CN103579457A - 一种led集成封装结构及其方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种LED集成封装结构及封装方法，其中LED集成封装结构包括支架(1)，LED芯片(2)和透光片(4)，其中在支架(1)上形成有凹面，该凹面用于反射LED芯片(2)发射的光，所述LED芯片(2)设置在所述凹面中，透光片(4)覆盖在凹面的上部。在LED芯片(2)上方设置聚焦透镜(7，8)。其中聚焦透镜(7，8)设置在LED芯片(2)和透光片(4)之间和／或设置在透光片(4)的表面。

Description

一种LED集成封装结构及其方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，更具体地说，涉及一种新型LED结构及其集成封装方法
背景技术
目前单独封装的光源亮度都较高，而采用相同芯片集成封装出的LED光源光效普遍下降20-30％。经分析，其主要原因有两个方面：一是由于散热不佳引起的温度过高，既而导致芯片的发光效率降低；二是支架导光问题，一般芯片的出光量包括正面出光和侧面出光的总和，在一些水平型芯片中，侧面出光量占总出光量的20-25％，如果不能把这部分光有效的取出，那么封装后的LED光源亮度将会明显降低。在集成封装中，目前支架都是平面形的，芯片也都靠得非常近，采用这样的支架封装后，芯片的侧面光几乎全部在芯片之间来回多次反射，慢慢消耗掉，而无法形成有效出光。
另外，在LED光源中荧光粉的作用在于光色复合，形成白光。其特性主要包括粒度、形状、发光效率、转换效率、稳定性(热和化学)等，其中，发光效率和转换效率是关键。研究表明，随着温度上升，荧光粉量子效率降低，出光减少，辐射波长也会发生变化，从而引起白光LED色温、色度的变化，较高的温度还会加速荧光粉的老化。传统LED器件存在两个问题，一是荧光粉与硅胶混合后直接涂覆与在LED晶片上，LED荧光粉紧靠热源，容易造成荧光粉整体温度偏高，引起使荧光粉激发效率降低，因此光效偏低，并且荧光粉长时间在温度过高的环境下很容易造成光衰；二是荧光粉涂敷方式是将荧光粉与灌封胶混合，然后点涂在晶片上。由于无法对荧光粉的涂敷厚度和形状进行精确控制，导致出射光色彩不一致，出现偏蓝光或者偏黄光。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的LED结构及其封装方法，以克服上面提到的技术问题。
本发明提供一种LED集成封装结构，其特征在于：包括支架，LED芯片和透光片，其中在支架上形成有凹面，该凹面用于反射LED芯片发射的光，所述LED芯片设置在所述凹面中，透光片覆盖在凹面的上部，其中透光片为玻璃片，荧光粉内渗或外涂于玻璃片上。
其中在LED芯片上方设置有聚焦透镜，用于完成配光。
其中聚焦透镜设置在LED芯片和透光片之间和／或设置在透光片的表面。
其中在LED芯片和聚焦透镜之间填充有惰性气体。
其中在透光片和聚焦透镜之间填充有硅胶。
其中设置在透光片表面的多个聚焦透镜形成透镜阵列，聚焦透镜是直径0.1mm的半球形透镜。
本发明还提供一种LED集成封装结构的封装方法，其特征在于，包括：
在支架上形成凹面，该凹面用于反射LED芯片发射的光；
将LED芯片设置在所述凹面中；
使LED芯片与支架导通；
将透光片覆盖在凹面的上部；
在LED芯片上方设置聚焦透镜；
将荧光粉内渗或外涂于透光片上。
其中聚焦透镜设置在LED芯片和透光片之间和／或设置在透光片的表面。
所述的方法还包括在聚焦透镜和透光片之间注入硅胶。
所述的方法还包括：在聚焦透镜和LED芯片之间充入惰性气体。
本发明通过在支架上形成碗形凹面，有效地将芯片侧面光取出，并且通过在芯片上方形成聚焦透镜，可以进行多次配光，达到最佳出光光效，提高器件可靠性，而且可以提高取光效率(60％)。将荧光粉内渗或外涂于玻璃表面，不仅可提高荧光粉的均匀度，而且可提高封装效率和产品光色的一致性。
附图说明
如在附图中图示的，其中不同附图中相同的部分采用相同的附图标记指代。附图不一定是按比例的，相反的，重点在于图示本发明的原理和构思。
图1示出本发明第一实施例的LED结构；
图2示出本发明第二实施例的LED结构；
图3示出本发明第三实施例的LED结构；
图4示出本发明第四实施例的LED结构。
具体实施方式
需要说明的是，不同的实施例仅用于示例性的说明本发明的原理和思想，并不是对本发明范围的限制。而且，不同实施例之中的特征也可以相互组合以形成新的技术方案。
实施例一
如图1所示为LED集成封装结构中的一个LED的封装结构。在该封装中，1代表支架，在支架1上形成一个碗形的凹面，该碗形的凹面可以反射光，有效地将芯片侧面光取出，在支架1的凹面内设置一个或多个芯片2，例如可以将芯片2设置在凹面的底部上。芯片2例如可以是GaN芯片，当然可以是其它任何合适的LED芯片。可以采用银胶和／或绝缘胶来将芯片2固定在凹面的底部，然后给芯片2焊接导线3，使芯片2和支架1导通。导线3例如可以使用金线，或其它适合的金属导线。透光片4覆盖在碗形凹面的上部。透光片的下面涂覆一层很薄荧光粉5，荧光粉5也可以内渗的方式形成于透光片4的表面。透光片4可以是玻璃片，在透光片4和芯片2之间注满硅胶6。透光片4距芯片2一定距离，例如可以为大约0.88mm。
本实施例一借鉴单独封装的支架设计形式，在集成封装结构上给一个或一组芯片在支架上造一个凹面的碗，使支架的内凹侧面将光反射出来，能很好的将侧面出光量取出。
实施例二
参见图2所示，其结构与图1中的LED集成封装结构基本相同，其区别在于芯片2上方和透光片4之间设置有透镜7，透镜7为聚焦透镜，透镜7包围芯片2。透镜7与支架1围成的空间内充满惰性气体。在透光片4和透镜之间注满了硅胶6。将荧光粉内渗或外涂于玻璃片形成透光片4。
本实施例中，透镜7可以根据照明需要做配光设计，完成一次配光。通过在芯片上布置一个聚焦透镜7，并将透光片4置于距芯片一定位置，可以提高器件可靠性，而且可以提高取光效率。
实施例三
参见图3所示，其结构与图1中的LED集成封装结构基本相同，其区别在于在透光片4表面上形成有多个微透镜8，多个微透镜8形成微透镜阵列，微透镜阵列可采用直径0.1mm的半球形透镜阵列，微透镜8为聚焦透镜。
透光片4和芯片之间注满了硅胶6。将荧光粉内渗或外涂于玻璃片形成透光片4。
本实施例中，微透镜8可以根据照明需要做配光设计，完成一次配光。通过在透光片4表面布置微透镜8，并将透光片4置于距芯片一定位置，可以提高器件可靠性，而且可以提高取光效率。
实施例四
参见图4所示，其封装结构组合了实施例二和实施例三中的结构。在芯片2上方和透光片4之间设置有聚焦透镜7，透镜7包围芯片2。透镜7与支架1围成的空间内充满惰性气体。在透光片4和透镜之间注满了硅胶6。另外在透光片4表面上形成有多个微透镜8，多个微透镜8形成微透镜阵列，微透镜阵列可采用直径0.1mm的半球形透镜阵列，微透镜8为聚焦透镜。
本实施例中通过微透镜8和透镜7可以完成两次配光设计。并将透光片4置于距芯片一定位置，可以进一步提高器件可靠性，而且可以提高取光效率。
此外，LED芯片的集成封装结构，可以是圆形或椭圆形，也可以是正方形、长方形、三角形、菱形等等任何合适的形状。
在本发明中，硅胶可采用注胶方式形成，省去moding机。
本发明通过在支架上形成碗形凹面，有效地将芯片侧面光取出，并且通过在芯片上方形成聚焦透镜，可以进行多次配光，达到最佳出光光效，提高器件可靠性，而且可以提高取光效率(60％)。将荧光粉内渗或外涂于玻璃表面，不仅可提高荧光粉的均匀度，而且可提高封装效率和产品光色的一致性。

Claims (10)

1.一种LED集成封装结构，其特征在于：包括支架(1)，LED芯片(2)和透光片(4)，其中在支架(1)上形成有凹面，该凹面用于反射LED芯片(2)发射的光，所述LED芯片(2)设置在所述凹面中，透光片(4)覆盖在凹面的上部，其中透光片(4)为玻璃片，荧光粉(5)内渗或外涂于玻璃片上。
2.根据权利要求1所述的LED集成封装结构，其中在LED芯片(2)上方设置有聚焦透镜(7、8)，用于完成配光。
3.根据权利要求2所述的LED集成封装结构，其中聚焦透镜(7)设置在LED芯片(2)和透光片(4)之间和／或设置在透光片(4)的表面。
4.根据权利要求2或3所述的LED集成封装结构，其中在LED芯片(2)和聚焦透镜(7)之间填充有惰性气体。
5.根据权利要求2或3所述的LED集成封装结构，其中在透光片(4)和聚焦透镜(7)之间填充有硅胶(6)。
6.根据权利要求3所述的LED集成封装结构，其中设置在透光片(4)表面的多个聚焦透镜(8)形成透镜阵列，聚焦透镜(8)是直径0.1mm的半球形透镜。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的LED集成封装结构的封装方法，其特征在于，包括：
在支架(1)上形成凹面，该凹面用于反射LED芯片(2)发射的光；
将LED芯片(2)设置在所述凹面中；
使LED芯片(2)与支架(1)导通；
将透光片(4)覆盖在凹面的上部；
在LED芯片(2)上方设置聚焦透镜(7，8)；
将荧光粉(5)内渗或外涂于透光片(4)上。
8.根据权利要求7所述的方法，其中聚焦透镜(7，8)设置在LED芯片(2)和透光片(4)之间和／或设置在透光片(4)的表面。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在聚焦透镜(7)和透光片(4)之间注入硅胶(6)。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在聚焦透镜(7)和LE D芯片(2)之间充入惰性气体。
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