CN101707232B - Led产品及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED产品及其制造方法，该产品为可见光LED或白光LED，它包括芯片、高导热的金属基座、连接支架、透光面罩，并且在所述的透光面罩的内面附着有荧光薄膜。所述荧光薄膜是通过溅射、溶胶-凝胶方式附着在透光面罩内面，且不含有任何树脂或硅胶。所述芯片是多种颜色之一的芯片，所述荧光薄膜的材质为可被光激发并发射设定可见光的单层或多层薄膜材料，所述附着有荧光薄膜的透光面罩制作过程包括抛光透光面罩、溅射面罩、热处理、晶化、切割面等工艺。同现有技术相比较，本制作方法生产的LED发光效率高，发光的均匀性和一致性很好，同时简化了封装操作，去除了传统白光LED加工过程中的荧光材料调胶、涂布、烘烤等关键性作业。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件产品及其制造方法，尤其涉及基于蓝光或紫外光芯片的可见光和白光LED产品及其制造方法。
背景技术
发光二极管(LED)是一种接受电力后可自主发光的半导体器件，具有寿命长、省电、反应速度快、可靠度高、环保、安全等特点，因此已广泛应用于照明、显示器背光源、大型屏幕等领域。
目前实用的LED产品主要有两种制造方法：一种是将发射单波长的可见光芯片直接封装成LED产品，如InGaAlP芯片发红光，直接封装该芯片可获得红光LED；GaN芯片发绿光，直接封装该芯片可获得绿光LED；如此还可以获得蓝光、黄光等其他颜色光LED。另一种是将基于蓝色或紫外光芯片，添加可被蓝光或紫外光激发并发射特定可见光的荧光粉，经封装后得到LED产品，如基于蓝光芯片，添加可被蓝光激发并发射黄绿光的YAG:Ce荧光粉，由蓝光+黄绿光组合获得白光LED；基于紫外芯片，添加可被紫外光激发并发射绿光的ZnS:Cu荧光粉，可获得绿光LED；如此还可以获得其他颜色光LED。虽然第一种方法制作过程简单，但效率低，所以第二种方法制造的LED效率高，光线均匀性和一致性好，是制作LED产品的趋势。但目前该种制造方法，在实际生产过程中，由于荧光粉被配制成液态，因此点荧光粉的量难以控制均匀，且易流动致使成品LED的光斑效果不好，批量生产时一致性不好。
发明内容
本发明的目的是要解决的技术问题在于控制荧光材料的均匀性，以保证批量生产出来的各个LED发光的均匀性和一致性。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是，提出一种LED产品及其制造方法，所述LED产品是红色、绿色、蓝色、紫色、黄色、橙色或白光的LED产品，还包括芯片、高导热的金属基座、连接支架、透光面罩。透光面罩设于出光口。在所述的透光面罩的内面附着有荧光薄膜。
所述芯片是可发射蓝光、紫外光、红光、黄光、绿光、紫光、橙光或白光等多色光的芯片。
所述透光面罩的材质为玻璃或石英，外形是平板、凸面镜、凸透镜或多棱镜。
所述荧光薄膜是通过溅射、溶胶-凝胶方式附着在透光面罩内面，不需要用有机胶粘贴，且不含有任何树脂或硅胶等有机物质。
所述荧光粉薄膜材质为可被蓝光芯片发出的蓝光激发，并发射设定可见光的单层或多层薄膜材料，如白光LED产品的荧光单层薄膜至少包括以下任一种的荧光物质：YAG:Ce；或硅酸盐。如白光LED产品的荧光多层薄膜为红光和绿光荧光单层薄膜的叠层，其中红光的荧光单层薄膜至少包括以下任一种的荧光物质：Li2TiO3:Mn；或LiAlO2:Mn；或6MgO·As2O5:Mn4+；或3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+，绿光的荧光单层薄膜至少包括以下任一种的荧光物质：Y3(GaAl)5O12:Ce；或La2O5·11Al2O3:Mn；或Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu，Mn。
所述荧光粉薄膜材质为可被紫外光芯片发出的紫外光激发，并发射设定可见光的单层或多层薄膜材料，如红光LED产品的荧光单层薄膜至少包括以下任一种的荧光物质：YAG:Ce；或(Y，La)2O2S:Eu，Gd；或(Mg，Ca，Ba，Sr)SiO3:Eu；或SrAlSi4N7:Eu；或(Gb，La，Y)2WO3:Eu。如绿光LED产品的荧光单层薄膜至少包括以下任一种的荧光物质：ZnS:Cu，Al；或Ca2MgSi2O7:Cl；或(Sc，Y，La，Gd，Lu)BO3:Ce，Tb；或Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu。如蓝光LED产品的荧光单层薄膜至少包括以下任一种的荧光物质：(Mg，Ca，Sr，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu；或BaMgAl10O17:Eu。如白光LED产品的荧光多层薄膜为上述红光LED、绿光LED和蓝光LED荧光单层薄膜的叠层。
所述附着有荧光薄膜的透光面罩制作过程包括步骤：a、抛光玻璃或石英材质的透光面罩；b、采用溅射或溶胶-凝胶等方法在面罩上附着单层或多层薄膜；c、对透光面罩上附着的薄膜热处理进行晶化，使其产生光致发光特性；d、切割面罩以满足LED成品要求。
同现有技术相比较，采用本LED的制作方法生产出来的LED，较传统LED发光效率高，发光的均匀性和一致性很好，同时简化了封装操作，去除了传统白光LED加工过程中的荧光材料调胶、涂布、烘烤等关键性作业。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1是采用本发明LED制造方法生产出来的蓝光芯片单层荧光薄膜LED结构的主视剖面图。
图2是采用本发明LED制造方法生产出来的蓝光芯片多层荧光薄膜LED结构的主视剖面图。
图3是采用本发明LED制造方法生产出来的紫外光芯片单层荧光薄膜LED结构的主视剖面图。
图4是采用本发明LED制造方法生产出来的紫外光芯片多层荧光薄膜LED结构的主视剖面图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示的采用本发明LED制造方法生产出来的LED，包括连接支架1、高导热的金属基座2、蓝光芯片3、透光面罩4以及透明胶封装体6，以及在所述透光面罩4的内面附着有不含有任何树脂或硅胶等有机物质的YAG荧光薄膜5。制造的LED为白光LED。
透光面罩4材质为玻璃材料，外形为平板型。
所述附着有单层荧光薄膜5的透光面罩4制作过程包括步骤：a、将玻璃材质的透光面罩进行抛光处理；b、配制YAG:Ce溶胶，采用溶胶-凝胶法通过甩膜方式在面罩内面形成100nm的膜层；c、对附着有薄膜的面罩在500℃热处理2小时进行晶化，使其在蓝光激发下可发射黄绿光，并与透过薄膜的芯片发出的蓝光组合形成白光；d、按照LED产品需要，对附着有荧光薄膜的切割面透光面罩进行切割。因每一片透光面罩上附着的荧光薄膜都很均匀，因此，采用本发明方法制得的LED成品，光斑效果好，批量生产时的一致性好，同时简化了封装操作，去除了传统LED加工过程中的荧光材料调胶、涂布、烘烤等关键性作业，减少了生产工序。
本发明LED的制造方法，是将基座2固定安装在支架1上，支架1上布设有链接电路(图中未示出)。基座2的顶面为平面，芯片3固定安装在基座的平顶面中部。在芯片3电极端连接电极引线(图中未示出)，并完成电极引线与支架1上的连接电路之间的电性导接，形成电回路。附着有荧光薄膜的透光石英面罩配合在连接支架的出光口上。透光面罩内面的荧光薄膜5与基座2、连接支架1所围成的空间内灌注有一体成型的透明胶封装体6，芯片3及电路封装于该透明胶封装体6中；利用透明胶封装体6将基座2、支架1和透光面罩4及其附着的荧光薄膜5紧密固定成一体，从而简化了产品封装操作。
实施例2：如图2所示的采用本发明LED制造方法生产出来的LED，包括连接支架1、高导热的金属基座2，蓝光芯片3、透光面罩4，以及在所述透光面罩4的内面附着有不含有任何树脂或硅胶等有机物质的双层荧光薄膜5。制造的LED为白光LED。
透光面罩4材质为石英材料，外形为凸面镜型。
所述附着有双层荧光薄膜5的透光面罩4制作过程包括步骤：a、将石英材质的透光面罩进行抛光处理；b、分别制作LiAlO2:Mn、La2O5·11Al2O3:Mn靶材，采用溅射方法在面罩内面分别附着厚度为100nm的LiAlO2:Mn膜层51、La2O5·11Al2O3:Mn膜层52；c、对附着有薄膜的面罩在500℃热处理2小时进行晶化，使其在蓝光激发下可分别发射出红光和绿光，并与透过薄膜的芯片发出的蓝光组合形成白光；d、按照LED产品需要对附着有荧光薄膜的切割面透光面罩进行切割。
本实施例LED其他制作和封装步骤，同实施例1，在此不再赘述。
实施例3：如图3所示的采用本发明LED制造方法生产出来的LED，包括连接支架1、高导热的金属基座2，紫外光芯片3、透光面罩4，以及在所述透光面罩4的内面附着有不含有任何树脂或硅胶等有机物质的单层荧光薄膜5。制造的LED为红光LED。
透光面罩4材质为石英材料，外形为凸透镜型。
所述附着有单层荧光薄膜5的透光面罩4制作过程包括步骤：a、将石英材质的透光面罩进行抛光处理；b、配制SrAlSi4N7:Eu溶胶，采用溶胶-凝胶法通过甩膜方式在面罩内面形成100nm的膜层；；c、对附着有薄膜的面罩在800℃热处理2小时进行晶化，使其在紫外光激发下可发射出红光；d、按照LED产品需要对附着有荧光薄膜的切割面透光面罩进行切割。
本发明LED的制造方法，是将基座2固定安装在支架1上，支架1上布设有链接电路(图中未示出)。基座2的顶面为平面，芯片3直接用导热胶7固定安装在基座的平顶面中部。在芯片3电极端连接电极引线(图中未示出)，并完成电极引线与支架1上的连接电路之间的电性导接，形成电回路。附着有荧光薄膜的透光石英面罩配合在连接支架的出光口上。透光面罩4与连接支架1用封装胶6封装，从而简化了产品封装操作。
实施例4：如图3所示的采用本发明LED制造方法生产出来的LED，包括连接支架1、高导热的金属基座2，紫外光芯片3、透光面罩4，以及在所述透光面罩4的内面附着有不含有任何树脂或硅胶等有机物质的单层荧光薄膜5。制造的LED为绿光LED。
透光面罩4材质为玻璃材料，外形为凸透镜型。
所述附着有单层荧光薄膜5的透光面罩4制作过程包括步骤：a、将玻璃材质的透光面罩进行抛光处理；b、制作Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu靶材，采用溅射方法在面罩内面分别附着厚度为100nm的Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu膜层5；c、对附着有薄膜的面罩在500℃热处理2小时进行晶化，使其在紫外光激发下可发射出绿光；d、按照LED产品需要对附着有荧光薄膜的切割面透光面罩进行切割。
本实施例LED其他制作和封装步骤，同实施例3，在此不再赘述。
实施例5：如图3所示的采用本发明LED制造方法生产出来的LED，包括连接支架1、高导热的金属基座2，紫外光芯片3、透光面罩4，以及在所述透光面罩4的内面附着有不含有任何树脂或硅胶等有机物质的单层荧光薄膜5。制造的LED为蓝光LED。
透光面罩4材质为石英材料，外形为凸透镜型。
所述附着有单层荧光薄膜5的透光面罩4制作过程包括步骤：a、将石英材质的透光面罩进行抛光处理；b、制作BaMgAl10O17:Eu靶材，采用溅射方法在面罩内面分别附着厚度为100nm的BaMgAl10O17:Eu膜层5；c、对附着有薄膜的面罩在800℃热处理2小时进行晶化，使其在紫外光激发下可发射出蓝光；d、按照LED产品需要对附着有荧光薄膜的切割面透光面罩进行切割。
本实施例LED其他制作和封装步骤，同实施例3，在此不再赘述。
实施例6：如图4所示的采用本发明LED制造方法生产出来的LED，包括连接支架1、高导热的金属基座2，紫外光芯片3、透光面罩4，以及在所述透光面罩4的内面附着有不含有任何树脂或硅胶等有机物质的多层荧光薄膜5。制造的LED为白光LED。
透光面罩4材质为石英材料，外形为多棱镜型。
所述附着有多层荧光薄膜5的透光面罩4制作过程包括步骤：a、将石英材质的透光面罩进行抛光处理；b、分别制作Y2O2S:Eu、ZnS:Al、Mg10(PO4)6Cl2:Eu靶材，采用溅射方法在面罩内面分别附着厚度为100nm的Y2O2S:Eu膜层51、ZnS:Al膜层52和Mg10(PO4)6Cl2:Eu膜层53；c、对附着有薄膜的面罩在800℃热处理2小时进行晶化，使其在紫外光激发下可分别发射出红光、绿光和蓝光；d、按照LED产品需要对附着有荧光薄膜的切割面透光面罩进行切割。
本实施例LED其他制作和封装步骤，同实施例3，在此不再赘述。
以上所述之最佳实施例意在具体说明本发明的思路：利用发光效率较高的紫外光和蓝光芯片取代效率较低的可见光芯片，并预先在透光面罩上制备单层或多层荧光薄膜，以保证LED的出光效率、光斑效果和批量生产时的一致性，同时把传统白光LED加工过程中的荧光材料调胶、涂布、烘烤作业去除。本发明之实施，并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于上述涉及思路，进行简单推演与替换，得到的具体的LED产品，都属于本发明的实施。
Claims (4)
1.一种LED产品的制作方法，所述LED产品为可见光LED，它包括芯片、高导热的金属基座、连接支架、透光面罩，透光面罩设于出光口，其特征在于：所述的透光面罩的内面附着有荧光薄膜；所述荧光薄膜是通过溅射、溶胶--凝胶方式附着在透光面罩内面，且不含有机物质；所述荧光粉薄膜材质为可被有色芯片发出的光激发，并发射设定可见光的单层或多层薄膜材料，LED产品的荧光单层薄膜至少包括任一种与芯片颜色配合可以发色的荧光物质；
所述附着有荧光薄膜的透光面罩制作过程包括以下步骤：
a、抛光玻璃或石英材质的透光面罩；
b、采用溅射或溶胶--凝胶方法在面罩上附着单层或多层薄膜；
c、对透光面罩上附着的薄膜热处理进行晶化，使其产生光致发光特性；
d、切割面罩以满足LED成品要求。
2.根据权利要求1所述的LED产品的制作方法，其特征在于：所述LED产品是红色、绿色、蓝色、紫色、黄色、橙色或白光的LED产品。
3.根据权利要求1所述的LED产品的制作方法，其特征在于：所述芯片是可发射蓝光、紫外光、红光、黄光、绿光、紫光、橙光或白光的芯片。
4.根据权利要求1所述的LED产品的制作方法，其特征在于：所述透光面罩的材质为玻璃或石英，外形是平板、凸面镜、凸透镜或多棱镜。
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