專利名稱：利用表面改性實(shí)現(xiàn)無透鏡封裝的led封裝器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED封裝器件，尤其涉及通過對封裝基體進(jìn)行表面改性來控制熒光粉層和硅膠層幾何形狀、從而實(shí)現(xiàn)無透鏡封裝的封裝器件。
背景技術(shù)：
LED (Light Emitting Diode)是一種基于P_N結(jié)電致發(fā)光原理制成的半導(dǎo)體發(fā)光器件，具有電光轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、環(huán)保節(jié)能、體積小等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)綠色照明光源，如能應(yīng)用于傳統(tǒng)照明領(lǐng)域?qū)⒌玫绞诛@著的節(jié)能效果，這在全球能源日趨緊張的當(dāng)今意義重大。隨著以氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)的突破，基于大功率高亮度發(fā)光二極管(LED)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)在全球迅速興起，正成為半導(dǎo)體光電子產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，并在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域引發(fā)了一場革命。LED由于其獨(dú)特的優(yōu)越性，已經(jīng)開始在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，被業(yè)界認(rèn)為是未來照明技術(shù)的主要發(fā)展方向，具有巨大的市場潛力。LED封裝作為LED產(chǎn)業(yè)的中游環(huán)節(jié)，對實(shí)現(xiàn)LED照明的快速推廣具有重要意義。提高LED的發(fā)光效率、發(fā)光質(zhì)量，可靠性，與此同時(shí)降低LED的成本，是LED封裝的主要目的。目前在高亮度白光LED領(lǐng)域，制備LED封裝模塊常用的封裝方法是在芯片表面點(diǎn)涂熒光粉膠后，通過灌膠的方式在芯片和外封透鏡或模具之間的空隙中沖入硅膠。在這種方法中，透鏡或模具需提前制備，且透鏡也需模具制造，不可避免地在生產(chǎn)成本中加入模具費(fèi)用。此外，模具為方便脫模所加入的脫模劑或其它化學(xué)制劑會(huì)在硅膠中引入雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在灌封和使用過程中會(huì)引入如濕氣等加速器件失效的因素。因而在LED封裝中找尋一種操作簡單，成本低廉的無透鏡封裝方法意義重大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于通過在LED封裝基體表面增加表面改性層，使熒光粉膠、 硅膠與封裝基體表面的潤濕角改變，從而提供一種無透鏡化的白光LED封裝器件。按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型的LED封裝器件包括封裝基體，設(shè)置在封裝基體上的LED芯片，設(shè)置在封裝基體上以LED芯片為中心形成環(huán)形包圍區(qū)域的表面改性層，以及分別點(diǎn)涂在所述環(huán)形包圍區(qū)域內(nèi)、用于對LED芯片進(jìn)行包裹封裝的熒光粉膠層和硅膠層，所述表面改性層用于改變熒光粉膠層和硅膠層與封裝基體表面之間的潤濕角。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述表面改性層所構(gòu)成的形狀例如為方形、圓形、規(guī)則或不規(guī)則的多邊形。所述表面改性層可以是封閉或不封閉的，或由不同的不封閉層連接形成封閉層。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述表面改性層位于同一平面或不同平面上。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述表面改性層的材料是表面能與封裝基體表面能不同的金屬材料、納米材料或親硅膠或疏硅膠材料，例如氟硅高分子材料、石墨片、納米二氧化鈦等。[0014]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，設(shè)置在封裝基體上的LED芯片的數(shù)量為1個(gè)或2個(gè)以上，其中多個(gè)芯片的情況下芯片的分布可以是陣列式或其他規(guī)則分布形式。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，位于封裝器件最外層的所述熒光粉膠層或硅膠層形成為透鏡形狀。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述封裝基體為平板型結(jié)構(gòu)或反光杯型結(jié)構(gòu)。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述硅膠層為多層，其中一層或多層位于所述熒光粉膠層內(nèi)， 其它層均位于熒光粉膠層外。按照本實(shí)用新型的另一方面，本實(shí)用新型的LED封裝器件包括封裝基體，設(shè)置在封裝基體上的2個(gè)以上的LED芯片，設(shè)置在封裝基體上以各個(gè)LED芯片為中心分別形成環(huán)形包圍區(qū)域的表面改性層，點(diǎn)涂在最內(nèi)側(cè)所述環(huán)形包圍區(qū)域內(nèi)、用于對各個(gè)LED芯片進(jìn)行包裹封裝的熒光粉膠層，以及點(diǎn)涂在外側(cè)所述環(huán)形包圍區(qū)域內(nèi)、用于對相鄰LED芯片及相應(yīng)熒光粉膠層一起進(jìn)行包裹封裝的硅膠層，所述表面改性層用于改變熒光粉膠層和硅膠層與封裝基體表面之間的潤濕角。通過本實(shí)用新型提供的LED封裝器件及其方法，由于表面改性層的改性作用，使封裝器體最外層為熒光粉膠層或硅膠層，而且其表面形狀具備設(shè)計(jì)要求。本實(shí)用新型提供的LED封裝器件利用表面改性層的改性作用，實(shí)現(xiàn)無透鏡封裝。
以下結(jié)合附圖來進(jìn)一步具體描述按照本實(shí)用新型的多個(gè)實(shí)施例。

圖1為按照本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的示意圖，其中圖1(a)是將熒光粉膠層設(shè)置在內(nèi)而硅膠層設(shè)置在外的情形，圖1(b)是將熒光粉膠層設(shè)置在外而硅膠層設(shè)置在內(nèi)的情形；圖2為按照本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的示意圖；圖3為按照本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的示意圖；圖4為按照本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的示意圖；圖5為按照本實(shí)用新型的第五實(shí)施例的示意圖；圖6為按照本實(shí)用新型的第六實(shí)施例的示意圖；圖中符號(hào)說明1平板型封裝基體2LED芯片3熒光粉膠層4硅膠層5表面改性層(疏硅膠) 6表面改性層(親硅膠)7反光杯型封裝基體
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
以下結(jié)合附圖來進(jìn)一步具體說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。圖1為按照本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的示意圖，其中圖1(a)是將熒光粉膠層設(shè)置在內(nèi)而硅膠層設(shè)置在外的情形，圖 1(b)是將熒光粉膠層設(shè)置在外而硅膠層設(shè)置在內(nèi)的情形。參見圖1，LED器件的結(jié)構(gòu)由封
4裝基體1，LED芯片2，熒光粉膠層3，硅膠層4，表面改性層5組成。LED芯片貼裝在封裝基體1中。封裝基體1是平板型結(jié)構(gòu)或反光杯型結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中為平板型結(jié)構(gòu)。 封裝基體1上有一個(gè)或多個(gè)表面改性層5，本實(shí)施例中包含2個(gè)表面改性層。表面改性層 5形成為環(huán)繞包圍LED芯片的環(huán)形，環(huán)的形狀可以是方形或圓形、或者規(guī)則或不規(guī)則的多邊形或其他形狀，環(huán)可以是封閉的或不封閉或由不同的不封閉層連接形成的封閉層。各個(gè)表面改性層可以位于同一個(gè)平面上或在不同平面上，本實(shí)施例中，各改性層位于同一平面上。 每個(gè)改性層的寬度是相同的或不相同，本實(shí)施例中各層寬度相同。表面改性層5的材料是表面能與原封裝基體表面能不同的金屬材料、納米材料或親硅膠或疏硅膠材料，如氟硅高分子材料、石墨片、納米二氧化鈦等材料。這些材料可以通過噴涂、鍵合、印刷或其它方法連接在封裝基體1上。封裝基體1的材料可以是金屬、陶瓷、單晶硅或其它材料。本實(shí)施例中，LED芯片2可以首先被熒光粉膠層3包裹，再被硅膠層4包裹；也可以首先被硅膠層4包裹，再被熒光粉膠層3包覆。位于最外層的硅膠層4或熒光粉膠層3 為透鏡形狀。本實(shí)施例中的LED芯片2為水平電極正裝芯片或垂直電極正裝芯片或倒裝芯片。平面電極正裝芯片或垂直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基體上，倒裝芯片采用焊球倒裝在封裝基體上。所述的LED芯片包括藍(lán)光發(fā)光芯片和紫外發(fā)光芯片，所述的熒光粉依據(jù)芯片類型采用不同類型的熒光粉。具體的封裝方法可包含以下步驟在封裝基體的表面上設(shè)置環(huán)形分布的表面改性層，該表面改性層用于改變熒光粉膠和硅膠這些封裝材料與封裝基體表面之間的潤濕角；環(huán)的形狀例如方形、圓形、規(guī)則或不規(guī)則的多邊形。環(huán)是封閉或不封閉結(jié)構(gòu)；各個(gè)改性層之間的距離由所需的熒光粉膠或硅膠的厚度決定；將LED芯片貼裝在封裝基體的表面上，并依據(jù)芯片類型采取合適的電互連；在封裝基體的表面上由所述表面改性層包圍的不同環(huán)形區(qū)域內(nèi)，通過點(diǎn)膠設(shè)備分別將熒光粉膠和硅膠均勻點(diǎn)涂在封裝基體上，形成用于包裹封裝LED芯片的熒光粉膠層和硅膠層；其中可以通過控制點(diǎn)膠的速度和膠量，使得熒光粉膠或硅膠在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)具備符合設(shè)計(jì)要求的表面形狀，在本實(shí)施例中被形成為透鏡形狀； 控制溫度，使得整個(gè)封裝器件完全固化以完成封裝。封裝方法基于熒光粉膠和硅膠的物理化學(xué)性質(zhì)，通過在LED封裝基體1的上表面增加表面改性層5，使熒光粉膠層3、硅膠層4與封裝基體1上表面的潤濕角改變。貼裝芯片后，逐步點(diǎn)涂熒光粉膠和硅膠分別來形成熒光粉膠層和硅膠層，熒光粉膠層3或硅膠層4 在封裝基體1表面上的形狀受表面改性層5的控制，其它部分在表面張力和重力的共同作用下形成穩(wěn)定形狀。通過控制熒光粉膠或硅膠的量，最終形成表面形狀具備設(shè)計(jì)要求的包括熒光粉層、硅膠層等的封裝體。其具體過程為當(dāng)熒光粉膠或硅膠流動(dòng)到改性層的內(nèi)側(cè)面時(shí)，由于受到潤濕角變化的影響，熒光粉膠或硅膠會(huì)停止流動(dòng)或進(jìn)一步流動(dòng)，其在基體表面上的形狀受表面改性層限制。改性層可以是親硅膠層或疏硅膠層，本實(shí)施例中的為疏硅膠層。當(dāng)繼續(xù)增加點(diǎn)膠量時(shí)，熒光粉膠或硅膠會(huì)在表面張力和重力的共同作用下發(fā)生改變， 因而可以通過控制點(diǎn)膠量來生成滿足要求的表面形狀。實(shí)施例二參見圖2，LED器件的結(jié)構(gòu)由LED芯片2，熒光粉膠層3，硅膠層4，表面改性層5組成。LED芯片貼裝在封裝基體1中。封裝基體1是平板型結(jié)構(gòu)或反光杯型結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中為平板型結(jié)構(gòu)。封裝基體1上有一個(gè)或多個(gè)表面改性層5，本實(shí)施例中包含4個(gè)表面改性層。表面改性層5形成為包圍LED芯片的環(huán)形，環(huán)的形狀可以是方形或圓形、規(guī)則或不規(guī)則的多邊形或其它形狀，環(huán)可以是封閉的或不封閉或由不同的不封閉層連接形成的封閉層。 每個(gè)表面改性層可以位于同一個(gè)平面上或在不同平面上，本實(shí)施例中各改性層位于同一平面上。每個(gè)改性層的寬度是相同的或不相同，本實(shí)施例中各層寬度相同。改性層5的材料是表面能與原封裝基體表面能不同的金屬材料、納米材料或其它親硅膠或疏硅膠材料，如氟硅高分子材料、石墨片、納米二氧化鈦等。這些材料可以通過噴涂、鍵合、印刷或其它方法連接在封裝基體1上。封裝基體1的材料可以是金屬、陶瓷、單晶硅或其它材料。本實(shí)施例中，LED芯片2首先被硅膠層4包覆，再被熒光粉膠層3包覆，再被多層硅膠層4包覆，硅膠層4最外層形狀為透鏡形狀。本實(shí)施例中的LED芯片2為水平電極正裝芯片或垂直電極正裝芯片或倒裝芯片。平面電極正裝芯片或垂直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基體上，倒裝芯片采用焊球倒裝在封裝基體上。所述的LED芯片包括藍(lán)光發(fā)光芯片和紫外發(fā)光芯片，所述的熒光粉依據(jù)芯片類型采用不同類型的熒光粉。具體的封裝方法可與實(shí)施例一相類似，主要不同之處在于額外增加了數(shù)個(gè)硅膠層。實(shí)施例三實(shí)施例三與實(shí)施例一所不同的是實(shí)施例三的封裝基體為反光杯型封裝基體7。封裝基體的反光杯面上由有疏硅膠層構(gòu)成的表面改性層5和由親硅膠層構(gòu)成的表面改性層 6。在本實(shí)施例中，疏硅膠層通過增大熒光粉與封裝基體表面的潤濕角，限制熒光粉膠的位置，通過改變熒光粉膠量，可以控制熒光粉層上表面形狀，本實(shí)施例中熒光粉層為凸形。親硅膠層減小硅膠與封裝基體表面的潤濕角，使硅膠上表面形成符合設(shè)計(jì)要求的形狀(尤其是凹形)，本實(shí)施例中硅膠層為凹形形。具體參見附圖3。實(shí)施例四實(shí)施例四與實(shí)施例三所不同的是疏硅膠層5與親硅膠層6的相對位置，本實(shí)施例中熒光粉層上表面形狀為凹形，硅膠層上表面形狀為凸形，具體參見附圖4。實(shí)施例五實(shí)施例五與實(shí)施例一所不同的是實(shí)施例四中為多芯片封裝模塊，封裝基體1上有多個(gè)LED芯片，每個(gè)LED芯片2被熒光粉膠層3包覆，每個(gè)熒光粉膠層3被硅膠層4包覆形成符合設(shè)計(jì)要求的表面形狀，具體參見附圖5。當(dāng)然，也可以如同圖2中那樣，LED芯片2也可以被多層硅膠層4包覆，硅膠層4最外層形狀為透鏡形狀。實(shí)施例六實(shí)施例六與實(shí)施例五所不同的是，實(shí)施例六中多個(gè)LED芯片2和熒光粉膠層3被同一個(gè)硅膠層4包覆，具體參見附圖6。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解，以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，但本實(shí)用新型不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本實(shí)用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種LED封裝器件，包括封裝基體，設(shè)置在封裝基體上的LED芯片，設(shè)置在封裝基體上以LED芯片為中心形成環(huán)形包圍區(qū)域的表面改性層，以及分別點(diǎn)涂在所述環(huán)形包圍區(qū)域內(nèi)、用于對LED芯片進(jìn)行包裹封裝的熒光粉膠層和硅膠層，所述表面改性層用于改變熒光粉膠層和硅膠層與封裝基體表面之間的潤濕角。
2.如權(quán)利要求1所述的LED封裝器件，其特征在于，所述表面改性層為封閉或不封閉的，或由不同的不封閉層連接形成封閉層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的LED封裝器件，其特征在于，所述表面改性層的材料是表面能與封裝基體表面能不同的金屬材料、納米材料或親硅膠或疏硅膠材料。
4.如權(quán)利要求3所述的LED封裝器件，其特征在于，所述表面改性層的材料為氟硅高分子材料、石墨片或者納米二氧化鈦。
5.如權(quán)利要求1所述的LED封裝器件，其特征在于，所述設(shè)置在封裝基體上的LED芯片的數(shù)量為1個(gè)或2個(gè)以上。
6.如權(quán)利要求1所述的LED封裝器件，其特征在于，位于封裝器件最外層的所述熒光粉膠層或硅膠層形成為透鏡形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的LED封裝器件，其特征在于，所述封裝基體為平板型結(jié)構(gòu)或反光杯型結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的LED封裝器件，其特征在于，所述硅膠層為多層，其中一層或多層位于所述熒光粉膠層內(nèi)，其它層均位于熒光粉膠層外。
9.一種LED封裝器件，包括封裝基體，設(shè)置在封裝基體上的2個(gè)以上的LED芯片，設(shè)置在封裝基體上以各個(gè)LED芯片為中心分別形成環(huán)形包圍區(qū)域的表面改性層，點(diǎn)涂在最內(nèi)側(cè)所述環(huán)形包圍區(qū)域內(nèi)、用于對各個(gè)LED芯片進(jìn)行包裹封裝的熒光粉膠層，以及點(diǎn)涂在外側(cè)所述環(huán)形包圍區(qū)域內(nèi)、用于對相鄰LED芯片及相應(yīng)熒光粉膠層一起進(jìn)行包裹封裝的硅膠層，所述表面改性層用于改變熒光粉膠層和硅膠層與封裝基體表面之間的潤濕角。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用表面改性實(shí)現(xiàn)無透鏡封裝的LED封裝器件，該封裝器件包括封裝基體，設(shè)置在封裝基體上的LED芯片，設(shè)置在封裝基體上以LED芯片為中心形成環(huán)形包圍區(qū)域的表面改性層，以及分別點(diǎn)涂所述環(huán)形包圍區(qū)域內(nèi)、用于對LED芯片進(jìn)行包裹封裝的熒光粉膠層和硅膠層，所述表面改性層用于改變熒光粉膠層和硅膠層與封裝基體表面之間的潤濕角。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是通過改變熒光粉膠與硅膠在封裝基體表面的潤濕角，利用表面改性層影響硅膠和熒光粉膠的流動(dòng)，結(jié)合硅膠和熒光粉膠的表面張力，形成具備設(shè)計(jì)要求的熒光粉層和硅膠層，實(shí)現(xiàn)無透鏡封裝。該方法具有成本低、操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L33/52GK202332961SQ20112049720
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者付星, 劉勝, 羅小兵, 鄭懷 申請人:華中科技大學(xué)