專利名稱：一種遠(yuǎn)熒光粉的led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于固體照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種遠(yuǎn)熒光粉的LED封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
LED實(shí)現(xiàn)白光有多種方式，目前最常用、并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方式是在藍(lán)光或紫外光 LED芯片上涂敷熒光粉而實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。利用LED芯片發(fā)射的藍(lán)光G20nm-470nm)或近紫外光(370nm-410nm)作為主光譜，熒光粉吸收主光譜后受激發(fā)并產(chǎn)生比主光譜波長(zhǎng)更長(zhǎng)的次光譜，從而轉(zhuǎn)換為雙波長(zhǎng)或三波長(zhǎng)白光。熒光材料覆蓋LED的封裝結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)則是白光LED制成的關(guān)鍵技術(shù)。熒光粉的覆蓋通常是通過把熒光粉顆?；旌显谟袡C(jī)物載體中。常見的有機(jī)物載體包括硅樹脂，有機(jī)硅凝膠，有機(jī)硅彈性體及環(huán)氧樹脂等。以往的白光LED的封裝流程可以分為以下幾個(gè)主要步驟1、固定芯片把LED芯片用膠或焊錫固定在支架或基板上，膠的選擇以芯片是平面結(jié)構(gòu)還是垂直結(jié)構(gòu)而定，可以用透明絕緣硅膠，也可是導(dǎo)電導(dǎo)熱的含銀粉的環(huán)氧膠。芯片固定后，將放有LED芯片的支架或基板放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤，使膠固化。如果芯片是倒裝結(jié)構(gòu)， 也可用焊錫、金錫共金焊、或金-金結(jié)合直接將LED芯片與支架或基板固定在一起，達(dá)到更高的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性。2、電極焊線把LED芯片的ρ/η電極用焊線的方式焊到支架或基本的金屬線路的焊結(jié)點(diǎn)上，一般采用金絲球焊的可靠性較好。3、熒光粉涂覆首先要把熒光粉和有機(jī)硅或環(huán)氧樹脂調(diào)配好，調(diào)配的濃度和重量配比根據(jù)芯片波長(zhǎng)、熒光粉材料、及要達(dá)到的白光色溫和顯色指數(shù)而定。膠和熒光粉經(jīng)充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆蚝笥命c(diǎn)膠針頭或其他點(diǎn)膠設(shè)備將熒光膠—覆蓋到LED芯片的上方及周圍形成熒光粉層。LED芯片1固定在支架3上的的封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示LED芯片1固定在支架3上， LED芯片的ρ/η電極用焊線4連接支架3，覆蓋LED芯片1的熒光粉層2被限制在“碗”枉內(nèi)。大功率LED常常采用導(dǎo)熱性較好的陶瓷基板或金屬線路板，在熒光粉層2涂覆后再增加透明有機(jī)硅膠，從而實(shí)現(xiàn)半球或其他光學(xué)形狀的透鏡。經(jīng)過上述流程處理的LED芯片封裝結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)缺點(diǎn)ULED芯片1在注入電流正常工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，LED芯片1的結(jié)溫會(huì)比基板或支架溫度高很多。當(dāng)熒光粉層2直接涂覆在LED芯片1上時(shí)，熒光粉的溫度也會(huì)因此而升高。熒光粉對(duì)主光譜的吸收強(qiáng)度與光轉(zhuǎn)換效率往往隨溫度的升高而降低。隨著高亮度HB-LED的廣泛應(yīng)用，LED的電流密度越來越大，功率也越來越高，芯片結(jié)溫因此進(jìn)一步升高。熒光粉的熱消光或溫度安定性開始影響大功率白光LED的性能與可靠性。測(cè)試結(jié)果顯示，基于硅酸鹽材料熒光粉與基于鋁酸鹽材料(如YAG =Ce)的熒光粉的熱消光特性在一般溫度下相似， 但在120°C以上時(shí)，硅酸鹽的熱消光較為明顯，此項(xiàng)特性引起業(yè)界的廣泛重視。硅酸鹽做為一種重要的熒光粉材料，對(duì)紫外、近紫外、藍(lán)光具有顯著的吸收；與其他黃光熒光體相比，具有更高的輝度值；輸出量子效率高于90%，且量產(chǎn)制備成本低廉；具物理(如高強(qiáng)輻射)與化學(xué)穩(wěn)定性及抗氧化、抗潮性；以及可搭配紫外/藍(lán)光芯片，可供制作各種色溫的白光LED 的條件。因此硅酸鹽熒光粉成為目前業(yè)界制作白光LED的重要材料之一。如何解決其在高溫下的熱消光特性便是一個(gè)重要課題。2、熒光粉直接覆蓋在LED芯片上，處了造成高溫下的熒光粉熱消光所造成的光效降低外，還會(huì)造成其在受熱情況下的不穩(wěn)定性，包括色溫的漂移，顯色指數(shù)的變化等等。3、當(dāng)熒光粉直接涂覆在LED芯片上時(shí)，較大部分藍(lán)光(或紫外光)主光譜在被熒光顆粒散射后直接返回到LED芯片中并被芯片材料所吸收，同時(shí)部分熒光粉激發(fā)后產(chǎn)生的高波長(zhǎng)光也會(huì)隨機(jī)地向芯片表面散發(fā)并被吸收。從而影響LED出光效率并使芯片溫度升尚ο4、當(dāng)把熒光膠直接涂覆在LED芯片上時(shí)，由于膠的流動(dòng)性，更多的膠會(huì)流到芯片的四周，加上熒光粉顆粒的沉淀效應(yīng)，造成藍(lán)光或紫外光從各個(gè)方向上遇到的熒光粉厚度差別較大，因而最后產(chǎn)生的白光在不同角度下及不均勻，造成所謂的黃色光斑。這樣的情況在藍(lán)寶石透明襯底或較厚的芯片下非常明顯。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種出光效率高，并且出光穩(wěn)定的LED封裝結(jié)構(gòu)。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種遠(yuǎn)熒光粉的LED封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)包括LED芯片、硅膠層和熒光粉層；硅膠層在LED芯片和熒光粉層之間，硅膠層完全覆蓋LED芯片。其中，熒光粉層中的熒光粉分散在有機(jī)硅或環(huán)氧樹脂中。其中，LED芯片固定在支架或基板上，LED芯片的ρ/η電極用焊線焊到支架或基板的金屬線路的焊結(jié)點(diǎn)上。該封裝結(jié)構(gòu)的制作步驟如下1、固定芯片把LED芯片固定在支架或基板上。如果使用膠固定，則需要將放有LED芯片的支架或基板放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤，使膠固化。如果芯片是倒裝結(jié)構(gòu)，也可用焊錫、金錫共金焊、或金-金結(jié)合直接將芯片與支架或基板固定在一起，達(dá)到更高的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性。2、電極焊線把LED芯片的ρ/η電極用焊線的方式焊到支架或基板的金屬線路的焊結(jié)點(diǎn)上。一般采用金絲球焊的可靠性較好。3、透明硅膠覆蓋在LED芯片上先直接用透明硅膠封模。如果是有“碗”枉的支架結(jié)構(gòu)，可以直接用點(diǎn)膠針頭點(diǎn)透明硅膠到芯片上。封膜或點(diǎn)膠后放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤，使膠固化。4、熒光粉層覆蓋首先要把熒光粉和有機(jī)硅或環(huán)氧樹脂調(diào)配好，然后將調(diào)配好的熒光膠直接用封模的方式覆蓋在透明硅膠之上。如果是有“碗”枉的支架結(jié)構(gòu)，可以用點(diǎn)膠針頭點(diǎn)熒光粉硅膠到透明硅膠上。最后烘烤使熒光粉膠固化成型。以上4個(gè)步驟完成后，根據(jù)需要，可在熒光粉層之上再加上不同的光學(xué)透鏡及封裝外殼。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)熒光粉白光LED封裝或光源模組，與把熒光粉直接涂覆在LED芯片上的白光LED封裝相比，具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)1、由于在溫度較高的LED芯片與熒光粉之間增加了導(dǎo)熱性不高的硅膠隔離層，熒光粉的溫度相對(duì)較低。熒光粉的熱消光或溫度安定性得到了較大的控制。尤其硅酸鹽材料熒光粉的優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮，可在高亮度HB-LED中得到廣泛應(yīng)用。2、同時(shí)，由于熒光粉溫度的降低，因熒光粉物理化學(xué)性質(zhì)及發(fā)光效率變化而產(chǎn)生的LED色溫漂移，顯色指數(shù)的變化也得到了緩解。3、當(dāng)熒光粉遠(yuǎn)離LED芯片時(shí)，被熒光粉顆粒散射后的藍(lán)光及熒光粉激發(fā)后產(chǎn)生的高波長(zhǎng)光返回到LED芯片的比例減少。尤其是在支架或基板上加上設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)姆瓷浔郑?被芯片二次吸收的光會(huì)進(jìn)一步減少。從而使LED出光效率得以提升。4、當(dāng)用透明硅膠先把芯片四周覆蓋均勻并使其平整化后，再把熒光膠涂覆上去， 可以使熒光粉在芯片的各個(gè)方向有一較均勻的厚度，因而最后產(chǎn)生的白光在不同角度下達(dá)到色溫均勻，避免黃色光斑的產(chǎn)生。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)LED芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一中LED芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二中LED芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型LED倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施多芯片陣列封裝結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1 =LED芯片；2 熒光粉層；3 支架；4 焊線；5 基板；6 硅膠層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例一、如圖2所示本實(shí)施例中LED芯片1使用膠固定在基板5上，固定后將固定有LED芯片1的基板5放入烘箱內(nèi)烘烤，使膠固化。然后將LED芯片1的ρ/η電極用金絲球焊線機(jī)將焊線4焊到基板的金屬線路的焊
結(jié)點(diǎn)上。然后在LED芯片1上先直接用透明硅膠封模，封膜后將LED芯片放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤， 使透明硅膠膠固化形成硅膠層6。根據(jù)芯片波長(zhǎng)、熒光粉材料、及要達(dá)到的白光色溫和顯色指數(shù)的要求，調(diào)配熒光粉和有機(jī)硅制成熒光膠。然后將調(diào)配好的熒光膠直接用封模的方式覆蓋在透明硅膠之上。再次將LED芯片1放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤，使熒光膠固化形成熒光粉層2。[0045]熒光粉層2涂覆后，再在熒光粉層2上制作增加透明有機(jī)硅膠形成半球光學(xué)透鏡。實(shí)施例二、如圖3所示，本實(shí)施例中LED芯片1固定在有“碗”枉的支架3上，使用實(shí)施例一中的方法完成LED芯片1的固定和電極焊線。使用點(diǎn)膠針頭點(diǎn)透明硅膠到LED芯片1上，使透明硅膠完全覆蓋LED芯片1。點(diǎn)膠后將LED芯片1放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤，使透明硅膠膠固化形成硅膠層6。用點(diǎn)膠針頭將將調(diào)配好的熒光膠覆蓋在透明硅膠之上。再次將LED芯片1放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤，使熒光膠膠固化形成熒光粉層2。對(duì)于LED倒裝芯片或者多芯片陣列，同樣可以采用上述制作方法，制作成本實(shí)用新型所述的封裝結(jié)構(gòu)(如圖4、5所示)。上述實(shí)施例中熒光膠還可以由熒光粉和環(huán)氧樹脂調(diào)配而成。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種遠(yuǎn)熒光粉的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括LED芯片(1)、硅膠層(6)和熒光粉層O)，其特征在于，所述硅膠層(6)在LED芯片(1)和熒光粉層( 之間，硅膠層(6)完全覆蓋LED 芯片(1) ο
2.如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)熒光粉的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述LED芯片(1)固定在支架⑶或基板(5)上，LED芯片(1)的ρ/η電極用焊線⑷焊到支架(3)或基板(5) 的金屬線路的焊結(jié)點(diǎn)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的遠(yuǎn)熒光粉的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熒光粉層(2) 中的熒光粉分散在有機(jī)硅或環(huán)氧樹脂中。
4.如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)熒光粉的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，熒光粉層(4)外有光學(xué)透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型屬于固體照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種遠(yuǎn)熒光粉的LED封裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型包括LED芯片、硅膠層和熒光粉層；硅膠層在LED芯片和熒光粉層之間，硅膠層完全覆蓋LED芯片。本實(shí)用新型在溫度較高的LED芯片與熒光粉層之間增加了導(dǎo)熱性不高的硅膠層。因此，熒光粉的溫度相對(duì)較低，提高了出光效率和出光穩(wěn)定度。
文檔編號(hào)H01L33/48GK202094175SQ20112020006
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者劉國旭 申請(qǐng)人:易美芯光(北京)科技有限公司