一種led的封裝及其封裝方法
【專利摘要】一種LED封裝及其封裝方法，包含了陽極電極、陰極電極、基板、發(fā)光管芯、熒光層、樹脂透鏡層，電學連接線，反射膜，導電銀漿；其中所述發(fā)光管芯設置在所述基板的上方，并且通過所述導電銀漿固定在基板上方；所述陽極電極、陰極電極分別設置在所述基板兩側，所述陽極電極一側通過所述電學連接線與所述發(fā)光管芯連接，所述陰極電極一側通過所述導電銀漿與所述基板連接；其特征在于：所述反射膜設置在所述基板的上方，所述陰極電極內部形成有容納所述發(fā)光管芯的碗狀空間，并且所述反射膜覆蓋所述陰極電極的形成碗狀空間的內壁。
【專利說明】
一種LED的封裝及其封裝方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于半導體封裝領域，涉及發(fā)光二極管(LED)，特別涉及一種具有良好散熱結構和機制的封裝結構和封裝方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是一種在半導體內流通電流，從而發(fā)出光的二極管。其中，根據(jù)發(fā)光的不同，包括使用砷化鎵(GaAs發(fā)出紅外線的發(fā)光二極管，使用砷鎵鋁(GaAIAs)發(fā)出紅外線或紅光的發(fā)光二極管，使用磷砷化鎵(GaAsP)以發(fā)出紅色、橙色、或黃色的發(fā)光二極管，使用磷化鎵(GaP)已發(fā)出紅色、綠色或黃色的發(fā)光二極管，使用氮化鎵(GaN)以發(fā)出白色的發(fā)光二極管。
[0003]目前廣泛應用于彩色電光板和照明裝置等各種領域的表面安裝型LED，是在由陶瓷或印制電路板所形成的基板中焊接LED芯片，并且在其上部用樹脂塑封，從而形成透鏡，在提高亮度的同時，更容易散發(fā)出在LED芯片所產生的熱。
[0004]發(fā)光二極管(LED: light emitting d1de)屬于二極管的一種特殊類型，是能夠將電能轉化為光能的固態(tài)半導體器件，當電流通過LED的PN結時，可激發(fā)出光子。同時LED光能轉化效率較高，因此LED廣泛應用在指示、顯示、照明燈領域，特別是在光源照明領域，LED應用的越來越多，單顆發(fā)光LED的功率越來越大。
[0005]近年來，隨著大功率LED芯片的逐漸開發(fā)，為了有效地排出LED芯片中所產生的熱的技術也隨之被開發(fā)，以提高LED芯片的散熱效率，已經研究出基板由金屬材料制作而成的LED芯片，其中為防止在安裝LED芯片時產生短路，在金屬基板的上面形成絕緣層后，通過形成于絕緣層上的電路板安裝LED芯片，并且通過引線接合等實現(xiàn)電連接。
[0006]白光LED以體積小、壽命長、綠色環(huán)保，并能滿足各種惡劣環(huán)境要求的優(yōu)點而大獲發(fā)展，而功率型白光LED已成為重要的固體照明光源之一，其封裝技術也得到了前所未有的發(fā)展。
[0007]如中國專利CN101404317A公開一種大功率白光LED封裝方法，將LED晶片固晶在基座內、烘烤焊線后，在基座內點透明硅膠，使得透明硅膠覆蓋LED晶片，然后用透鏡蓋住整個基座，再從透鏡邊緣的側耳小孔處向透鏡與基座粘合形成的空腔內注滿熒光膠。最終提高了 LED光色的一致性，但該專利對提高光效效果不明顯。
[0008]又如中國專利CN101369623A提供一種LED芯片上涂敷熒光粉的工藝，將熒光粉和膠水按照一定比例混合后，經多次涂敷烘烤固化，直至碗杯中的膠水和熒光粉混合物固化后的液面與碗杯上邊緣平齊，無凹痕出現(xiàn)。有效解決熒光粉一次涂敷固化中的熒光粉沉淀和聚集現(xiàn)象。
[0009]又如中國專利CN101714598A公開了一種白光LED封裝過程中熒光粉分層沉淀的方法，將添加劑、黃色熒光粉、硅膠按一定比例均勻混合做脫泡處理，將該材料填充到白光LED大功率支架碗杯內，保持2小時后進行分段烘烤，經70°(:、90°(:、110°(:，再到150°(:分別保持1?2小時，制成白光LED成品。該發(fā)明特意采用分層沉淀的方式，使得熒光粉沉淀均勻，有效改善產品一致性差的問題。將熒光粉經多次涂覆烘烤、或分段進行烘烤一定程度上能夠起到改善光圈、增強產品均勻性的作用，但同時常常會引入熒光粉分層現(xiàn)象，仍不能獲得高光效、高均勻性的白光LED。
[0010]又如中國專利CN102185087A公開一種大功率LED封裝結構，其結構中采用一種大顆?；旌闲☆w粒熒光粉，使涂覆的熒光膠大于芯片側邊位置，形成與所蓋的透鏡弧度一致的弧形。其涂覆的熒光膠是在大顆粒中混入小顆粒，大、小顆粒的半徑、用量各滿足一定的比例關系。大顆粒中摻入小顆粒能起到一定的改善光色質量的作用，但是由于一次完成涂覆，涂覆高度大于芯片側邊位置，這樣就使得芯片側邊仍然沉積有大量熒光粉，避免不了黃圈現(xiàn)象的再出現(xiàn)。
[0011]又如中國專利CN103178194A公開了一種大功率白光LED封裝結構及其制備方法，通過第一次旋轉涂覆，在LED芯片上表面及側壁上涂覆一層由小顆粒熒光粉混合而成的內層熒光膠，烘干后，再利用自動點膠機噴點，在內層熒光膠上表面、LED芯片上方對應的局部位置涂覆一層由超大顆粒熒光粉混合而成的外層熒光膠。利用外層熒光膠不易浸潤已烘干的內層熒光膠的特性，使得外層熒光膠只在LED芯片上方正對應的局部位置形成一凸包。提高了光效、一定程度上避免熒光粉大量沉淀在LED芯片側邊位置而產生黃圈現(xiàn)象的技術不足。但該方案仍未徹底解決該技術問題。
[0012]目前LED光電轉化效率大約只有35?50%，其他電能都轉化為熱能，LED的功率不斷提升，如何解決LED的散熱問題變得越來越突出。如果不能及時解決LED的散熱，會因為散熱使得波長發(fā)生變化，從而產生發(fā)黃現(xiàn)象或光的轉化效率變小。在實際LED使用之前，必須對發(fā)光管芯進行封裝。一般的成品LED主要包含LED管芯、熱沉、電連接、熒光層、樹脂透鏡等部件。LED生成的熱量最終排出器件及封裝，必須經過封裝、熱沉、電路板及各層銜接層。傳統(tǒng)的LED限制于其封裝結構、散熱材料、光路設置、銜接層導熱與工藝等因素，無法很好解決散熱問題，限制了 LED的進一步推廣和應用，尤其是在大功率LED上，問題凸顯得更加明顯。
[0013]為解決此技術問題。本發(fā)明人經過潛心研究，提出一種解決該技術問題的方案。

【發(fā)明內容】

[0014]本發(fā)明的目的提供一種具有良好散熱效果的LED封裝和封裝方法。
[0015]本發(fā)明提供一種LED封裝，包含了陽極電極、陰極電極、基板、發(fā)光管芯、熒光層、樹脂透鏡層，電學連接線，反射膜，導電銀漿;其中所述發(fā)光管芯設置在所述基板的上方，并且通過所述導電銀漿固定在基板上方;所述陽極電極、陰極電極分別設置在所述基板兩側，所述陽極電極一側通過所述電學連接線與所述發(fā)光管芯連接，所述陰極電極一側通過所述導電銀漿與所述基板連接;其特征在于:
[0016]所述反射膜設置在所述基板的上方，所述陰極電極內部形成有容納所述發(fā)光管芯的碗狀空間，并且所述反射膜覆蓋所述陰極電極的形成碗狀空間的內壁。
[0017]優(yōu)選的，所述反射膜為金屬Ni膜，厚度為8nm;所述熒光層、樹脂透鏡層設置在所述發(fā)光管芯上方，并呈現(xiàn)橢圓透鏡狀。
[0018]優(yōu)選的，所述基板材質為SiAl合金，所述基板形成的碗狀空間為倒置圓臺狀;所述導電銀楽為Ag和Sn混合物。
[0019]本發(fā)明提供LED封裝的封裝方法，其特征在于:
[0020]I)基板制造:通過機床進行陽極電極、陰極電極和基板裁剪，并使用沖壓基床在陰極電極上壓制出具有完整空間的倒置圓臺形狀；
[0021]2)基板鍍膜:通過真空鍍膜進行實現(xiàn)基板鍍膜，具體操作為將步驟I中制造的基板到放置在鍍膜架上，開啟真空栗將鍍膜機室內抽成真空至10-5帕斯卡，開啟電源通電鍍膜，加熱至Ni熔點5秒鐘，快速切斷電源，待冷卻，向真空室內充氣，打開真空室，取出基板即可，從而得到在基板上的反射膜；
[0022]3)銀漿鋪設:通過調制好的銀漿將發(fā)光管芯固定在基板上，并預熱至100°C，刷上銀漿，固定發(fā)光管芯；
[0023]4)金線焊接:將電學連接線與發(fā)光管芯連接；
[0024]5)熒光層鋪設:透明硅膠加入適量熒光粉，覆蓋LED晶片，形成熒光層；
[0025]6)形成樹脂透鏡層:使用環(huán)氧樹脂固化在熒光層外，并且形成為透鏡的形狀，與光學透鏡一體成型。得到LED封裝。
[0026]本發(fā)明的新型的LED封裝結構，能提高LED封裝的散熱效果；
[0027]本發(fā)明的導熱銀漿，具有散熱效果和粘結強度；
[0028]本發(fā)明的反射膜具有良好光學反射性能，能有效反射可見光和紅外光，使得LED封裝內的光能有效反射，提高出光率，以減少封裝內材料吸熱導致LED溫度偏高，性能下降問題。
[0029]作為優(yōu)選，新型LED封裝包括陽極電極、陰極電極、基板、發(fā)光管芯、熒光層、樹脂透鏡層。
[0030]作為優(yōu)選，發(fā)光管芯位于基板正上方；
[0031]作為優(yōu)選，陽極電極、陰極電極位于基板兩側，陰極電極也可與基板一體成型。
[0032]作為優(yōu)選，基板為倒置圓臺狀，圓臺邊線與底部平面角度為30?60°;
[0033]作為優(yōu)選，基板選用SiAl合金，其中Si的含量為3?10%;
[0034]作為優(yōu)選，基板上可以設置一個或多個管芯；
[0035]作為優(yōu)選，基板與發(fā)光管芯之間可通過導電銀漿粘結，導電銀漿為Ag和Sn混合物，Ag的含量為15?28%。
[0036]作為優(yōu)選，基板上設置了一層Ni反射層，厚度為5?15nm;
[0037]本發(fā)明還提供了一種LED封裝的封裝方法:
[0038]1、通過沖壓機床進行電極、基板裁剪、圓臺壓制；
[0039]2、通過真空鍍膜或電鍍方法進行實現(xiàn)基板鍍膜；
[0040]3、通過調制好的銀漿將發(fā)光管芯固定在基板上，厚度為0.05?0.1mm;
[0041 ] 4、金線焊接；
[0042]5、熒光層鋪設；
[0043]6、環(huán)氧樹脂固化及光學透鏡一體成型；
[0044]7、電學測試。
[0045]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0046]1、本發(fā)明具有良好散熱效果，管芯使用壽命長，出光率和轉化率較高，適合照明領域LED封裝使用。
[0047]2、本發(fā)明工序環(huán)節(jié)較為簡潔，適合產業(yè)化生產。
【附圖說明】
[0048]圖1是本發(fā)明LED封裝結構示意圖；
[0049]圖2是本發(fā)明LED封裝基板及電極示意圖；
[0050]圖3是實施實例一中基板和電極不意圖；
[0051 ]圖4是實施實例一■中分體串聯(lián)不意圖；
【具體實施方式】
[0052]下面結合具體實施例來對本發(fā)明進行進一步說明，但并不將本發(fā)明局限于這些【具體實施方式】。本領域技術人員應該認識到，本發(fā)明涵蓋了權利要求書范圍內所可能包括的所有備選方案、改進方案和等效方案。
[0053]實施例1
[0054]下面將結合附圖對本發(fā)明進行進一步詳述。參考圖1，本實施實例提供一種LED封裝包含了陽極電極05、陰極電極04、基板03、發(fā)光管芯01、熒光層06、樹脂透鏡層07，電學連接線09，反射膜08，導電銀漿02。
[0055]其中所述發(fā)光管芯01設置在基板03的上方，并且通過導電銀漿02固定在基板03上方；陽極電極05、陰極電極04分別設置在基板03兩側，陽極電極05—側通過電學連接線09與發(fā)光管芯01連接，陰極電極04—側通過導電銀漿02與基板連接。
[0056]可選地，如圖2所示，陽極電極05、陰極電極04也可兩側通過電學連接線09與發(fā)光管芯OI連接。
[0057]如圖1所示;反射膜08設置在基板03上方，陰極電極04形成有容納發(fā)光管芯01的碗狀空間，并反射膜08覆蓋陰極電極04的形成碗狀空間的內壁。
[0058]進一步地，反射膜08為金屬Ni膜，厚度為8nm;熒光層06、樹脂透鏡層07設置在發(fā)光管芯01上方，并呈現(xiàn)橢圓透鏡狀。
[0059]本實施實例中基板材質為SiAl合金，優(yōu)選的其中Si的含量為3%，A1的含量為95%;基板03形成的碗狀空間為倒置圓臺狀，圓臺邊線與基板03底部平面角度為45°，基板03上放置一顆發(fā)光管芯01;導電銀楽02為Ag和Sn混合物，優(yōu)選的Ag的含量為18%，Sn的含量為 82%。
[0060]本實施例還提供一種具體的封裝方法如下:
[0061]7)基板制造:通過機床進行陽極電極、陰極電極和基板裁剪，并使用沖壓基床在陰極電極上壓制出具有完整空間的倒置圓臺形狀；
[0062]8)基板鍍膜:通過真空鍍膜進行實現(xiàn)基板鍍膜，具體操作為將步驟I中制造的基板到放置在鍍膜架上，開啟真空栗將鍍膜機室內抽成真空至10—5帕斯卡，開啟電源通電鍍膜，加熱至Ni熔點5秒鐘，快速切斷電源，待冷卻，向真空室內充氣，打開真空室，取出基板即可，從而得到在基板上的反射膜；
[0063]9)銀漿鋪設:通過調制好的銀漿將發(fā)光管芯固定在基板上，并預熱至100°C，刷上銀漿，固定發(fā)光管芯，銀漿厚度為0.08mm;
[0064]10)金線焊接:將電學連接線與發(fā)光管芯連接；
[0065]11)熒光層鋪設:透明硅膠加入適量熒光粉，覆蓋LED晶片，形成熒光層；
[0066]12)形成樹脂透鏡層:使用環(huán)氧樹脂固化在熒光層外，并且形成為透鏡的形狀，與光學透鏡一體成型。得到LED封裝。
[0067]上述具體實施例只是對本
【發(fā)明內容】
的示意性說明，不代表對本
【發(fā)明內容】
的限制。本領域技術人員可以想到的是，本發(fā)明中具體結構可以有很多的變化形式，但其采用技術方案的主要技術特征與本發(fā)明相同或相似，均應涵蓋于本發(fā)明保護范圍內。
【主權項】
1.一種LED封裝，包含了陽極電極、陰極電極、基板、發(fā)光管芯、熒光層、樹脂透鏡層， 電學連接線，反射膜，導電銀漿;其中所述發(fā)光管芯設置在所述基板的上方，并且通過所述導電銀漿固定在基板上方;所述陽極電極、陰極電極分別設置在所述基板兩側，所述陽極電極一側通過所述電學連接線與所述發(fā)光管芯連接，所述陰極電極一側通過所述導電銀漿與所述基板連接;其特征在于: 所述反射膜設置在所述基板的上方，所述陰極電極內部形成有容納所述發(fā)光管芯的碗狀空間，并且所述反射膜覆蓋所述陰極電極的形成碗狀空間的內壁。2.如權利要求1所述的LED封裝，其特征在于:所述反射膜為金屬Ni膜，厚度為8nm; 所述熒光層、樹脂透鏡層設置在所述發(fā)光管芯上方，并呈現(xiàn)橢圓透鏡狀。3.如權利要求1所述的LED封裝，其特征在于:所述基板材質為SiAl合金，所述基板形成的碗狀空間為倒置圓臺狀;所述導電銀漿為Ag和Sn混合物。4.一種如權利要求1-3之一所述的LED封裝的封裝方法，其特征在于: 1)基板制造:通過機床進行陽極電極、陰極電極和基板裁剪，并使用沖壓基床在陰極電極上壓制出具有完整空間的倒置圓臺形狀； 2)基板鍍膜:通過真空鍍膜進行實現(xiàn)基板鍍膜，具體操作為將步驟I中制造的基板到放置在鍍膜架上，開啟真空栗將鍍膜機室內抽成真空至10-5帕斯卡，開啟電源通電鍍膜，加熱至Ni熔點5秒鐘，快速切斷電源，待冷卻，向真空室內充氣，打開真空室，取出基板即可，從而得到在基板上的反射膜； 3)銀漿鋪設:通過調制好的銀漿將發(fā)光管芯固定在基板上，并預熱至100°C，刷上銀漿，固定發(fā)光管芯； 4)金線焊接:將電學連接線與發(fā)光管芯連接； 5)熒光層鋪設:透明硅膠加入適量熒光粉，覆蓋LED晶片，形成熒光層； 6)形成樹脂透鏡層:使用環(huán)氧樹脂固化在熒光層外，并且形成為透鏡的形狀，與光學透鏡一體成型。得到LED封裝。
【文檔編號】H01L33/64GK106025047SQ201610530071
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】王正作
【申請人】王正作