CN105226164A - 白光led直接贴片式的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种封装结构，尤其是一种白光LED直接贴片式的封装结构，属于LED封装的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述白光LED直接贴片式的封装结构，包括散热底板，在散热底板的正上方设有白光LED芯片，所述白光LED芯片倒置在散热底板的上方；所述白光LED芯片包括LED蓝光芯片以及位于所述LED蓝光芯片背面的单晶荧光片，所述单晶荧光片采用Ce:YAG单晶荧光片；LED蓝光芯片的P型电极、N型电极与散热底板上的电极导电层接触并电连接。本发明结构紧凑，能大大提高出光效率，封装成本低，安全可靠。

Description

白光LED直接贴片式的封装结构
技术领域
本发明涉及一种封装结构，尤其是一种白光LED直接贴片式的封装结构，属于LED封装的技术领域。
背景技术
如今最常用的一类由发光二极管（LED）构成的发光器件中，发光二极管产生的450~470nm波长的蓝光，发光器件内发光二极管的外边包覆黄色荧光粉，产生的蓝光部分照射黄色荧光粉，以转换成波长在540nm左右的黄光，所述转换的黄光和剩余部分蓝光混合之后产生白光。这类白光LED相比于传统钨灯等具有节能、稳定性高、使用寿命长等优点，高效率的白光LED也可以取代传统照明，应用于一般固态照明领域。
如图1所示，为现有普遍使用的白光LED蓝光芯片，所述白光LED蓝光芯片是在蓝宝石衬底1上镀上GaN层，通过MOCVD镀膜、掺杂、刻蚀等技术形成N型GaN层2、有源层3、P型GaN层4，然后制备得到电极，黄光荧光粉是直接混胶涂覆在电极及电极周围，由于电极阻挡一部分蓝光，其总体的出光效率大打折扣，所述制备得到的电极包括P型电极6与N型电极7。此外，考虑到黄色荧光粉混胶长时间使用也会受热变黄的原因，荧光粉涂覆蓝宝石衬底1的倒置结构的方案也被排除。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种白光LED直接贴片式的封装结构，其结构紧凑，能大大提高出光效率，封装成本低，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述白光LED直接贴片式的封装结构，包括散热底板，在散热底板的正上方设有白光LED芯片，所述白光LED芯片倒置在散热底板的上方；所述白光LED芯片包括LED蓝光芯片以及位于所述LED蓝光芯片背面的单晶荧光片，所述单晶荧光片采用Ce:YAG单晶荧光片；LED蓝光芯片的P型电极、N型电极与散热底板上的电极导电层接触并电连接。
所述LED蓝光芯片包括蓝宝石衬底，单晶荧光片通过有机透明胶层粘附于蓝宝石衬底的背面，所述单晶荧光片的发光波段为520nm~600nm。
在所述白光LED芯片的外侧壁上涂覆有环氧树脂，且在所述白光LED芯片上罩上玻璃透镜。
在蓝宝石衬底与P型电极间依次设有N型GaN层、有源层、P型GaN层以及ITO透明导电膜，P型电极与ITO透明导电膜接触并电连接，N型GaN层覆盖在蓝宝石衬底的正面，N型电极与有源层连接。
对单晶荧光片进行单面或双面抛光，单晶荧光片的厚度为0.3mm~0.4mm。
所述电极导电层为Au层或Sn与Au的合金层。
所述玻璃透镜呈喇叭状。
本发明的优点：采用直接贴片式的方式将白光LED芯片倒置在散热底板上，能够增大出光面积，不存在电极挡光，从而大大的提高出光效率。通过将单晶荧光片设置在蓝宝石衬底的背面，既解决了现有技术中荧光粉混胶造成的光学不均匀问题，又简化了封装结构，而且很大程度生提高了激发发射效率和出光效率，从而在光照领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1为现有的LED蓝光芯片的结构示意图。
图2为本发明白光LED芯片的结构示意图。
图3为本发明的封装结构示意图。
附图标记说明：1-蓝宝石衬底、2-N型GaN层、3-有源层、4-P型GaN层、5-ITO透明导电膜、6-P型电极、7-N型电极、8-有机透明胶层、9-单晶荧光片、10-白光LED芯片、11-电极导电层、12-散热底板、13-环氧树脂以及14-玻璃透镜。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图3所示：为了能大大提高出光效率，本发明包括散热底板12，在散热底板12的正上方设有白光LED芯片10，所述白光LED芯片10倒置在散热底板12的上方；所述白光LED芯片10包括LED蓝光芯片以及位于所述LED蓝光芯片背面的单晶荧光片9，所述单晶荧光片9采用Ce:YAG单晶荧光片；LED蓝光芯片的P型电极6、N型电极7与散热底板12上的电极导电层11接触并电连接。
具体地，由于白光LED芯片10采用倒装形式设置在散热底板10上，即单晶荧光片9位于白光LED芯片10的最上方，白光LED芯片10的P型电极6、N型电极7直接与电极导电层11接触后电连接，P型电极6、N型电极7与电极导电层11对应电连接后，P型电极6仍然保持与N型电极7间的绝缘隔离状态。
本发明实施例中，单晶荧光片9采用Ce:YAG单晶荧光片，而形成Ce:YAG单晶荧光片的Ce:YAG单晶晶体是一种新型的闪烁晶体，在300℃以下具有稳定的物理化学性能，高温下Ce3+离子在YAG单晶基质中价态稳定，Ce:YAG单晶荧光片的发射光谱中心位于530nm～550nm波段左右，能够与LED蓝光芯片发射的蓝色光能有很好的匹配，形成白光。
单晶荧光片9采用Ce:YAG单晶荧光片相比于荧光粉的优势主要是：光路设计和组装简单，直接和LED蓝光芯片组装成白光LED；不存在荧光粉因为分散不均匀而导致的光学不均匀现象，而且能很大程度上提高了激发发射效率和出光效率；Ce:YAG单晶荧光片实现高效散热结构更为简单可靠，并且Ce:YAG单晶荧光片自身的散热性能是荧光粉外封高分子材料所无法比拟的，散热是影响LED器件寿命的最关键因素之一，因此，本发明的白光LED芯片10可以具有更长的使用寿命。
如图2所示，为本发明白光LED芯片10的结构示意图，所述LED蓝光芯片包括蓝宝石衬底1，在蓝宝石衬底1的正面依次设有N型GaN层2、有源层3、P型GaN层4以及ITO透明导电膜5，P型电极6位于ITO透明导电膜5上，且与所述ITO透明导电膜5接触电连接，而N型电极7与有源层3连接。N型电极7与P型电极6间相互绝缘。
本发明实施例中，单晶荧光片9通过有机透明胶层8粘附于蓝宝石衬底1的背面，所述单晶荧光片9的发光波段为520nm~600nm。一般地，有机透明胶层8具有较高的透明度，使得几乎所有蓝光能够透过所述有机透明胶层8后照射在单晶荧光片9上，且有机透明胶层8具有300℃以上的耐高温性能。有机透明胶层8可以选用本技术领域常用的胶材，具体类型为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。在具体实施时，对单晶荧光片9进行单面或双面抛光，单晶荧光片9的厚度为0.3mm~0.4mm。
基于上述的白光LED芯片10，在倒置在散热底板12上后，单晶荧光片9位于白光LED芯片10的最上端，P型电极6、N型电极7位于白光LED芯片10的最下端。电极导电层11在散热底板12上，为了便于与P型电极6、N型电极7接触后的引出，电极导电层11伸出散热底板12外。所述电极导电层11为Au层或Sn与Au的合金层。具体实施时，LED蓝光芯片的P型电极6、N型电极7为Au电极，如果P型电极6、N型电极7使用其他类型电极，对应的电极导电层11也需使用匹配的金属电极。
本发明实施例中，在所述白光LED芯片10的外侧壁上涂覆有环氧树脂13，且在所述白光LED芯片10上罩上玻璃透镜14。所述玻璃透镜14呈喇叭状，通过环氧树脂13能保护所述白光LED芯片10的结构稳定性。
本发明采用直接贴片式的方式将白光LED芯片10倒置在散热底板12上，能够增大出光面积，不存在电极挡光，从而大大的提高出光效率。通过将单晶荧光片9设置在蓝宝石衬底1的背面，既解决了现有技术中荧光粉混胶造成的光学不均匀问题，又简化了封装结构，而且很大程度生提高了激发发射效率和出光效率，从而在光照领域具有很好的应用前景。

Claims (7)

1.一种白光LED直接贴片式的封装结构，其特征是：包括散热底板（12），在散热底板（12）的正上方设有白光LED芯片（10），所述白光LED芯片（10）倒置在散热底板（12）的上方；所述白光LED芯片（10）包括LED蓝光芯片以及位于所述LED蓝光芯片背面的单晶荧光片（9），所述单晶荧光片（9）采用Ce:YAG单晶荧光片；LED蓝光芯片的P型电极（6）、N型电极（7）与散热底板（12）上的电极导电层（11）接触并电连接。
2.根据权利要求1所述的白光LED直接贴片式的封装结构，其特征是：所述LED蓝光芯片包括蓝宝石衬底（1），单晶荧光片（9）通过有机透明胶层（8）粘附于蓝宝石衬底（1）的背面，所述单晶荧光片（9）的发光波段为520nm~600nm。
3.根据权利要求1所述的白光LED直接贴片式的封装结构，其特征是：在所述白光LED芯片（10）的外侧壁上涂覆有环氧树脂（13），且在所述白光LED芯片（10）上罩上玻璃透镜（14）。
4.根据权利要求2所述的白光LED直接贴片式的封装结构，其特征是：在蓝宝石衬底（1）与P型电极（6）间依次设有N型GaN层（2）、有源层（3）、P型GaN层（4）以及ITO透明导电膜（5），P型电极（6）与ITO透明导电膜（5）接触并电连接，N型GaN层（2）覆盖在蓝宝石衬底（1）的正面，N型电极（7）与有源层（3）连接。
5.根据权利要求1所述的白光LED直接贴片式的封装结构，其特征是：对单晶荧光片（9）进行单面或双面抛光，单晶荧光片（9）的厚度为0.3mm~0.4mm。
6.根据权利要求1所述的白光LED直接贴片式的封装结构，其特征是：所述电极导电层（11）为Au层或Sn与Au的合金层。
7.根据权利要求3所述的白光LED直接贴片式的封装结构，其特征是：所述玻璃透镜（14）呈喇叭状。
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