CN102891235B - 高输出低衰减白光led及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高输出低光衰的白光发光二极管及其制作方法，白光发光二极管包括芯片、导线、制有电路的基座、支架碗杯，基座在支架碗杯内，芯片固晶于基座上，荧光粉与硅胶混合物制成的圆形薄膜位于基座上沿，芯片与圆形薄膜之间注满硅胶。本发明的切分后的圆形薄膜中荧光粉与硅胶混合物内大筛选的大颗粒荧光粉混合均匀，提高了LED的出光效率，从而提高白光LED的品质。

Description

高输出低衰减白光LED及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种高输出低衰减白光LED及其制作方法，属于光电子应用技术领域。
背景技术
半导体产业作为一种新型产业，从上游芯片制作到中游LED封装，最后的应用，已经形成了一条比较成熟的工艺路线。白光LED制作方法也分多种，在普遍使用的蓝光芯片激发黄色荧光粉的工艺中，常规方法是将荧光粉直接涂覆到芯片上，这一做法容易造成荧光粉的受热衰减，造成光效降低，颜色偏移，受荧光粉颗粒度的影响，白光效率较低。CN101807659A(CN201019063026.X)提供一种局部喷涂荧光粉的白光LED封装方法，LED芯片在功率型支架上固晶、焊线之后，把LED支架放置一模具内，露出芯片及边缘区域；用自动点胶机的雾化喷嘴将所喷出荧光粉胶体雾化，在芯片表面和侧壁上细小的荧光粉胶滴联接成膜；通过等离子体处理所述支架的热沉的表面，胶滴主要汇聚在芯片周围；在芯片周围形成一层均匀的荧光粉胶体薄膜，热固化或紫外固化后形成LED荧光粉的局部涂敷。该方法由于荧光粉层是通过表面张力在芯片表面和侧面形成均匀的涂敷层，使得各个方向上的荧光激发和芯片发射光比例几乎相等，使得光色均匀。
为了减少芯片对荧光粉的影响，避免荧光粉的受热衰减，CN101661987A(200910192377.0)提供了一种在芯片与荧光粉层之间增设隔热材料的白光LED结构，包括支架及设于支架上的LED芯片，LED芯片上涂覆有隔热透明材料层，隔热透明材料层上还涂覆有荧光粉层，该隔热透明材料层的出光面及荧光粉层直接形成透镜结构或在荧光粉层上设置一透镜结构。该LED芯片的数量为多个，各个LED芯片上依次独立涂覆隔热透明材料层及荧光粉层，或将各个LED芯片整体涂覆隔热透明材料层及荧光粉层。本发明能改善大功率白光LED的散热问题，减少光衰，使光色更为稳定。本申请引用该专利文献全文作为现有技术。CN101872829A(201010204991.7)公开了一种高发光效率白光LED，包括晶片、导线、基座和反光杯，还包括透镜、第一硅胶层、第二硅胶层和荧光粉；透镜包括一个圆弧状的透明罩，第一硅胶层位于透明罩内，晶片位于反光杯的底部、且位于所述透明罩内；所述荧光粉与第二硅胶层混合构成荧光硅胶层，所述荧光硅胶层位于透镜外并填满所述反光杯；LED晶片的正负极通过导线分别与外接正负电极电连接。该白光LED在点亮时荧光粉受晶片影响小，提高了发光效率。本申请引用该专利文献全文作为现有技术。
现有技术的不足之处在于将荧光粉直接涂覆到芯片上和边缘区域容易造成荧光粉的受热衰减，造成光效降低，颜色偏移，由于受荧光粉颗粒度的影响，白光效率较低。如果先使用隔热透明材料再在其上涂覆荧光粉层对于隔热透明材料的厚度掌握不易，致使做出的白光LED一致性不好。另外一种方案，在透明罩内注入第一硅胶层，透明罩外填满第二硅胶层和荧光粉，其所用硅胶不同造成麻烦，对透明罩的要求较高且透明罩外的硅胶与荧光粉层容易脱落，荧光粉层裸露在外容易与空气接触老化。
发明内容
本发明针对现有白光LED结构及封装工艺存在的不足，提供一种高输出低衰减的白光LED结构及制作方法。
术语说明：LED是发光二极管的简称。
本发明的技术方案如下：
一种白光发光二极管，包括芯片、导线、制有电路的基座、支架碗杯，基座形状与支架碗杯相适配，贴合放置在支架碗杯内，芯片固晶于基座上，芯片正负极焊接到基座的电路上；荧光粉与硅胶混合物制成的圆形薄膜扣入基座上沿，所述圆形薄膜与芯片上表面距离为2-4毫米；所述圆形薄膜上有硅胶注入孔，芯片与圆形薄膜之间注满硅胶。
所述荧光粉与硅胶混合物的圆形薄膜是按质量比(0.1-0.2)∶0.8将荧光粉和硅胶混合均匀，将此混合物进行抽真空脱泡后置于容器内在160-180℃下烘烤15-20分钟固化，切取固化后的荧光粉与硅胶混合物下半部分，按照基座上沿的直径切割成圆形制得。
所述圆形薄膜上的硅胶注入孔为2个或4个，对称地设在圆形薄膜靠近边缘处。
所述圆形薄膜上的硅胶注入孔为3个，与圆形薄膜圆心等距且三点等间距地设置在圆形薄膜靠近边缘处。
本发明的高输出低衰减白光发光二极管的制作方法，包括以下步骤：
(1)将荧光粉和硅胶按质量比(0.1-0.2)∶0.8混合搅拌均匀，抽真空脱泡后倒入一容器内，放入烤箱内烘烤固化，烘烤温度为160-180℃，烘烤时间为15-20分钟；得固化的荧光粉与硅胶混合物。
(2)将固化的荧光粉与硅胶混合物以厚度的一半进行切分，将切分后的荧光粉与硅胶的混合物的下半部分按照基座上沿的直径切割成圆形，得圆形薄膜，在圆形薄膜靠近边缘处设有硅胶注入孔。
(3)芯片固晶于制有电路的基座上，芯片正负极焊线连接基座上的电路，将基座放入支架碗杯内，将步骤(2)制得的圆形薄膜扣合于基座上沿，圆形薄膜距离芯片上表面2-4毫米，然后通过圆形薄膜上的硅胶注入孔将硅胶注入，直至芯片与圆形薄膜之间注满硅胶。
(4)将步骤(3)制得的半成品于100℃烘烤10-15分钟，选择透镜或者模条进行封装成型。
根据本发明，所述注胶孔直径为1-3毫米；当注入孔为2个或4个时对称设置；当硅胶注入孔为3个，与圆形薄膜圆心等距且三点等间距地设置。
根据本发明，所述荧光粉与硅胶的混合物在容器内的厚度可根据白光色温需求调控，一般以厚度4-8毫米为宜；
根据本发明，所述荧光粉选用与LED管芯波长相适应的波长型号，所述硅胶是LED封装用的即可。参照现有技术。
上述方法中，步骤(2)荧光粉与硅胶的混合物烘烤后，荧光粉的大颗粒沉于底部，细小颗粒位于上层，因此将固化的荧光粉与硅胶混合物以厚度的一半进行切分，留下下层荧光粉大颗粒多的一半制作圆形薄膜，避免上层荧光粉细小粉末影响LED的光效。
上述方法中，步骤(2)荧光粉与硅胶的混合物烘烤温度高于硅胶规定烘烤温度30-50℃。以使其高温下瞬间粘稠度降低并迅速固化。
本发明的特点是：1、使用固化的荧光粉与硅胶混合物的下半部分制作圆形薄膜，利用硅胶不同温度下的物理性质，高温下瞬间粘稠度降低并迅速固化，荧光粉大颗粒会在短时间内沉淀，而影响光效的细小粉末粉体则被固化在混合物的上层；2、此荧光粉与硅胶混合物圆形薄膜离芯片具有2-4毫米距离，其间隙用透明硅胶填满，解决了散热和荧光粉衰减问题，可防止荧光粉受芯片热度影响造成的衰减，从而提高白光LED的品质；3、同时设计一种做好电路的白光LED基座，可满足管芯焊线和支撑荧光粉和硅胶混合物圆形薄膜的要求。荧光粉与硅胶的混合物的圆形薄膜边缘与基座上沿接触，便于热量的散出。
本发明的切分后的圆形薄膜中荧光粉与硅胶混合物内大颗粒荧光粉为主，大大降低了上层荧光粉细小粉末对LED的光效的不利影响，且筛选的大颗粒荧光粉混合均匀，提高了LED的出光效率，从而提高白光LED的品质。
附图说明
图1是本发明LED结构示意图，图2是外封成型的LED示意图。其中，1是圆形薄膜，2是硅胶注入孔，3是制有电路的白光LED基座，4是蓝光芯片，5是支架碗杯，6是焊线金丝(导线)，7是硅胶，8是透镜。
图3是本发明实施例1的LED产品发光光谱图。横坐标是波长(nm)，纵坐标是光谱。
图4是本发明实施例1的LED产品与对比例LED产品的老化对比图。横坐标是时间(小时)，纵坐标是与老化前比值的百分比(％)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1、白光LED结构，如图1-2所示。
一种白光LED，包括芯片4、导线6、制有电路的基座3、支架碗杯5，基座形状与支架碗杯相适配，贴合放置在支架碗杯5内，芯片4固晶于基座3上，芯片4正负极通过焊线金丝6(导线)焊接到基座3的电路上；荧光粉与硅胶混合物制成的圆形薄膜1扣入基座3上沿，所述圆形薄膜1与芯片4上表面距离为3毫米；所述圆形薄膜上有硅胶注入孔2两个，直径2毫米，对称地设在圆形薄膜靠近边缘处；芯片4与圆形薄膜1之间注满硅胶7。所述芯片4是大功率蓝宝石衬底氮化镓蓝光LED管芯。
所用荧光粉型号为00902(黄绿色)，弘大贸易股份有限公司；硅胶型号为OE-6550A/B，道康宁公司产品。
制作方法，包括以下步骤：
(1)将荧光粉和硅胶按质量比0.1∶0.8混合搅拌均匀，抽真空脱泡后倒入一容器内，放入烤箱内烘烤固化，烘烤温度为165℃，烘烤时间为20分钟；制得厚度为8毫米、固化的荧光粉与硅胶混合物。
(2)将固化的荧光粉与硅胶混合物以厚度的一半进行切分，将切分后的荧光粉与硅胶的混合物的下半部分按照基座上沿的直径切割成圆形，得厚度为4毫米圆形薄膜1，在圆形薄膜靠近边缘处对称地打硅胶注入孔2两个，直径2毫米。
(3)芯片用银胶固晶于制有电路的基座底中间，芯片正负极焊线连接基座上的电路，将基座放入支架碗杯内，将步骤(2)制得的圆形薄膜扣合于基座上沿，圆形薄膜距离芯片上表面3毫米，然后通过圆形薄膜上的两个硅胶注入孔2将透明硅胶注入，直至芯片与圆形薄膜之间注满硅胶。
(4)将步骤(3)制得的半成品于100℃烘烤12分钟，选择透镜8封装，外封成型。
实施例1的LED产品发光光谱图参见图3。与对比例LED产品的老化对比图参见图4。
采用实施例1的方法制作10粒白光LED成管，进行性能测定，取平均值列于表1中。
对比例：使用常规做法，取与实施例1相同的10粒管芯直接固晶于碗杯内，相同的荧光粉材料与硅胶混合物直接涂覆于管芯表面，进行封装得到10粒白光LED成管，进行性能测定，取平均值列于表1中。
表1、LED管芯性能
 平均值   电流   电压   光通量   光功率   光效   主波长
 实施例1   350   3.28   95.22   278.3   82.9   500.2
 对比例   350   3.28   88.37   271.6   77.0   500
从实验结果可以看出，本发明比对比例光通量、光效提高了7.7％。
实施例2、如实施例1所述LED结构，所不同的是：
所述圆形薄膜1与芯片4上表面距离为4毫米；所述圆形薄膜上有3个硅胶注入孔2，直径1.5毫米，以圆形薄膜圆心为中心点等间距地设置。
实施例3、如实施例1所述LED结构，所不同的是的制备方法如下：
步骤(1)中荧光粉和硅胶混合物按质量比0.2∶0.8混合，烘烤温度为175℃，烘烤时间为15分钟；步骤(4)选择模条进行封装，外封成型。

Claims (4)

1.一种白光发光二极管，包括芯片、导线、制有电路的基座、支架碗杯，其特征在于基座形状与支架碗杯相适配，贴合放置在支架碗杯（5）内，芯片（4）固晶于基座（3）上，芯片正负极焊接到基座（3）的电路上；荧光粉与硅胶混合物制成的圆形薄膜（1）扣入基座（3）上沿，所述圆形薄膜（1）与芯片（4）上表面距离为2－4毫米；所述圆形薄膜上有硅胶注入孔（2），芯片与圆形薄膜之间注满硅胶；
所述圆形薄膜是按质量比（0.1-0.2):0.8将荧光粉和硅胶混合均匀，将此混合物进行抽真空脱泡后置于容器内在160-180℃下烘烤15-20分钟固化，切取固化后的荧光粉与硅胶混合物下半部分，按照基座上沿的直径切割成圆形制得；
所述荧光粉与硅胶的混合物在容器内的厚度为4－8毫米。
2.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于所述圆形薄膜上的硅胶注入孔为2个或4个，对称地设在圆形薄膜靠近边缘处。
3.如权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于所述圆形薄膜上的硅胶注入孔为3个，与圆形薄膜圆心等距且三点等间距地设置在圆形薄膜靠近边缘处。
4.一种白光发光二极管的制作方法，包括以下步骤：
（1）将荧光粉和硅胶按质量比（0.1-0.2):0.8混合搅拌均匀，抽真空脱泡后倒入一容器内，放入烤箱内烘烤固化，烘烤温度为160-180℃，烘烤时间为15-20分钟；得固化的荧光粉与硅胶混合物；
（2）将固化的荧光粉与硅胶混合物以厚度的一半进行切分，将切分后的荧光粉与硅胶的混合物的下半部分按照基座上沿的直径切割成圆形，得圆形薄膜，在圆形薄膜靠近边缘处打硅胶注入孔；
（3）芯片固晶于制有电路的基座上，芯片正负极焊线连接基座上的电路，将基座放入支架碗杯内，将步骤（2）制得的圆形薄膜扣合于基座上沿，圆形薄膜距离芯片上表面2-4毫米，然后通过圆形薄膜上的硅胶注入孔将硅胶注入，直至芯片与圆形薄膜之间注满硅胶；
（4）将步骤（3）制得的半成品于100℃烘烤10-15分钟，选择透镜或者模条进行封装，外封成型。
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