Led封装结构及封装方法
【专利摘要】本发明提供了一种LED封装结构，包括：基材，该基材具有至少一个凹槽，凹槽的深度大于芯片的厚度，凹槽的尺寸大于或等于芯片的尺寸；一一对应的设置于凹槽内的至少一个LED芯片；电连接芯片的阳极与基材的第一焊线，第一焊线与基材的连接点位于凹槽的外部；电连接芯片的阴极与基材的第二焊线，第二焊线与基材的连接点均位于凹槽的外部；填充于凹槽内的封装胶，封装胶覆盖芯片背离凹槽底部的表面，且封装胶内具有荧光粉；设置于基材上的透镜，透镜包覆封装胶、第一焊线和第二焊线。上述LED封装结构中封装胶仅包覆芯片，并不完全包覆焊线，从而使各处光线的光程差相同或相近，改善了发光颜色不均的问题，且有利于减少荧光粉的用量。
【专利说明】LED封装结构及封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明【技术领域】，更具体地说，涉及一种LED封装结构及封装方法。【背景技术】
[0002]LED (Light-Emitting Diode,发光二极管)是一种可以直接将电能转化为光能的半导体器件，具有功耗小、亮度高、寿命长等诸多优点，是照明领域的研究热点，被广泛应用于大型看板、交通信号灯、手机、扫描器、传真机等的光源及照明装置。
[0003]如图1所示，常规LED封装结构包括:基材100，该基材100上具有两个电极；设置于基材100表面上的LED芯片101 ;连接LED芯片101的阳极与基材100上的一个电极的第一焊线102和连接LED芯片101的阴极与基材100上的另一个电极的第二焊线103 ;包覆LED芯片101、第一焊线102和第二焊线103的封装胶104，该封装胶104为胶水与荧光粉混合而成。
[0004]由于两条焊线位于LED芯片相对的两端，含有荧光粉的封装胶需将焊线与LED芯片全部包覆起来，这造成封装结构中LED芯片表面正上方输出的光线与焊线所在的两端输出的光线的光程差不同，因此发光后LED芯片上方的颜色与焊线所在的两端颜色不同，引起发光颜色不均的问题。如=LED封装结构通常采用蓝色LED芯片激发黄色荧光粉以输出白光，但是其两端的发光颜色会偏黄。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种LED封装结构及封装方法，以解决LED封装结构发光颜色不均的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:
[0007]一种LED封装结构，包括:基材，所述基材具有至少一个凹槽，所述凹槽的深度大于LED芯片的厚度，且所述凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；一一对应的设置于所述凹槽内的至少一个LED芯片；电连接所述LED芯片的阳极与所述基材的第一焊线，所述第一焊线与所述基材的连接点位于所述凹槽的外部；电连接所述LED芯片的阴极与所述基材的第二焊线，所述第二焊线与所述基材的连接点均位于所述凹槽的外部；填充于所述凹槽内的封装胶，所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述凹槽底部的表面，且所述封装胶内具有荧光粉；设置于所述基材上的透镜，所述透镜包覆所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
[0008]优选的，所述凹槽的深度与所述LED芯片的厚度之差的范围为:0.2mm?0.5mm。
[0009]优选的，所述凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸与所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸的之差小于或等于0.1mmX0.1mm。
[0010]优选的，所述基材为一体结构。
[0011]优选的，所述基材包括:平面板状结构的第一部分；具有至少一个开口的第二部分，所述开口穿透所述第二部分，所述第二部分的厚度大于所述LED芯片的厚度，所述开口在垂直于所述第二部分的厚度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；用于粘接所述第一部分和所述第二部分的粘接层，所述第一部分与所述第二部分构成具有至少一个所述凹槽的结构。
[0012]优选的，当所述凹槽为多个时，所述凹槽均匀分布于所述基材上。
[0013]优选的，所述封装胶为荧光粉与胶水的混合物。
[0014]优选的，所述透镜为平面透镜或曲面透镜。
[0015]优选的，所述透镜的材料为硅胶。
[0016]本发明还提供了一种LED封装方法，包括:提供基材，所述基材具有至少一个凹槽，所述凹槽的深度大于待封装的LED芯片的厚度，且所述凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；将至少一个所述LED芯片一一对应的设置于所述凹槽内；利用第一焊线电连接所述LED芯片的阳极与所述基材，利用第二焊线电连接所述LED芯片的阴极与所述基材，所述第一焊线与所述基材的连接点和所述第二焊线与所述基材的连接点均位于所述凹槽的外部；在所述凹槽内填充封装胶，使所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述凹槽底部的表面，所述封装胶内具有荧光粉；在所述基材上设置透镜，使所述透镜包覆所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
[0017]优选的，所述在所述凹槽内填充封装胶具体为:采用点胶工艺在所述凹槽内填充封装胶。
[0018]优选的，所述在所述基材上设置透镜具体为:采用压模工艺在所述基材上设置透镜。
[0019]与现有技术相比，本发明所提供的技术方案至少具有以下优点:
[0020]本发明所提供的LED封装结构及封装方法，基材上具有凹槽，凹槽的深度大于LED芯片的厚度，尺寸不小于LED芯片的尺寸，LED芯片位于凹槽内，焊线与基材的连接点均位于凹槽外，凹槽内填充有封装胶，透镜将焊线与封装胶全部包覆起来。上述结构中，封装胶仅包覆LED芯片，并不完全包覆焊线，即封装胶大部分均覆盖在LED芯片背离凹槽底部的表面，并不会距离LED芯片特别远，从而使LED封装结构发光后，各处光线的光程差相同或相近，改善了 LED封装结构发光颜色不均的问题。
[0021]并且，本所提供的LED封装结构中封装胶并不需要全部包覆焊线，因此相对于现有技术荧光粉的用量减少，从而节约了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为现有技术中LED封装结构的剖面图；
[0024]图2为本发明实施例一所提供的LED封装结构的立体图；
[0025]图3为本发明实施例一所提供的LED封装结构的基材的爆炸图；
[0026]图4?图7为本发明实施例二所提供的LED封装方法的工艺步骤图。【具体实施方式】
[0027]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0028]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0030]实施例一
[0031]本实施例提供了一种LED封装结构，如图2所示，包括:基材200、LED芯片201、第一焊线202、第二焊线203、封装胶204和透镜205。
[0032]其中，基材200上具有至少一个凹槽，凹槽的深度大于LED芯片201的厚度，且凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸大于或等于LED芯片201在垂直于自身厚度方向上的尺寸；LED芯片201至少为一个，且与凹槽——对应的设置；第一焊线202电连接LED芯片201的阳极与基材200，且第一焊线202与基材200的连接点位于凹槽的外部；第二焊线203电连接LED芯片201的阴极与基材200，且第二焊线203与基材200的连接点位于凹槽的外部；封装胶204填充于凹槽内，封装胶204覆盖LED芯片201背离凹槽底部的表面，且封装胶204内具有荧光粉；透镜205设置于基材200上，且包覆封装胶204、所述第一焊线202和第二焊线203。
[0033]需要说明的是，LED芯片201由两部分组成，一端是空穴占主导地位的P型半导体，另一端是电子占主导地位的N型半导体。当这两种半导体连接起来时，二者之间形成一 PN结，电流通过焊线(即第一焊线202与第二焊线203)作用于该芯片时，电子会被推向P型半导体区域，与空穴复合，电子与空穴复合时会以光子的形式向外辐射能量，从而使LED芯片发光。
[0034]另外，封装胶204内含有荧光粉，优选为荧光粉与胶水的混合物。LED芯片201在电压的作用下向外辐射光子时，会激发荧光粉，最终合成需要颜色的光，因此，荧光粉的颜色需与LED芯片201的相匹配。
[0035]现有技术中，LED芯片需要发光时，要向芯片的阴极和阳极施加电压，因此需要利用焊线将芯片的阴极和阳极分别与基材上的电极电连接，而封装LED芯片时，又需将LED芯片与焊线都包覆起来，这就造成封装后包覆焊线的封装胶距离LED芯片的距离较远，引起封装结构发光不均匀的问题。
[0036]本实施例所提供的LED封装结构，避免利用封装胶全部包覆焊线与LED芯片，而是利用封装胶204仅仅将LED芯片包覆起来，第一焊线202和第二焊线203仅有与芯片连接的一小部分在封装胶204内，其余大部分是位于封装胶204之外的，然后利用透镜205将暴露在封装胶204外的焊线与封装胶一同包覆起来，实现了 LED芯片的封装。
[0037]为了上述结构的实现，本实施例中利用具有凹槽的基材，将LED芯片201置于凹槽内，然后连接焊线，并使焊线与基材200的连接点位于凹槽之外，之后在凹槽内填充封装胶204，从而实现了封装胶204仅包覆LED芯片201和焊线的一小部分，焊线的大部分处于封装胶204之外的结构。
[0038]本实施例所提供的LED的封装结构中封装胶204并不是全部包覆芯片与焊线，因此不存在距离芯片较远的荧光粉(封装胶204内含有荧光粉)，封装胶204大部分均集中于LED芯片朝向外部的表面(即背离凹槽底部的表面)上，从而在发光时，各处光线的光程差一致或接近，极好的改善了 LED封装结构存在的发光颜色不均匀的问题；并且，由于封装胶204无需全部包覆焊线，大部分集中于LED芯片201的周围(尤其是背离凹槽底部的表面上)，因此节约了封装胶的用量，即节约了荧光粉的用量，从而降低了生产的成本。
[0039]本实施例中，所填充的封装胶204全部位于凹槽内，封装胶204需覆盖LED芯片201的表面，因此，凹槽的深度要大于LED芯片204的厚度，凹槽深度比LED芯片204的厚度大的程度需根据是实际需要进行设定，在此提供一优选范围:凹槽的深度与LED芯片201的厚度之差的范围可为0.2mm?0.5mm,包括端点值。
[0040]为了使覆盖在LED芯片201背离凹槽底部的表面上的封装胶204占整体封装胶量的比例更高，进一步的减少覆盖在LED芯片201侧面的封装胶，本实施例中，凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸优选的等于LED芯片201在垂直于自身厚度方向上的尺寸。考虑到生产设备的精度及生产的可行性问题，凹槽可略大于LED芯片201，但是如果凹槽太大，会影响本实施例改善发光的效果，因此凹槽不宜过大，凹槽的具体尺寸可结合生产时LED芯片201的尺寸，根据实际情况进行设计。本实施例提供一优选的上限:凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸与LED芯片201在垂直于自身厚度方向上的尺寸的之差可小于或等于0.1mmX0.1mm,包括端点值。
[0041]需要说明的是，本实施例仅以方形的LED芯片为例进行说明，基于本发明的发明构思，本发明技术方案可适用于不同形状的LED芯片，凹槽的形状优选的应与LED芯片的形状相同，其尺寸应略大于或等于LED芯片的尺寸。
[0042]本实施例中所采用的具有凹槽的基材可为一体结构，也可为分体结构。
[0043]如图3所示，当基材为分体结构时可包括:平面板状结构的第一部分301 ;具有至少一个开口 303的第二部分302，开口 303穿透第二部分302，第二部分302的厚度大于LED芯片的厚度，开口 303在垂直于第二部分302的厚度方向上的尺寸大于或等于LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；用于粘接第一部分301和第二部分302的粘接层(图中未示出)，第一部分301与第二部分302构成具有至少一个所述凹槽的结构。
[0044]单个LED灯珠所发出的光比较微弱，因此在实际使用时一般是将多个LED灯珠组合使用。当一块基材上需封装多个LED芯片时，基材上需对应的具有相同数目的多个凹槽，凹槽优选的可均匀分布于基材上。
[0045]基材上还需设置至少两个电极，以供第一焊线202连接LED芯片201的阳极与基材上的一个电极，且供第二焊线203连接LED芯片201的阴极与基材上的另一电极。
[0046]本实施例所提供的LED封装结构对透镜205的形状并不限定，透镜205可为平面透镜或曲面透镜等。透镜205的材料需选用透光性和绝缘性好的材料，优选为硅胶。
[0047]实施例二
[0048]针对实施例一所提供的LED封装结构，本实施例提供了一种LED封装方法，以单颗LED灯珠的封装为例，如图4?图7所示，该方法包括:
[0049]步骤S1:提供基材400，该基材400具有至少一个凹槽4001，凹槽4001的深度大于待封装的LED芯片的厚度，且凹槽4001在垂直于自身深度方向上的尺寸大于或等于LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸；
[0050]上述结构的基材400可以为一体结构，也可以为两块板材结合而成。如图4中所示，基材400可以由一整块的、板状结构的第一部分4002和一具有开口的第二部分4003粘接构成，其中，第二部分4003上的开口优选的可采用刻蚀工艺形成。
[0051]凹槽4001的形状优选的可与待封装的LED芯片的形状相同，凹槽4001的尺寸优选的可与待封装的LED芯片的尺寸相同或略大于待封装的LED芯片的尺寸。
[0052]步骤S2:将至少一个LED芯片501——对应的设置于凹槽内；
[0053]步骤S3:利用第一焊线502电连接LED芯片501的阳极与基材400，利用第二焊线503电连接LED芯片501的阴极与基材400，第一焊线501与基材400的连接点和第二焊线503与基材400的连接点均位于凹槽的外部；
[0054]连接第一焊线502和第二焊线503时优选的采用焊接技术。
[0055]步骤S4:在凹槽内填充封装胶601，使封装胶601覆盖LED芯片501背离凹槽底部的表面，封装胶601内具有荧光粉；
[0056]填充封装胶601可采用点胶工艺，也可采用印刷或灌模等工艺。
[0057]步骤S5:在基材400上设置透镜701，使透镜701包覆封装胶601、第一焊线502和第二焊线503。
[0058]设置透镜701优选的可采用压模工艺，透镜701的形状可依照不同应用来选择，可为平面透镜，也可为曲面透镜等。
[0059]上述LED封装方法所形成的LED封装结构，避免了现有技术中为了将焊线全部包覆，而使包覆焊线的封装胶距离LED芯片过远的问题，使具有荧光粉的封装胶仅包覆LED芯片和极小部分的焊线，并不完全包覆芯片两端的焊线，绝大部分位于LED芯片的表面，从而使封装结构发光时光线的光程差相同或相近，提高了发光颜色的均匀性；由于封装胶无需包覆焊线，因此封装胶的用量较现有技术减少，即荧光粉的用量减少，从而在一定程度上节约了生产成本。
[0060]虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种LED封装结构，其特征在于，包括: 基材，所述基材具有至少一个凹槽，所述凹槽的深度大于LED芯片的厚度，且所述凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸； ——对应的设置于所述凹槽内的至少一个LED芯片； 电连接所述LED芯片的阳极与所述基材的第一焊线，所述第一焊线与所述基材的连接点位于所述凹槽的外部； 电连接所述LED芯片的阴极与所述基材的第二焊线，所述第二焊线与所述基材的连接点均位于所述凹槽的外部； 填充于所述凹槽内的封装胶，所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述凹槽底部的表面，且所述封装胶内具有荧光粉； 设置于所述基材上的透镜，所述透镜包覆所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述凹槽的深度与所述LED芯片的厚度之差的范围为:0.2mm~0.5mm。
3.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸与所述LED芯片在 垂直于自身厚度方向上的尺寸之差小于或等于0.1mmX0.1mm。
4.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述基材为一体结构。
5.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述基材包括: 平面板状结构的第一部分； 具有至少一个开口的第二部分，所述开口穿透所述第二部分，所述第二部分的厚度大于所述LED芯片的厚度，所述开口在垂直于所述第二部分的厚度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸； 用于粘接所述第一部分和所述第二部分的粘接层，所述第一部分与所述第二部分构成具有至少一个所述凹槽的结构。
6.根据权利要求4或5所述的LED封装结构，其特征在于，当所述凹槽为多个时，所述凹槽均匀分布于所述基材上。
7.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述封装胶为荧光粉与胶水的混合物。
8.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述透镜为平面透镜或曲面透镜。
9.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述透镜的材料为硅胶。
10.一种LED封装方法，其特征在于，包括: 提供基材，所述基材具有至少一个凹槽，所述凹槽的深度大于待封装的LED芯片的厚度，且所述凹槽在垂直于自身深度方向上的尺寸大于或等于所述LED芯片在垂直于自身厚度方向上的尺寸； 将至少一个所述LED芯片一一对应的设置于所述凹槽内； 利用第一焊线电连接所述LED芯片的阳极与所述基材，利用第二焊线电连接所述LED芯片的阴极与所述基材，所述第一焊线与所述基材的连接点和所述第二焊线与所述基材的连接点均位于所述凹槽的外部；在所述凹槽内填充封装胶，使所述封装胶覆盖所述LED芯片背离所述凹槽底部的表面，所述封装胶内具有荧光粉； 在所述基材上设置透镜，使所述透镜包覆所述封装胶、所述第一焊线和所述第二焊线。
11.根据权利要求10所述的LED封装方法，其特征在于，所述在所述凹槽内填充封装胶具体为:采用点胶工艺在所述凹槽内填充封装胶。
12.根据权利要求10所述的LED封装方法，其特征在于，所述在所述基材上设置透镜具体为:采用压模工艺在所述基材`上设置透镜。
【文档编号】H01L33/48GK103633234SQ201310698456
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】黄勇鑫, 充国林, 袁永刚 申请人:苏州东山精密制造股份有限公司