专利名称：一种大功率led器件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体器件，特别涉及一种大功率LED器件。
背景技术：
发光二极管(LED)是当前科技界和产业界研究和开发的热点之一。LED半导体 白光照明光源是当今世界发达国家和发展中国家都在积极研制攻关的一项节能高效、寿命 长、应用广泛的照明光源。LED白光器件特点表现在使用寿命长、发光效率高、功率小、体积 小、重量轻、色彩丰富纯真等其它照明光源无法比拟的优点。蓝光LED芯片+黄色荧光粉是实现白光LED的主要方法，其发光机制是利用LED 芯片产生蓝光，涂敷的荧光粉受蓝光激发而发出黄光，黄光与剩余的蓝光混合形成白光，这 种方法技术成熟，结构简单，色度调整简单，所以大部分企业均采用这种技术制造白光LED。荧光粉作为发光的必备成分，对白光LED器件的发光效果及其寿命起到非常重要 的作用。对大功率LED进行老化研究中，发现荧光粉的老化是整个白光LED老化的一个重 要的因素。大功率LED的大部分能量工作时会转变成热量，大功率LED工作一段时间后温 度会显著升高，蓝光、黄光发光效率均有不同程度下降，黄光效率下降的主要原因是荧光粉 在热效应作用下激发转化效率显著下降，同时发光峰值产生红移现象，因而发光峰值与蓝 光峰值匹配度下降，使得合成白光功率降低。传统的LED封装方法，即把混合均勻的荧光粉和环氧树脂使用点胶机直接涂敷在 烧结、键好的芯片上，然后固化，最后加盖透镜并注胶。采用传统的封装方法，虽然快速、简易，适合于小功率LED器件，但对于大功率白 光LED器件，却存在一些无法克服的先天不足首先，由于大功率LED工作时电流较大，产生热量多，芯片处于高温状态，这种热 效应会促使荧光粉老化。其次，大功率LED工作时产生的热效应会使荧光粉发光峰值红移，从而白光LED色 坐标发生红移现象。再次，大功率LED工作时产生的热量会通过荧光粉到达环氧树脂，如果环氧树脂 的温度高于其玻璃化转变温度，则会使得环氧树脂从一种钢性的类玻璃状态转变成一种柔 软的似橡胶状的物质，将发生明显的膨胀或收缩，致使芯片电极与引线收到额外的应力而 发生过度疲劳及脱落损坏，造成LED永久性损坏。通过荧光粉到达环氧树脂的热量越多，这 种过程就越快。
实用新型内容为解决现有技术存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种以丙烯酸树 脂作为隔热层的大功率LED器件。本实用新型的目的通过下述技术方案实现一种大功率LED器件，该LED器件包括 焊接材料、InGaN蓝光芯片、金线、丙烯酸树脂层、荧光粉层、环氧树脂、热沉、电极、硅胶透镜和镜座；所述InGaN蓝光芯片通过焊接材料焊接至热沉的表面；所述丙烯酸树脂层包覆在 InGaN蓝光芯片和焊接材料之外，荧光粉层包覆在丙烯酸树脂层之外；热沉的上面设置有 镜座，镜座上方设有硅胶透镜，镜座内填充有环氧树脂，环氧树脂包覆在荧光粉层之外；所 述电极穿过镜座，电极通过金线与InGaN蓝光芯片相连接。所述热沉的中间呈内凹结构，InGaN蓝光芯片位于热沉内凹结构的凹槽中。所述丙烯酸树脂层的厚度为100 200 μ m。所述焊接材料为纳米银浆、导热胶或锡膏，焊接材料的厚度100 120μπι。所述InGaN蓝光芯片的厚度为100 120 μ m。所述荧光粉层的厚度为200 300 μ m。本实用新型的原理是①丙烯酸树脂具有良好的保光保色性，热导率值小，耐水耐 化学性，干燥快，是一种紫外固化的涂料，紫外固化涂料适合于大功率LED的封装；首先，紫 外固化过程只需要在常温下就可以进行，不需要高温的固化工艺流程，因而避免了高温时 蓝光芯片或器件中其它材料发生热劣化效应；其次，丙烯酸树脂采用紫外固化技术可以提 高涂层的质量，如力学特性和光泽度。②丙烯酸树脂的黏度低，柔韧性好和透明等特点，非 常合适于大功率LED的封装，黏度低使丙烯酸树脂可以同时作为低聚物和稀释剂使用；柔 韧性好可以使得固化后的丙烯酸树脂保护焊接好的金线，丙烯酸树脂对光的主吸收峰处于 太阳光谱范围之外，所以丙烯酸树脂具有良好的透明性，并且制得的LED器件具有优异的 耐光性以及户外老化性能。③本实用新型将丙烯酸树脂或丙烯酸树脂+三羟甲基丙烷三丙 烯酸酯+引发剂涂敷在蓝光InGaN四周以及上表面，以半球型包裹着芯片和芯片焊接层，厚 度为100 200 μ m，以丙烯酸树脂层作为隔热层，厚度设计既不会影响光透过率，也能很好 起到隔热的效果。④丙烯酸树脂层处于大功率蓝光芯片上方；传统大功率LED器件上表面 外壳的环氧树脂或者硅胶热导率很低，仅为芯片下表面导热材料的几百分之一，大功率LED 器件的散热是依靠芯片下表面焊接材料、热沉、散热片等进行散热，因此在芯片上表面涂敷 一层低热导丙烯酸树脂并不会影响到LED器件的散热性能。⑤本实用新型把透明导热系数 小的丙烯酸树脂涂敷在蓝光芯片上，作为隔热层，利用低导热性的丙烯酸树脂阻挡蓝光芯 片产生热流流至荧光粉和环氧树脂，从而保护荧光粉和环氧树脂，减缓荧光粉老化。本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及有益效果本实用新型在荧光粉层 和蓝光芯片之间增加了丙烯酸树脂层，很好地降低了大功率LED器件工作时荧光粉层和环 氧树脂的温度，从而降低荧光粉老化速率，提高了大功率LED器件的整体寿命；减缓荧光粉 发光峰值红移，白光LED色坐标红移现象；减缓大功率白光LED器件发光效率降低速率；本 实用新型大功率LED器件的应用前景好，在道路照明和室内照明应用中将有很好的市场前
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图1是本实用新型大功率LED器件的结构示意图，其中01为硅胶透镜，02为环氧 树脂，03为热沉，04为芯片焊接材料，05为InGaN蓝光芯片，06为丙烯酸树脂层，07为电极， 08为荧光粉层，09为金线，10为镜座。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例1将尺寸为800 μ mX800 μ m的大功率InGaN蓝光芯片通过焊接材料焊接至热沉内凹结构的凹槽的表面，其中焊接材料采用纳米银浆，InGaN蓝光芯片的厚度为120μπι，焊接 材料的厚度为100 μ m;将焊接好的InGaN蓝光芯片安置在打线设备上进行打线，使用金线 连接电极与InGaN蓝光芯片；将已经焊好金线引线的InGaN蓝光芯片裸片固定在点胶机上， 将丙烯酸树脂通过点胶机均勻涂敷在已经焊好金线引线的InGaN蓝光芯片裸片上，移入紫 外光密封箱内，使用紫外光照射3 5分钟，经紫外固化后的InGaN蓝光芯片上即形成无色 透明的厚度为IOOym的丙烯酸树脂层。将涂敷好丙烯酸树脂层的InGaN蓝光芯片固定于 荧光粉点胶机上，在丙烯酸树脂层上涂敷一层厚度为200 μ m荧光粉层。在热沉的上面设置 有镜座，上述电极穿过镜座，镜座上方设有硅胶透镜，镜座内填充有环氧树脂，环氧树脂包 覆在荧光粉层之外。根据上述步骤得到本实用新型大功率LED器件，结构示意图如图1所 示，其中01为硅胶透镜，02为环氧树脂，03为热沉，04为芯片焊接材料，05为InGaN蓝光芯 片，06为丙烯酸树脂层，07为电极，08为荧光粉层，09为金线，10为镜座。实施例2将尺寸为800 μ mX800 μ m的大功率InGaN蓝光芯片通过焊接材料焊接至热沉内 凹结构的凹槽的表面，其中焊接材料采用导热胶，InGaN蓝光芯片的厚度为ΙΟΟμπι，焊接材 料的厚度为120 μ m;将焊接好的InGaN蓝光芯片安置在打线设备上进行打线，使用金线连 接电极与InGaN蓝光芯片；将已经焊好金线引线的InGaN蓝光芯片裸片固定在点胶机上，将 丙烯酸树脂通过点胶机均勻涂敷在已经焊好金线引线的InGaN蓝光芯片裸片上，移入紫外 光密封箱内，使用紫外光照射3 5分钟，经紫外固化后的InGaN蓝光芯片上即形成无色透 明的厚度为200 μ m的丙烯酸树脂层。将涂敷好丙烯酸树脂层的InGaN蓝光芯片固定于荧 光粉点胶机上，在丙烯酸树脂层上涂敷一层厚度为300 μ m荧光粉层。热沉的上面设置有镜 座，上述电极穿过镜座，镜座上方设有硅胶透镜，镜座内填充有环氧树脂，环氧树脂包覆在 荧光粉层之外。实施例3采用质量比为1 1 0.02的丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和 引发剂过氧化二苯甲酰(BP0，benZOyl peroxide)，也可以是偶氮化合物一偶氮二异丁腈 (ΑΙΒΝ, α，α，-azobisisobutyronitrile))混合后所得物料，作为隔热层涂敷在已经焊好 金线引线的InGaN蓝光芯片裸片上，其它步骤同实施例1。实施例4采用质量比为1 1 0.02的丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和 引发剂偶氮二异丁腈(ΑΙΒΝ, α，α，-azobisisobutyronitrile)混合后所得物料，作为隔 热层涂敷在已经焊好金线引线的InGaN蓝光芯片裸片上，其它步骤同实施例1。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组 合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种大功率LED器件，其特征在于该LED器件包括焊接材料、InGaN蓝光芯片、金线、丙烯酸树脂层、荧光粉层、环氧树脂层、热沉、电极、硅胶透镜和镜座；所述InGaN蓝光芯片通过焊接材料焊接至热沉的表面；所述丙烯酸树脂层包覆在InGaN蓝光芯片和焊接材料之外，荧光粉层包覆在丙烯酸树脂层之外；热沉的上面设置有镜座，镜座上方设有硅胶透镜，镜座内填充有环氧树脂，环氧树脂包覆在荧光粉层之外；所述电极穿过镜座，电极通过金线与InGaN蓝光芯片相连接。
2.根据权利要求1所述的一种大功率LED器件，其特征在于所述热沉的中间呈内凹 结构，InGaN蓝光芯片位于热沉内凹结构的凹槽中。
3.根据权利要求1所述的一种大功率LED器件，其特征在于所述丙烯酸树脂层的厚 度为100 200 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种大功率LED器件，其特征在于所述焊接材料为纳米银 浆、导热胶或锡膏，焊接材料的厚度100 120 μ m。
5.根据权利要求1所述的一种大功率LED器件，其特征在于所述InGaN蓝光芯片的 厚度为100 120 μ m。
6.根据权利要求1所述的一种大功率LED器件，其特征在于所述荧光粉层的厚度为 200 300 μ m。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率LED器件。该LED器件包括焊接材料、InGaN蓝光芯片、金线、丙烯酸树脂层、荧光粉层、环氧树脂、热沉、电极、硅胶透镜和镜座；所述InGaN蓝光芯片通过焊接材料焊接至热沉的表面；所述丙烯酸树脂层包覆在InGaN蓝光芯片和焊接材料之外，荧光粉层包覆在丙烯酸树脂层之外；热沉上面设置有镜座，镜座上方设有硅胶透镜，镜座内填充有环氧树脂，环氧树脂包覆在荧光粉层之外；所述电极穿过镜座，电极通过金线与InGaN蓝光芯片相连接。丙烯酸树脂层很好地降低了大功率LED器件工作时荧光粉层和环氧树脂的温度，从而降低荧光粉老化速率，提高了大功率LED器件的整体寿命，应用前景好。
文档编号H01L33/48GK201556643SQ200920263249
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者张剑平, 文尚胜, 王保争 申请人:华南理工大学