一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。包括LED支架杯碗，置于LED支架杯碗上的LED芯片，對LED支架杯碗及置于LED支架杯碗上的LED芯片進(jìn)行灌封保護(hù)，在LED芯片的外側(cè)與透明灌封材料的外側(cè)之間裝設(shè)有在常溫下為固體、在LED芯片穩(wěn)定工作時為透明液體的相變材料。本發(fā)明采用相變材料直接作為灌封材料的一部分，覆蓋在LED芯片的上方，LED芯片工作時產(chǎn)生的熱量將被相變材料吸收。相變材料相變過程中會大量的吸收熱量，以及相變材料的熱導(dǎo)系數(shù)和熱容相對于傳統(tǒng)的硅膠和環(huán)氧樹脂要高，使得LED的結(jié)溫要比使用傳統(tǒng)的灌封材料要低。同時，由于液相的相變材料在可見光波段幾乎透明，且折射率較傳統(tǒng)的灌封材料要高，在降低LED芯片的結(jié)溫同時，有效提高LED的出光。
【專利說明】一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明是一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，屬于發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的改造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管Light Emitting Diode (簡稱LED)是一種固體發(fā)光器件。白光LED由于其光效高、無輻射、壽命長、低功耗和環(huán)保等優(yōu)點，被譽(yù)為替代熒光燈和白熾燈的第四代照明光源。功率型的發(fā)光二極管在照明、顯示、汽車前置燈、裝飾等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。功率型LED的工作功率通常在I飛瓦，如此大的功率密度將在芯片內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量。如果芯片和相應(yīng)封裝結(jié)構(gòu)的散熱沒有處理好，會導(dǎo)致LED輸出光強(qiáng)的衰減和長期可靠性的劣化。因此，功率型LED的散熱管理非常的重要，也越來越受到科技人員的關(guān)注。各種LED的散熱技術(shù)，包括翅片熱沉、強(qiáng)制對流和遠(yuǎn)場熒光粉等都被廣泛研究以加強(qiáng)LED結(jié)構(gòu)的散熱。但同時也注意到，研究人員通常會關(guān)注如何提高芯片在支架和基板方向的散熱通道的熱耗熱能力，而往灌封材料方向上的散熱通道往往由于硅膠或環(huán)氧樹脂材料的低導(dǎo)熱率而被忽略。
[0003]相變材料Phase change material (簡稱PCM)是一種具有高熱融,可以存儲和釋放大量熱量的材料，廣泛的用于能源存儲、數(shù)據(jù)存儲、冷確等領(lǐng)域。研究人員也嘗試在LED系統(tǒng)里使用相變材料進(jìn)行控溫。如美國專利US8427036B2將光源系統(tǒng)浸沒在相變材料中，利變相變材料在相變過程中的溫度穩(wěn)定性來控溫；在工程領(lǐng)域也經(jīng)常制作一些利用水的相變降溫的回流熱管作為LED的熱沉。LED領(lǐng)域現(xiàn)有的技術(shù)都是在LED器件或系統(tǒng)的外部利用相變材料進(jìn)行控溫。其優(yōu)點就是設(shè)計靈活，相變材料的用量較大，能達(dá)到較為理想的控溫效果。但同時，也會使得整個系統(tǒng)體積龐大，不便于燈具的設(shè)計，另外，額外的控溫成本也會提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種可提高LED封裝結(jié)構(gòu)散熱能力并提高輸出光強(qiáng)的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不僅節(jié)省空間、成本低、使用安全、操作方便，使用壽命長。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括LED支架杯碗，置于LED支架杯碗上的LED芯片，對LED支架杯碗及置于LED支架杯碗上的LED芯片進(jìn)行灌封保護(hù)，LED芯片連接有LED金屬引線，LED支架杯碗連接有支架引腳，其中在LED芯片的外側(cè)與透明灌封材料的外側(cè)之間裝設(shè)有在常溫下為固體、在LED芯片穩(wěn)定工作時為透明液體的相變材料。
[0006]上述相變材料灌注在LED芯片的外側(cè)，相變材料將LED芯片密封包裹，透明灌封材料將相變材料及LED芯片密封包裹。
[0007]上述相變材料灌注在透明灌封材料的任何位置。
[0008]本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)由于采用相變材料直接作為灌封材料的一部分，覆蓋在LED芯片的上方的結(jié)構(gòu)，LED芯片工作時產(chǎn)生的熱量將被相變材料吸收。相變材料相變過程中會大量的吸收熱量，以及相變材料的熱導(dǎo)系數(shù)和熱容相對于傳統(tǒng)的硅膠和環(huán)氧樹脂要高，使得LED的結(jié)溫要比使用傳統(tǒng)的灌封材料要低。同時，由于液相的相變材料在可見光波段幾乎透明，且折射率較傳統(tǒng)的灌封材料要高，在降低LED芯片的結(jié)溫同時，能有效的提高LED的出光。本發(fā)明是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例1的LED封裝結(jié)構(gòu)剖面圖；
圖2為本發(fā)明實施例2的LED封裝結(jié)構(gòu)剖面圖。
【具體實施方式】
[0010]實施例:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括LED支架杯碗4，置于LED支架杯碗4上的LED芯片I，對LED支架杯碗4及置于LED支架杯碗4上的LED芯片I進(jìn)行灌封保護(hù)，LED芯片I連接有LED金屬引線7，LED支架杯碗4連接有支架引腳5，其中在LED芯片I的外側(cè)與透明灌封材料3的外側(cè)之間裝設(shè)有相變材料2，相變材料2在常溫下為固體，在LED芯片I穩(wěn)定工作時為透明液體。
[0011 ] 本實施例中，上述相變材料2灌注在LED芯片I的外側(cè)，相變材料2將LED芯片I密封包裹，透明灌封材料3將相變材料2及LED芯片I密封包裹。上述LED支架杯碗4支承在支架塑料外殼6上。
[0012]在保證被透明灌封材料3密封包裹的前提下，上述相變材料2的形狀是半球狀，或橢球狀，或圓柱狀，或其它能改善LED出光質(zhì)量的規(guī)則和不規(guī)則的形狀。
[0013]本實施例中，上述相變材料2是熔點大于20°C但小于100°C、液相為透明的材料。上述相變材料2可以是石蠟，或是硬脂酸，或是月桂酸。
[0014]上述相變材料2以集中的形式位于LED芯片I和透明灌封材料3之間，或是相變材料2和其它封裝材料，如部分灌封材料或熒光粉或其它相變材料混合后，再灌封于LED芯片I和透明灌封材料3之間。
[0015]此外，上述LED芯片I中裝設(shè)有一顆LED，或多顆LED，或者是多個芯片的集成。
[0016]另外，上述LED芯片I是單色LED，或是白光LED ;上述LED封裝結(jié)構(gòu)適用于垂直結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)的LED，適用于絕緣襯底和導(dǎo)電襯底的LED。
[0017]本實施例中，為降低LED芯片I的結(jié)溫，相變材料的相變潛熱、熱導(dǎo)系數(shù)和熱容應(yīng)盡量高，同時其重量應(yīng)該在保證透明灌封材料能密封包裹的前提下，適當(dāng)增大。
[0018]此外，為提高LED封裝結(jié)構(gòu)的出光，液態(tài)的透明相變材料的折射率應(yīng)當(dāng)盡量大。
[0019]所述相變材料的位置可以是直接覆蓋在LED裸芯片上面，也可以在保證透明灌封材料能密封包裹的前提下，處于透明灌封材料與LED芯片之間的任何位置。
[0020]本實施例中，上述相變材料2是石蠟，具體封裝方法如下:如圖1所示的LED封裝結(jié)構(gòu)，以固晶的方式將LED芯片I固定支架杯碗4中，通過金絲球焊或壓焊的方法，在LED芯片上引出金屬引線7。石蠟被加熱至液體狀，將已設(shè)計好孔徑形狀和大小的掩模板放到芯片上方。液態(tài)石蠟緩慢倒入掩模板上，以固定的形狀滴落到LED芯片I的上面。待冷卻后，石蠟變成固體狀，如圖1所示的相變材料2。LED芯片I可以通入一定的高電流若干秒，使得LED芯片I界面上的石蠟稍微熔化，冷卻后LED芯片I與石蠟形成良好的接觸。按LED封裝的流程，在芯片支架上蓋入透鏡模條，將液態(tài)的透明灌封材料3灌入模條中。透明灌封材料3的固化應(yīng)與傳統(tǒng)的固化方法有所區(qū)別。第一階段的固化溫度應(yīng)該要低于相變材料的熔點(在此例中為石蠟)以避免液態(tài)的相變材料與液體的灌封材料混合在一起。此例中，石蠟的熔點約為50°C，采用第一階段的固化溫度為50°C，固化時間為20個小時。此過程中，透明灌封材料3由液體緩慢變成固體。然后，第二階段的固化溫度約為100°C (此溫度應(yīng)根據(jù)不同的灌封材料作相對應(yīng)的調(diào)整)，固化時間為I小時。將透鏡模條脫模后，樣品繼續(xù)在150°C下固化2個小時。最后，獲得如圖1所示的LED封裝結(jié)構(gòu)。
[0021]實施例2:
本發(fā)明實施例2與實施例1相似，本發(fā)明實施例2與實施例1不同的地方在于:所述的以石蠟為例子的相變材料2可以在保證透明灌封材料3能密封包裹的前提下，不直接覆蓋在LED芯片I的表面，而是相變材料2灌注在透明灌封材料3與LED芯片I之間的任意位置。
[0022]當(dāng)然，以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造，特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括LED支架杯碗(4)，置于LED支架杯碗(4)上的LED芯片(1)，對LED支架杯碗(4)及置于LED支架杯碗(4)上的LED芯片(I)進(jìn)行灌封保護(hù)，LED芯片(I)連接有LED金屬引線(7 )，LED支架杯碗(4 )連接有支架弓I腳(5 )，其特征在于在LED芯片(I)的外側(cè)與透明灌封材料(3)的外側(cè)之間裝設(shè)有在常溫下為固體、在LED芯片(1)穩(wěn)定工作時為透明液體的相變材料(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述相變材料(2)灌注在LED芯片(I)的外側(cè)，相變材料(2 )將LED芯片(I)密封包裹，透明灌封材料(3 )將相變材料(2)及LED芯片(I)密封包裹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述相變材料(2)灌注在透明灌封材料(3)的任何位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于在保證被透明灌封材料(3)密封包裹的前提下，上述相變材料(2)的形狀是半球狀，或橢球狀，或圓柱狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述相變材料(2)是熔點大于20°C但小于100°C、液相為透明的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述相變材料(2)以集中的形式位于芯片和透明灌封材料之間，或是相變材料(2)與其它的封裝材料或熒光粉混合后，再灌封于灌封于LED芯片(I)和透明灌封材料(3 )之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述LED芯片(I)中裝設(shè)有一顆LED，或多顆LED，或者是多個芯片的集成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于上述LED芯片(I)是單色LED,或是白光LED ;上述LED封裝結(jié)構(gòu)適用于垂直結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)的LED，適用于絕緣襯底和導(dǎo)電襯底的LED。
【文檔編號】H01L33/58GK103762296SQ201410008044
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】招瑜, 劉俊, 魏愛香 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)