专利名称：一种led组件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种LED组件及其制备方法。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode、LED)，是一种注入电致发光器件，以其耗电量少、光色纯、全固态、质量轻、体积小、环保等一系列的优点，成为21世纪最具发展前景的高技术产品之一。LED产业始于20世纪70年代，90年代以来在全球范围内迅速崛起并高速发展。美国、日本、欧盟、中国台湾等发达国家和地区，纷纷把L ED作为“照亮未来的技术”，陆续启动固态照明计划，欲抢先一步占领这一战略技术制高点。我国LED产业从2001 年起也进入了高速发展的增长时期，并呈现出良好的发展势头。据不完全统计，2006年我国 LED的产值为140亿元，预计2008年应用市场规模将达到540亿元，到2010年国内LED产业的规模将超过1000亿元，展现出了广阔的开发前景。而随着功率型白光LED制造技术的不断完善，其发光效率、亮度和功率都有了大幅度的提高。但是，在制造功率型白光LED器件的过程中，除了芯片制造技术、荧光粉制造技术和散热技术外，LED封装材料的性能对其发光效率、亮度以及使用寿命也将产生显著的影响。使用耐紫外、耐热老化、高折射率、低应力的封装材料，可明显提高照明器件的光输出功率和使用寿命。传统白光LED的封装技术是将荧光粉与硅胶共混后涂覆在LED支架上，使荧光粉与芯片直接接触。但是，上述结构中，由于硅胶的导热性不好，导致芯片表面产生的热量无法有效的散开，而是大量的被荧光粉吸收，加速荧光粉的老化。为了解决荧光粉老化问题，现有技术中，通过在荧光粉涂层与芯片之间增加一层硅胶，使荧光粉涂层与芯片隔离，避免了荧光粉的受热老化。但是，上述结构的LED组件的发光效率低，光通量低。
发明内容
为了解决现有技术中的LED组件的发光效率低，荧光粉易老化的问题，本发明公开了一种LED组件，其发光效率高，光通量高，并且荧光粉不易老化，使用寿命长。本发明公开的LED组件包括支架和位于支架内部的芯片，从所述芯片延伸出电极；所述芯片上覆盖有过渡硅胶层，所述过渡硅胶层上覆盖有荧光粉层；所述过渡硅胶层上，与荧光粉层相接触的面为透光面，所述透光面为粗糙表面。同时，本发明还公开了上述LED组件的制备方法，包括
a、将芯片固晶于支架内，并引线，形成电极；
b、在芯片上涂覆液态硅胶，并硫化，形成过渡硅胶层； C、对过渡硅胶层表面进行粗化处理，形成透光面；
d、在过渡硅胶层上涂覆荧光粉胶，并固化。本发明的发明人通过大量的实验发现，LED芯片发出的光通过过渡硅胶层射向荧光粉层时，在过渡硅胶层与荧光粉层的接合面上，会发生大量的全反射，使光线射回芯片，使这部分光无法得到有效的利用，降低了 LED组件的发光效率，导致LED的光通量下降。发明人通过将过渡硅胶层的与荧光粉层相接触的面进行粗化处理(即得到本发明所述的透光面)，破坏了从芯片发出的光线在该界面处发生全反射的条件，使光线能通过该透光面，射向荧光粉层，使从芯片发出的光能得到有效的利用，大大提高了 LED组件的发光效率和光通量，并且，过渡硅胶层能有效的保护荧光粉层中的荧光粉，避免其老化，大大提高了 LED 组件的使用寿命。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明公开的LED组件包括支架和位于支架内部的芯片，从所述芯片延伸出电极；所述芯片上覆盖有过渡硅胶层，所述过渡硅胶层上覆盖有荧光粉层；所述过渡硅胶层上，与荧光粉层相接触的面为透光面，所述透光面为粗糙表面。作为LED组件的基本组成部分，上述支架为本领域公知的支架，在本发明中，该支架可选用贴片式支架，例如具体可选用型号为35观、5050、6020等的常规LED支架。上述支架均可通过商购得到。上述芯片为LED组件中的发光功能件，具体为本领域公知的。从芯片延伸出的电极用于在使用过程中为芯片供电，以实现其发光功能。具体采用的芯片均可通过商购得到， 在此不再赘述。作为本领域技术人员所公知的，上述支架通常具有凹陷部，芯片即设置于该凹陷部内，该凹陷型的内壁同时具有高反射性，可将从芯片射向内壁的光线反射向支架的开口处。根据本发明，在所述支架内，于所述芯片上还覆盖有过渡硅胶层。该过渡硅胶层的结构可采用现有技术中公知的结构，优选情况下，所述过渡硅胶层厚度为大于芯片厚度，以便能将芯片完全覆盖。同时，进一步优选情况下，该过渡硅胶层的厚度小于支架深度的1/2， 以便能进一步有效的容纳后续的荧光粉层。本发明公开的LED组件，从上到下，依次包括荧光粉层、过渡硅胶层和芯片。过渡硅胶层的下表面与芯片接触，上表面与荧光粉层相接触。发明人发现，从芯片发出的光主要在过渡硅胶层的上表面发生全反射，在本发明中，该上表面即为透光面，其为一粗糙面，具有凹凸不平的结构，可破坏光线在该表面发生全反射的条件，提高光线的透过率，故，只需使该透光面为粗糙度，即可实现本发明的目的。进一步优选情况下，所述透光面的表面粗糙度为2-10um，更优选为3-7um。该过渡硅胶层透光率不小于90%，优选为92-99%，邵氏硬度为D35-80，优选为 35-70，折射率为1. 5-1. 6，优选为1. 52-1. 58。对于本发明，当过渡硅胶层的透光率、硬度以及折射率在上述范围内时，尤其是其折射率在上述范围内时，结合其透光面，可进一步降低光线发生全反射的几率，提高LED组件的发光效率和光通量。同时，对于上述荧光粉层，其厚度可在较大范围内变动，优选情况下，所述荧光粉层厚度为0. 5-0. 8mm,更优选为0. 5-0. 7 mm。
该荧光粉层如本领域技术人员所公知的，通常包括荧光粉和硅胶。均勻分散于硅胶中的荧光粉通过吸收芯片发出的光，产生荧光效应，改变出光的颜色，从而实现LED光源的颜色多样性。本发明公开的LED组件中，该荧光粉可采用现有技术中公知的荧光粉，在此没有特殊的要求。例如可采用弘大贸易公司提供的型号为00902的荧光粉。根据本发明，在所述荧光粉层中，荧光粉的含量可在较大范围内变动，优选情况下，所述荧光粉含量为l_30wt%，进一步优选为5-15wt%。本发明同时还公开了上述LED组件的制备方法，包括
a、将芯片固晶于支架内，并引线，形成电极；
b、在芯片上涂覆液态硅胶，并硫化，形成过渡硅胶层； C、对过渡硅胶层表面进行粗化处理，形成透光面；
d、在过渡硅胶层上涂覆荧光粉胶，并固化。对于上述步骤a，具体的，采用本领域公知的支架，例如贴片式支架。将芯片固晶于该支架内，并引线，制备电极。上述固晶、引线制备电极的方法均为本领域公知的方法。例如，固晶时，可直接采用导电胶将芯片粘接与支架内。引线可直接采用机器绑接金线。完成上述操作后，即可在芯片上涂覆液态硅胶。其中，所采用的液态硅胶的透光率不小于90%，优选为92-98%，邵氏硬度为D35-80，优选为D35-70，折射率为1. 5-1. 6，优选为1.52-1.58。符合上述条件的液态硅胶可通过商购得到，例如信越有机硅贸易公司生产的SCR1018。本发明中，液态硅胶需要进行硫化得到上述过渡硅胶层，其透光率、硬度和折射率可能会存在变化，但是，该变化较小，在本发明中，可以忽略不计，即以液态硅胶的透光率、硬度和折射率作为后续硫化得到的过渡硅胶层的透光率、硬度和折射率。上述涂覆液态硅胶的方法也是本领域技术人员所公知的，例如可采用喷涂或点胶的方法完成。涂覆的液态硅胶的量使液态硅胶完全覆盖芯片即可，优选情况下，涂覆的液态硅胶的量使液态硅胶的厚度大于芯片厚度，并且小于支架深度的1/2即可。涂覆完成后，即可对液态硅胶进行硫化，得到固定的形状，即为过渡硅胶层。其中， 该硫化的方法也是本领域技术人员所公知的，例如，在80-100°C下热处理15-60min即可， 优选情况下，在80-90°C下热处理30-45min。此时，形成的过渡硅胶层的上表面为光滑平面，作为本发明的重点，需要对该表面进行粗化处理，使其形成粗糙面。所述步骤c中，上述对过渡硅胶层上表面进行粗化处理的方法有多种，例如机械粗化或腐蚀粗化。根据本发明，为了简化工艺，优选采用腐蚀粗化的方法进行。具体的，进行粗化处理的方法为将过渡硅胶层表面与粗化液接触。上述将过渡硅胶层表面与粗化液接触的方法可以为多种，例如将过渡硅胶层表面浸没于粗化液中，或者在过渡硅胶层表面涂覆粗化液。优选情况下，所述将过渡硅胶层表面与粗化液接触的方法为将粗化液喷涂于过渡硅胶层表面。上述粗化液为可溶解硅胶的溶剂，优选情况下，所述粗化液选自石油醚、120#溶剂油、甲苯、90#汽油中的一种或多种。将上述粗化液喷涂到过渡硅胶层表面后，即可对过渡硅胶层表面进行腐蚀粗化， 形成凹凸不平的结构。其中，粗化液的喷涂量没有太大限制，优选情况下，粗化液的喷涂量为l_50g/m2，进一步优选为5-20g/m2。发明人发现，当粗化液的喷涂量在上述范围内时，对过渡硅胶层表面进行腐蚀后，得到的粗糙的透光面对进一步降低全反射，提高光线的透过
率更有利。上述步骤c中，在过渡硅胶层表面喷涂粗化液后，还可静置l-2min，使粗化能充分进行，然后烘干除去粗化液。形成透光面后，即可在其表面形成荧光粉层。具体的方法没有特殊要求，可以采用现有技术中的方法进行制备，例如，在过渡硅胶层上涂覆荧光粉胶，并固化即可。上述荧光粉胶中含有荧光粉和硅胶，其中，所述荧光粉含量为l_30wt%，进一步优选为5-15wt%。采用的荧光粉没有特殊要求，可根据实际发光的需要商购各种荧光粉，例如可采用弘大贸易公司提供的型号为00902的荧光粉。硅胶同样可通过商购得到，例如信越有机硅贸易公司生产的SCR1018。按照前述比例将荧光粉与硅胶混合即可得到荧光粉胶。 将该荧光粉胶涂覆于过渡硅胶层的透光面上，并固化即可。具体的，上述固化的方法为在 100-170°C下热处理0. 5-5h，更优选为150-170°C下热处理l_3h。通过上述处理即可得到本发明公开的LED组件。其中荧光粉不易老化，使用寿命长，重要的是，其发光效率和光通量得到了极大提高。下面通过实施例对本发明进行进一步的说明。实施例1
本实施例用于说明本发明公开的LED组件及其制备方法。取型号为35 的贴片式支架，将LED芯片(晶圆)固晶于支架内，并引线，形成电极。将液体硅胶(信越有机硅贸易公司，透光率为96%，邵氏硬度为D50，折射率为 1.58)通过点胶的方法涂覆于芯片上，覆盖芯片，并使涂覆的液态硅胶的厚度大于芯片厚度，并且小于支架深度的1/2。然后在90°C下对液态硅胶硫化30min。形成过渡硅胶层。将石油醚(分析纯，广州化学试剂厂)喷涂在过渡硅胶层表面，喷涂量为3g/m2，静置2min，然后烘干，形成透光面，其表面粗糙度为3um。然后，将荧光粉(00902 ；弘大贸易公司)与硅胶(SCR1018，信越有机硅贸易公司)混合，并真空除泡，得到荧光粉胶，使荧光粉胶中的荧光粉含量为20wt%。将上述荧光粉胶涂覆于过渡硅胶层上，形成厚度为0. 5mm的荧光粉胶层，然后在 120°C下热处理4h。得到LED组件Si。实施例2
本实施例用于说明本发明公开的LED组件及其制备方法。取型号为35 的贴片式支架，将LED芯片(晶圆)固晶于支架内，并引线，形成电极。将液体硅胶(信越有机硅贸易公司，透光率为90%，邵氏硬度为D35，折射率为 1.52)通过点胶的方法涂覆于芯片上，覆盖芯片，并使涂覆的液态硅胶的厚度大于芯片厚度，并且小于支架深度的1/2。然后在80°C下对液态硅胶硫化45min。形成过渡硅胶层。将120#溶剂油(分析纯，广州化学试剂厂)喷涂在过渡硅胶层表面，喷涂量为30g/ m2，静置lmin，然后烘干，形成透光面，其表面粗糙度为9um。然后，将荧光粉(00902 ；弘大贸易公司)与硅胶(SCR1018，信越有机硅贸易公司)混
6合，并真空除泡，得到荧光粉胶，使荧光粉胶中的荧光粉含量为2wt%。将上述荧光粉胶涂覆于过渡硅胶层上，形成厚度为0. 8mm的荧光粉胶层，然后在 170°C下热处理Ih。得到LED组件S2。实施例3
本实施例用于说明本发明公开的LED组件及其制备方法。取型号为35 的贴片式支架，将LED芯片(晶圆)固晶于支架内，并引线，形成电极。将液体硅胶(SCR1018，信越有机硅贸易公司，透光率为92%，邵氏硬度为邵D74，折射率为1. 通过点胶的方法涂覆于芯片上，覆盖芯片，并使涂覆的液态硅胶的厚度大于芯片厚度，并且小于支架深度的1/2。然后在80°C下对液态硅胶硫化30min。形成过渡硅胶层。将甲苯(分析纯，广州化学试剂厂)喷涂在过渡硅胶层表面，喷涂量为6g/m2，静置 lmin，然后烘干，形成透光面，其表面粗糙度为6um。然后，将荧光粉(00902 ；弘大贸易公司)与硅胶(SCR1018，信越有机硅贸易公司)混合，并真空除泡，得到荧光粉胶，使荧光粉胶中的荧光粉含量为10wt%。将上述荧光粉胶涂覆于过渡硅胶层上，形成厚度为0. 7mm的荧光粉胶层，然后在 160°C下热处理2. 5h。得到LED组件S3。实施例4
本实施例用于说明本发明公开的LED组件及其制备方法。取型号为35 的贴片式支架，将LED芯片(晶圆)固晶于支架内，并引线，形成电极。将液体硅胶(SCR1018，信越有机硅贸易公司，透光率为92%，邵氏硬度为邵D74，折射率为1. 通过点胶的方法涂覆于芯片上，覆盖芯片，并使涂覆的液态硅胶的厚度大于芯片厚度，并且小于支架深度的1/2。然后在80°C下对液态硅胶硫化30min。形成过渡硅胶层。将石油醚(分析纯，广州化学试剂厂)喷涂在过渡硅胶层表面，喷涂量为10g/m2，静置lmin，然后烘干，形成透光面，其表面粗糙度为7um。然后，将荧光粉(00902 ；弘大贸易公司)与硅胶(SCR1018，信越有机硅贸易公司)混合，并真空除泡，得到荧光粉胶，使荧光粉胶中的荧光粉含量为5wt%。将上述荧光粉胶涂覆于过渡硅胶层上，形成厚度为0. 7mm的荧光粉胶层，然后在 170°C下热处理1. 5h。得到LED组件S4。对比例1
本对比例用于说明现有技术中的LED组件及其制备方法。LED组件的制备方法与实施例4相同，不同的是，未采用石油醚对过渡硅胶层表面进行粗化。得到LED组件Dl。
性能测试
对以上制备得到的LED组件S1-S4、D1进行如下性能测试
1、使用寿命
采用恒定LED的点亮时间，但是逐渐提升LED的电压或者是电流，分别测试出不同电气条件下的光强，然后将数据输入测试软件中计算得出LED的寿命；
2、光通量
采用SJ/T 11394-2009半导体发光二极管测试方法中的5. 3. 3测试方法进行测
试ο得到的测试结果填入表1 表权利要求
1.一种LED组件，包括支架和位于支架内部的芯片，从所述芯片延伸出电极；所述芯片上覆盖有过渡硅胶层，所述过渡硅胶层上覆盖有荧光粉层；所述过渡硅胶层上，与荧光粉层相接触的面为透光面，所述透光面为粗糙表面。
2.根据权利要求1所述的L ED组件，其特征在于，所述过渡硅胶层厚度为大于芯片厚度，小于支架深度的1/2，所述荧光粉层厚度为0. 5-0. 8mm。
3.根据权利要求1所述的LED组件，其特征在于，所述过渡硅胶层透光率不小于90%， 邵氏硬度为D35-80，折射率为1. 5-1. 6。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的LED组件，其特征在于，所述透光面的表面粗糙度为 2-10um。
5.根据权利要求1所述的LED组件，其特征在于，所述支架为贴片式支架。
6.根据权利要求1所述的LED组件，其特征在于，所述荧光粉层中含有荧光粉和硅胶， 其中，所述荧光粉含量为l_30wt%。
7.如权利要求1所述的LED组件的制备方法，包括a、将芯片固晶于支架内，并引线，形成电极；b、在芯片上涂覆液态硅胶，并硫化，形成过渡硅胶层；C、对过渡硅胶层表面进行粗化处理，形成透光面；d、在过渡硅胶层上涂覆荧光粉胶，并固化。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，液态硅胶的透光率不小于90%，邵氏硬度为D35-80，折射率为1. 5-1. 6。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，硫化的方法为 在 80-100°C下热处理 15-60min。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c中，进行粗化处理的方法为将过渡硅胶层表面与粗化液接触，所述粗化液为可溶解硅胶的溶剂。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述将过渡硅胶层表面与粗化液接触的方法为将粗化液喷涂于过渡硅胶层表面，然后静置、烘干。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述粗化液的喷涂量为l_50g/m2。
13.根据权利要求10、11或12中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述粗化液选自石油醚、120#溶剂油、甲苯、90#汽油中的一种或多种。
14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d中，固化的方法为在 100-170°C下热处理 0. 5-5h。
15.根据权利要求7或14所述的制备方法，其特征在于，所述荧光粉胶中含有荧光粉和硅胶，其中，所述荧光粉含量为l_30wt%。
全文摘要
本发明提供了一种LED组件及其制备方法。该LED组件包括支架和位于支架内部的芯片，从所述芯片延伸出电极；所述芯片上覆盖有过渡硅胶层，所述过渡硅胶层上覆盖有荧光粉层；所述过渡硅胶层上，与荧光粉层相接触的面为透光面，所述透光面为粗糙表面。本发明公开的LED组件发光效率高，光通量高，并且荧光粉不易老化，使用寿命长。
文档编号H01L33/54GK102456807SQ201010520039
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者吴伟才 申请人:比亚迪股份有限公司