專利名稱：具有熒光粉散熱層的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光裝置領(lǐng)域，具體涉及發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，LED技術(shù)也逐漸成熟。白光LED的主要技術(shù)是利用藍(lán)光LED芯片與黃色熒光粉合成白光，特點(diǎn)是光效高，普遍超過了 100 lm/W，具有明顯的節(jié)能效果。LED制造普遍采用的方法是(1)利用GaN材料制備藍(lán)光LED芯片；(2)芯片鍵合或粘結(jié)到熱沉上；(3)焊接電極；(4)LED芯片上涂覆熒光粉；(5)安裝光學(xué)透鏡。目前存在的問題由于熒光粉直接涂覆在LED芯片上，LED在正常工作時溫度為60 100°C， 芯片直接將熒光粉也加熱到相同的溫度，由于熒光粉長期使用在高溫情況下，將產(chǎn)生相關(guān)的技術(shù)問題(1)熒光粉使用壽命縮短；(2)熒光粉作用失效；(3)顏色變化，導(dǎo)致LED色溫變化；(4)間接導(dǎo)致LED壽命達(dá)不到5萬小時。熒光粉的涂覆技術(shù)也有一些國內(nèi)專利技術(shù)，例如CN100411210C， US20040223315A1, KR2004044701-A等專利都提出了將熒光粉與芯片分離的相關(guān)技術(shù)，但是，還沒有從根本上將熒光粉的熱量傳導(dǎo)出去，降低熒光粉的工作溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種具有熒光粉散熱層的發(fā)光二極管，其制作工藝簡單，可以將熒光粉的熱量傳導(dǎo)到散熱基板上，保證熒光粉工作在較低溫度，有效防止熒光粉在高溫度工作環(huán)境下退色，降低白光LED的光氡同時也實(shí)現(xiàn)白光LED長壽命。本發(fā)明的采用的技術(shù)方案如下
具有熒光粉散熱層的發(fā)光二極管，熱沉與LED負(fù)電極的邊緣區(qū)的上方粘接著環(huán)形陶瓷片，環(huán)形陶瓷片的上方粘接著環(huán)形金屬散熱片，環(huán)形金屬散熱片上設(shè)置有LED正電極，熱沉與LED負(fù)電極的中心區(qū)的上方鍵合著LED芯片，LED芯片和LED正電極之間通過焊線焊接， LED芯片上涂覆有熒光粉層，光學(xué)透鏡粘接在環(huán)形金屬散熱片上，其特征在于熒光粉層表面蒸鍍有傳熱鍍層，傳熱鍍層與環(huán)形金屬散熱片相連。進(jìn)一步的，所述傳熱鍍層的厚度為100 500nm。進(jìn)一步的，傳熱鍍層的材料為鋁、金或者氧化鋅。LED的制造過程如下將環(huán)形陶瓷片粘接到熱沉與LED負(fù)電極上，再將環(huán)形金屬散熱片粘接到環(huán)形陶瓷片上，LED芯片既可以設(shè)計為垂直結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)計為水平結(jié)構(gòu)形式， LED芯片鍵合到熱沉與LED負(fù)電極上，環(huán)形陶瓷片將環(huán)形金屬散熱片與熱沉與LED負(fù)電極進(jìn)行電氣隔離，利用金屬Au或Al細(xì)焊線，將LED芯片和LED的正電極之間焊接并形成LED芯片與LED正電極的焊線，LED芯片上涂覆熒光粉層，熒光粉層的表面蒸鍍一層傳熱鍍層，光學(xué)透鏡粘接到環(huán)形金屬散熱片上，即完成LED的制造。本發(fā)明的LED熒光粉涂覆及其散熱方法
(1)環(huán)形金屬散熱片設(shè)計，采用金屬鋁或銅等具有良好散熱效果的金屬材料，設(shè)計成環(huán)形散熱片。(2)LED熒光粉涂覆取一定量的有機(jī)硅樹脂、YAG:Ge黃色熒光粉、氣相Si02粉末， 按照一定比例將其混合，結(jié)構(gòu)超聲分散、抽真空等步驟，使其成分分散相對均勻粘度適中的膠粉混合物。涂膠成型將制備好的膠粉混合物涂覆于固定好的模具表面，利用熒光粉均勻器使其分布及厚度均勻，形成規(guī)則涂層。熒光粉固化將LED放入烤箱中，在100°C以上溫度下烘烤并固化。(3)傳熱鍍層將涂覆好和固化熒光粉的LED芯片放入濺射或鍍膜設(shè)備中，通常選用低溫蒸鍍或?yàn)R射方式，選用氧化鋅材料或金屬Al與Au或其它材料等導(dǎo)熱材料，在熒光粉表面蒸鍍一層導(dǎo)熱材料，蒸鍍層厚度為100 500nm之間，其主要條件是保證具有透明效果，透光率大于70%，蒸鍍層延伸到LED整個表面，再利用離子刻蝕辦法按照圖3結(jié)構(gòu)將蒸鍍層保留下來，其余部分刻蝕掉，形成了熒光粉層與環(huán)形金屬散熱片的熱傳導(dǎo)作用。(4)熒光粉散熱作用當(dāng)LED正常工作時，LED芯片的工作溫度在60 100°C之間，熒光粉產(chǎn)生的熱量通過傳熱鍍層傳導(dǎo)到環(huán)形金屬散熱片，后者具有一定的熱容量，并將部分熱量散發(fā)到空氣環(huán)境中，保持熒光粉層處于較低的溫度。本發(fā)明的有益之處是LED具有熒光粉傳熱鍍層，熒光粉所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去進(jìn)行散熱，也可以保持熒光粉工作在較低的溫度下，使得熒光粉具有較長的使用壽命，以及色溫不會發(fā)生變化，并同時保證LED使用壽命，即實(shí)現(xiàn)LED的高可靠性。


圖1是本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的LED的主視圖。圖3是本發(fā)明的熒光粉層傳熱結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的LED剖面圖。圖中，1是光學(xué)透鏡，2是LED正電極，3是環(huán)形金屬散熱片，4是環(huán)形陶瓷片，5是熱沉與LED負(fù)電極，6是傳熱鍍層，7是熒光粉層，8是LED芯片，9是焊線。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖4所示的LED，將環(huán)形陶瓷片4粘接到熱沉與LED負(fù)電極5上，再將環(huán)形金屬散熱片3粘接到環(huán)形陶瓷片4上，LED芯片8鍵合到熱沉與LED負(fù)電極5上，環(huán)形陶瓷片4將環(huán)形金屬散熱片3與熱沉與LED負(fù)電極5進(jìn)行電氣隔離，利用金屬Au或Al細(xì)焊線，將LED芯片8和LED正電極2之間焊接并形成LED芯片8與LED正電極2之間的焊線 9，LED芯片8上涂覆熒光粉層7，熒光粉層表面蒸鍍傳熱鍍層6，光學(xué)透鏡1粘接到環(huán)形金屬散熱片3上，制造成本發(fā)明的LED。環(huán)形金屬散熱片3采用金屬鋁材料。熒光粉由有機(jī)硅樹脂、YAGiGe黃色熒光粉、 氣相Si02粉末混合形成膠粉混合物，將制備好的膠粉混合物涂覆于固定好的模具表面，利用熒光粉均勻器使其分布及厚度均勻，形成規(guī)則涂層。熒光粉固化將LED放入烤箱中，在 100°C以上溫度下烘烤并固化。將涂覆好熒光粉層7的LED芯片放入濺射或鍍膜設(shè)備中，進(jìn)行低溫濺射Al與Au等導(dǎo)熱材料，蒸鍍層厚度為100 500nm之間，其主要條件是保證具有透明效果，透光率大于70%，利用離子刻蝕辦法按照圖3結(jié)構(gòu)形成傳熱鍍層。
權(quán)利要求
1.具有熒光粉散熱層的發(fā)光二極管，熱沉與LED負(fù)電極(5)的邊緣區(qū)的上方粘接著環(huán)形陶瓷片(4)，環(huán)形陶瓷片(4)的上方粘接著環(huán)形金屬散熱片(3)，環(huán)形金屬散熱片(3)上設(shè)置有LED正電極(2 )，熱沉與LED負(fù)電極(5 )的中心區(qū)的上方鍵合著LED芯片(8 )，LED芯片 (8 )和LED正電極(2 )之間通過焊線(9 )焊接，LED芯片(8 )上涂覆有熒光粉層(7 )，光學(xué)透鏡(1)粘接在環(huán)形金屬散熱片(3 )上，其特征在于熒光粉層(7 )表面蒸鍍有傳熱鍍層(6 )， 傳熱鍍層(6)與環(huán)形金屬散熱片(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述傳熱鍍層(6)的厚度為100 500nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于傳熱鍍層(6)的材料為鋁、金或者氧化鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有熒光粉散熱層的發(fā)光二極管，熱沉與LED負(fù)電極的邊緣區(qū)的上方粘接著環(huán)形陶瓷片，環(huán)形陶瓷片的上方粘接著環(huán)形金屬散熱片，環(huán)形金屬散熱片上設(shè)置有LED正電極，熱沉與LED負(fù)電極的中心區(qū)的上方鍵合著LED芯片，LED芯片和LED正電極之間通過焊線焊接，LED芯片上涂覆有熒光粉層，光學(xué)透鏡粘接在環(huán)形金屬散熱片上，其特征在于熒光粉層表面蒸鍍有傳熱鍍層，傳熱鍍層與環(huán)形金屬散熱片相連。本發(fā)明可以保持熒光粉工作在較低的溫度下，使得熒光粉具有較長的使用壽命，以及色溫不會發(fā)生變化，并同時保證LED使用壽命。
文檔編號H01L33/48GK102280564SQ201110239380
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者孫慧卿, 王度陽, 肖永能, 解曉宇, 許軼, 郭志友, 韓世陽 申請人:華南師范大學(xué)