CN102130282A - 白光led封装结构及封装方法 - Google Patents

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张汝京
黄宏嘉
牛崇实
张翼德
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Abstract

本发明公开了一种白光LED封装结构，该封装结构通过在芯片表面制作一个聚焦透镜，并将荧光体透明薄膜贴于反光杯的顶部，由于所述荧光体透明薄膜距芯片表面有一定距离，从而不仅提高了器件的可靠性，并且大大提高了白光LED的出光效率；同时，还提供一种上述白光LED封装结构的封装方法，该方法只需将所述荧光体透明薄膜贴于所述反光杯的顶部，从而不需单独对荧光粉进行点胶制作工艺，因此能大幅度减少制备成本。

Description

白光LED封装结构及封装方法
技术领域
本发明涉及LED封装技术领域，尤其涉及一种白光LED封装结构及封装方法。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。当半导体PN结的两端加上正向电压后，注入PN结中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出颜色为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光。
由于单个LED只发射一种波长的光，因此真正发射白光的LED是不存在的，目前只能利用不同波长的光合成白光。
目前制备白光LED的方法主要有两种：第一种方法是将红、绿、蓝(RGB)三种LED芯片封装在一起混合发出白光；第二种方法是通过荧光粉转换得到白光LED。其中，第一种方法制备的白光LED的综合性能较好，但是绿光LED芯片的转换效率低、成本高，因此限制了该方法的推广；而第二种方法可单独利用蓝光LED与荧光粉合成白光，其原理为在蓝光LED上覆盖荧光粉，所述荧光粉在受到蓝光激励时会发出红光和/或黄光，于是得到了蓝光和红光和/或黄光的混合物，在肉眼看来就如白色光；由于蓝光LED的技术成熟，转换效率高，因此，第二种方法成为目前制备白光LED的主流方法。
在利用荧光粉转换制备白光LED的过程中，器件的封装结构及封装方法是非常关键的，这是因为封装结构及封装方法直接影响白光LED的使用性能和寿命。
请参考图1，其为传统的白光LED的封装结构，如图1所示，传统的白光LED封装结构包括：
导热基板101；
LED芯片单元102，固定在所述导热基板101上；
反光杯103，设置在所述导热基板101上，位于所述LED芯片单元102的外围；
掺荧光粉胶层104，涂敷在所述LED芯片单元102上，并填充在所述反光杯103之间。
其中，所述掺荧光粉胶层104包括荧光粉及硅胶，通过将荧光粉与液体状的硅胶进行混合，然后直接涂敷于所述LED芯片单元102上形成。然而，由于无法对荧光粉的涂敷厚度和形状进行精确控制，导致上述方法得到的白光LED会有偏蓝或是色差情况产生。
为了解决荧光粉涂敷厚度不均匀的问题，保形涂层(Conformal coating)技术应运而生，请参考图2，图2为采用保形涂层技术得到的白光LED的封装结构，如图2所示，该白光LED封装结构包括：
导热基板201；
LED芯片单元202，固定在所述导热基板201上；
反光杯203，设置在所述导热基板201上，位于所述LED芯片单元202的外围；
掺荧光粉胶层204，涂敷在所述LED芯片单元202的表面，且所述掺荧光粉胶层204与所述反光杯203之间存在一间距，即所述掺荧光粉胶层204未完全填充所述反光杯203；
透明胶层205，涂敷在所述掺荧光粉胶层204的外围，填充在所述反光杯203内。
由于所述掺荧光粉胶层204只涂敷在所述LED芯片单元202的表面，因此，所述掺荧光粉胶层204的形状及涂敷厚度很好控制，从而保障了白光LED光色的均匀性。
然而，上述白光LED的封装结构需经两次点胶工艺得到，即先将所述掺荧光粉胶层204点在LED芯片表面，再将所述透明胶层205点在所述掺荧光粉胶层204的表面，因此，该白光LED的封装结构的制备方法效率较低；此外，当荧光粉直接涂覆在芯片表面时，由于光散射的存在，造成出光效率较低。
因此，有必要对上述白光LED封装结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种白光LED封装结构及封装方法，以提高白光LED的性能。
为解决上述问题，本发明提出一种白光LED封装结构，包括：
导热基板；
反光杯，固定于所述导热基板上，所述反光杯的顶部开口；
LED芯片单元，固定于所述导热基板上，且位于所述反光杯内；
聚焦透镜，形成于所述反光杯内，且位于所述LED芯片单元的表面；以及
荧光体透明薄膜，位于所述反光杯的顶部，将所述反光杯密封。
可选的，所述聚焦透镜的材料为透明胶层。
可选的，所述透明胶层为硅胶或环氧树脂。
可选的，所述荧光体透明薄膜为荧光粉与透明胶层均匀混合制成的薄膜胶带。
可选的，所述荧光粉为蓝光激发红光和/或黄光荧光粉。
可选的，所述LED芯片单元为蓝光LED芯片单元。
同时，为解决上述问题，本发明还提出一种上述白光LED封装结构的制备方法，该方法包括如下步骤：
制备LED芯片单元；
准备导热基板，并将所述导热基板进行清洗及烘干，其中，所述导热基板上设有焊盘；
将所述LED芯片单元固定至所述导热基板相应的焊盘上；
准备引线，并将所述引线连接至所述LED芯片单元的电极上；
将反光杯安装至所述导热基板上；
在所述反光杯内形成聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述LED芯片单元的表面；以及
贴膜封装，将所述荧光体透明薄膜贴于所述反光杯的顶部，将所述反光杯密封。
可选的，所述制备LED芯片单元包括如下步骤：
提供衬底，并在所述衬底上制备LED芯片；
将所述LED芯片进行划片，形成多个LED芯片单元。
可选的，所述衬底为蓝宝石。
可选的，所述导热基板为PCB板。
可选的，所述导热基板为LED支架。
可选的，该方法在贴膜封装后还包括切膜的步骤，将所述LED支架进行切割分离。
可选的，所述LED芯片单元通过银胶固定至所述导热基板相应的焊盘上。
可选的，在所述反光杯内形成聚焦透镜包括如下步骤：
点胶，将所述透明胶层注入至所述反光杯内，并覆盖所述LED芯片单元及所述引线；
高温烘胶，对所述透明胶层进行高温烘烤，形成聚焦透镜。
可选的，所述高温烘胶的温度为120～250℃。
本发明由于采用以上的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1)本发明提供的白光LED封装结构通过在LED芯片单元表面制作一个聚焦透镜，并将荧光体透明薄膜贴于反光杯的顶部，由于所述荧光体透明薄膜距LED芯片单元表面有一定距离，从而不仅提高了器件的可靠性，并且大大提高了白光LED的出光效率；
2)本发明提供的白光LED封装结构的制备方法只需将所述荧光体透明薄膜贴于所述反光杯的顶部，从而不需单独对荧光粉进行点胶制作工艺，因此能大幅度减少制备成本。
附图说明
图1为传统的白光LED的封装结构；
图2为采用保形涂层技术得到的白光LED的封装结构；
图3为本发明实施例提供的白光LED的封装结构；
图4为本发明实施例提供的白光LED的封装结构的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的白光LED封装结构及封装方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种白光LED封装结构，该封装结构通过在LED芯片单元表面制作一个聚焦透镜，并将荧光体透明薄膜贴于反光杯的顶部，由于所述荧光体透明薄膜距LED芯片单元表面有一定距离，从而不仅提高了器件的可靠性，并且大大提高了白光LED的出光效率；同时，还提供一种上述白光LED封装结构的封装方法，该方法只需将所述荧光体透明薄膜贴于所述反光杯的顶部，从而不需单独对荧光粉进行点胶制作工艺，因此能大幅度减少制备成本。
请参考图3，其为本发明实施例提供的白光LED的封装结构，如图3所示，本发明实施例提供的白光LED封装结构，包括：
导热基板301；
反光杯303，固定于所述导热基板301上，其中，所述反光杯303的顶部具有一开口；
LED芯片单元302，固定于所述导热基板301上，且位于反光杯303内；
聚焦透镜304，形成于所述反光杯303内，且位于所述LED芯片单元302的表面；以及
荧光体透明薄膜305，位于所述反光杯303的顶部，并将反光杯303密封。
其中，所述聚焦透镜304可离所述荧光体透明薄膜305有一定距离(如图3示意)，也可以与所述荧光体透明薄膜305接触，即所述荧光体透明薄膜305与所述聚焦透镜304相切。
由于该白光LED封装结构通过在所述LED芯片单元302的表面制作一个聚焦透镜304，并将荧光体透明薄膜305贴于反光杯303的顶部，由于所述荧光体透明薄膜305距LED芯片单元302表面有一定距离，从而不仅提高了器件的可靠性，并且大大提高了白光LED的出光效率。
进一步地，所述聚焦透镜304的材料为透明胶层；所述透明胶层的透光率高、折射率高，从而有效减少了光子的损失，提高了取光效率。
进一步地，所述透明胶层为硅胶或环氧树脂。
进一步地，所述荧光体透明薄膜305为荧光粉与透明胶层均匀混合制成的薄膜胶带，从而只需将所述荧光体透明薄膜305粘贴至所述反光杯303的顶部即可，不需进行荧光粉点胶工艺。
进一步地，所述荧光粉为蓝光激发红光和/或黄光荧光粉。
进一步地，所述LED芯片单元302为蓝光LED芯片单元，这是因为目前蓝光LED的技术相对较成熟，其转换效率较高。
请继续参考图4，其为本发明实施例提供的白光LED的封装结构的制备方法的流程图，如图4所示，本发明实施例提供的上述白光LED封装结构的制备方法包括如下步骤：
S301、制备LED芯片单元；
进一步地，所述制备LED芯片单元包括如下步骤：首先，提供衬底，并在所述衬底上制备LED芯片；接着，将所述LED芯片进行划片，形成多个LED芯片单元。更具体地，首先将所述衬底进行背面减薄；然后对所述LED芯片及所述衬底进行划片，形成划片槽；接着再对所述LED芯片依次进行裂片及扩张，以制备多个LED芯片单元。其中，所述衬底优选为蓝宝石。
S302、准备导热基板，并将所述导热基板进行清洗及烘干，其中，所述导热基板上设有焊盘；
在本发明的一个具体实施例中，所述导热基板为LED支架；当然在发明其他具体实施例中，所述导热基板也可以为PCB板。
S303、将所述LED芯片单元固定至所述导热基板相应的焊盘上；
进一步地，所述LED芯片单元通过银胶固定至所述导热基板相应的焊盘上；具体地，将银胶注入至所述LED芯片单元的底部，然后将所述LED芯片单元安装在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将所述LED芯片单元一个一个安装在PCB板或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。
S304、准备引线，并将所述引线连接至所述LED芯片单元的电极上；
S305、将反光杯安装至所述导热基板上；
S306、在所述反光杯内形成聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述LED芯片单元的表面；
进一步地，在所述反光杯内形成聚焦透镜包括如下步骤：首先，执行点胶工艺，即，将所述透明胶层注入至所述反光杯内，并覆盖所述LED芯片单元及所述引线；接着，执行高温烘胶工艺，即，对所述透明胶层进行高温烘烤，形成聚焦透镜。其中，所述高温烘胶工艺的温度例如为120～250℃。
S307、贴膜封装，将所述荧光体透明薄膜贴于所述反光杯的顶部，将所述反光杯密封。
在本发明的另一个具体实施例中，在执行完步骤S307之后，还包括切膜的步骤，以将所述导热基板(在本实施例中为LED支架)进行切割分离。
综上所述，本发明提供了一种白光LED封装结构，该封装结构通过在LED芯片单元表面制作一个聚焦透镜，并将荧光体透明薄膜贴于反光杯的顶部，由于所述荧光体透明薄膜距LED芯片单元表面有一定距离，从而不仅提高了器件的可靠性，并且大大提高了白光LED的出光效率；同时，还提供一种上述白光LED封装结构的封装方法，该方法只需将所述荧光体透明薄膜贴于所述反光杯的顶部，从而不需单独对荧光粉进行点胶制作工艺，因此能大幅度减少制备成本。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种白光LED封装结构，其特征在于，包括：
导热基板；
反光杯，固定于所述导热基板上，其中所述反光杯的顶部具有开口；
LED芯片单元，固定于所述导热基板上，且位于所述反光杯内；
聚焦透镜，形成于所述反光杯内，且位于所述LED芯片单元的表面；以及
荧光体透明薄膜，位于所述反光杯的顶部，将所述反光杯密封。
2.如权利要求1所述的白光LED封装结构，其特征在于，所述聚焦透镜的材料为透明胶层。
3.如权利要求2所述的白光LED封装结构，其特征在于，所述透明胶层为硅胶或环氧树脂。
4.如权利要求1所述的白光LED封装结构，其特征在于，所述荧光体透明薄膜为荧光粉与透明胶层均匀混合制成的薄膜胶带。
5.如权利要求4所述的白光LED封装结构，其特征在于，所述荧光粉为蓝光激发红光和/或黄光荧光粉。
6.如权利要求5所述的白光LED封装结构，其特征在于，所述LED芯片单元为蓝光LED芯片单元。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备LED芯片单元；
准备导热基板，并将所述导热基板进行清洗及烘干，其中，所述导热基板上设有焊盘；
将所述LED芯片单元固定至所述导热基板相应的焊盘上；
准备引线，并将所述引线连接至所述LED芯片单元的电极上；
将反光杯安装至所述导热基板上；
在所述反光杯内形成聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述LED芯片单元的表面；以及
贴膜封装，将所述荧光体透明薄膜贴于所述反光杯的顶部，将所述反光杯密封。
8.如权利要求7所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述制备LED芯片单元包括如下步骤：
提供衬底，并在所述衬底上制备LED芯片；
将所述LED芯片进行划片，形成多个LED芯片单元。
9.如权利要求8所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石。
10.如权利要求7所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述导热基板为PCB板。
11.如权利要求7所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述导热基板为LED支架。
12.如权利要求11所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，该方法在贴膜封装后还包括切膜的步骤，将所述LED支架进行切割分离。
13.如权利要求7所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述LED芯片单元通过银胶固定至所述导热基板相应的焊盘上。
14.如权利要求7所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，在所述反光杯内形成聚焦透镜包括如下步骤：
点胶，将所述透明胶层注入至所述反光杯内，并覆盖所述LED芯片单元及所述引线；
高温烘胶，对所述透明胶层进行高温烘烤，形成聚焦透镜。
15.如权利要求14所述的白光LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述高温烘胶的温度为120～250℃。
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