CN109904298A - Led封装结构及其制备方法，以及led灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED封装结构，包括杯状支架、LED芯片、隔离粉体层、金属层和封装胶，所述杯状支架包括基板和侧壁，所述侧壁和所述基板共同形成所述杯状支架的空腔，所述金属层、所述隔离粉体层和所述LED芯片设置在所述空腔中，所述金属层设置在所述基板表面，所述LED芯片固定在所述金属层上，所述隔离粉体层至少设置在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域，所述隔离粉体层包括隔离粉体，所述封装胶填充在所述空腔中，覆盖所述LED芯片和所述隔离粉体层。本发明还公开了一种LED封装结构的制备方法及一种LED灯。

Description

LED封装结构及其制备方法，以及LED灯

技术领域

本发明涉及LED封装领域，特别是涉及一种LED封装结构及其制备方法，以及LED灯。

背景技术

LED光源由于其绿色环保、长寿命、低能耗备受关注，目前已经广泛应用于商业照明、居家照明。LED光源的封装方法常见的有贴片式封装(Surface Mounting Device，SMD)及多LED芯片集成封装(Chip on Board，COB)。由于对封装基板的反光要求，一般封装基板表面具有银金属层。但是，在LED光源使用过程中，灯具附件、环境等可能含有硫元素，而硫、氯、溴等卤族元素进入到光源内部，能够与银金属发生化学反应，生成暗色物质，导致光源的一部分光被吸收，进而引起光源整体亮度的下降，也就是俗称的光衰。

常见的防金属银卤化的方法为在支架金属层表面蒸镀或涂覆防护膜后进行封装，或者在封装成品外表面涂覆防护膜。无论在封装成品外表面涂覆防护膜，还是在支架内部金属表层蒸镀、涂覆防护膜，都需要增加新的工艺步骤，提高成品制作的成本，并引入新的潜在问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的防卤化方法步骤繁琐、成本高的问题，提供一种LED封装结构及其制备方法，以及LED灯。

一种LED封装结构，包括杯状支架、LED芯片、隔离粉体层、金属层和封装胶，所述杯状支架包括基板和侧壁，所述侧壁和所述基板共同形成所述杯状支架的空腔，所述金属层、所述隔离粉体层和所述LED芯片设置在所述空腔中，所述金属层设置在所述基板表面，所述LED芯片固定在所述金属层上，所述隔离粉体层至少设置在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域，所述隔离粉体层包括隔离粉体，所述封装胶填充在所述空腔中，覆盖所述LED芯片和所述隔离粉体层。

在其中一个实施例中，所述隔离粉体层还设置在所述LED芯片的上表面。

在其中一个实施例中，所述隔离粉体层仅设置在所述基板上未设置有所述LED芯片的区域，所述LED芯片的上表面未被所述隔离粉体覆盖。

在其中一个实施例中，所述隔离粉体为绝缘可见光透射型微纳粉体，

优选的，所述绝缘可见光透射型微纳粉体选自二氧化钛微纳粉体、二氧化硅微纳粉体及氟化钙微纳粉体中的一种或多种，和/或

优选的，所述封装胶还包括胶体和分散在所述胶体中的荧光粉。

在其中一个实施例中，所述隔离粉体层的厚度小于所述LED芯片的高度。

一种LED封装结构的制备方法，包括：

提供固定有LED芯片的杯状支架，所述杯状支架包括基板和侧壁，所述侧壁与所述基板共同形成所述杯状支架的空腔，所述基板表面设置有金属层，所述金属层和所述LED芯片设置在所述空腔中，所述LED芯片固定在所述金属层上；

将液态胶施加在所述空腔中，所述液态胶包括液态胶体和隔离粉体；

将固定有所述LED芯片的所述杯状支架连同所述液态胶进行离心转动，使所述隔离粉体至少沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域，形成隔离粉体层；以及

将经过所述离心转动后的所述液态胶体固化。

在其中一个实施例中，所述将液态胶施加在所述空腔中的步骤包括：将所述液态胶一次性填充在所述空腔中；所述使所述隔离粉体至少沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域的步骤包括：使所述隔离粉体同时沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域和所述LED芯片的上表面。

在其中一个实施例中，所述液态胶包括第一液态胶和第二液态胶，所述第一液态胶包括第一液态胶体和分散在所述第一液态胶体中所述隔离粉体，所述第二液态胶包括第二液态胶体且不含所述隔离粉体；

所述将液态胶施加在所述空腔中的步骤包括：将所述第一液态胶施加在所述空腔中未被所述LED芯片覆盖的所述金属层上；以及将所述第二液态胶施加在所述LED芯片的上表面；

所述使所述隔离粉体至少沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域的步骤包括：使所述隔离粉体仅沉积在未被所述LED芯片覆盖的所述金属层上，

优选的，所述第一液态胶中所述隔离粉体的量使得沉积形成的所述隔离粉体层的厚度小于所述LED芯片的高度；和/或

优选的，所述第一液态胶的施加厚度小于所述LED芯片的高度。

在其中一个实施例中，所述隔离粉体的密度大于所述液态胶体的密度，

优选的，所述液态胶还包括荧光粉。

一种LED灯，包括所述LED封装结构或者所述的制备方法得到的LED封装结构。

本发明的所述LED封装结构中设置有封装胶和隔离粉体层，隔离粉体层至少覆盖在金属层上未设置有LED芯片的区域。隔离粉体层覆盖在金属层表面，阻隔卤素对金属层的卤化作用，避免金属层卤化造成的光衰，有利于提高LED灯的使用寿命。与传统的在封装成品外表面涂覆防护膜，或者在支架内部金属表层蒸镀或涂覆防护膜后进行封装的工艺相比，本发明的LED封装结构的制备方法与正常的封装工艺相互兼容，在封装过程中，通过将含有隔离粉体的液态胶进行离心实现隔离粉体在金属层的沉积，不需要增加新的工艺步骤，有利于提高封装效率，降低制作成本。并且隔离粉体层在封装过程中形成，避免了封装过程的工艺，如焊接金属引线工艺对隔离粉体层的破坏，有利于提高防卤化性能。

附图说明

图1为本发明一实施例的LED封装结构的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的LED封装结构的结构示意图；

图3为本发明一对比例的LED封装结构的结构示意图；

图4为本发明另一实施例的LED封装结构的结构示意图；

图5为本发明另一对比例的LED封装结构的结构示意图；

图6为本发明一实施例的液态胶的点胶过程的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的LED封装结构及其制备方法，以及LED灯进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-3，本发明实施例提供一种LED封装结构，包括杯状支架10、LED芯片20、隔离粉体层、金属层50和封装胶30，所述杯状支架10包括基板12和侧壁14，所述侧壁14和所述基板12共同形成所述杯状支架10的空腔，所述金属层50、所述隔离粉体层和所述LED芯片20设置在所述空腔中，所述金属层50设置在所述基板12表面，所述LED芯片20固定在所述金属层50上，所述隔离粉体层至少设置在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域，所述隔离粉体层包括隔离粉体40，所述封装胶30填充在所述空腔中，覆盖所述LED芯片20和所述隔离粉体层。

本发明实施例的所述LED封装结构中设置有封装胶30和隔离粉体层，隔离粉体层至少覆盖在金属层50上未设置有LED芯片20的区域。隔离粉体层覆盖在金属层50表面，阻隔卤素对金属层50的卤化作用，避免金属层50卤化造成的光衰，有利于提高LED灯的使用寿命。与传统的在封装成品外表面涂覆防护膜，或者在支架内部金属表层蒸镀或涂覆防护膜后进行封装的工艺相比，本发明的LED封装结构可以通过与正常的封装工艺相互兼容的制备方法得到，在封装过程中，通过将含有隔离粉体40的液态胶进行离心实现隔离粉体40在金属层50的沉积，不需要增加新的工艺步骤，有利于提高封装效率，降低制作成本。并且隔离粉体层在封装过程中形成，避免了封装过程的工艺，如焊接金属引线工艺对隔离粉体层的破坏，有利于提高防卤化性能。

优选的，所述侧壁14的底部向所述空腔的内部方向倾斜，即所述空腔的直径由底部向顶部逐渐增大，设置所述倾斜的侧壁14有利于增加所述空腔内的光反射，增强出光效果；同时增强所述LED封装结构制备过程中的液态胶的流动，使所述隔离粉体40更易通过沉降沉积在底部形成所述隔离粉体层。所述倾斜角度可以为30°～70°。可选地，所述侧壁14的材料可以包括环氧树脂(Epoxy Molding Compound，EMC)、聚邻苯二酰胺树脂(Polyphthalamide，PPA)、BMC(Bulk molding compounds)材料及SMC(Sheet moldingcompounds)材料中的一种或多种。所述侧壁14与所述基板12可以为一体成型结构，后者为单独设置并组装的两个元件。所述侧壁14可以通过注塑工艺与所述基板12连接。

所述金属层50用于LED芯片20的电路连接、散热或光反射。在一实施例中，所述金属层50可以包括但不限于银层、铝层、镍层及合金层中的至少一种。所述隔离粉体层可以用于阻挡卤素与所述金属层50接触，避免所述金属层50的卤化。

所述LED芯片20的数量可以为一个或多个。所述LED芯片20可以通过固晶胶固定在所述金属层50上。所述LED芯片20的厚度可以为80μm～150μm。在一个实施例中，所述LED封装结构包括金属引线，所述金属引线将所述LED芯片20的电极和所述金属层50电连接。所述金属引线可以包括金线、银线、铜线和合金线中的至少一种，优选为金线，所述金线的导电性更强，散热性更好。

在一实施例中，所述隔离粉体层可以同时设置在所述未被所述LED芯片20覆盖的所述金属层50上和所述LED芯片20上，在制备所述隔离粉体层时可以通过将所述隔离粉体40分散在液态胶中通过一步施胶形成所述隔离粉体层，进一步减少制备的工序。所述隔离粉体40优选为可见光透射型隔离粉体40或者对穿过的光的波长不会有影响的粉体材料，从而避免设置在LED芯片20上时影响LED芯片20的出光效果。

由于隔离粉体40即使是可见光透射型的也会或多或少对光波产生吸收、折射和散射，降低出光强度，在隔离粉体40为纳米级时可能还会出现衍射，在另一实施例中，所述隔离粉体层可以仅设置在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域，所述LED芯片20的上表面(即出光面)未被所述隔离粉体40覆盖，在制备所述LED封装结构时可以单独在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域设置所述隔离粉体40，从而在兼顾防止金属层50卤化的同时避免隔离粉体40遮挡在所述LED芯片20上影响出光效果。优选的，所述隔离粉体层的厚度可以小于所述LED芯片20的高度，保证所述隔离粉体40不影响所述LED芯片20的出光效果。在一实施例中，所述隔离粉体层的厚度可以为1μm～10μm。所述隔离粉体层的厚度可以由LED灯的防卤化级别以及隔离粉体40的种类等综合因素决定。

所述隔离粉体40可以为绝缘可见光透射型微纳粉体。优选的，所述绝缘可见光透射型微纳粉体选自二氧化钛微纳粉体、二氧化硅微纳粉体及氟化钙微纳粉体中的一种或多种。所述隔离粉体40的粒径可以为1nm～1000nm。优选的，所述隔离粉体40的粒径可以为1nm～100nm，粒径越小，所述隔离粉体40在所述金属层50沉积形成的空隙越小，所述隔离粉体40对所述金属层50的覆盖率越高。优选的，所述隔离粉体40在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域的表面覆盖率接近100％。

请参阅图4-5，所述封装胶30包括胶体。在一实施例中，所述封装胶30还可以包括分散在所述胶体中的荧光粉34，通过所述荧光粉34和所述LED芯片20配合使用，使LED灯发出不同颜色的光。所述荧光粉34可以包括但不限于红色荧光粉、黄色荧光粉和绿色荧光粉中的一种或几种。不同颜色的荧光粉34和LED芯片20相互配合发出不同颜色的光。优选的，所述荧光粉34至少设置在所述LED芯片20的出光方向上，保证所述LED芯片20的出光和所述荧光粉34的配合。所述荧光粉34可以设置在所述封装胶30的底部并与所述LED芯片20接触或者分散在所述封装胶30的所述胶体中。在一具体实施例中，所述LED芯片20为蓝光LED芯片，所述荧光粉34为黄色荧光粉，所述黄色荧光粉受所述蓝光LED芯片激发形成白光。所述封装胶30还可以包括均匀分散的散射颗粒，所述散射颗粒的加入能够增强所述LED芯片20发出的光的散射效果。

本发明实施例还提供一种LED封装结构的制备方法，包括：

S10，提供固定有LED芯片20的杯状支架10，所述杯状支架10包括基板12和侧壁14，所述侧壁14与所述基板12共同形成所述杯状支架10的空腔，所述基板12表面设置有金属层50，所述金属层50和所述LED芯片20设置在所述空腔中，所述LED芯片20固定在所述金属层50上；

S20，将液态胶施加在所述空腔中，所述液态胶包括液态胶体和隔离粉体40；

S30，将固定有所述LED芯片20的所述杯状支架10连同所述液态胶进行离心转动，使所述隔离粉体40至少沉积在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域，形成隔离粉体层；以及

S40，将经过所述离心转动后的所述液态胶体固化。

本发明实施例通过在空腔中上施加含有隔离粉体40的液态胶，然后在离心转动作用下，隔离粉体40在重力作用下沉降，从而使得隔离粉体40沉积在底部，形成隔离粉体层，液态胶体经固化形成封装胶30。隔离粉体层覆盖金属层50，防止金属层50卤化。隔离粉体层在LED封装过程中形成，不增加新的工艺步骤，降低制备成本。

在所述步骤S10中，所述LED芯片20可以通过固晶胶固定在所述金属层50上。步骤S10可以包括将金属引线的两端分别焊接在固定在所述LED芯片20和所述金属层50上。

在步骤S20中，所述液态胶体可以包括A胶和B胶，所述A胶和B胶配合使用。所述A胶可以包括环氧树脂、硅胶和硅树脂中的一种或多种，优选为硅胶或硅树脂，所述硅胶或硅树脂具有一定的防卤化性能。所述B胶包括固化剂，所述A胶和B胶混合使用后加速所述液态胶体的固化。所述A胶和B胶的质量比可以为1:1～1:3，所述A胶和B胶可以通过购买获得，所述质量比可以根据实际种类进行确定。

优选的，所述隔离粉体40的密度大于所述液态胶体的密度，从而使得所述隔离粉体40能够通过离心沉积在底部。优选的，所述液态胶的粘度可以为3000cP～10000cP，在该粘度范围，保证所述液态胶在离心过程中具有较好的流动性，有利于所述隔离粉体40的沉降。

优选的，所述步骤S20可以包括在所述施加液态胶步骤之前，对所述液态胶进行脱泡的步骤。所述脱泡的步骤可以包括在所述液态胶中加入消泡剂，所述消泡剂可以为硅类消泡剂。所述脱泡的步骤还可以包括用热风吹扫所述液态胶使气泡破灭。

请参阅图6，液态胶可以通过点胶或涂覆的方法施加在所述空腔中。优选的，所述液态胶将所述空腔充满或者至少将所述LED芯片20覆盖，保证所述LED芯片20的密封性。

在一实施例中，所述液态胶包括液态胶体，还可以包括荧光粉34，所述荧光粉34的密度可以大于或等于所述液态胶体的密度，使得所述荧光粉34在离心力的作用下能够沉降至底部或者分散在所述液态胶体中。

在一实施例中，所述隔离粉体40可以均匀分散在所述液态胶体中形成所述液态胶，所述液态胶可以在步骤S20中一次性填充在所述空腔中。所述填充量至少为将所述芯片覆盖。

在步骤S30中，由于所述液态胶体具有流动性，所述隔离粉体40的密度较高，在离心力作用下，所述液态胶体流动，使所述隔离粉体40沉降至底部。由于包括所述隔离粉体40和所述液态胶体所述液态胶将所述空腔填充，所述使所述隔离粉体40至少沉积在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域的步骤可以包括：使所述隔离粉体40同时沉积在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域和所述LED芯片20的上表面。通过将隔离粉体40均匀分散在流动的液态胶体中，使所述隔离粉体40在离心力作用下沉降在金属层50和LED芯片20上，有利于减少工艺步骤，降低金属层50在LED封装过程中的卤化，同时降低制备成本。

在另一实施例中，所述液态胶可以分步分别施加在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域和所述LED芯片20上。所述液态胶可以包括第一液态胶和第二液态胶，所述第一液态胶包括第一液态胶体和所述隔离粉体40，所述第二液态胶包括第二液态胶体。在步骤S20中，所述将液态胶施加在所述空腔中未被所述LED芯片20覆盖的所述金属层50上和所述LED芯片20上的步骤包括：将所述第一液态胶施加在所述空腔中未被所述LED芯片20覆盖的所述金属层50上；以及将所述第二液态胶施加在所述LED芯片20的上表面。优选的，所述第一液态胶中所述隔离粉体40的量使得沉积形成的所述隔离粉体层的厚度小于所述LED芯片20的高度。更优选的，所述第一液态胶的施加厚度小于所述LED芯片20的高度，避免所述第一液态胶中的所述可见光透射型微纳粉体32超过所述LED芯片20的高度而在离心过程中沉积在所述LED芯片20上。所述第二液态胶体和所述第一液态胶体的种类可以相同或不同。

在步骤S30中，由于所述第一液态胶和所述第二液态胶中的所述第一液态胶和第二液态胶具有流动性，所述隔离粉体40的密度较高，在离心力作用下，所述第一液态胶和第二液态胶流动混合，所述隔离粉体40在重力作用下沉降。由于所述隔离粉体40仅在所述第一液态胶中，所述使所述隔离粉体40至少沉积在所述金属层50上未设置有所述LED芯片20的区域的步骤包括：使所述隔离粉体40仅沉积在未被所述LED芯片20覆盖的所述金属层50上。

优选的，所述离心速度可以为1000rpm/min～3000rpm/min，所述离心速度不宜过快或过慢，保证所述液态胶的流动和保证所述隔离粉体40不会在横向上有较大偏离。所述离心时间可以为1min～5min。

在步骤S40中，所述固化的步骤可以包括：对所述离心转动的所述液态胶体进行加热，通过加热使所述液态胶体中的小分子聚合为大分子，硬度变大，形成固态封装胶30。所述固化温度可以为120℃～180℃，所述固化的时间可以为2小时～4小时。所述固化的温度和时间可以根据所述液态胶体的种类进行确定。

上述实施例的LED封装结构可以通过所述制备方法制备得到。

本发明实施例还提供一种LED灯，包括所述LED封装结构或者所述制备方法得到的LED封装结构。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED封装结构，其特征在于，包括杯状支架、LED芯片、隔离粉体层、金属层和封装胶，所述杯状支架包括基板和侧壁，所述侧壁和所述基板共同形成所述杯状支架的空腔，所述金属层、所述隔离粉体层和所述LED芯片设置在所述空腔中，所述金属层设置在所述基板表面，所述LED芯片固定在所述金属层上，所述隔离粉体层至少设置在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域，所述隔离粉体层包括隔离粉体，所述封装胶填充在所述空腔中，覆盖所述LED芯片和所述隔离粉体层。

2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述隔离粉体层还设置在所述LED芯片的上表面。

3.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述隔离粉体层仅设置在所述基板上未设置有所述LED芯片的区域，所述LED芯片的上表面未被所述隔离粉体覆盖。

4.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述隔离粉体为绝缘可见光透射型微纳粉体，

优选的，所述绝缘可见光透射型微纳粉体选自二氧化钛微纳粉体、二氧化硅微纳粉体及氟化钙微纳粉体中的一种或多种，和/或

优选的，所述封装胶还包括胶体和分散在所述胶体中的荧光粉。

5.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述隔离粉体层的厚度小于所述LED芯片的高度。

6.一种LED封装结构的制备方法，包括：

提供固定有LED芯片的杯状支架，所述杯状支架包括基板和侧壁，所述侧壁与所述基板共同形成所述杯状支架的空腔，所述基板表面设置有金属层，所述金属层和所述LED芯片设置在所述空腔中，所述LED芯片固定在所述金属层上；

将液态胶施加在所述空腔中，所述液态胶包括液态胶体和隔离粉体；

将固定有所述LED芯片的所述杯状支架连同所述液态胶进行离心转动，使所述隔离粉体至少沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域，形成隔离粉体层；以及

将经过所述离心转动后的所述液态胶体固化。

7.根据权利要求6所述的LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述将液态胶施加在所述空腔中的步骤包括：将所述液态胶一次性填充在所述空腔中；所述使所述隔离粉体至少沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域的步骤包括：使所述隔离粉体同时沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域和所述LED芯片的上表面。

8.根据权利要求6所述的LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述液态胶包括第一液态胶和第二液态胶，所述第一液态胶包括第一液态胶体和分散在所述第一液态胶体中所述隔离粉体，所述第二液态胶包括第二液态胶体且不含所述隔离粉体；

所述将液态胶施加在所述空腔中的步骤包括：将所述第一液态胶施加在所述空腔中未被所述LED芯片覆盖的所述金属层上；以及将所述第二液态胶施加在所述LED芯片的上表面；

所述使所述隔离粉体至少沉积在所述金属层上未设置有所述LED芯片的区域的步骤包括：使所述隔离粉体仅沉积在未被所述LED芯片覆盖的所述金属层上，

优选的，所述第一液态胶中所述隔离粉体的量使得沉积形成的所述隔离粉体层的厚度小于所述LED芯片的高度；和/或

优选的，所述第一液态胶的施加厚度小于所述LED芯片的高度。

9.根据权利要求6所述的LED封装结构的制备方法，其特征在于，所述隔离粉体的密度大于所述液态胶体的密度，

优选的，所述液态胶还包括荧光粉。

10.一种LED灯，其特征在于，包括根据权利要求1-5任一项所述的LED封装结构或者根据权利要求6-9任一项所述的制备方法得到的LED封装结构。