专利名称：发光二极管封装及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管封装及其制造方法，更具体地，涉及能够防止荧光粉(phosphors)劣化从而具有高光提取效率的发光二极管封装及其制造方法。
背景技术：
近年来，发光二极管(下文中，称为‘LED’)被用作各种颜色的光源。特别地，随着对诸如用于照明的白光LED的高输出、高亮度LED日益增加的需求，已经对用于增强LED封装的能力和可靠性的方法进行了积极的研究。一般来说，通过具有高发光效率的LED芯片、和具有有效的光提取能力和优良色纯度(color purity)并且不易受到由热引起的劣化影响的LED封装来确保LED产品的优良性能。
一般地，可以使用适当的LED芯片和荧光粉来制造白光LED封装。例如，可以通过其中散布有黄色荧光粉的树脂密封安装在封装体上的蓝光LED芯片，以获得白光LED封装。例如，当从蓝光LED芯片生成460nm波长的光时，在树脂中的黄色荧光粉中生成545nm波长的光。因此，混合两种波长的光以输出白光。为了增加光提取效率和调整发射光的波束角(beam angle)，可在LED封装的上部安装透镜。
图1是示出传统LED封装10的剖视图。参照图1，LED封装10包括封装体11和LED芯片17。封装体11具有形成用于安装LED芯片的凹进部(recessed part)，并且凹进部的侧壁表面形成反射面15。铅电极13和14设置在凹进部的底表面并电连接至安装在封装中的LED芯片17。安装的LED芯片17通过由环氧树脂或硅树脂制成的树脂19密封，并且透镜18附着至封装体11的上表面。
为了获得期望波长的输出光(例如，白光)，将用于波长转换的荧光粉颗粒散布在树脂19中。例如，黄色荧光粉YAG:Ce可以散布在硅树脂中。根据这种传统的LED封装10，由于LED芯片17与树脂直接接触，所以从LED芯片17生成的热量直接传递到树脂，从而很容易劣化树脂和荧光粉。这可能使得无法获得期望波长的光。实际上，树脂具有0.2～1W/m.K的非常低的导热系数，因此从LED芯片产生的热量不容易释放，从而劣化散布在树脂中的荧光粉。因此，由于包含有荧光粉的树脂的热特性的劣化，使得降低了光提取效率并且阻碍了均匀发光。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的上述问题，因此本发明特定实施例的目的是提供防止荧光粉劣化从而具有高光提取效率和均匀发光特性的发光二极管封装。
本发明特定实施例的另一个目的是提供用于制造防止荧光粉劣化，从而实现高光提取效率和均匀发光特性的发光二极管封装的方法。
根据用于实现目标的本发明的一个方面，提供了一种发光二极管封装，包括封装体，具有凹进部；发光二极管芯片，安装在凹进部的底表面上；以及透镜结构，设置为与发光二极管芯片分离并且在封装体的上面，该透镜结构包含散布在其至少一部分中的荧光粉。
根据本发明的实施例，发光二极管芯片可以是蓝光发光二极管芯片，以及荧光粉可以是黄色荧光粉。通过将黄色荧光粉和蓝光LED芯片包括在封装中，实现了不易受到荧光粉劣化影响并具有优良发光特性的白光发光二极管。
根据本发明的优选实施例，透镜结构包括透镜和形成在透镜底面上的树脂膜，该树脂膜包含荧光粉。在树脂膜中，散布荧光粉以转换波长。
根据本发明的另一个实施例，透镜结构可包括其中散布有荧光粉的透镜。在这种情况下，透镜不需要在其底面上具有包含荧光粉的树脂膜。优选地，将荧光粉遍布在透镜的整个范围内。
根据本发明，发光二极管封装还可以包括成型在透镜结构和发光二极管芯片之间以密封发光二极管芯片的透光树脂。在这种情况下，例如，透光树脂可以是硅树脂或环氧树脂。
根据用于实现目标的本发明的另一方面，提供了一种制造发光二极管封装的方法，包括以下步骤将发光二极管芯片安装在封装体的凹进部的底表面上；准备包含在其至少一部分中散布的荧光粉的透镜结构；以及将透镜结构附着在封装体的上表面上，与发光二极管芯片分离。该方法还可以包括在安装步骤之后使用透光树脂密封发光二极管芯片。
根据本发明的优选实施例，准备步骤可包括制造透镜和在透镜的底面上形成包含荧光粉的树脂膜。在这种情况下，形成包含荧光粉的树脂膜的步骤可包括在透镜的底面上旋涂(spin-coating)其中散布有荧光粉的树脂。可选地，形成包含荧光粉的树脂膜的步骤可包括将其中散布有荧光粉的树脂膜粘合(bonding)在透镜的底面上。
根据本发明的另一个实施例，准备透镜结构的步骤可包括在透镜材料中散布荧光粉并使用透镜材料形成透镜。在这种情况下，优选地，将荧光粉遍布在透镜结构的整个范围内。
根据本发明，用于波长转换的荧光粉被设置在透镜结构中，并与LED芯片分离。从而，能够防止由LED芯片释放的热量引起的荧光粉的劣化以及光提取效率的降低。另外，荧光粉散布在树脂膜或透镜中，与LED芯片分离，从而减小了光穿过荧光粉的光程差，使得形成增强的均匀发光特性。
通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其他目标、特征和其他优点，其中图1是示出传统发光二极管封装的剖视图；图2是示出根据本发明实施例的发光二极管封装的剖视图；图3是示出根据本发明另一个实施例的发光二极管封装的剖视图；
图4至图7是示出根据本发明实施例的发光二极管封装的制造步骤的剖视图；以及图8至图9是示出根据本发明另一个实施例的发光二极管封装的制造步骤的剖视图。
具体实施例方式
现在，将参照附图更全面地描述本发明，其中，示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实现，而不应该理解为局限于在此描述的实施例。相反地，对本领域的技术人员来说，提供这些实施例，使得本发明充分公开并且完全覆盖本发明的范围。在附图中，为了清楚起见，可以放大层和区的大小和相对大小，并且文中相同的参考标号用于表示相同或相似的部件。
图2是示出根据本发明的实施例的LED封装100的侧剖视图。参照图2，LED封装100包括具有凹进部109的封装体101和安装在封装体101上的LED芯片107。封装体101可由聚合物或陶瓷制成。铅电极103和104设置在凹进部109的底表面上，并且凹进部109的侧壁表面形成反射面105。LED芯片107安装在凹进部109的底表面上，以连接至铅电极103和104。
如图2所示，透镜结构108和110附着在封装体101的上表面上，与LED芯片107分离。透镜结构108和110包括透镜108和形成在透镜108底面上的包含有荧光粉的树脂膜110。该树脂膜110具有散布于其中的荧光粉，从而转换从LED芯片107发射的光的波长。例如，树脂膜110可由其中散布有诸如YAG:Ce的黄色荧光粉的硅树脂(silicon resin)和环氧树脂制成。蓝光LED芯片可以与黄色荧光粉一起用于实现白光LED封装。如稍后所述的，包含荧光粉的树脂膜110可通过旋涂或粘合来形成。
根据该实施例，包含荧光粉的树脂膜110设置为与LED芯片107分离，以抑制由从LED芯片107释放的热量引起的荧光粉的劣化，从而防止了由于热量导致的光提取效率的下降。另外，由于荧光粉散布在与LED芯片107分离的树脂膜110中，减小了穿过荧光粉的光程之间的差，从而确保了均匀的发光特性。
图3是示出根据本发明另一个实施例的LED封装的侧剖视图。参照图3，该实施例的LED封装200采用其中散布有荧光粉的透镜118而不是包含荧光粉的树脂膜。也就是说，荧光粉散布在透镜118自身中，使得发射光穿过透镜时进行波长转换。因此，透镜118本身是包含荧光粉的透镜结构。除了透镜结构以外，其他的组成与前一实施例中的组成相同。可以使用其中已经包含散布荧光粉的透镜材料制造这种透镜118。
类似于前一实施例，荧光粉散布在与LED芯片107分离的位置(透镜的位置)，防止了由LED芯片107的热量引起的荧光粉的劣化和光提取效率的下降。另外，由于将荧光粉设置为与LED芯片107分离，因此能够减小穿过荧光粉的光程之间的差，从而确保了均匀的发光特性。
在先前描述的实施例中，凹进部109为空的空间，但是可填充诸如硅树脂的透光树脂。也就是说，透光树脂(没有荧光粉散布于其中)可以用于密封安装在凹进部109中的LED芯片107。
现在，将说明根据本发明实施例的发光二极管封装的制造方法。
图4至图7是用于示出图2中描述的LED封装100的制造方法的剖视图。如图4所示，将LED芯片107安装在封装体101的凹进部109的底表面上，以连接至设置在凹进部109的底表面上的铅电极103和104。
此后，如图5所示，准备透镜108。透镜108可通过诸如机械加工、使用铸模等各种方法制造。如图6所示，一旦准备了透镜108，就在透镜108的底面上形成包含荧光粉的树脂膜110。通过旋涂其中散布有荧光粉的树脂，可以很容易地在透镜108的底面上形成包含荧光粉的树脂膜110。可选地，首先制造其中散布有荧光粉的树脂膜，然后粘合到透镜108的底面上。因此，获得图6中所示的透镜结构108和110。
接下来，如图7所示，使用适当的粘合材料将透镜结构108和110附着在封装体101的上表面上。从而，获得具有设置为与LED芯片107分离的包含荧光粉的树脂膜110的LED封装。
在该实施例中，首先将LED芯片107安装在封装体101上，随后准备透镜结构108和110。但是，可以颠倒安装LED芯片107和准备透镜结构108和110步骤的顺序。也就是说，可以首先准备透镜结构108和110，随后可将LED芯片107安装在封装体101上。另外，这两个步骤可以同时进行。
图8和图9是示出根据本发明另一个实施例的LED封装的制造方法的剖视图。在该实施例中，如上参照图4所说明的，LED芯片107安装在具有凹进部109的封装体101上。如图8所示，在安装LED芯片107之后或之前或安装LED芯片107的同时，准备其中散布有荧光粉的透镜118。可以使用其中已经散布有荧光粉的透镜材料制造透镜118。根据该实施例，透镜118本身起用于转换波长和波束角的透镜结构的作用。优选地，遍及透镜的整个范围均匀地散布荧光粉。
此后，如图9所示，透镜118附着在封装体101的上表面上。从而，获得包括设置为与LED芯片107分离的荧光粉的LED封装。
在上述的制造方法中，凹进部109为空的空间，但是在安装LED芯片107之后，可将透光树脂填充在凹进部109中以密封LED芯片107。从而，能够更安全地保护LED芯片107免受外部环境或冲击的影响。
根据上述的本发明，荧光粉散布在设置为与LED芯片分离的透镜结构的至少一部分中，从而防止了由从LED芯片释放的热量引起的荧光粉的劣化。这反过来提高了光提取效率。此外，荧光粉散布在树脂膜或在透镜中，与LED芯片分离，减小了穿过荧光粉的光程差，从而确保了均匀的发光特性。
虽然结合优选实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该明白，在不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和变化。
权利要求
1.一种发光二极管封装，包括封装体，具有凹进部；发光二极管芯片，安装在所述凹进部的底表面上；以及透镜结构，设置为与所述发光二极管芯片分离并在所述封装体的上面，所述透镜结构包含散布在其至少一部分中的荧光粉。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中，所述发光二极管芯片是蓝光发光二极管芯片，以及所述荧光粉是黄色荧光粉。
3.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中，所述透镜结构包括透镜和在所述透镜的底面上形成的树脂膜，所述树脂膜包含所述荧光粉。
4. 根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中，所述透镜结构包括包含散布于其中的所述荧光粉的透镜。
5. 根据权利要求4所述的发光二极管封装，其中，所述荧光粉散布在所述透镜的整个范围内。
6.根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括透光树脂，其成型在所述透镜结构和所述发光二极管芯片之间以密封所述发光二极管芯片。
7.一种制造发光二极管封装的方法，包括以下步骤在封装体的凹进部的底表面上安装发光二极管芯片；准备包含散布在其至少一部分中的荧光粉的透镜结构；以及将所述透镜结构附着在所述封装体的上表面上，与所述发光二极管芯片分离。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括在所述安装步骤之后使用透光树脂密封所述发光二极管芯片。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述准备步骤包括制造透镜和在所述透镜的底面上形成包含荧光粉的树脂膜。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述包含荧光粉的树脂膜的所述步骤包括在所述透镜的底面上旋涂其中散布有所述荧光粉的树脂。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述包含荧光粉的树脂膜的所述步骤包括将其中散布有所述荧光粉的树脂膜粘合在所述透镜的底面上。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，准备所述透镜结构的所述步骤包括将所述荧光粉散布在透镜材料中并使用所述透镜材料形成透镜。
全文摘要
本发明提供了能够防止荧光粉劣化的发光二极管封装及其制造方法。发光二极管封装包括封装体，具有凹进部；发光二极管芯片，安装在凹进部的底表面上；以及透镜结构，设置在封装体的上表面上并与发光二极管芯片分离。荧光粉散布在透镜结构的至少一部分中。
文档编号H01L33/56GK1937268SQ20061012728
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月21日 优先权日2005年9月22日
发明者金勇植, 崔硕文, 林昶贤, 金容锡 申请人:三星电机株式会社