加非保形磷光體塗層或可不施加磷光體塗層。然後在方塊830處實施進一步處理，例如模製透鏡等。應瞭解，方塊820及830之操作可不按圖8中所顯示順序實施，且亦可省略此等方塊中之一者。因此，圖8圖解說明製造發光裝置之方法，其中保形地凝膠塗佈上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板且然後磷光體塗佈經凝膠塗佈之安裝基板及/或於其上模製透鏡。
    可使用各種技術保形地凝膠塗佈上面安裝有發光晶粒之安裝基板(方塊810)。特定而言，在一些實施例中，薄保形凝膠塗層可藉由以下方式施加：用諸如二甲苯等溶劑稀釋凝膠，然後可使其蒸發掉，留下薄保形凝膠塗層。可使用噴霧製程、液滴施配(drop dispense)及/或其他製程。在噴霧製程中，將稀釋於溶劑中之凝膠噴霧至上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板上，以使得至少一些溶劑蒸發。可使用多遍噴霧。在施配製程中，可將稀釋於溶劑中之凝膠施配至上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板上，且然後可(例如)藉由加熱蒸發掉至少一些溶劑。可使用多次施配。可使用其他形成保形凝膠塗層之技術。 實驗結果
    以下實例應視為僅具有闡釋性且不應視為限制本發明。
    圖9A係位於安裝基板上之16個LED晶粒陣列的照片。然後在圖9A之安裝基板上模製透鏡，並使用無鉛焊料附接之具有260℃峰之典型回流曲線在標準回流爐中對裝置實施回流。然後去除透鏡。圖9B圖解說明透鏡去除後結果。如所顯示，僅5個LED晶粒仍附接至基板，以使得11個晶粒在去除透鏡時脫落，從而指示晶粒附接嚴重降格。
    圖9C圖解說明與圖9A相同之裝置，只是在模製透鏡之前施加約7 μm厚Dow OE-6450凝膠之保形凝膠層。然後使用無鉛焊料附接之具有260°峰之典型回流曲線在標準回流爐中對裝置實施十五(15)次回流，且然後去除透鏡。未發現晶粒附接失效，如圖9C中所圖解說明。圖9D圖解說明與圖9A相同之裝置，只是在模製透鏡之前用約50 μm厚保形磷光體層塗佈圖9C之保形凝膠層。同樣，在去除透鏡之前，使用無鉛焊料附接之具有260℃峰之典型回流曲線在標準回流爐中實施十五(15)次回流。同樣，未發現晶粒附接失效。因此，本文所述各實施例之保形凝膠層可改良發光裝置之可靠性並減少或防止因後續處理及/或裝置操作引起的晶粒附接降格。 額外論述
    現將提供本文所述各實施例額外論述。本文所述各實施例可提供熱堅固LED封裝，在一些實施例中可使用安裝至安裝基板上之水平LED晶粒，以使得陽極及陰極觸點毗鄰安裝基板。薄保形凝膠塗層係藉由(例如)以下方式施加至晶粒或晶粒陣列：用二甲苯稀釋凝膠，將其蒸發掉，留下極薄層。凝膠塗層可利用加熱噴霧製程或對高稀釋聚矽氧(例如，以體積計五份二甲苯與一份聚矽氧)實施液滴施配隨後加熱來施加。塗佈可(例如)在磷光體沈積之前(對於白色發光裝置而言)或恰好在透鏡模製之前(對於藍色發光裝置)實施。凝膠可對用於磷光體塗佈或透鏡模製之較硬聚矽氧提供緩衝，從而減少或最小化在溫度回流及/或封裝操作期間對晶粒附接金屬接合之應力。
    對於薄保形凝膠塗層係施加於保形磷光體層下方之應用而言，薄保形凝膠塗層可維持保形磷光體層極接近LED晶粒表面，由此提供與不含凝膠部分類似之散熱。
    照慣例，已使用團塊或填充方法來利用凝膠狀材料在較硬透鏡材料下方覆蓋LED晶粒。本文所述一些實施例可提供與習用團塊或填充凝膠類似之益處，同時達成改良之透鏡黏著，尤其對於小晶粒陣列而言。在該等小晶粒陣列中，可維持形貌以提供磷光體層及/或透鏡之更佳機械附接。亦可維持磷光體層之必要散熱以減少或防止加熱及焦化。
    此外，本文所述各實施例之凝膠層可為小LED晶粒提供意想不到的優點。具體而言，隨著晶粒尺寸自約1 mm2降低，由於晶粒附接面積變得越來越小，故聚矽氧樹脂或彈性體性質對晶粒附接之不利影響之可能性增加。除絕對晶粒附接面積減少以外，呈總晶粒面積百分比形式之相對晶粒附接面積通常亦減少，此乃因電極間距、距裝置邊緣之電極內縮長度及/或溝道寬度可遵從與交大晶粒相同之設計規則。因此，由於晶粒製得更小，故晶粒下方周邊間隙面積及電極間隙面積相對於晶粒附接面積之比率通常增加，從而加劇絕對晶粒附接面積減少導致的聚矽氧樹脂或彈性體滲入此等區中之影響。晶粒尺寸低於約0.25 mm2可尤其靈敏。舉例而言，在350 mm×470 mm直接附接晶粒上，晶粒附接墊佔總晶粒面積的約58%。然而，在圖9A至9D中所顯示240 mm×320 mm直接附接晶粒上，晶粒附接面積減少至總晶粒面積的約48%。用於參考，在1 mm2晶粒上，晶粒附接面積大於晶粒面積的約80%。因此，當LED晶粒尺寸減小時，本文所述各實施例之凝膠層可尤其有用。 凝膠底部填充層
    上文所述各實施例可為發光裝置提供保形及/或薄凝膠層。然而，在未完全覆蓋LED晶粒之情況下，例如，未在LED晶粒之外面上提供大量凝膠之情況下及未在基板上提供大量凝膠實質上超過LED晶粒陣列之情況下，可存在期望將凝膠限制於發光二極體晶粒與毗鄰其之安裝基板之間之間隙中之底部填充層之其他應用。因此，可合意地在LED晶粒基底提供凝膠底部填充，其可至少部分地延伸至LED晶粒之側壁上，但未延伸至基板上實質上超過LED晶粒且亦未實質上延伸至LED晶粒之外面上。使LED晶粒之大部分外表面實質上裸露並使超過LED晶粒之基板實質上裸露可改良或最大化磷光體層及/或包膠模製透鏡對發光裝置之散熱及黏著。
    圖10係製造文所提供各實施例之發光裝置之流程圖。提供安裝基板及一或多個毗鄰該安裝基板之LED晶粒，以在各別LED晶粒與毗鄰其之安裝基板之間界定間隙。如本文所用，一個以上毗鄰安裝基板提供之LED晶粒亦稱為LED晶粒「陣列」。
    參照方塊1010，將稀釋於溶劑中之凝膠施加至基板及LED晶粒上。可藉由施配至少一滴稀釋於溶劑中之凝膠、藉由對稀釋於溶劑中之凝膠實施噴霧及/或藉由其他施加技術來施加凝膠。在一些實施例中，凝膠以體積計可以約1：4至1：5之比率稀釋於溶劑中。
    然後，在方塊1020處，蒸發掉至少一些溶劑以使得凝膠留在間隙中，但未完全覆蓋LED晶粒。在一些實施例中，凝膠自基板實質上後退超過LED晶粒陣列，且亦自LED晶粒之外面實質上後退。然後可根據任一上文所述技術及/或使用其他技術在方塊1030處施加及/或附接保形或非保形磷光體層及/或透鏡。
    本文所述各實施例可提供熱堅固發光裝置。藉由向LED晶粒施加高度稀釋凝膠溶液在LED晶粒基底形成凝膠底部填充。當藉由蒸發除去溶劑時，表面張力及/或其他力將凝膠實質上拉離外晶粒面且拉離安裝基板實質上超過LED晶粒，藉此在LED晶粒基底周圍形成凝膠底部填充層。可基於(例如)初始施配體積及/或溶劑與凝膠之比率改變在LED晶粒周圍及其之間之填充量。因此，凝膠未完全覆蓋LED晶粒。
    根據本文所述一些實施例，藉由使LED晶粒外面實質上裸露並藉由使超過LED晶粒之基板實質上裸露，可提供改良之或最大化磷光體層之散熱及黏著及/或包膠模製透鏡。同時，凝膠底部填充層可減少或防止通常用於磷光體層及/或透鏡模製中之較硬囊封劑滲入LED晶粒下方間隙中，由此減少或最小化在高溫回流及/或裝置操作期間對晶粒附接金屬接合之應力。
    因此，底部填充可受晶粒基底及晶粒面限制，且可使超過晶粒之基板實質上裸露，即使凝膠溶液係完全施加至基板及晶粒外面。給定LED晶粒尺寸、幾何形狀及封裝密度，其可能極難在LED晶粒周邊周圍提供習用底部填充施配。然而，根據本文所述各實施例使外面實質上裸露，磷光體及/或透鏡可最終與晶粒接觸以增加或最大化散熱及黏著。表面張力亦可限制晶粒之塗佈面積，使在晶粒外面之基板面上實質上無凝膠或具有最少凝膠。此允許磷光體層或透鏡附接至基板及晶粒面外部，從而可提供與無凝膠底部填充之封裝類似之透鏡附接強度。
    圖11係本文所述各實施例之發光裝置之剖視圖，且可對應於在圖10方塊1010處施加凝膠後但在圖10方塊1020處蒸發前的發光裝置。
    特定而言，參照圖11，毗鄰安裝基板310提供LED晶粒320'''陣列以在各別LED晶粒320'''與毗鄰其之安裝基板310之間界定間隙G。間隙G可藉由接合區域710來建立，如上文所述。如圖11中所顯示，可提供一或多個LED320'''。在其之間之LED 320'''可相同或不同。舉例而言，如圖11中所顯示，LED側壁可為垂直(正交)、傾斜(鈍角或銳角)或斜切。將稀釋於溶劑1110中之凝膠提供至基板310及LED晶粒320'''上。可使用加熱或未加熱噴霧製程或於溶劑中高度稀釋之聚矽氧之加熱或未加熱液滴施配來施加稀釋於溶劑中之凝膠。舉例而言，可使用以體積計約四至五份二甲苯與約一份聚矽氧凝膠。圖11圖解說明可使用(例如)液滴施配獲得之稀釋於溶劑中之凝膠層之液滴輪廓。當使用噴霧時，可製造稀釋於溶劑中之保形、半保形或非保形凝膠層。
    圖12至15本文所述各實施例之發光裝置之剖視圖，且可對應於在圖10方塊1020處蒸發掉至少一些溶劑後的發光裝置。在圖12至15之所有實施例中，蒸發掉至少一些溶劑1110以使得凝膠留在間隙G中，但未完全覆蓋LED晶粒320'''。
    現參照圖12，例如在室溫或更高溫度下蒸發掉至少一些溶劑1110，以使得凝膠1110a留在間隙G中，但自基板310實質上後退超過LED晶粒320'''且亦自LED晶粒320'''之外面實質上後退。亦如圖12中所顯示，凝膠亦可填充間隙G。此外，亦如所顯示，凝膠亦可延伸至陣列中之毗鄰LED晶粒320'''之間之基板310上且亦可完全延伸至LED晶粒320'''之側壁上。
    在圖12中，凝膠層1110a沿LED晶粒320'''之整個側壁延伸。相反，在圖13中，凝膠層1110b僅部分地延伸至LED晶粒320'''之側壁上。此外，在圖14中，凝膠層1110c完全未延伸至LED晶粒側壁上。最後，在圖15中，凝膠層1110d未完全延伸至毗鄰LED晶粒320'''之間之基板上。
    因此，在蒸發期間，凝膠留在間隙G中，但自基板310實質上後退超過發光二極體晶粒且亦自LED晶粒之外面實質上後退(圖12至15)。凝膠亦可留在毗鄰LED晶粒之間(圖12至14)或可自毗鄰LED晶粒之間至少部分地後退(圖14)。LED凝膠亦可完全(圖12)或部分地(圖13)留在LED晶粒之側壁上或可自LED晶粒之側壁實質上後退(圖14至15)。
    凝膠後退之量可由許多因素決定，包括但不限於基板、LED及接合區域之幾何形狀及材料組成；凝膠相對於此等區域之組成、體積及可濕性；溶劑之組成及體積；凝膠及溶劑之相對體積；及/或蒸發條件，例如時間及溫度。舉例而言，凝膠可自基板之包含(例如)銀、鋁及/或反射陶瓷(例如Al2O3)之反射表面實質上後退。
    圖12至16亦圖解說明本文所述各實施例之發光裝置，其包括安裝基板310及毗鄰安裝基板310之一或多個(陣列)LED晶粒320'''，以在各別LED晶粒320'''與毗鄰其之安裝基板310之間界定間隙G，其中間隙G可由一或多個接合區域710界定。凝膠層1110a、1110b、1110c及/或1110d係提供於安裝基板310上，其至少部分地延伸至LED晶粒320'''與毗鄰其之基板310之間之間隙G中，但未完全覆蓋LED晶粒320'''。在一些實施例中，凝膠層未延伸至基板310上實質上超過LED晶粒320'''且亦未實質上延伸至LED晶粒320'''之外面上。凝膠層可填充間隙，如圖12至15中所顯示；可延伸至陣列中之毗鄰LED晶粒之間，如圖12至14中所顯示；可完全延伸至LED晶粒之側壁上，如圖12中所顯示；可部分地延伸至側壁上，如圖13中所顯示；或可未實質上延伸至側壁上，如圖15中所顯示。
    圖16至19係在圖10方塊1030處施加磷光體及/或透鏡後本文所述各其他實施例之LED裝置之剖視圖。此等圖係基於圖14之結構，然而，在其他實施例中，可將磷光體及/或透鏡施加至圖12至13及/或15之結構。
    參照圖16，使用(例如)上文所述技術來施加保形或半保形磷光體層350，其直接延伸至基板310上實質上超過LED晶粒並直接延伸至LED晶粒之外面上。在圖17中，使用(例如)上文所述技術來施加非保形磷光體層350"，其直接延伸至基板310上實質上超過LED晶粒且直接延伸至LED晶粒之外面上。另一選擇為，在圖18中，可施加保形或半保形磷光體層350，其直接位於基板上實質上超過LED晶粒陣列且直接位於LED晶粒320'''之外面上，且可藉由(例如)模製在磷光體層350上施加透鏡360。最後，在圖19中，在基板310上施加或模製透鏡360，其實質上超過LED晶粒320'''且直接位於LED晶粒320'''之外面上。可將磷光體納入透鏡360中及/或其上。
    圖20至22係本文所述各實施例之發光裝置之光學顯微鏡影像。圖20對應於圖10方塊1010，其中將二甲苯：聚矽氧凝膠之高度稀釋4：1濕溶液施配於直接附接LED晶粒陣列之頂部上。表面張力保持流體緊緊地固定陣列。
    圖21及22圖解說明在根據圖10方塊1020蒸發後的發光裝置。施加熱，舉例而言，在約150℃下保持約1至2小時以除去溶劑並固化凝膠。在一些實施例中，可在約150℃下提供1小時初始固化，隨後在磷光體及/或透鏡施加後在約150℃下再提供1小時固化。溶劑蒸發及凝膠後退可在初始固化的前幾分鐘內發生。如圖21中所顯示，凝膠已自基板實質上後退超過LED晶粒陣列(原來存在凝膠/溶劑處顯示變色)，且亦自LED晶粒之外面(頂部)實質上後退。凝膠留在間隙中且亦留在毗鄰LED晶粒之間之基板上。
    圖22係更加放大之光學顯微鏡影像，其顯示在LED晶粒基底周圍及LED晶粒之間形成凝膠塗層1110c。如所顯示，LED晶粒之外(頂部)表面及側壁之遠(上)表面實質上裸露。
    圖23至25圖解說明本文所述各實施例之發光裝置之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。特定而言，圖23係傾斜SEM影像，其顯示凝膠在晶粒基底周圍形成，延伸至基板並在晶粒之間延伸，其中在側壁之遠(上)表面及晶粒之外面(頂部)上看到最小量之凝膠。圖24係該SEM影像之類似平面圖，其顯示在晶粒之間之凝膠，其中在側壁之上表面及LED晶粒頂部上具有最小量之凝膠。圖25係在較低放大率下之類似SEM影像，其仍在顯示晶粒之間之凝膠，其中在側壁之上表面及晶粒頂部上具有最小量之凝膠。
    圖26至27係本文所述各實施例之發光裝置之電子繞射光譜(EDS)譜圖。特定而言，圖26係於LED晶粒之頂(外)面上獲得之EDS。圖26圖解說明LED晶粒之碳化矽組成，其中低碳(C)峰證實在外面上存在最少凝膠。注意鉑(Pt)峰來自出於SEM目的而施加之薄導電塗層。相反，圖27係於晶粒之間獲得之EDS光譜，其顯示在晶粒之間存在聚矽氧凝膠使得碳峰增加。
    不欲受任一操作理論限制，稀釋於溶劑中之凝膠中之表面張力及/或其他力可用來使凝膠在溶劑蒸發期間選擇性後退，以使得凝膠未完全覆蓋LED晶粒，且在一些實施例中自基板實質上後退超過LED晶粒陣列，且亦自LED晶粒外面實質上後退，而留在LED晶粒基底之間隙中，且亦可留在毗鄰LED晶粒之間之基板上及/或至少部分地留在LED晶粒側壁上。因此，凝膠可藉由液滴施配、噴霧塗佈及/或其他毯覆式技術來毯覆式施加，而且出於熱及/或結構目的，最終產物可僅在需要處具有凝膠且在不需要之區中可實質上無凝膠。
    本文已結合上文說明及圖式揭示許多不同實施例。應瞭解，逐字闡述並闡釋此等實施例之每一組合及子組合將過度重複且模糊。因此，本說明書(包括圖式)應視為構成本文所述實施例及其製備及使用方式及方法之所有組合及子組合的完整書寫說明，且應支持對任一該組合或子組合之主張。
    在圖式及說明書中，已揭示本發明實施例，且儘管採用特定術語，但其僅以一般性及說明性意義來使用且並非出於限定目的，本發明之範疇闡述於下文申請專利範圍中。
    100‧‧‧發光二極體晶粒
    110‧‧‧二極體區域
    110a‧‧‧第一相對面
    110b‧‧‧第二相對面
    112‧‧‧n-型層
    114‧‧‧p-型層
    120‧‧‧基板
    120a‧‧‧側壁
    120b‧‧‧外面
    120c‧‧‧內面
    140‧‧‧磷光體層/保形層
    140'‧‧‧磷光體層/保形層
    160‧‧‧陽極觸點/陽極墊
    162‧‧‧導電導通體
    170‧‧‧陰極觸點/陰極墊
    172‧‧‧導電導通體
    180‧‧‧底座
    182‧‧‧底座主體
    182a‧‧‧第一面
    182b‧‧‧第二面
    184‧‧‧陽極觸點/陽極墊
    186‧‧‧陰極觸點/陰極墊
    188‧‧‧接合層
    190‧‧‧透鏡
    192‧‧‧經封裝裝置陽極
    194‧‧‧經封裝裝置陰極
    200‧‧‧經封裝發光裝置
    300‧‧‧發光裝置
    310‧‧‧安裝基板
    320‧‧‧發光二極體晶粒
    320'‧‧‧發光二極體晶粒
    320"‧‧‧垂直型發光二極體晶粒
    320'''‧‧‧發光二極體晶粒
    330‧‧‧接合區域
    332‧‧‧陽極觸點
    334‧‧‧陰極觸點
    340‧‧‧保形凝膠層
    340'‧‧‧保形凝膠層
    340"‧‧‧保形凝膠層
    340'''‧‧‧保形凝膠層
    340''''‧‧‧保形凝膠層
    350‧‧‧保形磷光體層
    350'‧‧‧保形磷光體層
    350"‧‧‧磷光體團塊/磷光體層
    360‧‧‧模製透鏡
    400‧‧‧發光裝置
    500‧‧‧發光裝置
    600‧‧‧發光裝置
    610‧‧‧陽極觸點或陰極觸點中之一者
    620‧‧‧陽極觸點或陰極觸點中之另一者
    700‧‧‧發光裝置
    710‧‧‧接合區域
    1110‧‧‧溶劑
    1110a‧‧‧凝膠層
    1110b‧‧‧凝膠層
    1110c‧‧‧凝膠層
    1110d‧‧‧凝膠層
    G‧‧‧間隙
    圖1及2係可與本文所述各實施例一起使用之發光裝置之剖視圖。
    圖3至7係本文所述各實施例之發光裝置之剖視圖。
    圖8係製造本文所述各實施例之發光裝置之方法的流程圖。
    圖9A至9B係圖解說明未使用本文所述各實施例之保形凝膠層之發光裝置之回流操作結果的照片，且圖9C至9D係使用本文所述各實施例之保形凝膠層之相同發光裝置的照片。
    圖10係製造本文所述各實施例之發光裝置之方法的流程圖。
    圖11至19係在本文所述各實施例之中間或最後製造期間本文所述各實施例之發光裝置之剖視圖。
    圖20至22係本文所述各實施例之發光裝置之光學顯微鏡影像。
    圖23至25係本文所述各實施例之發光裝置之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。
    圖26至27係本文所述各實施例之發光裝置之電子繞射光譜(EDS)譜圖。
    300‧‧‧發光裝置
    310‧‧‧安裝基板
    320‧‧‧發光二極體晶粒
    330‧‧‧接合區域
    340‧‧‧保形凝膠層
    350‧‧‧保形磷光體層
    360‧‧‧模製透鏡
    G‧‧‧間隙
    权利要求:
    Claims (72)
    [1] 一種發光裝置，其包含：安裝基板；毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒，以在其間界定間隙；及保形凝膠層，其位於該安裝基板上且至少部分地延伸至該間隙中，該保形凝膠層包括相對表面，二者均與該安裝基板之輪廓一致。
    [2] 如請求項1之發光裝置，其中該保形凝膠層亦自該間隙延伸至該發光二極體晶粒上。
    [3] 如請求項2之發光裝置，其中該保形凝膠層之該等相對表面二者亦均與該發光二極體晶粒之輪廓一致。
    [4] 如請求項1之發光裝置，其進一步包含接合區域，其連接該發光二極體晶粒與該安裝基板並自該發光二極體晶粒之邊緣凹陷以界定該間隙，該保形凝膠層填充該間隙。
    [5] 如請求項3之發光裝置，其進一步包含位於該保形凝膠層上且延伸至該發光二極體晶粒上之保形磷光體層，該保形磷光體層包括相對表面，二者均與該發光二極體晶粒之該輪廓一致。
    [6] 如請求項5之發光裝置，其進一步包含位於該保形磷光體層上之透鏡。
    [7] 如請求項3之發光裝置，其進一步包含位於該保形凝膠層上之透鏡。
    [8] 如請求項5之發光裝置，其中該保形凝膠層及該保形磷光體層二者均包含聚矽氧，但該保形磷光體層不為凝膠。
    [9] 如請求項8之發光裝置，其中該保形凝膠層比該保形磷光體層薄至少五倍。
    [10] 一種發光裝置，其包含：安裝基板；毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒；接合區域，其連接該發光二極體晶粒與該安裝基板並自該發光二極體晶粒之邊緣凹陷以界定間隙；磷光體層，其自該安裝基板延伸，穿過該間隙並延伸至該發光二極體晶粒上；及位於該間隙中之填料，其經組態以充分防止該磷光體層進入該間隙而使該發光裝置之操作降格。
    [11] 如請求項10之發光裝置，其中該填料亦自該間隙在該磷光體層與該安裝基板之間延伸。
    [12] 如請求項11之發光裝置，其中該填料亦自該間隙在該磷光體層與該發光二極體晶粒之間延伸。
    [13] 一種發光裝置，其包含：安裝基板；位於該安裝基板上之發光二極體晶粒；及保形凝膠層，其位於該安裝基板上且至少部分地延伸至該發光二極體晶粒上，該保形凝膠層包括相對表面，二者均與該安裝基板及該發光二極體晶粒之輪廓一致。
    [14] 如請求項13之發光裝置，其進一步包含位於該保形凝膠層上之保形磷光體層，該保形磷光體層包括相對表面，二者均與該安裝基板及該發光二極體晶粒之輪廓一致。
    [15] 如請求項13之發光裝置，其進一步包含位於該保形凝膠層上之透鏡。
    [16] 如請求項14之發光裝置，其進一步包含位於該保形磷光體層上之透鏡。
    [17] 如請求項14之發光裝置，其中該保形凝膠層及該保形磷光體層二者均包含聚矽氧，但該保形磷光體層不為凝膠。
    [18] 如請求項17之發光裝置，其中該保形凝膠層比該保形磷光體層薄至少五倍。
    [19] 如請求項13之發光裝置，其進一步包含位於該保形凝膠層上之磷光體層。
    [20] 一種發光裝置，其包含：發光二極體晶粒；及位於該發光二極體晶粒上小於約20 μm厚之凝膠層。
    [21] 如請求項20之發光裝置，其中該凝膠層係保形凝膠層，其包括相對表面，二者均與該發光二極體晶粒之輪廓一致。
    [22] 如請求項20之發光裝置，其中該凝膠層小於約10 μm厚。
    [23] 如請求項20之發光裝置，其中該凝膠層為約5 μm厚。
    [24] 如請求項20之發光裝置，其進一步包含位於該凝膠層上之磷光體層。
    [25] 一種發光裝置，其包含：發光二極體晶粒；位於該發光二極體晶粒上之凝膠層；及位於該凝膠層上之磷光體層。
    [26] 如請求項25之發光裝置，其中該凝膠層及該磷光體層二者均包含聚矽氧，但該磷光體層不為凝膠。
    [27] 如請求項26之發光裝置，其中該凝膠層比該磷光體層薄至少五倍。
    [28] 如請求項26之發光裝置，其中該凝膠層之模數小於該磷光體層。
    [29] 如請求項26之發光裝置，其中該凝膠層之模數比該磷光體層小至少一個數量級。
    [30] 一種製造發光裝置之方法，其包含：保形地凝膠塗佈上面安裝有發光二極體晶粒之安裝基板；且然後磷光體塗佈該安裝基板及/或在經保形地凝膠塗佈之上面安裝有該發光二極體晶粒之該安裝基板上放置透鏡。
    [31] 如請求項30之方法，其中保形地凝膠塗佈包含：將稀釋於溶劑中之凝膠施加至上面安裝有該發光二極體晶粒之該安裝基板。
    [32] 如請求項31之方法，其中該施加凝膠包含：將稀釋於溶劑中之該凝膠噴霧至上面安裝有該發光二極體晶粒之該安裝基板上，以使得至少一些該溶劑蒸發。
    [33] 如請求項31之方法，其中該施加凝膠包含：將稀釋於溶劑中之該凝膠施配至上面安裝有該發光二極體晶粒之該安裝基板上，且然後蒸發掉至少一些該溶劑。
    [34] 如請求項30之方法，其中該凝膠塗層、該磷光體塗層及該透鏡全部皆包含聚矽氧，但該磷光體塗層及該透鏡不為凝膠。
    [35] 一種發光裝置，其包含：安裝基板；毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒陣列，以在各別發光二極體晶粒與毗鄰其之該安裝基板之間界定間隙；及凝膠層，其位於該安裝基板上且至少部分地延伸至該等發光二極體晶粒與毗鄰其之該基板之間之該等間隙中，但未完全覆蓋該等發光二極體晶粒。
    [36] 如請求項35之發光裝置，其中該凝膠層未延伸至該基板上實質上超過該發光二極體晶粒陣列且亦未實質上延伸至該等發光二極體晶粒之外面上。
    [37] 如請求項35之發光裝置，其進一步包含接合區域陣列，其中之各別者連接各別發光二極體晶粒與該安裝基板，各別接合區域自各別發光二極體晶粒之邊緣凹陷以界定各別間隙。
    [38] 如請求項37之發光裝置，其中該凝膠層填充該等間隙。
    [39] 如請求項38之發光裝置，其中該凝膠層亦在該陣列中之毗鄰發光二極體晶粒之間延伸。
    [40] 如請求項35之發光裝置，其中該凝膠層亦在該陣列中之毗鄰發光二極體晶粒之間延伸。
    [41] 如請求項36之發光裝置，其中該凝膠層亦至少部分地延伸至該等發光二極體晶粒之側壁上。
    [42] 如請求項35之發光裝置，其進一步包含直接位於該基板上之磷光體層，該磷光體層延伸超過該發光二極體晶粒陣列且亦直接延伸於該等發光二極體晶粒之該等外面上。
    [43] 如請求項35之發光裝置，其進一步包含透鏡，該透鏡跨越該發光二極體晶粒陣列且直接延伸於該基板上超過該發光二極體晶粒陣列且直接延伸於該等發光二極體晶粒之該等外面上。
    [44] 如請求項36之發光裝置，其中該凝膠未延伸於該基板之反射區上實質上超過該發光二極體晶粒陣列。
    [45] 一種發光裝置，其包含：安裝基板；毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒，以在該發光二極體晶粒與毗鄰其之該安裝基板之間界定間隙；及凝膠層，其位於該安裝基板上且至少部分地延伸於該發光二極體晶粒與毗鄰其之該基板之間之該間隙中，但未完全覆蓋該發光二極體晶粒。
    [46] 如請求項45之發光裝置，其中該凝膠層未延伸於該基板上實質上超過該發光二極體晶粒且亦未實質上延伸於該發光二極體晶粒之外面上。
    [47] 如請求項45之發光裝置，其中該凝膠層填充該間隙。
    [48] 如請求項46之發光裝置，其中該凝膠層亦至少部分地延伸於該發光二極體晶粒之側壁上。
    [49] 如請求項45之發光裝置，其進一步包含磷光體層，其直接位於該基板上超過該發光二極體晶粒且直接位於該發光二極體晶粒之該外面上。
    [50] 如請求項45之發光裝置，其進一步包含透鏡，該透鏡跨越該發光二極體晶粒且直接延伸於該基板上超過該發光二極體晶粒且直接延伸於該發光二極體晶粒之該外面上。
    [51] 如請求項46之發光裝置，其中該凝膠未延伸於該基板之反射區上實質上超過該發光二極體晶粒。
    [52] 一種製造發光裝置之方法，其包含：提供安裝基板及毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒陣列，以在各別發光二極體晶粒與毗鄰其之該安裝基板之間界定間隙；將稀釋於溶劑中之凝膠施加至該基板及該發光二極體晶粒陣列上；及蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該等間隙中，但未完全覆蓋該等發光二極體晶粒。
    [53] 如請求項52之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該等間隙中，但自該基板實質上後退超過該發光二極體晶粒陣列且亦自該等發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [54] 如請求項52之方法，其中該施加包含：將至少一滴稀釋於該溶劑中之凝膠施配上至該基板及該發光二極體晶粒陣列上。
    [55] 如請求項52之方法，其中該施加包含：將稀釋於該溶劑中之該凝膠噴霧至該基板上及該發光二極體晶粒陣列上。
    [56] 如請求項52之方法，其中該凝膠以體積計係以約1：4至1：5之比率稀釋於該溶劑中。
    [57] 如請求項52之方法，其中該提供包含：提供安裝基板、毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒陣列及接合區域陣列，其中各別者連接各別發光二極體晶粒與該安裝基板，各別接合區域自各別發光二極體晶粒之邊緣凹陷以界定各別間隙。
    [58] 如請求項53之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠填充該等間隙，但自該基板實質上後退超過該發光二極體晶粒陣列且亦自該等發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [59] 如請求項53之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該等間隙中並留在毗鄰發光二極體晶粒之間之該基板上，但自該基板實質上後退超過該發光二極體晶粒陣列且亦自該等發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [60] 如請求項53之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該等間隙中且至少部分地留在該等發光二極體晶粒之側壁上，但自該基板實質上後退超過該發光二極體晶粒陣列且亦自該等發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [61] 如請求項53之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該等間隙中，但自該基板之反射區實質上後退超過該發光二極體晶粒陣列且亦自該等發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [62] 如請求項52之方法，其中在該蒸發後將磷光體直接施加於該基板上超過該發光二極體晶粒陣列並直接施加於該等發光二極體晶粒之該等外面上。
    [63] 如請求項52之方法，其中在該蒸發後附接透鏡，該透鏡跨越該發光二極體晶粒陣列且直接延伸於該基板上超過該發光二極體晶粒陣列且直接延伸於該等發光二極體晶粒之該等外面上。
    [64] 一種製造發光裝置之方法，其包含：提供安裝基板及毗鄰該安裝基板之發光二極體晶粒，以在該發光二極體晶粒與毗鄰其之該安裝基板之間界定間隙；將稀釋於溶劑中之凝膠施加至該基板及該發光二極體晶粒上；及蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該間隙中，但未完全覆蓋該發光二極體晶粒。
    [65] 如請求項64之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該間隙中，但自該基板實質上後退超過該發光二極體晶粒且亦自該發光二極體晶粒之外面實質上後退。
    [66] 如請求項64之方法，其中該施加包含：將至少一滴稀釋於該溶劑中之凝膠施配至該基板上及該發光二極體晶粒上。
    [67] 如請求項64之方法，其中該施加包含：將稀釋於該溶劑中之該凝膠噴霧至該基板上及該發光二極體晶粒上。
    [68] 如請求項65之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠填充該間隙，但自該基板實質上後退超過該發光二極體晶粒且亦自該發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [69] 如請求項65之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該間隙中且至少部分地留在該發光二極體晶粒之側壁上，但自該基板實質上後退超過該發光二極體晶粒陣列且亦自該發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [70] 如請求項65之方法，其中該蒸發包含：蒸發掉至少一些該溶劑以使得該凝膠留在該間隙中，但自該基板之反射區實質上後退超過該發光二極體晶粒且亦自該發光二極體晶粒之外面上實質上後退。
    [71] 如請求項64之方法，其中在該蒸發後將磷光體直接施加於該基板上超過該發光二極體晶粒且直接施加於該發光二極體晶粒之外面上。
    [72] 如請求項64之方法，其中在該蒸發後附接透鏡，該透鏡跨越該發光二極體晶粒且直接延伸於該基板上超過該發光二極體晶粒且直接延伸於該發光二極體晶粒之外面上。
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