CN111312866A - 发光二极管芯片的封装方法、封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光二极管芯片的封装方法、封装结构。该方法可以包括：将所述发光二极管芯片固定在基板上，并在所述发光二极管芯片的上表面点胶透明材料，并对所述透明材料进行压制定型操作，以在所述发光二极管芯片的四周和上表面形成碗杯结构的透明材料层；在所述透明材料层的四周以及所述发光二极管芯片的下表面点胶反光材料，形成反光材料层；所述透明材料层和所述反光材料层构成封装所述发光二极管芯片的反射结构。该方法并不需要制备各种复杂的模具来形成LED芯片反射结构，从而降低了LED芯片的封装成本。同时，由于反射结构的形状为碗杯状，该反射结构的形状对光的反射效果更佳，因此，提高了LED芯片的光提取率。
Description
技术领域
本申请涉及电子器件的封装领域，特别是涉及一种发光二极管芯片的封装方法、封装结构。
背景技术
发光二极管(全称：Light Emitting Diode，简称：LED)芯片具有环保、亮度高、能耗低、寿命长、工作电压低等特点，其已被广泛应用于手机、电视以及电脑等电子产品的显示器上等。由于LED芯片封装质量的好坏会影响对LED芯片的光提取率以及LED芯片的优良率，从而影响使用LED芯片的电子产品的寿命，因此，LED芯片的封装至关重要。
传统技术中，需要先制备多个形状的模具，然后利用不同的模具在LED芯片周围形成不同的反射结构，以实现对LED芯片的封装。
但是，模具的制备工艺复杂，从而导致LED芯片的封装成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对传统的LED芯片的封装成本较高的技术问题，提供一种发光二极管芯片的封装方法、封装结构。
一种发光二极管芯片的封装方法，包括：
将所述发光二极管芯片固定在基板上，并在所述发光二极管芯片的上表面点胶透明材料，并对所述透明材料进行压制定型操作，以在所述发光二极管芯片的四周和上表面形成碗杯结构的透明材料层；
在所述透明材料层的四周以及所述发光二极管芯片的下表面点胶反光材料，形成反光材料层；所述透明材料层和所述反光材料层构成封装所述发光二极管芯片的反射结构。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装方法，在对LED芯片的封装过程中，仅仅通过点胶透明材料，并对透明材料进行压制定型形成碗杯结构的透明材料层，以及在透明材料层的四周和发光二极管芯片的下表面点胶反射材料即可形成LED芯片反射结构，并不需要制备各种复杂的模具来形成LED芯片反射结构，从而降低了LED芯片的封装成本。同时，由于反射结构的形状为碗杯状，该反射结构的形状对光的反射效果更佳，因此，提高了LED芯片的光提取率。
在其中一个实施例中，所述透明材料层的曲面与所述发光二极管芯片的竖直方向的侧面的夹角范围为30度到70度。
在其中一个实施例中，所述透明材料层的曲面与所述发光二极管芯片的竖直方向的侧面的夹角为45度。
在其中一个实施例中，所述对所述透明材料进行压制定型操作，以在所述发光二极管芯片的四周和上表面形成碗杯结构的透明材料层，包括：
将所述基板倒置在离型膜上，并在所述基板上施加外力或在所述基板的重力的作用下，压制所述透明材料，以使所述透明材料形成包围所述发光二极管芯片的四周以及远离电极的一面的软型碗杯结构；
对所述软型碗杯结构进行固化定型，并剥离所述离型膜，以形成碗杯结构的透明材料层；所述透明材料层的高度比所述发光二极管芯片的高度高[0,50um]。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装方法，由于在对透明材料进行压制定型操作，形成碗杯结构的透明材料层的过程中，只需要将基板倒置在离型膜上，通过施加外力或在自身重力的作用下对透明材料进行压制即可形成碗杯结构，其操作工艺简单，且可以实现自动化生产，因此，降低了LED芯片的封装成本。
在其中一个实施例中，还包括：
采用喷涂工艺在所述反射结构的上表面喷涂波长转换材料，以在所述反射结构的上表面形成波长转换材料层；所述波长转换材料层的边部与所述反光材料层的边部齐平。
在其中一个实施例中，还包括：
采用喷涂贴膜工艺在所述反射结构的上表面喷涂波长转换材料，以在所述反射结构的上表面形成波长转换材料层；所述波长转换材料层的边部位于所述透明材料层与所述反光材料层的边部之间。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装方法，由于在反射结构的上表面形成了波长转换材料层，因此，通过该封装方法得到的封装结构可以实现对白光的封装。另外，由于该封装结构的反射结构为碗杯形状，因此，通过该封装方法得到的封装结构封装的白光亮度较高，同时也改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
在其中一个实施例中，采用模压工艺在所述波长转换材料层的上部形成包围所述波长转换材料层保护层；所述保护层包括平透镜或圆透镜。
本实施例提供的发光二极管的封装方法，由于在波长转换材料层的上部形成包围所述波长转换材料层保护层，因此，可以有效避免波长转换材料被污染和被破坏，提高了发光二极管芯片的寿命，同时进一步改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
一种封装结构，包括：基板、发光二极管芯片、碗杯结构的透明材料层以及反光材料层；所述发光二极管芯片固定在所述基板上，所述碗杯结构的透明材料层包围所述发光二极管芯片的四周和上表面，所述反光材料层包围所述透明材料层的四周以及所述发光二极管芯片的下表面；所述透明材料层和所述反光材料层构成封装所述发光二极管芯片的反射结构。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装结构，由于该封装结构的反射结构为碗杯形状，其对发光二极管芯片发射光的反射效果更佳，因此，其提高了LED芯片的光提取率。同时，该封装结构的制作工艺简单，且可以实现自动化生产，因此，该封装结构的制备成本较低。
在其中一个实施例中，还包括：波长转换材料层；所述波长转换材料层全部或者部分覆盖所述反光材料层的上表面。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装结构，由于该封装结构包括了波长转换材料层，因此，其可以封装白光。另外，由于该封装结构的反射结构为碗杯形状，因此，其封装的白光亮度较高，同时也改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
在其中一个实施例中，还包括：位于所述波长转换材料层上部的保护层；所述保护层包括平透镜或圆透镜。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装结构，由于该封装结构包括了保护波长转换材料的保护层，避免了波长转换材料被污染或被破坏，因此，其提高了发光二极管芯片的寿命，同时进一步改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
附图说明
图1为一实施例提供的发光二极管芯片的封装方法流程示意图；
图2为一实施例提供的一种发光二极管芯片的封装结构的部分结构示意图；
图3为一实施例提供的另一种发光二极管芯片的封装结构的部分结构示意图；
图4为一实施例提供的另一种发光二极管芯片的封装结构的部分结构示意图；
图5为一实施例提供的一种发光二极管芯片的封装结构的示意图；
图6为另一实施例提供的发光二极管芯片的封装方法流程示意图；
图7为另一实施例提供的一种发光二极管芯片的封装结构的示意图；
图8为另一实施例提供的一种发光二极管芯片的封装结构的示意图；
图9为另一实施例提供的一种发光二极管芯片的封装结构的示意图；
图10为另一实施例提供的一种发光二极管芯片的封装结构的示意图；
附图标记说明：
1：基板；2：发光二极管芯片；3：透明材料或者透明材料层；
4：反光材料层；5：波长转换材料层；6：保护层；
21：发光二极管芯片的一电极；22：发光二极管芯片的另一电极。
具体实施方式
本申请提供的发光二极管芯片的封装方法、封装结构，应用于元器件的封装领域。在LED芯片制作好之后，为了防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，需要对LED芯片进行封装，以实现对LED芯片的保护，从而提高LED芯片的稳定性。因此可见，一个良好的LED芯片的封装方法以及封装结构对LED芯片来说是及其重要的。
在LED芯片的封装过程中，为了提高LED芯片发射光提取率，传统技术中，通常会先制备多个形状的模具，然后使用不同的模具在LED芯片周围形成不同的反射结构，从而实现对LED芯片的封装。但是，模具的制备工艺复杂，从而导致LED芯片的封装成本较高。本申请提供的发光二极管芯片的封装方法、封装结构旨在解决上述传统技术中存在的技术问题。
图1为一实施例提供的发光二极管芯片的封装方法流程示意图。本实施例涉及的是在对发光二极管芯片封装过程中，如何形成发光二极管芯片的反射结构的具体过程。如图1所示，该方法可以包括：
S101、将所述发光二极管芯片2固定在基板1上，并在所述发光二极管芯片2的上表面点胶透明材料3，并对所述透明材料3进行压制定型操作，以在所述发光二极管芯片2的四周和上表面形成碗杯结构的透明材料层3。
具体的，在LED芯片2的封装过程中，封装环境的干净与否会影响LED芯片2的稳定性，因此，在将LED芯片2固定在基板1之前，需要对基板1进行清洗，以保证基板1干净无脏物。基板1的上表面包含有金属层，金属层含有铜、金以及银等金属元素。可选的，通常在260℃-310℃的环境下以共晶回流焊的方式将LED芯片2焊接在基板1上，形成如图2所示的结构。由于基板1的上表面包含有金属层，因此，LED芯片2的电极21和电极22在260℃-310℃的环境下便可以与基板1表面的金属层焊接在一起，从而实现将LED芯片2固定在基板1上的目的。在将LED芯片2固定在基板1上之后，同样的，为了LED芯片1的稳定性，需要再次对基板1进行湿法清洗，保证基板1干净无脏物。可选的，基板1可以为陶瓷材质，例如氧化铝、氮化铝等。
然后，通过点胶方式在发光二极管芯片2的上表面点胶透明材料3，以形成如图3所示的结构。可选的，可以将点胶机或者固晶机设置成只点胶的方式，通过点胶机或者固晶机在LED芯片2的上表面点胶透明材料3，点胶的透明材料3的量可以为LED芯片体积的1/5-3/4。上述透明材料3的材质可以为透明硅胶、其它有机透明硅胶或者其它无机透明硅胶。在上述透明材料3点胶完成之后，对透明材料3进行压制定型操作，以使透明材料3形成如图4所示的包围LED芯片2的四周和上表面的碗杯结构。可选的，为了进一步提升LED芯片2光提取率，在对透明材料3进行压制定型操作时，将所述透明材料层3的曲面与所述发光二极管芯片2的竖直方向的侧面的夹角范围控制在[30°，70°]。为了更进一步提升LED芯片光提取率，可选的，在对透明材料3进行压制定型操作时，将所述透明材料层3的曲面与所述发光二极管芯片2的竖直方向的侧面的夹角控制为45°。
需要说明的是，本实施例并未限定对透明材料3压制定型的具体方式，只要通过对透明材料3进行压制定型操作，以形成包围发光二极管芯片2的四周和上表面的碗杯结构的透明材料层3即可。
S102、在所述透明材料层3的四周以及所述发光二极管芯片2的下表面点胶反光材料，形成反光材料层4；所述透明材料层3和所述反光材料层4构成封装所述发光二极管芯片2的反射结构。
具体的，通过点胶方式在透明材料层3的四周以及所述发光二极管芯片2的下表面点胶反光材料，形成反光材料层4。可选的，可以将点胶机或者固晶机设置成只点胶的方式，通过点胶机或者固晶机在透明材料层3的四周以及所述发光二极管芯片2的下表面点胶反光材料，形成如图5所示的封装结构。然后，将如图5所示的封装结构放入烘箱，在150℃的温度下烘烤10min-60min，以形成稳定的封装结构。图5中的透明材料层3和反光材料层4构成封装发光二极管芯片2的反射结构。上述反光材料可以为SMC或者EMC，当LED芯片为蓝光芯片时，该反光材料对LED芯片2发射的蓝光的反射率达到90％以上，提升了LED芯片2光提取率，提升了出光亮度。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装方法，在对LED芯片的封装过程中，仅仅通过点胶透明材料，并对透明材料进行压制定型形成碗杯结构的透明材料层，以及在透明材料层的四周和发光二极管芯片的下表面点胶反射材料即可形成LED芯片反射结构，并不需要制备各种复杂的模具来形成LED芯片反射结构，从而降低了LED芯片的封装成本。同时，由于反射结构的形状为碗杯状，该反射结构的形状对光的反射效果更佳，因此，提高了LED芯片的光提取率。
图6为另一实施例提供的发光二极管芯片的封装方法流程示意图。本实施例涉及的是如何对透明材料3进行压制定型操作，以形成碗杯结构的透明材料层3的具体过程。在上述实施例的基础上，如图6所示，上述S101中的对透明材料3进行压制定型操作，以在发光二极管芯片2的四周和上表面形成碗杯结构的透明材料层3可以包括：
S201、将所述基板1倒置在离型膜上，并在所述基板1上施加外力或在所述基板1的重力的作用下，压制所述透明材料3，以使所述透明材料3形成包围所述发光二极管芯片2的四周以及远离电极的一面的软型碗杯结构。
具体的，当离型膜为软型材质时，需要在离型膜的下部设置平整度高的光滑平板作为支撑。当离型膜为硬型材质时，可以不需要在离型膜的下部设置平整度高的光滑平板作为支撑。将基板1倒置在离型膜上，即将基板1正面朝下，水平且竖直压在光滑的离型膜上，对基板1施加外力或在基板1自身重力的作用下，压制透明材料3，透明材料3在外力、重力以及自身的表面张力作用下形成一软型的碗杯结构。该软型的碗杯结构包围发光二极管芯片2的四周以及远离电极的一面。
S202、对所述软型碗杯结构进行固化定型，并剥离所述离型膜，以形成碗杯结构的透明材料层3；所述透明材料层3的高度比所述发光二极管芯片2的高度高[0,50um]。
具体的，将上述软型碗杯结构放入烘箱内，以150℃的温度烘烤10min-60min，以对软型碗杯结构进行固化定型，形成稳定形状的碗杯结构。然后，通过手动剥离离型膜，或者使用模压机自动剥离离型膜，形成形状稳定的碗杯结构的透明材料层3。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装方法，由于在对透明材料进行压制定型操作，形成碗杯结构的透明材料层的过程中，只需要将基板倒置在离型膜上，通过施加外力或在自身重力的作用下对透明材料进行压制即可形成碗杯结构，其操作工艺简单，且可以实现自动化生产，因此，降低了LED芯片的封装成本。
在实际应用过程中，LED芯片2发射的光为单一颜色的光，例如，LED芯片2为蓝光芯片、红光芯片或者绿光芯片。为了能够封装白光，在一种可选的实施方式中，在上述实施例的基础上，该方法还包括：在所述反射结构的上表面喷涂波长转换材料，以在所述反射结构的上表面形成波长转换材料层5；所述波长转换材料层5的边部与所述反光材料层4的边部齐平。
具体的，采用喷涂工艺在反射结构的上表面喷涂波长转换材料，从而形成如图7所示的封装结构，然后将该封装结构在150℃的温度下固化1h-6h，以在反射结构的上表面形成稳定的波长转换材料层5。
为了能够封装白光，在另一种可选的实施方式中，在上述实施例的基础上，该方法还包括：采用喷涂贴膜工艺在所述反射结构的上表面喷涂波长转换材料，以在所述反射结构的上表面形成波长转换材料层5；所述波长转换材料层5的边部位于所述透明材料层3与所述反光材料层4的边部之间。
具体的，在反射结构的上表面不需要喷涂波长转换材料的位置区域内贴上一层隔离贴膜，然后在没有贴隔离贴膜的位置区域内喷涂波长转换材料，喷涂完毕后，剥离隔离贴膜，即可形成如图8所示的封装结构，并将该封装结构在150℃的温度下固化1h-6h，以在反射结构的上表面形成稳定的波长转换材料层5。如图8所示的封装结构，可以有效改善发光二极管的光型和光照均匀度。
综上所述，在反射结构的上表面形成波长转换材料层5，由于波长转换材料层5能够对LED芯片2发射的光的波长进行部分转换，即可封装出实际所需的白光，且由于反射结构为碗杯形状，其封装白光的亮度可提高3％以上。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装方法，由于在反射结构的上表面形成了波长转换材料层，因此，通过该封装方法得到的封装结构可以实现对白光的封装。另外，由于该封装结构的反射结构为碗杯形状，因此，通过该封装方法得到的封装结构封装的白光亮度较高，同时也改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
为了避免波长转换材料层5被污染或被破坏，以及进一步改善发光二极管芯片2的光型和光照均匀度，在上述实施例的基础上，可选的，该方法还包括：采用模压工艺在所述波长转换材料层5的上部形成包围所述波长转换材料层5保护层6。
具体的，所述保护层6可以包括平透镜或圆透镜，当保护层6为平透镜时，形成的封装结构如图9所示，当保护层6为圆透镜时，形成的封装结构如图10所示。当然，保护层6也可以为其它形式的透镜，本实施例对此不做限定。
本实施例提供的发光二极管的封装方法，由于在波长转换材料层的上部形成包围所述波长转换材料层保护层，因此，可以有效避免波长转换材料被污染和被破坏，提高了发光二极管芯片的寿命，同时进一步改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
参见图5，本实施例还提供一种发光二极管芯片的封装结构，如图5所示，该封装结构可以包括：基板1、发光二极管芯片2、碗杯结构的透明材料层3以及反光材料层4；所述发光二极管芯片2固定在所述基板1上，所述碗杯结构的透明材料层3包围所述发光二极管芯片2的四周和上表面，所述反光材料层4包围所述透明材料层3的四周以及所述发光二极管芯片2的下表面；所述透明材料层3和所述反光材料层4构成封装所述发光二极管芯片2的反射结构。
需要说明的是，本实施例中关于封装结构包括的各个层的具体描述可以参照上述发光二极管芯片的封装方法中的具体描述，本实施例在此不再赘述。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装结构，由于该封装结构的反射结构为碗杯形状，其对发光二极管芯片发射光的反射效果更佳，因此，其提高了LED芯片的光提取率。同时，该封装结构的制作工艺简单，且可以实现自动化生产，因此，该封装结构的制备成本较低。
可选的，如图7和图8所示，该封装结构还可以包括：波长转换材料层5，所述波长转换材料层5全部或者部分覆盖所述反光材料层4的上表面。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装结构，由于该封装结构包括了波长转换材料层，因此，其可以封装白光。另外，由于该封装结构的反射结构为碗杯形状，因此，其封装的白光亮度较高，同时也改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
可选的，如图9和图10所示，该封装结构还可以包括：位于所述波长转换材料层上部的保护层6；所述保护层6包括平透镜或圆透镜。
本实施例提供的发光二极管芯片的封装结构，由于该封装结构包括了保护波长转换材料的保护层，避免了波长转换材料被污染或被破坏，因此，其提高了发光二极管芯片的寿命，同时进一步改善了发光二极管芯片的光型和光照均匀度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种发光二极管芯片的封装方法，其特征在于，包括：
将所述发光二极管芯片固定在基板上，并在所述发光二极管芯片的上表面点胶透明材料，并对所述透明材料进行压制定型操作，以在所述发光二极管芯片的四周和上表面形成碗杯结构的透明材料层；
在所述透明材料层的四周以及所述发光二极管芯片的下表面点胶反光材料，形成反光材料层；所述透明材料层和所述反光材料层构成封装所述发光二极管芯片的反射结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明材料层的曲面与所述发光二极管芯片的竖直方向的侧面的夹角范围为30度到70度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述透明材料层的曲面与所述发光二极管芯片的竖直方向的侧面的夹角为45度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述透明材料进行压制定型操作，以在所述发光二极管芯片的四周和上表面形成碗杯结构的透明材料层，包括：
将所述基板倒置在离型膜上，并在所述基板上施加外力或在所述基板的重力的作用下，压制所述透明材料，以使所述透明材料形成包围所述发光二极管芯片的四周以及远离电极的一面的软型碗杯结构；
对所述软型碗杯结构进行固化定型，并剥离所述离型膜，以形成碗杯结构的透明材料层；所述透明材料层的高度比所述发光二极管芯片的高度高[0,50um]。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
采用喷涂工艺在所述反射结构的上表面喷涂波长转换材料，以在所述反射结构的上表面形成波长转换材料层；所述波长转换材料层的边部与所述反光材料层的边部齐平。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
采用喷涂贴膜工艺在所述反射结构的上表面喷涂波长转换材料，以在所述反射结构的上表面形成波长转换材料层；所述波长转换材料层的边部位于所述透明材料层与所述反光材料层的边部之间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
采用模压工艺在所述波长转换材料层的上部形成包围所述波长转换材料层保护层；所述保护层包括平透镜或圆透镜。
8.一种封装结构，其特征在于，包括：基板、发光二极管芯片、碗杯结构的透明材料层以及反光材料层；所述发光二极管芯片固定在所述基板上，所述碗杯结构的透明材料层包围所述发光二极管芯片的四周和上表面，所述反光材料层包围所述透明材料层的四周以及所述发光二极管芯片的下表面；所述透明材料层和所述反光材料层构成封装所述发光二极管芯片的反射结构。
9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，还包括：波长转换材料层；所述波长转换材料层全部或者部分覆盖所述反光材料层的上表面。
10.根据权利要求9所述的封装结构，其特征在于，还包括：
位于所述波长转换材料层上部的保护层；所述保护层包括平透镜或圆透镜。
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