CN103367612B - Led封装结构及工艺 - Google Patents

Abstract

一种LED封装工艺，包括以下步骤：制作弹性荧光凝胶层，在模具内倒入搅拌均匀的有机硅凝胶与荧光粉混合液，且烘烤装有有机硅凝胶与荧光粉混合液的模具，烘烤成型后取下模具，制得果冻状的弹性荧光凝胶层。涂布固晶层，在支架的固晶区涂设固晶层，将LED晶片与固晶层粘合。覆盖弹性荧光凝胶层，压合弹性荧光凝胶层于所述LED晶片，使LED晶片收容于弹性荧光凝胶层。烘烤固化，烘烤覆盖弹性荧光凝胶层后的LED结构，使弹性荧光凝胶层固化成弹性荧光层，弹性荧光层与所述支架和LED晶片紧密粘合。使得LED晶片能够均匀的出光，具有较高的出光率，保证了LED晶片的出光亮度及出光效果。还提供一种LED封装结构。

Description

LED封装结构及工艺

技术领域

本发明涉及LED封装技术领域，特别是涉及一种LED封装结构及工艺。

背景技术

LED做为第四代绿色照明光源，目前已经得到广泛的应用，是工业、生活必不可少的照明工具。

一般的，LED的封装采用点胶的方式或将荧光胶膜置于LED晶片表面的方式。传统的将荧光胶膜置于LED晶片表面的方式，首先预先制作荧光胶膜，将荧光胶膜贴在晶片表面，或做成中空形状将晶片包覆其中。由于固化后的荧光胶膜具有一定的硬度，影响荧光胶膜与晶片的贴合度，从而影响LED晶片的出光率。

发明内容

基于此，有必要针对现有荧光胶层与LED晶片之间贴合度较低，LED晶片出光率较低的问题提供一种LED封装工艺。

一种LED封装工艺，包括以下步骤：

制作弹性荧光凝胶层，在模具内倒入搅拌均匀的有机硅凝胶与荧光粉混合液，且烘烤装有有机硅凝胶与荧光粉混合液的模具，烘烤成型后取下模具，制得果冻状的弹性荧光凝胶层；

涂布固晶层，在支架固晶区涂设固晶层，将LED晶片与所述固晶层粘合；

覆盖弹性荧光凝胶层，真空压合所述弹性荧光凝胶层于所述LED晶片，使所述LED晶片收容于所述弹性荧光凝胶层；

烘烤固化，烘烤覆盖弹性荧光凝胶层后的LED结构，使所述弹性荧光凝胶层固化成弹性荧光层，所述弹性荧光层与所述支架和LED晶片紧密粘合。

在其中一个实施例中，还包括喷涂底涂剂，在LED晶片的表面及支架表面喷涂底涂剂形成底涂剂层。

在其中一个实施例中，还包括切割弹性荧光凝胶层，根据LED晶片尺寸，将所述弹性荧光凝胶层切割成与所述LED晶片对应大小的弹性荧光凝胶层。

在其中一个实施例中，所述制作弹性荧光凝胶层的步骤中，所述有机硅凝胶与荧光粉混合液的混合比例为1:5～1:20。

在其中一个实施例中，所述制作弹性荧光凝胶层的步骤中，所述烘烤成型的温度为60～80℃，且烘烤时间为10～30min。

在其中一个实施例中，所述制作弹性荧光凝胶层的步骤中包括：

喷涂脱模剂，在模具内表面喷涂脱模剂，便于制得的弹性荧光凝胶层脱模；

均匀混合有机硅凝胶与荧光粉，且进行抽真空处理，将抽真空处理的有机硅凝胶与荧光粉混合液倒入模具；

烘烤成型弹性荧光凝胶层，将装有搅拌均匀的有机硅凝胶与荧光粉混合液的模具放入烤箱，烘烤成型。

还提供一种LED封装结构。

一种LED封装结构，包括支架、固晶层、LED晶片及弹性荧光胶层，所述支架表面设有固晶区，所述固晶层固定所述LED晶片于所述固晶区上，所述弹性荧光胶层均匀包覆所述LED晶片的表面。

在其中一个实施例中，还包括底涂剂层，所述底涂剂层设于所述LED晶片的表面，所述弹性荧光胶层均匀包覆所述底涂剂层。

在其中一个实施例中，所述底涂剂层设于所述LED晶片表面和所述LED晶片的周边支架表面，粘合所述LED晶片、弹性荧光胶层和支架。

在其中一个实施例中，所述支架设置有碗杯结构，所述固晶层设于所述碗杯结构的底部，所述LED晶片及弹性荧光胶层均设置于所述碗杯结构内。

上述LED封装工艺，首先制得弹性荧光凝胶层，再将LED晶片镶嵌于弹性荧光凝胶层后，再烘烤固化成弹性荧光层。弹性荧光凝胶层具有一定的弹性，所以当弹性荧光凝胶层包覆LED晶片的时候，弹性荧光凝胶层能够完全覆盖LED晶片。并且，弹性荧光凝胶层经固化成弹性荧光层，所述弹性荧光层与所述支架和LED晶片紧密粘合。使得LED晶片能够均匀的出光，具有较高的出光率，保证了LED晶片的出光亮度及出光效果。

并且，当LED晶片焊接有导线的时候，导线可镶嵌于弹性荧光凝胶层内，避免烘烤固化成型的时候，弹性荧光胶层压塌导线。

并且，在LED晶片表面喷涂底涂剂，然后再将荧光胶层与LED晶片粘合，增加了弹性荧光胶层与LED晶片的结合强度，避免了荧光胶层与LED晶片之间粘合不稳固的情况。

再次，整个封装工艺缩短了烘烤固化时间，提高了生产效率，节约了生产成本。

附图说明

图1为一实施方式的LED封装结构的结构示意图；

图2为图1所示的一实施方式的LED封装结构的结构示意图；

图3为图1所示的另一实施方式的LED封装结构的结构示意图；

图4为本LED封装结构矩形COB集成结构示意图；

图5为本LED封装结构圆形COB集成结构示意图；

图6为图1所示的另一实施方式的LED封装结构的结构示意图；

图7为一实施方式的LED封装工艺流程图；

图8为图7所示的LED封装工艺中步骤制作弹性荧光凝胶层的具体流程图步骤。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

请参阅图1，一种LED封装结构100包括支架110、固晶层120、LED晶片130、底涂剂层140、弹性荧光胶层150及封装胶层160。

支架110设置有碗杯结构112。碗杯结构112的底部为固晶区。碗杯结构112可在一定程度上提高LED封装结构100的出光效果，且在需要对LED封装结构100灌注封装胶时，碗杯结构112便于灌注封装胶。

可以理解，碗杯结构112可以省略。请参阅图2，支架110的表面设有固晶区。

固晶层120涂布于固晶区的表面上。固晶层120用于固定LED晶片130于支架110上。

具体在本实施方式中，LED晶片130为正装，固晶层120为固晶胶层。

可以理解，如图3所示，对于倒装LED晶片130，固晶层120还可以为共晶合金层。共晶合金层可以为Au-Sn共晶合金等。

LED晶片130固定设于固晶层120上，并与支架110电连接。LED晶片130可根据不同的使用需要选用大小功率不同的LED晶片130。

具体在本实施方式中，请同时参阅图1，LED晶片130为正装，LED晶片130通过固晶胶层固定于固晶区上。并且LED晶片130通过导线131与支架110电连接。

可以理解，对于倒装LED晶片130，LED晶片130直接通过共晶合金层设于固晶区上，并与支架110电连接，无需使用导线连接。

底涂剂层140设于LED晶片130的表面。底涂剂为以硅氧烷为主要原料的无色、含溶剂液体。专用于加成型硅胶和缩合型硅胶与多种难粘接的材料之间的连接剂，也称处理剂或增粘剂。底涂剂层130完全贴覆LED晶片130的表面。具体地，底涂剂层140设于LED晶片130表面和LED晶片130的周边支架110表面，可增加LED晶片130与弹性荧光胶层150的结合强度。底涂剂层140设于LED晶片130的周边及支架110的表面，可增加弹性荧光胶层150与支架110的结合强度。底涂剂层140使LED晶片130、弹性荧光胶层150、支架110之间不易松脱，保证结构的稳定性。

弹性荧光胶层150均匀包覆底涂剂层140。同时，弹性荧光胶层150包覆LED晶片130四周。弹性荧光胶层150由荧光粉与有机硅凝胶均匀混合后制得。并且，弹性荧光胶层150的厚度均匀、大小一致。由于弹性荧光胶层150内荧光粉分布均匀，避免了由于荧光粉沉降造成的封装产品出光参数不一致现象。弹性荧光胶层150可有效利用LED晶片130四周的蓝光，提高LED晶片130的出光效率，并避免光斑的形成。

弹性荧光胶层150经烘烤成型，使弹性荧光凝胶层固化为弹性荧光胶层150。弹性荧光胶层150的厚度、大小一致，且荧光粉在弹性荧光凝胶层内分布均匀，使得LED晶片130到弹性荧光胶层150各出光点的距离相等，保证了LED晶片130出光一致性。在正装LED晶片的时候，当LED晶片130镶嵌于弹性荧光胶层150内时候，由于弹性荧光凝胶层具有一定弹性，导线131可镶嵌于弹性荧光凝胶层内，避免弹性荧光胶层150的硬度较大，压塌导线131。并且，由于弹性荧光胶层150为弹性荧光凝胶层，固化成型后弹性荧光胶层150与LED晶片130紧密结合，提高LED封装结构100的质量。

如图4、图5所示，对于集成封装的COB(ChipOnBoard)产品，根据固晶区的形状大小，保证弹性荧光胶层150完全覆盖固晶区。

对于单个LED晶片130，根据LED晶片130的尺寸，弹性荧光胶层150为均匀切割、且与LED晶片130的尺寸相匹配的膜层。根据不同的出光效果和出光率，弹性荧光胶层150的厚度不同。对于正装LED晶片130，需要焊接导线131，导线131通常有一定的弧度，且弧度大小与LED晶片130本身厚度有一定关系。对于小功率LED晶片130，由于LED晶片130厚度较小，导线131线弧高度也较小，此时弹性荧光胶层150厚度较小。对于大功率LED晶片130，导线131线弧较高，为避免线弧透过弹性荧光凝胶层，所需弹性荧光胶层150也越厚。对于倒装LED晶片130，固晶层120为共晶合金层。共晶合金层固定LED晶片130于支架110。固晶胶层和导线131共同作用形成的固晶层120用于正装LED晶片，共晶合金层146形成的固晶层120用于倒装LED晶片。

此外，弹性荧光胶层150厚度也与胶水与荧光粉的配比有关。当所需色温一定时，胶水与荧光粉质量比越大，所需弹性荧光胶层150也越厚。反之，胶水与荧光粉质量比越小，所需弹性荧光胶层150也越薄。

具体在本实施方式中，弹性荧光胶层150的厚度为0.2mm～1.5mm。

底涂剂层140喷涂于LED晶片130表面，可增加弹性荧光胶层150与LED晶片130的结合强度。底涂剂层140喷涂于LED晶片130的周边及支架110的表面，可增加弹性荧光胶层150与支架110的结合强度。底涂剂层140使LED晶片130、弹性荧光胶层150、支架110之间不易松脱，保证结构的稳定性。

可以理解，底涂剂层140可以省略。弹性荧光胶层150直接包覆于LED晶片130上。

封装胶层160包覆弹性荧光胶层150。封装胶层160用于固定和保护弹性荧光胶层150的作用。

可以理解，请参阅图6，当在设置有碗杯结构112的情况下，不需要设置封装胶层160。

上述LED封装结构100中，在LED晶片130表面设有底涂剂层140，然后再将弹性荧光胶层150与底涂剂层140粘合，增加了弹性荧光胶层150与LED晶片130的结合强度，避免了弹性荧光胶层150与LED晶片130之间粘合不稳固的情况。

并且，底涂剂层140完全贴覆所LED晶片130的表面。由于弹性荧光胶层150具有一定的弹性，所以弹性荧光胶层150能够完全覆盖底涂剂层140。并且，LED晶片130的外表面距弹性荧光胶层150的外表面的距离相等，则LED晶片130能够均匀的出光，具有较高的出光率，保证了LED封装结构100的出光亮度及出光效果。

还提供一种LED封装工艺。请参阅图7所示，一种LED封装工艺，包括以下步骤：

步骤S210，制作弹性荧光凝胶层。

在模具内倒入搅拌均匀的有机硅凝胶与荧光粉混合液，且烘烤装有有机硅凝胶与荧光粉混合液的模具，烘烤成型后取下模具，制得果冻状的弹性荧光凝胶层。有机硅凝胶与荧光粉混合并搅拌均匀后，烘烤固化形成的弹性荧光凝胶层呈果冻状，具有较大的弹性，不易变形，且果冻状的弹性荧光凝胶层降低了内部荧光粉的沉降。

请参阅图8，具体在本实施方式中，步骤S210，制作弹性荧光凝胶层，包括：

步骤S212，喷涂脱模剂，在模具内表面喷涂脱模剂，便于制得的弹性荧光凝胶层弹性荧光胶层150脱模；喷涂脱模剂的模具内表面与弹性荧光胶层150的粘性减小，更易于与模具脱开，且有利于保持弹性荧光胶层150表面的平整度。

步骤S214，均匀混合有机硅凝胶与荧光粉，且进行抽真空处理，去除搅拌过程中混合胶体中出现的气泡。将抽真空处理的有机硅凝胶与荧光粉混合液倒入模具，待烘烤。

具体地，有机硅凝胶与荧光粉混合液的混合比例为1:5～1:20。有机硅凝胶与荧光粉混合液的混合比例与出光的效果相关联，当光线为暖色系光线时，荧光粉所占的比例较高；当光线为冷色系时，荧光粉所占的比例较低。

步骤S216，烘烤成型弹性荧光凝胶层。将装有搅拌均匀的有机硅凝胶与荧光粉混合液的模具放入烤箱，烘烤成型。烘烤成型后的弹性荧光凝胶层具有较大弹性，呈果冻状，成型前后的变形很小，可防止弹性荧光凝胶层与LED晶片130压合过程中的塌线现象，且还能使弹性荧光凝胶层与LED晶片130紧密结合。

具体地，烘烤成型的温度为60～80℃，且烘烤时间为10～30min。烘烤成型的温度与时间与有机硅凝胶的特性相关联，根据有机硅凝胶的凝固温度来确定烘烤的温度范围，而且，温度的高低与烘烤时间的长短成反比，温度较低，可延长烘烤时间达到凝固效果；当然，温度较高时，可相应缩短烘烤时间。

请再次参阅图7，步骤S220，切割弹性荧光凝胶层。

根据LED晶片130尺寸，将弹性荧光凝胶层切割成与LED晶片130对应大小的弹性荧光凝胶层。在制作弹性荧光凝胶层时，先制作尺寸较大的弹性荧光凝胶层，然后从尺寸较大的弹性荧光凝胶层切割下与所要包覆的LED尺寸对应的弹性荧光凝胶层，可根据不同LED尺寸从较大尺寸的弹性荧光凝胶层上切割不同尺寸的弹性荧光凝胶层，无需制造不同尺寸的模具，可降低成本。如图7、图8所示，对于集成封装的COB产品，根据固晶区的形状大小，将弹性荧光凝胶层切割成相应的形状尺寸，保证切割后的弹性荧光凝胶层完全覆盖固晶区。对于单个LED晶片130，根据LED晶片130的尺寸将弹性荧光凝胶层均匀切割成一定尺寸的膜层。

在其他实施方式中，可以通过制造有不同尺寸的模具，直接在模具中制作成不用切割的弹性荧光凝胶层。所以，步骤S220切割弹性荧光凝胶层，不是必须的。

步骤S230，设置固晶层。

在支架110的固晶区涂布设置固晶层120，将LED晶片130与固晶层120粘合。对于正装LED晶片130，固晶层120为固晶胶层。在支架110的固晶区涂布固晶胶。对于倒装LED晶片130，固晶层120为共晶合金层。在支架110的固晶区涂布共晶合金。

步骤S240，固晶。

将LED晶片130放置在固晶层120上，使LED晶片130固定设于支架110上。具体在本实施方式中，LED晶片130为正装，步骤S230还包括焊接导线131。在支架110的固晶区点涂固晶胶，将LED晶片130与固晶胶粘合，以增加LED晶片130与支架110的结合强度。将导线131两端分别焊接于LED晶片130与支架110。

可以理解，对于倒装LED晶片130，将LED晶片130直接与共晶合金粘合，以增加LED晶片130与支架110的结合强度和导热导电性。

S250，喷涂底涂剂。

具体在本实施方式中，在LED晶片130表面及支架110表面喷涂底涂剂形成底涂剂层130。

底涂剂喷涂于LED晶片130与弹性荧光凝胶层的接触面，可增大LED晶片130与弹性荧光凝胶层的粘合强度，使LED晶片130与弹性荧光胶层之间稳固粘合，不易松脱；底涂剂喷涂于LED晶片130表面及支架110未喷涂固晶胶的表面，可增大弹性荧光胶层与支架110的粘合强度。

在其他实施方式中，在步骤S250中，还可以只在LED晶片130表面喷涂底涂剂。

步骤S260，覆弹性荧光凝胶层。弹性荧光凝胶层置于LED晶片130上，真空压合使LED晶片130收容于弹性荧光凝胶层。

将弹性荧光凝胶层对准LED晶片130，使用真空压力机将弹性荧光凝胶层缓缓压合在LED晶片130之上，使弹性荧光凝胶层渐渐包覆LED晶片130、且最终使弹性荧光凝胶层紧密接触支架110。由于弹性荧光凝胶层较软，呈果冻状，LED晶片130上的导线能进入弹性荧光凝胶层中而不发生变形；且LED晶片130能较好的嵌入弹性荧光凝胶层中，弹性荧光凝胶层外形仍能保持较好的平整性。

在其他实施方式中，步骤S210制作弹性荧光凝胶层及步骤S220切割弹性荧光凝胶层。还可以位于步骤S230喷涂固晶胶、步骤S240固晶或步骤S250喷涂底涂剂之后，只要是在步骤S260覆盖弹性荧光凝胶层之前即可。

步骤S270，烘烤固化。烘烤覆有弹性荧光凝胶层的LED封装结构100，使弹性荧光凝胶层固化、且与支架110和LED晶片130紧密粘合。

将覆有弹性荧光凝胶层的LED封装结构100置于烤箱中进行彻底烘烤固化，弹性荧光凝胶层变为弹性荧光胶层150。弹性荧光胶层150与LED晶片130及支架110紧密结合，并完全包覆LED晶片130。

步骤S280，灌注封装胶。

支架110设有碗杯结构112，在碗杯结构112内完成烘烤固化的弹性荧光胶层150表面灌注封装胶。封装胶密封LED晶片，固定和保护弹性荧光胶层150。

可以理解，多数LED封装结构不需要灌注封装胶，因此，步骤S280灌注封装胶不是必须的。

上述LED封装工艺，将荧光粉与有机硅凝胶均匀混合，预先制成厚度均匀、大小一致的弹性荧光胶层150。将弹性荧光胶层150压合在LED晶片130之上，并包覆LED晶片130四周。传统点胶方式封装，由于荧光胶量难以精确控制，且荧光粉会由于沉降在晶片表面分布不均，致使白光LED色区集中度不高。根据上述LED封装工艺封装的LED封装结构，可有效利用LED晶片130四周蓝光，提高出光效率，并避免光斑的形成。在弹性荧光胶层150内荧光粉分布均匀，避免了由于荧光粉沉降造成的封装产品出光参数不一致现象，并能提高生产效率和产品良率、降低生产成本。

上述LED封装工艺，而烘烤制得弹性荧光凝胶层，且将LED晶片镶嵌于弹性荧光凝胶层后，再烘烤固化成弹性荧光层。弹性荧光凝胶层具有一定的弹性，所以当弹性荧光凝胶层包覆LED晶片的时候，弹性荧光凝胶层能够完全覆盖LED晶片。并且，弹性荧光凝胶层经固化成弹性荧光层，所述弹性荧光层与所述支架和LED晶片紧密粘合。使得LED晶片能够均匀的出光，具有较高的出光率，保证了LED晶片的出光亮度及出光效果。

导线131连接LED晶片130和支架110，覆盖弹性荧光凝胶层将导线131镶嵌于弹性荧光凝胶层。当LED晶片130正装时，需要导线131连接LED晶片130和支架110，导线131可穿过弹性荧光凝胶层弹性荧光胶层150，不变形的镶嵌于弹性荧光凝胶层弹性荧光胶层150内部，避免出现压塌导线131的情况。而在LED晶片130倒装时，不需要导线131连接LED晶片130和支架110，不会出现压塌导线131的情况。

而烘烤弹性荧光凝胶层使之形成弹性荧光胶层150，且将LED晶片130镶嵌于弹性荧光凝胶层后，再烘烤固化，避免了固化成型后的弹性荧光胶层150容易压塌导线的问题，同时能与LED晶片130紧密结合。整个封装工艺缩短了烘烤固化时间，提高了生产效率，节约了生产成本。

在LED晶片130表面喷涂底涂剂层140，然后再将弹性荧光胶层150压合，增加了弹性荧光胶层150与LED晶片130的结合强度，避免了弹性荧光胶层150与LED晶片130之间粘合不稳固的情况，提高了封装产品的可靠性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种LED封装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

制作弹性荧光凝胶层，在模具内倒入搅拌均匀的有机硅凝胶与荧光粉混合液，且烘烤装有有机硅凝胶与荧光粉混合液的模具，烘烤成型后取下模具，制得果冻状的弹性荧光凝胶层；

涂布固晶层，在支架的固晶区涂设固晶层，将LED晶片与所述固晶层粘合；

覆盖弹性荧光凝胶层，真空压合所述弹性荧光凝胶层于所述LED晶片，使所述LED晶片收容于所述弹性荧光凝胶层；

烘烤固化，烘烤覆盖弹性荧光凝胶层后的LED结构，使所述弹性荧光凝胶层固化成弹性荧光层，所述弹性荧光层与所述支架和LED晶片紧密粘合。

2.根据权利要求1所述的LED封装工艺，其特征在于，还包括喷涂底涂剂，在LED晶片的表面及支架表面喷涂底涂剂形成底涂剂层。

3.根据权利要求1所述的LED封装工艺，其特征在于，还包括切割弹性荧光凝胶层，根据LED晶片尺寸，将所述弹性荧光凝胶层切割成与所述LED晶片对应大小的弹性荧光凝胶层。

4.根据权利要求1所述的LED封装工艺，其特征在于，所述制作弹性荧光凝胶层的步骤中，所述有机硅凝胶与荧光粉混合液的混合比例为1:5～1:20。

5.根据权利要求1所述的LED封装工艺，其特征在于，所述制作弹性荧光凝胶层的步骤中，所述烘烤成型的温度为60～80℃，且烘烤时间为10～30min。

6.根据权利要求1所述的LED封装工艺，其特征在于，所述制作弹性荧光凝胶层的步骤中包括：

喷涂脱模剂，在模具内表面喷涂脱模剂，便于制得的弹性荧光凝胶层脱模；

均匀混合有机硅凝胶与荧光粉，且进行抽真空处理，将抽真空处理的有机硅凝胶与荧光粉混合液倒入模具；

烘烤成型弹性荧光凝胶层，将装有搅拌均匀的有机硅凝胶与荧光粉混合液的模具放入烤箱，烘烤成型。

7.一种LED封装结构，其特征在于，包括支架、固晶层、LED晶片及弹性荧光胶层，所述支架表面设有固晶区，所述固晶层固定所述LED晶片于所述固晶区上，所述弹性荧光胶层均匀包覆所述LED晶片的表面；

还包括底涂剂层，所述底涂剂层设于所述LED晶片的表面，所述弹性荧光胶层均匀包覆所述底涂剂层。

8.根据权利要求7所述的LED封装结构，其特征在于，所述底涂剂层设于所述LED晶片表面和所述LED晶片的周边支架表面，粘合所述LED晶片、弹性荧光胶层和支架。

9.根据权利要求7所述的LED封装结构，其特征在于，所述支架设置有碗杯结构，所述固晶层设于所述碗杯结构的底部，所述LED晶片及弹性荧光胶层均设置于所述碗杯结构内。