CN107968136A - Led封装方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED封装方法及结构，该方法包括：步骤一、选取散热基板；步骤二、将所述LED芯片焊接于所述散热基板；步骤三、在所述LED芯片上方涂敷第一硅胶层；步骤四、在所述第一硅胶层上制备半球透镜区；步骤五、在所述第一硅胶层和所述半球空腔区涂敷荧光粉胶形成第二硅胶层。本发明提供的LED封装方法及结构采用第一硅胶层、半球透镜区和第二硅胶层的结构；利用第一硅胶层、半球透镜区和第二硅胶层的结构中不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中；同时，第一硅胶层、第二硅胶层和半球透镜区的折射率依次增加；可以保证LED芯片的能够更多的透过封装材料照射出。

Description

LED封装方法及结构
技术领域
本发明属LED封装技术领域，特别涉及一种LED封装方法及结构。
背景技术
上世纪末，以GaN基材料为代表的III-V族化合物半导体在蓝光芯片领域的突破，带来了一场照明革命，这场革命的标志是以大功率发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)为光源的半导体照明技术(Solid State Lighting，SSL)。
LED具有寿命长、发光效率高、显色性好、安全可靠、色彩丰富和易于维护的特点。在当今环境污染日益严重，气候变暖和能源日益紧张的背景下，基于大功率LED发展起来的半导体照明技术已经被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。这是自煤气照明、白炽灯和荧光灯之后，人类照明史上的一次大飞跃，迅速提升了人类生活的照明质量。
现在，LED多采用GaN基蓝光灯芯加黄色荧光的方式产生白光，以实现照明，这种方式具有以下几个问题：
1、目前，芯片多数是封装在薄金属散热基板上，由于金属散热基板较薄、热容较小，而且容易变形，导致其与散热片底面接触不够紧密而影响散热效果。
2、由于LED光源发出的光一般呈发散式分布，即朗伯分布，这引起光源照明亮度不够集中，一般需要通过外部透镜进行二次整形，以适应具体场合的照明需求，这增加了生产成本。
发明内容
为了提高LED芯片的工作性能，本发明提供了一种LED封装方法及结构；本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明的实施例提供了一种LED封装方法，包括：
步骤一、选取散热基板；
步骤二、将所述LED芯片焊接于所述散热基板；
步骤三、在所述LED芯片上方涂敷第一硅胶形成第一硅胶层；
步骤四、在所述第一硅胶层上制备半球透镜区；
步骤五、在所述第一硅胶层和所述半球透镜区涂敷第二硅胶形成第二硅胶层。
在本发明的一个实施例中，所述散热基板为铜材料散热基板。
在本发明的一个实施例中，所述散热基板设置有若干圆槽；其中，所述圆槽沿所述散热基板宽度方向且与所述散热基板平面平行。
在本发明的一个实施例中，所述第一硅胶不含荧光粉，所述第二硅胶含有荧光粉，其中，所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉。
所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉。
在本发明的一个实施例中，步骤四包括：
在所述第一硅胶层上涂敷第三硅胶形成第三硅胶层；
采用第一半球形模具在所述第三硅胶层上形成若干个硅胶半球；
带模具烘烤后去掉所述第一半球形模具形成所述半球透镜区。
在本发明的一个实施例中，所述半球透镜区包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的所述硅胶半球。
在本发明的一个实施例中，在步骤五之前还包括：
选取荧光粉和硅胶；
将所述荧光粉和所述硅胶进行混合形成荧光粉胶；
对所述荧光粉胶进行颜色测试。
在本发明的一个实施例中，步骤五包括：
在所述第一硅胶层和所述半球透镜区上方涂敷所述第二硅胶，并采用第二半球形模具在所述荧光粉胶上形成所述第二硅胶层；
烘烤后去掉所述第二半球形模具；
在100-150℃温度下，烘烤4-12小时以完成所述LED的封装。
在本发明的一个实施例中，所述LED芯片为紫外LED芯片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的LED封装方法及结构，采用设置有圆槽的散热基板，在强度几乎没有变化的同时，降低了散热基板成本，增加空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。
2、本发明提供的LED封装方法及结构采用第一硅胶层、半球透镜区和第二硅胶层的结构；利用第一硅胶层、半球透镜区和第二硅胶层的结构中不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中；同时，第一硅胶层、第二硅胶层以及透镜区的硅胶折射率依次增加；可以保证LED芯片的光线能够更多的透过封装材料照射出去。
3、本发明提供的硅胶半球可以呈矩形均匀排列，或者菱形排列。可以保证光源的光线在集中区均匀分布。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
图1为本发明一实施例提供的LED封装方法流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的LED封装的散热基板示意图；
图3为本发明另一实施例提供的LED封装方法流程图；
图4为本发明另一实施例提供的紫外LED芯片的结构示意图；
图5a-图5b为本发明另一实施例提供的半球形透镜分布示意图；
图6为本发明再一实施例提供的LED封装结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明一实施例提供的LED封装方法流程示意图，包括：
步骤一、选取散热基板；
步骤二、将所述LED芯片焊接于所述散热基板；
步骤三、在所述LED芯片上方涂敷第一硅胶形成第一硅胶层；
步骤四、在所述第一硅胶层上制备半球透镜区；
步骤五、在所述第一硅胶层和所述半球透镜区涂敷第二硅胶形成第二硅胶层。
其中，所述散热基板为铜材料散热基板。
具体地，第一硅胶层、第二硅胶层以及半球透镜区的硅胶折射率依次增加。
具体地，请参见图2，图2为本发明一实施例提供的LED封装的散热基板示意图，所述散热基板设置有若干圆槽；其中，所述圆槽沿所述散热基板宽度方向且与所述散热基板平面平行。
具体地，所述第一硅胶不含荧光粉，所述第二硅胶含有荧光粉，其中，所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉；其中，所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉。
优选地，步骤四可以包括：
在所述第一硅胶层上涂敷第三硅胶形成第三硅胶层；
采用第一半球形模具在所述第三硅胶层上形成若干个硅胶半球；
带模具烘烤后去掉所述第一半球形模具形成所述半球透镜区。
其中，所述半球透镜区包括若干个呈矩形或菱形分布的所述硅胶半球。
优选地，在步骤五之前还可以包括：
选取荧光粉和硅胶；
将所述荧光粉和所述硅胶进行混合形成荧光粉胶；
对所述荧光粉胶进行颜色测试。
优选地，步骤五可以包括：
在所述第一硅胶层和所述半球透镜区上方涂敷所述第二硅胶，并采用第二半球形模具在所述荧光粉胶上形成所述第二硅胶层；
烘烤后去掉所述第二半球形模具；
在100-150℃温度下，烘烤4-12小时以完成所述LED的封装。
优选地，所述LED芯片为紫外LED芯片。
本实施例提供的LED封装方法采用荧光粉与LED芯片分离的工艺，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降的问题；与LED芯片接触的硅胶为耐高温的硅胶，解决了硅胶老化发黄引起的透光率下降的问题。
实施例二
请参照图3，图3为本发明另一实施例提供的LED封装方法流程图，本实施例在上述实施例的基础上，对本发明的LED封装方法进行详细描述如下。具体地，包括如下步骤：
S21、选取散热基板；
S22、选取LED芯片；
S23、将所述LED芯片焊接于所述散热基板；
S24、在所述LED芯片上方涂敷第一硅胶形成第一硅胶层；
S25、在所述第一硅胶层上方制备半球形透镜区；
S26、配置荧光粉胶；
S27、在所述第一硅胶层和所述半球形透镜区上方涂敷荧光粉胶形成第二硅胶层；以完成所述LED封装。
具体地，步骤S21可以包括：
S211、选取散热基板及支架；
S212、清洗所述散热基板和所述支架；
S213、将所述散热基板和所述支架烘烤干。
优选地，所述散热基板采用铜材料，厚度大于0.5毫米、小于10毫米，在散热基板中沿宽度方向形成圆槽，圆槽在散热基板中沿宽度方向、与散热基板平面平行；散热基板中的圆槽直径为0.3--2毫米、圆孔间距0.5-10毫米。
其中，采用设置有圆槽的散热基板，在强度几乎没有变化的同时，降低了散热基板成本，增加空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。
优选地，所述LED芯片为紫外LED芯片。
具体地，请参照图4，图4为本发明另一实施例提供的紫外LED芯片的结构示意图，所述紫外LED芯片由下往上依次包括蓝宝石衬底201、N型AlGaN层202、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱结构203、P型AlGaN阻挡层204、P型GaN层205；以及，设置于所述P型GaN层205表面的正电极206和设置于所述N型AlGaN层202表面的负电极207。
具体地，步骤S23可以包括：
S231、印刷焊料并检验所述焊料的固晶：
S232、采用回流焊接工艺，将所述LED芯片焊接于所述散热基板，并将所述散热基板安装于所述支架。
具体地，步骤S24可以包括：
S241、在所述LED芯片上方涂敷第一硅胶；
S242、在90-125℃温度下，带模具烘烤15-60分钟；
S243、烘烤完成后去掉模具形成第一硅胶层。
优选地，步骤S25可以包括：
S251、在所述第一硅胶层上涂敷第二硅胶形成第三硅胶层；
S252、采用若干个半球形模具在所述第三硅胶层上形成若干个硅胶半球；
S253、带模具烘烤后去掉模具形成半球透镜区。
具体地，步骤S26可以包括：
S261、选取荧光粉和硅胶；
S262、将所述荧光粉和所述硅胶进行混合形成荧光粉胶；
S263、对所述荧光粉胶进行颜色测试；
S264、对所述荧光粉胶进行烘烤。
进一步地，所述荧光粉为红色、绿色、蓝色三种荧光粉；即所述荧光粉胶含有红色、绿色、蓝色三种荧光粉；
其中，所述荧光粉胶可以通过改变红色、绿色、蓝色三种荧光粉的含量，可以连续调节光的颜色，除了白光以外，还可以变成任意颜色，同时还可以调节光源的色温。
优选地，步骤S27可以包括：
S271、在所述第一硅胶层和所述半球透镜区上方涂敷所述荧光粉胶；
S272、采用半球形模具在所述荧光粉胶上形成第二硅胶层；
S273、烘烤后去掉模具；
S274、在100-150℃温度下，烘烤4-12小时以完成所述LED封装。
具体地，请参见图5a-图5b，图5a-图5b为本发明另一实施例提供的半球形透镜分布示意图，图5a中所述半球形透镜呈矩形均匀分布于所述第一硅胶层和所述第二硅胶层之间；图5b中所述半球形透镜呈菱形均匀分布于所述第一硅胶层和所述第二硅胶层之间。
其中，硅胶半球可以呈矩形均匀排列，或者菱形交错排列；可以保证光源的光线在集中区均匀分布。
进一步地，所述硅胶半球直径为10-200微米，间距为10-200微米；
具体地，步骤S27之后还包括：对所述LED封装结构进行检测包装。
实施例三
进一步地，请参照图6，图6为本发明再一实施例提供的LED封装结构示意图，本实施例提供的LED封装结构由上述实施例提供的方法制备形成。具体地，LED封装结构包括：由下往上依次包括LED散热基板31、第一硅胶层32、半球形透镜区33及第二硅胶层34。
其中，LED散热基板31包括散热基板和设置于散热基板上的LED芯片。
具体地，第一硅胶层32为不含荧光粉的硅胶，第二硅胶层为含有荧光粉的硅胶。
进一步地，半球形透镜区33包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球，所述硅胶半球中的硅胶可以不含有荧光粉，其中，硅胶半球也可以根据工艺需要不是均匀分布。
具体地，第二硅胶层34覆盖整个第一硅胶层31和半球形透镜区33。
优选地，LED散热基板31的厚度D为90-140微米，宽度W大于20微米。
优选地，第一硅胶层32的厚度为10μm～110μm，第二硅胶层34的厚度为50μm～500μm。
优选地，球形透镜区33的硅胶半球半径R大于10微米，硅胶半球到LED芯片的距离L大于3微米，硅胶半球之间的间距A为5-10微米。
优选地，该LED封装结构中，第一硅胶层32可以采用改性环氧树脂、有机硅材料等；半球形透镜区33采用聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂、玻璃等材料；第二硅胶层34优选采用甲基折光率为1.41的硅橡胶、苯基高折射率(例如1.54)的有机硅橡胶等。
本实施例提供的LED封装结构，采用第一硅胶层、半球形透镜区及第二硅胶层的三层设计，第一硅胶层折射率小于第二硅胶层，半球形透镜区的硅胶半球材料的折射率大于第一硅胶层和第二硅胶层，可以保证LED芯片的光源能够更多的透过封装材料照射出去。
综上所述，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED封装方法，其特征在于，包括：
步骤一、选取散热基板；
步骤二、将所述LED芯片焊接于所述散热基板；
步骤三、在所述LED芯片上方涂敷第一硅胶形成第一硅胶层；
步骤四、在所述第一硅胶层上制备半球透镜区；
步骤五、在所述第一硅胶层和所述半球透镜区涂敷第二硅胶形成第二硅胶层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散热基板为铜材料散热基板。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述散热基板设置有若干圆槽；其中，所述圆槽与所述散热基板表面平行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一硅胶不含荧光粉，所述第二硅胶含有荧光粉。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四包括：
在所述第一硅胶层上涂敷第三硅胶形成第三硅胶层；
采用第一半球形模具在所述第三硅胶层上形成若干个硅胶半球；
带模具烘烤后去掉所述第一半球形模具形成所述半球透镜区。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述半球透镜区包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的所述硅胶半球。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤五包括：
在所述第一硅胶层和所述半球透镜区上方涂敷所述第二硅胶，并采用第二半球形模具在所述荧光粉胶上形成所述第二硅胶层；
烘烤后去掉所述第二半球形模具；
在100-150℃温度下，烘烤4-12小时以完成所述LED的封装。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LED芯片为紫外LED芯片。
10.一种LED封装结构，其特征在于，所述封装结构由权利要求1～9任一项所述的方法制备形成。
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