CN104993032A - 一种白光led器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种白光LED器件及其制作方法，该白光LED器件包括透明容纳件、LED芯片、及用于粘接LED芯片和透明容纳件的荧光胶层，所述透明容纳件设有第一容纳槽、及由所述第一容纳槽的底面凹陷形成的第二容纳槽，所述第二容纳槽的底面面积小于所述第一容纳槽的底面面积，所述荧光胶层设于所述第二容纳槽，所述LED芯片设于所述第一容纳槽，LED芯片、荧光胶层二者相对的表面相粘接。本发明提供的白光LED器件有助于实现荧光胶层的薄型化，从而避免荧光胶层过厚而引起的可靠性失效问题，而且令白光LED器件具有较强的机械强度。

Description

一种白光LED器件及其制备方法

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种白光LED器件及其制作方法。

背景技术

白光LED芯片是采用Chip Scale Package(以下简称为“CSP”)技术实现的可以直接发白光的LED芯片，该类芯片具有体积小、发光角度大、可耐大电流驱动、制造成本低、方便下游客户灯具设计等优点。

当前LED白光芯片的普遍结构特征包括：倒装芯片结构，电极设置在底部，正上表面和4个侧面均包覆荧光粉。正上表面和四个侧面的荧光粉层普遍采用Molding和压合半固化的荧光片工艺来实现的，正上表面和四个侧面的荧光粉层是相同材料一体成型的结构。该结构的白光LED器件在大电流驱动下芯片上方温度过高引起荧光胶体出现发黄、开裂甚至发黑的现象。公开号为CN 102479785 A的中国专利申请中介绍了一种具有沉积式荧光披覆层的发光结构及其制作方法，实现了薄型化的荧光粉层分布。申请号为201410038643.5的中国专利申请中实现了荧光粉层与透明封装胶分离分别封装，故避免了荧光粉层过厚的问题。目前LED封装普遍采用硬度偏软的有机硅材料，受到外界的机械强度冲击后很容易引起遭受到破坏。申请号为201210187387.7的中国专利申请中公开了一种把荧光粉、玻璃粉和浆料添加剂混合，并烧制成玻璃荧光片的封装方法，可增加封装后的器件强度。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种白光LED器件及其制作方法，本发明提供的白光LED器件有助于实现荧光胶层的薄型化，从而避免荧光胶层过厚而引起的可靠性失效问题，而且令白光LED器件具有较强的机械强度。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

一种白光LED器件，包括透明容纳件、LED芯片、及用于粘接LED芯片和透明容纳件的荧光胶层，所述透明容纳件设有第一容纳槽、及由所述第一容纳槽的底面凹陷形成的第二容纳槽，所述第二容纳槽的底面面积小于所述第一容纳槽的底面面积，所述荧光胶层设于所述第二容纳槽，所述LED芯片设于所述第一容纳槽，LED芯片、荧光胶层二者相对的表面相粘接。

进一步的，所述透明容纳件其材质为玻璃、透明陶瓷、高分子透明树脂材料中一种或多种。

优选的，第二容纳槽的深度为20～200μm，所述荧光胶层的厚度为20～200μm。

进一步的，所述荧光胶层的厚度小于等于第二容纳槽深度的30％。

进一步的，第二容纳槽的底面面积为LED芯片底面面积的1.0～1.2倍。这样可有效避免荧光胶包裹芯片侧壁造成光色不均匀。

进一步的，第一容纳槽的底面面积和第二容纳槽底面面积的比值大于1，且小于1.2。

优选的，所述LED芯片为倒装型LED芯片，所述倒装型LED芯片和所述荧光胶层倒装粘接。

优选的，所述倒装型LED芯片包括外延衬底层、生长于所述外延衬底层上表面的N型氮化镓层、生长于N型氮化镓层部分上表面的发光层、及生长于N型氮化镓层部分上表面的N型欧姆接触层，还包括生长于发光层上表面的P型氮化镓层、生长于P型氮化镓层部分上表面的P型欧姆接触层，在P型氮化镓层、P型欧姆接触层、N型氮化镓层和N型欧姆接触层上表面设置有绝缘层，在对应于P型欧姆接触层上表面的绝缘层上开设有第一通孔，在对应于N型欧姆接触层上表面的绝缘层上开设有第二通孔，在绝缘层上表面设有互相分离的P电极键合层和N电极键合层，所述P电极键合层贯穿第一通孔与P型欧姆接触层电连接，所述N电极键合层贯穿第二通孔与N型欧姆接触层电连接；所述倒装LED芯片的外延衬底层和所述荧光胶层粘接。

本发明第二方面提供一种制备如上文所述的白光LED器件的方法，包括如下步骤：

1)采用透明材料制作透明容纳件阵列，所述透明容纳件阵列包括多个呈阵列式分布的透明容纳件，每个所述透明容纳件均包括第一容纳槽和由所述第一容纳槽底部凹陷形成的第二容纳槽，且第二容纳槽其底面面积小于所述第一容纳槽的底面面积；

2)将荧光胶点涂于透明容纳件阵列的每个透明容纳件的第二容纳槽中，然后将LED芯片置于每个透明容纳件的第一容纳槽并与荧光胶压合，加热固化，使荧光胶固化为荧光胶层，且LED芯片和光转换层粘接在一起，形成白光LED器件阵列；

3)切割白光LED器件阵列，获得单个的白光LED器件。

进一步的，所述透明材料选自玻璃、透明陶瓷、高分子透明树脂材料中一种或多种；所述透明容纳件阵列采用模具预制成型工艺、蚀刻方法、3D打印成型或冲压工艺制备而成。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明提供的白光LED器件及制作方法，可以解决现有白光LED芯片荧光胶层厚度过大在大电流下引起的发黄、开裂甚至发黑的可靠性问题。另外，也可以让封装后的白光LED芯片机械强度增加，起到更好的保护作用。本发明的白光LED器件，其荧光胶层即可作为光转换层，同时也发挥着粘接LED芯片的作用，通过第二容纳槽可很好的控制荧光胶层的厚度，可使荧光胶层厚度变薄，散热效果更好。另外，和荧光胶层底面接触的透明容纳件类似于在荧光胶层外加的一层透明层，可起到保护作用，使其抗外界机械强度增加。

附图说明

图1是透明容纳件阵列的剖视图示意图；

图2是多个透明容纳件的一种阵列式分布示意图；

图3是制备流程示意图；

图4是切割示意图；

图5是白光LED器件结构示意图；

图6是倒装LED芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1

本实施例提供一种白光LED器件，其结构示意图参见图5。该白光LED器件800包括透明容纳件200、LED芯片400、和荧光胶层700。其中，透明容纳件200设有第一容纳槽201、第二容纳槽202，第二容纳槽202为由第一容纳槽201的底面凹陷形成，第二容纳槽202的底面面积小于第一容纳槽201的底面面积，第一容纳槽201和第二容纳槽202衔接处形成台阶。荧光胶层700设于第二容纳槽202，LED芯片400设于第一容纳槽201，且LED芯片400、荧光胶层700二者相对的表面互相粘接。其中荧光胶层700采用本技术领域现有荧光胶经加热固化形成，荧光胶为透明硅胶材料和荧光粉混合而成。荧光胶层700可以充当光转换层，其亦发挥着粘接LED芯片400和透明容纳件的作用。

优选的，透明容纳件200的第二容纳槽202的深度优选为20～200μm，荧光胶层700的厚度优选为20～200μm。优选的，荧光胶层700的厚度小于等于第二容纳槽202深度的30％。

具体的，第二容纳槽202的底面面积可为LED芯片400底面面积的1.0～1.2倍。优选的，第一容纳槽201的底面面积和第二容纳槽202底面面积的比值大于1，且小于1.2。第一容纳槽201、第二容纳槽202的形状均可呈长方体形。

优选的，LED芯片400为倒装型LED芯片，倒装LED芯片和荧光胶层倒装粘接，该倒装型LED芯片可以采用现有的倒装型LED芯片。作为优选的，该倒装型LED芯片其结构示意图如图6所示(下文中所称的“上表面”均以图6所示为准)，该倒装型LED芯片400包括外延衬底层401、生长于所述外延衬底层401上表面的N型氮化镓层402、生长于N型氮化镓层402部分上表面的发光层403、及生长于N型氮化镓层402部分上表面的N型欧姆接触层407，还包括生长于发光层403上表面的P型氮化镓层404、生长于P型氮化镓层404部分上表面的P型欧姆接触层405，在P型氮化镓层404、P型欧姆接触层405、N型氮化镓层402和N型欧姆接触层407上表面设置有绝缘层406，在对应于P型欧姆接触层405上表面的绝缘层上开设有第一通孔410，在对应于N型欧姆接触层407上表面的绝缘层上开设有第二通孔411，在绝缘层406上表面设有互相分离的P电极键合层408和N电极键合层409，所述P电极键合层408贯穿第一通孔410与P型欧姆接触层405电连接，所述N电极键合层409贯穿第二通孔411与N型欧姆接触层407电连接。该倒装LED芯片400的外延衬底层401和荧光胶层700粘接。

本实施例的透明容纳件200其材质可为玻璃、透明陶瓷或高分子透明树脂材料。

实施例2

本实施例提供制备实施例1的白光LED器件800的方法，包括如下步骤：

1)选用透明材料制作透明容纳件阵列100，该透明容纳件阵列100包括多个呈阵列式分布的透明容纳件200，每个透明容纳件200均包括第一容纳槽201和由所述第一容纳槽201底部凹陷形成的第二容纳槽202，且第二容纳槽202其底面面积小于所述第一容纳槽201的底面面积，第二容纳槽202的深度控制在20～200μm之间。透明容纳件阵列100的制备工艺可以采用现有的模具预制成型工艺、蚀刻方法、3D打印成型或冲压工艺等，此为现有技术，不再一一赘述。透明材料具体可以选择玻璃、透明陶瓷、高分子透明树脂材料中的一种或多种。图1示出了透明容纳件阵列100的一种具体剖视示意图，图2示出了多个透明容纳件200的一种阵列式分布示意图(该图中仅是为了说明其阵列形式，对透明容纳件仅示意性的画出)。

2)制作荧光胶，将透明硅胶材料和荧光粉混合(透明硅胶材料和荧光粉的具体配比为本领域技术人员根据白光芯片的目标色温或色坐标等需求来具体确定)，在星形搅拌脱泡机上脱泡、搅拌混合均匀，形成荧光胶。将制作好的荧光胶装于固晶机台上，利用固晶机上的点胶头把荧光胶300点涂于步骤1)制作好的透明容纳件阵列100的每个透明容纳件200的第二容纳槽202中，然后将LED芯片400置于每个透明容纳件200的第一容纳槽201并将LED芯片400与荧光胶压合，加热固化，使荧光胶固化为荧光胶层700，且LED芯片和荧光胶层粘接在一起，形成白光LED器件阵列600，该步骤示意图具体可参见图3。在实际操作中，可以采用表面贴装机或倒装邦定机代替固晶机。

3)参见图4，将步骤2)的白光LED器件阵列600置于切割机平台上，用切割机的切割刀片500进行切割，使白光LED器件阵列600被切割成单个的白光LED器件800，其结构示意图参见图5。在实际操作中也可以采用裁剪机完成切割动作。

本发明是在现有技术的基础上进行改进的技术方案，文中未特别说明之处，均为本技术领域的公知常识或现有技术，对此不再一一赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种白光LED器件，其特征在于，包括透明容纳件、LED芯片、及用于粘接LED芯片和透明容纳件的荧光胶层，所述透明容纳件设有第一容纳槽、及由所述第一容纳槽的底面凹陷形成的第二容纳槽，所述第二容纳槽的底面面积小于所述第一容纳槽的底面面积，所述荧光胶层设于所述第二容纳槽，所述LED芯片设于所述第一容纳槽，LED芯片、荧光胶层二者相对的表面相粘接。

2.根据权利要求1所述的白光LED器件，其特征在于，所述透明容纳件其材质为玻璃、透明陶瓷、高分子透明树脂材料中一种或多种。

3.根据权利要求1所述的白光LED器件，其特征在于，第二容纳槽的深度为20～200μm，所述荧光胶层的厚度为20～200μm。

4.根据权利要求3所述的白光LED器件，其特征在于，所述荧光胶层的厚度小于等于第二容纳槽深度的30％。

5.根据权利要求1所述的白光LED器件，其特征在于，第二容纳槽的底面面积为LED芯片底面面积的1.0～1.2倍。

6.根据权利要求1所述的白光LED器件，其特征在于，第一容纳槽的底面面积和第二容纳槽底面面积的比值大于1，且小于1.2。

7.根据权利要求1所述的白光LED器件，其特征在于，所述LED芯片为倒装型LED芯片，所述倒装型LED芯片和所述荧光胶层倒装粘接。

8.根据权利要求7所述的白光LED器件，其特征在于，所述倒装型LED芯片包括外延衬底层、生长于所述外延衬底层上表面的N型氮化镓层、生长于N型氮化镓层部分上表面的发光层、及生长于N型氮化镓层部分上表面的N型欧姆接触层，还包括生长于发光层上表面的P型氮化镓层、生长于P型氮化镓层部分上表面的P型欧姆接触层，在P型氮化镓层、P型欧姆接触层、N型氮化镓层和N型欧姆接触层上表面设置有绝缘层，在对应于P型欧姆接触层上表面的绝缘层上开设有第一通孔，在对应于N型欧姆接触层上表面的绝缘层上开设有第二通孔，在绝缘层上表面设有互相分离的P电极键合层和N电极键合层，所述P电极键合层贯穿第一通孔与P型欧姆接触层电连接，所述N电极键合层贯穿第二通孔与N型欧姆接触层电连接；所述倒装LED芯片的外延衬底层和所述荧光胶层粘接。

9.一种制备如权利要求1～8任一项所述的白光LED器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用透明材料制作透明容纳件阵列，所述透明容纳件阵列包括多个呈阵列式分布的透明容纳件，每个所述透明容纳件均包括第一容纳槽和由所述第一容纳槽底部凹陷形成的第二容纳槽，且第二容纳槽其底面面积小于所述第一容纳槽的底面面积；

2)将荧光胶点涂于透明容纳件阵列的每个透明容纳件的第二容纳槽中，然后将LED芯片置于每个透明容纳件的第一容纳槽并与荧光胶压合，加热固化，使荧光胶固化为荧光胶层，且LED芯片和光转换层粘接在一起，形成白光LED器件阵列；

3)切割白光LED器件阵列，获得单个的白光LED器件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述透明材料选自玻璃、透明陶瓷、高分子透明树脂材料中一种或多种；所述透明容纳件阵列采用模具预制成型工艺、蚀刻方法、3D打印成型或冲压工艺制备而成。