一種led封裝玻璃及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED封裝玻璃及其制備方法和應用。封裝玻璃由玻璃基片及附著于其上、下表面的玻璃復合層組成。制備方法是采用絲網(wǎng)印刷、流延、噴涂等工藝在玻璃基片上下表面涂覆含高溫玻璃顆粒的玻璃漿料層，然后通過控溫燒結技術得到具有凸點結構的玻璃片，具有工藝簡單，成本低，適宜規(guī)?；a(chǎn)等特點。將該玻璃片應用于LED封裝，玻璃片與LED芯片間既可填充硅膠(用于白光LED封裝)，也可不填充硅膠(實現(xiàn)紫外LED封裝)。由于玻璃片上表面的凸點結構減小了玻璃與空氣界面的全反射，下表面的凸點結構則能誘導更多光線進入玻璃層，從而可有效提高LED出光效率。同時，由于玻璃片表面的高溫玻璃顆粒具有光散射作用，可以降低LED燈具的眩光問題。
【專利說明】一種LED封裝玻璃及其制備方法和應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于LED封裝技術，具體涉及一種LED封裝玻璃及其制備方法和應用，該玻 璃可提高LED出光效率，消除眩光。

【背景技術】
[0002] 白光LED相比傳統(tǒng)光源具有發(fā)光效率高、節(jié)能環(huán)保、壽命長等優(yōu)點，被業(yè)界認為是 照明光源市場的主要發(fā)展方向。目前，白光LED產(chǎn)品已廣泛應用于顯示器背光、汽車大燈、 室內(nèi)外照明等諸多領域。常用的白光LED封裝方法是將熒光粉與環(huán)氧樹脂或硅膠混合，涂 覆在藍光LED芯片表面。由于環(huán)氧樹脂或硅膠的耐熱性和抗老化性能較差，近年來研究人 員開始使用玻璃或玻璃陶瓷來代替熒光粉膠，以提高LED器件可靠性。但由于LED封裝玻 璃的上下表面平整光滑，且玻璃與空氣間折射率差較大，界面存在全反射問題，導致LED出 光效率下降。為了提高出光效率，可在LED封裝表面制備微納結構，但這需要專用的模具和 模壓工藝，成本高，且表面清洗困難。
[0003] 另一方面，當前市場上的LED燈具還存在眩光問題，使人眼感到不舒適。通常LED 燈具企業(yè)采用磨砂玻璃或擴散膜來解決眩光問題，但這樣會降低LED出光效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術不足，本發(fā)明提出了 LED封裝玻璃及其制備方法和應用，目的在于 利用該LED封裝玻璃可以在提高大功率LED出光效率的同時，降低LED燈具眩光。
[0005] 本發(fā)明提供的一種LED封裝玻璃，其特征在于，由玻璃基片及附著于玻璃基片上、 下表面的玻璃復合層構成，該玻璃復合層由在低溫玻璃材料中加入5-30wt%的高溫玻璃顆 粒構成，該高溫玻璃顆粒在玻璃復合層表面形成凸點，其中，低溫玻璃是指軟化點比玻璃基 片的軟化點低50°C以上的玻璃材料，高溫玻璃顆粒是指比低溫玻璃材料的軟化點高200°C 以上的玻璃材料，低溫玻璃材料的折射率與高溫玻璃顆粒的折射率之間的差異小于〇. 05， 高溫玻璃顆粒的粒徑大于低溫玻璃層的厚度值。
[0006] 本發(fā)明提供的所述LED封裝玻璃的制備方法，包括以下步驟：
[0007] 第1步在玻璃基片上下表面涂覆形成厚度均勻的玻璃漿料層，其中，玻璃基片透 光率> 80%，折射率為1. 4?1. 6,玻璃漿料為摻有高溫玻璃顆粒的低溫玻璃漿料；
[0008] 第2步將表面涂覆有玻璃漿料層的玻璃基片進行燒結，使?jié){料層中的低溫玻璃粉 熔化，而高溫玻璃顆粒保持形態(tài)不變，冷卻后形成表面含高溫玻璃顆粒的玻璃復合層，得到 表面具有凸點結構的LED封裝玻璃。
[0009] 本發(fā)明提供的所述LED封裝玻璃構成的LED模組封裝結構，其特征在于，LED芯片 貼裝在支架的凹槽內(nèi)，LED芯片電極與支架底部焊盤間通過引線鍵合實現(xiàn)電互連，LED封裝 玻璃覆蓋在LED芯片上方，封裝玻璃與LED芯片間隙填充硅膠或不填充硅膠，其中，所述硅 膠折射率等于或小于玻璃片下表面低溫玻璃層中的高溫玻璃顆粒的折射率。
[0010] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：1)通過絲網(wǎng)印刷、噴涂等工藝與控 溫燒結技術，制備出具有表面凸點結構的玻璃片，成本低，適宜于規(guī)?；a(chǎn)；2)采用高溫 玻璃顆粒形成表面凸點，工藝簡單，玻璃片表面易于清潔與維護；3)玻璃片上表面的凸點 結構減小了玻璃和空氣界面的全反射，下表面的凸點結構則具有陷光功能，使更多光線進 入玻璃層，從而提高LED出光效率；4)玻璃片表面的高溫玻璃顆粒具有光散射作用，消除 LED燈具眩光問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明所述具有表面凸點結構的玻璃片不意圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明所述具有表面凸點結構的玻璃片制備工藝圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明實施例1中LED封裝結構示意圖。
[0014] 圖4為本發(fā)明實施例2中LED封裝結構示意圖。
[0015] 圖5為本發(fā)明實施例3中LED封裝結構示意圖。
[0016] 圖中，1為玻璃基片，2為高溫玻璃顆粒，3為低溫玻璃層，4為玻璃漿料，5為絲網(wǎng) 印刷版，6為刮刀，7為熒光粉，8為LED芯片，9為引線，10為支架，11為硅膠，12為紫外LED 芯片，13為粘結層。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于 這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述 的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0018] 本發(fā)明通過在玻璃基片表面涂覆含高溫玻璃顆粒的低溫玻璃漿料層，燒結后制備 出具有表面凸點結構的玻璃片。制備方法采用表面涂覆（絲網(wǎng)印刷、流延或噴涂等）與控 溫燒結工藝，不需要專用模具和模壓工藝，降低了工藝成本，并且易于清洗。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種具有表面凸點結構的玻璃片，由玻璃基片1及涂覆在 玻璃基片1上、下表面的玻璃復合層組成，其中，玻璃復合層由高溫玻璃顆粒2和低溫玻璃 層3構成。
[0020] 所述低溫玻璃是指軟化點比玻璃基片的軟化點低50°C以上的玻璃材料，高溫玻璃 顆粒是指比低溫玻璃的軟化點高200°C以上的玻璃材料。
[0021] 低溫玻璃層單層厚度為20至150微米。高溫玻璃顆粒2的粒徑為30至200微米， 大于低溫玻璃層的厚度值。低溫玻璃層3的折射率與高溫玻璃顆粒2的折射率之間的差異 小于0. 05。高溫玻璃顆粒2在低溫玻璃層3中的質(zhì)量百分比為5-30%。
[0022] 如圖2所示，具有表面凸點結構的玻璃片制備過程包括以下步驟：
[0023] 1)選用厚度為0. 2毫米至2毫米，透光率大于80%，折射率為1. 4?1. 6的玻璃 基片，并對玻璃基片表面進行清洗；
[0024] 2)配制低溫玻璃漿料，并摻入適量高溫玻璃顆粒。
[0025] 玻璃漿料組分包括低溫玻璃粉、高溫玻璃顆粒、熒光粉（可摻或不摻）、溶劑、粘結 劑和分散劑等。其中 ：
[0026] 低溫玻璃粉為低硼硅玻璃、硼鋁酸鹽玻璃等，其軟化點低于700°C ;
[0027] 高溫玻璃顆粒是指軟化點比低溫玻璃粉的高，且粒徑為30微米至200微米的玻璃 顆粒，可以是高硼硅玻璃、石英玻璃等，摻量為低溫玻璃粉重量的5% -30% ;
[0028] 熒光粉可以是單色熒光粉，也可以是多種熒光粉的混合物，摻量根據(jù)LED封裝需 求確定；
[0029] 溶劑為乙醇、松油醇、丁基卡必醇醋酸酯或鄰苯二甲酸二丁酯等，摻量為低溫玻璃 粉重量的50% -300% ;
[0030] 粘結劑為乙基纖維素、聚乙烯醇或羧甲基纖維素等，摻量為低溫玻璃粉重量的 3% -10% ；
[0031] 分散劑為魚油、纖維素及其衍生物、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇或聚丙烯酰胺等， 摻量為低溫玻璃粉重量的1% -5% ;
[0032] 3)采用絲網(wǎng)印刷、流延、噴涂等工藝在玻璃基片上下表面涂覆形成厚度均勻的玻 璃漿料層，厚度為30至200微米；
[0033] 4)將表面涂覆有玻璃漿料層的玻璃基片進行燒結，使?jié){料層中的低溫玻璃粉熔 化，而高溫玻璃顆粒保持形態(tài)不變，冷卻后形成表面含高溫玻璃顆粒的玻璃層，得到具有表 面凸點結構的玻璃片。
[0034] 玻璃漿料層燒結溫度高于低溫玻璃粉的軟化點，比玻璃基片的軟化點低50°C以 上，且比高溫玻璃顆粒的軟化點低200°C以上。
[0035] 本發(fā)明所提供的一種表面凸點的玻璃應用于LED模組的封裝結構，包括LED芯片、 引線、支架和具有表面凸點結構的玻璃片。LED封裝過程中，首先用固晶材料將LED芯片貼 裝在支架的凹槽內(nèi)，然后通過引線鍵合實現(xiàn)LED芯片電極與支架底部焊盤間的電互連，最 后將具有表面凸點結構的玻璃片覆蓋在LED芯片上方，玻璃片與芯片間隙填充硅膠（或不 填充硅膠）。其中，硅膠折射率等于或小于玻璃片下表面的低溫玻璃層中的高溫玻璃顆粒的 折射率。
[0036] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于 這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述 的本發(fā)明各種實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0037] 實施例1
[0038] 如圖2所示，本實施例中具有表面凸點結構的玻璃片制備過程為：
[0039] 1)選取厚度為1毫米的鈉鈣玻璃片（軟化點為640°C，折射率為1. 46,透光率大于 90% )，采用丙酮溶液超聲清洗，烘干后備用；
[0040] 2)量取50毫升乙醇，加入12克松油醇和1克纖維素，在60°C下超聲攪拌成混合 溶液，然后分別加入20克低溫玻璃粉（主要成分為Pb〇-B 203，軟化點為450°C，折射率為 1.45)，4克市售￥#150 12:(^3+黃色熒光粉似6)和6克高硼硅玻璃顆粒（平均粒徑為200±5 微米，粒徑分布集中，軟化點為800°C，折射率為1. 45)，混合攪拌30分鐘，制備成均質(zhì)的玻 璃漿料；
[0041] 3)采用絲網(wǎng)印刷工藝，在玻璃基片上表面均勻涂覆一層厚度為200微米的玻璃漿 料層，然后將玻璃片置于150°C的干燥箱中10分鐘，使有機溶劑揮發(fā)，再在玻璃基片下表面 均勻涂覆一層厚度為200微米的玻璃漿料層；
[0042] 4)將完成涂覆的玻璃基片置于高溫爐內(nèi)，由室溫升至520°C，保溫燒結30分鐘，隨 后以10°C /min的速率降至250°C，保溫退火30分鐘，之后隨爐冷卻至室溫，得到具有表面 凸點結構的熒光玻璃片。如圖3所示，該熒光玻璃片結構包括玻璃基片1，高溫玻璃顆粒2 和含熒光粉7的低溫玻璃層3。
[0043] 具有表面凸點結構的熒光玻璃片用于白光LED封裝的結構如圖3,具體封裝過程 為：
[0044] 1)采用固晶工藝將藍光LED芯片8貼裝在支架10的凹槽內(nèi)；
[0045] 2)采用引線鍵合工藝（金線9)，實現(xiàn)LED芯片電極與支架10底部焊盤間的電互 連；
[0046] 3)將具有表面凸點的熒光玻璃切割成合適尺寸，覆蓋在LED芯片陣列上方，并固 定在支架10上；
[0047] 4)采用注膠設備，在玻璃片與LED芯片8間填充折射率為1. 44的硅膠11，然后將 整個模組放入烘箱中，在150°C烘烤1小時使硅膠固化，得到白光LED封裝模組。
[0048] 實施例2
[0049] 本實施例中，具有表面凸點結構的玻璃片制備過程為：
[0050] 1)選取厚度為0. 5毫米的硼硅酸鹽玻璃片（型號為Pyrex7740,軟化點為821°C， 折射率1. 48,透光率大于91 % )，采用丙酮溶液超聲清洗，烘干后備用；
[0051] 2)量取50毫升乙醇，加入1克魚油、1克纖維素和10克丁基卡必醇醋酸酯，在70°C 下超聲攪拌成混合溶液，然后分別加入20克低溫玻璃粉（主要成分為B 203+Al203+Na20，軟化 點為600°C，折射率為1. 46)和4克石英玻璃顆粒（平均粒徑為60±2 μ m，粒徑分布集中， 軟化點為1600°C，折射率為1. 46)，混合攪拌30分鐘，制備成均質(zhì)玻璃漿料；
[0052] 3)采用噴涂工藝，在玻璃基片上表面均勻涂覆一層厚度為60微米的玻璃漿料層， 然后將玻璃片置于150°C的干燥箱中10分鐘，使有機溶劑揮發(fā)，再在玻璃基片下表面均勻 涂覆一層厚度為80微米的玻璃漿料層；
[0053] 4)將完成涂覆的玻璃基片置于高溫爐內(nèi)，由室溫升至700°C，保溫燒結30分鐘，隨 后以10°C /min速率降至300°C，保溫退火60分鐘后隨爐冷卻至室溫，得到具有表面凸點結 構的玻璃片。如圖4所示，該玻璃片結構包括玻璃基片1，高溫玻璃顆粒2和低溫玻璃層3。
[0054] 具有表面凸點結構的玻璃用于白光LED模組封裝的結構如圖4,具體封裝過程為：
[0055] 1)采用固晶工藝將藍光LED芯片8貼裝在支架10的凹槽內(nèi)；
[0056] 2)采用引線鍵合工藝（金線9)，實現(xiàn)LED芯片電極與支架10底部焊盤間的電互 連；
[0057] 3)采用保形涂覆工藝，在LED芯片8表面均勻涂覆一層熒光粉7 ;
[0058] 4)將表面凸點玻璃切割成合適尺寸，覆蓋在LED芯片陣列上方，并固定在支架10 上；
[0059] 5)米用注膠機設備，在玻璃片與LED芯片8間填充折射率為1. 46的娃膠11，然后 將整個模組放入烘箱中，在150°C烘烤1小時使硅膠固化，得到白光LED封裝模組。
[0060] 實施例3
[0061] 本實施例中具有表面凸點結構的玻璃片制備過程如實施例2,只是玻璃漿料層采 用流延工藝制備，其厚度為70微米。燒結后得到的具有表面凸點結構的玻璃片結構包括玻 璃基片1，高溫玻璃顆粒2和低溫玻璃層3。其應用于紫外LED封裝的結構如圖5,具體封裝 過程為：
[0062] 1)采用固晶工藝將紫外LED芯片12貼裝在支架10的凹槽內(nèi)；
[0063] 2)采用引線鍵合工藝（金線9)，實現(xiàn)紫外LED芯片電極與支架10底部焊盤間的 電互連；
[0064] 3)將表面凸點玻璃片切割成合適尺寸，覆蓋在紫外LED芯片12上方；
[0065] 4)采用膠結、焊接（粘結層13)等技術將玻璃片固結在支架10上；
[0066] 以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應局限于上述實施例和附圖所 公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護 的范圍。
【權利要求】
1. 一種LED封裝玻璃，其特征在于，由玻璃基片及附著于玻璃基片上、下表面的玻璃復 合層構成，該玻璃復合層由在低溫玻璃材料中加入5-30wt%的高溫玻璃顆粒構成，該高溫 玻璃顆粒在玻璃復合層表面形成凸點，其中，低溫玻璃是指軟化點比玻璃基片的軟化點低 50°C以上的玻璃材料，高溫玻璃顆粒是指比低溫玻璃材料的軟化點高200°C以上的玻璃材 料，低溫玻璃材料的折射率與高溫玻璃顆粒的折射率之間的差異小于〇. 05,高溫玻璃顆粒 的粒徑大于低溫玻璃層的厚度值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的LED封裝玻璃，其特征在于，所述高溫玻璃顆粒的粒徑為30 至200微米。
3. 根據(jù)權利要求1所述的LED封裝玻璃，其特征在于，所述低溫玻璃層單層厚度為20 至150微米。
4. 一種權利要求1所述的LED封裝玻璃的制備方法，包括以下步驟： 第1步在玻璃基片上下表面涂覆形成厚度均勻的玻璃漿料層，其中，玻璃基片透光率 > 80%，折射率為1. 4?1. 6,玻璃漿料為摻有高溫玻璃顆粒的低溫玻璃漿料； 第2步將表面涂覆有玻璃漿料層的玻璃基片進行燒結，使?jié){料層中的低溫玻璃粉熔 化，而高溫玻璃顆粒保持形態(tài)不變，冷卻后形成表面含高溫玻璃顆粒的玻璃復合層，得到表 面具有凸點結構的LED封裝玻璃。
5. 根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述玻璃漿料組分包括低溫玻璃粉、 高溫玻璃顆粒、溶劑、粘結劑和分散劑；其中： 低溫玻璃粉為軟化點低于700°C的低硼硅玻璃或硼鋁酸鹽玻璃； 高溫玻璃顆粒為高硼硅玻璃、石英玻璃，摻量為低溫玻璃粉重量的5% -30% ; 溶劑為乙醇、松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯等，摻量為低溫玻璃粉重 量的 50% -300% ; 粘結劑為乙基纖維素、聚乙烯醇或羧甲基纖維素，摻量為低溫玻璃粉重量的 3% -10% ； 分散劑為魚油、纖維素及其衍生物、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇或聚丙烯酰胺，摻量為 低溫玻璃粉重量的1% -5%。
6. 根據(jù)權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述玻璃漿料組分中還包括有熒 光粉，熒光粉為單色熒光粉或多種熒光粉的混合物，摻量根據(jù)LED封裝需求確定。
7. 由權利要求1所述LED封裝玻璃構成的LED模組封裝結構，其特征在于，LED芯片貼 裝在支架的凹槽內(nèi)，LED芯片電極與支架底部焊盤間通過引線鍵合實現(xiàn)電互連，LED封裝玻 璃覆蓋在LED芯片上方，封裝玻璃與LED芯片間隙填充硅膠或不填充硅膠，其中，所述硅膠 折射率等于或小于玻璃片下表面低溫玻璃層中的高溫玻璃顆粒的折射率。
【文檔編號】H01L33/00GK104124324SQ201410385613
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】陳明祥, 王思敏, 劉勝 申請人:華中科技大學