CN102709452A - 荧光透明陶瓷led封接结构及其封接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荧光透明陶瓷LED封接结构，包括两片平面式透明荧光氧化物基板和一个以上LED芯片，至少在其中一个氧化物基板的正面设置导电图案，在导电图案上预留有LED结合区，LED芯片排布在LED结合区上，其两面分别与两个氧化物基板的正面贴合，两个氧化物基板之间的间隙填充满隔离胶。本发明提供的荧光透明陶瓷LED封接结构，打破了传统的单面出光的结构，提高了出光效率，改善了其散热能力；同时在氧化物基板上直接涂覆导电图案，省却了单颗产品需要跳线的问题；整版式封装方法提高了产品的可靠性和一致性，适于产业化快速、高效生产；另外，该方法避免了隔离胶的使用，可以有效提高产品的使用寿命。

Description

荧光透明陶瓷LED封接结构及其封接方法
技术领域
本发明涉及LED封装技术，尤其涉及一种荧光透明陶瓷LED封接结构及其封接方法。
背景技术
随着LED在照明领域中的不断发展，人们对其出光效率的要求越来越高，LED的封装材料、封装结构和封装方法都是影响其出光效率的重要因素；目前主要通过透明衬底技术、金属膜反射技术、倒装芯片技术来提高LED的出光效率。
通常蓝光、绿光LED芯片是通过MOCVD（金属有机化合物化学气相沉淀）技术在蓝宝石衬底上生长GaN（氮化镓）基的LED晶片结构层，由P/N结发光区发出的光透过上面的P型区射出；由于P型GaN传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni-Au组成的金属电极层，P区引线通过该层金属电极层引出；为了获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层就不能太薄，为此，LED芯片的发光效率就会受到很大影响，因而金属电极层的厚度通常需要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。为了克服以上缺点，提出了倒装LED芯片，其是将LED晶片通过倒装焊接在硅基板上，以提高出光率；但此结构原则上依然是LED晶片单侧出光，同时增加了后续二次配光的成本与难度，很不利于市场的推广及应用。
总之，由于不透明基板、金属电极层等一系列问题，LED芯片依然只能单侧出光，限制了出光效率的提高，且散热效果差；同时，传统的单颗封装自动化程度低，不适合批量化生产。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种荧光透明陶瓷LED封接结构及其封接方法，在完成对多颗LED芯片的保护同时充分利用芯片的PN 结直接出光，有效提高LED芯片的出光效率，同时改善LED芯片的散热效果，适于工业批量化生产。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
荧光透明陶瓷LED封接结构，包括两片平面式透明荧光氧化物基板和一个以上LED芯片，至少在其中一个氧化物基板的正面设置导电图案，在导电图案上预留有LED结合区，LED芯片排布在LED结合区上，其两面分别与两个氧化物基板的正面贴合，两个氧化物基板之间的间隙填充满隔离胶。所述LED芯片可以通过焊接或者胶合方式进行固晶固定。
该LED封接结构为整版结构，可以同时排布多个LED芯片（将LED芯片成阵列式排布，或其他设定图形排放，LED芯片通过导电图案导通，所述导电图案可以分为数个电极区），能够适应工业化的批量生产、自动化生产；同时该LED封接结构采用透明荧光氧化物基板，打破了传统单面出光的限制实现了双面出光，有效提高了其出光效率；同时该LED封接结构相对单颗LED封装结构极大地改善了散热效果，能够提高其使用寿命。
所述LED芯片可以为正装LED芯片（即剥离蓝宝石电路基板只保留原有PN结的LED芯片），亦可以为倒装LED芯片；当LED芯片为正装LED芯片并采用跳线接线方式或LED芯片为倒装LED芯片时，在其中一个氧化物基板的正面设置导电图案；当LED芯片为正装LED芯片并采用非跳线接线方式时，在两个氧化物基板的正面设置位置相对应的导电图案。一般来说，我们采用在其中一个氧化物基板的正面设置导电图案的结构，即采用倒装LED芯片，或者在采用正装LED芯片时采用条线接线方式。
所述氧化物基板的材质为掺杂有荧光物质的单晶或者多晶陶瓷材料，优选采用掺杂有荧光物质的钇铝石榴石，具体的可选用含有铝酸盐（比如Ce3+铝酸盐）或氮化物（比如Eu氮化物）中的一种或两种物质的钇铝石榴石。由于LED芯片发射出来的光必定通过氧化物基板向两边发射，激发了荧光物质产生光之转换效应，因而氧化物基板配合相应的红光LED芯片、蓝光LED芯片或者绿光LED芯片就能够使得最终的LED封装结构为白光LED。
所述导电图案的材质可以为铜、铝、金、银、镍、锌，铁，石墨等材料，或采用透明导电氧化物材料；其可以通过镀膜或者印刷方式涂覆在氧化物基板上；在导电图案上通过印刷阻焊剂即可划定出LED结合区。
所述隔离胶优选为硅胶或树脂，隔离胶用于保证LED芯片不会裸露在空气中。
荧光透明陶瓷LED封接结构的封接方法，包括如下步骤：
（1）通过陶瓷成型和烧结工艺制备两片透明荧光氧化物基板；
（2）根据LED芯片的结构和接线方式在氧化物基板的正面涂覆导电图案；
（3）在导电图案上印刷阻焊剂，防止焊料流淌导致基板线路导通，以形成LED结合区；
（4）对氧化物基板的正面进行抛光处理，保证界面具有良好的出光特性；
（5）将LED芯片放置在其中一个氧化物基板的正面上，确保LED芯片排布在LED结合区上；
（6）在步骤（5）中的氧化物基板的正面填充隔离胶，确保隔离胶分布在LED芯片之间的间隙内；
（7）将另一片氧化物基板覆盖在LED芯片上，使LED芯片的两面分别与两个氧化物基板的正面贴合，调整好相对位置；
（8）在两侧分别使用激光直接穿过氧化物基板，将LED芯片的两面分别固定在两个氧化物基板的正面上；
（9）将步骤（8）获得的结构进行整版烘烤以固化，形成荧光透明陶瓷LED封接结构。
所述步骤（6）中的隔离胶优选为整片式结构，其对应LED芯片的位置为镂空结构；这样在使用时，直接将隔离胶放置在氧化物基板上，裸露出LED芯片即可。
所述步骤（9）中，烘烤时间优选为0.5~6h，烘烤温度优选为25~150℃。
有益效果：本发明提供的荧光透明陶瓷LED封接结构，打破了传统的单面出光的结构，提高了出光效率，改善了其散热能力；同时在氧化物基板上直接涂覆导电图案，省却了单颗产品需要跳线的问题；整版式封装方法提高了产品的可靠性和一致性，适于产业化快速、高效生产；另外，该方法避免了隔离胶（硅胶）的使用，可以有效提高产品（包括各个组件，比如LED芯片、氧化物基板等）的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为正装LED芯片的结构示意图；
图3为倒装LED芯片的结构示意图；
图4为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种荧光透明陶瓷LED封接结构，包括两片平面式透明荧光氧化物基板4和一个以上LED芯片1，至少在其中一个氧化物基板4的正面设置导电图案2，在导电图案2上预留有LED结合区，LED芯片1排布在LED结合区上，其两面分别与两个氧化物基板4的正面贴合、并通过激光固定。
所述LED芯片1为如图2所示的正装LED芯片或如图3所示的倒装LED芯片；当LED芯片1为正装LED芯片并采用跳线接线方式或LED芯片1为倒装LED芯片时，在其中一个氧化物基板4的正面设置导电图案2；当LED芯片1为正装LED芯片并采用非跳线接线方式时，在两个氧化物基板4的正面设置位置相对应的导电图案2。
所述氧化物基板4的材质为掺杂有荧光物质的钇铝石榴石，配合相应的红光LED芯片、蓝光LED芯片或者绿光LED芯片就能够使得最终的LED封装结构为白光LED。
所述导电图案2通过镀膜或者印刷方式涂覆在氧化物基板4上；在导电图案2上通过印刷阻焊剂形成LED结合区。
一种封接上述荧光透明陶瓷LED封接结构的封接方法，包括如下步骤：
（1）通过陶瓷成型和烧结工艺制备两片透明荧光氧化物基板4；
（2）根据LED芯片1的结构和接线方式在氧化物基板4的正面涂覆导电图案2；
（3）在导电图案2上印刷阻焊剂形成LED结合区；
（4）对氧化物基板4的正面进行抛光处理；
（5）将LED芯片1放置在其中一个氧化物基板4的正面上，确保LED芯片1排布在LED结合区上；
（6）在步骤（5）中的氧化物基板4的正面填充隔离胶3，确保隔离胶3分布在LED芯片1之间的间隙内；
（7）将另一片氧化物基板4覆盖在LED芯片1上，使LED芯片1的两面分别与两个氧化物基板4的正面贴合，调整好相对位置；
（8）在两侧分别使用激光直接穿过氧化物基板4，将LED芯片1的两面分别固定在两个氧化物基板4的正面上；
（9）将步骤（8）获得的结构进行整版烘烤以固化，形成荧光透明陶瓷LED封接结构。
在上述方法中，所述步骤（5）可以为：将LED芯片1固定在其中一个氧化物基板4的正面上，确保LED芯片1排布在LED结合区上；比如通过激光从一侧穿过该氧化物基板4将LED芯片1与该氧化物基板4的正面相固定；这样步骤（8）就相应调整为：从另一侧使用激光直接穿过另一个氧化物基板4，将LED芯片未固定的一面与步骤（7）中覆盖的氧化物基板4的正面固定起来。
所述步骤（6）中的隔离胶优选为整片式结构，其对应LED芯片的位置为镂空结构；这样在使用时，直接将隔离胶放置在氧化物基板上，裸露出LED芯片即可。
所述步骤（9）中，烘烤时间优选为0.5~6h，烘烤温度优选为25~150℃。
这两种方法的区别是：前述方法中LED芯片1两侧同时固定；后述方法是先固定LED芯片1的一侧，再固定LED芯片1的另一侧。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.荧光透明陶瓷LED封接结构，其特征在于：该LED封接结构包括两片平面式透明荧光氧化物基板（4）和一个以上LED芯片（1），至少在其中一个氧化物基板（4）的正面设置导电图案（2），在导电图案（2）上预留有LED结合区，LED芯片（1）排布在LED结合区上，其两面分别与两个氧化物基板（4）的正面贴合，两个氧化物基板（4）之间的间隙填充满隔离胶（3）。
2.根据权利要求1所述的荧光透明陶瓷LED封接结构，其特征在于：所述LED芯片（1）为正装LED芯片或倒装LED芯片；当LED芯片（1）为正装LED芯片并采用跳线接线方式或LED芯片（1）为倒装LED芯片时，在其中一个氧化物基板（4）的正面设置导电图案（2）；当LED芯片（1）为正装LED芯片并采用非跳线接线方式时，在两个氧化物基板（4）的正面设置位置相对应的导电图案（2）。
3.根据权利要求1所述的荧光透明陶瓷LED封接结构，其特征在于：所述氧化物基板（4）的材质为掺杂有荧光物质的单晶或者多晶陶瓷材料。
4.根据权利要求1所述的荧光透明陶瓷LED封接结构，其特征在于：所述氧化物基板（4）的材质为掺杂有荧光物质的钇铝石榴石。
5.根据权利要求1所述的荧光透明陶瓷LED封接结构，其特征在于：所述导电图案（2）通过镀膜或者印刷方式涂覆在氧化物基板（4）上。
6.根据权利要求1所述的荧光透明陶瓷LED封接结构，其特征在于：在导电图案（2）上通过印刷阻焊剂划定出LED结合区。
7.根据权利要求1所述的荧光透明陶瓷LED封接结构，其特征在于：所述隔离胶（3）为硅胶或树脂。
8.荧光透明陶瓷LED封接结构的封接方法，其特征在于：该封接方法包括如下步骤：
（1）通过陶瓷成型和烧结工艺制备两片透明荧光氧化物基板（4）；
（2）根据LED芯片（1）的结构和接线方式在氧化物基板（4）的正面涂覆导电图案（2）；
（3）在导电图案（2）上印刷阻焊剂划定出LED结合区；
（4）对氧化物基板（4）的正面进行抛光处理；
（5）将LED芯片（1）放置在其中一个氧化物基板（4）的正面上，确保LED芯片（1）排布在LED结合区上；
（6）在步骤（5）中的氧化物基板（4）的正面填充隔离胶（3），确保隔离胶（3）分布在LED芯片（1）之间的间隙内；
（7）将另一片氧化物基板（4）覆盖在LED芯片（1）上，使LED芯片（1）的两面分别与两个氧化物基板（4）的正面贴合，调整好相对位置；
（8）在两侧分别使用激光直接穿过氧化物基板（4），将LED芯片（1）的两面分别固定在两个氧化物基板（4）的正面上；
（9）将步骤（8）获得的结构进行整版烘烤以固化，形成荧光透明陶瓷LED封接结构。
9.根据权利要求8所述的荧光透明陶瓷LED封接结构的封接方法，其特征在于：所述步骤（6）中的隔离胶（3）为整片式结构，其对应LED芯片（1）的位置为镂空结构。
10.根据权利要求8所述的荧光透明陶瓷LED封接结构的封接方法，其特征在于：所述步骤（9）中，烘烤时间为0.5~6h，烘烤温度为25~150℃。
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