專利名稱：Led封裝結(jié)構(gòu)及封裝成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種發(fā)光二極管(LED)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。
背景技術(shù)：
LED(light emitting diode),即發(fā)光二極管,作為新型高效固體光源,具有長(zhǎng)壽命、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，是人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，被認(rèn)為是第3代的照明新技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義巨大。LED封裝是將外引線連接到LED芯片的電極上，以便于與其它器件連接。LED封裝保護(hù)芯片不受水，空氣等物質(zhì)的侵蝕，還可以提高LED芯片的出光效率。實(shí)現(xiàn)白光LED的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是熒光粉的涂覆工藝，熒光粉涂層的厚度可控性和均勻性直接影響LED的出光亮度、色度一致性，甚至白光出光效率。目前熒光粉的涂覆主要還是采用傳統(tǒng)的灌封工藝，直接在芯片表面點(diǎn)涂熒光粉膠，即將熒光粉粉末與膠體(如硅膠或環(huán)氧樹脂等)按一定配比混合，攪拌均勻，然后用細(xì)針頭類工具將其涂覆于芯片表面。這種方法及涂層存在明顯的結(jié)構(gòu)缺陷，除中心到邊緣的結(jié)構(gòu)性非均勻外，在實(shí)際操作中，無論手動(dòng)或機(jī)器操作，同一批次的LED管之間，熒光粉層在形部偏黃或偏藍(lán)的不均勻性光斑出現(xiàn)。要克服上述缺陷，改善功率白光LED的光斑空間分布均勻性以及白光LED管間色度、亮度的均勻一致性，就必須改變現(xiàn)有熒光粉涂層的形狀和工藝，使熒光粉層厚度均勻化，這樣才能得到均勻一致的出射白光。另外，LED芯片在點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)生大量的熱，使用傳統(tǒng)的灌封工藝，熒光粉與芯片表面直接接觸，影響熒光粉的可靠性，從而影響整個(gè)LED封裝的可靠性。此外，LED芯片材料的折射系數(shù)通常在2. O以上，空氣介質(zhì)的折射系數(shù)為1，如果它們之間只有一層硅膠或環(huán)氧樹脂過渡，導(dǎo)致封裝材料折射系數(shù)單一，由于LED透鏡的全反射角小，使很大一部分光線不能折射出透鏡而是反射回透鏡內(nèi)，產(chǎn)生很大的光功率損失，降低了外量子效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種LED的封裝結(jié)構(gòu)及封裝成型方法，通過該LED封裝方法得到的封裝結(jié)構(gòu)，可以有效的改善LED的光斑和光型，使LED出光均勻，減少光功率損失，提高外量子效率和LED可靠性，降低光衰。本發(fā)明提供一種LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括一 LED 支架；一 LED芯片，固定于LED支架的表面；兩條金屬線，用于LED支架與LED芯片的連接； 多層娃膠層，封蓋于LED支架、LED芯片和兩條金屬線上。本發(fā)明還提供一種LED封裝結(jié)構(gòu)成型方法，其包括以下步驟
步驟I :將LED芯片與LED支架電氣連接；步驟2 :將連接好的LED芯片與LED支架卡入注膠板，倒置放入第一模具中，通過注膠板上的注膠孔向模具中注滿硅膠，烘烤脫模，形成第一硅膠層；步驟3 :重復(fù)步驟2，在第一硅膠層上制備硅膠層，形成多層硅膠層，完成LED封裝成型方法。本發(fā)明的有益效果是，在所述LED封裝結(jié)構(gòu)中，首先采用硅膠作為封裝體材料，比環(huán)氧樹脂具有更好的散熱性能，使LED點(diǎn)亮后產(chǎn)生的熱量能夠高效散出，大大改善散熱性能，提高可靠性，減小光衰。該方法熒光粉涂覆均勻，并且遠(yuǎn)離芯片表面，從熒光粉層向外實(shí)現(xiàn)折射率由高到低的多層硅膠結(jié)構(gòu)，改善LED的光斑和光型，使LED出光均勻，減少光功率損失，提高外量子效率和LED可靠性，降低光衰。該封裝結(jié)構(gòu)尤其適合大功率LED芯片的封 裝。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中圖I是本發(fā)明LED封裝方法一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的方法流程圖；圖3、圖4是本發(fā)明制備多層硅膠層60的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括LED支架I ;LED芯片2 ;兩條金屬線3，用于LED支架I與LED芯片2的連接；多層硅膠層60，封蓋于LED支架1、LED芯片2和兩條金屬線3上。LED支架I可以是散熱性能好的材料，如銅、鐵、銀或鋁等金屬材料或者氮化鋁，氧化鋁等陶瓷材料，表面做好正負(fù)電極結(jié)構(gòu)，方便兩根金屬線3與LED芯片2電氣連接。LED芯片2，固定于LED支架I的表面；LED芯片2可以是固體半導(dǎo)體芯片，其發(fā)光材料可以是藍(lán)光GaN或GaInN材料，也可以是能發(fā)出紅光，綠光，紫外光的其他發(fā)光材料。兩條金屬線3，用于LED支架I與LED芯片2的連接；金屬線3—般為金線或鋁線，直徑為10-70微米，起到導(dǎo)電連接的作用。多層硅膠層60，封蓋于LED支架1、LED芯片2和兩條金屬線3上，該多層硅膠層60的層數(shù)為3-6層。如圖I所示，所述的多層硅膠層60的層數(shù)為5層時(shí)，該多層硅膠層60包括第一娃膠層61和依次封蓋于其上的第二娃膠層62、第三娃膠層63、第四娃膠層64和第五硅膠層65。形成第一硅膠層61可以為任意折射率的硅膠，形狀可以設(shè)成半球形，方形等對(duì)光提取和光場(chǎng)分布有益的形狀，厚度可以是十幾微米到幾百毫米，覆蓋在LED芯片2上，起到保護(hù)LED芯片2和兩根金屬線3，支撐隔離第二硅膠層62的作用。第二硅膠層62覆蓋在第一硅膠層61上，可以為任意折射率的硅膠，形狀可以與第一硅膠層61相同或者不同，厚度可以是十幾微米到幾百毫米，第二硅膠層62內(nèi)混有熒光粉，熒光粉可以是黃色熒光粉，紅色熒光粉，綠色熒光粉等任何可以被LED芯片2激發(fā)的熒光粉，粒徑為幾個(gè)納米到幾十微米，熒光粉與硅膠按所需比例混合均勻，LED芯片2發(fā)出的光與突光粉被LED芯片2激發(fā)發(fā)出的光混合形成整個(gè)LED封裝最后得到的光。由于第二娃膠層62的形狀厚度可控，通過調(diào)節(jié)第二硅膠層62內(nèi)混有熒光粉的濃度，可實(shí)現(xiàn)均勻的色溫和光場(chǎng)分布，改善LED的光斑空間分布均勻性以及LED管間色度、亮度的均勻一致性。另外，由于第二硅膠層62內(nèi)混有的熒光粉與LED芯片2不直接接觸，LED芯片2在點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)生的熱，對(duì)熒光粉的可靠性影響較小，從而提高整個(gè)LED封裝的可靠性。第三娃膠層63、第四娃膠層64和第五娃膠層65為高折射率的娃膠,它們與第一硅膠層61和第二硅膠層62的形狀相同或者不同，厚度可以是十幾微米到幾百毫米。第三娃膠層63、第四娃膠層64和第五娃膠層65依次封蓋與第一娃膠層61和第二娃膠層62之上，折射率由內(nèi)向外逐漸降低，可采用道康寧公司生產(chǎn)的OE系列硅膠，它們的折射系數(shù)分別為1.53、1.50、1.43。折射率由內(nèi)向外逐漸降低，可以提高光提取效率，從而提高外量子效率。請(qǐng)參閱圖2，圖3及圖4，本發(fā)明在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上還提供所述LED的封裝結(jié)構(gòu)的封裝成型方法，其包括以下步驟步驟I :將LED芯片2固定在LED支架I上，并將LED芯片2通過兩條金屬線3與LED支架I實(shí)現(xiàn)電氣連接。步驟2 :如圖3所示，將完成LED芯片2電氣連接的LED支架I插入注膠板7中，將其倒置放在第一注膠模具51上，通過注膠板7中的注膠孔4向第一注膠模具51內(nèi)注滿硅膠，然后整體放入烘箱烘烤，待硅膠固化后，取下第一注膠模具51，形成第一硅膠層61。步驟3 :重復(fù)步驟2，在第一硅膠層61上制備硅膠層，形成多層硅膠層60，完成LED封裝成型方法。該多層硅膠層60的層數(shù)為3-6層，所述的多層硅膠層60的層數(shù)為5層時(shí)，該多層娃膠層60包括第一娃膠層61和依次封蓋于其上的第二娃膠層62、第三娃膠層63、第四娃膠層64和第五娃膠層65。第三娃膠層63、第四娃膠層64和第五娃膠層65為高折射率的硅膠，折射率由內(nèi)向外逐漸降低，圖4所示為利用第五注膠模具55形成第五硅膠層 65。最后去掉注膠板7，得到熒光粉均勻涂覆的多層硅膠折射率漸變的LED封裝結(jié)構(gòu)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括 一 LED支架； 一 LED芯片，固定于LED支架的表面； 兩條金屬線，用于LED支架與LED芯片的連接； 多層娃膠層，封蓋于LED支架、LED芯片和兩條金屬線上。
2.如權(quán)利要求I所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其中多層硅膠層的層數(shù)為3-6層。
3.如權(quán)利要求I所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其中多層硅膠層60的層數(shù)為5層時(shí)，該多層硅膠層包括第一娃膠層和依次封蓋于其上的第二娃膠層62、第三娃膠層、第四娃膠層和第五娃膠層。
4.如權(quán)利要求3所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其中第二硅膠層中混有熒光粉。
5.如權(quán)利要求3所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其中第三硅膠層、第四硅膠層和第五硅膠層為高折射率的硅膠，其折射率由內(nèi)向外逐漸降低。
6.一種LED封裝結(jié)構(gòu)成型方法，其包括以下步驟 步驟I :將LED芯片與LED支架電氣連接； 步驟2 :將連接好的LED芯片與LED支架卡入注膠板，倒置放入第一模具中，通過注膠板上的注膠孔向模具中注滿硅膠，烘烤脫模，形成第一硅膠層； 步驟3 :重復(fù)步驟2，在第一硅膠層上制備硅膠層，形成多層硅膠層，完成LED封裝成型方法。
7.如權(quán)利要求6所述的LED封裝結(jié)構(gòu)成型方法，其中多層硅膠層的層數(shù)為3-6層。
8.如權(quán)利要求6所述的LED封裝結(jié)構(gòu)成型方法，其中多層硅膠層的層數(shù)為5層時(shí)，該多層硅膠層包括第一硅膠層和依次封蓋于其上的第二硅膠層、第三硅膠層、第四硅膠層和第五娃膠層。
9.如權(quán)利要求8所述的LED封裝結(jié)構(gòu)成型方法，其中第三硅膠層、第四硅膠層和第五硅膠層為高折射率的硅膠，其折射率由內(nèi)向外逐漸降低。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED封裝結(jié)構(gòu)及封裝成型方法，該LED封裝結(jié)構(gòu)包括一LED支架；一LED芯片，固定于LED支架的表面；兩條金屬線，用于LED支架與LED芯片的連接；多層硅膠層，封蓋于LED支架、LED芯片和兩條金屬線上。通過本發(fā)明的LED封裝方法得到的封裝結(jié)構(gòu)，可以有效的改善LED的光斑和光型，使LED出光均勻，減少光功率損失，提高外量子效率和LED可靠性，降低光衰。
文檔編號(hào)H01L33/50GK102637810SQ20121012362
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者伊?xí)匝? 盧鵬志, 李璟, 楊華, 王軍喜, 王國(guó)宏, 王曉彤, 王琳琳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所