CN103022327A - Led封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED封装结构及其制作方法。其中，该LED封装结构包括基板，设置在基板上的LED芯片，以及覆盖在LED芯片上的光转化功能层，基板设置有LED芯片的位置被冲压形成杯状部，LED芯片处于杯状部的底部。这样的结构不但保证了LED芯片在后续的使用中机械结构稳定，而且在光转化功能层制作过程中填充胶体时，不会因表面张力的影响而产生分布不均匀的现象，点胶的量也可被杯状部的体积控制而均匀，所以不但解决了现有技术中基板型LED封装结构由于点胶造成的光色不均匀、光色区不稳定的技术问题，另外，杯状部起到反光罩作用从而达到提高出光效率，相对于平面来说，其散热面积增大了，散热性也得到提高。

Description

LED封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种LED封装结构及其制作方法。

背景技术

目前，市场上的LED封装有支架型与基板型两种。

支架型技术比较成熟的系列有：Lumield公司的Luxeo系列，Osram公司的Dragont系列等。支架型封装的优点是器件结构牢固，易量产，但其工艺流程长，散热性不佳。

基板型的封装是把芯片直接焊接在散热基板上，省了点胶、固晶、固化等工艺，同时散热散效率得到提高。但这种类型的封装仍存在不少问题，例如：（1）荧光粉采用点胶方式进行，容易造成光色不均匀，白光色区不稳定和品质不稳定；（2）仍存在工艺流程繁杂问题。

发明内容

本发明旨在提供一种LED封装结构及其制作方法，以解决现有技术中基板型的LED封装结构光色不均匀、光色区不稳定和封装工艺复杂的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED封装结构。该LED封装结构包括基板，设置在基板上的LED芯片，以及覆盖在LED芯片上的光转化功能层，基板设置有LED芯片的位置被冲压形成杯状部，LED芯片处于杯状部的底部。

进一步地，LED芯片倒装设置在基板上。

进一步地，基板包括从下至上依次设置的金属散热层、介电层和电路层，LED芯片焊接在电路层上。

进一步地，金属散热层的材质为铜或铝；介电层的材质为聚酰亚胺、液晶高分子聚合物或背胶铜箔；电路层的材质为铜。

进一步地，金属散热层的厚度为35~150μm；介电层的厚度为5~25μm；电路层的厚度为18~75μm。

进一步地，光转化功能层包括：荧光粉层，涂覆在LED芯片上；以及透光罩，填充设置在杯体内并覆盖在荧光粉层上。

进一步地，光转化功能层包括：含荧光粉的透光罩，填充设置在杯状部内并覆盖在LED芯片上。

根据本发明的另一个方面，提供一种LED封装结构的制作方法。该制作方法包括以下步骤：1）提供基板，在基板上设置LED芯片；2）将基板设置有LED芯片的位置冲压形成杯状部，使得LED芯片处于杯状部的底部；以及3）设置覆盖在LED芯片上的光转化功能层。

进一步地，步骤1）中采用倒置芯片的形式将LED芯片设置在基板上。

进一步地，光转化功能层的设置包括：将含有荧光粉的高透光率胶体填充到杯状部中并进行固化，形成含荧光粉的透光罩，其中高透光率胶体是指透光率达到85%以上的胶体。

进一步地，光转化功能层的设置包括：在基板冲压之前，将含有荧光粉的胶体涂覆在LED芯片上形成荧光粉层，并进行固化；在基板冲压完成之后，将高透光率胶体填充到杯状部中形成透光罩，其中高透光率胶体是指透光率达到85%以上的胶体。

根据本发明的LED封装结构，基板设置有LED芯片的位置被冲压形成杯状部，LED芯片处于该杯状部的底部，这样的结构不但保证了LED芯片在后续的使用中机械结构稳定，而且在光转化功能层制作过程中填充胶体时，不会因表面张力的影响而产生分布不均匀的现象，点胶的量也可被杯状部的体积控制而均匀，所以不但解决了现有技术中基板型LED封装结构由于点胶造成的光色不均匀、光色区不稳定的技术问题，而且此封装结构还具有制作简单等优点。另外，杯状部起到反光罩作用从而达到提高出光效率，相对于平面来说，其散热面积增大了，散热性也得到提高。

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示出了根据本发明一实施例的基板结构示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的设置有芯片的基板结构示意图；

图3示出了根据图2的芯片上点荧光粉后的结构示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的LED封装结构示意图；

图5示出了根据本发明一实施例的设置有芯片的基板冲压后的结构示意图；以及

图6示出了根据本发明另一实施例的LED封装结构示意图。

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。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种LED封装结构。如图5或6所示，该LED封装结构包括基板，设置在基板上的LED芯片40，以及覆盖在LED芯片40上的光转化功能层，基板设置有LED芯片40的位置被冲压形成杯状部，LED芯片40处于杯状部的底部。根据本发明的LED封装结构，基板设置有LED芯片的位置被冲压形成杯状部，LED芯片处于该杯状部的底部，这样的结构不但保证了LED芯片在后续的使用中机械结构稳定，而且在光转化功能层制作过程中填充胶体时，不会因表面张力的影响而产生分布不均匀的现象，点胶的量也可被杯状部的体积控制而均匀，所以不但解决了现有技术中基板型LED封装结构由于点胶造成的光色不均匀、光色区不稳定的技术问题，而且此封装结构还具有制作简单等优点。

本发明中所称的杯状部是指在基板上冲压形成的容器状或凹槽状结构。

本发明中采用冲压的方式在基板上形成杯状部，在冲压时可以根据实际需要调控杯状部的弧度。优选地，LED芯片40为采用倒置芯片（flip chip）的形式设置在基板上。在本发明中采用倒置芯片的形式具有如下优点：1）可以采用表面贴装（SMT）形式将芯片固定在基板上，这样封装效率高，有利于降低生产成本；2）采用倒装实现导电和导热同一通道，明显提高导热效率，避免了传统固晶工艺使用的绝缘胶或导电胶，其导热效率低下的问题。

根据本发明一种典型的实施方式，如图1所示，基板包括从下至上依次设置的金属散热层10、介电层20、电路层30，LED芯片40焊接在电路层30上。如图2所示，LED芯片40通过焊点31焊接在电路层30上。优选地，金属散热层10的材质为铜或铝，散热层10的厚度为35~150μm；介电层20的材质为聚酰亚胺（PI）、液晶高分子聚合物（LCP）或背胶铜箔（RCC），介电层20的厚度为5~25μm；电路层30的材质为铜，电路层30的厚度为18~75μm。

根据本发明一种典型的实施方式，光转化功能层包括涂覆在LED芯片40上的荧光粉层50，以及填充设置在杯状部内并覆盖在荧光粉层50上透光罩60。

根据本发明一种典型的实施方式，光转化功能层包括填充设置在杯状部内并覆盖在LED芯片40上含荧光粉的透光罩70。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种LED封装结构的制作方法。该制备方法包括以下步骤：1）提供基板，在基板上设置LED芯片40；2）将基板设置有LED芯片40的位置冲压形成杯状部，使得LED芯片40处于杯状部的底部；以及3）设置覆盖在LED芯片40上的光转化功能层，完成LED封装结构的制作。封住完毕的LED封装结构可以根据实际需要进行分割使用。

优选地，步骤1）中采用倒置芯片40的形式将LED芯片40设置在基板上。

根据本发明一种典型的实施方式，如图3、4所示，光转化功能层的设置包括：在基板冲压之前，将含有荧光粉的胶体涂覆在芯片上形成荧光粉层50，并进行固化；在基板冲压完成之后，将高透光率树脂填充到杯状部中形成透明罩60。其中，该高透光率树脂是指透光率达到85%以上的树脂，可以是热固、热塑或光固化型，例如硅胶、树脂胶等。另填充的厚度与杯状部弧度相匹配；填充的方式可以是点胶，丝印，刷涂或喷涂。本方案中在芯片上涂覆含荧光粉的胶，固化，其中涂覆的方式可以是以是点胶，丝印，刷涂或喷涂，这样可以降低荧光粉的用量与保证均匀性。

根据本发明一种典型的实施方式，如图5、6所示，光转化功能层的设置包括：将含有荧光粉的高透光率胶体填充到杯状部中，形成含荧光粉的透光罩70，所形成的LED封装结构如图6所示。本发明中所称的高透光率胶是指透光率达到85%以上的胶体，例如聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯树脂等。此种光转化功能层的制作方法实现了将涂布荧光粉层与制作透光罩过程合二为一，简化了生产流程。在本实施方式中，可以通过以下步骤完成LED的整体封装：先在基板上固定LED芯片40，再整板LED芯片40一起涂覆含荧光粉的胶，此时的涂覆方式可以是丝印、喷涂、刷涂、或滚压含荧光粉胶片，再冲压成杯状，向杯状填充高透光率树脂。此种情况可保证荧光粉分布的均匀性，从而保证了光色均匀与光色区稳定，同时向杯状填充透光树脂。

下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1

1）首先按设计要求制作基板，其中电路层的厚度为18~22um，介电层是12.5um厚度为的PI，散热金属层为50um的铜；

2）采用倒装倒置芯片（flip chip）的形式在基板电路面上邦定LED芯片，芯片选用的是CREE的C450DA3547-0311（如图2）；

3）在芯片处涂覆含荧光粉的胶,固化，如图3；

4）冲压成可控弧度的“杯状部”，弧度为1半球状如图4；

5）在“杯状部”凹处填充高透光率树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯树脂，从而完成LED的“杯状部”封装，如图5；

6）将封装完毕的LED，根据需要进行分割，使用，测定其色温、光通量、光效和光衰比。

实施例2

1）首先按设计要求制作基板，其中电路层的厚度为18~22um铜，介电层是12.5um厚度为的PI，散热金属层为50um的铝；

2）采用倒装倒置芯片（flip chip）的形式在基板电路面上邦定LED芯片，芯片选用的是CREE的C450DA3547-0311(如图2）；

3）冲压成可控弧度的“杯状部”,弧度为1半球状，如图4；

4）在“杯状部”凹处填充含荧光粉的高透光率树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯树脂，从而完成LED的“杯状部”封装,如图5示；

5）将封装完毕的LED，根据需要进行分割，使用。

对上述对比例及实施例的LED封装性能进行测试，结果如表1所示。

对比例1

1）首先按设计要求制作基板，其中电路层的厚度为18~22um，介电层是12.5um厚度为的PI，散热金属层为50um的铜；

2）采用点胶、固晶、打线、点荧光粉的胶和灌胶封装，芯片选用的是CREE的C450DA3547-0311；

3）将封装完毕的LED，根据需要进行分割，使用，测定其色温、光通量、光效和光衰比。

表1

从表1的测试结果可以看出，本发明的LED封装色温及光衰比得到了有效的降低，光通量及光效得到了较大的提高，说明LED封装的性能得到很好的改善。

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 (11)

1.一种LED封装结构，其特征在于，包括基板，设置在所述基板上的LED芯片（40），以及覆盖在所述LED芯片（40）上的光转化功能层，所述基板设置有所述LED芯片（40）的位置被冲压形成杯状部，所述LED芯片（40）处于所述杯状部的底部。

2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述LED芯片（40）倒装设置在所述基板上。

3.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述基板包括从下至上依次设置的金属散热层（10）、介电层（20）和电路层（30），所述LED芯片（40）焊接在所述电路层（30）上。

4.根据权利要求3所述的LED封装结构，其特征在于，所述金属散热层（10）的材质为铜或铝；所述介电层（20）的材质为聚酰亚胺、液晶高分子聚合物或背胶铜箔；所述电路层（30）的材质为铜。

5.根据权利要求4所述的LED封装结构，其特征在于，所述金属散热层（10）的厚度为35~150μm；所述介电层（20）的厚度为5~25μm；所述电路层（30）的厚度为18~75μm。

6.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述光转化功能层包括：

荧光粉层（50），涂覆在所述LED芯片（40）上；以及

透光罩（60），填充设置在所述杯状部内并覆盖在所述荧光粉层（50）上。

7.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述光转化功能层包括：

含荧光粉的透光罩（70），填充设置在所述杯体内并覆盖在所述LED芯片（40）上。

8.一种LED封装结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）提供基板，在所述基板上设置LED芯片（40）；

2）将所述基板设置有所述LED芯片（40）的位置冲压形成杯状部，使得所述LED芯片（40）处于所述杯状部的底部；以及

3）设置覆盖在所述LED芯片（40）上的光转化功能层。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述步骤1）中采用倒置芯片的形式将LED芯片（40）设置在所述基板上。

10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述光转化功能层的设置包括：

将含有荧光粉的高透光率胶体填充到所述杯体中并进行固化，形成含荧光粉的透光罩（70），其中所述高透光率胶体是指透光率达到85%以上的胶体。

11.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述光转化功能层的设置包括：

在所述基板冲压之前，将含有荧光粉的胶体涂覆在所述LED芯片（40）上形成荧光粉层（50），并进行固化；

在所述基板冲压完成之后，将高透光率胶体填充到所述杯体中形成透光罩（60），其中所述高透光率胶体是指透光率达到85%以上的胶体。

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