CN101937962A - 一种led封装结构及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED封装结构及其封装方法。所述封装结构包括基板、LED芯片、一个或者多个凸壁，以及由凸壁限制成型的胶体透镜。所述凸壁设置在基板上，至少一个LED芯片设置在凸壁包围的区域内的基板上，该凸壁包围的区域内设置有包裹LED芯片的胶体透镜。所述胶体透镜是通过将液态胶体放置在凸壁限制的区域内，利用液体的表面张力形成所需的胶体形状，并固化成型。相对于现有技术，本发明的LED封装结构简单合理，生产工艺简单且成本较低。

Description

一种LED封装结构及其封装方法
技术领域
本发明属于光电器件的制造领域，涉及一种LED的封装结构及其制造方法。
背景技术
发光二极管(LED)光源具有高效率、长寿命、不含Hg等有害物质的优点。随着LED技术的迅猛发展，LED的亮度、寿命等性能都得到了极大的提升，使得LED的应用领域越来越广泛，从路灯等室外照明到装饰灯等室内照明，均纷纷使用或更换成LED作为光源。
在LED的封装结构中，为了提升LED的亮度并达到更好的可靠性效果，通常会在LED表面使用硅胶或环氧树脂等做成半球形或其他形状的透镜以提高LED的出光率。目前，主要通过两种封装工艺来形成LED表面的透镜。一种是通过模具在LED表面形成透镜，另一种是首先将透镜注塑成型，然后再将透镜通过涂胶或灌胶的方式粘贴在LED表面。
如公开号为CN101162750的中国专利申请公开了一种底部注胶透镜成型的功率LED及其制造方法，包括步骤：在基板上设置注胶孔和排气孔，在基板上安装LED芯片并完成电气连接后，将用于透镜成型的模具压在基板上，从基板底部注胶孔注入封装胶体，待注胶完成胶体固化后取下模具，完成LED芯片的封装透镜的成型。但是，这种制造方法需要使用透镜成型的模具，且生产工艺比较复杂。如果用自动机台进行模造，则对于机台的投入将非常高，但产能却较低；如果采用简单的治具来进行模造，又难以控制透镜的质量和LED封装的过程质量。
又如公开号为CN101404317的中国专利申请公开了一种大功率白光LED封装方法，包括：步骤一：提供两片电极片及安装两片电极片的基座；步骤二：将LED晶片固定在上述基座内，并进行烘烤；步骤三：焊线，使LED晶片的正负极分别与所述两片电极片电连接；步骤四：将以透镜封盖住所述基座，并使该透镜与基座粘合；步骤五：烘烤使上述部件固定成型。但是这种将注塑成型的透镜粘贴在LED晶片表面的封装方法会产生透镜与封装材料之间的界面，所述界面将会造成出光率的一定损失；并且相异材料的界面在长期使用的过程中也会由于热失配等问题引起光衰减等问题；同时这种封装方法在生产过程中也存在着对封装质量难以管控且难以实现自动化生产的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种低成本、品质可控的无模具直接成型的LED封装结构。
同时，本发明还提供了所述LED封装结构的封装方法。
一种LED封装结构，其包括基板、LED芯片、一个或者多个凸壁，以及由凸壁限制成型的胶体透镜。所述凸壁设置在基板上，至少一个LED芯片设置在凸壁包围的区域内的基板上，该凸壁包围的区域内设置有包裹LED芯片的胶体透镜。所述胶体透镜是通过将液态胶体放置在凸壁限制的区域内，利用液体的表面张力形成所需的胶体形状，并固化成型。
一种LED封装方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：在基板上形成凸壁；
S2：将至少一个LED芯片固设于凸壁形成的限制区域内的基板上；
S3：在凸壁形成的限制区域的上方进行点胶，形成胶体透镜将LED芯片与外界隔离。
相对于现有技术，本发明的LED封装结构简单合理，易于生产及提高产率。
相对于现有技术，本发明的LED封装方法可直接在LED芯片上方进行点胶工艺，同时利用凸壁的结构防止封胶流体的向外扩展，形成形状规则的封胶透镜，工艺简单，品质可控，同时适合晶圆级封装，封装效率高且生产成本低。
为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明LED封装结构第一实施例的剖面示意图。
图2是图1所示LED封装结构的俯视图。
图3a，3b和3c是本发明LED封装结构第一实施例的封装流程中各步骤的封装结构剖面示意图。
图4是本发明LED封装结构的在圆片上的俯视图。
图5是本发明LED封装结构第二实施例的剖面示意图。
图6是图5所示LED封装结构的俯视图。
图7是本发明LED封装结构第三实施例的剖面示意图。
图8是图7所示LED封装结构的俯视图。
具体实施方式
实施例1
请同时参阅图1和图2，其中，图1是本发明LED封装结构的第一实施例的剖面示意图，图2是图1所示LED封装结构的俯视图。该LED封装结构包括基板10、LED芯片20、凸壁30以及胶体透镜40。该凸壁30设置在该基板10上形成一个限制区域，至少一个LED芯片20设置在凸壁30的限制区域内并固定在基板10上。该胶体透镜40设置在所述LED芯片20表面，并将LED芯片20包裹在内。
具体的，所述基板10可以是硅片、陶瓷片、印刷电路板(PCB)、金属基印刷电路板(MCPCB)或者玻璃片。
所述凸壁30的宽度为10um～5000um，高度为5um～5000um。所述凸壁30可以是圆弧环形，或多边形环形，或由圆弧与多边形组合围成的环形，或者是断续型的围闭结构。所述凸壁的材料为硅胶，环氧树脂，金属、氧化物、氮化物、聚酰亚胺或者是固化后永久使用的光刻胶，或者是这些材料的混合物。
所述胶体透镜的材料为环氧树脂、硅胶、环氧或硅胶的改性材料，或者是上述几种材料与荧光粉的混合物。
请参阅图3a，3b和3c，其是本发明LED封装结构的封装流程中各步骤的封装结构剖面示意图。本发明的LED封装结构可以通过以下步骤形成：
S1：在基板10上形成凸壁30。该凸壁30可以通过光刻成型的工艺形成，亦可以首先通过预成型形成凸壁30，然后再将凸壁30粘合在基板10上的工艺形成。
S2：将至少一个LED芯片20固设于基板10，并位于凸壁30形成的限制区域内。
S3：在基板10上形成胶体透镜40。具体的，在凸壁30形成的限制区域的上方进行点胶工艺，胶水滴至限制区域内的基板10上将LED芯片20包裹在内。同时，由于胶体为流体，则凸壁30此时限制胶体向外扩展，并且由于胶体的表面张力作用，胶体固化后在.LED芯片20上方形成球体状的胶体透镜40。在此封装步骤中，可以根据胶水特性并通过控制点胶量来形成各种表面球体形状以及不同尺寸规格的胶体透镜40，从而达到各种不同的出光效果。
请参阅图4，其是本发明LED封装结构的在圆片上的俯视图。在本发明的封装工艺中，可以在一个晶圆片上同时形成多个LED封装结构，晶圆的尺寸为2英寸到12英寸都可以实现。该LED封装结构也可以在陶瓷基板、金属基PCB基板上形成。陶瓷基板或者金属基PCB基板的尺寸没有限制。在相同的晶圆或者同一块基板上，用相同的工艺过程，LED封装结构的尺寸可以根据设计需求调整，之后再进行分割工艺，从而提高生产效率。
实施例2
请参阅图5和图6，图5是本发明LED封装结构的第二实施例的剖面示意图，图6是图5所示LED封装结构的俯视图。第二实施例的LED封装结构与第一实施例的LED封装结构大致相同，其区别仅在于：在基板10上设置内凸壁32和外凸壁34，外凸壁34的半径大于内凸壁32的半径。一个LED芯片20设置在内凸壁32的限制区域内并固定在基板10上。其中，内凸壁32用于荧光粉和硅胶的混合物形成的荧光粉层50的涂覆，外凸壁34用于胶体透镜40的成型封装。该荧光粉层50和胶体透镜40都是利用液态边缘被凸壁局限后由表面张力自然成型的原理。凸壁环的数目可以不受限制，视工艺需要而定，原理都是液滴在环状凸壁局限的情况下在表面张力的作用下自然成型。
实施例3
请参阅图7和图8，图7是本发明LED封装结构的第三实施例的剖面示意图，图8是图7所示LED封装结构的俯视图。第三实施例的LED封装结构与第二实施例的LED封装结构大致相同，其区别仅在于：多个LED芯片20设置在内凸壁32的限制区域内并固定在基板10上。所述多个LED芯片20的尺寸可以是相同，也可以是不同尺寸的芯片组合。多个LED芯片20的种类也可以不同，由发出不同光的芯片组成多芯片的模组。
相对于现有技术，本发明可以直接在LED芯片上进行点胶工艺形成封胶透镜，同时利用凸壁的结构防止封胶流体的向外扩展，形成形状规则的封胶透镜，工艺简单，品质可控，同时适合晶圆级封装，封装效率高且生产成本低。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (12)

1.一种LED封装结构，其特征在于：包括基板、至少一个LED芯片、一个或者多个凸壁，以及由凸壁限制成型的胶体透镜，所述凸壁设置在基板上，LED芯片设置在凸壁包围的区域内的基板上，该凸壁包围的区域内设置有包裹LED芯片的胶体透镜；所述胶体透镜是通过将液态胶体放置在凸壁限制的区域内，利用液体的表面张力形成所需的胶体形状，并固化成型。
2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述凸壁为圆弧环形，或多边形环形，或由圆弧与多边形组合围成的环形。
3.根据权利要求2所述的LED封装结构，其特征在于：所述凸壁为连续环闭结构或断续环闭结构。
4.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述凸壁的高度为5um～5000um。
5.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述凸壁的材料为硅胶，环氧树脂，金属、氧化物、氮化物、聚酰亚胺或者是固化后永久使用的光刻胶，或者是上述材料的混合物。
6.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述胶体透镜的材料为环氧树脂、硅胶、环氧或硅胶的改性材料，或者是环氧树脂或硅胶与荧光粉的混合物。
7.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述基板为硅片、陶瓷片、印刷电路板、金属基印刷电路板或者玻璃片。
8.一种LED封装方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：在基板上形成凸壁；
S2：将至少一个LED芯片固设于凸壁形成的限制区域内的基板上；
S3：在凸壁形成的限制区域的上方进行点胶，形成胶体透镜将LED芯片与外界隔离。
9.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于：通过光刻工艺在基板上形成所述凸壁。
10.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于：首先通过预成型形成所述凸壁，然后再将凸壁粘合在基板。
11.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于：所述凸壁的材料为金属、氧化物、氮化物、聚酰亚胺或者是固化后永久使用的光刻胶。
12.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于：所述胶体透镜的材料为环氧树脂、硅胶、环氧或硅胶的改性材料，或者是环氧树脂或硅胶与荧光粉的混合物。
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