一种白光led模组封装结构的制作方法

文档序号:7140369阅读:121来源:国知局
专利名称:一种白光led模组封装结构的制作方法
技术领域
本实用新型所属领域属于电子封装技术,具体涉及一种白光LED (发光二极管)模组的封装结构。
背景技术
对于大功率白光LED封装而言,突光粉的作用在于光色复合,形成白光。常用的突光粉使用方式是将荧光粉与封装胶(环氧树脂或硅胶)混合,然后涂覆在LED芯片上。由于涂覆工艺难以精确控制荧光粉层的厚度和形状,导致LED器件的色温和显色性指数波动很大,影响产品质量。此外,由于荧光粉胶层是由环氧树脂或硅胶与荧光粉调配而成,耐热性、抗老化性和抗湿气性能较差,从而影响LED器件的长期可靠性。为了提高荧光粉层的耐热性和抗老化性能,国内外开展了一系列的研究。2005年日本通用电气玻璃公司研制出可用于LED封装的YAG荧光玻璃片。该荧光玻璃片由玻璃粉与荧光粉混合均匀后烧结而成,具有良好的耐热性和抗湿气性,相比普通的荧光粉胶层,LED封装器件的可靠性大大提高;美国专利文献(US 2009/0212697A1和US2010/0207512A1)公开了一种含荧光粉的半透明陶瓷片制备方法,主要由陶瓷粉、荧光粉、粘结剂、烧结助剂在高温(1400-1500°C )惰性气体环境下烧结而成;中国专利文献CN 101314519A公开了一种白光LED用稀土掺杂发光玻璃及其制备方法,通过高温熔制(1450-1550°C下烧结2-3小时)制备出含稀土荧光粉的荧光玻璃体,满足白光LED封装要求;中国专利文献CN 101723586 A则公开了一种应用于半导体照明的荧光粉玻璃体及其制备方法,通过在硼铝酸盐玻璃粉中混合稀土掺杂铝酸盐荧光粉,在高温(400-50(TC )下热压烧结而成。此外,丁唯嘉等人利用溶胶-凝胶法制备出低温荧光玻璃体,朱学绘等人则利用真空烧结技术制备出Ce =YAG荧光玻璃体,用于LED封装并提高了 LED器件性能。采用荧光玻璃片封装LED,不仅省略了封装过程中荧光粉与胶液的配制与涂覆工艺,提高了白光LED封装效率,而且提高了荧光粉的均匀性和热稳定性,从而改善了 LED器件的发光质量与可靠性。如德国Sumita公司采用荧光玻璃封装LED模块,在85°C环境中点亮10000小时候后亮度没有衰退,反而略有上升,而普通LED封装模块(采用荧光粉胶层)在相同条件下亮度降低了 20%。但在上述荧光玻璃制备过程中,由于荧光粉是内掺于玻璃粉中一起烧结,不仅荧光粉消耗量大(材料成本高),而且高温烧结过程(大于1000°C )会对荧光粉的晶相(晶体结构)产生损坏,影响荧光粉的发光效率。更为重要的是,该荧光玻璃体需要切割、研磨、抛光后才能用于LED封装,工艺成本很高。

实用新型内容针对现有技术的不足,本实用新型提出了一种新型的白光LED模组封装结构,该结构可以降低工艺成本和荧光粉材料成本,而且可以提高了 LED封装模组的光效。本实用新型提供的白光LED模组封装结构,包括LED芯片、引线、固晶层、散热基板和荧光玻璃片;LED芯片由固晶材料贴装在散热基板上;LED芯片电极经过引线键合与散热基板焊盘间电互连;荧光玻璃片覆盖在LED芯片上方,且两者间通过填充硅胶或直接键合工艺实现连接。作为上述技术方案的改进,所述荧光玻璃片荧光玻璃片由玻璃基片及其表面的荧光玻璃层组成。本实用新型与使用荧光粉胶层封装LED相比,不仅降低了工艺成本(不用配制和涂覆荧光粉胶),同时提高了荧光粉的均匀性和热稳定性,改善了 LED器件的封装质量;与内掺法制备的荧光玻璃相比,由于仅在玻璃基片表面存在荧光玻璃层,不仅降低了工艺成本(不用切割、研磨和抛光玻璃片)和荧光粉材料成本,而且由于采用了远离荧光粉技术(间距可通过玻璃基片厚度控制),提高了 LED封装模组的光效,特别适合大功率LED封装批量制造和多芯片COB(板上芯片封装)发展需求。本实用新型一种白光LED模组封装结构的优势在于:与使用荧光粉胶层封装LED相比,该结构不仅可以在封装LED时降低工艺成本(不用配制和涂覆荧光粉胶),同时还可以提高荧光粉的均匀性和热稳定性,改善了 LED器件的封装质量;与内掺法制备的荧光玻璃相比,由于仅在玻璃基片表面存在荧光玻璃层,不仅降低了工艺成本(不用切割、研磨和抛光玻璃片)和荧光粉材料成本,而且由于采用了远离荧光粉技术(距离可通过玻璃基片厚度控制),提高了 LED封装模组的光效。同时,该LED封装结构还适合大规模生产和板上芯片封装技术(COB)发展。

图1为现有荧光粉胶层封装的白光LED模组结构,图中10为散热基板,11为LED芯片,12为内掺荧光粉的胶层,13为不掺荧光粉的胶层。图2为现有采用内掺荧光粉的荧光玻璃片封装的白光LED模组结构,图中20为散热基板,21为LED芯片,22为内掺荧光粉的玻璃片,23为硅胶层。图3为本实用新型实施例1的白光LED封装结构示意图。图4为本实用新型实施例2的白光LED封装结构示意图。图5为本实用新型实施例3的白光LED封装结构示意图。
具体实施方式
本实用新型所提出的技术方案是:采用荧光玻璃片(由玻璃基片及其表面的荧光玻璃层组成)取代荧光粉胶层或内掺法制备的荧光玻璃片。LED封装过程中,首先采用固晶材料将LED芯片贴装在散热基板上;然后通过引线键合实现LED芯片电极与散热基板焊盘间的电互连;最后将荧光玻璃片覆盖在LED芯片上方,荧光玻璃片与LED芯片间通过填充硅胶或直接键合工艺实现连接。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型,但并不构成对本实用新型的限定。此夕卜,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本实用新型提供的一种白光LED模组封装结构,该LED封装模组由LED芯片、弓丨线、固晶层、散热基板和荧光玻璃片等组成。LED芯片采用固晶材料贴装在散热基板上;然后通过引线键合实现LED芯片电极与散热基板焊盘间的电互连;最后将荧光玻璃片覆盖在LED芯片上方,两者间通过填充硅胶或直接键合工艺实现连接。其中,荧光玻璃片由玻璃基片及其表面的荧光玻璃层组成,总厚度为0.5毫米至3毫米,荧光玻璃层厚度取决于荧光粉浓度和LED封装要求,一般为50微米至500微米,优选值为10微米至300微米。荧光玻璃层材料的折射率等于或略小于玻璃基片材料的折射率,如荧光玻璃层材料的折射率比玻璃基片材料的折射率低0.2以内;本实用新型的另一个特征是所述荧光玻璃片与LED芯片间通过填充硅胶或直接键合工艺实现连接,填充硅胶的折射率等于或略大于玻璃基片材料的折射率,如填充硅胶的折射率比玻璃基片材料的折射率大0.2以内。荧光玻璃片的上表面为光滑平面或采用微结构进行粗化。实施例1本实用新型白光LED封装结构如图3,具体实施步骤如下:I)采用固晶工艺将蓝光LED水平芯片31贴装在金属核印刷电路板(MCPCB) 30上;2)采用引线键合工艺(金线32),实现LED芯片电极与MCPCB线路间的电互连;3)将整个MCPCB基板30固定在金属模组框架33内;4)根据芯片主波长及封装要求(色温、演色性指数等),选取对应的荧光玻璃片35 (总厚度为0.5毫米,荧光玻璃层厚度为50 μ m,玻璃基片折射率1.48),将其切割成略小于模组框架大小,然后覆盖在LED芯片阵列上(荧光玻璃层34朝上),并采用螺钉等固定在模组框架33上;5)采用注胶机设备,在荧光玻璃片35与LED芯片31阵列间填充折射率为1.5的娃胶36 ;6)加热使硅胶固化,得到白光LED封装模组。实施例2本实用新型白光LED封装结构如图4,具体实施步骤如下:I)采用固晶工艺,将25颗(5X5)蓝光LED芯片41贴装在陶瓷覆铜基板(DPC) 40上;2)采用引线键合工艺(金线42),实现LED芯片41与陶瓷基板40上线路间的电互连;3)将整个陶瓷基板40固定在金属模组框架43内;4)根据芯片主波长及封装要求(色温、演色性指数等),选取对应的荧光玻璃片(总厚度为3.0毫米,荧光玻璃层厚度为500 μ m,玻璃基片折射率1.50),置于高温炉中,升温至玻璃基片的玻璃化转变温度以下50°C,采用热压方式在玻璃基片的荧光玻璃层44表面制备出微透镜阵列45,冷却后备用;5)将荧光玻璃片46切割成略小于模组框架大小,然后将其覆盖在LED芯片阵列上(微透镜阵列朝上),并采用环氧树脂粘结在模组框架上;6)采用注胶机,在荧光玻璃片45与LED芯片阵列间填充折射率为1.50的硅胶47 ;7)加热使硅胶固化,得到白光LED封装模组。实施例3本实用新型白光LED封装结构如图5,其具体实施步骤如下:[0037]I)选用倒装LED结构的晶圆片51 ;2)根据芯片主波长及封装要求(色温、演色性指数等),选取对应的荧光玻璃片52 (总厚度为1.0毫米,荧光玻璃层厚度为100 μ m,玻璃基片折射率1.50);3)采用热压键合工艺,实现荧光玻璃片52与LED晶圆片51间的高强度键合(荧光玻璃层53朝上);4)根据LED芯片尺寸或模组大小进行切割,得到直接发白光的LED模组54。以上所述,仅是本实用新型一种白光LED封装结构的较佳实施例而已,并非对本实用新型技术范围作出任何限制。如上述实施例中,LED芯片还可选用紫外LED芯片或其他单色光LED芯片,只是对应的荧光玻璃片中的荧光粉材料需做适当调整。此外,实施例2中,采用热压方式在玻璃基片表面制备微透镜阵列,也可根据LED封装需求,在荧光玻璃片表面制备出凹透镜、微锥形图形等实现表面粗化。因此,凡是依据本实用新型的技术实质对上述实施例做任何修改或等同变化、修饰,均属于本实用新型技术内容之范围。
权利要求1.一种白光LED模组封装结构,其特征在于,它包括LED芯片、引线、固晶层、散热基板和荧光玻璃片;LED芯片由固晶层贴装在散热基板上;LED芯片的电极经过引线键合与散热基板的焊盘问电互连;荧光玻璃片覆盖在LED芯片上方,且两者问通过填充硅胶或直接键合工艺实现连接。
2.根据权利要求1所述白光LED模组封装结构,其特征在于,所述荧光玻璃片由玻璃基片及其表面的荧光玻璃层组成。
3.根据权利要求1所述白光LED模组封装结构,其特征在于,所述荧光玻璃片总厚度为0.5毫米至3毫米。
4.根据权利要求2所述白光LED模组封装结构,其特征在于,所述荧光玻璃层的厚度为50微米至500微米。
5.根据权利要求2所述白光LED模组封装结构,其特征在于,所述荧光玻璃层的厚度为100微米至300微米。
6.根据权利要求2、4或5所述白光LED模组封装结构,其特征在于,所述突光玻璃层材料的折射率等于玻璃基片材料的折射率,或者荧光玻璃层材料的折射率比玻璃基片材料的折射率低0.2以内。
7.根据权利要求1至5中任一所述白光LED模组封装结构,其特征在于,突光玻璃片的上表面为光滑平面或由微结构粗化面。
8.根据权利要求1至5中任一所述白光LED模组封装结构,其特征在于,突光玻璃片与LED芯片问由填充硅胶或直接键合连接。
9.根据权利要求7所述白光LED模组封装结构,其特征在于,荧光玻璃片与LED芯片问由填充硅胶或直接键合连接。
10.根据权利要求8所述白光LED模组封装结构,其特征在于,所述填充硅胶的折射率等于玻璃基片材料的折射率,或者填充硅胶的折射率比玻璃基片材料的折射率大0.2以内。
专利摘要本实用新型属于电子封装技术,涉及一种白光LED模组封装结构。该LED封装模组由LED芯片、引线、固晶层、散热基板和荧光玻璃片等组成。荧光玻璃片由玻璃基片及其表面的荧光玻璃层组成,荧光玻璃片与LED芯片间通过填充硅胶或直接键合工艺实现连接。其中,荧光玻璃片的总厚度为0.5至3毫米,荧光玻璃层厚度为50至500微米;荧光玻璃层材料的折射率等于或略小于玻璃基片材料的折射率,填充硅胶的折射率等于或略大于玻璃基片材料的折射率。采用该白光LED封装结构,不仅降低了工艺成本,同时提高了荧光粉的均匀性和热稳定性,改善了LED器件的封装质量,而且由于采用了远离荧光粉技术,提高了LED封装模组的光效,适合白光LED封装大规模生产和板上芯片封装技术发展。
文档编号H01L33/50GK202948972SQ20122063624
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者陈明祥 申请人:武汉利之达科技有限公司
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