CN103682050A - Led封装结构及封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED封装结构，包括基材，该基材包括基材主体和至少一个围坝，每个围坝为封闭的一圈，围坝的高度大于LED芯片的厚度，围坝所包围的区域在垂直于围坝高度方向上的尺寸大于或等于芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；一一对应的设置于围坝所包围的区域内的芯片；电连接芯片阳极与基材的第一焊线，其与基材的连接点位于围坝外；电连接芯片阴极与基材的第二焊线，其与基材的连接点位于围坝外；填充于围坝内的封装胶；设置于基材上的透镜，透镜包覆围坝、封装胶、第一焊线和第二焊线。上述封装结构中封装胶仅包覆芯片，并不完全包覆焊线，从而使各处光线的光程差相同或相近，改善了发光颜色不均的问题，且有利于减少荧光粉的用量。

Description

LED封装结构及封装方法
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，更具体地说，涉及一种LED封装结构及封装方法。
背景技术
LED（Light-Emitting Diode，发光二极管）是一种可以直接将电能转化为光能的半导体器件，具有功耗小、亮度高、寿命长等诸多优点，是照明领域的研究热点，被广泛应用于大型看板、交通信号灯、手机、扫描器、传真机等的光源及照明装置。
如图1所示，常规LED封装结构包括：基材100，该基材100上具有两个电极；设置于基材100表面上的LED芯片101；连接LED芯片101的阳极与基材100上的一个电极的第一焊线102和连接LED芯片101的阴极与基材100上的另一个电极的第二焊线103；包覆LED芯片101、第一焊线102和第二焊线103的封装胶104，该封装胶104为胶水与荧光粉混合而成。
由于两条焊线位于LED芯片相对的两端，含有荧光粉的封装胶需将焊线与LED芯片全部包覆起来，这造成封装结构中LED芯片表面正上方输出的光线与焊线所在的两端输出的光线的光程差不同，因此发光后LED芯片上方的颜色与焊线所在的两端颜色不同，引起发光颜色不均的问题。如：LED封装结构通常采用蓝色LED芯片激发黄色荧光粉以输出白光，但是其两端的发光颜色会偏黄。
发明内容
本发明提供了一种LED封装结构及封装方法，以解决LED封装结构发光颜色不均的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种LED封装结构，包括：基材，所述基材包括平面板结构的基材主体和设置于所述基材主体上的至少一个围坝，每个所述围坝为封闭的一圈，所述围坝的高度大于LED芯片的厚度，且每个所述围坝所包围的区域在垂直于所述围坝高度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；一一对应的设置于所述围坝所包围的区域内的至少一个LED芯片；电连接所述LED芯片的阳极与所述基材的第一焊线，所述第一焊线与所述基材的连接点位于所述围坝所包围的区域外；电连接所述LED芯片的阴极与所述基材的第二焊线，所述第二焊线与所述基材的连接点位于所述围坝所包围的区域外；填充于所述围坝所包围的区域内的封装胶，所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述基材主体的表面，且所述封装胶内具有荧光粉；设置于所述基材上的透镜，所述透镜包覆所述围坝、所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
优选的，所述围坝的高度与所述LED芯片的厚度之差的范围为：0.2mm～0.5mm。
优选的，每个所述围坝所包围的区域在垂直于所述围坝高度方向上的尺寸与所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸之差小于或等于0.1mm×0.1mm。
优选的，所述基材为一体结构。
优选的，所述基材为分体结构。
优选的，所述基材主体的材料为树脂或陶瓷，所述围坝的材料为胶类。
优选的，当所述围坝为多个时，所述围坝均匀分布于所述基材主体上。
优选的，所述封装胶为荧光粉与胶水的混合物。
优选的，所述透镜为平面透镜或曲面透镜。
优选的，所述透镜的材料为硅胶。
本发明还提供了一种LED封装方法，包括：提供基材，所述基材包括平面板结构的基材主体和设置于所述基材主体上的至少一个围坝，每个所述围坝为封闭的一圈，所述围坝的高度大于LED芯片的厚度，且每个所述围坝所包围的区域在垂直于所述围坝高度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；将至少一个所述LED芯片一一对应的设置于所述围坝所包围的区域内；利用第一焊线电连接所述LED芯片的阳极与所述基材，利用第二焊线电连接所述LED芯片的阴极与所述基材，所述第一焊线与所述基材的连接点和所述第二焊线与所述基材的连接点均位于所述围坝所包围的区域外；在所述围坝所包围的区域内填充封装胶，使所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述基材主体的表面，所述封装胶内具有荧光粉；在所述基材上设置透镜，使所述透镜包覆所述围坝、所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
优选的，所述在所述凹槽内填充封装胶具体为：采用点胶工艺在所述凹槽内填充封装胶。
优选的，所述在所述基材上设置透镜具体为：采用压模工艺在所述基材上设置透镜。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明所提供的LED封装结构及封装方法，基材上具有封闭的围坝，围坝的高度大于LED芯片的厚度，尺寸不小于LED芯片的尺寸，LED芯片位于围坝所包围的区域内，焊线与基材的连接点均位于围坝所包围的区域外，围坝所包围的区域内填充有封装胶，透镜将围坝、焊线与封装胶全部包覆起来。上述结构中，封装胶仅包覆LED芯片，并不完全包覆焊线，即封装胶大部分均覆盖在LED芯片背离基材主体的表面，并不会距离LED芯片特别远，从而使LED封装结构发光后，各处光线的光程差相同或相近，改善了LED封装结构发光颜色不均的问题。
并且，本所提供的LED封装结构中封装胶并不需要全部包覆焊线，因此相对于现有技术荧光粉的用量减少，从而节约了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中LED封装结构的剖面图；
图2为本发明实施例一所提供的LED封装结构的剖面图；
图3～图7为本发明实施例二所提供的LED封装方法的工艺步骤图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例一
本实施例提供了一种LED封装结构，如图2所示，包括：基材、LED芯片203、第一焊线204、第二焊线205、封装胶206和透镜207。
其中，基材包括：基材主体201和至少一个围坝202，基材主体201为平面板结构，每个围坝202为封闭的一圈。围坝202的高度大于LED芯片203的厚度，且每个围坝202所包围的区域在垂直于自身深度方向上的尺寸大于或等于LED芯片203在垂直于自身厚度方向上的尺寸。
LED芯片203至少为一个，且与围坝202一一对应的设置，位于围坝202所包围的区域内。
第一焊线204电连接LED芯片203的阳极与基材，且第一焊线204与基材的连接点位于围坝202所包围的区域的外部。
第二焊线205电连接LED芯片203的阴极与基材，且第二焊线205与基材的连接点位于围坝202所包围的区域的外部。
封装胶206填充于围坝202所包围的区域内，封装胶206覆盖LED芯片203背离基材主体201的表面，且封装胶206内具有荧光粉。
透镜207设置于基材上，且包覆围坝202、封装胶206、第一焊线204和第二焊线205。
需要说明的是，所谓“围坝所包围的区域”是指由基材主体201、围坝202和围坝202背离基材主体201的顶面所在的平面包围的区域。
LED芯片203由两部分组成，一端是空穴占主导地位的P型半导体，另一端是电子占主导地位的N型半导体。当这两种半导体连接起来时，二者之间形成一PN结，电流通过焊线（即第一焊线204与第二焊线205）作用于该芯片时，电子会被推向P型半导体区域，与空穴复合，电子与空穴复合时会以光子的形式向外辐射能量，从而使LED芯片发光。
另外，封装胶206内含有荧光粉，优选为荧光粉与胶水的混合物。LED芯片203在电压的作用下向外辐射光子时，会激发荧光粉，最终合成需要颜色的光，因此，荧光粉的颜色需与LED芯片203的相匹配。
现有技术中，LED芯片需要发光时，要向芯片的阴极和阳极施加电压，因此需要利用焊线将芯片的阴极和阳极分别与基材上的电极电连接，而封装LED芯片时，又需将LED芯片与焊线都包覆起来，这就造成封装后包覆焊线的封装胶距离LED芯片的距离较远，引起封装结构发光不均匀的问题。
本实施例所提供的LED封装结构，避免利用封装胶全部包覆焊线与LED芯片，而是利用封装胶206仅仅将LED芯片203包覆起来，第一焊线204和第二焊线205仅有与芯片连接的一小部分在封装胶206内，其余大部分是位于封装胶206之外的，然后利用透镜207将暴露在封装胶206外的焊线与封装胶一同包覆起来，实现了LED芯片的封装。
为了上述结构的实现，本实施例中利用具有围坝202的基材，将LED芯片203置于围坝202所包围的区域内，然后连接焊线，并使焊线与基材的连接点位于围坝202之外，之后在围坝202内填充封装胶206，从而实现了封装胶206仅包覆LED芯片203和焊线的一小部分，焊线的大部分处于封装胶206之外的结构。
本实施例所提供的LED的封装结构中封装胶206并不是全部包覆芯片与焊线，因此不存在距离芯片较远的荧光粉（封装胶206内含有荧光粉），封装胶206大部分均集中于LED芯片203朝向外部的表面（即背离基材主体201的表面）上，从而在发光时，各处光线的光程差一致或接近，极好的改善了LED封装结构存在的发光颜色不均匀的问题；并且，由于封装胶206无需全部包覆焊线，大部分集中于LED芯片203的周围（尤其是背离基材主体201的表面上），因此节约了封装胶的用量，即节约了荧光粉的用量，从而降低了生产的成本。
本实施例中，所填充的封装胶206全部位于围坝202所包围的区域内，封装胶206需覆盖LED芯片203的表面，因此，围坝202的高度要大于LED芯片203的厚度，围坝202的高度比LED芯片203的厚度大的程度需根据是实际需要进行设定，在此提供一优选范围：围坝202的高度与LED芯片203的厚度之差的范围可为0.2mm～0.5mm，包括端点值。
为了使覆盖在LED芯片203背离基材主体201底部的表面上的封装胶206占整体封装胶量的比例更高，进一步的减少覆盖在LED芯片203侧面的封装胶，本实施例中，围坝202所包围的区域在垂直于围坝高度方向上的尺寸优选的等于LED芯片203在垂直于自身厚度方向上的尺寸。考虑到生产设备的精度及生产的可行性问题，围坝202所包围的区域可略大于LED芯片203，但是如果围坝202所包围的区域太大，会影响本实施例改善发光的效果，因此围坝202所包围的区域不宜过大，围坝202所包围的区域的具体尺寸可结合生产时LED芯片203的尺寸，根据实际情况进行设计。本实施例提供一优选的上限：围坝202所包围的区域在垂直于围坝高度方向上的尺寸与LED芯片203在垂直于自身厚度方向上的尺寸的之差可小于或等于0.1mm×0.1mm，包括端点值。
需要说明的是，本实施例仅以方形的LED芯片为例进行说明，基于本发明的发明构思，本发明技术方案可适用于不同形状的LED芯片，围坝所包围的区域的形状优选的应与LED芯片的形状相同，其尺寸应略大于或等于LED芯片的尺寸。
本实施例中，称围坝202朝向自身所包围的区域内部的侧壁为内侧壁，朝向自身所包围的区域外部的侧壁为外侧壁。围坝202的内侧壁与外侧壁可以相互平行，也可以不平行；外侧壁和外侧壁可以垂直于基材主体201，也可以不垂直于基材主体201。本实施例中，外侧壁优选的垂直于基材主体201，内侧壁优选的不垂直于基材主体201，使围坝202所包围的区域中紧挨基材主体201的底面的尺寸小于远离基材主体201的顶面的尺寸，该种结构的围坝202在工艺上脱模更加容易。
本实施例中所采用的具有围坝202的基材可为一体结构，也可为分体结构。
当基材为分体结构时，即基材主体201和围坝202在不同的工艺步骤下形成，基材主体201的材料可选用树脂或陶瓷等材料，围坝202的材料可为胶类。制作本实施例中所采用的基材时优选可利用压模工艺。
单个LED灯珠所发出的光比较微弱，因此在实际使用时一般是将多个LED灯珠组合使用。当一块基材上需封装多个LED芯片时，基材上需对应的具有相同数目的多个围坝，围坝优选的可均匀分布于基材的基材主体上。
基材上还需设置至少两个电极，以供第一焊线204连接LED芯片203的阳极与基材上的一个电极，且供第二焊线205连接LED芯片203的阴极与基材上的另一电极。
本实施例所提供的LED封装结构对透镜207的形状并不限定，透镜207可为平面透镜或曲面透镜等。透镜207的材料需选用透光性和绝缘性好的材料，优选为硅胶。
实施例二
针对实施例一所提供的LED封装结构，本实施例提供了一种LED封装方法，以单颗LED灯珠的封装为例，如图3～图7所示，该方法包括：
步骤S1：提供基材，该基材包括平面板结构的基材主体301和设置于基材主体301上的至少一个围坝302，每个围坝302为封闭的一圈，围坝302的高度大于LED芯片的厚度，且每个围坝302所包围的区域在垂直于围坝302高度方向上的尺寸大于或等于LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；
上述结构的基材可以为一体结构，也可以为分体结构，即基材主体301和围坝302在不同的工艺步骤下形成，优选的为采用压模工艺在基材主体301的表面上压模形成围坝302。
围坝302所包围的区域的形状优选的可与待封装的LED芯片的形状相同，围坝302所包围的区域的尺寸优选的可与待封装的LED芯片的尺寸相同或略大于待封装的LED芯片的尺寸。
步骤S2：将至少一个LED芯片401一一对应的设置于围坝302所包围的区域内；
步骤S3：利用第一焊线501电连接LED芯片401的阳极与基材，利用第二焊线502电连接LED芯片401的阴极与基材，第一焊线501与基材的连接点和第二焊线502与基材的连接点均位于围坝302所包围的区域的外部；
连接第一焊线501和第二焊线502时优选的采用焊接技术。
步骤S4：在围坝302所包围的区域内填充封装胶601，使封装胶601覆盖LED芯片401背离基材主体301的表面，封装胶601内具有荧光粉；
填充封装胶601可采用点胶工艺，也可采用印刷或灌模等工艺。
步骤S5：在基材上设置透镜701，使透镜701包覆围坝302、封装胶601、第一焊线501和第二焊线502。
设置透镜701优选的可采用压模工艺，透镜701的形状可依照不同应用来选择，可为平面透镜，也可为曲面透镜等。
上述LED封装方法所形成的LED封装结构，避免了现有技术中为了将焊线全部包覆，而使包覆焊线的封装胶距离LED芯片过远的问题，使具有荧光粉的封装胶仅包覆LED芯片和极小部分的焊线，并不完全包覆芯片两端的焊线，绝大部分位于LED芯片的表面，从而使封装结构发光时光线的光程差相同或相近，提高了发光颜色的均匀性；由于封装胶无需包覆焊线，因此封装胶的用量较现有技术减少，即荧光粉的用量减少，从而在一定程度上节约了生产成本。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (13)

1.一种LED封装结构，其特征在于，包括：
基材，所述基材包括平面板结构的基材主体和设置于所述基材主体上的至少一个围坝，每个所述围坝为封闭的一圈，所述围坝的高度大于LED芯片的厚度，且每个所述围坝所包围的区域在垂直于所述围坝高度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；
一一对应的设置于所述围坝所包围的区域内的至少一个LED芯片；
电连接所述LED芯片的阳极与所述基材的第一焊线，所述第一焊线与所述基材的连接点位于所述围坝所包围的区域外；
电连接所述LED芯片的阴极与所述基材的第二焊线，所述第二焊线与所述基材的连接点位于所述围坝所包围的区域外；
填充于所述围坝所包围的区域内的封装胶，所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述基材主体的表面，且所述封装胶内具有荧光粉；
设置于所述基材上的透镜，所述透镜包覆所述围坝、所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述围坝的高度与所述LED芯片的厚度之差的范围为：0.2mm～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，每个所述围坝所包围的区域在垂直于所述围坝高度方向上的尺寸与所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸之差小于或等于0.1mm×0.1mm。
4.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述基材为一体结构。
5.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述基材为分体结构。
6.根据权利要求5所述的LED封装结构，其特征在于，所述基材主体的材料为树脂或陶瓷，所述围坝的材料为胶类。
7.根据权利要求4～6任一项所述的LED封装结构，其特征在于，当所述围坝为多个时，所述围坝均匀分布于所述基材主体上。
8.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述封装胶为荧光粉与胶水的混合物。
9.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述透镜为平面透镜或曲面透镜。
10.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述透镜的材料为硅胶。
11.一种LED封装方法，其特征在于，包括：
提供基材，所述基材包括平面板结构的基材主体和设置于所述基材主体上的至少一个围坝，每个所述围坝为封闭的一圈，所述围坝的高度大于LED芯片的厚度，且每个所述围坝所包围的区域在垂直于所述围坝高度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；
将至少一个所述LED芯片一一对应的设置于所述围坝所包围的区域内；
利用第一焊线电连接所述LED芯片的阳极与所述基材，利用第二焊线电连接所述LED芯片的阴极与所述基材，所述第一焊线与所述基材的连接点和所述第二焊线与所述基材的连接点均位于所述围坝所包围的区域外；
在所述围坝所包围的区域内填充封装胶，使所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述基材主体的表面，所述封装胶内具有荧光粉；
在所述基材上设置透镜，使所述透镜包覆所述围坝、所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
12.根据权利要求11所述的LED封装方法，其特征在于，所述在所述凹槽内填充封装胶具体为：采用点胶工艺在所述凹槽内填充封装胶。
13.根据权利要求11所述的LED封装方法，其特征在于，所述在所述基材上设置透镜具体为：采用压模工艺在所述基材上设置透镜。
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