CN102157665A

CN102157665A - 一种led芯片封装结构及其封装方法

Info

Publication number: CN102157665A
Application number: CN2011100696777A
Authority: CN
Inventors: 曹先雄; 孙春娟; 戚运东
Original assignee: Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Current assignee: Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2011-08-17

Abstract

本发明公开了一种LED芯片封装结构及其封装方法。其中，该LED芯片封装结构，包括杯体，设有电极；芯片，固定在杯体的杯底上；导线，连接芯片与杯体的电极；杯体内填充有第一胶体和第二胶体，其中，第一胶体设置在杯底上形成第一胶体层，其上表面低于芯片上表面所在的水平面0～0.02mm；第二胶体混合有荧光粉，形成第二胶体层，设置在第一胶体上。本发明的LED芯片封装结构，能够有效防止荧光粉沉淀到芯片上表面以下的位置，解决了现有技术中因荧光粉较大量的沉淀到杯体底部而造成的荧光粉利用率低的技术问题，而且不需要在胶水费用上花费过多，降低了成本。

Description

一种LED芯片封装结构及其封装方法

技术领域

本发明涉及LED制造领域，具体而言，涉及一种LED芯片封装结构及其封装方法。

背景技术

LED以其自身具有发光效率高、耗电量小、发热量低、体积小、环保节能、寿命长等诸多优点，得到广泛的应用。在LED芯片封装方法中，以SMD贴片封装应用最为广泛。目前SMD贴片封装方法是：先在杯底中间点散热胶，将芯片粘在其上，烘烤后，进行两电极焊线，最后用荧光粉与A\B胶的混合物填充杯体。如图1、2所示，封装完毕后的LED自杯体5’内向外包括：散热胶1’，芯片2’，金线3’，荧光粉与A\B胶混合物4’，其中，芯片两端电极由金线3’引导，与杯体5’的电极7’相连。这种通用封装方式，在荧光粉颗粒大的情况下需要选择粘度系数大的胶水，混合后直接注入进行封装，这不仅提高了胶水费用，而且在点胶过程中，时间和力度上需要控制非常准确，任一环节出现问题都可能使荧光粉沉淀，同时烘烤温度把握不准，可能会使部分荧光粉沉淀而不能得到有效激发，降低发光效率，从而使不良品率提高；如果无法对荧光粉的涂敷厚度和形状进行精确控制，就会导致出射光色彩不一致，出现光偏色现象。

为了使芯片2’上表面荧光粉均匀，从而提高发光效率，人们针对荧光粉颗粒大小对胶水进行了一系列改善，使胶水粘度系数尽可能满足大颗粒荧光粉的指标要求，但是这种方法在很大程度上提高了成本；另一方面，人们尝试将荧光粉颗粒尽量做小，使荧光粉颗粒与胶水能充分混合，但这种方法导致荧光粉的颗粒减小，不利于大尺寸LED芯片的发光，较大地降低了发光效率。

因此，如何在应用大颗粒荧光粉的情况下，减少或者避免荧光粉的沉淀，成为人们亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种LED芯片封装结构及其封装方法，以解决现有技术中荧光粉不均匀沉淀而导致利用率低的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种LED芯片封装结构，包括杯体，设有电极；芯片，固定在杯体的杯底上；导线，连接芯片与杯体的电极；杯体内填充有第一胶体和第二胶体，其中，第一胶体设置在杯底上形成第一胶体层，其上表面低于芯片上表面所在的水平面0～0.02mm；第二胶体混合有荧光粉，形成第二胶体层，设置在第一胶体上。

进一步地，杯体的内壁上设有银镀层。

进一步地，银镀层的厚度为0.2～0.4μm。

根据本发明的另一方面，提供了一种LED芯片封装方法，包括将芯片固定在杯体上、焊线及封装步骤，封装步骤包括以下具体步骤：填充第一胶体，其上表面低于芯片上表面所在的水平面0～0.02mm；进行第一次烘烤，形成第一胶体层；填充第二胶体，其混合有荧光粉；以及进行第二次烘烤，形成第二胶体层。

进一步地，在将芯片固定在杯体上之前，将杯体的内壁镀一层银。

进一步地，第一次烘烤是在50～80℃烘烤10～30分钟的条件下完成的。

进一步地，第二次烘烤包括：首先在50～80℃下烘烤30～45分钟，然后在150℃下烘烤2～4个小时。

进一步地，在将芯片固定在杯体上之前，杯体在130℃下烘烤30分钟。

进一步地，将芯片固定在杯体上的步骤包括：用散热胶将芯片水平固定在杯体底部中央，在100～170℃下烘烤1.5～2.5小时。

本发明的LED芯片封装结构，通过荧光粉涂抹方式的改变，使芯片上表面以下只填充胶而无荧光粉，这样在芯片上表面所在的水平面形成荧光粉界面，能够有效防止荧光粉沉淀到芯片上表面以下的位置，解决了现有技术中因荧光粉较大量的沉淀到杯体底部而造成的荧光粉利用率低的技术问题，而且不需要在胶水费用上花费过多，降低了成本；杯体的内壁上设有银镀层，可以使杯体内壁表面光滑，有利于芯片四周折射到杯壁的光反射到界面，提高发光效率。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中封装的LED封装结构的剖面示意图；

图2示出了现有技术中封装的LED封装结构的俯视示意图；

图3示出了本发明实施例1中的LED封装结构的剖面示意图；以及

图4示出了本发明实施例2中的LED封装结构的剖面示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供的LED芯片封装结构，包括设有电极的杯体，芯片通过散热胶固定在杯体的杯底中央，导线将芯片与杯体的电极连接，杯体内填充有第一胶体和第二胶体，第一胶体设置在杯底上形成第一胶体层，第一胶体层的上表面低于芯片的上表面所在的水平面0～0.02mm，第二胶体设置在第一胶体上，形成第二胶体层，其中，第二胶体中混合有荧光粉。

本发明所提供的LED芯片封装结构所采用的杯体可以是铁、铜、银等金属加工制备而成，芯片可以是小功率单极芯片，也可以是大功率双电极芯片，散热胶不仅起固定芯粒作用，而且起到散热作用，降低产品的热阻，使PN结产生的热量能尽快的散发出去，不仅可提高产品的饱和电流，提高产品的发光效率，同时也提高了产品的可靠性和寿命。

进一步地，杯体的内壁上设有银镀层。银镀层可以使杯体内壁表面光滑，有利于芯片四周折射到杯壁的光反射到界面，提高发光效率。优选地，银镀层厚度为0.2～0.4μm。

本发明提供的LED芯片封装结构所采用的第一胶体A\B胶，第二胶体是荧光粉与A\B胶混合物，因为本发明采用的是蓝光芯片，所以采用了黄色荧光粉，使其激发发出白光。

本发明提供的封装结构中包括两层胶，在芯片的上表面以下只填充A\B胶而无荧光粉，这样在芯片上表面所在的水平面形成荧光粉界面，能够有效防止荧光粉沉淀到芯片上表面以下的位置，解决了现有技术中因荧光粉较大量的沉淀到杯体底部而造成的荧光粉利用率低的技术问题。

根据本发明的另一个方面，提供了一种LED芯片封装结构的封装方法，包括将芯片固定在杯体上、焊线及封装步骤，其中，封装步骤具体如下：填充第一胶体，至其上表面低于芯片上表面所在的水平面0～0.02mm；进行第一次烘烤；填充第二胶体，其混合有荧光粉；以及进行第二次烘烤。

本发明提供的将芯片固定在封装结构的杯底上的步骤，具体而言，是在杯底正中间点散热胶固定芯粒，注意芯片下表面由散热胶完全覆盖，上表面不能粘有散热胶，芯粒不能有倾斜或者偏移，否则将影响散热效果和发光效率；然后将固定有芯片的杯体放进烤箱进行100～170℃烘烤1.5～2.5小时。

本发明所指的“焊线”步骤包括：从烤箱中取出杯体，利用导线将芯片与杯体上的电极连接起来。根据芯片电极的大小来选择导线，焊点宽度应为线径1.2～2.5倍，以2倍为宜，第一点焊应80％以上位于焊垫上，第二焊点应100％位于支架正中心，同时第一点、第二点之间距应为晶粒边长的2～4倍，以3倍为宜，线弧最高点应为晶粒高度的1.2～2.5倍，优选地，为2倍。

本发明所采用的填充胶体的方法为常规方法，在这里就不再赘述了。需要注意的一点是，在填充第一胶体，形成第一层胶体层的过程中，需要控制第一胶体层与芯片上表面所在水平面之间的距离，在本发明提供的实施方式中，需要将该距离控制在0～0.02mm，如果第一胶体层的上表面过低，则起不到防止荧光粉沉淀到芯片上表面以下位置的作用，如果第一胶体层的上表面过高，覆盖了芯片上表面，则不利于荧光粉的激发，会降低发光效率。

完成第一胶体的填充后，将杯体在50～80℃下烘烤10～30分钟，形成第一胶体层。

然后填充第二胶体，使得第二胶体堆积在第一胶体层上。填充完毕后，进行第二次烘烤，形成第二胶体层。这样就制成了本发明所提供的LED芯片封装结构。优选地，在本发明提供的具体实施方式中，第二次烘烤包括两个阶段，第一阶段是在50～80℃下烘烤30～45分钟，使得两层胶的表面能够有效的结合，然后在150℃的温度下烘烤2～4个小时，使得第二胶体充分固化。

优选地，在将芯片固定在杯体上之前，需要将杯体在130℃下烘烤30分钟，其目的是一方面对杯体除湿，另一方面是对杯体进行预热，可以减少点胶后气泡的产生。

优选地，在将芯片固定在杯体上之前，在杯体的内壁镀一层银，银镀层可以使杯体内壁表面光滑，有利于芯片四周折射到杯壁的光反射到界面，提高发光效率。

本发明提供的LED封装方法，通过荧光粉涂抹方式的改变，芯片上表面以下只填充胶而无荧光粉，这样在芯片上表面所在的水平面形成荧光粉界面，解决能够有效防止荧光粉沉淀到芯片上表面以下的位置，解决了现有技术中因荧光粉较大量的沉淀到杯体底部而造成的荧光粉利用率低的技术问题，而且不需要在胶水费用上花费过多，降低了成本。

实施例1

如图3所示的LED芯片封装结构，蓝光芯片2由散热胶1固定在杯体5的杯底中央，导线3将芯片2的正负极与杯体5的电极连接，杯体5内填充有两层胶，第一层胶为A\B胶，其上表面与芯片2的上表面水平面平齐，第二层为混合有黄色荧光粉的A\B胶。其中，散热胶1起到固定和散热作用，蓝光波段通过黄色荧光粉激发转变为白光。

封装步骤：

1.将杯体5放进烤箱130℃进行烘烤30分钟；

2.在杯底5正中间点散热胶1固定芯片2；

3.把固定好芯片2的杯体5放进烤箱进行100℃烘烤2.5小时；

4.取出杯体5进行芯片焊线，焊点宽度为线径2倍，第一点焊80％位于焊垫上，第二焊点100％位于支架正中心，同时第一点、第二点之间距为晶粒边长的3倍，线弧最高点为晶粒高度的2倍；

5.第一次填胶至与芯片2上表面所在水平面平齐，50℃烘烤30分钟；

6.第二次填充混合有荧光粉的胶后50℃烘烤45分钟，然后150℃烘烤4个小时，使两层胶的表面能够有效的结合。

实施例2

如图4所示的LED芯片封装结构，蓝光芯片2由散热胶1固定在杯体5的杯底中央，导线3将芯片2的正负极与杯体5的电极连接，杯体5内填充有两层胶，第一层胶为A\B胶，上表面与芯片2的上表面水平面平齐，第二层为混合有黄色荧光粉的A\B胶，在杯体5的内壁上还设有银镀层8，其厚度为0.2μm。

封装步骤：

1.在杯体5的内壁上镀一层银，厚度为0.2μm；

2.将杯体5放进烤箱130℃进行烘烤30分钟；

3.在杯底5正中间点散热胶1固定芯片2；

4.把固定好芯片2的杯体5放进烤箱进行170℃烘烤1.5小时；

5.取出杯体5进行芯片焊线，焊点宽度为线径1.2倍，第一点焊85％位于焊垫上，第二焊点100％位于支架正中心，同时第一点、第二点之间距为晶粒边长的2倍，线弧最高点为晶粒高度的1.2；

6.第一次填胶低于芯片上表面所在水平面0.02mm，80℃烘烤10分钟；

7.第二次填充混合有荧光粉的胶后80℃烘烤30分钟，然后150℃烘烤2个小时，使两层胶的表面能够有效的结合。

在本发明的其他实施例中，在杯体5的内壁上的银镀层8，其厚度为0.4μm；焊点宽度线径2.5倍，第一点焊80％位于焊垫上，第二焊点100％位于支架正中心，同时第一点、第二点之间距为晶粒边长的4倍，线弧最高点为晶粒高度的2.5倍。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED芯片封装结构，包括

杯体(5)，设有电极；

芯片(2)，固定在所述杯体(5)的杯底上；

导线(3)，连接所述芯片(2)与杯体(5)的电极；

其特征在于，所述杯体(5)内填充有第一胶体和第二胶体，其中，

所述第一胶体设置在所述杯底上形成第一胶体层，其上表面低于所述芯片(2)上表面所在的水平面0～0.02mm；

所述第二胶体混合有荧光粉，形成第二胶体层，设置在所述第一胶体上。

2.根据权利要求1所述的LED芯片封装结构，其特征在于，所述杯体(5)的内壁上设有银镀层(8)。

3.根据权利要求2所述的LED芯片封装结构，其特征在于，所述银镀层(8)的厚度为0.2～0.4μm。

4.一种LED芯片封装方法，包括将芯片固定在杯体上、焊线及封装步骤，其特征在于，所述封装步骤包括以下具体步骤：

填充第一胶体，其上表面低于所述芯片上表面所在的水平面0～0.02mm；

进行第一次烘烤，形成第一胶体层；

填充第二胶体，其混合有荧光粉；以及

进行第二次烘烤，形成第二胶体层。

5.根据权利要求4所述的LED芯片封装方法，其特征在于，在所述将芯片固定在杯体上之前，将所述杯体的内壁镀一层银。

6.根据权利要求4所述的LED芯片封装方法，其特征在于，所述第一次烘烤是在50～80℃烘烤10～30分钟的条件下完成的。

7.根据权利要求4所述的LED芯片封装方法，其特征在于，所述第二次烘烤包括：首先在50～80℃下烘烤30～45分钟，然后在150℃下烘烤2～4个小时。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的LED芯片封装方法，其特征在于，在所述将芯片固定在杯体上之前，所述杯体在130℃下烘烤30分钟。

9.根据权利要求8所述的LED芯片封装方法，其特征在于，所述将芯片固定在杯体上的步骤包括：用散热胶将所述芯片水平固定在所述杯体底部中央，在100～170℃下烘烤1.5～2.5小时。