專利名稱：一種白光發(fā)光二極管器件的封裝結(jié)構(gòu)和方法
一種白光發(fā)光二極管器件的封裝結(jié)構(gòu)和方法
技未領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種白光發(fā)光二極管，特別涉及一種白光發(fā)光二極管器件的封裝 結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是一種利用半導(dǎo)體制造技術(shù)加工的電致發(fā)光器件，其發(fā) 光機(jī)理是利用電子和空穴的復(fù)合作用產(chǎn)生光子。這種復(fù)合作用在持續(xù)的電流和穩(wěn) 定的電壓驅(qū)動下，理論上可以接近100%的量子效率。這種電注入的方式還可以 避免大的斯托克斯位移，因而LED具有發(fā)光效率高，顯色性好，耗電量少，節(jié) 能環(huán)保，安全可靠性高，使用壽命長的優(yōu)勢。
自1994年第一支藍(lán)光LED芯片研制成功以來，目前主要有兩種獲取白光 LED的技術(shù)， 一種是利用高亮度InGaN藍(lán)光芯片激發(fā)釔鋁石榴石熒光粉(YAG-Ce")獲取白光LED的技術(shù)， 一種是利用InGaN紫外芯片激發(fā)RGB三基色熒光 粉獲得白光LED的技術(shù)。其中藍(lán)光LED +黃色熒光粉的方式由于工藝簡單、制 作成本低，發(fā)展極為迅速，技術(shù)水平不斷提高，市場上巳經(jīng)出現(xiàn)100 1m/W的白 光LED?；诖蠊β矢吡炼劝坠釲ED的半導(dǎo)體照明，即將替代白熾燈和熒光燈， 成為第四代照明光源，掀起照明領(lǐng)域的一場新革命。
目前在高亮度白光LED領(lǐng)域，制備LED封裝模塊通用的封裝結(jié)構(gòu)和方法有 兩種， 一種是在芯片表面涂完熒光粉后，通過灌封的方式在芯片和外封透鏡或模 具之間的空隙中充入硅膠；另一種方式是在芯片表面涂完熒光粉后，在杯碗中注 滿硅膠，用外封透鏡壓平硅膠。涂熒光粉的方式目前有三種， 一種是將熒光粉和 硅膠混合形成熒光粉膠，然后點(diǎn)涂在LED芯片表面，點(diǎn)涂的方式可以是讓熒光 粉膠自由成形，也可以讓熒光粉膠充填在模具中；第二種是采用溶液蒸發(fā)法，將 熒光粉和溶液混合均勻形成熒光粉懸濁液，然后涂到LED芯片上，通過蒸發(fā)的 方式將溶液揮發(fā)掉，熒光粉就沉淀在LED芯片表面；第三種是采用電泳的方式，
4使熒光粉帶電并通過正負(fù)電極的吸引作用使熒光粉顆粒吸附到LED芯片表面。
在實(shí)際生產(chǎn)中，為保證產(chǎn)品性能的一致性，尤其是色溫的一致性，需要不斷 檢測LED在涂完熒光粉膠并且未固化之前的光色品質(zhì)。 一旦發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的性能離 標(biāo)準(zhǔn)要求有過大誤差，就需要在后續(xù)生產(chǎn)中調(diào)節(jié)熒光粉的噴涂量。盡管這種方法 可以保證在檢測的當(dāng)時(shí)，每個(gè)產(chǎn)品的性能不會相差太大，但是在LED未固化之 前和固化的過程中，熒光粉都會緩慢的沉淀。這往往導(dǎo)致LED在完全固化后的 性能有相當(dāng)大的差別，從而出現(xiàn)一些光色品質(zhì)不能滿足需要的產(chǎn)品。雖然LED 仍然可以工作正常，但這些不合格的產(chǎn)品卻相當(dāng)于廢品，既不能回收利用，也沒 辦法銷售出去。因此，如何保證LED在固化之前和固化之后的性能相差不大， 是當(dāng)前LED封裝所面臨的一個(gè)重要問題。
由于熒光粉在性能方面顯著的影響作用，本發(fā)明提出一種利用熒光粉薄膜制 備白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)和方法。預(yù)先將具有各種不同參數(shù)的熒光粉薄膜制 備出來，在封裝的過程中檢測哪種參數(shù)的薄膜能使LED滿足合格的性能要求， 便將該薄膜封裝進(jìn)去。由于熒光粉薄膜預(yù)先己經(jīng)完全固化，而硅膠在固化前后性 能基本不變，因此該種封裝方法可以有效的解決LED固化前后性能波動過大的 問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)的白光發(fā)光二極管器件的封裝結(jié)構(gòu)和方法提出一種新的封 裝結(jié)構(gòu)和方法，旨在提供一種利用熒光粉薄膜制備白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)和 方法。
本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)主要包括發(fā)光二極管(LED)芯片，封裝管殼，封裝硅膠 和熒光粉薄膜，其特征在于，LED芯片貼裝在封裝管殼內(nèi)，LED芯片首先被一 層封裝硅膠包覆，然后被預(yù)先制備好的并被切割成用于封裝所需大小的熒光粉薄 膜覆蓋，最后被所需透鏡形狀的封裝硅膠覆蓋。
本發(fā)明所述的LED芯片為平面電極正裝芯片或垂直電極正裝芯片或倒裝芯 片。平面電極正裝芯片和垂直電極正裝芯片的底部采用高導(dǎo)熱焊料或共晶焊或激 光焊接的方式貼裝在封裝管殼內(nèi)。倒裝芯片采用焊球倒裝在封裝管殼內(nèi)。本發(fā)明所述的LED芯片包括藍(lán)光LED芯片和紫外LED芯片。
本發(fā)明所述的封裝管殼是陶瓷管殼或金屬管殼或帶金屬基座的塑料管殼。封 裝管殼是平板型或帶有反光杯的結(jié)構(gòu)。陶瓷管殼可以是多層燒結(jié)的、有埋入電路 和保護(hù)器件的陶瓷板。陶瓷材料為Ab03或AlN。
本發(fā)明所述的熒光粉薄膜是利用熒光粉膠制備的，制備方法包含以下步驟， 如圖l所示
a) 將熒光粉和硅膠攪拌均勻，制成熒光粉膠l;
b) 在兩塊平板2上貼上Teflon (特富龍)薄膜3并清洗；
c) 在平板2上裝上用于限制兩板間間隔的限位臺4;
d) 將熒光粉膠1涂在一塊平板2上；
e) 將另一塊平板2壓在之前的平板2上，并且用夾具保持兩板間的間隔為 限位臺4的高度；
f) 送入烘箱升溫固化；
g)取出平板并分開兩塊平板得到整張熒光粉薄膜5;
h)切割整張熒光粉薄膜得到所需大小的小片熒光粉薄膜6。
本發(fā)明所述的.預(yù)先制備出的熒光粉薄膜具有不同的參數(shù)，上述參數(shù)包括厚 度、濃度、熒光粉的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜、熒光粉的種類、不同熒光粉的混合比， 上述熒光粉的種類包括黃色熒光粉、紅色熒光粉、綠色熒光粉、橙色熒光粉和三 基色熒光粉，上述不同熒光粉的混合比指的是熒光粉薄膜中的多種熒光粉的配比 及比重，包括黃色熒光粉+紅色熒光粉，黃色熒光粉+橙色熒光粉，黃色熒光粉+ 紅色熒光粉+綠色熒光粉。上述黃色熒光粉、紅色熒光粉、綠色熒光粉、橙色熒 光，用于藍(lán)光LED芯片，.上述三基色熒光粉用于紫外LED芯片。
本發(fā)明所述的白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一層用于封裝 LED芯片的封裝硅膠的表面是稍微凸起的，并且上述封裝硅膠在被熒光粉薄膜 覆蓋之前沒有固化。
本發(fā)明所述的白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，封裝管殼內(nèi)的熒光 粉薄膜可以疊加多層，通過具有不同參數(shù)的熒光粉薄膜來滿足白光發(fā)光二極管的光色品質(zhì)。
本發(fā)明所述的白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，該方法包含以下步
驟
q)將LED芯片7貼裝在封裝管殼8內(nèi)； r)在LED芯片7上點(diǎn)涂一層封裝硅膠9; s)將熒光粉薄膜6置于封裝硅膠9上但并不接觸封裝硅膠9; 't)測試上述白光LED的光色品質(zhì)，并依據(jù)所要求的封裝性能調(diào)換其他參數(shù)
的夾光粉薄膜6，直至滿足要求； u)將熒光粉薄膜6覆蓋在封裝硅膠9上； 力將LED器件送入烘箱預(yù)固化；
w)在封裝管殼8內(nèi)，熒光粉薄膜6上，填充封裝硅膠9并形成所需的透鏡 形狀；
x)送入烘箱，預(yù)固化并完全固化。
本發(fā)明所述的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法適用于單芯片或多芯片封裝模塊，多芯片 中芯片的分布可以是陣列式或其他規(guī)則分布的形式。



圖1為制備熒光粉薄膜的工藝流程示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖和封裝流程圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明1熒光粉膠、2平板、3 Teflon (特富龍)薄膜、4限位臺、 5整張熒光粉薄膜、6小片熒光粉薄膜、7LED芯片、8封裝管殼、9封裝硅膠、 10金線、11電路層具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。白光發(fā)光二極管器件的封裝
7結(jié)構(gòu)包括LED芯片7、封裝管殼8、封裝硅膠9、金線10和熒光粉薄膜6。 LED 芯片7是正裝芯片，芯片電極可以是垂直電極也可以是平面電極，本實(shí)施例中是 平面電極。LED芯片7貼裝在封裝管殼8的電路層11上，封裝管殼8是陶瓷基 板或金屬基板。封裝管殼8上的一些結(jié)構(gòu)可以限制封裝硅膠9的流動，從而便于 在芯片表面涂覆一層薄薄的封裝硅膠9。熒光粉薄膜6壓在上述結(jié)構(gòu)和第一層封 裝硅膠9之上。
本實(shí)施例還提出另外兩種形成第一層封裝硅膠的方法。一種是采用圍壩的方 式將高粘度易于固化的透明膠體在LED芯片7周圍圍成一圈，然后在其中涂 滿封裝硅膠9;另一種方式是采用模具的方式在LED芯片7外圍放上一圈模 具，在固化完第一層封裝硅膠9和熒光粉薄膜6之后，將模具取出。
本實(shí)施例中LED芯片7和熒光粉薄膜6最后被透鏡形的封裝硅膠9包覆。 上述封裝硅膠9可以有多層，依據(jù)光色指標(biāo)確定，本實(shí)施例中只有一層。
實(shí)施例2
如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。于實(shí)施例1不同的是，封裝 管殼8帶有反光杯結(jié)構(gòu)，通過反光杯上的結(jié)構(gòu)來限定熒光粉薄膜6的高度的，高 度可以依據(jù)光色指標(biāo)調(diào)整。
實(shí)施例'3
如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。于實(shí)施例2不同的是，在涂 完第一層封裝硅膠9之后，熒光粉薄膜6可以有多層，依據(jù)光色指標(biāo)要求，每層 熒光粉薄膜6可以是厚度、濃度、熒光粉種類等有差別。
實(shí)施例4
如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。于實(shí)施例l不同的是，封裝 管殼8所封裝的是多顆LED芯片7，每三顆LED芯片被一層熒光粉薄膜6所覆 蓋，.然后被封裝硅膠9所包覆。
權(quán)利要求
1、一種利用熒光粉薄膜制備白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，主要包括發(fā)光二極管(LED)芯片，封裝管殼，封裝硅膠和熒光粉薄膜，其特征在于LED芯片貼裝在封裝管殼內(nèi)，LED芯片首先被一層封裝硅膠包覆，然后被預(yù)先制備好的并被切割成用于封裝所需大小的熒光粉薄膜覆蓋，最后被所需透鏡形狀的封裝硅膠覆蓋。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，熒光 粉薄膜是利用熒光粉膠制備的，制備方法包含以下步驟a)將熒光粉和硅膠攪拌均勻，制成熒光粉膠； -b)在兩塊平板上貼上Teflon (特富龍)薄膜并清洗；c) 在平板上裝上用于限制兩板間間隔的限位臺；d) 將熒光粉膠涂在一塊平板上；e) 將另一塊平板壓在之前的平板上，并且用夾具保持兩板間的間隔為限位 臺的高度；f) 送入烘箱升溫固化；g) 取出平板并分開兩塊平板得到整張熒光粉薄膜；h) 切割整張熒光粉薄膜得到所需大小的小片熒光粉薄膜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于預(yù)先 制備出的熒光粉薄膜具有不同的參數(shù)，上述參數(shù)包括厚度、濃度、熒光粉的激發(fā) 光譜和發(fā)射光譜、熒光粉的種類、不同熒光粉的混合比，上述熒光粉的種類包括 黃色熒光粉、紅色熒光粉、綠色熒光粉、橙色熒光粉和三基色熒光粉，上述不同 熒光粉的混合比指的是熒光粉薄膜中的多種熒光粉的配比及比重，包括黃色熒光 粉+紅色熒光粉，黃色熒光粉+橙色熒光粉，黃色熒光粉+紅色熒光粉+綠色熒光 粉。上述黃色熒光粉、紅色熒光粉、綠色熒光粉、橙色熒光粉用于藍(lán)光LED芯 片，上述三基色熒光粉用于紫外LED芯片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一 層用于封裝LED芯片的封裝硅膠的表面是稍微凸起的，并且上述封裝硅膠在被熒光粉薄膜覆蓋之前沒有固化。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，封裝 管殼內(nèi)的熒光粉薄膜可以疊加多層，通過應(yīng)用權(quán)利要求3中具有不同參數(shù)的熒光 粉薄膜來滿足白光發(fā)光二極管的光色品質(zhì)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于，該方法包含以下步驟i)將LED芯片貼裝在封裝管殼內(nèi)； j)在LED芯片上點(diǎn)涂一層封裝硅膠； k)將熒光粉薄膜置于封裝硅膠上但并不接觸封裝硅膠； 1)測試上述白光LED的光色品質(zhì)，并依據(jù)所要求的封裝性能調(diào)換其他參數(shù) . 的熒光粉薄膜，直至滿足要求； m)將熒光粉薄膜覆蓋在封裝硅膠上； n)將LED器件送入烘箱預(yù)固化；o)在封裝管殼內(nèi)，熒光粉薄膜上，填充封裝硅膠并形成所需的透鏡形狀； p)送入烘箱，預(yù)固化并完全固化。
全文摘要
一種利用熒光粉薄膜制備白光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)和方法，該封裝結(jié)構(gòu)和方法的特征在于，預(yù)先將具有各種不同參數(shù)的熒光粉薄膜制備出來，并切割成用于封裝LED芯片所需的大小，在將LED芯片貼裝到封裝管殼內(nèi)后，首先涂覆一層封裝硅膠，然后依據(jù)所需白光的光色品質(zhì)要求，通過在線檢測將所需參數(shù)的熒光粉薄膜置于硅膠之上，最后用封裝硅膠完成整個(gè)器件的封裝。該封裝結(jié)構(gòu)和方法可以方便的在生產(chǎn)過程中調(diào)節(jié)白光LED的光色品質(zhì)，簡化和縮短白光LED的色溫調(diào)節(jié)工藝，同時(shí)預(yù)先制備好的熒光粉薄膜可以避免在點(diǎn)膠過程和硅膠固化過程中的熒光粉沉淀問題，易于保證白光LED性能的一致性。
文檔編號H01L33/00GK101452985SQ200810220700
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者勝 劉, 劉宗源, 愷 王, 甘志銀, 羅小兵, 金春曉, 陳明祥 申請人:廣東昭信光電科技有限公司