CN206282876U - 一种led倒装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED倒装结构，LED芯片上均匀涂覆矽胶，矽胶表面上再涂有荧光胶；所述荧光胶上表面设有透镜，所述透镜上表面设有减反膜，所述减反膜上表面还设有封装胶层。所述矽胶、荧光胶均依次填充在绝缘反射杯内，所述绝缘反射杯外侧设有金属反射杯，所述金属反射杯外侧还设有光吸收层；所述封装胶层填充在反射杯、透镜和光吸收层之间。位于最底层的蓝宝石衬底预处理形成一种倒T型结构，在倒T型结构上表面生长一层陶瓷薄膜外延片，接着在两端凹槽处上表面再生长一层耐高温导电薄膜，倒T型结构的凸台均匀涂覆一定厚度的导热胶。本实用新型能够避免产生光晕效应，并具有增加出光质量、散热性能优异、封装尺寸小、光学更容易匹配的优点。

Description

一种LED倒装结构

技术领域

本实用新型涉及LED半导体封装技术领域，尤其涉及一种具有高出光率而且散热性良好的LED封装结构。

背景技术

LED产业在近几年备受关注，LED产品具有节能环保、省电、高效率、响应速度快、使用寿命长、且不含汞等优点。LED大功率产品为了获得所需要的亮度与颜色，在LED芯片表面涂覆一层折射率高的灌封胶，以及在LED封装结构中还有一个反射层设置。随着倒装芯片技术的日益成熟，针对倒装芯片结构的封装也多种多样。如图6所示为现有技术中的一种封装方式，此封装方式先将倒装芯片固晶到基板上，再将荧光胶模顶到基板上形成对LED芯片的五面包裹，最后在荧光胶上面再涂有封装胶层，从而完成元器件的模顶封装，但是这种封装方式的出光量较低、散热不理想、器件尺寸也比较大。

另外，已有的一些倒装结构中反射层通常由透明塑料制成，这样的塑料在产品小型化而且薄化反射层的过程中，LED芯片发出的光容易穿过所述反射层，因此不但会造成产品出光的饱和度不足，还会因为光线穿过所述反射层时发生折射，使得封装结构出现光晕现象，进一步地影响到了LED的发光效率，同时还会导致显色指数下降、色坐标偏移等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高出光率、散热性良好的LED倒装结构。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种LED倒装结构，主要包括LED芯片、封装胶层(硅胶或环氧树脂)、反射杯、荧光胶、导电薄膜、焊盘、透镜、用于提高出光率减少反射效果的减反膜和矽胶层。所述LED倒装芯片通过焊盘分别焊接在导电薄膜上，且两部分导电薄膜之间相互隔开绝缘。所述直角三角形结构的绝缘反射杯都设置在导电薄膜上，与导电薄膜相连接，用于反射LED芯片侧面发出的部分光线以及固定LED的封装形态。导电薄膜的底部还设有用于散热的、导热性好、散热快、质量轻、荧光强度衰减低的蓝宝石衬底的陶瓷薄膜(导电薄膜分别生长在倒T型陶瓷薄膜两端凹槽处的上表面)，蓝宝石衬底的陶瓷薄膜在导电薄膜之间向上凸出，形成隔离导电薄膜的凸台，增大与导电薄膜、芯片和焊盘之间的接触面，可以对LED芯片进行有效热传递、散热。焊盘顶部与LED芯片焊脚处进行电气连接，导电薄膜两端面上与焊盘相连接的地方分别镀有对应的电极(电极可有可无，即：d_{焊盘与导电薄膜连接处所镀电极的厚度}≥0)，其中，凸台的宽度可调：凸台较窄时，刚好把两端凹槽处的耐高温导电薄膜隔离开，防止其直接相导通，起到绝缘的作用；较宽时，凸台的宽度越宽，与芯片的接触面越大，散热越快。同样地，凸台的高度可高可低：凸台的高度不够高时，需要用导热胶来填充；凸台的高度刚刚合适时，无需导热胶层，此时陶瓷薄膜凸台高度继续增大，取代了对应位置处的导热胶层。

具体的，本实用新型中的凸台组成和高度包括下述四种方案：

方案一：凸台仅由蓝宝石衬底构成，蓝宝石衬底的中部向上凸起，一直延伸至LED芯片底部，并与LED芯片底部抵接，以便将热量快速散去。

方案二：凸台由蓝宝石衬底和陶瓷薄膜构成，陶瓷薄膜生长在蓝宝石衬底表面上，蓝宝石衬底的中部向上凸起，一直延伸至LED芯片的底部，并使得陶瓷薄膜的上表面与LED芯片的底部抵接，可以加快LED芯片的散热。

方案三：凸台由蓝宝石衬底和导热胶层构成，蓝宝石衬底的中部向上凸起一定高度，但未触及LED芯片，凸台与LED芯片之间的空隙由导热胶层填充，使得LED芯片散发的热量经导热胶层和蓝宝石衬底快速散去。

方案四：凸台由蓝宝石衬底、陶瓷薄膜和导热胶层构成，陶瓷薄膜生长在蓝宝石衬底表面上，蓝宝石衬底在的中部向上凸起一定高度，但陶瓷薄膜的上表面并未触及LED芯片，陶瓷薄膜与LED芯片之间的空隙由导热胶层填充，使得LED芯片产生的热量经导热胶层、陶瓷薄膜和蓝宝石衬底快速散去。

所述LED芯片和焊盘位于绝缘反射杯的底部，所述焊盘底部与导电薄膜相匹配进而进行电气连接(也可以通过在导电薄膜上镀上电极，再与焊盘相焊接)；同样地，在导电薄膜边缘处的两端面上也分别镀有电极，通过在电极处焊接金线与外界连接形成闭合回路。所述矽胶层、荧光胶、透镜、减反膜和封装胶层均设置在绝缘反射杯内，且由内而外依次覆盖在LED芯片上。作为本实用新型的优选方案，所述矽胶层和荧光胶主要涂于LED芯片的多个面(除去两个焊盘之间的小部分底面)，形成芯片的多面包裹，使得封装器件发光面增大，提高了LED器件的整体发光效率。

作为本实用新型的优选方案，为了提高透光性，所述矽胶层采用高折射率的透明矽胶制成，所述矽胶层位于LED芯片和荧光胶之间，从而有效减少了光子在分界面上的损失，提高了出光效率。此外，所述透明矽胶层还可以对芯片进行机械保护和应力释放，并作为一种光导结构，矽胶层还具有透光率高、热稳定性好、流动性好、易于喷涂等优点。同时，透明的矽胶层还具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性，提高了LED封装的可靠性。在实际封装时，将LED芯片置于透明矽胶溶液中采用通电发热、旋转和浸渍等方法进行镀胶涂敷处理，一段时间后取出，等到均匀覆盖在芯片上的矽胶冷却、凝固之后，再放回真空干燥箱内进一步地烘干、凝固处理1h，使LED芯片的多个表面均涂有矽胶层，以上镀胶操作过程需要重复4-5次，以便获得较均匀的矽胶覆盖层。此外，还可通过改变混胶比例、烘烤工艺等手段，在LED芯片的周围形成矽胶的多面包裹，使其多面出光。

作为本实用新型的优选方案，为了更好地透光，将经过再次研磨、提纯处理过的萤光粉内掺或外涂于曲面型透镜的表面(上凸下凹的曲面)，通过光学结构设计将荧光粉与芯片分离，使得荧光粉和芯片之间的距离进一步拉大(具体地应用了远程荧光粉技术，间隔地设置了荧光胶、内掺或外涂荧光粉的透镜这两层荧光粉结构，使得透镜上的荧光粉和荧光胶中的荧光粉均与芯片分开)，降低荧光粉的工作环境温度，提高萤光粉的均匀度和稳定性，使得发出的光线更多、更均匀，增加光通量，改善白光LED的照明品质和光效，提高封装的效率；同时，将荧光粉内掺在透镜里面，可以起到防水隔氧的作用，避免了荧光粉直接与外界接触而造成污染，进而影响发光效率。

进一步的，为了尽量避免光晕现象以及提高出光质量，所述绝缘反射杯的外侧还设有用于增强反射效果的金属反射杯，LED芯片侧面出射的光线中大多数被绝缘反射杯反射回去，部分光线继续穿过绝缘反射杯后被金属反射杯再次反射，从而使光线更集中，避免光线分散地往侧面射出。进而可以维持LED芯片出射光线的光饱和度、色品坐标、色温、流明效率、颜色对比度(色域)、发光效率(发光质量)、发光均匀度、和显色性(显色指数)以及解决芯片发光时的热稳定性问题，最终获得理想的发光效果。

进一步的，虽然金属反射杯能够反射穿透绝缘反射杯的绝大部分光线，但仍有极少部分光线能够继续从金属反射杯界面处射出，因此，为了进一步避免光晕现象以及获得更好的出光质量，所述金属反射杯的外侧还设有用于避免光线散射的光吸收层，使得从金属反射杯界面处出射的光线全部被光吸收层吸收，从根本上避免光线对外散射以及光晕现象的产生，最终确保出射光线只在垂直方向上平行射出(竖直平面优质光源)。

进一步的，为了提高LED芯片的散热效果，所述LED芯片的底部位于焊盘之间填充用于散热的导热胶。具体的，在蓝宝石衬底的陶瓷薄膜的凸台与LED芯片底部的两个焊盘之间通过导热胶将其完全填充，形成导热胶层，LED芯片产生的热量一部分通过焊盘、导电薄膜和陶瓷薄膜进行快速散热，而且焊盘、导电薄膜、导热胶层和陶瓷薄膜之间相互接触传递热量，使散热效率更高、效果更好；另一部分可以通过导热胶层和陶瓷薄膜等散热结构快速散热，提升了散热效果。另外，为了确保散热效果，应严格控制陶瓷薄膜倒T型结构中的凸台高度与导热胶层的厚度之和等于焊盘高度和导电薄膜厚度之和，即导热胶层顶部与LED芯片的底部完全相抵接，导热胶层底部与陶瓷薄膜的凸台完全相抵接(即：导热胶完全填充在倒装LED芯片的底部和陶瓷薄膜凸台上表面这两者之间，用简单的关系式可表示为：d_{蓝宝石衬底的陶瓷薄膜凸台的厚度}＝d_{焊盘的厚度}+d_{焊盘与导电薄膜连接处所镀电极的厚度}+d_{耐高温导电薄膜的厚度}，其中有d_{焊盘与导电薄膜连接处所镀电极的厚度}≥0)。

作为本实用新型的优选方案，所述导电薄膜采用耐高温、导电性好、散热快(热传导性好)的薄膜，该导电薄膜可以通过磁控溅射、化学气相沉积、氢化物气相外延、黄光微影等方法来制备。具体方法是，在磁控溅射实验时，将蓝宝石衬底进行预处理，形成一种倒T型结构；再通过在倒T型结构的蓝宝石衬底表面上生长一层陶瓷薄膜外延片；同样地，接着在蓝宝石衬底的陶瓷薄膜两端凹槽处上表面再分别生长一层导电薄膜。具体地，选用的是ZnO靶材中同时掺杂适量Mg和Ga混合物(ZnO:Mg:Ga)的溅射靶材，实验环境中，使用的本底真空度达到了10^-5的数量级，溅射气压选择低压值4Pa-5Pa，溅射功率维持在200W，生长2h后，再在N₂环境中600℃退火处理。通过X射线衍射、紫外可见分光光度计和扫描电子显微镜等设备来测试并分析薄膜的导电性、厚度等性能，通过该方法制备的耐高温导电薄膜具有类似于ZnO的晶体结构、光线透过率高、导电性能优越等优点。

类似地，作为本实用新型的优选方案，为了达到更好的散热效果，防止芯片过热，延长LED使用寿命，所述散热陶瓷薄膜采用蓝宝石衬底的AlN或SiC薄膜。具体的，该蓝宝石衬底的陶瓷薄膜加工步骤如下：按照结构图中元器件之间的厚度、高度比例进行光刻、镂空等预处理，形成一种倒T型结构，接着在所述倒T型蓝宝石衬底结构的上表面生长一层陶瓷薄膜，同时根据结构图中各部分元器件之间的比例关系，在长有陶瓷薄膜的倒T型结构两端凹槽处的上表面再生长一层耐高温导电薄膜，在与焊盘相匹配处的耐高温导电薄膜上再分别镀上电极(可有可无，即：d_{焊盘与导电薄膜连接处所镀电极的厚度}≥0)。该蓝宝石衬底的陶瓷薄膜可以通过磁控溅射、溶剂挥发法、电喷雾、黄光微影方式备制电路，辅以溅镀、电/电化学沉积或者光刻镂空等方式来改变线路厚度，使得产品具有高线路精准度、高平整度、热传导性好、散热快等特点。在实际生产封装时，利用分选排列设备将倒装芯片按照固定的周期序列进行排列，导电体芯片焊盘与芯片电极区域相匹配，将导电体芯片焊盘分别直接紧密地抵在耐高温导电薄膜上所镀电极处，使焊盘与导电薄膜形成电气连接。同时将蓝宝石衬底的陶瓷薄膜按照封装结构所示的圆周弧线方向进行切割，将多余的陶瓷薄膜切割去除，以形成独立的元器件结构，最后将多个独立的元器件进行组合排列，形成完整的封装元器件，如图5所示。

作为本实用新型的优选方案，所述荧光胶由荧光粉和硅胶混合而成，为了获得更好的透光效果采用的是稀土荧光粉(颗粒尺寸较大)，具有发光亮度高、物理化学性质稳定、耐高温性能优异、可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用等优点，进一步地将荧光粉多次研磨和提纯，使得荧光粉粒径在5um左右，以获得更高的发光效率和流明效率，且所述荧光粉与硅胶(普通硅胶)混合时的重量比为10:90。

作为本实用新型的优选方案，为了提高绝缘反射杯的反射效果及封装时的固定效果，所述封装结构均关于中心轴对称，因此将绝缘反射杯的半截面(中心轴线和任意一条半径所构成的平面去截取绝缘反射杯，得到的截面为半截面)都设计为直角三角形，其中，角度关系如图8所示，直角三角形中较大的夹角α∈(45°,90°)，以始终确保β≥90°，使得入射到绝缘反射杯表面处的光线更好的反射回去，提高出光量；同样的，另外一个直角三角形也考虑这样的角度设计。

进一步的，所述绝缘反射杯采用密度分布不均匀的透明绝缘材料制成，绝缘反射杯的密度ρ和厚度d跟绝缘反射杯与芯片的距离r成反比，即：绝缘反射杯由内而外密度逐渐降低，厚度逐渐减小(用简单的关系式可以表示为：同理，其中k1,k2是不同的比例系数)。光线出射量大的地方，绝缘反射杯密度就加大、加厚处理，以增强绝缘反射杯的入射面处(即：结构图中直角三角形的斜边)入射光线的反射量，也就是同时减少绝缘反射杯的出射面处(即：直角三角形竖立的直角边)出射光线的出射量，绝缘反射杯处出射的光线减少(即：金属反射杯处入射的光线减少)，金属反射杯所需要反射的光线也就相应的减少，这就确保了从源头处一开始就避免对后续的封装装置中光线的循环干扰影响。

作为本实用新型的优选方案，涂覆的矽胶层太厚，会影响到LED芯片的出光效率，出光损耗增大，以及出现LED芯片自身发热严重、散热困难等问题；涂覆的矽胶层太薄，也会影响到LED芯片的出光效率。因此，本实用新型将所述矽胶层的厚度设为0.05mm。

作为本实用新型的优选方案，耐高温导电薄膜和蓝宝石衬底的陶瓷薄膜共同取代了传统的散热铝基板，没有了铝基板限制，封装器件的尺寸十分接近芯片面积，明显缩小了封装器件的面积，且具有制造精密、集成度高、质量轻等优点，能够实现真正意义上的芯片级集成LED封装。

本实用新型的工作过程和原理是：LED芯片多个面发出的光线大部分经过矽胶层、荧光胶、透镜、减反膜和封装胶层集中在竖直方向平行射出，散发到四周的光线也能够被绝缘反射杯反射回来，其中小部分光线在绝缘反射杯处发生折射后到达金属反射杯，并在金属反射杯处发生反射，甚至有极少数光线能够继续穿过金属反射杯，但金属反射杯后还设有光吸收层，能够将穿过金属反射杯的光线予以完全吸收，从而避免光线散射到外侧以及光晕现象的产生。LED芯片底部的焊盘通过电极和导电薄膜电气连接，导电薄膜底部设有用于散热的陶瓷薄膜，LED芯片底部与陶瓷薄膜之间填充导热胶层，LED芯片产生的热量可以通过焊盘、导电薄膜、陶瓷薄膜快速散热，也可以通过导热胶层、陶瓷薄膜快速散热，焊盘、导电薄膜、导热封装胶层和陶瓷薄膜之间相互接触加快散热速率，获得更好的散热效果。本实用新型具有高出光率、散热效果好、封装尺寸小的优点。

与现有技术相比，本实用新型还具有以下优点：

(1)本实用新型采用导电薄膜和陶瓷薄膜取代传统的散热铝基板，使得封装的尺寸十分接近LED芯片面积，封装质量轻，提高了封装和制造的精密性和集成度，实现真正意义上的芯片级集成封装。

(2)本实用新型在LED芯片的表面涂上高折射率的透明矽胶，能够有效减少光子在分界面上的损失，提高LED器件的出光效率，同时，该矽胶层还可以对LED芯片实现物理上的保护，释放封装时产生的应力，还具有透光率高，折射率高，热稳定性好，流动性好，易于喷涂等优点，以及低吸湿性、低应力、耐老化等特性。

(3)本实用新型在LED芯片上依次覆盖矽胶层、荧光胶、透镜、减反膜和封装胶层，其中，矽胶层能提高出光率，也可以通过采用丝网印刷技术使得透镜内掺或表面上外涂荧光粉(外涂荧光粉的厚度为0.02mm)，进而使得透镜更透光，而减反膜可以有效减少光线的反射，增加透光量。

(4)本实用新型采用直角三角形结构设计的绝缘反射杯，并在绝缘反射杯后设有直角梯形结构的金属反射杯和光吸收层，反射杯最大程度地将光线集中反射回去，光吸收层将继续投射过反射杯的光线完全予以吸收，避免光线向四周散射，从而有效避免光晕现象的产生。

(5)本实用新型采用蓝宝石衬底的陶瓷薄膜作为散热材料，显著提高了LED芯片的耐热性能；配合倒装LED芯片底部的导热胶层，可以将LED芯片所产生的一部分热量通过陶瓷薄膜、导热胶层快速地散发出去；同样地，耐高温导电薄膜通过所镀的电极分别直接抵在芯片的两个焊盘上，可以将LED芯片所产生的一部分热量通过焊盘、耐高温导电薄膜快速地散发出去，散热效率高、速度快、效果好。

(6)本实用新型先将芯片置于透明矽胶溶液中进行通电发热，一段时间后取出，使得芯片表面均匀覆盖一层矽胶，重复以上操作4-5次，然后放回干燥箱内烘烤、凝固1h等处理，这种通电发热镀胶的方法使得所镀矽胶层更均匀，发热后矽胶里面不会含有气泡，所镀矽胶层的厚度也好控制，跟传统的涂覆矽胶层的方法相比，要优异很多。

附图说明

图1是本实用新型所提供的LED倒装结构的方案一的示意图。

图2是本实用新型所提供的LED倒装结构的方案二的示意图。

图3是本实用新型所提供的LED倒装结构的方案三的示意图。

图4是本实用新型所提供的LED倒装结构的方案四的示意图。

图5是本实用新型所提供的由多个独立的LED倒装结构进行排列组合后的整体结构示意图。

图6是现有技术中的一种五面出光的LED倒装结构示意图。

图7是现有技术中LED倒装芯片采用模顶封装结构示意图。

图8是本实用新型所提供的LED倒装结构中两部分绝缘反射杯之间的角度关系示意图。

上述附图中的标号说明：

1-封装胶层，2-绝缘反射杯，3-光吸收层，4-荧光胶，5-导电薄膜，5a-基板，6-LED芯片，7-焊盘，8-陶瓷薄膜，9-透镜，10-减反膜，11-金属反射杯，12-矽胶层，13-导热胶层，14-蓝宝石衬底，15-散热孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实用新型公开了一种LED倒装结构，主要包括LED芯片6、绝缘反射杯2、荧光胶4、封装胶层1、导电薄膜5、焊盘7、透镜9、用于提高出光率减少反射效果的减反膜10、矽胶层12、蓝宝石衬底14。所述导电薄膜5之间、焊盘7之间相互隔开绝缘。所述绝缘反射杯2设置在导电薄膜5上，与导电薄膜5固定连接，用于反射LED芯片6发出的光线以及固定LED的封装形态。导电薄膜5的底部还设有用于散热的陶瓷薄膜8，蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8在两片导电薄膜5之间向上凸出，形成隔离导电薄膜5的凸台，增大与导电薄膜5和焊盘7的接触面，对LED芯片6进行有效散热。所述LED芯片6和焊盘7位于绝缘反射杯2的底部，所述焊盘7底部与导电薄膜5通过两者之间所镀的电极相匹配后进行电气连接，顶部与LED芯片6电气连接，进而通过金线与外部形成回路。所述矽胶层12、荧光胶4、透镜9、减反膜10和封装胶层1均设置在绝缘反射杯2内，且由内而外依次覆盖在LED芯片6上。作为本实用新型的优选方案，所述矽胶层12和荧光胶4涂于LED芯片6的多个面(除了少部分底面)，形成芯片的多面包裹，使得封装器件多面发光，明显提高了LED器件的发光率。

具体的，结合图1、图2、图3和图4所示，本实用新型中的凸台组成和高度包括下述四种方案：

方案一：凸台仅由蓝宝石衬底14构成，蓝宝石衬底14的中部向上凸起，一直延伸至LED芯片6的底部，并与LED芯片6的底部抵接，以便将热量快速散去。

方案二：凸台由蓝宝石衬底14和陶瓷薄膜8构成，陶瓷薄膜8生长在蓝宝石衬底14上，蓝宝石衬底14的中部向上凸起，一直延伸至LED芯片6的底部，并使陶瓷薄膜8的上表面与LED芯片6的底部抵接，可以加快LED芯片6的散热。

方案三：凸台由蓝宝石衬底14和导热胶层13构成，蓝宝石衬底14的中部向上凸起一定高度，但未触及LED芯片6，凸台与LED芯片6之间的空隙由导热胶层13填充，使得LED芯片6发出的热量经导热胶层13和蓝宝石衬底14快速散去。

方案四：凸台由蓝宝石衬底14、陶瓷薄膜8和导热胶层13构成，陶瓷薄膜8生长在蓝宝石衬底14上，蓝宝石衬底14的中部向上凸起一定高度，但陶瓷薄膜8的上表面并未触及LED芯片6，陶瓷薄膜8与LED芯片6之间的空隙由导热胶层13填充，使得LED芯片6产生的热量经导热胶层13、陶瓷薄膜8和蓝宝石衬底14快速散去。

作为本实用新型的优选方案，为了提高透光性，所述矽胶层12采用高折射率的透明矽胶制成，所述矽胶层12位于LED芯片6和荧光胶4之间，从而有效减少了光子在分界面上的损失，提高了出光效率。所述透明矽胶层12还可以对芯片进行机械保护和应力释放，并作为一种光导结构，矽胶层12还具有透光率高、折射率高、热稳定性好、流动性好、易于喷涂等优点。同时，透明的矽胶层12还具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性，极大地提高了LED封装的可靠性。在实际封装时，将LED芯片6置于透明矽胶溶液中进行通电发热镀胶处理，一段时间后取出，等到均匀覆盖在芯片上的矽胶冷却、凝固之后，再放回真空干燥箱内进一步地烘干、凝固处理1h，使LED芯片6的多个表面均涂有矽胶层12，这个过程需要重复喷涂4-5次，以便获得较均匀的矽胶覆盖层。此外，还可通过改变混胶比例、烘烤等手段，在LED芯片6的周围形成矽胶的多面包裹，使其多面出光。

作为本实用新型的优选方案，为了更好地透光，将萤光粉内掺或外涂于透镜9的表面，将荧光粉涂敷在透镜的表面，方法包括电泳沉积、溅射沉积喷涂、旋涂等，不仅提高了萤光粉的均匀度，还提高了封装的效率。

进一步的，为了尽量避免光晕现象以及提高出光质量，所述绝缘反射杯2的外侧还设有用于增强反射效果的金属反射杯11，LED芯片6发射的光线一部分被绝缘反射杯2反射，另一部分穿过绝缘反射杯2后被金属反射杯11再次反射，从而使光线更集中，避免光线分散地往侧边射出。进而可以维持LED芯片6出射光线的光饱和度、色坐标、颜色对比度和显色指数，最终获得理想的发光效果。

进一步的，虽然金属反射杯11能够反射绝大部分光线，但还有极小部分光线能够穿透金属反射杯11，因此，为了获得更好的出光质量，所述金属反射杯11的外侧还设有用于避免光线向侧边散射的光吸收层3，穿透金属反射杯11的光线全部被光吸收层3吸收，从而避免光晕现象的产生。

进一步的，为了提高LED芯片6的散热效果，所述LED芯片6的底部位于焊盘7之间填充用于散热的导热胶层13。具体的，在蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8的凸台与LED芯片6的底部之间通过导热胶将其完全填充，形成导热胶层13，LED芯片6产生的热量一部分通过焊盘7、导电薄膜5和陶瓷薄膜8进行快速散热，另一部分可以通过导热胶层13和陶瓷薄膜8快速散热，提升了散热效果，而且焊盘7、导电薄膜5、导热胶层13和陶瓷薄膜8之间相互接触、传递热量，使散热效率更高、更快。另外，为了确保散热效果，应严格控制陶瓷薄膜8倒T型结构中的凸台高度与导热胶层13的厚度之和等于焊盘7高度和导电薄膜5厚度之和，即导热胶层13顶部与LED芯片6的底部抵接，底部与陶瓷薄膜8的凸台接触。

作为本实用新型的优选方案，所述导电薄膜5采用耐高温的导电薄膜5，该导电薄膜5可以通过磁控溅射、化学气相沉积、氢化物气相外延、黄光微影等方法来制备。具体方法是，在磁控溅射实验时，先通过在倒T型结构的蓝宝石衬底的两端凹槽处上表面生长一层陶瓷薄膜8外延片，同样地，在蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8上再生长一层耐高温导电薄膜5，具体地，使用的ZnO靶材中同时掺杂适量Mg和Ga的混合物(ZnO:Mg:Ga)，并通过X射线衍射、紫外可见分光光度计和扫描电子显微镜等设备分析实验结果。通过该方法制备的耐高温导电薄膜5光线透过率高、电阻率低、导电性能优越。根据图5所示，将单个已封装好的独立元器件按照圆周弧线(图中小圆圈)方向进行切割，将多余的蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8切割去除，以形成完整的元器件结构；同时，从整体效果上来分析时，在进行多个LED独立元件的排列组合时，底部均设置在用于散热的陶瓷薄膜8和蓝宝石衬底14上，并且在蓝宝石衬底14上设有一定数量、大小不一的散热孔，以便获得更好的散热效果。

作为本实用新型的优选方案，为了达到更好的散热效果，防止芯片过热，延长LED使用寿命，所述陶瓷薄膜8采用蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8。具体的，该蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8加工步骤如下：按照结构图中元器件之间的厚度、高度比例对蓝宝石衬底14进行光刻、镂空等预处理，形成一种倒T型结构，接着在所述倒T型蓝宝石衬底结构凹槽处的上表面生长一层陶瓷薄膜8，再根据结构图中的比例关系，接着在长有陶瓷薄膜8的倒T型结构的凹槽处的上表面再生长一层耐高温导电薄膜5。该蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8可以通过磁控溅射、黄光微影方式备制电路，辅以溅镀、电/电化学沉积或者光刻镂空等方式来改变线路厚度，使得产品具有高线路精准度和高平整度的特性。在实际生产封装时，利用分选排列设备将倒装芯片按照固定的周期序列进行排列，导电体芯片焊盘7与芯片电极区域相匹配，将导电体芯片焊盘7通过所镀的电极分别直接紧密地抵在倒T型结构两端凹槽处的耐高温导电薄膜5上，使焊盘7与导电薄膜5进行电气连接。

作为本实用新型的优选方案，所述荧光胶4由荧光粉和硅胶混合而成，为了获得更好的透光效果，一方面，所述荧光粉需要经过多次的研磨和提纯，且所述荧光粉与硅胶混合时的重量比为10:90；另一方面，采用不同的封装工艺，分别间隔地设置了两层荧光粉结构。

作为本实用新型的优选方案，为了提高绝缘反射杯2的反射效果及封装时的固定效果，所述单个独立的LED封装结构均关于中心轴对称，同时将绝缘反射杯2的半截面(中心轴线和任意一条半径所构成的平面去截取绝缘反射杯2，得到的截面为半截面)都设计为直角三角形，且该直角三角形中较大的夹角α∈(45°,90°)，以始终确保β≥90°。

进一步的，所述绝缘反射杯2采用密度分布不均匀的透明绝缘材料制成，绝缘反射杯2的密度ρ和厚度d跟绝缘反射杯2与LED芯片6的距离r成反比，即绝缘反射杯2由内而外密度逐渐降低，厚度逐渐减小。

作为本实用新型的优选方案，涂覆的矽胶层12太厚，会影响到LED芯片6的出光效率，出光损耗增大，以及出现LED芯片6自身发热严重、散热困难等问题；而涂覆的矽胶层12太薄，也会影响到LED芯片6的出光效率。因此，本实用新型将所述矽胶层12的厚度设为0.05mm。

作为本实用新型的优选方案，耐高温导电薄膜5和蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8共同取代了传统旳散热铝基板，没有了铝基板限制，封装器件的尺寸十分接近芯片面积，封装器件的面积缩小，质量更轻，且具有制造精密、集成度高的优点，能够实现真正意义上的芯片级集成LED封装。

作为本实用新型的优选方案，所述导热胶层13的位置可以继续用陶瓷薄膜8所取代，即：陶瓷薄膜的凸台高度继续增加，增加的距离等于导热胶层的厚度。

本实用新型的工作过程和原理是：LED芯片6发出的光线大部分经过矽胶层12、荧光胶4、透镜9、减反膜10和封装胶层1沿竖直方向集中平行射出，发向四周的少数光线也能够被绝缘反射杯2反射射出，其中小部分光线在绝缘反射杯2处发生折射后到达金属反射杯11，并在金属反射杯11处反射射出，有极少数光线能够穿过金属反射杯11，但金属反射杯11后还设有光吸收层3，能够将穿过金属反射杯11的光线全部吸收，从而避免光晕现象的产生。LED芯片6底部两端的焊盘7通过所镀电极和导电薄膜5进行电气连接，导电薄膜5底部设有用于散热的陶瓷薄膜8，LED芯片6底部与陶瓷薄膜8之间填充有导热胶层13，LED芯片6产生的热量可以通过焊盘7、导电薄膜5、陶瓷薄膜8快速散热，也可以通过导热胶层13、陶瓷薄膜8快速散热，焊盘7、导电薄膜5、导热封装胶层1和陶瓷薄膜8之间相互接触加快散热速率，获得更好的散热效果。本实用新型具有高出光率、散热性好、封装尺寸小的优点。

实施例2：

如图1所示，一种LED倒装结构，包括：LED芯片6、内掺或外涂有荧光粉的透镜9、荧光胶4、绝缘反射杯2、金属反射杯11、减反膜10、封装胶层1、透明矽胶层12、焊盘7、耐高温导电薄膜5、光吸收层3、蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8、导热胶层13。采用倒装结构的LED芯片6封装在荧光胶4内，LED芯片表面涂覆折射率高的透明矽胶层12，LED芯片6正面的两个导电体焊盘7通过所镀电极分别抵在耐高温导电薄膜5上进行电气连接，荧光胶4上表面安装有内掺或外涂有荧光粉的透镜9，所述透镜9上表面还设有增强透光性的减反膜10，减反膜10上表面再均匀喷涂封装胶层1，荧光胶4、透镜9、减反膜10和封装胶层1填充在绝缘反射杯2内，其特征在于：绝缘反射杯2的外侧设有金属反射杯11，金属反射杯11的外侧还设有光吸收层3。

如图6所示为现有技术中一种五面出光的LED倒装结构，包括LED芯片6，所述LED芯片6的正面具有芯片焊盘7，LED芯片6的五个面均涂有混合均匀的荧光胶4,荧光胶4的外部设有封装胶层1。图7所示为现有技术中一种倒装芯片采用模顶封装方式，具体地，LED芯片6通过导电体焊盘分别直接抵在基板5a上，同时，荧光胶4将LED芯片进行包裹。以上LED封装结构中，荧光粉与芯片的距离较近，工作过程中芯片所释放的热量很容易被荧光粉吸收(热辐射作用较强)，但LED自身体积较小，不能和外界发生有效的热交换，封装器件会由于不能良好的散热而损坏，影响其稳定性和使用寿命。

通过磁控溅射、化学气相沉积、氢化物气相外延、黄光微影等方法来制备耐高温导电薄膜5，磁控溅射实验时，先通过在倒T型结构的蓝宝石衬底的上表面生长一层陶瓷薄膜8外延片，同样地，紧接着在蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8两端凹槽处的上表面再生长一层耐高温导电薄膜5，具体地，在ZnO靶材中同时掺杂适量Mg和Ga的混合物(ZnO:Mg:Ga)，并通过X射线衍射、紫外可见分光光度计和扫描电子显微镜等设备分析实验结果，所制备的耐高温导电薄膜5光线透过率高、电阻率低、导电性能优越。如图5所示，将蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8按照圆周弧线方向进行切割，将多余的蓝宝石衬底的陶瓷薄膜切割去除，以形成独立的元器件结构。

为了能够更好地透光，透镜9内掺或外涂有萤光粉，不仅提高了萤光粉的均匀度使得发出的光线更均匀，而且提高了封装效率，封装胶体内混合的荧光粉都经过了多次研磨和提纯，荧光胶中荧光粉和硅胶混合时的质量比控制为10:90。同时，透镜9上表面还设有增强透光性的减反膜。LED芯片6表面均匀涂覆一层折射率高的透明矽胶层12，所述矽胶层位于LED芯片6和荧光胶4之间，从而有效的减少了光子在分界面上的损失，提高了出光效率。此外，所述透明矽胶层12还可以对芯片进行机械保护、应力释放，并作为一种光导结构，具有透光率高，折射率高，热稳定性好，流动性好，易于喷涂等优点。同时透明矽胶层12具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性，提高了LED封装的可靠性。

为了能够更好地散热，防止芯片过热，延长LED使用寿命，蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8以磁控溅射、黄光微影方式备制电路，辅以溅镀、电/电化学沉积或者光刻镂空等方式来改变线路厚度，使得产品具有高线路精准度和高平整度的特性。利用分选排列设备将倒装芯片6按照固定的周期序列进行排列组合，导电体芯片焊盘7与芯片电极区域相匹配，将导电体芯片焊盘7分别直接紧密地抵在倒T型结构两端凹槽处的耐高温导电薄膜5上，在倒T型结构凸台处通过导热胶层13完全填充、抵在倒装芯片正面的两个焊盘之间，严格确保倒T型结构中凸台的高度等于芯片焊盘、所镀电极和耐高温载膜这三者的厚度之和。

为了能够避免光晕现象，增加出光质量，绝缘反射杯2外侧设有金属反射杯11，金属反射杯11外侧还设有光吸收层3。其中，绝缘反射杯2所使用的是密度分布不均匀的绝缘透明型材料，绝缘反射杯的密度厚度设计与距离芯片的位置成反比；同时直角三角形中较大的夹角α∈(45°,90°)，以始终确保β≥90°。

本实用新型中将LED芯片6置于透明矽胶溶液中进行通电发热镀胶处理，一段时间后取出，以上操作重复3-4次，等到均匀覆盖在芯片上的矽胶冷却、凝固之后，再放回真空干燥箱内进一步地烘干、凝固处理1h，所述LED芯片6的多个表面均涂有矽胶层12，这个操作过程循环喷涂4-5次，以获得较均匀的矽胶覆盖层，覆盖层厚度为0.05mm。同时，也可以通过改变混胶比例、烘烤等工艺，在芯片的周围形成矽胶的多面包裹。紧接着，在表面涂覆了矽胶的LED芯片6的多个表面再均匀喷涂荧光胶4，使得封装器件多面发光。本实用新型的工作原理如下：

所述绝缘反射杯2的外部设有金属反射杯11，金属反射杯11的外部还设有光吸收层3，LED芯片6穿过绝缘反射杯2的少数光线发生折射时，入射到金属反射杯11的表面，可以被金属反射杯11反射，而继续透射过金属反射杯11的极少数光线还可以被光吸收层3予以完全吸收，而不会在本实用新型的外侧产生光晕现象；内掺或外涂有荧光粉的透镜9外表面还设有减反膜10，减小了光线的反射量；LED芯片6的表面涂覆折射率高的透明矽胶层12，增加了光线的出射量，进而可以维持本实用新型的光饱和度、显色指数、色坐标和颜色对比度，克服目前所存在的缺点。

所述荧光胶4上表面设有内掺或外涂荧光粉的透镜9，荧光胶中所混合的荧光粉经过了多次研磨和提纯，同时控制荧光胶中荧光粉的比重。LED芯片6的表面均匀涂覆折射率高的透明矽胶层12，采用通电发热镀胶的方法，依次将透明矽胶、荧光胶均匀的覆盖在LED的多个表面，发光面积增大，光线出射率大大增强，进而提高了出光质量。

所述耐高温导电薄膜5和蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8共同取代了一些现有技术中的传统散热铝基板，没有铝基板的限制，器件尺寸可以做的很小，封装元器件质量减轻，封装器件尺寸能够实现芯片级封装，同时在耐高温导电薄膜5的底面、LED倒装芯片的两个焊盘7和蓝宝石衬底的陶瓷薄膜8之间还可以填充导热胶层13，散热性能也得到较大地提高。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED倒装结构，其特征在于，包括LED芯片、绝缘反射杯、荧光胶、封装胶层、导电薄膜、焊盘、透镜、减反膜和矽胶层；所述绝缘反射杯设置在导电薄膜上，与导电薄膜固定连接，导电薄膜底部设有用于散热的陶瓷薄膜，所述陶瓷薄膜底部设有蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底的中部向上凸起，形成凸台；所述LED芯片和焊盘位于绝缘反射杯的底部，所述焊盘底部与导电薄膜连接，顶部与LED芯片连接；所述矽胶层、荧光胶、透镜、减反膜和封装胶层均设置在绝缘反射杯内，且由内而外依次覆盖在LED芯片上；所述矽胶层和荧光胶至少覆盖LED芯片的五个表面。

2.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述凸台由蓝宝石衬底构成，凸台处蓝宝石衬底的上表面与LED芯片的底部抵接。

3.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述凸台由蓝宝石衬底和陶瓷薄膜构成，凸台处陶瓷薄膜的上表面与LED芯片的底部抵接。

4.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述凸台由蓝宝石衬底和导热胶层构成，凸台处导热胶层的上表面与LED芯片的底部抵接。

5.根据权利要求1所述的LED倒装结构，其特征在于，所述凸台依次由蓝宝石衬底、陶瓷薄膜和导热胶层构成，凸台处导热胶层的上表面与LED芯片的底部抵接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的LED倒装结构，其特征在于，所述透镜内掺或表面上外涂有增强透光性的荧光粉。

7.根据权利要求1至5任一项所述的LED倒装结构，其特征在于，所述绝缘反射杯的外侧还设有用于增强反射、减少透射效果的金属反射杯。

8.根据权利要求1至5任一项所述的LED倒装结构，其特征在于，所述绝缘反射杯的外侧还设有用于避免光线向外界散射的光吸收层。

9.根据权利要求1至5任一项所述的LED倒装结构，其特征在于，所述绝缘反射杯的内圆周面与底面之间的夹角大小为45°至90°之间。

10.根据权利要求9所述的LED倒装结构，其特征在于，所述绝缘反射杯采用密度分布不均匀的透明绝缘材料制成，绝缘反射杯的密度和厚度跟绝缘反射杯与LED芯片的距离成反比。