本发明涉及半导体发光器件领域，尤其是涉及一种led芯片的封装模块及其制备方法。
背景技术：
是一种基于p-n结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，如能应用于传统照明领域将得到十分显著的节能效果，这在全球能源日趋紧张的当今意义重大。
大功率led制造产业链主要包括外延生长、芯片制造、封装和应用四个环节。封装环节是连接上游芯片和下游应用的中间纽带，具有机械保护、电信号连接、光学参数调控和散热等关键功能。封装环节的质量直接决定着led模块的最终光学性能和可靠性。
在led封装模块中，光学调控是不可或缺部分，它直接影响着led的出光光型和效率，是实现照明应用需求的关键环节。
传统的led封装模块中，led芯片的发光面为方形，而光学系统为轴对称形状，为了实现led出光调控，光学系统的尺寸需大于led芯片的发光面尺寸，如图1-2所示。或者，led芯片的发光面尺寸大于光学系统的尺寸，则会造成芯片部分出光不能从光学系统耦合输出，如图3-4所示。led芯片的发光面与光学系统不匹配造成了光学系统的耦合面积或者led芯片的发光面积浪费的问题。
技术实现要素：
本发明的第一个目的是提供一种能实现led芯片发光与光学系统的最大化耦合、提高光源模块出光效率的led芯片的封装模块。
本发明的第二个目的在于提供一种led芯片的封装模块的制备方法。
本发明的第一个目的是这样实现的：
一种led芯片的封装模块，特征是：包括四颗led芯片、基板、固晶层、引线和一次光学透镜；四颗led芯片通过固晶层分别键合在基板上，每颗led芯片的引线将该颗led芯片的电极与基板上的电路固定连接，四颗led芯片的发光面均为1/4圆扇形，四颗led芯片呈圆周分布键合到基板上，四颗led芯片发光面组成圆形；一次光学透镜将四颗led芯片、基板、固晶层、引线密封在基板上。
其中，本发明还包括二次光学系统，所述二次光学系统直接安装在所述一次光学透镜上，四颗1/4圆扇形发光面的led芯片组合得到圆形发光面，与二次光学系统完全匹配。
其中，所述四颗led芯片为具有相同波长的芯片。
其中，所述四颗led芯片为具有不同发光波长的芯片。
其中，本发明还包括由荧光粉和硅胶构成的混合物层，所述混合物层涂覆在至少在一颗led芯片的上表面上，混合物层能实现led芯片出白光。
本发明的第二个目的是这样实现的：
一种led芯片的制备方法，具体实施步骤如下：
a、准备四颗led芯片，四颗led芯片的发光面均为1/4圆扇形；
b、通过固晶层将四颗led芯片键合在基板上，以使四颗led芯片与基板固定连接；
c、通过引线实现四颗led芯片的电极和基板上的电路固定连接；
d、将混合物层涂覆在led芯片的上表面，加热以使混合物层固化；
e、安装一次光学透镜，一次光学透镜将四颗led芯片、固晶层、引线密封在基板上，实现led芯片的保护。
其中，本发明还包括安装二次光学系统，所述二次光学系统直接安装在所述一次光学透镜上，四颗1/4圆扇形发光面的led芯片组合得到圆形发光面，与二次光学系统完全匹配。
其中，所述四颗led芯片具有相同波长的芯片。
其中，所述四颗led芯片具有不同发光波长的芯片。
其中，本发明还包括由荧光粉和硅胶构成的混合物层，所述混合物层涂覆在至少在一颗led芯片的上表面上，混合物层能实现led芯片出白光。
本发明的led封装模块包括四颗led芯片、基板、固晶层、引线、混合物层、一次光学透镜和二次光学系统，它采用四颗1/4圆扇形发光面的led芯片组合成为具有圆形发光面的封装模块，并将这四颗led芯片以圆周分布形式键合在基板上，使得四合一发光面组成圆形，一次光学透镜将四颗led芯片、固晶层、引线密封在基板上；二次光学系统直接安装在一次光学透镜上，四颗1/4圆扇形发光面的led芯片组合得到圆形发光面，与二次光学系统完全匹配，实现了led芯片发光与光学系统的最大化耦合，提高了光源模块的出光效率。
因此，本发明具有能实现led芯片发光与光学系统的最大化耦合、提高光源模块的出光效率、制备方法简单、易实现、结构简单、成本低廉的优点，解决了led芯片封装模块与同轴光学系统之间的光耦合效率问题。
附图说明
图1为第一种传统led封装模块的结构示意图，图中：11为光学透镜，12为led芯片；
图2为图1中led芯片与光学透镜耦合示意图，图中：13为基板；
图3为第二种传统led封装模块的结构示意图，图中：21为光学透镜，22为led芯片；
图4为图3中led芯片与光学透镜耦合示意图，图中：23为基板；
图5为一种led芯片的封装模块的实施例1的正视图；
图6为一种led芯片的封装模块的实施例1的俯视图；
图7为一种led芯片的封装模块的实施例1的led芯片的结构示意图；
图8为实施例1的led封装模块与二次光学系统耦合的正视图；
图9为实施例1的led封装模块与二次光学系统耦合的三维图；
图10为一种led芯片的封装模块的实施例2的正视图；
图11为一种led芯片的封装模块的实施例2的俯视图；
图12为一种led芯片的封装模块的实施例2的led芯片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
一种四合一的led芯片的封装模块，包括四颗led芯片、基板、固晶层、引线和一次光学透镜，四颗led芯片通过固晶层分别键合在基板上，引线的两端分别与led芯片的电极和基板上的电路固定连接，四颗led芯片发光面均为1/4圆扇形，四颗led芯片呈圆周分布键合到基板上，四颗led芯片发光面组成圆形，四颗led芯片发光面组成圆形，一次光学透镜将四颗led芯片、固晶层、引线密封在基板上，四颗led芯片合成的圆形发光面可以与二次光学系统完全匹配。
进一步地，所述的四颗led芯片可以是具有相同波长的芯片，可以是具有不同发光波长的芯片。比如，四颗白光led组合成的白光光源模组，或由1颗白光led芯片、1颗红光led芯片、1颗绿光led芯片和1颗蓝光led芯片组成，白光led芯片色温范围为1000k~10000k，红光led芯片峰值波长范围为600nm~660nm，绿光led芯片峰值波长范围为500nm~550nm，蓝光led芯片峰值波长范围为440nm~490nm；四颗led芯片可以为串联连接，也可以为并联连接，四路电流单路驱动或者多路驱动。
进一步地，所述的一次光学透镜为球帽透镜或平面透镜的一种。
进一步地，球帽透镜和平面透镜的材料为硅胶、环氧树脂、pc塑料或玻璃中的一种。
进一步地，一次光学透镜的制备方法为模顶成型、球磨或注塑中的一种。
进一步地，所述的基板为陶瓷基板、铜基板、铝基板或金属核印刷电路板中的一种。
进一步地，led芯片键合到基板的固晶层为银胶、锡膏或金锡焊料中的一种。
进一步地，所述的二次光学系统为球帽透镜、自由曲面透镜或反光杯中的一种。
进一步地，在芯片上还有混合物层，所述混合物层涂覆在至少一个led芯片的上表面上。
一种制备四合一的led芯片的封装模块的制备方法，具体实施步骤如下：
1、准备四颗led芯片，四颗led芯片的发光面均为1/4圆扇形；
2、通过固晶层将四颗led芯片键合在基板上，以使四颗led芯片与基板固定连接；
3、通过引线实现四颗led芯片的电极和基板的电路固定连接；
4、将混合物层涂覆在led芯片的上表面，加热以使混合物层固化；led芯片和混合物层组合实现白光光源；
5、安装一次光学透镜，将四颗led芯片、固晶层、引线密封在基板上，实现led芯片的保护。
实施例1：
如图5-7所示，一种四合一的led芯片的封装模块，包括第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34、陶瓷基板35、银胶层36、金线37、由荧光粉和硅胶构成的混合物层38和平面玻璃盖板39，第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34的发光面均为1/4圆扇形，第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34均通过银胶层36键合在陶瓷基板35上，金线37的两端分别与第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34的电极和陶瓷基板35上的电路固定连接，在第4led芯片34上涂覆有一层由荧光粉和硅胶构成的混合物层38，在陶瓷基板35上直接安装有平面玻璃盖板39，平面玻璃盖板39将第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34、银胶层36、金线37、混合物层38密封在陶瓷基板35上。
其中，第1led芯片31为主波长为455nm的蓝光led芯片，第2led芯片32为主波长为520nm的绿光led芯片，第3led芯片33为主波长为620nm的红光led芯片，第4led芯片34为主波长为450nm的蓝光led芯片。第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34的发光面均为1/4圆扇形，以第1led芯片31为例，第1led芯片31的发光面为扇形区域311，区域312为非发光面。
一种制备四合一的led芯片的封装模块的方法，具体实施步骤如下：
1、准备发蓝光的第1的led芯片31、发绿光的第2led芯片32、发红光的第3led芯片33、发蓝光的第4led芯片34，第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34的发光面均为1/4圆扇形；
2、采用固晶工艺，通过银胶层36将第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34键合在陶瓷基板35上，实现第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34与陶瓷基板35的固定连接；
3、采用引线键合工艺，通过金线37实现第1led芯片31、第2led芯片32，第3led芯片33、第4led芯片34的电极和陶瓷基板35的电路固定连接；
4、采用保形涂覆工艺，将由荧光粉和硅胶构成的混合物层38涂覆在led芯片34的上表面，加热实现混合物层38的固化；led芯片34和混合物层38组合实现色温为5000k的白光光源；
5、在基板35上安装平面玻璃盖板39，实现led芯片的保护。
如图8-9所示，二次光学系统44直接安装在平面玻璃盖板43上，四颗1/4圆扇形发光面的led芯片41组合得到圆形发光面，与二次光学系统44完全匹配。
实施例2：
一种四合一的led封装模块，如图10-12所示，包括第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504、铜基板505、金锡焊料层506、金线507、球帽透镜508。第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504的发光面均为1/4圆扇形，在第1led芯片501的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第1混合物层511，在第2led芯片502的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第2混合物层512，在第3led芯片503的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第3混合物层513，在第4led芯片504的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第4混合物层514，第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504分别通过金锡焊料层506键合在铜基板505上，金线507的两端分别与第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504的电极和铜基板505上的电路固定连接，在铜基板505上直接制备有硅胶球帽透镜508，透镜508将第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504、第1混合物层511、第2混合物层512、第3混合物层513、第4混合物层514、金锡焊料层506、金线507密封在铜基板505上。
其中，第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504均为主波长为450nm的蓝光led芯片。第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504的发光面均为1/4圆扇形，以第1led芯片501为例，第1led芯片501的发光面为扇形区域521，区域522为非发光面。
一种制备四合一的led封装模块的方法，具体实施步骤如下：
1、准备发蓝光的第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504，第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504的发光面均1/4圆扇形；
2、采用固晶工艺，通过金锡焊料层506将第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504键合在铜基板505上，实现第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504与铜基板505的固定连接；
3、采用引线键合工艺，通过金线507实现第1led芯片501、第2led芯片502、第3led芯片503、第4led芯片504的上电极和铜基板505的电路固定连接；
4、采用保形涂覆工艺，在第1led芯片501的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第1混合物层511，在第2led芯片502的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第2混合物层512，在第3led芯片503的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第3混合物层513，在第4led芯片504的上表面涂敷有由荧光粉和硅胶构成的第4混合物层514，加热实现混合物层的固化，第1led芯片501和第1混合物层511的组合实现色温为1800k的白光光源，第2led芯片502和第2混合物层512的组合实现色温为3000k的白光光源，第3led芯片503和第3混合物层513的组合实现色温为5000k的白光光源，第4led芯片504和第4混合物层的组合实现色温为7000k的白光光源；
5、提供球帽模具，采用模顶（molding）成型工艺，直接在铜基板上505制备球帽透镜508，实现配光，得到成品。