CN208315591U - 一种led的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED的封装结构，该结构包括散热基板，在散热基板内设置多个圆形通孔，其中，多个圆形通孔的中心连线与散热基板平面平行，圆形通孔的数量为n且n≥2，圆形通孔的直径为0.2～0.4mm，圆形通孔之间的间距为0.5～10mm；紫外芯片，位于散热基板上表面；下层硅胶，位于紫外芯片及散热基板上表面；上层硅胶，位于下层硅胶上表面；球形硅胶透镜，间隔性排列于下层硅胶与上层硅胶界面处。本实用新型通过采用具有通孔结构的铁散热基板增加了LED的散热效果，采用的球形硅胶透镜结构可以保证LED芯片能够更好的透过封装材料照射出去，提高了光的透射率。

Description

一种LED的封装结构

技术领域

本实用新型涉及LED封装技术领域，特别是涉及一种LED的封装结构。

背景技术

LED作为一种新型的固态光源，具有体积小、发光效率高、能耗低、寿命长、无汞污染、全固态、响应迅速、工作电压低、安全可靠等诸多方面的优点，在照明及显示等领域具有十分广阔的应用前景和市场经济效益，有望成为取代现有的荧光灯和白炽灯的新一代绿色环保照明光源，因而受到国内外研究者的广泛关注。

近年来，LED多采用蓝光灯芯加黄色荧光的方式产生白光，来实现照明，该方式存在以下问题。

首先，LED光源发出的光一般呈发散式分布，即朗伯分布，导致光源照明亮度不够集中，一般需要通过外部透镜进行二次整形，以适应具体场合的照明需求，因此增加了生产成本。其次，荧光粉材料被认为是影响LED封装取光效率最重要的封装材料之一，国外研究人员发现荧光粉的光散射特性使得相当一部分的正向入射光线会被后向散射。目前的大功率LED封装结构中，荧光粉一般是直接涂覆在芯片表面。由于芯片对于后向散射的光线存在吸收作用，因此，这种直接涂覆的方式将会降低封装的取光效率，此外，芯片产生的高温会使荧光粉的量子效率显著下降，从而严重影响到封装的流明效率。再次，LED输入功率中只有一部分的能量转化为光能，其余的能量则转化为热能，所以对于LED芯片，尤其是功率密度很大的LED芯片，如何控制其能量，是LED制造和灯具应该着重解决的重要问题。最后，由于大功率LED用于照明等场合，成本控制十分重要，而且大功率LED灯外部热沉的结构尺寸也不允许太大，更不可能容许加电风扇等方式主动散热，LED芯片工作的安全结温应在110℃以内，如果结温过高，会导致光强降低、光谱偏移、色温升高、热应力增高、芯片加速老化等一系列问题，大大降低了LED的使用寿命，同时，还可以导致芯片上面灌装的封装胶胶体加速老化，影响其透光效率。目前，芯片多数是封装在薄金属散热基板上，由于金属散热基板较薄、热容较小，而且容易变形，导致其与散热片底面接触不够紧密而影响散热效果。

实用新型内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本实用新型提出一种LED的封装结构。

具体地，本实用新型一个实施例提出的一种LED的封装结构，包括：

散热基板101；

下层硅胶102，位于所述紫外芯片及所述散热基板101上表面；

上层硅胶104，位于所述下层硅胶102上表面；

球形硅胶透镜103，间隔性排列于所述下层硅胶102与所述上层硅胶104界面处。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热基板101的材料为铁。

在本实用新型的一个实施例中，在所述散热基板101内设置圆形通孔；其中，所述圆形通孔的中心连线与所述散热基板101平面平行，所述圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，所述圆形通孔之间的间距为0.5～10mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述上层硅胶104含有红色、绿色、蓝色三种荧光粉。

在本实用新型的一个实施例中，所述球形硅胶透镜103的数量为n且n≥2、直径为10～200μm，所述球形硅胶透镜103之间的间距为10～200μm。

在本实用新型的一个实施例中，所述球形硅胶透镜103的折射率大于所述下层硅胶103和所述上层硅胶103的折射率。

本发明实施例，具备如下优点：

1、LED封装结构内的散热基板采用的为铁散热基板，铁散热基板具有热容大，导热效果好，不容易变形，与散热装置接触紧密的特点，改善了LED封装结构的散热效果；并且本发明的实施例通过在LED封装结构内的铁散热基板内部设置通孔，使LED在其强度几乎没有变化的同时，降低了制造成本，并且利用中间通孔的方式，可以增加空气流通的通道，充分利用了空气之间的热对流，改善了LED的散热效果。

2、LED封装结构中的荧光粉与LED芯片采取了分离的形式，解决了在高温条件下引起的荧光粉的量子效率下降的问题。

3、通过改变上层覆盖硅胶中红色、绿色、蓝色三种荧光粉的含量，可以连续调节光的颜色，除了能够制备发出白光的LED以外，还可以变成任意颜色；另外，通过这种形式还可以调节光源的色温。

4、LED封装结构中与LED芯片相接触的硅胶为耐高温的硅胶，解决了硅胶在高温条件下因硅胶老化发黄而引起的透光率下降的问题。

5、利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中；通过改变LED封装结构内的球形硅胶透镜的排布方式，可以保证光源的光线在集中区均匀分布，如球形硅胶透镜的排布方式呈矩形或者菱形排列。

6、本发明制备的LED封装结构所采用的下层硅胶的折射率小于上层硅胶的折射率，球形硅胶透镜的材料的折射率大于下层硅胶和上层硅胶折射率，这种设置方式可以提高LED芯片的透光率，使LED芯片所发射出来的光能够更多的透过封装材料照射出去。

7、LED封装结构中设置球形透镜可以改变光的传播方向，有效地抑制全反射效应，有利于更多的光发射到LED外面，增大了LED器件的外量子效率，提高了LED的发光效率。

通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种LED的封装结构剖面示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种LED封装方法流程示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种LED封装结构剖面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种LED封装结构剖面示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种散热基板剖面示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种紫外灯芯剖面示意图；

图7a为本实用新型实施例提供的一种球形硅胶透镜剖面示意图；

图7b为本实用新型实施例提供的另一种球形硅胶透镜剖面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种LED的封装结构剖面示意图。该结构包括：

散热基板101；

下层硅胶102，位于所述紫外芯片及所述散热基板101上表面；

上层硅胶104，位于所述下层硅胶102上表面；

球形硅胶透镜103，间隔性排列于所述下层硅胶102与所述上层硅胶104界面处。

进一步地，所述散热基板101的材料为铁。

进一步地，在所述散热基板101内设置圆形通孔；其中，所述圆形通孔的中心连线与所述散热基板101平面平行，所述圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，所述圆形通孔之间的间距为0.5～10mm。

进一步地，所述上层硅胶104含有红色、绿色、蓝色三种荧光粉。

进一步地，所述球形硅胶透镜103的数量为n且n≥2、直径为10～200μm，所述球形硅胶透镜103之间的间距为10～200μm。

进一步地，所述球形硅胶透镜103的折射率大于所述下层硅胶103和所述上层硅胶103的折射率。

本实用新型的有益效果具体为：

1.LED封装结构内的散热基板采用的为铁散热基板，铁散热基板具有热容大，导热效果好，不容易变形，与散热装置接触紧密的特点，改善了LED封装结构的散热效果；并且本实用新型的实施例通过在LED封装结构内的铁散热基板内部设置通孔，使LED在其强度几乎没有变化的同时，降低了制造成本，并且利用中间通孔的方式，可以增加空气流通的通道，充分利用了空气之间的热对流，改善了LED的散热效果。

2.LED封装结构中的荧光粉与LED芯片采取了分离的形式，解决了在高温条件下引起的荧光粉的量子效率下降的问题。

3.通过改变上层覆盖硅胶中红色、绿色、蓝色三种荧光粉的含量，可以连续调节光的颜色，除了能够制备发出白光的LED以外，还可以变成任意颜色；另外，通过这种形式还可以调节光源的色温。

4.LED封装结构中与LED芯片相接触的硅胶为耐高温的硅胶，解决了硅胶在高温条件下因硅胶老化发黄而引起的透光率下降的问题。

5.利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中；通过改变LED封装结构内的球形硅胶透镜的排布方式，可以保证光源的光线在集中区均匀分布，如球形硅胶透镜的排布方式呈矩形或者菱形排列。

6.本实用新型制备的LED封装结构所采用的下层硅胶的折射率小于上层硅胶的折射率，球形硅胶透镜的材料的折射率大于下层硅胶和上层硅胶折射率，这种设置方式可以提高LED芯片的透光率，使LED芯片所发射出来的光能够更多的透过封装材料照射出去。

实施例二

请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种LED封装方法流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对本实用新型的工艺流程进行介绍。该方法包括：

S1、散热基板的制备；

S11、支架/散热基板的制备；

具体地，选取厚度为0.5～10mm，材料为铁的散热基板101，裁剪散热基板101；

S12、支架/散热基板的清洗；

具体地，将散热基板101和支架上面的污渍，尤其是油渍清洗干净；

S13、支架/散热基板的烘烤；

具体地，烘烤清洗完成的散热基板101和支架，保持散热基板101和支架的干燥。

优选地，在散热基板内部具有沿宽度方向且平行所述散热基板平面的圆形通孔；其中，圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，圆形通孔之间的间距0.5～10mm；

优选地，散热基板101内的圆形通孔通过直接铸造工艺或者直接钻孔方式形成。

S2、灯芯的制备；

S21、将焊料印刷到紫外芯片上；

S22、将印刷有焊料的紫外芯片进行固晶检验；

S23、利用回流焊焊接工艺将紫外芯片焊接到散热基板101上方。

S31、金丝焊线焊接。

S41、焊线检查；

具体地，检查金丝焊线，合格，则进入下步工序，若不合格，则重新焊接。

S5、荧光粉胶的制备；

S51、点涂荧光粉胶；

具体地，配置红色、绿色、蓝色三种荧光粉，将红色、绿色、蓝色三种荧光粉按照一定的比例与第三硅胶层进行混合；

S52、对混合后的第三硅胶层进行颜色测试；

S53、将混合后的第三硅胶层进行烘烤。

优选地，可以将红色、绿色、蓝色三种荧光粉采用多层分布方式调配出任意颜色。

S6、配置硅胶；

S61、下层硅胶102的制备；

S611、在设置有紫外芯片的散热基板101上方利用涂覆方式涂覆第一硅胶层，第一硅胶层为不含有荧光粉的耐高温硅胶层；

S612、在第一硅胶层上设置第一半球形模具，利用第一半球形模具在第一硅胶层上形成半球形凹槽；

S613、烘烤设置有第一半球形模具的第一硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使具有半球形凹槽结构的第一硅胶层固化；

S614、烘烤完成之后，将设置在第一硅胶层内的第一半球形模具去除，形成具有半球形凹槽结构的下层硅胶102。

S62、球形硅胶透镜103的制备；

S621、在下层硅胶102的半球形凹槽上利用涂覆方式涂覆第二硅胶层，其中第二硅胶层不含有荧光粉；

S622、在第二硅胶层上设置第二半球形模具，利用第二半球形模具在第二硅胶层内形成具有半球形形状的第一半球形硅胶；

S623、烘烤设置有第二半球形模具的第二硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使具有半球形凹槽结构的第二硅胶层固化；

S624、在烘烤完成之后，将设置在第二硅胶层内的第二半球形模具去除，半球形凹槽内的硅胶与第一半球形硅胶形成球形硅胶透镜103，其中，球形硅胶透镜103的直径为10～200微米，球形硅胶透镜103之间的间距为10～200微米；

优选地，球形硅胶透镜103还可以呈矩形或菱形均匀排列；

S63、上层硅胶104的制备。

S631、在球形硅胶透镜103上方利用涂覆方式涂覆第三硅胶层，其中第三硅胶层含有红色、绿色、蓝色三种荧光粉；

S632、在第三硅胶层内设置第三半球形模具，利用第三半球形模具在第三硅胶层内形成第二半球形硅胶；

S633、烘烤设置有第三半球形模具的第三硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使具有第三半球形模具的第三硅胶层固化；

S634、烘烤完成之后，将设置在第三硅胶层内的第三半球形模具去除，形成上层硅胶104；

优选地，红色荧光粉为Y₂O₂S:Eu³⁺，绿色荧光粉为BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺,Mn²⁺，蓝色荧光粉为Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺，其中，红色荧光粉的波长为626nm，绿色荧光粉的波长为515nm，蓝色荧光粉的波长为447nm。

S71、长烤；

具体地，烘烤散热基板101、紫外芯片、下层硅胶102、球形硅胶透镜103和上层硅胶104，烘烤温度为100～150℃，烘烤时间为4～12h，完成LED的封装；

优选地，下层硅胶102的折射率小于上层硅胶104的折射率，球形硅胶透镜103的折射率大于下层硅胶102和上层硅胶104的折射率。

S81、测试、分捡封装完成的LED。

S82、包装测试合格的LED封装结构。

实施例三

请一并参见图3、图4、图5、图6、图7a～图7b，图3为本实用新型实施例提供的另一种LED封装结构剖面示意图，图4为本实用新型实施例提供的又一种LED封装结构剖面示意图，图5为本实用新型实施例提供的一种散热基板剖面示意图，图6为本实用新型实施例提供的一种紫外灯芯剖面示意图，图7a为本实用新型实施例提供的一种球形硅胶透镜剖面示意图，图7b为本实用新型实施例提供的另一种球形硅胶透镜剖面示意图。该LED封装结构，包括：

散热基板101；

其中，如图5所示，散热基板101的材料为铁，散热基板101的厚度D为0.5～10mm，在散热基板101内设置有圆形通孔，散热基板101内部具有沿宽度W方向的圆形通孔，圆形通孔的中心连线与散热基板101平面平行，圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，圆形通孔之间的间距0.5～10mm。

紫外芯片，形成于散热基板101上表面。

其中，如图6所示，紫外灯芯结构包括：材料为蓝宝石的衬底材料201，位于衬底材料201上的N型AlGaN层202，位于N型AlGaN层202上的MQW层203，位于MQW层203上的Al_xGaN_{1- x}N/Al_yGaN_1-yN层204，位于Al_xGaN_1-xN/Al_yGaN_1-yN层204上的P型AlGaN层205，位于P型AlGaN层205上的P型GaN层206，位于P型GaN层206上的P型触点207，位于N型AlGaN层202上的N型触点208。

下层硅胶102，形成于紫外芯片上表面；

其中，下层硅胶102不含有荧光粉，下层硅胶102为耐高温材质的硅胶。

上层硅胶104，形成于下层硅胶102上表面；

其中，如图4所示，上层硅胶104含有红色、绿色、蓝色三种荧光粉，上层硅胶104为半球形形状，且上层硅胶104的折射率大于下层硅胶102的折射率。

球形硅胶透镜103，球形硅胶透镜103的位于下层硅胶102与上层硅胶104界面处；

其中，球形硅胶透镜103不含有荧光粉，球形硅胶透镜103的数量为n且n≥2、直径(半径R)为10～200μm，球形硅胶透镜103之间的间距A为10～200μm，球形硅胶透镜103的折射率大于下层硅胶102和上层硅胶104的折射率；

优选地，如图7a～7b所示，球形硅胶透镜103还可以呈矩形或菱形均匀排列。

优选地，球形硅胶透镜103可以呈不等间距排列。

优选地，上层硅胶104为半球形形状，可以使LED的出光角最大。

综上所述，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例提供的一种LED的封装结构的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (5)

1.一种LED的封装结构，其特征在于，包括：

散热基板(101)，在所述散热基板(101)内设置多个圆形通孔，其中，多个所述圆形通孔的中心连线与所述散热基板(101)平面平行，所述圆形通孔的数量为n且n≥2，所述圆形通孔的直径为0.2～0.4mm，所述圆形通孔之间的间距为0.5～10mm；

紫外芯片，位于所述散热基板(101)上表面；

下层硅胶(102)，位于所述紫外芯片及所述散热基板(101)上表面；

上层硅胶(104)，位于所述下层硅胶(102)上表面；

球形硅胶透镜(103)，间隔性排列于所述下层硅胶(102)与所述上层硅胶(104)界面处。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述散热基板(101)的材料为铁。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述上层硅胶(104)含有红色、绿色、蓝色三种荧光粉。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述球形硅胶透镜(103)的数量为n且n≥2、直径为10～200μm，所述球形硅胶透镜(103)之间的间距为10～200μm。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述球形硅胶透镜(103)的折射率大于所述下层硅胶(102)和所述上层硅胶(104)的折射率。