專利名稱：一種led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于LED封裝技術(shù)，涉及LED封裝中的一種用于實(shí)現(xiàn)高光色品質(zhì)的LED熒光粉保形涂覆方法的封裝結(jié)構(gòu)，將特別應(yīng)用于大規(guī)模LED封裝生產(chǎn)中。
背景技術(shù)：
LEDs (Light Emitting Diodes)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(zhǎng)、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(zhǎng)點(diǎn)，并在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域引發(fā)了一場(chǎng)革命。LED由于其獨(dú)特的優(yōu)越性，已經(jīng)開(kāi)始在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如景觀照明、汽車大燈、路燈和背光等，被業(yè)界認(rèn)為是未來(lái)照明技術(shù)的主要發(fā)展方向，具有巨大的市場(chǎng)潛力。LED取代傳統(tǒng)照明方式的首要任務(wù)是提高其出光效率和可靠性，通過(guò)多年的研究和技術(shù)發(fā)展，目前商用LED產(chǎn)品的出光效率已經(jīng)達(dá)到100 -130 lm/ff,而實(shí)驗(yàn)室水平更是達(dá)到了 231 lm/W，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)光源的光效；同時(shí)，隨著封裝工藝的改進(jìn)、散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及驅(qū)動(dòng)可罪性的提聞，LED的可罪性也得到了大幅的提聞。為了進(jìn)一步提聞LED廣品的照明質(zhì)量，LED光色品質(zhì)越來(lái)越受到大家的重視，具體可以包括LED光色一致性和LED空間顏色均勻性兩方面，例如美國(guó)能源部將提高LED光色一致性、減少分Bin數(shù)量作為L(zhǎng)ED照明發(fā)展的主要五大挑戰(zhàn)之一，同時(shí)美國(guó)能源之星(Energy Star)于2008年已經(jīng)將LED封裝及燈具的空間顏色均勻性列為L(zhǎng)ED照明質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)之一。隨著LED在室內(nèi)照明領(lǐng)域的迅速推廣(如商業(yè)照明、家居照明、辦公室照明等)，人們對(duì)LED照明的要求已經(jīng)從“照亮”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢帐娣?，因此LED封裝時(shí)通過(guò)準(zhǔn)確控制的封裝工藝，提高LED光色一致性和空間顏色均勻性，已成為拓寬LED照明領(lǐng)域，加速LED取代傳統(tǒng)照明的一個(gè)重要的技術(shù)目標(biāo)。大功率白光LED通常是由兩波長(zhǎng)光(藍(lán)色光+黃色光)或者三波長(zhǎng)光(藍(lán)色光+綠色光+紅色光)混合而成。目前廣泛采用的白光LED是通過(guò)藍(lán)色LED芯片(GaN)和黃色熒光粉(YAG或TAG)組成。在LED封裝中熒光粉層參數(shù)嚴(yán)重影響LED的出光效率、色溫、空間顏色均勻性等重要光學(xué)性能。當(dāng)前，在LED封裝中最普遍采用的一種熒光粉涂覆方式為熒光粉自由點(diǎn)膠涂覆，該種熒光粉涂覆方式擁有工藝簡(jiǎn)單和低成本等優(yōu)點(diǎn)；然而該種熒光粉涂覆方式常常導(dǎo)致最終LED封裝產(chǎn)品色溫空間分布存在較大的差異，嚴(yán)重影響著LED產(chǎn)品的照明質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外的研究者開(kāi)展了許多研究工作，發(fā)現(xiàn)LED熒光粉保形涂覆的方法，即熒光粉層均勻厚度涂覆于LED芯片表面。保形涂覆方式要求能夠控制熒光粉幾何形狀和厚度等參數(shù)，從而提高LED封裝產(chǎn)品的光色一致性和空間顏色均勻性；然而該封裝實(shí)現(xiàn)工藝較難。為了實(shí)現(xiàn)熒光粉的保形涂覆，全球著名LED封裝企業(yè)先后開(kāi)發(fā)的電泳法(U.S.patent6，576，488),溶液蒸發(fā)法(U.S.patent 7，217，583),圓片級(jí)封裝(B.Braune et al.,Proc.SPIE 6486，64860X, 2007)以及目前相關(guān)文獻(xiàn)描述的脈沖噴涂的工藝方法(H.T.Huang et al., OPTICS EXPRESS, 18，A201, 2010)。其中電泳法和溶液蒸發(fā)法實(shí)現(xiàn)保形涂覆較為復(fù)雜，成本較高；圓片級(jí)封裝和脈沖噴涂的工藝方法對(duì)封裝設(shè)備要求較高，工藝必須精確控制，且不能實(shí)現(xiàn)LED水平芯片的保形涂覆。為此發(fā)展一種工藝簡(jiǎn)單、低成本且適用于所有LED芯片類型的熒光粉保形涂覆對(duì)封裝高光學(xué)質(zhì)量的LED光學(xué)產(chǎn)品至關(guān)重要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種LED封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠用于實(shí)現(xiàn)熒光粉保形涂覆。采用該結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)微流體自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)熒光粉保形涂覆。本實(shí)用新型提出的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括LED封裝基板和透明薄板；所述LED封裝基板在固定LED芯片處增加一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁可以垂直或者傾斜于LED封裝基板的水平面，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的高度可以為0.01至3毫米，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的尺寸為I至3毫米，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)為圓臺(tái)、方臺(tái)或多邊形棱臺(tái)；所述LED封裝基板的材料可為金屬、塑料材質(zhì)、陶瓷材料或者其它目前用于LED封裝的材質(zhì)；所述透明薄板尺寸為I至3毫米，厚度為0.1至I毫米，透明薄板的材料為玻璃等透明無(wú)機(jī)材料或者PMMA等透明有機(jī)材料，形狀為圓臺(tái)、方臺(tái)或多邊形棱臺(tái)。本實(shí)用新型提出的LED封裝結(jié)構(gòu)，在通過(guò)簡(jiǎn)單的熒光粉涂覆工藝實(shí)現(xiàn)高光學(xué)性能的保形涂覆；通過(guò)改變LED封裝結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)保形涂覆的LED封裝工藝可以與當(dāng)前廣泛采用的熒光粉自由點(diǎn)涂裝置兼容，僅僅增加簡(jiǎn)單的透明薄板和安放工藝，因此其具有良好的可操作性和迅速?gòu)V泛應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以通過(guò)透明薄板和LED封裝基板凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)保形涂覆熒光粉層幾何形貌控制，所以該技術(shù)能夠應(yīng)用于不用封裝結(jié)構(gòu)中。

圖1-4為本發(fā)明熒光粉保形涂覆技術(shù)方案在引線框架結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用；其中圖1為含用于實(shí)現(xiàn)毛細(xì)自對(duì)準(zhǔn)凸起的引線框架基板，圖2為透明薄板，圖3為在基板凸起上點(diǎn)涂熒光粉膠，圖4 (a)- (c)表示透明薄板與熒光粉膠接觸，實(shí)現(xiàn)自對(duì)準(zhǔn)，最終達(dá)到熒光粉保形涂覆；圖5-8為本發(fā)明熒光粉保形涂覆技術(shù)方案在陶瓷基板上的應(yīng)用；其中圖5為含用于實(shí)現(xiàn)毛細(xì)自對(duì)準(zhǔn)凸起的陶瓷基板，圖6為透明薄板，圖7為在基板凸起上點(diǎn)涂熒光粉膠，圖8表示透明薄板與熒光粉膠接觸，實(shí)現(xiàn)自對(duì)準(zhǔn)，最終達(dá)到熒光粉保形涂覆。圖中各標(biāo)號(hào)分別是:(1001)引線框架LED封裝基板，(1002)熱沉，(1003)模塑料，(1004)支架引腳，(1005) LED芯片，(1006)玻璃薄板，(1007)熒光粉膠，(1008)熒光粉層，(1009)熒光粉點(diǎn)涂裝置，(1010)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，(2001)陶瓷LED封裝基板，(2002)引線鍵合點(diǎn)，(2003)陶瓷層，(2004)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，(2005) PDMA薄板。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型提出的一種應(yīng)用于LED封裝的熒光粉保形涂覆的LED封裝結(jié)構(gòu)，該LED封裝結(jié)構(gòu)包括LED封裝基板和透明薄板。LED封裝基板的材料可以是銅、鋁等金屬基板材料，硅，陶瓷和PCB板等非金屬基板材料；[0013]透明薄板材料為玻璃，PDMA, PC等其他透明材料；LED封裝基板機(jī)構(gòu)可以通過(guò)數(shù)控銑床，線切割、鍛壓、注塑和刻蝕等加工工藝實(shí)現(xiàn)；LED封裝基板的表面為反光層，反光層的材料可以為銀或其它的反光材料；透明薄板通過(guò)數(shù)控銑床，線切割、鍛壓、注塑和刻蝕等加工工藝實(shí)現(xiàn)；透明薄板的材料為玻璃等透明無(wú)機(jī)材料或者PMMA等透明有機(jī)材料；通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)熒光粉膠涂覆保形涂覆方法:將熒光粉加入膠材中，并混合均勻，調(diào)節(jié)熒光粉和膠材之間的比例，配比濃度為0.01g/mf5.0g/ml的熒光粉膠，在完成固定LED芯片和電路連接工序后，將熒光粉膠通過(guò)點(diǎn)膠涂覆裝置，沿著LED封裝基板凸臺(tái)結(jié)構(gòu)區(qū)域的中心涂覆，由于凸臺(tái)結(jié)構(gòu)邊緣的滯止效應(yīng)，熒光粉膠停留在凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的上頂面。采用夾持工具將透明薄膜靠近熒光粉膠，后是否夾持工具的約束，熒光粉膠將移動(dòng)透明薄板與LED封裝基板凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)，熒光粉膠在凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與透明薄板之間，從而實(shí)現(xiàn)熒光粉保形涂覆。用于封裝的LED芯片可以是GaN等二元材料或者AlGaNP等四元材料組成和其它芯片。熒光粉膠中的熒光粉可以是YAG和TAG等所有LED封裝采用的熒光粉。配置熒光粉膠使用膠材可以是硅膠、環(huán)氧樹脂和液態(tài)玻璃等膠材組成。熒光粉膠中熒光粉的濃度可以是0.01g/mf 5.0g/ml。膠材和熒光粉膠轉(zhuǎn)移到LED封裝基板上的途徑可通過(guò)注射器滴涂，噴涂等途徑。該方法可以適用于支架式、板上芯片、陣列式和系統(tǒng)封裝等LED封裝形式。下面通過(guò)借助實(shí)施例更加詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型，但以下實(shí)施例僅是說(shuō)明性的，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受這些實(shí)施例的限制。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1，為含凸臺(tái)結(jié)構(gòu)1010的用于LED封裝的引線框架LED封裝基板1001，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)1010為一矩形結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在LED芯片1005鍵合在凸臺(tái)結(jié)構(gòu)1010頂面正中心后，完成金線1004引線鍵合工藝之后，濃度為0.5g/cm3熒光粉膠1007通過(guò)熒光粉點(diǎn)涂裝置1009點(diǎn)涂在凸臺(tái)結(jié)構(gòu)1010頂面，熒光粉膠體積為0.4μ ，并能包覆LED芯片1005。如圖4 (a)-(c)所示，與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)1010形狀相同的玻璃薄板1006接觸熒光粉膠1007，玻璃薄板的厚度為0.2mm,玻璃薄板1006在熒光粉膠表面張力作用下將與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)1010對(duì)準(zhǔn)，熒光粉膠1007被限制在玻璃薄板與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)1010之間，形成在LED芯片1005周圍均勻分布的熒光粉層1008。完成上述工藝的LED模塊被轉(zhuǎn)移到溫度為150°C的烘烤箱中I小時(shí)進(jìn)行熒光粉膠固化，實(shí)現(xiàn)LED封裝中的熒光粉保形涂覆。實(shí)施例2參見(jiàn)圖5，為含凸臺(tái)結(jié)構(gòu)2004的用于LED封裝的陶瓷LED封裝基板2001，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)2004為一圓形結(jié)構(gòu)。如圖7所示，在LED芯片1005鍵合在凸臺(tái)結(jié)構(gòu)2004頂面正中心后，完成金線1004引線鍵合工藝之后，濃度為0.8g/cm3的熒光粉膠1007通過(guò)熒光粉點(diǎn)涂裝置1009點(diǎn)涂在凸臺(tái)結(jié)構(gòu)2004頂面，體積為0.28μ1，并能包覆LED芯片1005。如圖8所示，與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)2004形狀相同的PDMA薄板2005接觸熒光粉膠1007，之后PDMA薄板2005將與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)2004對(duì)準(zhǔn)，熒光粉膠1007被限制在PDMA薄板與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)2004之間，形成在LED芯片1005周圍均勻分布的熒光粉層1008。完成上述工藝的LED模塊被轉(zhuǎn)移到溫度為150°C的烘烤箱中I小時(shí)進(jìn)行熒光粉膠固化，實(shí)現(xiàn)LED封裝中的熒光粉保形涂覆。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括LED封裝基板和透明薄板；所述LED封裝基板在固定LED芯片處增加一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁可以垂直或者傾斜于LED封裝基板的水平面，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的高度為0.0l至3毫米之間，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的尺寸為I至3毫米之間；透明薄板尺寸為I至3毫米之間，厚度為0.1至I毫米之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)為圓臺(tái)、方臺(tái)或多邊形棱臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述LED封裝基板的材質(zhì)可以是金屬、塑料材質(zhì)、陶瓷材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明薄板的材料為玻璃透明無(wú)機(jī)材料或者PMMA、PC透明有機(jī)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明薄板為圓臺(tái)、方臺(tái)或多邊形棱臺(tái)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種LED封裝結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括LED封裝基板中的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)形狀相同透明薄板；在該封裝結(jié)構(gòu)中能夠利用毛細(xì)自對(duì)準(zhǔn)工藝實(shí)現(xiàn)保形涂覆。采用該結(jié)構(gòu)具體的熒光粉保形涂覆工藝包括，熒光粉涂覆在LED封裝基板凸臺(tái)結(jié)構(gòu)上，透明薄板與熒光粉膠接觸后實(shí)現(xiàn)與凸起結(jié)構(gòu)自對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)熒光粉保形涂覆要求的LED芯片四周熒光粉均勻厚度分布。該熒光粉保形涂覆能與當(dāng)前采用的熒光粉自由點(diǎn)膠涂覆工藝設(shè)備相兼容，同時(shí)具有工藝簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)；利用凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和透明薄板結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)可以有效滿足不同LED封裝結(jié)構(gòu)中對(duì)熒光粉保形涂覆如厚度、幾何形貌等參數(shù)要求。
文檔編號(hào)H01L33/50GK203055985SQ20132003148
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者羅小兵, 鄭懷, 張可, 王立慧 申請(qǐng)人:東莞市石碣華中電子技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)有限公司, 華中科技大學(xué)