全彩led封装结构的制作方法
【专利摘要】一全彩LED封装结构，包括一射光组组件以及一荧光激发组件结构，其中所述发射光组件结构包括同类型的三个LED激发晶片，所述荧光激发组件结构包括三个萤光材料层，透过三个所述LED激发晶片激发三个所述荧材料层以发出不同颜色波长的光，进成形成全彩LED光源。
【专利说明】
全彩LED封装结构
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一LED封装结构，特别涉及一全彩LED封装结构，以用于提供较大的结合强度和较小的尺寸，使得所述全彩LED封装结构用于小间距的LED显示屏，或LED照明设备。【背景技术】
[0002]发光二极体(Light-Emitting D1de，LED)是一种能发光的半导体电子元件，透过三价与五价元素所组成的复合光源。早期的发光二极体在运用上只能够发出低光度的红光，自从1994年高亮度蓝光二极体成功量产后，时至今日，发光二极体能够发出的光已经遍及可见光、红外线及紫外线，并且可以透过红、绿、蓝三元色得以合成全彩型发光二极体，而且在光度上亦有相当程度的提高。特别的是，所述发光二极体的发光原理是透过电致发光效应，也是就对利用不同材料所形成之化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，将过剩的能量以光的形式释出，达成发光的效果，而不同的材料会发出不同的波长，也就会看到不同颜色的光。因其发光原理、结构设计等与白炽灯泡不同，与一般白炽灯相较，具有发热量少、寿命长、耗电量少、反应速度快、耐冲撞、体积小、耐候性佳、具小型轻量化等特性， 目前对于发光二极体的应用已经切入各种市场上，例如家电产品、资讯产品、通讯产品、工业仪表、汽车仪表以及显示器面板等，而且因为高亮度发光二极体的开发成商品后，其应用领域持续扩大，像是大型户外看板、交通号志灯和照明设备等。
[0003]然而，为了配合现今日新月异的科技，发光二极体的运用上的质量要求也相对的不断提高，所以对于发光二极体的制程要求也需不断的改良，特别是在发光二极体(LED)的封装结构，其中以导线架封装结构为例，其工序包括固晶、打线键合及模造。值得一提的是， 打线键合(Wire Bonding)为目前电子封装中主要的电路连线之一，可以使晶片与对装基板或导线架完成电路的连线。特别地，现有全彩发光二极体采用单色发光实现，受到封装工艺的制约，其中需要金线键合，因此在导线支架上需要为金线键合点设置空间，且目前发光二极体焊线设备最低的焊线间距为〇.5毫米(mm)，因此市面上全彩发光二极体封装很难做至Ij0.5毫米(mm)以下。[〇〇〇4]另外，如图4和图5所示，为目前常见的用3合1方式将RGB三色晶片封装到单一发光二极体结构形成全彩发光二极体，其中采用三颗单色发光二极体(LED)和采用焊线工艺，将其所有元件封装在一个支架中，其中所述支架含有六只引脚，每两只引脚连接一颗单色发光二极体的正负极，其中编号为1和6的引脚与绿光晶片形成电路，编号为2和5引脚与红光晶片形成电路，编号为3和4引脚与蓝光晶片形成电路，其中可单独或者多路控制上述红、 蓝、绿亮和灭实现多彩其中采用三颗单色发光二极体(LED)。其中上述现今全彩发光二极体的制程工艺还存在着许多待改进的问题点，例如现有全彩发光二极体采用焊线工艺实现， 在金线键合工艺结合力较小，一般lmil金线抗拉力为10-15g，因此在组装过程中容易造成塌线，短线，造成封装功能失效，以及产品的长期可靠性失败，并且金线键合后，其中金线还会阻碍光线产生暗区。另外，现有全彩发光二极体(LED)是由三色单色R、G、B晶片实现，其中在三种晶片中，G晶片衰减速度相对另外两晶片而言是较快的，因此在长期工作后，其中的白平衡会遭到破坏。另外，演色性仍待加强，现有全彩发光二极体(LED)实现白色发光时显色指数较低，不能真实反映物体的真实颜色，用于照明局限性较大，只适合对显色性无要求的场所。值得一提的是，演色性低的光源照明不但会有颜色不正常的感觉，对视力及健康也有害。
【发明内容】
[0005]本实用新型的主要目的在于提供一全彩LED封装结构，以用于提供较大的结合强度和较小的尺寸，这样所述全彩LED封装结构，可以用于小间距的LED显示屏，亦可用于LED 照明设备。
[0006]本实用新型的另一目的在于提供一全彩LED封装结构，其中包括三个LED激发晶片，其为同类型晶片，故不会存在因不同单色晶片在使用上衰减速度不同的问题。换句话说，一般的全彩LED，因为是分别利用三单色R、G、B的晶片来实现，也因为其中G晶片衰减相对较快，故在长时间工作后，其中的白平衡会糟到破坏。相对而言，本实用新型则无此问题点。
[0007]本实用新型的另一目的在于提供一全彩LED封装结构，以用于实现演色性(Ra)大于90的白光，以足LED照明应用的需要。
[0008]本实用新型的另一目的在于提供一全彩LED封装结构，其中所述三个LED激发晶片为同类型晶片，并分别用于激发三个荧光材料层以实现全彩，因此不会因为所述三个LED激发晶片是不同类型而造成白平衡的破坏。
[0009]本实用新型的另一目的在于提供一全彩LED封装结构，其可以将所述全彩LED封装结构尺寸做到0.5毫米以内。
[0010]本实用新型的另一目的在于提供一全彩LED封装结构，其中透过倒晶工艺，可使晶片与支架的结合强度达到1KG以上。
[0011]本实用新型的另一目的在于提供一全彩LED封装结构，其中包括一发射光组件结构和一荧光激发组件结构，透过两者的组装以形成全彩LED光源，可以通过控制每一个所述 LED激发晶片的亮度去调整光源的色温、亮度、显色指数以及光电特性。
[0012]为了达到以上目的，本实用新型提供全彩LED封装结构，其包括:[〇〇13] 一发射光组件结构，其包括三个LED激发晶片；以及[〇〇14]位于所述发射光组件结构顶侧的一荧光激发组件结构，其包括三个荧光材料层， 并且三个所述荧光材料层与三个所述LED激发晶片位置对应，其中三个所述LED激发晶片激发对应的三个所述荧光材料层以发出不同颜色波长的光，进成形成全彩LED光源。[〇〇15]在一个实施例中，所述发射光组件结构还包括一晶片基座，一晶片墙以及三个晶片阻挡栏，其中所述晶片墙环绕所述晶片基座的周围直垂延伸使形成一晶片容纳腔，且所述三个晶片阻挡栏位于所述晶片容纳腔内并将所述晶片容纳腔分隔成三个独立的晶片放置腔。
[0016]在一个实施例中，所述荧光激发组件结构还包括一荧光墙以及三个荧光阻挡栏， 其中所述荧光墙呈环绕状并形成一容纳腔，三个所述荧光阻挡栏位于所述荧光容纳腔内并将所述荧光容纳腔分隔成三个荧光材料层放置腔。
[0017]在一个实施例中，所述荧光激发组件结构还包括位于所述荧光墙的局部的一荧光对位边，所述发射光组件结构还包括位于所述晶片墙的局部的一晶片对位边，从而所述荧光对位边和所述晶片对位边形成配对的组装对位边。
[0018]在一个实施例中，三个所述荧光阻挡栏呈辐射状地均匀地布置于所述荧光墙内， 三个所述晶片阻挡栏呈辐射状地均匀地布置于所述晶片墙内。
[0019]在一个实施例中，三个所述LED激发晶片是同类型的LED晶片。[〇〇2〇]在一个实施例中，三个所述LED激发晶片通过倒装晶片工艺组装。[0021 ]在一个实施例中，三个所述荧光材料层受激发分别产生红、绿、蓝色光。
[0022] 在一个实施例中，所述全彩LED封装结构的尺寸在0.5mm以内[〇〇23] 在一个实施例中，所述全彩LED封装结构应用于LED显示屏或LED照明。
[0024]根据本实用新型的另外一方面，本实用新型提供一全彩LED封装结构的组装方法， 其包括如下步骤:[〇〇25](a)布置三个独立的并且同类型的LED激发晶片；以及
[0026](b)在各个所述LED激发晶片的顶侧布置一个荧光材料层，其中三个所述荧光材料层被对应的所述LED激发晶片激发后分别提供红、绿、蓝色光。
[0027]根据本实用新型的另外一方面，本实用新型提供一全彩光的形成方法，其包括如下步骤:[〇〇28](A)三个同类型的独立的LED激发晶片发光；以及
[0029](B)三个荧光材料层分别受到对应的所述LED激发晶片发出的光线的激发产生红、 绿、蓝色光，从而整个结构得以产生全彩光。【附图说明】
[0030]图1是根据本实用新型的一个优选实施例的一全彩LED封装结构的透视图。
[0031]图2是根据本实用新型的一个优选实施例的一全彩LED封装结构的一发射光组件结构的透视图。
[0032]图3是根据本实用新型的一个优选实施例的一全彩LED封装结构的一荧光激发组件结构的透视图。[〇〇33]图4和图5是一般习知技艺的一参考示意图。【具体实施方式】
[0034]以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
[0035]如图1至图3所示，是根据本实用新型的一全彩LED封装结构，以使全彩LED尺寸较为精小和增加结合强度，同时使全彩LED光源的演色性(Ra)大于90。一般而言，物件的颜色在不同光源的照射下会有所差异，而人造光源应让人眼正确地感知色彩，就如同在太阳光下看东西一样，可让各色彩呈现出原有鲜艳的颜色。演色性是指物体在光源下的感受与再太阳光下的感受的真实度百分比。光源对于被照物体的色彩表现能力，通过同色温基准光源照射的比较，理想的基准光源演色指数定义为(Ra)lOO%。光源的演色性(Ra)越接近100， 表示物件在它的照射下，颜色失真越少。一般LED的演色性(Ra)约为70,省电灯泡系中色温仅制式的黄光2800K与白光6500K，演色性大都在65以下。
[0036]根据本实用新型优选实施例，所述全彩LED封装结构包括一发射光组件结构10和一荧光激发组件结构20,其中所述发射光组件结构10位于所述荧光激发组件结构20的下方并进行封装，这样透过所述发射光组件结构10激发所述荧光激发组件结构20,使实现全彩。 利用这种封装方式，可以将所述全彩LED封装结构用于小间距的LED显示屏，也适用于LED的照明。[〇〇37]根据本实用新型优选实施例，所述发射光组件结构10包括三个LED激发晶片11，一晶片基座12，一晶片墙13，三个晶片阻挡栏14，以及一晶片对位边15。所述三个LED激发晶片，其实施为同类型晶片，故不会有使用上衰减速度不同的问题。所述晶片墙13环绕所述晶片基座12的周围直垂延伸使形成一晶片容纳腔。值得一提的是，所述晶片墙13并未完全环绕封闭，而是在所述晶片墙13的两端留有一小开口，其中利用所述晶片对位边15将其所述小开口封闭，并提供一对位记号。也可以说，在所述晶片墙13的局部形成所述晶片对位边 15。所述三个晶片阻挡栏14位于所述晶片容纳腔内，并且所述三个晶片阻挡栏14以所述晶片容纳腔的中心为基准点成放射状至所述晶片墙13,这样所述晶片容纳腔即被所述三个晶片阻挡栏14分隔成三个晶片放置腔16。[〇〇38]特别地，所述晶片容纳腔被所述三个晶片阻挡栏14平均地分隔成同样的大小，也是就说，各个所述三个晶片阻挡栏14的一端分别的接合在一起，并且所述三个晶片阻挡栏 14从接合端成180度放射至所述晶片墙13,进而将所述晶片容纳腔分隔为所述三个晶片放置腔16。因此，所述三个LED激发晶片11即可分别地安装至所述三个晶片放置腔16。另外， 值得一提的是，所述晶片对位边15位于所述晶片墙13的局部一侧，以用于提供所述对位记号。特别的是，所述晶片对位边15是位于其中一个所述三个晶片放置腔16的外侧，也是相对其中一个所述三个晶片阻挡栏14。另外，本领域的技术人员应理解，所述晶片对位边15可实施为所述晶片墙13的局部切面。也就是说，所述晶片对位边15是直接从所述晶片基座12垂直延伸，并且所述晶片对位边15的两边缘分别接合所述晶片墙13的两端，将其所述小开口封闭。[〇〇39]值得一提的是，所述全彩LED封装结构是透过倒装晶片工艺分别将所述三个LED激发晶片11装置至所述三个晶片放置腔16,这样可使晶片与支架的结合强度达到1公斤(KG) 以上。另外，也应不是采用传统的金线键合，故本实用新型可将所述全彩LED封装结构做到 0.5毫米(MM)以内。其中也是因为目前LED焊线设备最低的焊线间距为0.5毫米，故本实用新型不采金线键合而是透过所述倒装晶片工艺即可增加所述全彩LED封装结构的强度和精简其尺寸。值得一提的是，所述倒装晶片工艺即是将晶片倒置，使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出。其中采用所述倒装晶片工艺的优势有:倒装后电极直接与散热基板接触即可通大电流使用，尺寸可以做到更小且光学更容易匹配，散热功能提升并延长晶片寿命， 无需打线即避免断线风险，为后续封装制程发展打下基础。
[0040]根据本实用新型优选实施例，所述荧光激发组件结构20包括三个荧光材料层21， 一荧光墙23,三个荧光阻挡栏24,以及一荧光对位边25。所述荧光墙23从底缘22的周围直垂延伸使形成一容纳腔。特别的，所述荧光墙23未完全环绕封闭，而是在所述荧光墙23的两端留有一间距，其中所述荧光对位边25将所述间距封闭，并提供一组装对位边，也可以说，所述荧光墙的局部形成所述荧光缴发组件结构的组装对位边25。所述三个荧光阻挡栏24各自位于所述荧光容纳腔，并且所述三个荧光阻挡栏24以所述荧光容纳腔的中心为基准点成放射状至所述荧光墙23,这样所述荧光容纳腔即被所述三个荧光阻挡栏24分隔成三个荧光材料层放置腔26。[〇〇41]特别地，所述荧光容纳腔被所述三个荧光阻挡栏24平均地分隔成同样的大小，也是就说，每个所述三个荧光阻挡栏24的一端分别的接合在一起，并且所述三晶荧光阻挡栏 24从接合端成180度放射至所述荧光墙23,进而将所述荧光容纳腔分隔为所述三个荧光材料层放置腔26。因此，所述三个荧光材料层21即分别地被容纳于所述三个荧光材料层放置腔26。另外，值得一提的是，所述荧光对位边25位于所述荧光墙23的局部一侧，以用于提供所述组装对位边。特别的是，所述荧光对位边25是位于其中一个所述三个荧光材料层放置腔26的外侧，也是相对于其中一个所述三个荧光阻挡栏24。另外，本领域的技术人员应理解，所述荧光对位边25可实施为所述荧光墙23的局部切面。也就是说，所述荧光对位边25是直接从所述底缘22垂直延伸，并且所述荧光对位边25的两边缘分别接合所述荧光墙23的两端，将其所述间距封闭。[〇〇42]值得一提的是，所述三个荧光材料层21，其分别实施为不同颜色。其中所述三个荧光材料层21，分别实施为红、绿、蓝三色，亦即透过这三色进一步让全彩LED封装结构可提供全彩的效果。[〇〇43]本领域的技术人员应理解，当所述发射光组件结构10的所述三个LED激发晶片11 分别组装至所述三个晶片放置腔16后，且所述荧光激发组件结构20的所述三个荧光材料层 21分别装置于所述三荧光材料层放置腔26后，即可将所述发射光组件结构10置于所述荧光激发组件结构20下方，并且透过所述发射光组件结构10的所述晶片对位边15对齐所述荧光激发组件结构20的所述荧光对位边25,以用于确保每个所述LED激发晶片11相对每个所述荧光材料21的位置。特别的是，将所述发射光组件结构10和所述荧光激发组件结构20组装在一起后即可形成全彩LED光源，这时可透过每一个所述LED激发晶片11的亮度来调整光源的色温、亮度、显色指数以及功率光电特性。也应此，透过本实用新型的所述全彩LED封装结构能够实貭演色性(Ra)大于90的白光，以满足所述全彩LED封装结构实施为LED照明的需要。
[0044]相应地，基于本实用新型的构思，本实用新型提供一全彩LED封装结构的组装方法，其包括如下步骤:
[0045]布置三个独立的并且同类型的LED激发晶片11;以及
[0046]在各个所述LED激发晶片11的顶侧布置一个荧光材料层21，其中三个所述荧光材料层被对应的所述LED激发晶片11激发后分别提供红、绿、蓝色光。[〇〇47]相应地，在上述组装方法中，三个所述LED激发晶片11组装于同一发射光组件结构 1 〇中，其将三个所述LED激发晶片11组装于由一晶片基座12，一晶片墙13和三个晶片阻挡栏 14形成的三个晶片放置腔16。[〇〇48]所述荧光材料层21可以直接设置于三个所述晶片放置腔16的顶侧，并连接于所述晶片墙13和所述晶片阻挡栏14。[〇〇49]在这个优选实施例中，三个所述荧光材料层21组装于同一荧光激发组件结构20中，然后所述荧光激发组件结构20与所述发射光组件结构10相组装形成整体结构。更具体地，三个所述荧光材料层21各自设置于三个荧光阻挡栏24的相邻两个荧光阻挡栏24之间， 并且三个所述荧光阻挡栏24被互相间隔并且辐射状地布置于一环形荧光墙23内。值得一提的是，所述发射光组件结构10和所述荧光激发组件结构20在对应的晶片墙13和所述荧光墙 23的局部形成用于对位的组装对位边15和25,从而方便组装对位，三个所述荧光材料层21 分别位于三个所述LED激发晶片11的顶侧，三个所述荧光阻挡栏24分别与三个所述晶片阻挡栏14位置对应。
[0050]另外，在上述组装方法中，可使所述LED激发晶片11与所述晶片基座12的结合强度达到1公斤(KG)以上。另外，也应不是采用传统的金线键合，故本实用新型的所述全彩LED封装结构可以做到〇.5毫米(MM)以内。另外，采用倒装晶片工艺即可增加所述全彩LED封装结构的强度和精简其尺寸。
[0051]进一步地，本实用新型提供一全彩光的形成方法，其包括如下步骤:[〇〇52]三个同类型的独立的LED激发晶片11发光；以及[〇〇53]三个荧光材料层21分别受到对应的所述LED激发晶片11发出的光线的激发产生红、绿、蓝色光，从而整个结构得以产生全彩光。[〇〇54] 相应地，在上述方法中，三个所述LED激发晶片11发出的光线各自通过阻拦阻隔从而不受干扰地达到对应的三个所述荧光材料层21。三个所述荧光材料层21受激发后产生红、绿、蓝色光，从而进一步地显示出全彩光。
[0055]另外，所述方法还可包括步骤:透过每一个所述LED激发晶片11的亮度来调整光源的色温、亮度、显色指数以及功率光电特性。
[0056]本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。
【主权项】
1.一全彩LED封装结构，其特征在于，包括:一发射光组件结构，其包括至少三个LED激发晶片；以及位于所述发射光组件结构顶侧的一荧光激发组件结构，其包括至少三个荧光材料层， 并且三个所述荧光材料层与三个所述LED激发晶片位置对应，其中三个所述LED激发晶片激 发对应的三个所述荧光材料层以发出不同颜色波长的光，进成形成全彩LED光源。2.根据权利要求1所述的全彩LED封装结构，其中所述发射光组件结构还包括一晶片基 座，一晶片墙以及三个晶片阻挡栏，其中所述晶片墙环绕所述晶片基座的周围直垂延伸使 形成一晶片容纳腔，且所述三个晶片阻挡栏位于所述晶片容纳腔内并将所述晶片容纳腔分 隔成三个独立的晶片放置腔。3.根据权利要求1所述的全彩LED封装结构，其中所述荧光激发组件结构还包括一荧光 墙以及三个荧光阻挡栏，其中所述荧光墙呈环绕状并形成一容纳腔，三个所述荧光阻挡栏 位于所述荧光容纳腔内并将所述荧光容纳腔分隔成三个荧光材料层放置腔。4.根据权利要求2所述的全彩LED封装结构，其中所述荧光激发组件结构还包括一荧光 墙以及三个荧光阻挡栏，其中所述荧光墙呈环绕状并形成一容纳腔，三个所述荧光阻挡栏 位于所述荧光容纳腔内并将所述荧光容纳腔分隔成三个荧光材料层放置腔。5.根据权利要求4所述的全彩LED封装结构，其中所述荧光激发组件结构还包括位于所 述荧光墙的局部的一荧光对位边，所述发射光组件结构还包括位于所述晶片墙的局部的一 晶片对位边，从而所述荧光对位边和所述晶片对位边形成配对的组装对位边。6.根据权利要求5所述的全彩LED封装结构，其中三个所述荧光阻挡栏呈辐射状地均匀 地布置于所述荧光墙内，三个所述晶片阻挡栏呈辐射状地均匀地布置于所述晶片墙内。7.根据权利要求1至6中任一所述的全彩LED封装结构，其中三个所述LED激发晶片是同 类型的LED晶片。8.根据权利要求1至6中任一所述的全彩LED封装结构，其中三个所述LED激发晶片通过 倒装晶片工艺组装。9.根据权利要求7所述的全彩LED封装结构，其中三个所述荧光材料层受激发分别产生 红、绿、蓝色光。10.根据权利要求1至6中任一所述的全彩LED封装结构，其中所述全彩LED封装结构的 尺寸在0.5mm以内。11.根据权利要求1至6中任一所述的全彩LED封装结构，其中所述全彩LED封装结构应 用于LED显示屏或LED照明。
【文档编号】H01L33/50GK205595328SQ201620202414
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】方涛, 梁润园, 黄洁莹, 罗亮亮, 范供齐
【申请人】常州市武进区半导体照明应用技术研究院