CN101916806A - Led封装方法及采用该方法封装成的led封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于LED封装领域，提供了一种LED封装方法及采用该方法封装成的LED封装结构。该方法包括下述步骤：固晶，将LED芯片固定在LED支架的引线框架上；焊线，通过键合线使LED芯片和引线框架实现电连接；制备荧光胶，均匀混合隔离胶和荧光粉，制成荧光胶；第一次点胶，将荧光胶点到反射杯中，以覆盖LED芯片；固化荧光粉与隔离胶，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤，形成远离所述LED芯片的弯月形荧光粉层。本发明采用反沉淀封装工艺进行LED封装，避免了由于荧光粉长期接触芯片导致温度过高，影响发光效率的问题，并减少了由散射引起的光损失及界面光损失，提高了LED的出光效率。

Description

LED封装方法及采用该方法封装成的LED封装结构
技术领域
本发明属于LED封装领域，尤其涉及一种LED封装方法及采用该方法封装成的LED封装结构。
背景技术
随着LED在照明领域的不断发展，人们对其出光效率的要求越来越高，LED的封装结构是影响出光效率的主要因素。目前，白光LED大多采用在蓝光芯片上覆盖封装胶的封装方式，荧光粉均匀分布在封装胶内，采用这种封装方式时，荧光粉发出的光经过多次散射，使其出射路线变长，增加了光的吸收，导致出光效率降低。还有部分封装结构是荧光粉紧贴芯片表面，芯片的热量直接传到荧光粉上，使荧光粉温度过高，导致荧光粉激发效率降低；同时，由于荧光粉长期处于高温状态，导致光衰较大，进而降低了LED的出光效率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种LED封装方法，旨在解决采用现有LED封装方法封装成的LED封装结构出光效率低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种LED封装方法，所述方法包括下述步骤：
固晶，将LED芯片固定在LED支架的引线框架上；
焊线，通过键合线使所述LED芯片和所述引线框架实现电连接；
制备荧光胶，均匀混合隔离胶和荧光粉，制成所述荧光胶；
第一次点胶，将所述荧光胶点到反射杯中，以覆盖所述LED芯片；
固化荧光粉与隔离胶，将所述第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤，形成远离所述LED芯片的弯月形荧光粉层。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的LED封装方法封装成的LED封装结构，该LED封装结构包括由支架塑胶和引线框架构成的LED支架、固定在所述引线框架上的LED芯片、用于反射所述LED芯片发出的光的反射杯、使所述LED芯片和所述引线框架实现电连接的键合线，以及混有荧光粉的封装胶，
所述荧光粉远离所述LED芯片，形成弯月形荧光粉层；
所述弯月形荧光粉层与所述LED芯片之间通过隔离胶相互隔离。
本发明实施例在封装过程中，采用反沉淀工艺形成弯月形的荧光粉层结构，使隔离胶的固化和荧光粉层结构一步成型，节省了另外涂覆荧光粉的步骤，并且二者之间不会形成明显的界面，大幅度减少了界面光损失；荧光粉层远离LED芯片呈现弯月形结构，避免了荧光粉直接接触芯片导致的受激发效率低、光衰较大的问题；并且，致密的弯月形结构有利于出光，并减少由光的散射导致的光吸收，提高了出光效率。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的LED封装方法的流程图；
图2是本发明第二实施例提供的LED封装方法的流程图；
图3a-3e是本发明第一、二实施例提供的LED封装方法的操作示意图；
图4是本发明第十二实施例提供的LED封装结构的剖面图；
图5是本发明第十三实施例提供的LED封装结构的剖面图；
图6是本发明第十四实施例提供的LED封装结构中反射杯的局部放大图。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例采用特殊工艺-反沉淀封装工艺形成弯月形荧光粉层结构，使隔离胶的固化和荧光粉层结构一步成型，致密的弯月形荧光粉层减少了由光的散射引起的光损失，并且降低了封装界面光损失；另外，避免了荧光粉与芯片直接接触导致温度过高，光衰增大的问题，提高了LED的出光效率。
本发明实施例提供了一种LED封装方法，该方法包括下述步骤：
固晶，将LED芯片固定在LED支架的引线框架上；
焊线，通过键合线使LED芯片和引线框架实现电连接；
制备荧光胶，均匀混合隔离胶和荧光粉，制成荧光胶；
第一次点胶，将荧光胶点到反射杯中，以覆盖LED芯片；
固化荧光粉与隔离胶，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤，形成远离LED芯片的弯月形荧光粉层。
本发明实施例还提供了一种采用上述的LED封装方法封装成的LED封装结构，该LED封装结构包括由支架塑胶和引线框架构成的LED支架、固定在引线框架上的LED芯片、用于反射LED芯片发出的光的反射杯、使LED芯片和引线框架实现电连接的键合线，以及混有荧光粉的封装胶，
荧光粉远离所述LED芯片，形成弯月形荧光粉层；
该弯月形荧光粉层与LED芯片之间通过隔离胶相互隔离。
本发明实施例在封装过程中，采用反沉淀工艺形成弯月形的荧光粉层结构，使隔离胶的固化和荧光粉层结构一步成型，节省了另外涂覆荧光粉的步骤，并且二者之间不会形成明显的界面，大幅度减少了界面光损失；荧光粉层远离LED芯片呈现弯月形结构，避免了荧光粉直接接触芯片导致的受激发效率低、光衰较大的问题；并且，致密的弯月形结构有利于出光，并减少由光的散射导致的光吸收，提高了出光效率。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图1和图3(图3a-3d)示出了本发明第一实施例提供的LED封装方法的流程图和操作示意图，详述如下：
在步骤S101中，将LED芯片1固定在LED支架的引线框架5上，如图3a；
在步骤S102中，将键合线7的两端分别与LED芯片1及引线框架5相连接，使LED芯片1和引线框架5实现电连接，如图3b；
在步骤S103中，均匀混合隔离胶9与荧光粉，制备荧光胶8；
在步骤S104中，进行第一次点胶，将荧光胶8点到反射杯中，以覆盖LED芯片1，如图3c；
在步骤S105中，固化荧光粉与隔离胶9，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤，形成弯月形荧光粉层10，如图3d。
在步骤S105中，可以单一温度持续烘烤，也可以不同温度分时间段烘烤。在倒置烘烤过程中，利用隔离胶9的表面张力形成凸透镜的结构，利用荧光粉的沉淀作用形成弯月形荧光粉层10，隔离胶9的固化和弯月形荧光粉层10的形成是一步成型，不需要额外涂覆荧光粉，这样不仅简化了封装工序，并且，隔离胶9和荧光粉层10之间没有封装界面，避免了光的界面损失，有利于提高出光效率。
实施例二：
图2和图3(图3a-3e)示出了本发明第二实施例提供的LED封装方法的流程图和操作示意图，详述如下：
本发明实施例是对上述实施例一提供的LED封装方法的进一步优化，步骤S201至步骤S205与上述实施例一中的步骤S101至S105相同，在步骤S205后，增加下述步骤：
在步骤S206中，将烘烤后的LED支架翻转过来后进行第二次点胶，如图3e。
在弯月形荧光粉层10外部覆盖外层封装胶11，用于保护荧光粉层10，通过选择合适粘结性能的隔离胶9和外层封装胶11，可使隔离胶9和外层封装胶11之间粘结良好，没有明显的封装界面，避免界面光损失。
在步骤S207中，固化外层封装胶，对第二次点胶后的半成品进行固化成型，形成完整的LED封装结构，成品图与图3e相同。
实施例三：
本发明实施例对上述实施例一或实施例二中的烘烤条件进行具体设置，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤的时间为6h，烘烤温度为25℃。
实施例四：
在本发明实施例中，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤的时间为2h，烘烤温度为45℃。
实施例五：
在本发明实施例中，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤的时间为0.5h，烘烤温度为150℃。
实施例六：
在本发明实施例中，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤时，采用不同温度分时间段进行烘烤。
在25℃的温度下烘烤4h，继续在120℃的温度下烘烤1h，最后在150℃的温度下烘烤0.5h。
实施例七：
在本发明实施例中，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤时，采用不同温度分时间段进行烘烤。
在45℃的温度下烘烤2h，然后在150℃的温度下烘烤1h。
实施例八：
在本发明实施例中，将第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤时，采用不同温度分时间段进行烘烤。
在80℃的温度下烘烤2h，然后在150℃的温度下烘烤0.5h。
实施例九：
在本发明实施例中，第一次和第二次点胶的点胶量通过现有的精密点胶设备及反射杯的特殊结构进行控制。该反射杯为阶梯型结构，包括至少两个杯面，相邻杯面之间设有平台。实际封装工序中，反射杯优选双层结构，即包括第一杯面2、第二杯面3，以及二者之间的平台4，三者为一体结构。第一次点胶时，通过第一杯面2的高度和杯面的倾斜角度以及平台4控制点较量。第二次点胶时，通过第二杯面3的高度及斜面的倾斜角度控制点较量。
为了更好的控制点较量，平台4设有防溢胶结构。该结构可以为锯齿型结构，也可以是其他具有防溢胶功能的结构。
实施例十：
在本发明实施例中，荧光粉可以是由红粉、绿粉、黄粉、橙粉中的两种、三种或者四种混合而成，也可以是其中的一种，只要其受激发出的光能与LED芯片发出的光混合形成白光即可。荧光粉的成分可以是铝酸盐、硅酸盐或氮化物(包括氮氧化物)。
弯月形荧光粉层中荧光粉的密度为2～8g/cm3，优选4～6g/cm3；荧光粉的粒径为10～50μm，优选11～30μm。
实施例十一：
在本发明实施例中，隔离胶9和封装胶11可以是同种材料也可以是不同材料，通过选择合适粘结性能的封装胶使两者具有良好的粘结强度，在本发明实施例中，封装胶材料可以是环氧树脂、硅胶，或者改性的环氧树脂或者改性的硅胶等，隔离胶和外层封装胶的粘度为100～4000mPa.s。
实施例十二：
图4示出了本发明第十二实施例提供的采用上述实施例一所述的LED封装方法封装成的LED封装结构的剖面图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
该LED封装结构包括由支架塑胶6和引线框架5构成的LED支架、固定在引线框架5上的LED芯片1、用于反射LED芯片1发出的光的反射杯、使LED芯片1和引线框架5实现电连接的键合线7，以及混有荧光粉的封装胶。
其中，荧光粉远离LED芯片1，形成致密的弯月形荧光粉层10，其中间的厚度大于边缘的厚度，因为LED芯片1发出的光在正上方的光通量通常比周边的光通量大，因此这种中间厚、边缘薄的荧光粉层结构恰好有利于出光。另外，传统的封装结构中，荧光粉均匀分布于封装胶中，靠近芯片表面的荧光粉发出的光要穿透较厚的荧光粉层才能射出，穿透过程中由于荧光粉粒径较大，会发生多次散射现象，导致光的出射路线变长，增加了光的吸收，甚至有些光线难以从荧光胶中射出，导致出光效率较低。而在本发明实施例中，荧光粉分布相对集中，避免了光的出射路线变长的现象，减少了光的吸收损失，有利于提高LED的出光效率。
弯月形荧光粉层10与LED芯片1通过隔离胶9相互隔离，使弯月形荧光粉层10长期处于相对较低的温度，有利于提高荧光粉的受激效率，并减小光衰。弯月形荧光粉层10与隔离胶9的固化是一步成型的，二者之间不存在封装界面，可以减少光的界面损失，进一步提高LED的出光效率。可以理解，隔离胶9中会混有少量的荧光粉，荧光粉层10也是荧光粉与隔离胶的混合物。
实施例十三：
图5示出了本发明第十三实施例提供的LED封装结构的剖面图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本发明实施例是对上述实施例十二提供的LED封装结构的进一步优化，具体地，在荧光粉层10的外部还覆盖有外层封装胶11，用于保护荧光粉层10不受污染，减少空气、湿气对其产生的影响。通过选择合适粘结性能的隔离胶和外层封装胶，使二者之间粘结良好，也不会产生明显的封装界面，减少界面光损失，进一步提高出光效率。并且，荧光粉受激发后发出的部分光在外层封装胶11与空气之间会发生全反射，被反射回来的光可通过致密的弯月形荧光粉层10改变传播方向，最终射出LED，进一步提高了出光效率。
实施例十四：
图6示出了本发明第十四实施例提供的反射杯的局部放大图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
在本发明实施例中，反射杯包括至少两个杯面，在相邻杯面之间设有平台，平台与杯面是一体结构，使反射杯的杯面呈阶梯型，该结构有利于控制荧光粉和隔离胶的用量。根据实际应用情况，反射杯可包括第一杯面2和第二杯面3，二者之间设有平台4，通过第一杯面2的倾斜角度及高度以及平台4共同控制隔离胶和荧光粉的用量。
为了更好地控制隔离胶和荧光粉的用量，平台4可以设置防溢胶结构，具体可以为锯齿型结构，当然也可以是其他具有防溢胶功能的结构。
实施例十五：
在本发明实施例中，荧光粉可以是由红粉、绿粉、黄粉、橙粉中的两种、三种或者四种混合而成，也可以是其中的一种，只要其受激发出的光能与LED芯片发出的光混合形成白光即可。荧光粉的成分可以是铝酸盐、硅酸盐或氮化物(包括氮氧化物)。
弯月形荧光粉层中荧光粉的密度为2～8g/cm3，优选4～6g/cm3；粒径为10～50μm，优选11～30μm。
实施例十六：
在本发明实施例中，隔离胶9和外层封装胶11可以是同种材料也可以是不同材料，通过选择合适粘结性能的封装胶材料，可使两者具有良好的粘结强度，在本发明实施例中，封装胶材料可以是环氧树脂、硅胶，或者改性的环氧树脂或者改性的硅胶等，隔离胶和外层封装胶的粘度为100～4000mPa.s。
本发明实施例采用反沉淀工艺形成远离LED芯片的弯月形的荧光粉层结构，避免了荧光粉长期接触芯片表面而引起温度过高，导致受激发效率低，光衰较大的问题；致密的弯月形结构有利于出光，并可减少因散射引起的光损失，提高LED的出光效率。隔离胶的固化与荧光粉层的形成是一步成型，二者之间不存在封装界面，可以减少光的界面损失。通过选择合适粘结性能的封装胶材料，可使隔离胶和外层封装胶之间具有良好的粘结强度，不产生封装界面，避免界面光损失，进一步提高了LED的出光效率。利用反射杯的双层或多层结构及具有防溢胶结构的平台，可以精密控制点胶量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED封装方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
固晶，将LED芯片固定在LED支架的引线框架上；
焊线，通过键合线使所述LED芯片和所述引线框架实现电连接；
制备荧光胶，均匀混合隔离胶和荧光粉，制成所述荧光胶；
第一次点胶，将所述荧光胶点到反射杯中，以覆盖所述LED芯片；
固化荧光粉与隔离胶，将所述第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤，形成远离所述LED芯片的弯月形荧光粉层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一次点胶后的LED支架倒置并进行烘烤的烘烤时间为0.5～6h，烘烤温度为25～150℃。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：
第二次点胶，在所述弯月形荧光粉层外部覆盖外层封装胶；
固化所述外层封装胶。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次点胶的点胶量通过所述反射杯的结构控制，所述反射杯包括至少两个杯面，相邻杯面之间设有平台，使所述反射杯呈一体的阶梯型结构。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平台设有防溢胶结构。
6.一种采用权利要求1所述的LED封装方法封装成的LED封装结构，包括由支架塑胶和引线框架构成的LED支架、固定在所述引线框架上的LED芯片、用于反射所述LED芯片发出的光的反射杯、使所述LED芯片和所述引线框架实现电连接的键合线，以及混有荧光粉的封装胶，其特征在于，
所述荧光粉远离所述LED芯片，形成弯月形荧光粉层；
所述弯月形荧光粉层与所述LED芯片之间通过隔离胶相互隔离。
7.如权利要求6所述的LED封装结构，其特征在于，所述弯月形荧光粉层的外部覆盖有外层封装胶。
8.如权利要求6所述的LED封装结构，其特征在于，所述反射杯包括至少两个杯面，相邻杯面之间设有平台，使所述反射杯呈一体的阶梯型结构。
9.如权利要求8所述的LED封装结构，其特征在于，所述反射杯包括第一杯面、第二杯面，以及位于二者之间的平台。
10.如权利要求8或9所述的LED封装结构，其特征在于，所述平台设有防溢胶结构。
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