專利名稱：一種led燈封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)晶體的散熱處理技術(shù)，更具體地，涉及一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
LED的發(fā)光部分是由ρ型和η型半導(dǎo)體構(gòu)成的ρη結(jié)管芯，當(dāng)注入ρη結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時，就會發(fā)出可見光、紫外光或近紅外光。但Pn結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，應(yīng)用要求提高LED的內(nèi)、外部量子效率。常規(guī)Φ 5mm型LED封裝是將邊長0. 25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點(diǎn)與金絲，鍵合為內(nèi)引線與一條管腳相連，負(fù)極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀，有這樣幾種作用保護(hù)管芯等不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材料性質(zhì)(摻或不摻散色劑)，起透鏡或漫射透鏡功能，控制光的發(fā)散角；管芯折射率與空氣折射率相關(guān)太大，致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小，其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收，易發(fā)生全反射導(dǎo)致過多光損失，選用相應(yīng)折射率的環(huán)氧樹脂作過渡，提高管芯的光出射效率。 用作構(gòu)成管殼的環(huán)氧樹脂須具有耐濕性，絕緣性，機(jī)械強(qiáng)度，對管芯發(fā)出光的折射率和透射率高。選擇不同折射率的封裝材料，封裝幾何形狀對光子逸出效率的影響是不同的，發(fā)光強(qiáng)度的角分布也與管芯結(jié)構(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材質(zhì)和形狀有關(guān)。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到LED的軸線方向，相應(yīng)的視角較?。蝗绻敳康臉渲哥R為圓形或平面型，其相應(yīng)視角將增大。LED組件的內(nèi)部量子效率，其實(shí)就是組件本身的電光轉(zhuǎn)換效率，主要與組件本身的特性、組件的壘晶組成及封裝結(jié)構(gòu)等相關(guān)。而組件的取出效率則指的是組件內(nèi)部產(chǎn)生的光子，在經(jīng)過組件本身的吸收、折射、反射后，實(shí)際在組件外部可測量到的光子數(shù)目。因此，關(guān)于取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結(jié)構(gòu)、組件及封裝材料的折射率差及組件結(jié)構(gòu)的散射特性等。而組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積，就是整個組件的發(fā)光效果，也就是組件的外部量子效率。早期組件發(fā)展集中在提高其內(nèi)部量子效率，主要方法是通過提高壘晶的質(zhì)量及改變壘晶的結(jié)構(gòu)，使電能不易轉(zhuǎn)換成熱能，進(jìn)而間接提高LED的發(fā)光效率，從而可獲得70%左右的理論內(nèi)部量子效率，但是這樣的內(nèi)部量子效率幾乎已經(jīng)接近理論上的極限。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述的現(xiàn)有缺陷，本發(fā)明提出一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)，包括支架、晶粒、固晶膠和固晶位，其中，固晶位位于支架底部表面上，其上通過涂覆的固晶膠固定晶粒；該支架表面涂覆經(jīng)過表面鍍層處理的高反射率納米玻璃。其中，高反射率納米玻璃包括高揮發(fā)性透明溶劑與經(jīng)過表面鍍層處理的高反射率納米玻璃。其中，納米玻璃表面鍍層為類聚硅烷，高反射鍍層的厚度為10-200納米。其中， 納米玻璃粒徑為50-300納米。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板，光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜制程，再以翻模方式制作金屬屏蔽層；步驟 2，將高反射率納米玻璃溶液點(diǎn)入支架或基板，經(jīng)烘烤后去除溶劑，高反射鍍層納米玻璃沉積于支架或基板上。其中，步驟2中，以高揮發(fā)性的透明溶劑與表面鍍層處理的高反射率納米玻璃在行星式攪拌機(jī)進(jìn)行均勻高速攪拌，其轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm，產(chǎn)生高反射率納米玻璃溶液。其中，步驟2中，納米玻璃表面鍍層為類聚硅烷，高反射鍍層的厚度為10-200納米。其中，步驟2還包括步驟21，以點(diǎn)膠機(jī)將紅膠點(diǎn)入支架的固晶位與第二焊點(diǎn)之上，之后經(jīng)烘烤；步驟22，將高反射率納米玻璃溶液以點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)入支架，經(jīng)烘烤后去除溶劑，高反射鍍層納米玻璃沉積于支架上；步驟23，去除紅膠，恢復(fù)固晶位與第二焊點(diǎn)。其中，步驟2中，納米玻璃粒徑為50-300納米。本發(fā)明將納米玻璃與揮發(fā)性溶劑混合后，涂布于基板或支架的適當(dāng)位置上，經(jīng)加熱揮發(fā)溶劑后，納米玻璃均勻沉積于基板或支架表面，并充當(dāng)性質(zhì)優(yōu)越的反射層，防止漏光，增加外部量子效率。


圖1是高反射率納米玻璃支架或基板示意圖；圖2是具有納米微透鏡陣列的白光光子晶體的部分制備流程示意圖；圖3是高反射率納米玻璃支架或基板制程示意圖。如圖所示，為了能明確實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)注了特定的結(jié)構(gòu)和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整或者修改，所進(jìn)行的調(diào)整或者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。其中，在以下的描述中，將描述本發(fā)明的多個不同的方面，然而，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，可以僅僅利用本發(fā)明的一些或者全部結(jié)構(gòu)或者流程來實(shí)施本發(fā)明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數(shù)目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，為了不混淆本發(fā)明，對于一些眾所周知的特征將不再進(jìn)行詳細(xì)闡述?？偟膩碚f，本發(fā)明以經(jīng)過表面鍍層處理的高反射率納米玻璃作為全反射材料，搭配適合的加熱揮發(fā)溶劑制成納米玻璃溶液，在支架(Lead Frame)或基板(Substrate)的固晶位( Die bond pad)和第二焊點(diǎn)(2nd wire bonding pad)上，先以紅膠保護(hù)，再以點(diǎn)膠(Dispensing process)或以鋼網(wǎng)進(jìn)行精密印刷方式，將高反射率納米玻璃溶液點(diǎn)入支架 (反射杯內(nèi))或基板(表面)，再進(jìn)行烘烤去除溶劑，之后再去除紅膠，得到具高反射率的支架或基板。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，如圖1所示，提供一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以高反射率納米玻璃作為全反射材料處理的支架或基板，包括支架或者基板、晶粒、固晶膠和固晶位，其中，固晶位位于支架底部表面上，其上通過涂覆的固晶膠固定晶粒。其中，該支架或者基板表面涂覆由表面鍍層處理的高反射率納米玻璃。該高反射率納米玻璃包括適當(dāng)?shù)母邠]發(fā)性的透明溶劑與表面鍍層處理的高反射率納米玻璃。納米玻璃表面鍍層為類聚硅烷(Polysilane)，高反射鍍層(二氧化鈦Ti02) 的厚度為10-200納米，而納米玻璃粒徑為50-300納米。其中，支架或者基板內(nèi)布置金屬屏蔽層。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，提供該結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板，光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜制程，再以翻模方式制作金屬屏蔽層；步驟2，將高反射率納米玻璃溶液點(diǎn)入支架或基板，經(jīng)烘烤后去除溶劑，高反射鍍層納米玻璃沉積于支架或基板上。以下對該方法進(jìn)行詳細(xì)描述。其中，步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板， 光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜制程，再以翻模方式制作金屬屏蔽層；其中，如圖2A所示，使用電子束直寫(Electron Beam direct writing)方式在石英(Quartz)材料的光刻掩膜板(Photo mask)的鉻金屬層(Chromiumlayer)上進(jìn)行圖樣 (Pattern)制作，鉻金屬層厚度為10-30納米。如圖2B和2C所示，將光刻掩膜板(Photo mask)置于深紫外光曝光系統(tǒng)(De印 Ultraviolet Exposure System) Φ ^ B ^fJ M τ ； M(Negativephoto resist) (SU-8 ；厚度為0. 6-2. 0微米，使用真空旋轉(zhuǎn)涂布方式其轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm，前烤溫度為 70-120°C，時間為20-50分鐘)的光學(xué)級不銹鋼板(即涂布負(fù)型光刻膠的光刻掩膜板)進(jìn)行深紫外光曝光制程(曝光能量為500-1000KJ，曝光時間為0. 1-0. 8ms)；如圖2D和2E所示，之后進(jìn)行顯影制程(氫氧化鈉濃度3_8%，顯影時間10_30 秒，溫度25-50°C )，再進(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻對光學(xué)級不銹鋼板進(jìn)行蝕刻(時間10-50 秒)；如圖2F所示，之后以鎳鐵合金電鍍液(鎳鐵比例為7-9 3-1)進(jìn)行電鑄制程(溫度為45-70°C )，如圖2G所示，進(jìn)行剝膜制程(氫氧化鈉濃度5-10%，顯影時間50_80秒， 溫度50-80°C )，如圖2H所示，再以翻模方式制作金屬屏蔽(Metal mask)。
在步驟2中，將高反射率納米玻璃溶液點(diǎn)入支架或基板，經(jīng)烘烤后去除溶劑，高反射鍍層納米玻璃沉積于支架或基板上。具體地，如圖3A所示，以適當(dāng)?shù)母邠]發(fā)性的透明溶劑(如純水等)與表面鍍層處理的高反射率納米玻璃在行星式攪拌機(jī)進(jìn)行均勻高速攪拌(High speed stirring)，其轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm。納米玻璃表面鍍層為類聚硅烷 (Polysilane)，而高反射鍍層(二氧化鈦Ti02)的厚度為10-200納米，而納米玻璃粒徑為 50-300 納米。之后，如圖3B所示，以點(diǎn)膠機(jī)(Dispenser)將紅膠(Red Glue)點(diǎn)入支架或者基板的固晶位(Die bond pad)與第二焊點(diǎn)(2nd wire bonding pad)之上，之后經(jīng)烘烤 (80-160°C ；10-50分鐘)。支架或者基板內(nèi)布置金屬屏蔽層。之后，如圖3C所示，將高反射率納米玻璃溶液以點(diǎn)膠機(jī)(Dispenser)點(diǎn)入支架或基板，經(jīng)烘烤后(50-16(TC; 10-90分鐘)去除溶劑，高反射鍍層納米玻璃沉積于支架或基板
上。 之后，如圖3D所示，去除紅膠，恢復(fù)固晶位(Die bond pad)與第二焊點(diǎn)(2nd wire bonding pad)位置。之后，通過固晶、焊線、點(diǎn)膠和分光分色將晶粒芯片安裝到固晶位上，進(jìn)行封裝。最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對本技術(shù)方法進(jìn)行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其他的修改、變化、應(yīng)用和實(shí)施例，并且因此認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實(shí)施例都在本發(fā)明的精神和教導(dǎo)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)，包括支架、晶粒、固晶膠和固晶位，其中，固晶位位于支架底部表面上，其上通過涂覆的固晶膠固定晶粒；其特征在于，該支架表面涂覆經(jīng)過表面鍍層處理的高反射率納米玻璃層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，高反射率納米玻璃層包括高揮發(fā)性透明溶劑與經(jīng)過表面鍍層處理的高反射率納米玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，納米玻璃表面鍍層為類聚硅烷，高反射鍍層的厚度為10-200納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，納米玻璃粒徑為50-300納米。
5.一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板，光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜制程，再以翻模方式制作金屬屏蔽層；步驟2，將高反射率納米玻璃溶液點(diǎn)入包含金屬屏蔽層的支架，經(jīng)烘烤后去除溶劑，高反射鍍層納米玻璃沉積于支架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟2中，以高揮發(fā)性的透明溶劑與表面鍍層處理的高反射率納米玻璃在行星式攪拌機(jī)進(jìn)行均勻高速攪拌，其轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm，產(chǎn)生高反射率納米玻璃溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，步驟2中，納米玻璃表面鍍層為類聚硅烷，高反射鍍層的厚度為10-200納米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，步驟2還包括步驟21，以點(diǎn)膠機(jī)將紅膠點(diǎn)入支架的固晶位與第二焊點(diǎn)之上，之后經(jīng)烘烤；步驟22，將高反射率納米玻璃溶液以點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)入支架，經(jīng)烘烤后去除溶劑，高反射鍍層納米玻璃沉積于支架上；步驟23，去除紅膠，恢復(fù)固晶位與第二焊點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，步驟2中，納米玻璃粒徑為50-300納米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED燈封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，該結(jié)構(gòu)包括支架、晶粒、固晶膠和固晶位，其中，固晶位位于支架底部表面上，其上通過涂覆的固晶膠固定晶粒；該支架表面涂覆經(jīng)過表面鍍層處理的高反射率納米玻璃層。
文檔編號H01L33/48GK102324459SQ20111030974
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者王培賢, 蘇晉平 申請人:廣東昭信燈具有限公司