CN102185083A - 照明级led及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种照明级LED及其制造方法，包括散热机构、P电极、N电极、金丝、荧光胶层、硅胶层和透镜，其特征在于：在散热机构上设有P电极和N电极，高频声子散热铝外延片固定在散热机构上，高频声子散热铝外延片的两端面分别与P电极和N电极连接，在高频声子散热铝外延片的外部依次封装上荧光胶层和硅胶层，透镜套装在硅胶层的外部，所述的高频声子散热铝外延片从底到顶分为六层结构，分别是高频声子散热铝层、烧结层、P+GaN接触层、PAIGaN过渡层、InGaN/GaN发光层和N-GaN接触层。本发明结构简单、生产成本低、光输出效率高、散热性能好、寿命长；其制作方法，减少了制作步骤，降低了生产成本，省时省力。

Description

照明级LED及其制造方法
技术领域
本发明涉及LED制造技术领域，具体地说是一种照明级LED及其制造方法。
背景技术
随着节能技术的进步，大功率LED的用途越来越广，因其节能环保效果显著，政府正大力提倡采用LED光源。
目前的LED，由于其制作工艺过程多，成本高，因此严重制约了LED行业的发展和推广。
在目前的LED制作过程中，其工艺是先做外延片，现有的蓝光发光二极管的外延结构，如图3，是在衬片层的上面自下而上地依次形成蓝宝石衬底、低温GaN缓冲层、N-GaN接触层、InGaN/GaN发光层、PAIGaN过渡层和P+GaN接触层，做好外延片之后，再将外延片做成一粒粒芯片，再将做好的一粒粒芯片封装起来，构成了封装器件，LED应用产品是将做好的封装器件进行串并联，并做好外围透镜等配置。外延片一般使用蓝光外延片，采用蓝宝石(三氧化二铝)做衬底，这种制作工艺的不足之处在于：由于三氧化二铝散热性差，使得芯片做成器件后的光输出效率低，如何替代蓝宝石(三氧化二铝)，将LED热散发出去，这是需要解决的问题之一；由于现有的用于照明的LED应用产品，是由于经过了复杂的外延制作工艺、芯片制作工艺、封装制作工艺、应用产品的制作工艺，才有LED应用产品的出现，这种制作工艺太复杂，制作成本较高，如何简化外延、芯片、封装、应用的工艺步骤，减少中间工艺步骤，这是能否大规模高效生产、大面积应用的关键所在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、生产成本低、光输出效率高、散热性能好、寿命长的照明级LED。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该照明级LED，包括散热机构、P电极、N电极、金丝、荧光胶层、硅胶层和透镜，其特征在于：在散热机构上设有P电极和N电极，高频声子散热铝外延片固定在散热机构上，高频声子散热铝外延片的底面与P电极连接，高频声子散热铝外延片的顶面通过金丝与N电极相连接，在高频声子散热铝外延片的外部封装上荧光胶层，在荧光胶层的外部封装上硅胶层，透镜套装在硅胶层的外部，所述的高频声子散热铝外延片从底到顶分为六层结构，分别是高频声子散热铝层、烧结层、P+GaN接触层、PAIGaN过渡层、InGaN/GaN发光层和N-GaN接触层。
根据本发明的如上所述的结构，在外延结构上，之所以用高频声字散热铝替代蓝宝石(三氧化二铝AI2O3)，是因为三氧化二铝(AI2O3)热导率只有45W/m-K，高频声字散热铝导热系数是204W/M.K，高频声字散热铝导热系数是三氧化二铝的5倍左右，本发明明显地提高了现有外延片的散热能力，提高了外延片的输出效率，延长了外延片的使用寿命。
所述的散热机构，包括高频声子散热铝板、蒸发面平板、冷凝面平板和磁铁，高频声子散热铝板固定在蒸发面平板的上表面中部，蒸发面平板的底部周边与冷凝面平板的周边固定连接，蒸发面平板和冷凝面平板之间的空腔为平板热管腔，在平板热管腔内设有磁流体，在蒸发面平板的上侧并位于高频声子散热铝板的周围设有磁铁。
所述的蒸发面平板和冷凝面平板焊接而成，平板热管腔体内没有任何毛细结构，对平板热管腔抽真空后充入磁流体作为工质，在蒸发面平板外侧的高频声子散热铝附近布置了磁铁，这种平板热管腔省去了毛细吸液芯的设计，安置的外加磁场既强化了工质沸腾，也能够促进工质回流，确保在反重力条件下磁流体在平板热管腔内工作。这样确保整个照明级LED器件的热及时导出，短时间使整个器件达到热平衡。
所述的P电极和N电极分别焊接在散热机构的高频声子散热铝板上，高频声子散热铝外延片的高频声子散热铝层固定在散热机构的高频声子散热铝板的顶部，P电极与高频声子散热铝外延片的高频声子散热铝层相接触连接，P电极和N电极的外端头分别位于透镜的外侧，以方便P电极和N电极分别与外部电源相连接。
所述的高频声子散热铝外延片的尺寸为1～16英寸，厚度为50～200um。
所述金丝直径为1～10mm。
所述荧光胶层的厚度为0.2～2mm。
所述透镜为均匀发散透镜，由于采用了发散透镜，将光均匀的散射出，使整个器件的光，给人以美的享受，给人以舒适的良好感觉。
本发明的另一个目的在于提供一种上述照明级LED的制造方法，以减少制作步骤，降低生产成本，省时省力，降低劳动强度，适合大批量生产。
为了达到以上目的，本发明所采取的技术方案是：上述照明级LED的制造方法是：它包括以下步骤：
步骤(1)、制作散热机构：
把蒸发面平板和冷凝面平板的周边沿焊接为一体，在蒸发面平板的外壁中部焊接上高频声子散热铝板，在高频声子散热铝板的周边的蒸发面平板的外壁上固定上磁铁，对蒸发面平板和冷凝面平板之间的平板热管腔抽真空后充入磁流体，制得散热机构；
步骤(2)、制取高频声子散热铝外延片：
取现有的蓝宝石衬底层的蓝光发光二极管的外延片，用激光除去蓝宝石衬底和低温GaN缓冲层，在P+GaN接触层的外壁上烧结上高频声子散热铝层，这样在P+GaN接触层与高频声子散热铝层之间形成了烧结层，从而制成高频声子散热铝外延片；
步骤(3)、制作电极：
在高频声子散热铝板的上表面上分别焊接上P电极和N电极，并使P电极和N电极的外端头分别位于透镜的外侧；
步骤(4)、固定高频声子散热铝外延片：
把高频声子散热铝外延片的高频声子散热铝层对准P电极放置，将整个高频声子散热铝层焊接在高频声子散热铝板上；
步骤(5)、焊接金线：
金线的一端焊接在高频声子散热铝外延片最上部的N-GaN接触层上，另一端焊接在N电极上；
步骤(6)、封装荧光胶层、硅胶层和透镜：
荧光胶是由美国道康宁6550硅胶A和B按1∶1的比例均匀搅拌5分钟，搅拌均匀后，再将荧光粉UC-1000B和UC-450～UC-465倒入已搅拌好的硅胶中，把调制均匀的荧光胶均匀涂刷在高频声子散热铝外延片的外周，形成荧光胶层，将其送入150度的烘箱固化30分钟后取出，再均匀涂上硅胶，形成硅胶层，再送进150的烘箱固化150分钟，再固上透镜，透镜是发散透镜，与高频声子散热铝外延片相匹配，检测，老化，最终制成照明级LED。
所述的荧光胶配比为6550A∶6550B∶UC-1000B∶UC-450～UC-465＝100∶100∶(3～10)∶(4～8)。
本发明的有益效果在于：本发明所述的照明级LED，结构简单、生产成本低、光输出效率高、散热性能好、寿命长；同时，其制作方法，减少了制作步骤，降低了生产成本，省时省力，降低劳动强度，适合大批量生产。
附图说明
图1为发明的结构剖视示意图；
图2为本发明的散热机构的结构剖视放大示意图；
图3为现有技术中的外延片的层状结构示意图；
图4为本发明的高频声子散热铝外延片的层状结构示意图；
图中：1、磁流体；2、高频声子散热铝外延片；3、P电极；4、金丝；5、荧光胶层；6、硅胶层；7、透镜；8、N电极；11、高频声子散热铝板；12、蒸发面平板；13、冷凝面平板；14、平板热管腔；15、磁铁；21、蓝宝石衬底；22、低温GaN缓冲层；23、N-GaN接触层；24、InGaN/GaN发光层；25、PAIGaN过渡层；26、P+GaN接触层；27、烧结层；28、高频声子散热铝层。
具体实施方式
参照附图1、2、4制作本发明。该照明级LED，包括散热机构、P电极3、N电极8、金丝4、荧光胶层5、硅胶层6和透镜7，其特征在于：在散热机构上设有P电极3和N电极8，高频声子散热铝外延片2固定在散热机构上，高频声子散热铝外延片2的底面与P电极3连接，高频声子散热铝外延片2的顶面通过金丝4与N电极8相连接，在高频声子散热铝外延片2的外部封装上荧光胶层5，在荧光胶层5的外部封装上硅胶层6，透镜7套装在硅胶层6的外部，所述的高频声子散热铝外延片2从底到顶分为六层结构，分别是高频声子散热铝层28、烧结层27、P+GaN接触层26、PAIGaN过渡层25、InGaN/GaN发光层24和N-GaN接触层23。
所述的散热机构，包括高频声子散热铝板11、蒸发面平板12、冷凝面平板13和磁铁15，高频声子散热铝板11固定在蒸发面平板12的上表面中部，蒸发面平板12的底部周边与冷凝面平板13的周边固定连接，蒸发面平板12和冷凝面平板13之间的空腔为平板热管腔14，在平板热管腔14内设有磁流体1，在蒸发面平板12的上侧并位于高频声子散热铝板11的周围设有磁铁15。
所述的蒸发面平板12和冷凝面平板13焊接而成，平板热管腔14体内没有任何毛细结构，对平板热管腔14抽真空后充入磁流体1作为工质，在蒸发面平板12外侧的高频声子散热铝11附近布置了磁铁15，这种平板热管腔14省去了毛细吸液芯的设计，安置的外加磁场既强化了工质沸腾，也能够促进工质回流，确保在反重力条件下磁流体1在平板热管腔14内工作。这样确保整个照明级LED器件的热及时导出，短时间使整个器件达到热平衡。
所述的P电极3和N电极8分别焊接在散热机构的高频声子散热铝板11上，高频声子散热铝外延片2的高频声子散热铝层28固定在散热机构的高频声子散热铝板11的顶部，P电极3与高频声子散热铝外延片2的高频声子散热铝层28相接触连接，P电极3和N电极8的外端头分别位于透镜7的外侧，以方便P电极3和N电极8分别与外部电源相连接。
所述的高频声子散热铝外延片2的尺寸为1～16英寸，厚度为50～200um。
所述金丝4直径为1～10mm。
所述荧光胶层5的厚度为0.2～2mm。
所述透镜7为均匀发散透镜，由于采用了发散透镜，将光均匀的散射出，使整个器件的光，给人以美的享受，给人以舒适的良好感觉。
上述照明级LED的制造方法是：它包括以下步骤：
(1)、制作散热机构：
把蒸发面平板12和冷凝面平板13的周边沿焊接为一体，在蒸发面平板12的外壁中部焊接上高频声子散热铝板11，在高频声子散热铝板11的周边的蒸发面平板12的外壁上固定上磁铁15，对蒸发面平板12和冷凝面平板13之间的平板热管腔14抽真空后充入磁流体1，制得散热机构；
(2)、制取高频声子散热铝外延片2：
取现有的蓝宝石衬底层的蓝光发光二极管的外延片，用激光除去蓝宝石衬底21和低温GaN缓冲层22，在P+GaN接触层26的外壁上烧结上高频声子散热铝层28，这样在P+GaN接触层26与高频声子散热铝层28之间形成了烧结层27，从而制成高频声子散热铝外延片2；
(3)、制作电极：
在高频声子散热铝板11的上表面上分别焊接上P电极3和N电极8，并使P电极3和N电极8的外端头分别位于透镜7的外侧；
(4)、固定高频声子散热铝外延片2：
把高频声子散热铝外延片2的高频声子散热铝层28对准P电极3放置，将整个高频声子散热铝层28焊接在高频声子散热铝板11上；
(5)、焊接金线4：
金线4的一端焊接在高频声子散热铝外延片2最上部的N-GaN接触层23上，另一端焊接在N电极8上；
(6)、封装荧光胶层5、硅胶层6和透镜7：
荧光胶是由美国道康宁6550硅胶A和B按1∶1的比例均匀搅拌5分钟，搅拌均匀后，再将荧光粉UC-1000B和UC-450～465倒入已搅拌好的硅胶中，把调制均匀的荧光胶均匀涂刷在高频声子散热铝外延片2的外周，形成荧光胶层5，将其送入150度的烘箱固化30分钟后取出，再均匀涂上硅胶，形成硅胶层6，再送进150的烘箱固化150分钟，再固上透镜7，透镜7是发散透镜，与高频声子散热铝外延片2相匹配，检测，老化，最终制成照明级LED。所述的荧光胶配比为6550A∶6550B∶UC-1000B∶UC-450～UC-465＝100∶100∶(3～10)∶(4～8)。

Claims (9)

1.照明级LED，包括散热机构、P电极(3)、N电极(8)、金丝(4)、荧光胶层(5)、硅胶层(6)和透镜(7)，其特征在于：在散热机构上设有P电极(3)和N电极(8)，高频声子散热铝外延片(2)固定在散热机构上，高频声子散热铝外延片(2)的底面与P电极(3)连接，高频声子散热铝外延片(2)的顶面通过金丝(4)与N电极(8)相连接，在高频声子散热铝外延片(2)的外部封装上荧光胶层(5)，在荧光胶层(5)的外部封装上硅胶层(6)，透镜(7)套装在硅胶层(6)的外部，所述的高频声子散热铝外延片(2)从底到顶分为六层结构，分别是高频声子散热铝层(28)、烧结层(27)、P+GaN接触层(26)、PAIGaN过渡层(25)、InGaN/GaN发光层(24)和N-GaN接触层(23)。
2.根据权利要求1所述的照明级LED，其特征在于：所述的散热机构，包括高频声子散热铝板(11)、蒸发面平板(12)、冷凝面平板(13)和磁铁(15)，高频声子散热铝板(11)固定在蒸发面平板(12)的上表面中部，蒸发面平板(12)的底部周边与冷凝面平板(13)的周边固定连接，蒸发面平板(12)和冷凝面平板(13)之间的空腔为平板热管腔(14)，在平板热管腔(14)内设有磁流体(1)，在蒸发面平板(12)的上侧并位于高频声子散热铝板(11)的周围设有磁铁(15)。
3.根据权利要求1所述的照明级LED，其特征在于：所述的P电极(3)和N电极(8)分别焊接在散热机构的高频声子散热铝板(11)上，高频声子散热铝外延片(2)的高频声子散热铝层(28)固定在散热机构的高频声子散热铝板(11)的顶部，P电极(3)与高频声子散热铝外延片(2)的高频声子散热铝层(28)相接触连接，P电极(3)和N电极(8)的外端头分别位于透镜(7)的外侧。
4.根据权利要求1所述的照明级LED，其特征在于：所述的高频声子散热铝外延片(2)的尺寸为1～16英寸，厚度为50～200um。
5.根据权利要求1所述的照明级LED，其特征在于：所述金丝(4)直径为1～10mm。
6.根据权利要求1所述的照明级LED，其特征在于：所述荧光胶层(5)的厚度为0.2～2mm。
7.根据权利要求1所述的照明级LED，其特征在于：所述透镜(7)为均匀发散透镜。
8.根据权利要求1所述的照明级LED的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤(1)、制作散热机构：
把蒸发面平板(12)和冷凝面平板(13)的周边沿焊接为一体，在蒸发面平板(12)的外壁中部焊接上高频声子散热铝板(11)，在高频声子散热铝板(11)的周边的蒸发面平板(12)的外壁上固定上磁铁(15)，对蒸发面平板(12)和冷凝面平板(13)之间的平板热管腔(14)抽真空后充入磁流体(1)，制得散热机构；
步骤(2)、制取高频声子散热铝外延片：
取现有的蓝宝石衬底层的蓝光发光二极管的外延片，用激光除去蓝宝石衬底(21)和低温GaN缓冲层(22)，在P+GaN接触层(26)的外壁上烧结上高频声子散热铝层(28)，这样在P+GaN接触层(26)与高频声子散热铝层(28)之间形成了烧结层(27)，从而制成高频声子散热铝外延片(2)；
步骤(3)、制作电极：
在高频声子散热铝板(11)的上表面上分别焊接上P电极(3)和N电极(8)，并使P电极(3)和N电极(8)的外端头分别位于透镜(7)的外侧；
步骤(4)、固定高频声子散热铝外延片：
把高频声子散热铝外延片(2)的高频声子散热铝层(28)对准P电极(3)放置，将整个高频声子散热铝层(28)焊接在高频声子散热铝板(11)上；
步骤(5)、焊接金线：
金线(4)的一端焊接在高频声子散热铝外延片(2)最上部的N-GaN接触层(23)上，另一端焊接在N电极(8)上；
步骤(6)、封装荧光胶层、硅胶层和透镜：
荧光胶是由美国道康宁6550硅胶A和B按1∶1的比例均匀搅拌5分钟，搅拌均匀后，再将荧光粉UC-1000B和UC-450～465倒入已搅拌好的硅胶中，把调制均匀的荧光胶均匀涂刷在高频声子散热铝外延片(2)的外周，形成荧光胶层(5)，将其送入150度的烘箱固化30分钟后取出，再均匀涂上硅胶，形成硅胶层(6)，再送进150的烘箱固化150分钟，再固定上透镜(7)，透镜(7)是发散透镜，与高频声子散热铝外延片(2)相匹配，检测，老化，最终制成照明级LED。
9.根据权利要求8所述的照明级LED的制造方法，其特征在于：所述的荧光胶配比为6550A∶6550B∶UC-1000B∶UC-450～UC-465＝100∶100∶(3～10)∶(4～8)。
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