CN102280564A - 具有荧光粉散热层的发光二极管 - Google Patents

具有荧光粉散热层的发光二极管 Download PDF

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郭志友
许轶
肖永能
韩世阳
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王度阳
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    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating

Abstract

本发明公开了一种具有荧光粉散热层的发光二极管，热沉与LED负电极的边缘区的上方粘接着环形陶瓷片，环形陶瓷片的上方粘接着环形金属散热片，环形金属散热片上设置有LED正电极，热沉与LED负电极的中心区的上方键合着LED芯片，LED芯片和LED正电极之间通过焊线焊接，LED芯片上涂覆有荧光粉层，光学透镜粘接在环形金属散热片上，其特征在于：荧光粉层表面蒸镀有传热镀层，传热镀层与环形金属散热片相连。本发明可以保持荧光粉工作在较低的温度下，使得荧光粉具有较长的使用寿命，以及色温不会发生变化，并同时保证LED使用寿命。

Description

具有荧光粉散热层的发光二极管
技术领域
    本发明属于发光装置领域，具体涉及发光二极管。
背景技术
发光二极管（LED）应用已经非常普遍，LED技术也逐渐成熟。白光LED的主要技术是利用蓝光LED芯片与黄色荧光粉合成白光，特点是光效高，普遍超过了100 lm/W，具有明显的节能效果。LED制造普遍采用的方法是：（1）利用GaN材料制备蓝光LED芯片；（2）芯片键合或粘结到热沉上；（3）焊接电极；（4）LED芯片上涂覆荧光粉；（5）安装光学透镜。目前存在的问题：由于荧光粉直接涂覆在LED芯片上，LED在正常工作时温度为60～100℃，芯片直接将荧光粉也加热到相同的温度，由于荧光粉长期使用在高温情况下，将产生相关的技术问题：（1）荧光粉使用寿命缩短；（2）荧光粉作用失效；（3）颜色变化，导致LED色温变化；（4）间接导致LED寿命达不到5万小时。
荧光粉的涂覆技术也有一些国内专利技术，例如CN100411210C，US20040223315A1，KR2004044701-A等专利都提出了将荧光粉与芯片分离的相关技术，但是，还没有从根本上将荧光粉的热量传导出去，降低荧光粉的工作温度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种具有荧光粉散热层的发光二极管，其制作工艺简单，可以将荧光粉的热量传导到散热基板上，保证荧光粉工作在较低温度，有效防止荧光粉在高温度工作环境下退色，降低白光LED的光衰，同时也实现白光LED长寿命。
本发明的采用的技术方案如下：
具有荧光粉散热层的发光二极管，热沉与LED负电极的边缘区的上方粘接着环形陶瓷片，环形陶瓷片的上方粘接着环形金属散热片，环形金属散热片上设置有LED正电极，热沉与LED负电极的中心区的上方键合着LED芯片，LED芯片和LED正电极之间通过焊线焊接，LED芯片上涂覆有荧光粉层，光学透镜粘接在环形金属散热片上，其特征在于：荧光粉层表面蒸镀有传热镀层，传热镀层与环形金属散热片相连。
进一步的，所述传热镀层的厚度为100～500nm。
进一步的，传热镀层的材料为铝、金或者氧化锌。
LED的制造过程如下：将环形陶瓷片粘接到热沉与LED负电极上，再将环形金属散热片粘接到环形陶瓷片上，LED芯片既可以设计为垂直结构，也可以设计为水平结构形式，LED芯片键合到热沉与LED负电极上，环形陶瓷片将环形金属散热片与热沉与LED负电极进行电气隔离，利用金属Au或Al细焊线，将LED芯片和LED的正电极之间焊接并形成LED芯片与LED正电极的焊线，LED芯片上涂覆荧光粉层，荧光粉层的表面蒸镀一层传热镀层，光学透镜粘接到环形金属散热片上，即完成LED的制造。
本发明的LED荧光粉涂覆及其散热方法：
（1）环形金属散热片设计，采用金属铝或铜等具有良好散热效果的金属材料，设计成环形散热片。
（2）LED荧光粉涂覆：取一定量的有机硅树脂、YAG:Ge黄色荧光粉、气相SiO2粉末，按照一定比例将其混合，结构超声分散、抽真空等步骤，使其成分分散相对均匀粘度适中的胶粉混合物。涂胶成型：将制备好的胶粉混合物涂覆于固定好的模具表面，利用荧光粉均匀器使其分布及厚度均匀，形成规则涂层。荧光粉固化：将LED放入烤箱中，在100℃以上温度下烘烤并固化。
（3）传热镀层：将涂覆好和固化荧光粉的LED芯片放入溅射或镀膜设备中，通常选用低温蒸镀或溅射方式，选用氧化锌材料或金属Al与Au或其它材料等导热材料，在荧光粉表面蒸镀一层导热材料，蒸镀层厚度为100～500nm之间，其主要条件是保证具有透明效果，透光率大于70%，蒸镀层延伸到LED整个表面，再利用离子刻蚀办法按照图3结构将蒸镀层保留下来，其余部分刻蚀掉，形成了荧光粉层与环形金属散热片的热传导作用。
（4）荧光粉散热作用：当LED正常工作时，LED芯片的工作温度在60～100℃之间，荧光粉产生的热量通过传热镀层传导到环形金属散热片，后者具有一定的热容量，并将部分热量散发到空气环境中，保持荧光粉层处于较低的温度。
本发明的有益之处是LED具有荧光粉传热镀层，荧光粉所产生的热量传导出去进行散热，也可以保持荧光粉工作在较低的温度下，使得荧光粉具有较长的使用寿命，以及色温不会发生变化，并同时保证LED使用寿命，即实现LED的高可靠性。
附图说明
图1是本发明的LED结构示意图。
图2是本发明的LED的主视图。
图3是本发明的荧光粉层传热结构示意图。
图4是本发明的LED剖面图。
图中，1是光学透镜，2是LED正电极，3是环形金属散热片，4是环形陶瓷片，5是热沉与LED负电极，6是传热镀层，7是荧光粉层，8是LED芯片，9是焊线。
具体实施方式
如图1至图4所示的LED，将环形陶瓷片4粘接到热沉与LED负电极5上，再将环形金属散热片3粘接到环形陶瓷片4上，LED芯片8键合到热沉与LED负电极5上，环形陶瓷片4将环形金属散热片3与热沉与LED负电极5进行电气隔离，利用金属Au或Al细焊线，将LED芯片8和LED正电极2之间焊接并形成LED芯片8与LED正电极2之间的焊线9，LED芯片8上涂覆荧光粉层7，荧光粉层表面蒸镀传热镀层6，光学透镜1粘接到环形金属散热片3上，制造成本发明的LED。
环形金属散热片3采用金属铝材料。荧光粉由有机硅树脂、YAG:Ge黄色荧光粉、气相SiO2粉末混合形成胶粉混合物，将制备好的胶粉混合物涂覆于固定好的模具表面，利用荧光粉均匀器使其分布及厚度均匀，形成规则涂层。荧光粉固化：将LED放入烤箱中，在100℃以上温度下烘烤并固化。将涂覆好荧光粉层7的LED芯片放入溅射或镀膜设备中，进行低温溅射Al与Au等导热材料，蒸镀层厚度为100～500nm之间，其主要条件是保证具有透明效果，透光率大于70%，利用离子刻蚀办法按照图3结构形成传热镀层。

Claims (3)

1.具有荧光粉散热层的发光二极管，热沉与LED负电极（5）的边缘区的上方粘接着环形陶瓷片（4），环形陶瓷片（4）的上方粘接着环形金属散热片（3），环形金属散热片（3）上设置有LED正电极（2），热沉与LED负电极（5）的中心区的上方键合着LED芯片（8），LED芯片（8）和LED正电极（2）之间通过焊线（9）焊接，LED芯片（8）上涂覆有荧光粉层（7），光学透镜（1）粘接在环形金属散热片（3）上，其特征在于：荧光粉层（7）表面蒸镀有传热镀层（6），传热镀层（6）与环形金属散热片（3）相连。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述传热镀层（6）的厚度为100～500nm。
3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：传热镀层（6）的材料为铝、金或者氧化锌。
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