CN103855278B - 一种led封装结构及照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于LED产品领域，提供了一种LED封装结构，包括覆晶晶片、包覆于覆晶晶片之外的荧光胶及包覆于荧光胶之外的透明封装胶；覆晶晶片的底部设有正电极和负电极，于正电极和负电极的表面分别依次设有镍层、金层和锡层；荧光胶的外周向外延伸形成一帽沿型的外沿，透明封装胶的外周延伸至所述外沿之上。本发明仅由晶片、荧光胶、透明封装胶、镍金锡层组成，可靠性高、节省物料、成本低；利于大规模集成封装；利于提升产品亮度；晶片底部无需镀金锡合金，节约成本；底部镀锡与应用端可很好焊接，增加了焊接可靠性和可操作性，解决了应用局限性问题；锡层还可作为晶片与应用端基板的热膨胀匹配的缓冲层，有效保护晶片。

Description

一种LED封装结构及照明设备
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种LED封装结构及照明设备。
背景技术
传统白光LED产品的封装方式是将LED晶片通过固晶胶粘接或共晶焊接的方式固定在支架上的碗杯中，采用金线将晶片的正极连接于支架的正极，将晶片的负极连接于支架的负极，再向碗杯中填充符合目标色区的荧光胶。由于支架、荧光胶、用于粘接晶片的胶体的热膨胀系数不同，LED封装体容易在支架、荧光胶、金线、胶体等方面出现可靠性问题；且LED支架种类繁多，粘接晶片和支架正负极的材质多为ＰＰＡ，ＰＣＴ及ＥＭＣ材质，其耐高温性，气密性均有较大缺陷，进而影响ＬＥＤ产品的可靠性。虽然陶瓷支架具有较好的耐高温性和较好的气密性，但支架成本接近晶片成本，且陶瓷支架封装ＬＥＤ制费昂贵，设备投入大，导致陶瓷支架的LED产品产能小，价格高。因此，支架封装结构的ＬＥＤ产品在可靠性，使用寿命，制造成本及价格方面的缺陷均是ＬＥＤ产品替代传统照明产品的较大阻碍。
并且，传统支架封装的LED产品需要在晶片底部设置金锡合金层以将晶片焊接于支架上，金锡合金材料昂贵，制备成本极高，且影响出光效率，并且，为了节省材料，通常将金锡合金层做的很薄，对无支架封装的应用端使用造成了较大局限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED封装结构，旨在提高LED产品的可靠性，保证其较长的使用寿命，同时降低制造成本，并解决其应用的局限性问题。
本发明是这样实现的，一种LED封装结构，包括覆晶晶片、包覆于所述覆晶晶片之外的荧光胶及包覆于所述荧光胶之外的透明封装胶；所述覆晶晶片的底部设有正电极和负电极，于所述正电极和负电极的表面分别依次设有镍层、金层和锡层；所述荧光胶的外周向外延伸形成一帽沿型的外沿，所述透明封装胶的外周延伸至所述外沿之上。
本发明的另一目的在于提供一种照明设备，包括所述的LED封装结构。
本发明提供的LED封装结构与传统支架封装的LED产品相比，具有如下优点：
第一、整个封装体仅由覆晶晶片、荧光胶、透明封装胶及晶片底部镍、金、锡层组成，省去支架、金线等物料，且覆晶晶片、荧光胶和透明封装胶性能均极稳定，可靠性远高于支架和金线的封装模式，进而避免由于支架和胶体的热膨胀系数不同而导致的产品可靠性问题，保证其超长的使用寿命，并可节约大量成本，提高产能；
第二、荧光胶和透明封装层不采用碗杯形式，制造时不需要采用点胶机向碗杯内一一点胶，物料利用率高，降低了封装成本；
第三、不采用支架封装，进行荧光胶和透明封装胶的涂覆时，无支架形状的限制，利于LED产品的大规模集成封装，利于封装器件的成本降低；
第四、荧光胶直接涂覆于覆晶晶片表面，不同于支架碗杯承载荧光胶的方式，大量减少光子在荧光粉间的内部散射等损耗，利于提升产品的亮度；
第五、由于不采用支架承载晶片，覆晶晶片底部正负极无需昂贵的一定厚度（3μm左右）的金锡合金层，仅通过一层薄薄的金层（厚度仅为0.05～0.5μm）过渡并镀锡层即可，大幅节约了物料成本；
并且，覆晶晶片底部镀锡层，与应用端的锡膏可很好的焊接，增加了无支架封装产品的焊接可靠性和可操作性；
另外，由于锡材料价格远远低于金锡合金，可对晶片底部锡层进行加厚等设计，可使晶片在底部电极延伸、焊接和荧光粉保护方面更容易操作，解决了无支架封装LED的应用局限性问题；
由于锡层可以做的较厚，还可以将其作为晶片与应用端基板的热膨胀匹配的缓冲层，有效的保护了LED晶片。
附图说明
图1是本发明实施例提供的LED封装结构的示意图（一）；
图2是图1中A区域的放大图；
图3是本发明实施例提供的LED封装结构的示意图（二）；
图4是本发明实施例提供的LED封装结构的示意图（三）。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1、3、4示出了本发明实施例提供的LED封装结构的三种结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
请参阅图1，本发明实施例提供的LED封装结构包括：覆晶晶片1，包覆于覆晶晶片1之外的荧光胶2及包覆于荧光胶2之外的透明封装胶3，覆晶晶片1的底部设有正电极11和负电极12，于该正电极11和负电极12的表面分别依次设有镍层4、金层5和锡层6，如图2。镍层4阻挡下层金属迁移，金层5起过渡作用，用于镀锡层6，锡层6用于与覆晶晶片1与应用端的锡膏焊接。另外，荧光胶2的外周向外延伸形成一帽沿型的外沿21，透明封装胶3的外周延伸至荧光胶2的外沿21之上。该LED封装体的覆晶晶片1发出的光经过荧光胶2的过程中激发荧光粉，荧光粉产生的荧光与覆晶晶片1发出的光混合形成白光。白光经过上方透明封装胶3后改变传输路径，进而改变光束的传输方向和发散角度，最终以预设的角度射出。
进一步参考图1、3，透明封装胶3可以是平面结构，也可以是透镜结构，还可以是其他合理结构，具体形状根据要求的出射角度和光强分布确定。
在本实施例中，该镍层4、金层5及锡层6的宽度可以和覆晶晶片1底部正负电极的宽度相同。也可以将其向外扩展，如图4，镍层4、金层5及锡层6向外扩展至LED封装结构的整个底部的边缘处，以扩大锡层面积，利于与应用端焊接。
另外，在覆晶晶片底部的正电极11连同其表面的镍层4、金层5和锡层6与负电极12连同其表面的镍层4、金层5和锡层6之间，可以填充防焊胶，以免与应用端焊接时短路。
该LED封装体可以通过如下方法制造：
第一步，将覆晶晶片固定于工作台上，呈阵列式排布；
第二步，向工作台上涂覆荧光胶，将覆晶晶片覆盖，于晶片阵列上方形成一体结构的荧光胶层；
第三步，将相邻覆晶晶片之间的荧光胶部分去除，保留一定厚度（约20μm）的荧光胶，以保护工作台；
在本实施例中，保留一定厚度的荧光胶是必要且有利的，因为在切割荧光胶的过程中很容易损伤工作台，保留一部分荧光胶可以防止该情况发生；另外，若要将荧光胶完全分割，为了避免损伤工作台，通常将封装产品取下，在工作台外将晶片间的荧光胶全部去除，然后再放到工作台上进行透明封装胶的涂覆工作，这样需要将大量单个的LED封装件一一放置于工作台并按照预设间距放置，是极其复杂的过程；若在工作台上进行完全分割，工作台就会被损伤，需要采用其他物料将其修复，必然造成工作台表面凸凹不平，影响后续操作。因此，将相邻覆晶晶片间的荧光胶保留一定厚度，就可以避免上述问题，且不会增加成本或增加工艺难度。此步骤体现于LED封装体的结构中，即是荧光胶2的外沿部分。
第四步，向荧光胶表面涂覆透明封装胶，使透明封装胶填充相邻覆晶晶片间的空缺区域，并在荧光胶之上形成透明封装层，获得阵列式LED封装体；
该步骤形成的透明封装层可以是平面结构，也可以是透镜阵列结构，透镜阵列的每个透镜与覆晶晶片一一对应。
第五步，将阵列式LED封装体从工作台上取下，于覆晶晶片的底部正负电极表面依次镀镍层、金层及锡层，以便于与应用端电极焊接；
第六步，将阵列式LED封装体分割成多个LED封装单体。
经过上述步骤可获得本发明实施例提供的LED封装结构。该LED封装结构与传统支架封装的LED产品相比，具有如下优点：
第一、整个封装体仅由覆晶晶片、荧光胶、透明封装胶及晶片底部镍、金、锡层组成，省去支架、金线等物料，且覆晶晶片、荧光胶和透明封装胶性能均极稳定，可靠性远高于支架和金线的封装模式，进而避免由于支架和胶体的热膨胀系数不同而导致的产品可靠性问题，保证其超长的使用寿命，并可节约大量成本，提高产能；
第二、荧光胶和透明封装层不采用碗杯形式，制造时不需要采用点胶机向碗杯内一一点胶，物料利用率高，降低了封装成本；
第三、不采用支架封装，进行荧光胶和透明封装胶的涂覆时，无支架形状的限制，利于LED产品的大规模集成封装，利于封装器件的成本降低；
第四、荧光胶直接涂覆于覆晶晶片表面，不同于支架碗杯承载荧光胶的方式，大量减少光子在荧光粉间的内部散射等损耗，利于提升产品的亮度；
第五、由于不采用支架承载晶片，覆晶晶片底部正负极无需昂贵的一定厚度（3μm左右）的金锡合金层，仅通过一层薄薄的金层（厚度仅为0.05～0.5μm）过渡并镀锡层即可，大幅节约了物料成本；
并且，覆晶晶片底部镀锡层，与应用端的锡膏可很好的焊接，增加了无支架封装产品的焊接可靠性和可操作性；
另外，由于锡材料价格远远低于金锡合金，可对晶片底部锡层进行加厚等设计，可使晶片在底部电极延伸、焊接和荧光粉保护方面更容易操作，解决了无支架封装LED的应用局限性问题；
由于锡层可以做的较厚，还可以将其作为晶片与应用端基板的热膨胀匹配的缓冲层，有效的保护了LED晶片。
该LED封装结构适用于各种照明装置中，包括该LED封装结构的照明设备也在本发明的保护范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED封装结构，其特征在于，包括覆晶晶片、包覆于所述覆晶晶片之外的荧光胶及包覆于所述荧光胶之外的透明封装胶；所述覆晶晶片的底部设有正电极和负电极，于所述正电极和负电极的表面分别依次设有镍层、金层和锡层；所述荧光胶的外周向外延伸形成一帽沿型的外沿，所述透明封装胶的外周延伸至所述外沿之上；所述外沿的侧面和所述透明封装胶的侧面对齐。
2.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述镍层、金层和锡层的宽度与所述正电极和负电极的宽度相同。
3.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述镍层、金层和锡层向外延伸至所述LED封装结构的底部的边缘处。
4.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述金层的厚度为0.05～0.5μm。
5.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述荧光胶的外沿的厚度为10～100μm。
6.如权利要求1至5任一项所述的LED封装结构，其特征在于，所述透明封装胶为平面结构。
7.如权利要求1至5任一项所述的LED封装结构，其特征在于，所述透明封装胶为透镜结构。
8.一种照明设备，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的LED封装结构。
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