CN108767085A - 一种白光led封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白光LED封装结构及封装方法，包括：蓝光LED芯片；用于固定蓝光LED芯片的封装基座，封装基座中包括一底座及设置在底座四周的围挡，蓝光LED芯片固定在底座上；设置在封装基座内、蓝光LED芯片上方的透光载体；设置在透光载体表面的多层色量子点涂层；设置在保护层表面的聚硅氧烷封装层。实现了多色量子点混色形成低色温、视觉效果好且稳定的暖白光LED。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种白光LED封装结构及封装方法。
背景技术
LED（Light Emitting Diode，发光二极管）固态光源作为新型的光源，具有体积小、能耗小、寿命长、发光效率高等优点，有利于制造集成显示器件，并且视觉效果好、环保节能。因此，LED固体光源被视为下一代常规照明光源，随着固态照明技术的突破，高亮度的暖色白光照明具有较大的商业前景。
目前，白光LED大多是高色温的冷白光，并且因为固有性质或者技术困难而存在相应的问题。现阶段应用最广泛的是通过荧光粉转化白光，虽然其具备较高的发光效率，但是采用荧光粉制造的白光LED会由于光谱的缺失导致显色指数低，视觉效果不佳。
针对这个问题，虽然新型的量子点白光LED具有较高的显色指数、色饱和度等，但存在稳定性差、发光效率低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种白光LED封装结构及封装方法，有效解决现有量子点白光LED发光效率不高、稳定性差的技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种白光LED封装结构，包括：
蓝光LED芯片；
用于固定所述蓝光LED芯片的封装基座，所述封装基座中包括一底座及设置在所述底座四周的围挡，所述蓝光LED芯片固定在所述底座上；
设置在所述封装基座内、所述蓝光LED芯片上方的透光载体；
设置在所述透光载体表面的多层色量子点涂层；
设置在所述保护层表面的聚硅氧烷封装层。
进一步优选地，在所述多层色量子点涂层中包括红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层；且在红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层表面均包括一隔离保护层。
进一步优选地，所述红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层由硬脂酸铯、油酸、油胺、溴化铅/碘化铅以及十八烯为原材料采用热注射法合成。
进一步优选地，所述隔离保护层氧化铝薄膜。
本发明还提供了一种白光LED封装方法，包括：
S1 将蓝光LED芯片固定在封装基座上，其中，所述封装基座中包括一底座及设置在所述底座四周的围挡，所述蓝光LED芯片固定在所述底座上；
S2在所述封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；
S3 在所述透光载体表面旋涂多层色量子点涂层；
S4 在所述多层色量子点涂层表面形成聚硅氧烷封装层。
进一步优选地，在所述多层色量子点涂层中包括红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层，在步骤S3之前包括制备红色量子点、黄色量子点以及绿色量子点的步骤，具体包括：
S01 采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅/碘化铅、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中，x=0.40~0.50时为红色量子点、x=0.55~0.65时为黄色量子点、x=0.90~1时为绿色量子点；
S02 将合成的红色量子点、黄色量子点以及绿色量子点分别离心，采用环己烷为溶剂，固液比为1:1~1:3，经超声分散5~10s完全溶解。
进一步优选地，在步骤S3中，包括：
S31 吸取0.005~0.015ml的红色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；
S32 采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜；
S33 吸取0.005~0.015ml的黄色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；
S34 采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜；
S35 吸取0.005~0.015ml的绿色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；
S36 采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜。
在本发明提供的白光LED封装结构及封装方法中，通过调节Cl、Br、I的比例可以实现波长在可见光范围内可调，得到红色、黄色及绿色量子点，并依此将其旋涂在蓝光LED芯片上方的透光载体表面，得到半峰宽窄、色纯度高、高显色指数、高发光效率、低色温的白光LED。
另外，设计垂直分层、氧化铝薄膜作为隔离保护层的结构，即每旋涂一层量子点后采用原子层沉积氧化铝薄膜进行隔离保护，实现了多色量子点混色形成低色温、视觉效果好且稳定的暖白光LED。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对倒置定量气雾剂阀门的上述特性、技术特征、优点及实现方式予以进一步说明。
图1为本发明中白光LED封装结构示意图；
图2为本发明中多层色量子点涂层示意图；
图3为本发明中白光LED封装方法流程示意图。
1-蓝光LED芯片，2-封装基座，3-透光载体，4-红色量子点涂层/黄色量子点涂层/绿色量子点涂层，5-隔离保护层，6-聚硅氧烷封装层，7-多层色量子点涂层。
具体实施方式
下面结合附图和实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
由现有量子点白光LED存在发光效率不高、稳定性差的技术问题，本发明提供了一种全新的白光LED封装结构，如图1所示，在该白光LED封装结构中包括：蓝光LED芯片1；用于固定蓝光LED芯片的封装基座2，封装基座中包括一底座及设置在底座四周的围挡，蓝光LED芯片固定在底座上；设置在封装基座内、蓝光LED芯片上方的透光载体3；设置在透光载体表面的多层色量子点涂层7；设置在保护层表面的聚硅氧烷封装层6。如图2所示，在该在多层色量子点涂层中包括红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层（图示中均用附图标记4表示）；且在红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层表面均包括一隔离保护层5。
如图2所示，本发明还提供了一种白光LED封装方法，包括：S1 将蓝光LED芯片固定在封装基座上，其中，封装基座中包括一底座及设置在底座四周的围挡，蓝光LED芯片固定在底座上；S2在封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；S3 在透光载体表面旋涂多层色量子点涂层；S4 在多层色量子点涂层表面形成聚硅氧烷封装层。
具体，在多层色量子点涂层中包括红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层，在透光载体表面旋涂多层色量子点涂层之前包括红色量子点、黄色量子点以及绿色量子点的制备，在该过程中，首先，采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅/碘化铅、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中，x=0.40~0.50时为红色量子点、x=0.55~0.65时为黄色量子点、x=0.90~1时为绿色量子点；之后，将合成的红色量子点、黄色量子点以及绿色量子点分别离心，采用环己烷为溶剂，固液比为1:1~1:3，经超声分散5~10s完全溶解。
以此，在透光载体表面形成多层色量子点涂层的过程中，首先，吸取0.005~0.015ml的红色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；之后，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜；接着，吸取0.005~0.015ml的黄色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；之后，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜；接着，吸取0.005~0.015ml的绿色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；之后，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜，最后采用聚硅氧烷封装得到白光LED。
对于透光载体，具体形式这里不做限定，只要其能透光都包括在本发明的内容中。在一实例中，透光载体为环氧树脂AB胶按1：1比例混合得到，具体，将环氧树脂AB胶按1：1比例混合后，抽真空除气泡并将其灌注在固定有LED芯片封装基座内，在真空环境下先在60℃固化1h，然后160℃固化2h，固化得到透镜载体。
实施例一
将蓝光LED芯片固定在封装基座上，在封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；制备多色量子点，采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅（或碘化铅）、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中红色x=0.42、黄色x=0.6、绿色x=1，合成的量子点经离心后，采用环己烷为溶剂，固液比为1:2（ml/mg），经超声分散10s完全溶解；通过垂直分层在透明载体上依次旋涂红色、黄色、绿色量子点，分别吸取0.01ml旋涂料在透明载体上，转速为800rpm，旋涂次数为2次，每旋涂量子点后采用原子层沉积氧化铝进行隔离保护，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为45W，在低温40℃下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30个周期后形成致密的氧化铝薄膜。最终采用聚硅氧烷封装。最终白光LED显色指数90.2、色温3708k、色坐标（0.2534,0.4506）。
实施例二
将蓝光LED芯片固定在封装基座上，在封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；制备多色量子点，采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅（或碘化铅）、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中红色x=0.45、黄色x=0.58、绿色x=1，合成的量子点经离心后，采用环己烷为溶剂，固液比为1:1，经超声分散10s完全溶解；通过垂直分层在透明载体上依次旋涂红色、黄色、绿色量子点，分别吸取0.01ml旋涂料在透明载体上，转速为800rpm，旋涂次数为2次，每旋涂量子点后采用原子层沉积氧化铝进行隔离保护，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为45W，在低温40℃下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过40个周期后形成致密的氧化铝薄膜。最终采用聚硅氧烷封装。在本实例中，制备得到的白光LED显色指数93.7、色温3256k、色坐标（0.3468,0.3742）。
实施例三
将蓝光LED芯片固定在封装基座上，在封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；制备多色量子点采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅（或碘化铅）、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中红色x=0.42、黄色x=0.6、绿色x=1，合成的量子点经离心后，采用环己烷为溶剂，固液比为1:2，经超声分散10s完全溶解；通过垂直分层在透明载体上依次旋涂红色、黄色、绿色量子点，分别吸取0.01ml旋涂料在透明载体上，转速为700rpm，旋涂次数为3次，每旋涂量子点后采用原子层沉积氧化铝进行隔离保护，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为45W，在低温40℃下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过40个周期后形成致密的氧化铝薄膜。最终采用聚硅氧烷封装。在本实例中，制备得到的白光LED显色指数92.3、色温4037k、色坐标（0.3571,0.3942）。
实施例四
将蓝光LED芯片固定在封装基座上，在封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；制备多色量子点采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅（或碘化铅）、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中红色x=0.43、黄色x=0.6、绿色x=1，合成的量子点经离心后，采用环己烷为溶剂，固液比为1:1，经超声分散10s完全溶解；通过垂直分层在透明载体上依次旋涂红色、黄色、绿色量子点，分别吸取0.015ml旋涂料在透明载体上，转速为900rpm，旋涂次数为3次，每旋涂量子点后采用原子层沉积氧化铝进行隔离保护，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为50W，在低温35℃下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30个周期后形成致密的氧化铝薄膜。最终采用聚硅氧烷封装。在本实例中，制备得到的白光LED显色指数95.1、色温3549k、色坐标（0.3249,0.3361）。
实施例五
将蓝光LED芯片固定在封装基座上，在封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；制备多色量子点采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅（或碘化铅）、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中红色x=0.43、黄色x=0.6、绿色x=1，合成的量子点经离心后，采用环己烷为溶剂，固液比为1:2，经超声分散10s完全溶解；通过垂直分层在透明载体上依次旋涂红色、黄色、绿色量子点，分别吸取0.01ml旋涂料在透明载体上，转速为800rpm，旋涂次数为3次，每旋涂量子点后采用原子层沉积氧化铝进行隔离保护，采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为50W，在低温45℃下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过40个周期后形成致密的氧化铝薄膜。最终采用聚硅氧烷封装。在本实例中，制备得到的白光LED显色指数91.3、色温3329k、色坐标（0.3518,0.3569）。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种白光LED封装结构，其特征在于，所述白光LED封装结构中包括：
蓝光LED芯片；
用于固定所述蓝光LED芯片的封装基座，所述封装基座中包括一底座及设置在所述底座四周的围挡，所述蓝光LED芯片固定在所述底座上；
设置在所述封装基座内、所述蓝光LED芯片上方的透光载体；
设置在所述透光载体表面的多层色量子点涂层；
设置在所述保护层表面的聚硅氧烷封装层。
2.如权利要求1所述的白光LED封装结构，其特征在于，在所述多层色量子点涂层中包括红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层；且在红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层表面均包括一隔离保护层。
3.如权利要求2所述的白光LED封装结构，其特征在于，所述红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层由硬脂酸铯、油酸、油胺、溴化铅/碘化铅以及十八烯为原材料采用热注射法合成。
4.如权利要求2或3所述的白光LED封装结构，其特征在于，所述隔离保护层氧化铝薄膜。
5.一种白光LED封装方法，其特征在于，所述白光LED封装方法中包括：
S1 将蓝光LED芯片固定在封装基座上，其中，所述封装基座中包括一底座及设置在所述底座四周的围挡，所述蓝光LED芯片固定在所述底座上；
S2在所述封装基座内、蓝光LED芯片的上方设置透光载体；
S3 在所述透光载体表面旋涂多层色量子点涂层；
S4 在所述多层色量子点涂层表面形成聚硅氧烷封装层。
6.如权利要求5所述的白光LED封装方法，其特征在于，在所述多层色量子点涂层中包括红色量子点涂层、黄色量子点涂层以及绿色量子点涂层，在步骤S3之前包括制备红色量子点、黄色量子点以及绿色量子点的步骤，具体包括：
S01 采用热注射法把硬脂酸铯和油酸合成的油酸铯快速注入到油酸、油胺、溴化铅/碘化铅、十八烯的混合溶液中合成全无机钙钛矿量子点CsPb(BrxI1-x)3，其中，x=0.40~0.50时为红色量子点、x=0.55~0.65时为黄色量子点、x=0.90~1时为绿色量子点；
S02 将合成的红色量子点、黄色量子点以及绿色量子点分别离心，采用环己烷为溶剂，固液比为1:1~1:3，经超声分散5~10s完全溶解。
7.如权利要求6所述的白光LED封装方法，其特征在于，在步骤S3中，包括：
S31 吸取0.005~0.015ml的红色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；
S32 采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜；
S33 吸取0.005~0.015ml的黄色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；
S34 采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜；
S35 吸取0.005~0.015ml的绿色量子点旋涂料在透明载体上，在转速为600rpm~1000rpm的条件下旋涂2~4次，形成红色量子点层；
S36 采用三甲基铝和氧气为原料，设备功率为30~70W，在低温30~50℃的条件下以脉冲的形式交替地通入反应腔，经过30~100个周期后形成2~3nm厚度的致密的氧化铝薄膜。
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