專利名稱：一種led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于LED封裝技術(shù)，涉及LED封裝中的一種用于實現(xiàn)高光色品質(zhì)的LED熒光粉保形涂覆方法的封裝結(jié)構(gòu)，將特別應用于大規(guī)模LED封裝生產(chǎn)中。
背景技術(shù)：
LEDs (Light Emitting Diodes)是一種基于P-N結(jié)電致發(fā)光原理制成的半導體發(fā)光器件，具有電光轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、環(huán)保節(jié)能、體積小等優(yōu)點，被譽為21世紀綠色照明光源，如能應用于傳統(tǒng)照明領域?qū)⒌玫绞诛@著的節(jié)能效果，這在全球能源日趨緊張的當今意義重大。隨著以氮化物為代表的第三代半導體材料技術(shù)的突破，基于大功率高亮度發(fā)光二極管(LED)的半導體照明產(chǎn)業(yè)在全球迅速興起，正成為半導體光電子產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟增長點，并在傳統(tǒng)照明領域引發(fā)了一場革命。LED由于其獨特的優(yōu)越性，已經(jīng)開始在許多領域得到廣泛應用，如景觀照明、汽車大燈、路燈和背光等，被業(yè)界認為是未來照明技術(shù)的主要發(fā)展方向，具有巨大的市場潛力。LED取代傳統(tǒng)照明方式的首要任務是提高其出光效率和可靠性，通過多年的研究和技術(shù)發(fā)展，目前商用LED產(chǎn)品的出光效率已經(jīng)達到100 -130 lm/ff,而實驗室水平更是達到了 231 lm/W，遠高于傳統(tǒng)光源的光效；同時，隨著封裝工藝的改進、散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及驅(qū)動可罪性的提聞，LED的可罪性也得到了大幅的提聞。為了進一步提聞LED廣品的照明質(zhì)量，LED光色品質(zhì)越來越受到大家的重視，具體可以包括LED光色一致性和LED空間顏色均勻性兩方面，例如美國能源部將提高LED光色一致性、減少分Bin數(shù)量作為LED照明發(fā)展的主要五大挑戰(zhàn)之一，同時美國能源之星(Energy Star)于2008年已經(jīng)將LED封裝及燈具的空間顏色均勻性列為LED照明質(zhì)量評估指標之一。隨著LED在室內(nèi)照明領域的迅速推廣(如商業(yè)照明、家居照明、辦公室照明等)，人們對LED照明的要求已經(jīng)從“照亮”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢帐娣?，因此LED封裝時通過準確控制的封裝工藝，提高LED光色一致性和空間顏色均勻性，已成為拓寬LED照明領域，加速LED取代傳統(tǒng)照明的一個重要的技術(shù)目標。大功率白光LED通常是由兩波長光(藍色光+黃色光)或者三波長光(藍色光+綠色光+紅色光)混合而成。目前廣泛采用的白光LED是通過藍色LED芯片(GaN)和黃色熒光粉(YAG或TAG)組成。在LED封裝中熒光粉層參數(shù)嚴重影響LED的出光效率、色溫、空間顏色均勻性等重要光學性能。當前，在LED封裝中最普遍采用的一種熒光粉涂覆方式為熒光粉自由點膠涂覆，該種熒光粉涂覆方式擁有工藝簡單和低成本等優(yōu)點；然而該種熒光粉涂覆方式常常導致最終LED封裝產(chǎn)品色溫空間分布存在較大的差異，嚴重影響著LED產(chǎn)品的照明質(zhì)量。國內(nèi)外的研究者開展了許多研究工作，發(fā)現(xiàn)LED熒光粉保形涂覆的方法，即熒光粉層均勻厚度涂覆于LED芯片表面。保形涂覆方式要求能夠控制熒光粉幾何形狀和厚度等參數(shù)，從而提高LED封裝產(chǎn)品的光色一致性和空間顏色均勻性；然而該封裝實現(xiàn)工藝較難。為了實現(xiàn)熒光粉的保形涂覆，全球著名LED封裝企業(yè)先后開發(fā)的電泳法(U.S.patent6，576，488),溶液蒸發(fā)法(U.S.patent 7，217，583),圓片級封裝(B.Braune et al.,Proc.SPIE 6486，64860X, 2007)以及目前相關文獻描述的脈沖噴涂的工藝方法(H.T.Huang et al., OPTICS EXPRESS, 18，A201, 2010)。其中電泳法和溶液蒸發(fā)法實現(xiàn)保形涂覆較為復雜，成本較高；圓片級封裝和脈沖噴涂的工藝方法對封裝設備要求較高，工藝必須精確控制，且不能實現(xiàn)LED水平芯片的保形涂覆。為此發(fā)展一種工藝簡單、低成本且適用于所有LED芯片類型的熒光粉保形涂覆對封裝高光學質(zhì)量的LED光學產(chǎn)品至關重要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出一種LED封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠用于實現(xiàn)熒光粉保形涂覆。采用該結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)微流體自對準效應來實現(xiàn)熒光粉保形涂覆。本實用新型提出的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括LED封裝基板和透明薄板；所述LED封裝基板在固定LED芯片處增加一凸臺結(jié)構(gòu)，所述凸臺結(jié)構(gòu)的側(cè)壁可以垂直或者傾斜于LED封裝基板的水平面，凸臺結(jié)構(gòu)的高度可以為0.01至3毫米，凸臺結(jié)構(gòu)的尺寸為I至3毫米，凸臺結(jié)構(gòu)為圓臺、方臺或多邊形棱臺；所述LED封裝基板的材料可為金屬、塑料材質(zhì)、陶瓷材料或者其它目前用于LED封裝的材質(zhì)；所述透明薄板尺寸為I至3毫米，厚度為0.1至I毫米，透明薄板的材料為玻璃等透明無機材料或者PMMA等透明有機材料，形狀為圓臺、方臺或多邊形棱臺。本實用新型提出的LED封裝結(jié)構(gòu)，在通過簡單的熒光粉涂覆工藝實現(xiàn)高光學性能的保形涂覆；通過改變LED封裝結(jié)構(gòu)實現(xiàn)保形涂覆的LED封裝工藝可以與當前廣泛采用的熒光粉自由點涂裝置兼容，僅僅增加簡單的透明薄板和安放工藝，因此其具有良好的可操作性和迅速廣泛應用的優(yōu)點，同時可以通過透明薄板和LED封裝基板凸臺結(jié)構(gòu)的形狀設計實現(xiàn)保形涂覆熒光粉層幾何形貌控制，所以該技術(shù)能夠應用于不用封裝結(jié)構(gòu)中。

圖1-4為本發(fā)明熒光粉保形涂覆技術(shù)方案在引線框架結(jié)構(gòu)上的應用；其中圖1為含用于實現(xiàn)毛細自對準凸起的引線框架基板，圖2為透明薄板，圖3為在基板凸起上點涂熒光粉膠，圖4 (a)- (c)表示透明薄板與熒光粉膠接觸，實現(xiàn)自對準，最終達到熒光粉保形涂覆；圖5-8為本發(fā)明熒光粉保形涂覆技術(shù)方案在陶瓷基板上的應用；其中圖5為含用于實現(xiàn)毛細自對準凸起的陶瓷基板，圖6為透明薄板，圖7為在基板凸起上點涂熒光粉膠，圖8表示透明薄板與熒光粉膠接觸，實現(xiàn)自對準，最終達到熒光粉保形涂覆。圖中各標號分別是:(1001)引線框架LED封裝基板，(1002)熱沉，(1003)模塑料，(1004)支架引腳，(1005) LED芯片，(1006)玻璃薄板，(1007)熒光粉膠，(1008)熒光粉層，(1009)熒光粉點涂裝置，(1010)凸臺結(jié)構(gòu)，(2001)陶瓷LED封裝基板，(2002)引線鍵合點，(2003)陶瓷層，(2004)凸臺結(jié)構(gòu)，(2005) PDMA薄板。
具體實施方式本實用新型提出的一種應用于LED封裝的熒光粉保形涂覆的LED封裝結(jié)構(gòu)，該LED封裝結(jié)構(gòu)包括LED封裝基板和透明薄板。LED封裝基板的材料可以是銅、鋁等金屬基板材料，硅，陶瓷和PCB板等非金屬基板材料；[0013]透明薄板材料為玻璃，PDMA, PC等其他透明材料；LED封裝基板機構(gòu)可以通過數(shù)控銑床，線切割、鍛壓、注塑和刻蝕等加工工藝實現(xiàn)；LED封裝基板的表面為反光層，反光層的材料可以為銀或其它的反光材料；透明薄板通過數(shù)控銑床，線切割、鍛壓、注塑和刻蝕等加工工藝實現(xiàn)；透明薄板的材料為玻璃等透明無機材料或者PMMA等透明有機材料；通過本實用新型實現(xiàn)熒光粉膠涂覆保形涂覆方法:將熒光粉加入膠材中，并混合均勻，調(diào)節(jié)熒光粉和膠材之間的比例，配比濃度為0.01g/mf5.0g/ml的熒光粉膠，在完成固定LED芯片和電路連接工序后，將熒光粉膠通過點膠涂覆裝置，沿著LED封裝基板凸臺結(jié)構(gòu)區(qū)域的中心涂覆，由于凸臺結(jié)構(gòu)邊緣的滯止效應，熒光粉膠停留在凸臺結(jié)構(gòu)的上頂面。采用夾持工具將透明薄膜靠近熒光粉膠，后是否夾持工具的約束，熒光粉膠將移動透明薄板與LED封裝基板凸臺結(jié)構(gòu)對準，熒光粉膠在凸臺結(jié)構(gòu)與透明薄板之間，從而實現(xiàn)熒光粉保形涂覆。用于封裝的LED芯片可以是GaN等二元材料或者AlGaNP等四元材料組成和其它芯片。熒光粉膠中的熒光粉可以是YAG和TAG等所有LED封裝采用的熒光粉。配置熒光粉膠使用膠材可以是硅膠、環(huán)氧樹脂和液態(tài)玻璃等膠材組成。熒光粉膠中熒光粉的濃度可以是0.01g/mf 5.0g/ml。膠材和熒光粉膠轉(zhuǎn)移到LED封裝基板上的途徑可通過注射器滴涂，噴涂等途徑。該方法可以適用于支架式、板上芯片、陣列式和系統(tǒng)封裝等LED封裝形式。下面通過借助實施例更加詳細地說明本實用新型，但以下實施例僅是說明性的，本實用新型的保護范圍并不受這些實施例的限制。實施例1參見圖1，為含凸臺結(jié)構(gòu)1010的用于LED封裝的引線框架LED封裝基板1001，凸臺結(jié)構(gòu)1010為一矩形結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在LED芯片1005鍵合在凸臺結(jié)構(gòu)1010頂面正中心后，完成金線1004引線鍵合工藝之后，濃度為0.5g/cm3熒光粉膠1007通過熒光粉點涂裝置1009點涂在凸臺結(jié)構(gòu)1010頂面，熒光粉膠體積為0.4μ ，并能包覆LED芯片1005。如圖4 (a)-(c)所示，與凸臺結(jié)構(gòu)1010形狀相同的玻璃薄板1006接觸熒光粉膠1007，玻璃薄板的厚度為0.2mm,玻璃薄板1006在熒光粉膠表面張力作用下將與凸臺結(jié)構(gòu)1010對準，熒光粉膠1007被限制在玻璃薄板與凸臺結(jié)構(gòu)1010之間，形成在LED芯片1005周圍均勻分布的熒光粉層1008。完成上述工藝的LED模塊被轉(zhuǎn)移到溫度為150°C的烘烤箱中I小時進行熒光粉膠固化，實現(xiàn)LED封裝中的熒光粉保形涂覆。實施例2參見圖5，為含凸臺結(jié)構(gòu)2004的用于LED封裝的陶瓷LED封裝基板2001，凸臺結(jié)構(gòu)2004為一圓形結(jié)構(gòu)。如圖7所示，在LED芯片1005鍵合在凸臺結(jié)構(gòu)2004頂面正中心后，完成金線1004引線鍵合工藝之后，濃度為0.8g/cm3的熒光粉膠1007通過熒光粉點涂裝置1009點涂在凸臺結(jié)構(gòu)2004頂面，體積為0.28μ1，并能包覆LED芯片1005。如圖8所示，與凸臺結(jié)構(gòu)2004形狀相同的PDMA薄板2005接觸熒光粉膠1007，之后PDMA薄板2005將與凸臺結(jié)構(gòu)2004對準，熒光粉膠1007被限制在PDMA薄板與凸臺結(jié)構(gòu)2004之間，形成在LED芯片1005周圍均勻分布的熒光粉層1008。完成上述工藝的LED模塊被轉(zhuǎn)移到溫度為150°C的烘烤箱中I小時進行熒光粉膠固化，實現(xiàn)LED封裝中的熒光粉保形涂覆。以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括LED封裝基板和透明薄板；所述LED封裝基板在固定LED芯片處增加一凸臺結(jié)構(gòu)，所述凸臺結(jié)構(gòu)的側(cè)壁可以垂直或者傾斜于LED封裝基板的水平面，凸臺結(jié)構(gòu)的高度為0.0l至3毫米之間，凸臺結(jié)構(gòu)的尺寸為I至3毫米之間；透明薄板尺寸為I至3毫米之間，厚度為0.1至I毫米之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸臺結(jié)構(gòu)為圓臺、方臺或多邊形棱臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述LED封裝基板的材質(zhì)可以是金屬、塑料材質(zhì)、陶瓷材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明薄板的材料為玻璃透明無機材料或者PMMA、PC透明有機材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明薄板為圓臺、方臺或多邊形棱臺。
專利摘要本實用新型涉及一種LED封裝結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括LED封裝基板中的凸臺結(jié)構(gòu)和與凸臺結(jié)構(gòu)形狀相同透明薄板；在該封裝結(jié)構(gòu)中能夠利用毛細自對準工藝實現(xiàn)保形涂覆。采用該結(jié)構(gòu)具體的熒光粉保形涂覆工藝包括，熒光粉涂覆在LED封裝基板凸臺結(jié)構(gòu)上，透明薄板與熒光粉膠接觸后實現(xiàn)與凸起結(jié)構(gòu)自對準，實現(xiàn)熒光粉保形涂覆要求的LED芯片四周熒光粉均勻厚度分布。該熒光粉保形涂覆能與當前采用的熒光粉自由點膠涂覆工藝設備相兼容，同時具有工藝簡單優(yōu)點；利用凸臺結(jié)構(gòu)和透明薄板結(jié)構(gòu)的簡單設計可以有效滿足不同LED封裝結(jié)構(gòu)中對熒光粉保形涂覆如厚度、幾何形貌等參數(shù)要求。
文檔編號H01L33/50GK203055985SQ20132003148
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者羅小兵, 鄭懷, 張可, 王立慧 申請人:東莞市石碣華中電子技術(shù)創(chuàng)新服務有限公司, 華中科技大學