CN109638123A - 一种csp led光源及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体封装技术领域，具体公开了一种CSP LED光源及其制作方法，光源包括芯片，芯片上依次设有第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层，第一粉胶层的厚度为50‑70μm，第二粉胶层的厚度为140‑200μm，第三粉胶层的厚度为10‑20μm，第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层的面积大于芯片的面积。本发明CSP LED通过补全短少的青光，短波绿光及长波红光，大大增强了光谱的连续性，增强了色域的饱和度，提升了光品质，适合室内照明，特别适合教室使用，对同学们起到健康护眼的作用；另外还通过调节荧光粉配比的方案，补全了缺少的光谱部分，不仅提高了显色指数Ra>93，还使R1‑R15值都大幅提升了，使光源色域更饱满。

Description

一种CSP LED光源及其制作方法
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，具体是一种CSP LED光源及其制作方法。
背景技术
我们所使用最早的室内光源是白炽灯，其特点是红光太强，有红外线、有频闪、有眩光和蓝绿光不足的，使用起来伤眼，而且容易使人烦燥、疲倦、易产生色差和失真，其光谱图如图1所示。
第二代室内照明光源普通荧光灯(日光灯节能灯)其特点：节能，但有水银成份，不环保，有强光谱线、有频闪、有紫外线，显色性低Ra＝70左右，色差，失真，易诱发近视和白内障，其光谱图如图2所示。
第三代室内照明光源为普通白光LED灯，其特点为节能、环保和寿命长；缺点有强蓝光谱，红光不足，青色少，显色性差，经研究发现，一是过多蓝光可以穿透眼睛晶状体到达视网膜，造成光化学损害，加速黄斑细胞的氧化，引起视力下降，失明等不同程度的眼疾；二是生物效应上，强蓝光对褪黑色素的抑制，会导致一系列功能失调，从而降低人体免疫力，其光谱图如图3所示。
人类眼睛对太阳光发出而形成的自然光漫长消化，而形成了对自然光的适应性，自然光由红、橙、黄、绿、青、蓝和紫七色可见光按一定比例组合而形成的混色光，为连续光谱光谱线饱满，显色指数Ra＝100，其光谱图如图4所示。
随着LED技术的不断提升，LED器件在商业、军工和民用等各个领域广泛大量应用，与此同时LED器件在材料、芯片工艺、封装技术等方面也在不断提高，尤其在LED照明领域，我们研发出一种全新的光谱光源，它是连续的光谱线饱满的高显指全光谱CSP LED光源，护眼健康。CSP(chip scale package)芯片级别封装，CSP技术传统定义为封装体积与LED晶片相同或体积在大于LED晶片20％且功能完整的封装元件，CSP封装目的为缩小封装体积，提升晶片可靠度，改善晶片散热。本发明是在CSP封装过程中，采用多层次，不同波长荧光粉与硅胶组合，来实现一种色温5000K连续的光谱线饱满的高显指的全光谱光源。
发明内容
本发明的目的是提供一种CSP LED光源及其制作方法，采用多层次不同波长荧光粉与硅胶组合，来实现一种色温5000K连续的光谱线饱满的高显指的全光谱光源。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种CSP LED光源，包括芯片，所述芯片上依次设有第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层，第一粉胶层为发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第二粉胶层为发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第三粉胶层为波长495-500nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第一粉胶层的厚度为50-70μm，所述第二粉胶层的厚度为140-200μm，所述第三粉胶层的厚度为10-20μm，所述第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层的面积大于所述芯片的面积。
进一步地，所述芯片为发射峰值波长447-455nm的蓝光芯片。
进一步地，所述第一粉胶层的发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶的混合比例为0.055:2g；所述第二粉胶层的发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶的混合比例为0.68:2g；所述第三粉胶层的发射峰值波长495-500nm的荧光粉和硅胶混合比例为0.14:2g。
进一步地，所述第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层的面积相等，所述芯片与所述第一粉胶层四边之间的边距范围为100-210μm。
本发明还提供了一种CSP LED光源的制作方法，具体制作步骤如下：
S1、选择发射峰值波长447-455nm的蓝光芯片，将蓝光芯片放置在高温膜上；
S2、将发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按0.055:2:3g的比例混合后对蓝光芯片进行第一次喷涂，然后进行烘烤，烘烤后形成第一粉胶层，所述第一粉胶层的面积大于蓝光芯片的面积；
S3、将发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按0.68:2:3g的比例混合后喷涂到第一粉胶层上，然后进行烘烤，烘烤后形成第二粉胶层；
S4、将发射峰值波长495-500nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂按0.14:2:3g的比例混合后喷涂到第二粉胶层上，然后进行烘烤，烘烤后形成第三粉胶层后降至常温，得到CSPLED光源；
S5、在第三粉胶层上放置UV膜后将CSP LED光源倒置对CSP LED光源进行裁剪，所述蓝光芯片与第一粉胶层四边之间的边距范围为100-210μm；
S6、对CSP LED光源按色温5000K中心坐标点X：0.346、Y：0.359的标准进行测试分类。
进一步地，S2中所述第一粉胶层的厚度为50-70μm，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时。
进一步地，S3中所述第二粉胶层的面积与所述第一粉胶层的面积相等，所述第二粉胶层的厚度为140-200μm，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时。
进一步地，S4中所述第三粉胶层的面积与所述第二粉胶层的面积相等，所述第三粉胶层的厚度为10-20μm，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，在150°的温度下烘烤1小时，再在180°的温度下烘烤6小时，最后在100°的温度下烘烤1小时。
本发明的有益效果是：本发明CSP LED通过补全短少的青光，短波绿光及长波红光，大大增强了光谱的连续性，增强了色域的饱和度，提升了光品质，适合室内照明，特别适合教室使用，护眼健康；另外普通LED白光因缺少光谱，显指Ra＝70左右，R1-R15值从负到正光色域不饱满，本发明CSP通过调节荧光粉配比的方案，补全了缺少的光谱部分，不仅提高了显色指数Ra>93，还使R1-R15值都大幅提升了，光源色域更饱满。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它附图。
图1是背景技术中的白炽灯光谱图；
图2是背景技术中的荧光灯光谱图；
图3是5000K普通LED光谱图；
图4是太阳光5000K的光谱图；
图5是本发明CSP LED光源的结构示意图；
图6是CSP LED光源5000K光谱图，
图7是普通光源5000K色域值；
图8是CSP全光谱光源5000K色域值。
图中：1-芯片,2-第一粉胶层，3-第二粉胶层，4-第三粉胶层。
具体实施方式
下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本项目研发的连续的光谱线饱满的高显指全光谱CSP LED光源，是模拟色温5000K太阳光在晴好天气早上9点半时的光谱图，本光源的光谱接近全光谱。
在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，具体公开了一种CSP LED光源，包括芯片1，所述芯片1上依次设有第一粉胶层2、第二粉胶层3和第三粉胶层4，所述第一粉胶层2为发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第一粉胶层2的发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶的混合比例为0.055:2g；所述第二粉胶层3为发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第二粉胶层3的发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶的混合比例为0.68:2g；所述第三粉胶层4为波长495-500nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第三粉胶层4的发射峰值波长495-500nm的荧光粉和硅胶的混合比例为0.14:2g。
所述第一粉胶层2的厚度为50-70μm，所述第二粉胶层3的厚度为140-200μm，所述第三粉胶层4的厚度为10-20μm，所述第一粉胶层2、第二粉胶层3和第三粉胶层4的面积大于所述芯片1的面积，所述第一粉胶层2、第二粉胶层3和第三粉胶层4的面积相等，所述芯片四边与所述第一粉胶层四边之间的边距范围为100-210μm，在本发明的优选方式中，所述芯片为发射峰值波长447-455nm的蓝光芯片。
本发明还提供了一种CSP LED光源的制作方法，具体制作步骤如下：
S1、选择发射峰值波长447-455nm的蓝光芯片，将蓝光芯片放置在高温膜上；
S2、将发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按0.055:2:3g的比例混合后对蓝光芯片进行第一次喷涂，然后进行烘烤，烘烤后形成第一粉胶层，所述第一粉胶层的面积大于蓝光芯片的面积；优选地，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时；
S3、将发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按0.68:2:3g的比例混合后喷涂到第一粉胶层上，所述第二粉胶层的面积与所述第一粉胶层的面积相等，然后进行烘烤，烘烤后形成第二粉胶层，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时；
S4、将发射峰值波长495-500nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂并按0.14:2:3g的比例混合后喷涂到第二粉胶层上，然后进行烘烤，烘烤后形成第三粉胶层，降至常温后得到CSPLED光源；优选地，所述第三粉胶层的面积与所述第二粉胶层的面积相等，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，在150°的温度下烘烤1小时，再在180°的温度下烘烤6小时，最后在100°的温度下烘烤1小时；
S5、在第三粉胶层上放置UV膜后将CSP LED光源倒置对CSP LED光源进行裁剪，所述蓝光芯片与第一粉胶层四边之间的边距范围为100-210μm；
S6、对CSP LED光源按色温5000K中心坐标点X：0.346、Y：0.359的标准进行测试分类。
本发明的具体制作过程为：将发射峰值波长447-455nm的蓝光芯片排列在高温膜上，将发射峰值波长655nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂按荧光粉：硅胶：稀释剂为0.055:2:3g的比例混合后对蓝光芯片进行第一次喷涂，厚度控制在50um，以利蓝光激发长波长红粉，激发效率高，也利于热量导出，在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时，准备下次喷涂，实现高显指及R9>93；
将发射峰值波长530nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按荧光粉：硅胶：稀释剂为0.68:2:3g的比例混合后喷涂到第一粉胶层上，喷涂量以晶片四周都包裹粉胶为基准，再放入烘箱在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时，此工艺也可采用压膜形式，使光谱中的黄及黄绿，绿色光谱图连续饱满；
将发射峰值波长495nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按荧光粉：硅胶：稀释剂为0.14:2:3g的比例混合后喷涂到第二粉胶层上，喷涂厚度10um，补充缺少波长478mm青色光谱，放入烤箱分段编程烘烤，在80°的温度下烘烤0.5小时后，在150°的温度下烘烤1小时，再在180°的温度下烘烤6小时，最后在100°的温度下烘烤1小时，形成第三粉胶层；
在第三粉胶层上放置UV膜后将CSP LED光源倒置，利用UV膜的粘性将CSP LED固定对CSP LED光源进行裁剪，所述蓝光芯片四边与第一粉胶层四边之间的边距范围为100-210μm；
对裁剪后的CSP LED光源按色温5000K中心坐标点X：0.346、Y：0.359的标准进行测试后将CSP LED光源进行分类，选出色温5000K连续的光谱线饱满的高显指的全光谱CSPLED光源。
本CSP LED光源主要贡献有，普通LED白光中大量的蓝光未能被有效转化，缺少青光，且红光不足，如附图3所示。CSP LED通过补全短少的青光，短波绿光及长波红光，大大增强了光谱的连续性，增强了色域的饱和度，提升了光品质，如附图6所示，适合室内照明，特别适合教室使用，护眼健康。
高显指CSP LED第二大贡献为普通LED白光因缺少光谱，显指Ra＝70左右，R1-R15值从负到正光色域不饱满，如附图7所示，本发明CSP通过调节荧光粉配比的方案，补全了缺少的光谱部分，不仅提高了显色指数Ra>93，还使R1-R15值都大幅提升了，光源色域更饱满，如附图8所示，连续的光谱线饱满的高显指全光谱CSP LED独特的光性能优势,必将会成为室内照明光源主流，必将给我们带来更加舒适环境,护眼健康,造福社会。
本发明CSP LED光源在应用的过程中，将所制成的CSP LED光源安装到PCB线路板时，将芯片的底部的电极通过锡膏直接焊接到PCB线路板上，进行发光发热。
以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种CSP LED光源，其特征在于，包括芯片，所述芯片上依次设有第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层，第一粉胶层为发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第二粉胶层为发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第三粉胶层为波长495-500nm的荧光粉和硅胶的混合层，所述第一粉胶层的厚度为50-70μm，所述第二粉胶层的厚度为140-200μm，所述第三粉胶层的厚度为10-20μm，所述第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层的面积大于所述芯片的面积。
2.根据权利要求1所述的一种CSP LED光源，其特征在于，所述芯片为发射峰值波长447-455nm的蓝光芯片。
3.根据权利要求1所述的一种CSP LED光源，其特征在于，所述第一粉胶层的发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶的混合比例为0.055:2g；所述第二粉胶层的发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶的混合比例为0.68:2g；所述第三粉胶层的发射峰值波长495-500nm的荧光粉和硅胶混合比例为0.14:2g。
4.根据权利要求2所述的一种CSP LED光源，其特征在于，所述第一粉胶层、第二粉胶层和第三粉胶层的面积相等，所述芯片与所述第一粉胶层四边之间的边距范围为100-210μm。
5.一种CSP LED光源的制作方法，用于制作权利要求1-4中任意一项所述的一种CSPLED光源，其特征在于，具体制作步骤如下：
S1、选择发射峰值波长447-455nm的蓝光芯片，将蓝光芯片放置在高温膜上；
S2、将发射峰值波长650-655nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按0.055:2:3g的比例混合后对蓝光芯片进行第一次喷涂，然后进行烘烤，烘烤后形成第一粉胶层，所述第一粉胶层的面积大于蓝光芯片的面积；
S3、将发射峰值波长530-540nm的荧光粉和硅胶加入稀释剂，按0.68:2:3g的比例混合后喷涂到第一粉胶层上，然后进行烘烤，烘烤后形成第二粉胶层；
S4、将发射峰值波长495-500nm的荧光粉、硅胶和稀释剂按0.14:2:3g的比例混合后喷涂到第二粉胶层上，然后进行烘烤，烘烤后形成第三粉胶层后降至常温，得到CSP LED光源；
S5、在第三粉胶层上放置UV膜后将CSP LED光源倒置对CSP LED光源进行裁剪，所述蓝光芯片与第一粉胶层四边之间的边距范围为100-210μm；
S6、对CSP LED光源按色温5000K中心坐标点X：0.346、Y：0.359的标准进行测试分类。
6.根据权利要求5所述的一种CSP LED光源的制作方法，其特征在于，S2中所述第一粉胶层的厚度为50-70μm，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时。
7.根据权利要求5所述的一种CSP LED光源的制作方法，其特征在于，S3中所述第二粉胶层的面积与所述第一粉胶层的面积相等，所述第二粉胶层的厚度为140-200μm，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，再在150°的温度下烘烤1小时。
8.根据权利要求5所述的一种CSP LED光源的制作方法，其特征在于，S4中所述第三粉胶层的面积与所述第二粉胶层的面积相等，所述第三粉胶层的厚度为10-20μm，所述烘烤为在80°的温度下烘烤0.5小时后，在150°的温度下烘烤1小时，再在180°的温度下烘烤6小时，最后在100°的温度下烘烤1小时。
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