專利名稱：一種發(fā)光二極管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管。本發(fā)明還涉及一種發(fā)光二極管的制造方法。
背景技術：
發(fā)光二極管(Light Emi tting Diode)是在半導體p_n結兩端施加正向電壓時發(fā)出紫外、可見或紅外光的發(fā)光器件，是新一代的固體發(fā)光光源。由于它具有體積小、壽命長、驅動電壓低、反應速度快、耐震、耐熱等特性，自從1964年第一支發(fā)光二極管問世以來，人們一直沒有停止研究和開發(fā)的腳步，隨著發(fā)光材料的開發(fā)和半導體制作工藝的改進，以及芯片生長過程中引入了分布式布拉格發(fā)射的結構、光學微腔和量子阱結構等，使半導體照明用的發(fā)光二極管效率在近幾年得到不斷提高。隨著發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，高效發(fā)光二極管的應用范圍在逐步擴大化，相應地對其性能也日益提出更高的要求，包括亮度、顯色性能、光色一致性等。改善發(fā)光二極管性能需要重點研究的方向包括涂覆熒光粉技術，熒光粉在膠體中分散不均勻的問題，熒光粉沉淀的問題以及發(fā)光二極管芯片的散熱的問題。特別是如何解決芯片的散熱問題，將對發(fā)光二極管的光電特性和使用壽命等性能指標起到重要影響，對于整個發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。一般來說，發(fā)光二極管工作是否穩(wěn)定，品質好壞，與發(fā)光二極管本身散熱至關重要，目前市場上的高亮度發(fā)光二極管燈的散熱，常常采用自然散熱，效果并不理想。發(fā)光二極管發(fā)熱的原因是因為所加入的電能并沒有全部轉化為光能，而是一部分轉化成為熱能。目前有很多方法來解決發(fā)光二極管的散熱，例如采用散熱更好的藍寶石襯底材料，但是藍寶石要使用銀膠固晶，而銀膠的導熱也很差?；蛘哌x用碳化硅襯底，而碳化硅唯一的缺點是成本太高。還有通過涂覆導熱膠的方法，但導熱膠的涂覆不均勻反而會產(chǎn)生更壞的效果。除此之外導熱管技術、空氣對流等技術也是解決發(fā)光二極管散熱問題的選擇，但由于成本等問題，使得這些技術并沒有得到較大范圍的應用。金屬納米材料具有的較大的比表面積，使其具有良好的熱學性能；同時，金屬納米材料具有很高的光透過率，可以達到80%以上。因此，將金屬納米材料應用到發(fā)光二極管散熱技術中來，是一個很好的解決方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種發(fā)光二極管，有效傳導發(fā)光二極管芯片產(chǎn)生的熱量，防止發(fā)光二極管芯片高溫老化，延長發(fā)光二極管的使用壽命。本發(fā)明還要提供一種發(fā)光二極管的制造方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的一種發(fā)光二極管，包括底座，底座上安裝有發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管芯片上具有發(fā)光層，所述發(fā)光層上表面設置有金屬納米材料包覆層，底座上還設置有將發(fā)光二極管芯片、發(fā)光層和金屬納米材料包覆層包裹的外封裝膠。作為上述技術方案的改進，所述金屬納米材料包覆層為金屬納米線、金屬合金納米線、金屬異質結納米線、金屬納米顆粒中的一種或者多種的組合。
作為上述技術方案的改進，所述發(fā)光二極管芯片為發(fā)藍光或紫外光的芯片。一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟:①選擇與熒光粉匹配的發(fā)光二極管芯片，使發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光能有效激發(fā)熒光粉；②采用固晶膠把發(fā)光二極管芯片粘合在底座上；③在發(fā)光二極管芯片上引出電極；④在發(fā)光二極管芯片上涂覆熒光粉形成發(fā)光層；⑤將金屬納米材料包覆層制備于步驟④得到的發(fā)光層的上表面；⑥將制備好的發(fā)光二極管采用外封裝膠進行封裝；⑦最后測試發(fā)光二極管的各項光電性能和參數(shù)。其中，步驟④所述熒光粉是借助一種藍光或紫外光激發(fā)而發(fā)光的熒光材料。本發(fā)明的有益效果是:這種發(fā)光二極管采用金屬納米材料包覆層包覆發(fā)光二極管的發(fā)光層上表面，金屬納米材料具有的優(yōu)良導熱性使之可以有效地傳導發(fā)光二極管芯片產(chǎn)生的熱量，減弱發(fā)光二極管的光衰減，提高器件的運行壽命，對于高性能發(fā)光二極管的制備具有巨大的意義。


下面結合附圖和具 體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式參照圖1，本發(fā)明的一種發(fā)光二極管，包括底座1，底座I上安裝有發(fā)光二極管芯片2，發(fā)光二極管芯片2上具有發(fā)光層3，所述發(fā)光層3上表面設置有金屬納米材料包覆層4，底座I上還設置有將發(fā)光二極管芯片2、發(fā)光層3和金屬納米材料包覆層4包裹的外封裝膠
5。這種發(fā)光二極管采用金屬納米材料包覆層包覆發(fā)光二極管的發(fā)光層上表面，金屬納米材料具有的優(yōu)良導熱性使之可以有效地傳導發(fā)光二極管芯片產(chǎn)生的熱量，減弱發(fā)光二極管的光裳減，提聞器件的運行壽命，對于聞性能發(fā)光~■極管的制備具有巨大的意義。本發(fā)明中底座I為發(fā)光二極管的依托，它要求有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，良好的導電性和導熱性。所述金屬納米材料包覆層4為金屬納米線、金屬合金納米線、金屬異質結納米線、金屬納米顆粒中的一種或者多種的組合。所述金屬納米線包括:鐵納米線、銅納米線、銀納米線、金納米線、鋁納米線、鎳納米線、鈷納米線、錳納米線、鎘納米線、銦納米線、錫納米線、鎢納米線和鉬納米線。所述金屬合金納米線包括:銅鐵合金納米線、銀鐵合金納米線、金鐵合金納米線、鋁鐵合金納米線、鎳鐵合金納米線、鈷鐵合金納米線、錳鐵合金納米線、鎘鐵合金納米線、銦鐵合金納米線、錫鐵合金納米線、鎢鐵合金納米線、鉬鐵合金納米線、銀銅合金納米線、金銅合金納米線、鋁銅合金納米線、鎳銅合金納米線、鈷銅合金納米線、錳銅合金納米線、鎘銅合金納米線、錫銅合金納米線、鎢銅合金納米線、鉬銅合金納米線、金銀合金納米線、鋁銀合金納米線、鎳銀合金納米線、鈷銀合金納米線、錳銀合金納米線、鎘銀合金納米線、銦銀合金納米線、錫銀合金納米線、鎢銀合金納米線、鉬銀合金納米線、鋁金合金納米線、鎳金合金納米線、鈷金合金納米線、錳金合金納米線、鎘金合金納米線、銦金合金納米線、錫金合金納米線、鶴金合金納米線、鈷鎳合金納米線、猛鎳合金納米線、鎘鎳合金納米線、銦鎳合金納米線、錫鎳合金納米線、鶴鎳合金納米線、鉬鎳合金納米線、鎘猛合金納米線、銦猛合金納米線、錫錳合金納米線、鎢錳合金納米線、鉬錳合金納米線、銦鎘合金納米線、錫鎘合金納米線、鎢鎘合金納米線、鉬鎘合金納米線、錫銦合金納米線、鎢銦合金納米線、鉬銦合金納米線、鎢錫合金納米線、鉬錫合金納米線、鉬鎢合金納米線。所述金屬異質結納米線包括:銅鐵異質結納米線、銀鐵異質結納米線、金鐵異質結納米線、鋁鐵異質結納米線、鎳鐵異質結納米線、鈷鐵異質結納米線、錳鐵異質結納米線、鎘鐵異質結納米線、銦鐵異質結納米線、錫鐵異質結納米線、鎢鐵異質結納米線、鉬鐵異質結納米線、銀銅異質結納米線、金銅異質結納米線、鋁銅異質結納米線、鎳銅異質結納米線、鈷銅異質結納米線、錳銅異質結納米線、鎘銅異質結納米線、錫銅異質結納米線、鎢銅異質結納米線、鉬銅異質結納米線、金銀異質結納米線、鋁銀異質結納米線、鎳銀異質結納米線、鈷銀異質結納米線、錳銀異質結納米線、鎘銀異質結納米線、銦銀異質結納米線、錫銀異質結納米線、鎢銀異質結納米線、鉬銀異質結納米線、鋁金異質結納米線、鎳金異質結納米線、鈷金異質結納米線、錳金異質結納米線、鎘金異質結納米線、銦金異質結納米線、錫金異質結納米線、鎢金異質結納米線、鈷鎳異質結納米線、錳鎳異質結納米線、鎘鎳異質結納米線、銦鎳異質結納米線、錫鎳異質結納米線、鎢鎳異質結納米線、鉬鎳異質結納米線、鎘錳異質結納米線、銦錳異質結納米線、錫錳異質結納米線、鎢錳異質結納米線、鉬錳異質結納米線、銦鎘異質結納米線、錫鎘異質結納米線、鎢鎘異質結納米線、鉬鎘異質結納米線、錫銦異質結納米線、鎢銦異質結納米線、鉬銦異質結納米線、鎢錫異質結納米線、鉬錫異質結納米線、鉬鎢異質結納米線。所述金屬納米顆粒包括:鐵納米顆粒、銅納米顆粒、銀納米顆粒、金納米顆粒、招納米顆粒、鎳納米顆粒、鈷納米顆粒、猛納米顆粒、鎘納米顆粒、銦納米顆粒、錫納米顆粒、媽納米顆粒和鉬納米顆粒。所述發(fā)光二極管芯片2為發(fā)藍光或紫外光的芯片，作為激發(fā)熒光粉發(fā)光的光源，有較好的光功率以及發(fā)光波長與突光材料有很好的匹配。一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟:①選擇與熒光粉匹配的發(fā)光二極管芯片2，使發(fā)光二極管芯片2發(fā)出的光能有效激發(fā)熒光粉； ②采用固晶膠把發(fā)光二極管芯片2粘合在底座I上；③在發(fā)光二極管芯片2上引出電極；④在發(fā)光二極管芯片2上涂覆熒光粉形成發(fā)光層3 ；⑤將金屬納米材料包覆層4制備于步驟④得到的發(fā)光層3的上表面；⑥將制備好的發(fā)光二極管采用外封裝膠5進行封裝；⑦最后測試發(fā)光二極管的各項光電性能和參數(shù)。其中，步驟④所述熒光粉是借助一種藍光或紫外光激發(fā)而發(fā)光的熒光材料。實施例1如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用藍光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受藍光激發(fā)產(chǎn)生黃光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用金納米線，所述金納米線包覆層的厚度為40nm。制備方法如下:①選擇合適的固晶膠把發(fā)光二極管芯片粘合在底座上；②在發(fā)光二極管芯片上引出電極；③在發(fā)光二極管芯片上涂覆熒光粉；④將金納米線包覆層制備在步驟③得到的發(fā)光層上表面上；⑤將上述制備好的發(fā)光二極管進行封裝；⑥測試器件的各項光電性能和參數(shù)。實施例2如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用藍光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受藍光激發(fā)產(chǎn)生綠光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用銅納米線，所述銅納米線包覆層的厚度為50nm。制備流程與實施例1相似。實施例3如圖1所示的發(fā) 光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用藍光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受藍光激發(fā)產(chǎn)生紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用鎳納米線，所述鎳納米線包覆層的厚度為60nm。制備流程與實施例1相似。實施例4如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用藍光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受藍光激發(fā)產(chǎn)生紅光和綠光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用銀納米線，所述銀納米線包覆層的厚度為70nm。制備流程與實施例1相似。表I為采用常規(guī)發(fā)光層的發(fā)光二極管與實施例4中的發(fā)光二極管的各項性能參數(shù)。
性能參數(shù)采用常規(guī)發(fā)光層的發(fā)光本發(fā)明實施例4中的發(fā)光
_ 二極管_ 二極管_
壽命(小時)__ 30000__ 43500
色溫(k)__7200__7488_
顯色指數(shù)__89__95 _
色坐標(X，Y)__(0.312，0.323)__(0.331, 0.327)_
驅動60分鐘后器件的溫72 58度(攝氏度)___
實施例5如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用銀銅合金納米線，所述銀銅合金納米線包覆層的厚度為80nm。制備流程與實施例1相似。實施例6如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生綠光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用鎳鐵合金納米線，所述鎳鐵合金納米線包覆層的厚度為90nm。制備流程與實施例1相似。實施例7如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生黃光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用金銅異質結納米線，所述金銅異質結納米線包覆層的厚度為lOOnm。制備流程與實施例1相似。實施例8如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用鉬銀異質結納米線，所述鉬銀異質結納米線包覆層的厚度為llOnm。制備流程與實施例1相似。實施例9如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光和黃光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用銀納米顆粒，所述銀納米顆粒包覆層的厚度為40nm。制備流程與實施例1相似。實施例10如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光、綠光和紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用金納米顆粒，所述金納米顆粒包覆層的厚度為50nm。制備流程與實施例1相似。實施例11如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光、綠光和紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用銀納米線和銅納米顆粒的混合物，所述銀納米線和銅納米顆粒的混合物包覆層的厚度為60nm。制備流程與實施例1相似。實施例12如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光、綠光和紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用金銀合金納米線和鎳納米顆粒的混合物，所述金銀合金納米線和鎳納米顆粒的混合物包覆層的厚度為70nm。制備流程與實施例1相似。實施例13如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光、綠光和紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用錫鎳合金納米線和鈷納米顆粒的混合物，所述錫鎳合金納米線和鈷納米顆粒的混合物包覆層的厚度為80nm。制備流程與實施例1相似。實施例14如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光、綠光和紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用金銅異質結納米線和鐵納米顆粒的混合物，所述金銅異質結納米線和鐵納米顆粒的混合物包覆層的厚度為90nm。制備流程與實施例1相似。實施例15如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光、綠光和紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用鎘鎳異質結納米線和銀納米顆粒的混合物，所述鎘鎳異質結納米線和銀納米顆粒的混合物包覆層的厚度為lOOnm。制備流程與實施例1相似。實施例16如圖1所示的發(fā)光二極管結構，發(fā)光二極管芯片2采用紫外光發(fā)光二極管芯片，發(fā)光層3采用受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍光、綠光和紅光的熒光粉，金屬納米材料包覆層4采用鈷納米線和錫銅合金納米線的混合物，所述鈷納米線和錫銅合金納米線的混合物包覆層的厚度為 llOnm。制備流程與實施例1相似。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實施方式，只要以基本相同手段實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案都屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括底座(I)，底座(I)上安裝有發(fā)光二極管芯片(2),發(fā)光二極管芯片(2)上具有發(fā)光層(3)，其特征在于:所述發(fā)光層(3)上表面設置有金屬納米材料包覆層(4)，底座(I)上還設置有將發(fā)光二極管芯片(2)、發(fā)光層(3)和金屬納米材料包覆層(4)包裹的外封裝膠(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述金屬納米材料包覆層(4)為金屬納米線、金屬合金納米線、金屬異質結納米線、金屬納米顆粒中的一種或者多種的組入口 ο
3.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述發(fā)光二極管芯片(2)為發(fā)藍光或紫外光的芯片。
4.一種發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于:包括以下步驟: ①選擇與熒光粉匹配的發(fā)光二極管芯片(2)，使發(fā)光二極管芯片(2)發(fā)出的光能有效激發(fā)熒光粉； ②采用固晶膠把發(fā)光二極管芯片(2)粘合在底座(I)上； ③在發(fā)光二極管芯片(2)上引出電極； ④在發(fā)光二極管芯片(2)上涂覆熒光粉形成發(fā)光層(3)； ⑤將金屬納米材料包覆層(4)制備于步驟④得到的發(fā)光層(3)的上表面； ⑥將制備好的發(fā)光二極管采用外封裝膠(5)進行封裝； ⑦最后測試發(fā)光二極管的各項光電性能和參數(shù)。
5.根據(jù)權利要求4所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于:步驟④所述熒光粉是借助一種藍光或紫外光激發(fā)而發(fā)光的熒光材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管及其制造方法，該發(fā)光二極管器件結構包括底座、發(fā)光二極管芯片和發(fā)光二極管芯片上的發(fā)光層，發(fā)光層上表面有金屬納米材料包覆層。由于金屬納米結構較大的比表面積，因而具有優(yōu)良的導熱性能，將金屬納米材料包覆在發(fā)光層上表面，可以有效傳導發(fā)光二極管芯片產(chǎn)生的熱量，防止發(fā)光二極管芯片高溫老化，延長發(fā)光二極管的使用壽命。
文檔編號H01L33/64GK103151448SQ201310088278
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權日2013年3月15日
發(fā)明者閉偉煥, 趙文強, 李紹榮, 于軍勝, 馬云輝 申請人:中山達華智能科技股份有限公司