CN101308892A - 发光二极管封装制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管封装制作方法，包括下列步骤：使用湿蚀刻制作具有凹槽的硅基座；在凹槽内依次形成反射层、透明绝缘层及金属凸块；将发光二极管安装在所述金属凸块上；使用保护胶将所述凹槽填平，以提供平整的上表面；以及使用印刷方式形成荧光层。由于荧光层印刷在平整表面上，因此可以提供均匀的光转换效果。再者，也可另外制成荧光片体，在测试好荧光片体色温后，贴覆在保护胶的平坦上表面上，以取代印刷步骤。

Description

发光二极管封装制作方法
技术领域
本发明提供一种发光二极管封装制作方法，尤其提供一种具有均匀荧光粉层的发光二极管封装制作方法。
背景技术
发光二极管(Light emitting diode，LED)因为利用直接能带隙(direct bandgap)发光，且可以由半导体工艺生产，所以具有高效率及低成本的优点。随着蓝光二极管的研发成功及功率提高，发光二极管在一般照明(general lighting)及背光(back light)应用方面也逐渐受到人们的重视。
图1示出了在美国专利20050274959中公开的一种高功率发光二极管封装，其用以封装高功率发光二极管芯片401。如图1所示，所述高功率发光二极管封装主要包括硅基座(silicone submount)402、散热座409及聚光杯413。所述硅基座402具有凹槽及位于凹槽中的电极(未标号)。发光二极管芯片401以覆晶方式安装在硅基座402的凹槽中，且经由焊锡414a及414b电连接到凹槽中的电极。凹槽中的电极借由焊接线412a及412b而连接到位于散热座409上的外部电极406a及406b，以与外部电源连接，从而为所述发光二极管芯片401提供电力。所述聚光杯413安装在散热座409上，以使发光二极管芯片401所发出的光线可以集中。
然而上述现有的高功率发光二极管封装存在以下缺点：在该高功率发光二极管封装中，荧光粉(phosphor)通常以点胶方式注入凹槽中。由于采用点胶工艺不易控制荧光粉的均匀度，因此会造成光线的不均匀。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种具有均匀荧光粉层的封装制作方法。
为达到上述目的，本发明提供一种封装制作方法，所述方法包括以下步骤：使用湿蚀刻制作具有凹槽的硅基座；在凹槽内依次形成反射层、透明绝缘层及金属凸块；将发光二极管安装在所述金属凸块上；使用保护胶将所述凹槽填平，以提供平整的上表面；以及使用印刷方式形成荧光层。由于荧光层印刷在平整表面上，因此可以提供均匀的光转换效果。
再者，根据本发明，也可预先制成荧光片，在测试好荧光片色温参数后，将所需色温参数的荧光片贴覆在保护胶的平坦上表面上，以取代前述的印刷步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，由于采用印刷方式形成荧光层，而且荧光层印刷在平整表面上，因此可以提供均匀的光转换效果。
附图说明
图1是现有技术的发光二极管封装的侧视图；
图2是根据本发明的优选实施方案的发光二极管封装制作方法的流程图；
图3A至图3J是与图2中的步骤对应的侧视图；
图4是根据图2的流程制成的发光二极管封装的侧视图；以及
图5是根据本发明的另一优选实施方案的发光二极管封装制作方法的流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
发光二极管芯片401      硅基座402
外部电极406a，406b     焊接线412a，412b
焊锡414a，414b         聚光杯413
散热座409
凹槽数组300            硅基座300a
光反射层302            透明绝缘层304
金属凸块306    发光二极管310
保护胶320      荧光层322
聚光杯340      金属接线312
导热板360      通孔362
外接电极364
具体实施方式
图2是根据本发明的优选实施方案的发光二极管封装制作方法的流程图，所述方法包括下列步骤。
步骤200(同时参照图3A)，在硅晶片上使用非等向性湿蚀刻方式，制作出具有多个凹槽的凹槽数组300，其中非等向性湿蚀刻方式可以用KOH或TMAH(四甲基氢氧化铵)来进行。硅晶片可以选用外延硅晶片，且非等向性湿蚀刻之后凹槽的深度为100-300毫米，凹槽角度θ为15-140度。
步骤202(同时参照图3B)，在凹槽数组300上镀上一层光反射层302。
步骤204(同时参照图3C)，在光反射层302上成长一层透明绝缘层304。
步骤206(同时参照图3D)，在每一凹槽数组300的凹槽中，在透明绝缘层304上形成金属凸块306。金属凸块306可以用举离法(Liftoff)或电镀方式形成于透明绝缘层304上。
步骤208(同时参照图3E)，将发光二极管310安置在每一金属凸块306上，且发光二极管310的阴极及阳极(未图标)在与金属凸块306相反的一侧。发光二极管310例如可以为氮化镓系(GaN-based)蓝光发光二极管，且阴极及阳极都位于蓝光发光二极管的一侧。
步骤210，将凹槽中已经安装好发光二极管310的凹槽数组300切割成硅基座300a，其中每一硅基座300a可以视发光需求而具有一个或多个凹槽。
步骤212(同时参照图3F)，将每一硅基座300a安装在一导热板360上。导热板360可以为印刷电路板(PCB)、铜板或是石墨金属复合物，且具有对应于发光二极管310阴极与阳极的外接电极364及多数的通孔362。
步骤214(同样参照图3F)，使用打线方法，焊接二个金属接线312，以导通发光二极管310的电极与导热板360上的外接电极364。
步骤216(同时参照图3G)，在所得结构上加上保护胶320，以提供平整的上表面。其中保护胶320例如可以为多层且分次涂布的硅树脂(silicone)层，且硅树脂可以根据调配成分和工艺条件而改变折射率(refractive index)，因此可以达到折射率匹配(index matching)的效果。
步骤218(同时参照图3H)，在所得结构上使用印刷方式，涂布一层荧光层322。根据本发明的一个优选实施方案，荧光层322是在黄光室环境下，使用刮刀将荧光粉溶液涂抹在平整的保护胶320上表面而形成的。荧光粉溶液例如可以由硅树脂(silicone)与YAG黄色荧光粉以100∶13的比例调配而成，且所形成的荧光层322的厚度为50-200微米，且与发光二极管310的距离约为100微米。
步骤220(同时参照图3I)，在所得结构上安装一个聚光杯340，其中聚光杯340由透明PC塑料材料或压克力材料射出成型，且可以提供3-120度的发光角度。
步骤222(同时参照图3J)，利用导热板360的通孔362抽气，以在聚光杯340所包覆的空间内形成真空环境。
步骤224，将通孔362封闭。
图4为根据上述流程制作的高功率发光二极管封装。由于发光二极管310并非使用覆晶安装，因此可在发光二极管310与透明绝缘层304之间提供一个金属凸块306，以增加散热效果，从而有利于高功率发光二极管的操作。使用保护胶320提供平整的上表面之后，再用印刷方式形成荧光层322，因此可以达到均匀的光转换效果。再者，聚光杯340和导热板360之间的内部空间为真空环境，因此可以避免光损耗及组件内部的老化(aging)。
图5为根据本发明另一优选实施方案的高功率发光二极管封装制作方法的流程图。所述流程大致与图2所示的流程类似，除了省略制作反射层、透明绝缘层及金属凸块的步骤之外，将原来的步骤218(参见图2)变为贴荧光片323。荧光片323可以先由钢模或玻璃模等模具压制并固化后(步骤517A)，再筛选适度色温的荧光片(步骤517B)，再将这些筛选好的荧光片贴覆在保护胶320的平整上表面上(步骤518)。现有技术是用点胶方式将荧光粉注入凹杯或凹槽中，需要在整个发光二极管封装完成后，才能进行色温的筛选工作，这样会增加工艺的不确定性。在本实施方案中，由于荧光片在制作好之后已经固化，因此具有固定且均匀的色温系数，可以在筛选之后，将预定色温参数的荧光片安置在保护胶的平整上表面上，这样即可提高工艺效率。
综上所述，本发明的发光二极管封装制作方法具有实用性、新颖性与创造性，且本发明的结构也不曾见于同类产品及公开使用过，完全符合发明专利申请的要求。

Claims (24)

1.一种发光二极管封装制作方法，包括下列步骤：
提供具有多个凹槽的硅凹槽数组；
在所述凹槽内依次形成位于所述凹槽的上表面上的反射层、以及位于所述反射层上的透明绝缘层；
在每一凹槽内的所述透明绝缘层上形成金属凸块；
将发光二极管安装在所述金属凸块上，且所述发光二极管的电极在与所述金属凸块相反的侧面上；
将所述硅凹槽数组切割成多个硅基座，且每一硅基座具有至少一个凹槽；
使用保护胶将所述硅基座的所述凹槽填平，以提供平整的上表面；以及
使用印刷方式在所述保护胶上形成荧光层。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装制作方法，进一步包括将所述硅基座安装在导热板上的步骤。
3.如权利要求2所述的发光二极管封装制作方法，进一步包括在所述导热板上安置聚光杯以包覆所述硅基座的步骤。
4.如权利要求2所述的发光二极管封装制作方法，其中所述导热板为印刷电路板、铜板或石墨金属复合物材料。
5.如权利要求3所述的发光二极管封装制作方法，其中所述聚光杯的材料为PC塑料或压克力。
6.如权利要求1所述的发光二极管封装制作方法，其中所述使用印刷方式形成荧光层的步骤是在黄光室中进行的。
7.如权利要求6所述的发光二极管封装制作方法，其中所述印刷步骤是采用刮刀涂布荧光粉溶液进行的。
8.如权利要求7所述的发光二极管封装制作方法，其中所述荧光粉溶液是硅树脂与YAG黄色荧光粉以100∶13的比例调配而成的。
9.如权利要求1所述的发光二极管封装制作方法，其中所述硅凹槽数组是通过湿蚀刻硅晶片制成的，且所述凹槽的深度为100-300毫米，所述凹槽的角度为15-140度。
10.如权利要求1所述的发光二极管封装制作方法，其中所述荧光层的厚度为50-200微米，且与所述发光二极管的距离为100微米。
11.一种发光二极管封装制作方法，包括下列步骤：
提供硅基座，所述硅基座具有至少一个凹槽；
将发光二极管安装在所述凹槽内；
使用保护胶将所述凹槽填平，以提供平整的上表面；以及
使用印刷方式在所述保护胶上形成荧光层。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括将所述硅基座安装在导热板上的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述导热板上安置聚光杯以包覆所述硅基座的步骤。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述导热板为印刷电路板、铜板或石墨金属复合物材料。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述聚光杯的材料为PC塑料或压克力。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述使用印刷方式形成荧光层的步骤是在黄光室中进行的。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述印刷步骤是采用刮刀涂布荧光粉溶液进行的。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述荧光粉溶液是硅树脂与YAG黄色荧光粉以100∶13的比例调配而成的。
19.如权利要求11所述的方法，其中所述硅基座是通过湿蚀刻硅晶片制成的，且所述凹槽的深度为100-300毫米，所述凹槽的角度为15-140度。
20.如权利要求11所述的方法，其中所述荧光层的厚度为50-200微米，且与所述发光二极管的距离为100微米。
21.一种发光二极管封装制作方法，包括下列步骤：
提供硅基座，所述硅基座具有至少一个凹槽；
将发光二极管安装在所述凹槽内；
使用保护胶将所述凹槽填平，以提供平整的上表面；以及
在所述保护胶上安置具有预定色温参数的荧光片。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述荧光片用压模方式形成，且在固化后进行色温参数筛选。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述荧光片由YAG黄色荧光粉制成。
24.如权利要求21所述的方法，其中所述保护胶为多层的硅树脂层，且各层硅树脂层具有不同的折射率以达到折射率匹配的效果。
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