CN108847439A - 一种发光二极管的封装方法及发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管的封装方法及发光二极管，属于半导体技术领域。方法包括：将发光二极管芯片固定在封装支架上，发光二极管芯片包括导电基板和芯片本体；将第一模具设置在导电基板上，芯片本体与第一模具之间的距离为定值；将硅胶填满第一模具的腔体，形成厚度均匀的隔热层；移开第一模具；将第二模具设置在导电基板上，芯片本体与第二模具之间的距离为定值；将掺有荧光粉的硅胶填满第二模具的腔体，形成厚度均匀的荧光粉层；移开第二模具；将导电基板与封装支架电连接；形成封装胶体。本发明通过插入硅胶避免芯片工作产生的热量影响到荧光粉，同时硅胶和荧光粉都是通过模具平铺在芯片表面，可以解决色温不一致的问题。

Description

一种发光二极管的封装方法及发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管的封装方法及发光二极管。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。自20世纪90年代氮化镓(GaN)基LED由日本科学家开发成功以来，LED的工艺技术不断进度，LED的发光亮度不断提高，LED的应用领域也越来越广。LED作为高效、环保、绿色的新一代固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、可靠性高等优点，正在迅速广泛地应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源、户外全彩显示屏等领域。尤其在照明领域，LED已经成为照明市场的主流。
目前LED的封装方法包括：将LED芯片固定在封装支架上，以点胶的方式在LED芯片上设置掺有荧光粉的封胶(具体为将注射器的针头对准LED芯片，挤压注射器的针筒内掺有荧光粉的封胶)。一方面LED芯片发出的蓝光激发荧光粉发出的黄光，与LED芯片发出的蓝光混合形成白光；另一方面封胶将LED芯片完全包裹，以保护LED芯片。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
点胶的方式较难控制封胶的形状和厚度。在LED芯片的形状和自身重力的作用下，封胶的表面通常呈圆弧形。LED芯片向不同方向射出的光线经过封胶的路径长短不同，比如从LED芯片各个表面的中心射出的光线经过封胶的路径较长，从LED芯片各个表面的边缘射出的光线经过封胶的路径较短。由于荧光粉通常均匀分布在封胶中，因此光线经过封胶的路径长短不同会造成激发荧光粉发出的光线数量不同，混合形成的光线颜色也不同：光线经过的路径较长，激发荧光粉发出的黄光较多，混合形成的白光偏黄；经过的路径较短，激发荧光粉发出的黄光较少，混合形成的白光偏蓝，LED整体发出的白光均匀性较差，影响LED的推广应用。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的封装方法及发光二极管。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的封装方法，所述封装方法包括：
将发光二极管芯片固定在封装支架上，所述发光二极管芯片包括导电基板和设置在所述导电基板上的芯片本体；
将第一模具设置在所述导电基板上，所述第一模具内设有腔体，所述第一模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第一模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值；
将硅胶填满所述第一模具的腔体，并进行固化，在所述芯片本体上形成厚度均匀的隔热层；
将所述第一模具从所述导电基板上移开；
将第二模具设置在所述导电基板上，所述第二模具内设有腔体，所述第二模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第二模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值；
将掺有荧光粉的硅胶填满所述第二模具的腔体，并进行固化，在所述隔热层上形成厚度均匀的荧光粉层；
将所述第二模具从所述导电基板上移开；
通过金属线将所述导电基板与所述封装支架电连接；
在所述发光二极管芯片上形成封装胶体。
可选地，所述第一模具的腔体的内表面与所述芯片本体的外表面的转角相对的区域为圆弧形，所述第二模具的腔体的内表面与所述芯片本体的外表面的转角相对的区域为圆弧形。
可选地，所述将第一模具设置在所述导电基板上，所述第一模具内设有腔体，所述第一模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第一模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值，包括：
获取所述封装支架的图像；
在所述图像中识别出所述发光二极管芯片，确定所述发光二极管芯片的位置；
根据所述发光二极管芯片的位置，利用机械臂将所述第一模具设置在所述导电基板上，使所述芯片本体位于所述第一模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
优选地，所述将第二模具设置在所述导电基板上，所述第二模具内设有腔体，所述第二模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第二模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值，包括：
根据所述发光二极管芯片的位置，利用机械臂将所述第二模具设置在所述导电基板上，使所述芯片本体位于所述第二模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
可选地，所述将硅胶填满所述第一模具的腔体，并进行固化，在所述芯片本体上形成厚度均匀的隔热层，包括：
使用按照正弦曲线变化的压力将硅胶填满所述第一模具的腔体。
可选地，所述将掺有荧光粉的硅胶填满所述第二模具的腔体，并进行固化，在所述隔热层上形成厚度均匀的荧光粉层，包括：
将掺有荧光粉的硅胶填满所述第二模具的腔体；
采用紫外线照射所述第二模具的腔体内填充的掺有荧光粉的硅胶；
所述封装方法还包括：
在将所述第二模具从所述导电基板上移开之后，将所述导电基板放入烘箱进行烘烤。
优选地，所述荧光粉为颗粒状，所述荧光粉的粒径为7μm～9μm。
另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括封装支架、发光二极管芯片、隔热层、荧光粉层、金属线和封装胶体，所述发光二极管芯片固定在所述封装支架上，所述发光二极管芯片包括导电基板和设置在所述导电基板上的芯片本体，所述隔热层铺设在所述芯片本体上，且所述隔热层的外表面与所述芯片本体的外表面之间的距离为定值，所述荧光粉层铺设在所述隔热层上，且所述荧光粉层的外表面与所述芯片本体的外表面之间的距离为定值，所述导电基板与所述封装支架通过所述金属线电连接，所述封装胶体设置在所述荧光粉层和所述导电基板上，并包裹在所述金属线外。
可选地，所述隔热层的折射率大于所述荧光粉层的折射率，所述封装胶体的折射率小于所述荧光粉层的折射率。
可选地，所述荧光粉层中荧光粉的质量小于所述荧光粉层的质量的30％，所述荧光粉层的厚度为180μm～220μm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在掺有荧光粉的硅胶和芯片之间插入一层没有掺荧光粉的硅胶，可以在不影响芯片出光的情况下，避免芯片工作产生的热量影响到荧光粉，延长了荧光粉的使用寿命，提高了发光二极管的可靠性。而且没有掺荧光粉的硅胶和掺有荧光粉的硅胶都是通过模具平铺在芯片表面，厚度均匀，使得芯片向各个方向射出的光线经过的荧光粉区域的路径相同，激发荧光粉发出的光线情况相同，发光二极管发出光线的均匀性较好，有效避免色温不一致的问题，有利于发光二极管的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种发光二极管的封装方法的流程图；
图2a-图2i是本发明实施例提供的发光二极管在封装方法执行过程中的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的芯片本体的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的封装支架的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的图4的A-A剖视图；
图6是本发明实施例提供的驱动硅胶填充第一模具的腔体的压力随时间的变化曲线图；
图7是本发明实施例提供的一种发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种发光二极管的封装方法，图1为本发明实施例提供的发光二极管的封装方法的流程图，参见图1，该封装方法包括：
步骤101：将发光二极管芯片固定在封装支架上，发光二极管芯片包括导电基板和设置在导电基板上的芯片本体。
图2a为发光二极管在步骤101执行之后的结构示意图。其中，10表示发光二极管芯片，11表示导电基板，12表示芯片本体；20表示封装支架。参见图2a，芯片本体12设置在导电基板11上，导电基板11固定在封装支架20上。
在具体实现中，导电基板11可以为硅基板。
具体地，导电基板11的厚度可以为200μm～300μm，优选为250μm，避免厚度太薄而出现裂纹。
进一步地，导电基板11上可以设有用于电连接的焊点。例如，焊点可以为长和宽均为200μm、高为3μm的长方体铝块。
图3是本发明实施例提供的芯片本体的结构示意图，参见图3，芯片本体可以包括衬底12a、N型半导体层12b、有源层12c、P型半导体层12d、P型电极12e和N型电极12f，N型半导体层12b、有源层12c、P型半导体层12d依次层叠在衬底12a上，P型半导体层12d上设有延伸至N型半导体层12b的凹槽，N型电极12f设置在凹槽内的N型半导体层12b上，P型电极12e设置在P型半导体层12d上。
具体地，衬底的材料可以采用蓝宝石。N型半导体层的材料可以采用N型掺杂的氮化镓。有源层可以包括交替层叠的多个量子阱和量子垒，量子阱的材料可以采用氮化铟镓，量子垒的材料可以采用氮化镓。P型半导体层的材料可以采用P型掺杂的氮化镓。P型电极和N型电极的材料可以采用金属。
进一步地，衬底的厚度可以为140μm～160μm，优选为150μm。若衬底的厚度小于140μm，则可能由于衬底太薄而导致芯片本体的翘曲严重；若衬底的厚度大于160μm，则可能由于衬底太厚而导致光线损失，以及配光难度增加。
N型半导体层的厚度可以为2.8μm～3.2μm，优选为3μm；N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为8*1019/cm3～2*1020/cm3，如1020/cm3。各个量子阱的厚度可以为2nm～5nm，优选为3.5nm；各个量子垒的厚度可以为8nm～15nm，优选为11.5nm；量子阱的数量与量子垒的数量相等，量子垒的数量可以为6个～10个，优选为8个。P型半导体层的厚度可以为180nm～220nm，优选为200nm。P型电极和N型电极的厚度可以为1.2μm～1.8μm，优选为1.5μm。
图4为本发明实施例提供的封装支架的结构示意图，图5为图4的A-A剖视图。参见图4和图5，封装支架20可以包括固晶金属柱21、封装部22、焊线部23和电极引脚24。固晶金属柱21上固定有发光二极管芯片，用于实现发光二极管芯片的散热；封装部22包裹在固晶金属柱21外，封装部22的材料采用塑胶，用于实现封装支架中各个部分的连接、支撑和保护；电极引脚24固定在封装部22上并向远离封装部22的方向延伸，用于实现与外部电流的电连接、发光二极管的固定、以及一定的散热作用；焊线部23设置在封装部22内，用于将电极引脚24与发光二极管芯片电连接。
具体地，固晶金属柱的材料可以采用钛，钛的热膨胀系数为8.2，发光二极管芯片的主体材料蓝宝石的热膨胀系数为7.5，钛的热膨胀系数和蓝宝石的热膨胀系数基本一致，在LED芯片发光升温时固晶金属柱和发光二极管芯片按相同的膨胀比例变化，不会产生相对的膨胀差，从而避免发光二极管芯片和固定发光二极管芯片的固晶金属柱之间产生热应力，因此不会使得发光二极管芯片和固晶金属柱在热应力的长期作用下产生物理分离，最终提高了发光二极管的可靠性，延长了产品的使用寿命，同时也为增大驱动电流创造了条件，特别适用于温度变化大的大功率发光二极管。而且钛的含量丰富，大规模生产应用具有稳定的保障。更具体地，固晶金属柱的材料可以采用杂质含量在0.1％以下的钛。在实际应用中，固晶金属柱的材料也可以采用铜，实现成本低。进一步地，固晶金属柱的高度可以为2.8mm～2.9mm，优选为2.85mm；固晶金属柱的上表面的直径可以大于2mm，优选为2.5mm。
封装部的材料可以采用聚邻苯二甲酰胺(英文：Polyphthalamide，简称：PPA)，主要起绝缘、支撑和保护作用，而且耐高温，吸湿少。进一步地，封装部的颜色可以为黑色，也可以为白色。在实际应用中，封装部的材料也可以采用液晶聚合物(英文：Liquid CrystalPolymer，简称：LCP)，耐温性更佳。
焊线部的材料也可以采用铜，实现成本低。
电极引脚的材料可以为铜。
需要说明的是，固晶金属柱和焊线部之间是电绝缘的。具体地，固晶金属柱和焊线部之间的最小距离大于0.3毫米。
电极引脚可以连接到电路板上，通常电极引脚的一端固定在封装部上，另一端与电路板上的焊点通过锡膏进行连接。
可选地，如图4所示，该封装支架还可以包括支架本体25，支架本体25设置在封装部22外。通过将多个支架本体做成阵列的方式，实现其支撑的多个封装部规则排列，从而可以进行多个发光二极管芯片的批量自动化封装。
具体地，支架本体的材料可以采用黄铜或者铁，支架本体的厚度可以为0.3mm～0.5mm。
可选地，该步骤101可以包括：
在封装支架的固晶金属柱上铺设固晶胶体；
将发光二极管芯片放置在固晶胶体上，并对发光二极管芯片施加设定压力；
将封装支架放入烘箱进行烘烤。
在本实施例中，设定压力的大小可以为5g，具体实现时可以根据芯片大小进行相应调整。
优选地，固晶胶体可以采用银组分的含量可以大于50％(如60％)的银浆。
具体地，银浆可以为银颗粒和环氧树脂的混合物。
通过限定银浆中银组分的含量大于50％，可以保证银浆的热传导系数，有效传导发光二极管芯片工作产生的热量，同时保证银浆的粘附性。
优选地，将封装支架放入烘箱进行烘烤，可以包括：
在第一设定温度下对封装支架进行第一设定时间的烘烤；
在第二设定温度下对封装支架进行第二设定时间的烘烤；
其中，第一设定温度低于第二设定温度，第一设定时间大于第二设定时间。通过先在较低的温度下烘烤较长的时间，避免太高温度对胶体造成破坏；再在较高的温度下烘烤较短的时间，使得烘烤充分。例如，第一设定温度可以为120℃，第一设定时间可以为2小时，第二设定温度可以为160℃，第二设定时间可以为1小时。
可选地，在该步骤101之前，该封装方法还可以包括：
采用等离子体清洗技术对封装支架进行清洗，以去除封装支架表面的污染物。
具体地，采用等离子体清洗技术对封装支架进行清洗时，采用氧化性气体在射频作用下对封装支架进行处理。例如，射频功率可以为50W，通入的氧气流量可以为10sccm，处理有效期为3小时，即处理后3小时内使用，否则需要重新进行处理。
步骤102：将第一模具设置在导电基板上，第一模具内设有腔体，第一模具的腔体的形状与芯片本体的形状相同，芯片本体位于第一模具的腔体内，且芯片本体的外表面与第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
图2b为发光二极管在步骤102执行之后的部分结构示意图。其中，100表示第一模具，100a表示第一模具内的腔体，100b表示第一模具上设置的通孔。参见图2b，第一模具100设置在导电基板11上，芯片本体12位于第一模具的腔体100a内，第一模具的腔体100a的形状与芯片本体12的形状相同，且芯片本体12的外表面与第一模具的腔体100a的内表面之间的距离d1为定值。其中，如图2b所示，芯片本体的外表面与第一模具的腔体的内表面之间的距离d1，为以芯片本体的外表面上各个点为起点A，经过这个点A的芯片本体的外表面的垂线与第一模具的腔体的内表面的交点为终点B，从起点A到终点B之间的距离。另外，第一模具100与芯片本体12的上表面对应的区域设有至少一个通孔100b，以利用通孔100b向第一模具的腔体100a内注入硅胶。具体地，如图2b所示，通孔100b的数量可以为两个，设置在第一模具100的底部的通孔100b用于注入硅胶，设置在第一模具100的顶部的通孔100b用于排出第一模具的腔体100a内的空气(详见步骤103)。
可选地，如图2b所示，第一模具的腔体的内表面与芯片本体的外表面的转角C相对的区域可以为圆弧形。具体地，圆弧的半径可以等于芯片本体的外表面与第一模具的腔体的内表面之间的距离，以使芯片本体的外表面与第一模具的腔体的内表面之间填充的材料在各个位置的厚度始终保持不变。
可选地，该步骤102可以包括：
获取封装支架的图像；
在封装支架的图像中识别出发光二极管芯片，确定发光二极管芯片的位置；
根据发光二极管芯片的位置，利用机械臂将第一模具设置在导电基板上，使芯片本体位于第一模具的腔体内，且芯片本体的外表面与第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
在具体实现时，如前所述，多个封装支架通过支架本体以阵列的方式排列，以进行多个发光二极管芯片的批量自动化封装，因此可以获取包括多个封装支架的图像，再从中识别出各个发光二极管芯片，得到各个发光二极管芯片的坐标位置，实现第一模具的准确放置。
在识别各个发光二极管芯片时，可以以设定步长在封装支架的图像中移动图像选择框，并将图像选择框每次停留时对应的图像提取出来，利用预先设定的发光二极管芯片的图像分别与提取出来的图像进行对比，如果两幅图像的相似度达到设定值，则判定提取出来的图像中包含发光二极管芯片，进而根据提取出来的图像在封装支架的图像中的位置，得到发光二极管芯片的位置。具体地，两幅图像的对比方式、相似度的计算方式可以采用现有技术，在此不再详述。
由于发光二极管芯片很小，因此很难直接将第一模具准确放置在合适的位置，使得芯片本体刚好在第一模具的腔体的中间位置。上述实现方式中，通过图像识别技术确定出发光二极管芯片的坐标位置，再利用机械臂按照确定出的坐标位置放置第一模具，即可实现第一模具的准确放置。
需要说明的是，在向第一模具的腔体内硅胶的过程中，可以由机械臂一直将第一模具固定导电基板上，直到第一模具的腔体内填满硅胶，机械臂再将第一模具从导电基板上移开(详见步骤103和步骤104)。
步骤103：将硅胶填满第一模具的腔体，并进行固化，在芯片本体上形成厚度均匀的隔热层。
图2c为发光二极管在步骤103执行之后的部分结构示意图。其中，30表示隔热层。参见图2c，隔热层30通过第一模具的通孔100b填充到第一模具的腔体100a内，并填满除芯片本体12占用空间之外的所有空间。由于芯片本体12的外表面与第一模具的腔体100a的内表面之间的距离为定值，因此形成的隔热层30的厚度均匀。
可选地，将硅胶填满第一模具的腔体，可以包括：
使用按照正弦曲线变化的压力将硅胶填满第一模具的腔体。
图6为本发明实施例提供的驱动硅胶填充第一模具的腔体的压力随时间的变化曲线图。参见图6，压力从0开始逐渐增加到极大值MAX(如4kg)，然后从极大值MAX减小到极小值MIN(如3kg)，接着从极小值MIN增大到极大值MAX，然后又从极大值MAX减小到极小值MIN，接着又从极小值MIN增大到极大值MAX，……，如此不断在极大值MAX和极小值MIN之间进行周期性变化。
通过采用周期性变化的压力驱动硅胶填充到第一模具的腔体内，可以有效减少在硅胶注入到第一模具的腔体内的过程中引入的微小气泡，提高隔热层的质量。
可选地，在将硅胶填满第一模具的腔体之后进行固化，可以包括：
采用紫外线照射第一模具的腔体内填充的硅胶。
通过紫外线照射，可以实现快速固化成型。
本发明实施例通过先在芯片本体的外表面铺设硅胶形成隔热层，再在隔热层的外表面铺设掺有荧光粉的硅胶形成荧光粉层，从而在芯片本体和隔热层之间插入了一层硅胶，以避免芯片本体工作时产生的热量影响到荧光粉，造成荧光粉功能衰退。而且形成隔热层时，先将形状与芯片本体相同的模具放置在导电基板上，芯片本体位于模具内设的腔体内，且芯片本体的外表面与模具的腔体的内表面之间的距离为定值，再向模具内填充硅胶并进行固化，从而在芯片本体的外表面上形成厚度均匀的隔热层。隔热层均匀铺设在芯片本体的外表面上，隔热层上的荧光粉层各个区域受到的热量影响相同，有效避免了荧光粉的不均匀恶化，同时也避免了局部区域的荧光粉过度恶化，保证了发光二极管的正常工作，提高了发光二极管的可靠性。由于进行波长转换时，经过的荧光粉区域的路径相同，芯片本体发出的光线中进行波长转换的光线比例一致，有效避免由于各个区域波长转换的光线比例不同而导致发光二极管发出的光线成分均匀性较差的问题，使得发光二极管发出的光线色温保持良好的一致性，不会产生光斑现象，保证了发光二极管的质量，有利于发光二极管的推广应用。
步骤104：将第一模具从导电基板上移开。
图2d为发光二极管在步骤104执行之后的部分结构示意图。参见图2d，第一模具100已从导电基板11上移开，隔热层30均匀铺设在芯片本体12的外表面上。
具体地，该步骤104可以包括：
利用机械臂将第一模具从导电基板上移开。
步骤105：将第二模具设置在导电基板上，第二模具内设有腔体，第二模具的腔体的形状与芯片本体的形状相同，芯片本体位于第二模具的腔体内，且芯片本体的外表面与第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
图2e为发光二极管在步骤105执行之后的部分结构示意图。其中，200表示第二模具，200a表示第二模具内的腔体，200b表示第二模具上设置的通孔。参见图2e，第二模具200设置在导电基板11上，芯片本体12位于第二模具的腔体200a内，第二模具的腔体200a的形状与芯片本体12的形状相同，且芯片本体12的外表面与第二模具的腔体200a的内表面之间的距离d2为定值。其中，如图2e所示，芯片本体的外表面与第二模具的腔体的内表面之间的距离d2，为以芯片本体的外表面上各个点为起点A，经过这个点A的芯片本体的外表面的垂线与第二模具的腔体的内表面的交点为终点D，从起点A到终点D之间的距离。另外，第二模具200与芯片本体12的上表面对应的区域设有至少一个通孔200b，以利用通孔200b向第二模具的腔体200a内注入掺有荧光粉的硅胶。具体地，如图2e所示，通孔200b的数量可以为两个，设置在第二模具200的底部的通孔200b用于注入掺有荧光粉的硅胶，设置在第二模具200的顶部的通孔200b用于排出第二模具的腔体200a内的空气(详见步骤106)。
可选地，如图2e所示，第二模具的腔体的内表面与芯片本体的外表面的转角C相对的区域可以为圆弧形。具体地，圆弧的半径可以等于芯片本体的外表面与第二模具的腔体的内表面之间的距离，以消除此处荧光粉层可能偏厚的情况，使荧光粉层的外表面与第二模具的腔体的内表面之间填充的材料在各个位置的厚度始终保持不变，芯片本体向各个方向射出的光线经过的荧光粉区域的路径相同，激发荧光粉发出的光线情况相同，发光二极管发出光线的均匀性较好，有效避免色温不一致的问题，有利于发光二极管的推广应用。而且芯片本体向各个方向射出的光线经过的荧光粉区域的路径相同，可以避免部分区域的荧光粉过度激发，从而在一定程度上可以减少荧光粉的使用，减少比例可以达到60％以上，可以有效降低发光二极管的实现成本。
可选地，该步骤105可以包括：
根据发光二极管芯片的位置，利用机械臂将第二模具设置在导电基板上，使芯片本体位于第二模具的腔体内，且芯片本体的外表面与第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
由于设置第一模具的时候，已经通过图像识别的方法确定出发光二极管芯片的位置，因此设置第二模具的时候，可以直接根据之前确定的发光二极管芯片的位置进行第二模具的设置。
优选地，设置第二模具的机械臂和设置第一模具的机械臂可以沿同一条直线轨道移动，以减小设备移动产生的误差，便于将第二模具的设置区域的中心与第一模具的设置区域的中心重合，使得设置在隔热层上的荧光粉层厚度非常均匀(详见步骤106)。
在实际应用中，设置第二模具的机械臂和设置第一模具的机械臂也可以为同一个机械臂，以避免采用不同设备移动造成的误差，但是考虑到更换模具耗费的时间较长，通常还是采用不同的机械臂分别实现第一模具和第二模具的移动。
步骤106：将掺有荧光粉的硅胶填满第二模具的腔体，并进行固化，在隔热层上形成厚度均匀的荧光粉层。
图2f为发光二极管在步骤106执行之后的部分结构示意图。其中，40表示荧光粉层。参见图2f，荧光粉层40通过第二模具的通孔200b填充到第二模具的腔体200a内，并填满除芯片本体12和隔热层30占用空间之外的所有空间。由于芯片本体12的外表面与第二模具的腔体200a的内表面之间的距离为定值，因此形成的荧光粉层40的厚度均匀。
容易知道，第二模具的腔体的体积大于第一模具的腔体的体积。
可选地，将掺有荧光粉的硅胶填满第二模具的腔体，可以包括：
使用按照正弦曲线变化的压力将掺有荧光粉的硅胶填满第二模具的腔体。
通过采用周期性变化的压力驱动掺有荧光粉的硅胶填充到第二模具的腔体内，可以有效减少注入到第二模具的腔体内的空气含量，达到较好的填充效果。
具体地，驱动掺有荧光粉的硅胶填充第二模具的压力的变化情况，可以与驱动硅胶填充第一模具的腔体的压力的变化情况相同，在此不再详述。
可选地，在将掺有荧光粉的硅胶填满所述第二模具的腔体之后进行固化，可以包括：
采用紫外线照射第二模具的腔体内填充的掺有荧光粉的硅胶。
紫外线照射与在烘箱中进行烘烤相比，可以实现快速固化成型，避免硅胶中掺杂的荧光粉沉淀(荧光粉的密度高于硅胶的密度)，有利于发光二极管发出光线的均匀性，提高发光二极管的市场竞争力。
优选地，荧光粉可以为颗粒状，荧光粉的粒径可以为7μm～9μm，优选为8μm。
其中，颗粒是指小而圆的物质，如圆球。粒径是指颗粒的大小，如球体的直径。
通过采用粒径较小的荧光粉颗粒，可以降低荧光粉颗粒在硅胶里的沉积速度，提高荧光粉层中荧光粉颗粒分布的均匀性。
在具体实现时，荧光粉层用于对芯片本体发出的光线进行波长转换，具体为芯片本体发出的光线激发荧光粉层中的荧光粉发出另一种波长的光线。例如，芯片本体发出蓝光，蓝光激发荧光粉发出黄光，黄光和蓝光混合形成白光。
具体地，荧光粉可以包括黄光荧光粉、绿光荧光粉和红光荧光粉中的一种或多种，可根据实际需要进行选择。例如，只采用钇铝石榴石(英文：yttrium aluminum garnet，英文：YAG)这种黄光荧光粉掺杂到硅胶中，与发出蓝光的芯片配合实现白光发光二极管；也可以主要采用YAG这种黄光荧光粉，同时掺杂有少量绿光荧光粉和红光荧光粉，以提高发光二极管的显色指数等参数。
本发明实施例通过先将形状与芯片本体相同的模具放置在导电基板上，芯片本体位于模具内设的腔体内，且芯片本体的外表面与模具的腔体的内表面之间的距离为定值，再向模具内填充掺有荧光粉的硅胶并进行固化，从而在芯片本体的外表面上形成厚度均匀的荧光粉层。由于荧光粉层均匀铺设在芯片本体的外表面上，因此芯片本体发出的光线经过荧光粉层进行波长转换时，经过的荧光粉区域的路径相同，芯片本体发出的光线中进行波长转换的光线比例一致，有效避免由于各个区域波长转换的光线比例不同而导致发光二极管发出的光线均匀性成分较差的问题，使得发光二极管发出的光线色温保持良好的一致性，不会产生光斑现象，保证了发光二极管的质量，有利于发光二极管的推广应用。
步骤107：将第二模具从导电基板上移开。
图2g为发光二极管在步骤107执行之后的部分结构示意图。参见图2g，第二模具200已从导电基板11上移开，荧光粉层40均匀铺设在隔热层30的外表面上。
具体地，该步骤107可以包括：
利用机械臂将第二模具从导电基板上移开。
可选地，在该步骤107之后，该封装方法还可以包括：
将导电基板放入烘箱进行烘烤。
之前隔热层和荧光粉层都是采用紫外线照射的方式进行快速固化的，虽然隔热层和荧光粉层在紫外线照射下快速成型，但是隔热层和荧光粉层并没有完全固化，形状容易被破坏。在隔热层和荧光粉层快速固化之后，将导电基板放入烘箱进行烘烤，可以有效去除隔热层和荧光粉层中的溶剂，实现隔热层和荧光粉层的完全固化，形态稳定。
步骤108：通过金属线将导电基板与封装支架电连接。
图2h为发光二极管在步骤108执行之后的结构示意图。其中，50表示金属线。参见图2h，金属线50的一端与导电基板11连接，金属线50的另一端与封装支架20连接。
具体地，该步骤108可以包括：
采用超声波技术将金属线的两端分别固定在导电基板和封装支架上。
在具体实现时，芯片本体12以倒装方式设置在导电基板11上，芯片本体12中的P型电极12e和N型电极12f分别与导电基板11上的焊点电连接，导电基板11上的焊点通过金属线50与封装支架20中的焊线部23电连接，封装支架20中的焊线部23与封装支架20中的电极引脚24电连接，从而在将芯片本体12封装之后，可以通过电极引脚24将电流注入芯片本体12，驱动芯片本体12发光。
具体地，金属线的材料可以采用金，柔韧性好，不易断裂，可靠性高。
进一步地，金属线的直径可以为25μm～35μm，优选为30μm。若金属线的直径小于25μm，则可能由于金属线太细而容易损坏；若金属线的直径大于35μm，则可能由于金属线太粗而不容易固定，而且还造成材料的浪费。
步骤109：在发光二极管芯片上形成封装胶体。
图2i为发光二极管在步骤109执行之后的结构示意图。其中，60表示封装胶体。参见图2i，封装胶体60设置在荧光粉层40、导电基板11以及封装支架20上，并包裹在金属线50外。
具体地，该步骤109可以包括：
将第三模具设置在封装支架上，第三模具内设有腔体，导电基板和金属线位于第三模具的腔体内；
将硅胶填满第三模具的腔体，并通过升温进行固化，在荧光粉层和导电基板上形成封装胶体，封装胶体包裹在金属线外；
将第三模具从封装支架上移开。
通过模具限定封装胶体的形状，以达到最佳的出光效果。而且还可以再注入硅胶的过程中倾斜模具，可以避免气泡残留在封装胶体中。
具体地，向第三模具的腔体内注入的硅胶可以为AB胶，即混合有本液和硬化剂的两液混合硬化胶，硅胶注入第三模具的腔体内之后会自动固化，但由于AB胶自动固化的速度较慢，因此会进行一定的加热，如升温到50℃，以加快固化的速度。
可选地，在将第三模具从封装支架上移开之后，该步骤109还可以包括：
将封装支架放入烘箱中进行烘烤。
在本实施例中，烘烤的温度可以为150℃，烘烤的时间可以为4小时。
在具体实现时，封装胶体包裹在芯片本体和金属线外，一方面将芯片本体和金属线与空气隔离，避免空气中的氧气和水蒸气等对芯片本体和金属线进行腐蚀，另一方面可以防止芯片本体和金属线在碰撞等情况下出现机械损伤，起到较好的保护作用。
具体地，封装胶体的材料可以采用硅胶。
将本实施例提供的封装方法封装而成的发光二极管，与现有封装方法(如背景技术中所述的封装方法)封装而成的发光二极管分别进行测试：本实施例提供的封装方法封装而成的发光二极管的色温范围为5520～6577，亮度为67.5LM(流明)；现有封装方法封装而成的发光二极管的色温范围为5120～7059，亮度为66.8LM。
本发明实施例提供了一种发光二极管，适用于采用图1所示的封装方法封装而成，图7为本发明实施例提供的发光二极管的结构示意图，参见图7，该发光二极管包括发光二极管芯片10、封装支架20、隔热层30、荧光粉层40、金属线50和封装胶体60，发光二极管芯片10固定在封装支架20上，发光二极管芯片10包括导电基板11和设置在导电基板11上的芯片本体12，隔热层30铺设在芯片本体12上，且隔热层30的外表面与芯片本体12的外表面之间的距离为定值，荧光粉层40铺设在隔热层30上，且荧光粉层40的外表面与芯片本体12的外表面之间的距离为定值，导电基板11与封装支架20通过金属线50电连接，封装胶体60设置在荧光粉层40和导电基板11上，并包裹在金属线50外。
可选地，隔热层30的折射率可以大于荧光粉层40的折射率，封装胶体60的折射率可以小于荧光粉层40的折射率，逐层缓解芯片本体的折射率和空气的折射率之间较大的差异，减少由于全反射而损失的光线。
具体地，隔热层30的折射率可以为1.5～1.6，优选为1.55；荧光粉层40的折射率可以为1.45～1.55，优选为1.5，封装胶体60的折射率可以为1.2～1.4，优选为1.3，实现从蓝宝石衬底的折射率(具体为1.7)到空气的折射率(具体为1)的逐层过渡。
优选地，隔热层30的厚度可以为100μm，在隔热层的折射率较高(1.5以上)时，隔热层的透光率也较低，通过减小隔热层的厚度，降低对光线损失的影响。
可选地，荧光粉层40中荧光粉的质量可以小于荧光粉层40的质量的30％，如20％，优选为15％，荧光粉层40的厚度可以为180μm～220μm，优选为200μm。
通过在硅胶中掺杂较少的荧光粉，形成厚度较大的荧光粉层，降低由于设备精度而导致的厚度偏差比例，有利于改善发光二极管发出的光线的均匀性。
可选地，封装胶体60的厚度可以大于3mm，实现对芯片本体和金属线的充分保护。而且封装胶体的折射率较低，透过率较高，不会由于厚度较大而对光线损失造成很大影响。
本发明实施例通过在掺有荧光粉的硅胶和芯片之间插入一层没有掺荧光粉的硅胶，可以在不影响芯片出光的情况下，避免芯片工作产生的热量影响到荧光粉，延长了荧光粉的使用寿命，提高了发光二极管的可靠性。而且没有掺荧光粉的硅胶和掺有荧光粉的硅胶都是通过模具平铺在芯片表面，厚度均匀，使得芯片向各个方向射出的光线经过的荧光粉区域的路径相同，激发荧光粉发出的光线情况相同，发光二极管发出光线的均匀性较好，有效避免色温不一致的问题，有利于发光二极管的推广应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发光二极管的封装方法，其特征在于，所述封装方法包括：
将发光二极管芯片固定在封装支架上，所述发光二极管芯片包括导电基板和设置在所述导电基板上的芯片本体；
将第一模具设置在所述导电基板上，所述第一模具内设有腔体，所述第一模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第一模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值；
将硅胶填满所述第一模具的腔体，并进行固化，在所述芯片本体上形成厚度均匀的隔热层；
将所述第一模具从所述导电基板上移开；
将第二模具设置在所述导电基板上，所述第二模具内设有腔体，所述第二模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第二模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值；
将掺有荧光粉的硅胶填满所述第二模具的腔体，并进行固化，在所述隔热层上形成厚度均匀的荧光粉层；
将所述第二模具从所述导电基板上移开；
通过金属线将所述导电基板与所述封装支架电连接；
在所述发光二极管芯片上形成封装胶体。
2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述第一模具的腔体的内表面与所述芯片本体的外表面的转角相对的区域为圆弧形，所述第二模具的腔体的内表面与所述芯片本体的外表面的转角相对的区域为圆弧形。
3.根据权利要求1或2所述的封装方法，其特征在于，所述将第一模具设置在所述导电基板上，所述第一模具内设有腔体，所述第一模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第一模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值，包括：
获取所述封装支架的图像；
在所述图像中识别出所述发光二极管芯片，确定所述发光二极管芯片的位置；
根据所述发光二极管芯片的位置，利用机械臂将所述第一模具设置在所述导电基板上，使所述芯片本体位于所述第一模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第一模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
4.根据权利要求3所述的封装方法，其特征在于，所述将第二模具设置在所述导电基板上，所述第二模具内设有腔体，所述第二模具的腔体的形状与所述芯片本体的形状相同，所述芯片本体位于所述第二模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值，包括：
根据所述发光二极管芯片的位置，利用机械臂将所述第二模具设置在所述导电基板上，使所述芯片本体位于所述第二模具的腔体内，且所述芯片本体的外表面与所述第二模具的腔体的内表面之间的距离为定值。
5.根据权利要求1或2所述的封装方法，其特征在于，所述将硅胶填满所述第一模具的腔体，并进行固化，在所述芯片本体上形成厚度均匀的隔热层，包括：
使用按照正弦曲线变化的压力将硅胶填满所述第一模具的腔体。
6.根据权利要求1或2所述的封装方法，其特征在于，所述将掺有荧光粉的硅胶填满所述第二模具的腔体，并进行固化，在所述隔热层上形成厚度均匀的荧光粉层，包括：
将掺有荧光粉的硅胶填满所述第二模具的腔体；
采用紫外线照射所述第二模具的腔体内填充的掺有荧光粉的硅胶；
所述封装方法还包括：
在将所述第二模具从所述导电基板上移开之后，将所述导电基板放入烘箱进行烘烤。
7.根据权利要求6所述的封装方法，其特征在于，所述荧光粉为颗粒状，所述荧光粉的粒径为7μm～9μm。
8.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括封装支架、发光二极管芯片、隔热层、荧光粉层、金属线和封装胶体，所述发光二极管芯片固定在所述封装支架上，所述发光二极管芯片包括导电基板和设置在所述导电基板上的芯片本体，所述隔热层铺设在所述芯片本体上，且所述隔热层的外表面与所述芯片本体的外表面之间的距离为定值，所述荧光粉层铺设在所述隔热层上，且所述荧光粉层的外表面与所述芯片本体的外表面之间的距离为定值，所述导电基板与所述封装支架通过所述金属线电连接，所述封装胶体设置在所述荧光粉层和所述导电基板上，并包裹在所述金属线外。
9.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述隔热层的折射率大于所述荧光粉层的折射率，所述封装胶体的折射率小于所述荧光粉层的折射率。
10.根据权利要求8或9所述的发光二极管，其特征在于，所述荧光粉层中荧光粉的质量小于所述荧光粉层的质量的30％，所述荧光粉层的厚度为180μm～220μm。
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