具有硅承台的发光二极管模块 【技术领域】
本发明涉及一种具有硅承台(silicon platform)的发光二极管模块。
背景技术
US2005/2760553A公开了一种具有次黏着基台(submount)的发光二极管封装(LED package)，该发光二极管封装可包括一个或更多个其他电子元件，所述一个或更多个其他电子元件用于控制发光二极管管芯(LED die)发出的光的强度。
“次黏着基台”是嵌入在芯片底部和封装底层之间的绝缘板。除了绝缘之外，次黏着基台还具有其他作用，如促进热扩散、使得芯片和封装间的热膨胀系数相协调、或调整芯片的高度。在增强热扩散、调整热膨胀系数或控制芯片高度的情况下，次黏着基台不需要是绝缘体。在器件存储在金属封装内的情况下，次黏着基台是无源的、中间的芯片基底，其具有将器件芯片保持在封装上的作用。次黏着基台通常具有发光二极管芯片基底的尺寸。
另外，由US 2006/0001055 A1公开了，将电子元件整合到发光二极管模块中。所述模块包括一侧形成有凹部的承台。在该凹部的底面上布置发光二极管芯片。该承台可由第一硅基板和第二硅基板制成。第一硅基板形成基底部分，在基底部分上布置第二硅基板，以形成反射器。集成电路可布置在第一硅基板上。
本说明书中的“承台”是这样的组件，其至少在横向尺寸方面大于发光二极管芯片。发光二极管芯片可直接或间接地(如通过次黏着基台)安装在承台上。
【发明内容】
本发明的目的是将其他功能整合到发光二极管模块中。
这个目的通过本发明独立权利要求所述的特征来实现。从属权利要求进一步扩展了本发明的核心思想。
根据本发明的第一方面提出了一种发光二极管模块，其包括直接或间接地安装在承台上的发光二极管半导体芯片。该承台由硅制成，并且横向延伸超过该发光二极管半导体芯片，该发光二极管半导体芯片具有有源发光层和基板，其中，在该硅承台中整合有作为发光二极管半导体芯片用控制电路的部分的至少一个电子元件。
所整合的电子元件可以是光强度传感器、色温传感器和/或温度传感器。
所整合的电子元件可以是向发光二极管半导体芯片供电的发光二极管驱动电子装置的部分。
所整合的电子元件可以是无线通信装置。
硅承台可限定其中布置发光二极管半导体芯片的凹部。
硅承台的限定所述凹部的壁可在竖向上延伸超过发光二极管半导体芯片的有源发光层。
所述凹部的壁可以是竖直的、倾斜的或弯曲的。
所述凹部的壁可被设计作为反射器壁。
电子元件可被整合在硅承台的限定所述凹部的壁中。
电子元件可被整合在硅承台的基底部分中。
所述凹部可被至少部分地填充色彩转换介质。
【附图说明】
通过阅读本发明的优选实施方式的详细说明并结合附图中的这些图，本领域技术人员可以清楚了解本发明的其他优点、目的和特征。
图1示出了发光二极管模块的例子，其具有“智能”硅承台，也就是具有整合有电子元件的硅承台；
图2示出了发光二极管模块的第二实施方式，其具有带中间层的“智能”硅承台；
图3示出了图2中的发光二极管模块的替代可行方式，其具有调整后的反射器；以及
图4示出了发光二极管模块的另一例子，其具有带两层反射器的“智能”硅承台。
【具体实施方式】
图1示出发光二极管模块1，其包括半导体发光二极管芯片2。发光二极管芯片2能够以面向上或面向下的几何形态安装。
如在现有技术中众所周知的那样，半导体芯片2具有有源发光区域和基板。
发光二极管芯片2直接安装在硅承台3上，或间接地(也就是通过本实施方式中未示出的次黏着基台)安装在硅承台3上。该次黏着基台的横向尺寸基本与发光二极管芯片2的尺寸相当。无论如何，硅承台3都与次黏着基台不一样大。
如图所示的硅承台3在横向上延伸超过发光二极管芯片2地轮廓。该硅承台3也可能在竖向上延伸超过发光二极管芯片2，尤其是在竖向上延伸超过发光二极管芯片2的有源发光区域。
硅承台3可被设计为限定开放的腔或凹部10，在该腔或凹部10的底部7布置发光二极管芯片2。
硅承台3中的凹部10的侧壁可由反射器构成，并且可以是弯曲的、竖直的或倾斜的(如本实施方式所示)。这些侧壁可以充当反射器，并且出于这种目的可被涂敷以金属。
凹部10可以被至少部分地填充色彩转换层11，色彩转换层11将从发光二极管芯片2发出的光部分地转换为波长不同(更长)的光。色彩转换层11可以包括植入硅橡胶成型体(silicone mould)中的荧光物质。
因此，来自发光二极管芯片2的光和降频转换后的光的混合可以离开发光二极管模块1的出射面19。
根据本发明，电子元件被整合在硅承台3中。这些电子元件可以是以下组件中的一个或更多个：
光学传感器；
色温传感器；
温度传感器；
发光二极管芯片用控制电路，例如发光二极管驱动器或AC/DC转换器、和/或无线通信组件。
整合在承台3中的电子元件可以是集成电路。
在所示的实施方式中，承台3包括硅基板4，硅基板4是承台3的基本组成部分。这个硅基板4的第一侧面形成凹部10的底面7，该底面7上装有发光二极管芯片2。在硅基板4的横向外部区域中，侧壁被设置为从硅基板4的第一侧面突起。这些壁的高度最好比发光二极管芯片2的高度要高。因此，发光二极管芯片2的发光区域可以被色彩转换层11覆盖。
在一个优选实施方式中，这些壁被制造作为硅反射器5。面向凹部10的硅反射器5的表面可被涂敷以金属以增强反射。为了接触发光二极管芯片2，键合线8、9被布置和固定在色彩转换层11的硅橡胶成型体中。键合线8、9将发光二极管芯片2与相应的连接区域12、13相连接，该连接区域12、13布置在硅基板4的第一侧面上，紧邻着安装发光二极管芯片2的安装区域6。
连接区域12、13通过接触通孔14、15分别与第一电极16和第二电极17相连接。第一电极16和第二电极17布置在硅基板4的第二侧面18上，第二侧面18背对硅基板4的所述第一侧面7。
硅基板4的外边缘设有倒角区20(fillet area)。在图1所示的实施方式中，电极16、17顺应着硅基板4的倒角区20的外部形状，从而在发光二极管模块1的外边缘为发光二极管模块1提供了接触区。
图1示出了根据本发明的发光二极管模块1的基本结构。如上所述，发光二极管芯片2也可以安装在应该位于发光二极管芯片2和硅基板4的第一表面7之间的次黏着基台上面。包括硅基板4和硅反射器5的承台3可以通过例如边缘处理(edging process)制造，以便得到其中安装发光二极管芯片2的凹部10。电子元件最好布置在硅反射器5的壁中或硅基板4中。当电子元件布置在硅基板4之内时，最好将其布置得更靠近硅基板4的外边缘。电子元件布置在承台3的外部区域通常增强了感测功能。尤其是如果提供了色温感测，那么传感元件不会被发光二极管芯片自身所遮蔽，甚至也不会被次黏着基台所遮蔽。
图2示出了另一个优选实施方式。承台3’由多个独立的层构成，这些独立的层被层压以形成承台3’。第一层31、第二层32和第一中间层33一起构成承台3’的基底部分。第一中间层33位于第一层31和第二层32之上。承台3’的基底部分相当于图1所示第一实施方式中的硅基板4。
第一中间层33包括中间部分和外部区域36。在发光二极管芯片2安装在第一中间层33的中间部分35上的情况下，那么电子元件最好布置在第一中间层33的外部区域36中。在第一中间层33之上布置第二中间层34。第二中间层34是反射器5’的第一部分。第二中间层34之上布置上反射器部36。在所示实施方式中可以看到，第二中间层34和上反射器部36一起构成了限定发光二极管模块1的凹部10的倾斜面。为了调整反射器5’的反射特性，可以将上反射器部36或第二中间层34涂敷以金属，或两者都涂敷以金属，或都不涂敷以金属。
在一个替代实施例中，作为布置在第一中间层33中的替代，也可以将电子元件布置在第二中间层34中。
总的来说，将电子元件在承台3或3’中或者布置在硅基板或者布置在反射器中的有利之处在于，例如光感测或光色感测这样的不同功能得以改善。这些传感元件可布置在发光二极管芯片2旁边。因此，由发光二极管芯片2发出的光能够被硅基板4或硅反射器5中的电子元件感测到，而不被发光二极管芯片2或次黏着基台所遮蔽。尽管与发光二极管模块1的凹部区域有直接接触，但是对于与发光二极管芯片2相邻地布置电子元件，不需要凹部10底面上的额外空间。
发光二极管模块1”的图3所示的另一个实施方式基本与图2所示相同。与图2的实施方式不同之处在于，第二中间层34’的内边缘设有矩形边缘。通过形成例如第二中间层34’的内边缘、上反射器部36和反射器5的壁表面，所得到的凹部10的表面适合于所想要的反射特性。
图4示出了第三实施方式。与图2和图3的不同之处在于，这里示出的承台3”’由三个连续层组成。第一层形成基底部分40。它的形状限定凹部10的形状。在该基底部分之上设有第一附加层41和第二附加层42。第一和第二附加层41、42的形状基本对应于基底部分40的形状。发光二极管芯片2安装在第二附加层42上。顺应着基底部分40的形状，第二附加层42包括凹部10的底面7’。这些附加层构成了反射器50。
如上述实施方式所见，电子元件最好不要布置在发光二极管芯片2之下而是布置在发光二极管芯片2旁边。尤其优选的是，发光二极管芯片最好位于反射器的壁中。该反射器可由多个连续层形成。
特别是，当电子元件包括控制色温的装置时，最好将该电子元件布置得靠近发光二极管芯片2。因此，最好将电子元件布置在第一附加层或第二附加层之内。承台3可包括另外一些层。
本发明不限于所示实施方式，本发明还包括不同实施方式的特征的有利结合。