大角度发光的LED封装结构的制作方法

大角度发光的led封装结构
技术领域
1.本实用新型涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种可具有大发散角度的led封装结构。


背景技术：

2.led(亦称为发光二极管、芯片、晶片等)因使用寿命长、功耗低、体积小、可靠性高、环保性好等优点，其应用领域、使用范围在不断地延伸、扩展。led业已成为不同领域多种多样光源的首先，例如背光单元的光源、用于普通发光或照明的光源、城市夜景灯光源等。
3.现有的led背光发光产品中，如何将点光源转化为均匀的面光源是背光led产品的研究热点之一。如图1所示，mini led背光产品中既有的led 封装结构1’的发光角度a’(又称功率角度，记做2θ
1/2
)介于110
°
至130
°
之间，形成中心点处光最强的led光源，也可理解为点光源。当这种光源作为mini led背光产品的发光光源时单点焦点过亮，在背光产品的发光面形成棋盘状的单点颗粒感，影响背光产品整体视觉效果，背光产品发光颜色品味差。
4.因此，在mini led背光产品领域中，如何增大发光光源的发光角度、降低背光产品的焦点，使其形成整体视觉效果均匀的面光源，已成为本领域技术人员欲积极解决的问题之一。


技术实现要素：

5.为解决上述mini led背光产品中led封装后发光的不足，本实用新型提供了一种大角度发光的led封装结构，在实现led发光芯片的封装的同时可增加led发光芯片的发光角度(可近于180
°
或更大)，适时地调整中心光强弱及减少焦点或炫光。
6.为达所述优点至少其中之一或其他优点，本实用新型的一实施例提出一种大角度发光的led封装结构，其包括：基板、led发光芯片、封装树脂层及调光膜层。基板也可称为封装支架。led发光芯片设于基板上，且与基电性连接。封装树脂层设于基板上并包覆所述led发光芯片。调光膜层设于所述封装树脂层上方且覆盖所述基板的顶部或上表面。
7.所述基板可以是透明基板或者半透明基板。如此，可增加led发光芯片向基板四周(或四个侧面)的侧向出光光线，从而增减led发光芯片发光时的侧向光输出。在一些实施例中，所述基板主要可由热塑性材料和铜组成，以提升基板的透光性能。基板的出光面的横截面形状为规则形状或非规则形状，利于制程加工即可。如正方形、圆形或者矩形。
8.led发光芯片的发光波长介于380nm至780nm之间。换句话说，所述大角度发光的led封装结构适用于可见光范围内的led发光芯片的封装。
9.填充完后，封装树脂的上表面为平面，并覆盖所述led发光芯片。封装树脂层的高度为基板中基座的高度或深度的95％～100％。在一实施例中，封装树脂层为透明硅胶。藉此，可增加led发光芯片的出光光线。
10.调光膜层设于该封装树脂层的上方且覆盖基板中基座的顶部或上表面。调光膜层的最外边缘与基板中基座的最外边缘之间具有一定的间距。换句话说，所述基板的顶部在
水平方向的投影面位于所述调光膜在水平方向的投影面内。如此设置，可避免基板的顶部或上表面(或者说基座的碗杯杯口)因不完全覆盖或遮盖而发生漏光现象。在一些实施例中，调光膜层的最外边缘与基座的最外边缘之间的间距介于20μm至50μm之间。
11.调光膜层的厚度可介于100μm至300μm之间。调光膜层可以由硅胶和钛白粉(ti02或二氧化钛)组成。具体来说，调光膜层可以由硅胶和钛白粉 (ti02)按照一定的比例混合而成。在一些实施例中，硅胶与钛白粉的比例浓度(或按照质量百分比)可以为9:1～6:4，借由调光膜层的组分比例以调整 led发光芯片的正向光出光强弱。在一较佳实施例中，硅胶与钛白粉的比例浓度为7:3。
12.为达所述优点至少其中之一或其他优点，本实用新型的一实施例提出一种大角度发光的led封装结构的封装方法。所述封装方法包括以下步骤：
13.步骤s11：制备基板
14.提供一基板，其具有一基座。基板可以是透明基板或者半透明基板。所述基板主要由热塑性材料和铜组成，以提升基板的透光性能。该基座位于该基板的上方，整体大致呈碗杯状。碗杯状的基座可增加基板内部的出光光线，从而提升led封装结构的整体发光性能。
15.步骤s12：芯片固定
16.将led发光芯片装设于所述基板的基座内，且与所述基板电性连接。led 发光芯片装设于基座之碗杯的底部，并通过连接导线与基板的电极连接，实现led发光芯片与基板的电性导通。连接导线可以是铜导线。led发光芯片的发光波长介于380nm至780nm之间。
17.步骤s13：树脂封装
18.向所述基板的基座之碗杯内部填充封装树脂，覆盖所述led发光芯片，于led发光芯片上方形成一封装树脂层。
19.填充完后，封装树脂层的上表面为平面。封装树脂层的上表面不高于该基座的碗杯杯口。封装树脂层的高度为基板中基座的高度或深度的95％～ 100％。较佳地，封装树脂为透明硅胶。藉此，可增加led发光芯片的出光光线。
20.步骤s14：调光膜层贴合
21.将制备好的调光膜层贴合于所述基板中基座的上方。即调光膜层贴合于基座的碗杯杯口处，且完全覆盖所述基板的顶部或上表面。如此设置，可避免基板的顶部或上表面(或者说基座的碗杯杯口)因不完全覆盖或遮盖而发生漏光现象。
22.调光膜层的厚度介于100μm至300μm之间。调光膜层可以由硅胶和钛白粉(ti02)按照一定的比例混合而成。在一些实施例中，硅胶与钛白粉的比例浓度(或按照质量百分比)可以为9:1～6:4，借由调光膜层的组分比例浓度以调整led发光芯片的正向光出光强弱。
23.调光膜层的最外边缘与基座的最外边缘之间具有一定的间距。在一实施例中，调光膜层的最外边缘与基座的最外边缘之间的间距介于20μm至50μ m之间。
24.与现有技术相比，本实用新型提供的大角度发光的led封装结构及其封装方法至少具有以下优点：
25.1、led发光芯片正向发光时可通过调光膜层遮挡住正向光，减少正向光粒子的输出，增加侧向发光光线。led发光芯片中正向光粒子输出的强和弱可通过调调光膜层的厚薄来调节。与现有mini led背光产品的发光角度 (120
°
左右)相比，本实用新型所提供的led封装结构可经由调光膜层以五面发光(基板的顶面及四个侧面)方式大大地增加了背光产
品的发光角度。发光角度可接近于180
°
或更大。
26.2、led封装结构中调光膜层的设置，可有效地降低led发光芯片光源的正向发光强度，缓解或减少led光源单点焦点过亮及背光产品出光产生炫光等问题。即，可通过调节所述led的正向光的输出强弱来调整含有此led 的背光产品的整体发光性能，如发光强度、发光颜色等。
27.3、大角度发光的led封装结构在增大发光角度的同时增加了单个led 光源或灯珠的出光光线或亮度，进而减少了led光源或灯珠的使用数量，降低了led发光显示装置的成本。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
29.图1为现有技术中led封装结构的结构示意图；
30.图2为本实用新型led封装结构一实施例的截面结构示意图；
31.图3为图2所示led封装结构中调光膜层厚度不同时的配光变化示意图；
32.图4为图2所示led封装结构中调光膜层组分配比不同时的配光变化示意图；
33.图5为本实用新型中led封装结构的发光光线示意图；
34.图6为本实用新型中led封装结构与现有的led封装结构的光型配光曲线对比图；以及
35.图7为本实用新型中led封装结构的封装方法一实施例的流程示意图。
36.附图标记：
37.1，1
’‑
led封装结构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10-基板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12-基座
38.20-led发光芯片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22-连接导线
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30-封装树脂层
39.40-调光膜层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a，a
’‑
发光角度 h1-高度
40.h2-深度
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
l1-间距
具体实施方式
41.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或
暗示相对重要性。
43.请参阅图2，图2为本实用新型中led封装结构一实施例的截面结构示意图。
44.为达所述优点至少其中之一或其他优点，本实用新型的一实施例提出一种大角度发光的led封装结构1，其包括：基板10、led发光芯片20、封装树脂层30及调光膜层40。基板10也可称为封装支架。led发光芯片20设于基板10上，且与基板10电性连接。封装树脂层30设于基板10上并包覆所述led发光芯片20。调光膜层40设于所述封装树脂层30上方且覆盖所述基板10的顶部或上表面。
45.所述基板10可以是透明基板或者半透明基板。如此，可增加led发光芯片20向基板10四周(或四个侧面)的侧向出光光线，从而增减led发光芯片20发光时的侧向光输出。在一些实施例中，所述基板10主要可由热塑性材料和铜组成，以提升基板10的透光性能。所述热塑性材料包括但不限于为玻璃或玻璃纤维、聚醚砜为主的复合材料、聚环己基二甲基对苯二酸复合料、聚邻苯二甲酰胺(ppa；1,4-benzenedicarboxylic acid polymer with2-methyl-1,8-octanediamine and 1,9-nonanediaminepa9t)中的任意一种。在另一些实施例中，所述基板10的材质可包含热固性材料，使得基板10呈现半透明或透明，从而提升基板10的透光性能。所述热固性材料包括但不限于为 sio2及2,3-epoxypropyl。
46.基板10的出光面的横截面形状可以是规则形状或不规则形状，利于制程加工即可。在一些实施例中，基板10的出光面的横截面形状为规则形状，如正方形、圆形或者矩形。如此设置，有益于在基板10上设置调光膜层40，如制程工艺上易于操作。例如，调光膜层40的制程操作更为便捷。在一较佳实施例中，基板10的出光面的横截面形状为正方形。
47.基板10可具有一基座12。该基座12位于该基板10的上方，整体大致呈碗杯状。碗杯状的基座12可增加基板10内部的出光光线，从而提升led封装结构1的整体发光性能。led发光芯片20装设于基座12上，并通过连接导线22与基板10实现电性连接。连接导线22可以是铜导线。
48.led发光芯片20的发光波长介于380nm至780nm之间。换句话说，所述大角度发光的led封装结构1适用于可见光范围内的led发光芯片20的封装。在一较佳实施例中，led发光芯片20为蓝光led发光芯片。所述蓝光led发光芯片可涵盖现有的mini led背光产品。进一步说明，所述蓝光 led发光芯片的发光波长介于440nm至470nm之间。
49.封装树脂层30填充在基板10的所述基座12内，覆盖所述led发光芯片20。填充完后，封装树脂层30的上表面为平面。封装树脂层30的高度h1 为基板10中基座12的高度或深度h2的95％～100％。即，图示中h1＝h2* (95％～100％)或者是h1≦h2。可以理解为，封装树脂层30的上表面低于基座12的上表面或顶部，或者是封装树脂层30的上表面与基座12的上表面或顶部相平齐。当封装树脂层30的高度h1小于基板10中基座12的高度或深度时，贴覆调光膜层40时可在封装树脂层30上方设有一层粘合胶水。封装树脂层30与基座12之间的高度差很小，该高度差对led发光芯片20的出光角度和出光光型几乎无影响。
50.图示例中，基座12整体大致呈碗杯状。填充完后，封装树脂层30的上表面不高于该基座12的碗杯杯口。图示例中，封装树脂层30的上表面为平面，且与基板10中基座12的碗杯杯口相平齐。较佳地，封装树脂层30为透明硅胶。藉此，可增加led发光芯片20的出光光线。
51.调光膜层40设于该封装树脂层30的上方且覆盖基板10中基座12的顶部或上表面。调光膜层40的主要作用为：
⑴
遮挡led发光芯片20的正向光，调整led发光芯片20的正向发
光强度。
⑵
增加光的反射和折射，从而增加 led发光芯片20在基板侧向的发光光线数量或发光强度，以增大led发光芯片20的发光角度。
52.根据图3可知，该led封装结构1中调光膜层40的厚度与出光量变化之间存在一定的相关性。调光膜层40的厚度可影响led发光芯片20的出光量。当调光膜层40的厚度越厚时，led发光芯片20的正面(主出光面)越不容易出光，led封装结构1的中心光强越弱。反之，当调光膜层40的厚度越薄时，led封装结构1的中心光强越强，易形成点光源。调光膜层40的厚度可介于100μm至300μm之间。当led发光芯片20为蓝光led发光芯片时，调光膜层40的厚度介于150μm至250μm之间。
53.图示例中，调光膜层40紧贴于基座12的碗杯杯口。调光膜层40略大于基板10中基座12的碗杯杯口。换句话说，所述基板10的顶部在水平方向的投影面位于所述调光膜层40在水平方向的投影面内。如此设置，可避免基板 10的顶部或上表面(或者说基座12的碗杯杯口)因不完全覆盖或遮盖而发生漏光现象。可以理解为，调光膜层40的最外边缘与基座12的最外边缘之间具有一间距l1。
54.该间距l1的设置，有利于调光膜层40的加工、制备，使得调光膜层40 贴覆在基板10的顶部后可确保调光膜层40完全覆盖基板10的出光面，避免 led发光芯片20正面漏光。在一些实施例中，调光膜层40的最外边缘与基座12的最外边缘之间的间距l1介于20μm至50μm之间。在一较佳实施例中，调光膜层40的最外边缘与基座12的最外边缘之间的间距l1介于30μm 至40μm之间。
55.根据图4可知，该led封装结构1中调光膜层40的组分配比与出光量变化之间存在一定的相关性。调光膜层40可以由硅胶和钛白粉(ti02)组成。具体来说，调光膜层40可以由硅胶和钛白粉(ti02)按照一定的比例混合而成。硅胶和钛白粉的混合物中若钛白粉的占比越高，调光膜层40的透光性越差，led发光芯片20的正向光出光强度越低。
56.在一些实施例中，调光膜层40中硅胶与钛白粉的比例浓度(或按照质量百分比)可以为9:1～6:4，借由调光膜层40的组分比例浓度以调整led发光芯片20的正向光出光强弱。例如，在一较佳实施例中，调光膜层40中硅胶与钛白粉的比例浓度为7:3，厚度为200μm。
57.结合图3和图4可知，该led封装结构1中led发光芯片20正面出光量可通过调光膜层40的厚度及其组分(如硅胶和钛白粉)比例浓度来调整、控制。例如，采用不同的工艺制程，调光膜层40可以是厚度为50μm、硅胶与钛白粉的比例浓度为4:6。
58.在该led封装结构1中，led发光芯片20固定在基板10且与基板10 连接导通后，led发光芯片20正向发光时通过调光膜层40遮挡住正向光，可减少正向光粒子的输出。led发光芯片20中正向光粒子输出的强和弱可通过调整调光膜层40的厚度来调节。
59.在该led封装结构1中，led发光芯片20的正面出光量可通过单独或共同调整调光膜层40的厚度、调光膜层40中硅胶与钛白粉的比例浓度来调节、控制。
60.另外，基板10为透明基板或半透明基板，其会有四周的侧向光输出。调光膜层40中钛白粉(ti02)具有折射及反射性能，可将遮挡的正向光粒子反射或折射后从基板10的四周侧面发出，增加led发光芯片20的侧向输出光线。由此，该led封装结构1中led发光芯片20可实现五面发光(四侧面发光及顶部发光)以增加发光角度。如图5所示，该led封装结构1中led 发光芯片20的发光角度a可近于180
°
或大于180
°
。
61.再者，调光膜层40的正面遮挡可减弱中心光强，从而避免因正向光过强而产生的
中心焦点或单点焦点及炫光现象。参见图6，图6为本实用新型中 led封装结构与现有的led封装结构的光型配光曲线对比图。与mini led 背光产品中现有的led封装结构相比，在该led封装结构1中，led发光芯片20发光时可具有较大的发光角度，同时可实现中心光较弱与低焦点出光。
62.请配合图2参阅图7，图7为本实用新型中led封装结构的封装方法一实施例的流程示意图。
63.为达所述优点至少其中之一或其他优点，本实用新型的一实施例提出一种大角度发光的led封装结构1的封装方法。所述封装方法包括以下步骤：
64.步骤s11：制备基板
65.提供一基板10，其具有一基座12。基板10可以是透明基板或者半透明基板。如此，可增加led发光芯片20向基板10四周(或四个侧面)的侧向出光光线，从而增减led发光芯片20发光时的侧向光输出。所述基板10主要可由热塑性材料和铜组成，以提升基板10的透光性能。基板10亦可由热固性材料制成。
66.该基座12位于该基板10的上方，整体大致呈碗杯状。碗杯状的基座12 可增加基板10内部的出光光线，从而提升led封装结构1的整体发光性能。
67.步骤s12：芯片固定
68.将led发光芯片20装设于所述基板10的基座12内，且与所述基板10 电性连接。led发光芯片20装设于基座12之碗杯的底部，并通过连接导线 22与基板10的电极连接，实现led发光芯片20与基板10的电性导通。连接导线22可以是铜导线。
69.led发光芯片20的发光波长介于380nm至780nm之间。换句话说，所述大角度发光的led封装结构1的封装方法适用于可见光范围内的led发光芯片20的封装。
70.步骤s13：树脂封装
71.向所述基板10的基座12之碗杯内部填充封装树脂，覆盖所述led发光芯片20，于led发光芯片20上方形成一封装树脂层30。
72.填充完后，封装树脂层30的上表面为平面。封装树脂层30的上表面不高于该基座12的碗杯杯口。封装树脂层30的高度h1为基板10中基座12的高度或深度h2的95％～100％。即，图示中h1＝h2*(95％～100％)或者是 h1≦h2。可以理解为，封装树脂层30的上表面低于基座12的上表面或顶部，或者是封装树脂层30的上表面与基座12的上表面或顶部相平齐。较佳地，封装树脂层30为透明硅胶。藉此，可增加led发光芯片20的出光光线。
73.步骤s14：调光膜层贴合
74.将制备好的调光膜层40贴合于所述基板10中基座12的上方。即调光膜层40贴合于基座12的碗杯杯口处，且完全覆盖所述基板10的顶部或上表面。如此设置，可避免基板10的顶部或上表面(或者说基座12的碗杯杯口)因不完全覆盖或遮盖而发生漏光现象。
75.图2示例中，调光膜层40的最外边缘与基座12的最外边缘之间具有一间距l1。在一较佳实施例中，调光膜层40的最外边缘与基座12的最外边缘之间的间距l1介于20μm至50μm之间。
76.调光膜层40的厚度介于100μm至300μm之间。
77.调光膜层40可以由硅胶和钛白粉(ti02)按照一定的比例混合而成。在一些实施例中，硅胶与钛白粉的比例浓度可以为9:1～6:4，借由调光膜层40 的组分比例浓度以调整
led发光芯片20的正向光出光强弱。
78.调光膜层40中钛白粉(ti02)具有折射及反射性能，可将遮挡的正向光粒子反射或折射后从基板10的四周侧面发出，增加led发光芯片20的侧向输出光线。由此，该led封装结构1中led发光芯片20可实现五面发光(四侧面发光及顶部发光)以增加发光角度。
79.尽管本文中较多的使用了诸如led封装结构、基板、基座、碗杯、led 发光芯片、封装树脂层、调光膜层、正面、正向、侧面、侧向等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
80.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。