本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高功率LED的封裝結(jié)構(gòu)及封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的LED的封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，是在LED芯片2表面加上硅膠涂敷層4對(duì)LED芯片和金線5進(jìn)行保護(hù)，其LED芯片通過(guò)固晶膠3固定在支架1中，此種結(jié)構(gòu)業(yè)內(nèi)稱之為“正裝”結(jié)構(gòu)。

公開(kāi)日為2015年03月25日，公開(kāi)號(hào)為CN 104465966 A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種“白光LED封裝結(jié)構(gòu)及其封裝結(jié)構(gòu)”，其封裝結(jié)構(gòu)包括支架1、至少一個(gè)LED倒裝芯片2-1、一個(gè)熒光粉膠片6、透明硅膠涂敷層4，其中，LED倒裝芯片設(shè)置于LED支架內(nèi)，LED倒裝芯片的正極貼合于LED支架的正極，LED倒裝芯片的負(fù)極與LED支架的負(fù)極連接，熒光粉膠片固定設(shè)置于LED倒裝芯片發(fā)光層的上部且完全覆蓋發(fā)光層，LED支架碗杯內(nèi)灌封透明硅膠，LED倒裝芯片和熒光膠片包裹于透明硅膠內(nèi)，此種結(jié)構(gòu)業(yè)內(nèi)稱之為“倒裝”結(jié)構(gòu)。

可見(jiàn)，采用上述兩種技術(shù)方案封裝的LED芯片，是在芯片表面加上硅膠對(duì)芯片(以及金線)進(jìn)行保護(hù)。由于硅膠是熱的不良導(dǎo)體，造成芯片表面熱量無(wú)法傳遞出去。且由于折射率的差異造成出光率降低。

其中白光封裝還需加入熒光粉，使藍(lán)光LED芯片通過(guò)熒光粉后激發(fā)為黃光，從而形成白光。

由于熒光粉為顆粒狀的，所以需通過(guò)硅膠等介質(zhì)混合后涂覆與芯片表面。由于硅膠的導(dǎo)熱系數(shù)很低(大約在1w/℃左右)，這樣造成實(shí)際工作時(shí)，LED芯片溫度很高，散熱較為困難。其會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：一是LED芯片溫度高，造成LED芯片發(fā)光效率降低，出光減少了；二是過(guò)高的溫度導(dǎo)致熒光粉轉(zhuǎn)化效率降低，造成出光減少且光色溫變化。

對(duì)于大功率的LED芯片，上述缺陷顯得尤其明顯，嚴(yán)重制約了高功率LED的使用壽命和LED芯片功率的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高功率LED的封裝結(jié)構(gòu)，其通過(guò)在LED芯片發(fā)光面上方設(shè)置一個(gè)固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，在LED芯片周邊設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱空腔，利用氣體對(duì)流或與導(dǎo)熱窗口的接觸傳熱，增加芯片對(duì)外的熱傳導(dǎo)能力；同時(shí)，由于增加了固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，使得用此結(jié)構(gòu)可以制備大功率紫外封裝器件；本技術(shù)方案采用設(shè)置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層的結(jié)構(gòu)，由于沒(méi)有采用有機(jī)物的填充，且可以保護(hù)紫外芯片，同時(shí)增加了芯片的散熱能力，從而可以實(shí)現(xiàn)大功率紫外封裝器件制備；當(dāng)針對(duì)制備白光LED時(shí)，在藍(lán)光芯片的上部增加了固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，利用氣體對(duì)流或與導(dǎo)熱窗口的接觸傳熱，增加芯片對(duì)外的熱傳導(dǎo)能力；其在藍(lán)光芯片的上部增加了固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，使得硅膠層以及硅膠層中的熒光粉不直接與LED芯片的發(fā)熱集中區(qū)域接觸，可大幅降低硅膠層及其中的熒光粉的工作溫度，使熒光轉(zhuǎn)換效率提高，且穩(wěn)定性增加；本技術(shù)方案還可減小全反射角，提高出光率，解決了原有封裝結(jié)構(gòu)出光較低、且色溫漂移的問(wèn)題，能大幅提升低色溫LED發(fā)光器件的使用壽命。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：提供一種高功率LED的封裝結(jié)構(gòu)，所述的LED至少包括設(shè)置在支架中或基板上的LED芯片，其特征是：

在LED芯片的上方，設(shè)有一個(gè)固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層；

在LED芯片的周圍，設(shè)有一個(gè)圍壩；

所述的圍壩，以固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層為上底邊，以支架或基板為下底邊，由所述的圍壩充當(dāng)側(cè)邊，在LED芯片的周邊，構(gòu)成一個(gè)導(dǎo)熱空腔。

進(jìn)一步的，當(dāng)所述的LED芯片與支架或基板之間采用“倒裝”連接結(jié)構(gòu)時(shí)，所述的固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層與LED芯片之間直接接觸。

具體的，所述的固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層為具有透光和導(dǎo)熱性能的透明固態(tài)材料層。

進(jìn)一步的，所述的具有透光和導(dǎo)熱性能的透明固態(tài)材料層為藍(lán)寶石或玻璃。

進(jìn)一步的，在所述固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中，設(shè)置有導(dǎo)熱孔，所述的導(dǎo)熱孔平行于LED芯片的上表面設(shè)置，在固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中構(gòu)成橫向?qū)峥捉Y(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，在所述固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中，設(shè)置有導(dǎo)熱孔，所述的導(dǎo)熱孔垂直于LED芯片的上表面設(shè)置，在固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中構(gòu)成縱向?qū)Э捉Y(jié)構(gòu)。

具體的，所述的圍壩為圍壩膠或支架。

具體的，所述的LED芯片為藍(lán)光芯片、紫外光芯片、紅外光芯片、綠光芯片或紅光芯片。

進(jìn)一步的，在所述固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層的上方，還可設(shè)置有硅膠層或含有熒光粉的硅膠層。

本技術(shù)方案所述的封裝結(jié)構(gòu)，在LED芯片的上方設(shè)置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，在LED芯片周邊構(gòu)建導(dǎo)熱空腔結(jié)構(gòu)，在LED芯片的周邊構(gòu)建了一個(gè)散熱通道結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1.當(dāng)LED芯片與支架或基板之間采用“倒裝”連接結(jié)構(gòu)時(shí)，由于LED芯片的出光面與固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層直接接觸；如果采用折射率大于硅膠(折射率為1.6左右)的材料時(shí)，可以減小全反射角提高出光率；

2.當(dāng)LED芯片與支架或基板之間采用“倒裝”連接結(jié)構(gòu)時(shí)，由于固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層緊貼在芯片層表面，故而可以幫助芯片導(dǎo)出部分熱量，從而幫助降低綜合熱阻。特別是采用藍(lán)寶石等高透光、高導(dǎo)熱的窗口材料時(shí)，效果更為顯著

3.針對(duì)多芯片封裝時(shí)，由于沒(méi)有了硅膠的存在，芯片之間出現(xiàn)了良好的散熱通道，從而降低了LED芯片中心部分的熱量；

4.由于增加了固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，使熒光粉層離開(kāi)了LED芯片發(fā)熱的集中區(qū)域，使熒光粉的工作溫度大幅降低，使熒光轉(zhuǎn)換效率提高，且穩(wěn)定性增加。解決了原有的出光較低，且色溫漂移的現(xiàn)象；

5.由于固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層的存在，可以幫助熒光粉層進(jìn)行一定的散熱，改善了熒光粉層的工作條件。特別是針對(duì)低色溫的器件，由于低色溫的器件要加入大量的紅光熒光粉，而紅光熒光粉的耐溫性能較差。通過(guò)該方法封裝后，可以有效降低熒光粉層的溫度，從而大幅提升低色溫器件的工作壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有LED芯片的“正裝”封裝結(jié)構(gòu)；

圖2是現(xiàn)有LED芯片的“倒裝”封裝結(jié)構(gòu)；

圖3是本實(shí)用新型對(duì)“倒裝”LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)；

圖4是本實(shí)用新型對(duì)“正裝”LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)；

圖5是固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中橫向?qū)峤Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中縱向?qū)峤Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1為支架，2為L(zhǎng)ED芯片，3為固晶膠，4為硅膠涂敷層，5為金線，6為熒光粉膠片，7為固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，8為圍壩，9為導(dǎo)熱空腔，10為橫向?qū)峥祝?1為縱向?qū)峥住?/p>

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案提供了一種高功率LED的封裝結(jié)構(gòu)，所述的LED至少包括設(shè)置在支架中或基板上(以下簡(jiǎn)稱為支架)的LED芯片(為了簡(jiǎn)潔，以下將圖3中的LED倒裝芯片和圖4中的正裝LED芯片均簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED芯片)，其發(fā)明點(diǎn)在于：

在LED芯片2的上方，設(shè)置一個(gè)固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層7；

在LED芯片的周圍，設(shè)置一個(gè)圍壩8；

通過(guò)設(shè)置所述的圍壩，以固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層為上底邊，以支架1為下底邊，由所述的圍壩充當(dāng)側(cè)邊，在LED芯片的周邊，構(gòu)成一個(gè)導(dǎo)熱空腔9；

所述的高功率LED封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)在LED芯片的上方設(shè)置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層和在LED芯片周邊構(gòu)建導(dǎo)熱空腔結(jié)構(gòu)，在LED芯片的周邊形成了良好的散熱通道，降低了綜合熱阻，從而有助于LED芯片中心部分熱量的導(dǎo)出，提高了出光率，且能大幅提升低色溫LED發(fā)光器件的使用壽命。

其固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層由具有透光和導(dǎo)熱性能的固態(tài)材料構(gòu)成，可采用藍(lán)寶石或玻璃層等高透光率且耐溫的透明固態(tài)材料層。

其所述的圍壩采用圍壩膠或支架制成，用于放置和固定固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層。

進(jìn)一步的，在所述固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層的上方，設(shè)置有硅膠層或含有熒光粉的硅膠層4(見(jiàn)圖3、圖4中所示)。

圖3給出的是對(duì)于“倒裝”結(jié)構(gòu)的LED芯片，本技術(shù)方案的一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例。

圖4給出的是對(duì)于“正裝”結(jié)構(gòu)的LED芯片，本技術(shù)方案的一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例。

本技術(shù)方案所述的高功率LED封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)在LED芯片的上方增加設(shè)置了固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層和在LED芯片周邊構(gòu)建導(dǎo)熱空腔結(jié)構(gòu)，使得硅膠層以及硅膠層中的熒光粉不直接與LED芯片的發(fā)熱集中區(qū)域接觸，可有效降低硅膠層及其中的熒光粉的工作溫度，使熒光轉(zhuǎn)換效率提高，且穩(wěn)定性增加。

如果是制備白光LED，則在固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層上方加入/覆蓋熒光粉層即可(見(jiàn)圖3、圖4中的標(biāo)記4所示)。其所述的熒光粉層可以采用熒光粉加硅膠的混合 材料，也可以采用熒光粉噴涂等工藝附著在固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層上。

本技術(shù)方案通過(guò)在LED芯片發(fā)光面上方設(shè)置一個(gè)固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，在LED芯片周邊設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱空腔，利用氣體對(duì)流或與導(dǎo)熱窗口的接觸傳熱，增加芯片對(duì)外的熱傳導(dǎo)能力。

此外由于本技術(shù)方案增加了固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，使得用此封裝結(jié)構(gòu)可以制備大功率紫外封裝器件。因?yàn)樽贤馄骷?duì)于有機(jī)物壽命影響較大，故而在原有的封裝方式均很難實(shí)現(xiàn)大功率紫外模塊的封裝。采用固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層的方式，由于沒(méi)有采用有機(jī)物的填充，且可以保護(hù)紫外芯片，同時(shí)增加了芯片的散熱能力，從而可以實(shí)現(xiàn)大功率紫外封裝器件制備。

當(dāng)針對(duì)制備白光LED時(shí)，本技術(shù)方案在藍(lán)光芯片的上部增加了固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，使得硅膠層以及硅膠層中的熒光粉不直接與LED芯片的發(fā)熱集中區(qū)域接觸，可大幅降低硅膠層及其中的熒光粉的工作溫度，使熒光轉(zhuǎn)換效率提高，且穩(wěn)定性增加；可減小全反射角，提高出光率，解決了原有封裝結(jié)構(gòu)出光較低、且色溫漂移的問(wèn)題，能大幅提升低色溫LED發(fā)光器件的使用壽命。

所述的高功率LED封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)在LED芯片的上方設(shè)置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層和在LED芯片周邊構(gòu)建導(dǎo)熱空腔結(jié)構(gòu)，在LED芯片的周邊形成了良好的散熱通道，降低了綜合熱阻，從而有助于LED芯片中心部分熱量的導(dǎo)出，提高了出光率，可克服原有封裝結(jié)構(gòu)出光較低，色溫漂移的缺陷，且能大幅提升低色溫LED發(fā)光器件的使用壽命。

進(jìn)一步的，如圖4中所示，當(dāng)所述的LED芯片與支架或基板之間采用“倒裝”連接結(jié)構(gòu)時(shí)，所述的固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層與LED芯片之間直接接觸，以減小全反射角，提高出光率；通過(guò)固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層幫助LED芯片導(dǎo)出部分熱量，有助于LED芯片中心部分熱量的導(dǎo)出和傳遞，從而降低高功率LED的整體綜合熱阻。

此時(shí)，由于LED芯片的出光面與固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層直接接觸。若采用折射率大于硅膠(其折射率為1.6左右)的材料時(shí)，可以減小全反射角，提高出光率。

其所述的固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層由具有透光和導(dǎo)熱性能的固態(tài)材料構(gòu)成；所述的具有透光和導(dǎo)熱性能的固態(tài)材料至少包括藍(lán)寶石或玻璃。

由于固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層緊貼在LED芯片層表面，故而可以幫助LED芯片導(dǎo)出部分熱量，從而幫助降低整個(gè)LED的綜合熱阻。特別是采用藍(lán)寶石等高透光、高導(dǎo)熱的材料作為固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層時(shí)，其散熱效果更為顯著。

更進(jìn)一步的，如圖5、圖6中所示，在所述固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層7中，設(shè)置有 導(dǎo)熱孔，對(duì)于采用“正裝”結(jié)構(gòu)的LED芯片，所述的導(dǎo)熱孔可以平行于LED芯片的上表面設(shè)置，在固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中構(gòu)成橫向?qū)峤Y(jié)構(gòu)10。

或者，對(duì)于采用“倒裝”結(jié)構(gòu)的LED芯片，所述的導(dǎo)熱孔可以垂直于LED芯片的上表面設(shè)置，在固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中構(gòu)成縱向?qū)峤Y(jié)構(gòu)11。

本技術(shù)方案所述高功率LED的封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)在固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層中設(shè)置橫向或縱向?qū)峤Y(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善LED芯片的散熱能力及散熱效果。

當(dāng)采用藍(lán)光LED芯片，且LED芯片上方無(wú)硅膠層或含有熒光粉的硅膠層時(shí)，上述縱向或橫向?qū)峤Y(jié)構(gòu)的設(shè)置，可明顯改善LED芯片的散熱能力及散熱效果。

本技術(shù)方案中的圍壩，可以采用圍壩膠(即常規(guī)的粘結(jié)膠料或環(huán)氧膠均可)制成，目的是為了放置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，亦可采用類似的支架方式將固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層進(jìn)行相應(yīng)的固定。

由于本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過(guò)設(shè)置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層以及在LED芯片周邊設(shè)置導(dǎo)熱空腔，有效地降低了LED芯片的溫度，提高了LED芯片的發(fā)光效率；換句話說(shuō)，在同樣散熱條件和環(huán)境溫度下，采用本技術(shù)方案，可以使用功率更大的LED芯片，從而提高了LED燈具的可照明功率和發(fā)光量，能為用戶提供更高的照度和光流量。

同時(shí)，通過(guò)設(shè)置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層和在LED芯片周邊構(gòu)建導(dǎo)熱空腔結(jié)構(gòu)，有助于LED芯片中心部分熱量的導(dǎo)出，可提高LED芯片的出光率，克服原有封裝結(jié)構(gòu)出光較低，色溫漂移的缺陷，且能大幅提升低色溫LED發(fā)光器件的使用壽命。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過(guò)設(shè)置固態(tài)透光導(dǎo)熱窗口層，還可有效幫助熒光粉層進(jìn)行一定的散熱，改善熒光粉層的工作條件(特別是針對(duì)低色溫的LED芯片或照明燈具)，由于低色溫LED芯片的熒光粉層中需要加入大量的紅光熒光粉，而紅光熒光粉的耐溫性能較差。采用本技術(shù)方案所述的方法進(jìn)行封裝后，可以有效降低熒光粉層的溫度，從而大幅提升低色溫器件壽命。

本實(shí)用新型可廣泛用于LED芯片及發(fā)光器件的封裝領(lǐng)域。