专利名称：大功率发光二极管封装结构及封装方法
技术领域：
本发明涉及半导体光电子技术领域，具体地说，涉及一种大功率发光二极管封装 结构及封装方法。
背景技术：
GaAs红外大功率发光二极管主要用在测距、定向、夜视、空间通讯等领域。GaAs红 外大功率发光二极管一般是采用液相外延生长的方法制造，用液相外延材料制作，其工艺 复杂，制作周期长，效率低、性能一致性差，难以满足市场需要。通常其LED管芯被内封的 硅胶或环氧树脂等胶体所覆盖，这些内封的胶体对LED管芯发出的光形成光路障碍，光路 不畅通，一部分光被内封胶体吸收或阻挡，加大了光的损耗，导致出光率低，出光效果不佳； 其封装也有采用玻璃磨球工艺的，先将玻璃材料磨成近似于球体，再将玻璃球与固定有LED 管芯的基座进行封装，但采用玻璃磨球封装存在的缺陷是一方面，难以保证磨球后的玻璃 的尺寸精度，封装该玻璃磨球后的整个器件的发散角的一致性差，另一方面，封装后一部分 玻璃球体仍然会对LED管芯发出的光形成光路障碍，导致出光率低，出光效果不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能减少光路障碍，确保光路畅通，降低光 的损失，出光效果佳的大功率发光二极管封装结构。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种出光效果佳的大功率发光二极管 的封装方法。为解决上述关于封装结构的技术问题，本发明的技术方案是大功率发光二极管 封装结构，包括基座，所述基座上设有管芯，所述管芯设有正、负极引脚，所述基座与所述管 芯之间设有用于将两者固定为一体的焊接层，所述管芯的外围封装有透镜，所述透镜与所 述管芯之间围成真空空腔。作为优选的技术方案，所述透镜为玻璃透镜。为解决上述关于封装方法的技术问题，本发明的技术方案是制备上述的出光效 果佳的大功率发光二极管的封装方法，包括以下步骤(1)基座清洗；(2)在清洗后的基座上点涂焊料，将管芯贴到基座的焊料区；(3)烧结，在烧结炉中烧结管芯，焊料固化将管芯固定在基座上；(4)压焊，完成管芯的正、负极引脚与正、负电极片之间的连接；(5)真空封装，在真空条件下，将透镜封装在管芯的外围，所述透镜与所述管芯之 间围成真空空腔。作为优选的技术方案，所述烧结步骤的烧结温度为180°C 230°C，烧结时间为 60min 90mino作为进一步优选的技术方案，所述烧结步骤的烧结温度为200°C，烧结时间为75min。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是采用本发明的 封装方法，在真空条件下，将透镜封装在焊完线后管芯的外围，透镜与管芯之间围成真空空 腔，由于本发明的大功率发光二极管封装结构中不存在传统封装结构中的内封胶体，管芯 发出的光不会被胶体所吸收或阻挡，自真空空腔穿透透镜后直接射出，光路畅通，无障碍， 光损耗低，出光率高，出光效果佳。当本发明的大功率发光二极管封装结构的外封透镜采用玻璃透镜时，玻璃透镜透 光率高，可达97%，产品一致性好，精密度高，保证了器件发散角的一致性，封装后的产品出 光效果佳，合格率高，且可以极大地提高生产效率，适合批量生产。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明实施例的封装结构示意图；图2是本发明实施例的发散角分布曲线图；图3是本发明实施例的直流特性曲线图；图4是本发明实施例的发光光谱分布曲线图；图5是本发明实施例的功率特性曲线图；图中1-基座；11-安装支架；2-焊接层；3-管芯；4-真空空腔；5_透镜；6_散热 板；7-导热支架。
具体实施例方式如图1所示，本实施例中的大功率发光二极管封装结构为940nmGaAS红外大功率 发光二极管封装结构，包括基座1，所述基座1上设有管芯3，所述管芯3设有正、负极引脚， 所述基座1与所述管芯3之间设有用于将两者固定为一体的焊接层2，所述管芯3的外围封 装有透镜5，所述透镜5与所述管芯3之间围成真空空腔4，其中，所述透镜5为玻璃透镜。 本实施例中，所述基座1的另一端还设有安装支架11，以便与实际的应用场合螺纹连接或 者插接安装；本实施例中，所述基座1与所述管芯3之间还设有散热板6，以提高整个封装 结构的散热效果，所述散热板6上设有导热支架7，所述导热支架7穿过所述基座1，在安装 该封装结构时可以起到辅助固定封装结构的作用。本实施例中，由于透镜5与管芯3之间围成真空空腔4，封装结构中不存在传统封 装结构中的内封胶体，管芯3发出的光不会被胶体所阻挡或吸收，自真空空腔4穿透透镜5 后直接射出，光路畅通，无障碍，光损耗低，出光率高，出光效果佳；由于封装结构的外封透 镜5采用玻璃透镜，玻璃透镜透光率高，可达97%，产品一致性好，精密度高，保证了器件发 散角的一致性，封装后的产品出光效果佳，合格率高，且可以极大地提高生产效率，适合批 量生产，实际生产时，只需根据不同的出光角度的要求，选用具有不同的出光角度如60°、 90°等成品玻璃透镜进行真空封装即可满足要求。本实施例中的封装方法，包括以下步骤(1)基座清洗，用超声波清洗机或等离子清洗机将基座1清洗干净，并烘干；(2)在清洗烘干后的基座上点涂焊料，所用焊料为金属焊料，例如可选用锡金焊料、锡钢焊料或导电银胶焊料，将检测完好的管芯3贴到基座1的焊料区； (3)烧结，将经步骤(2)后的器件置于烧结炉中进行烧结，本实施例中的烧结炉选 用氧气炉，烧结后焊料固化成焊接层2，同时将管芯3固定在基座1上；进行本烧结步骤时， 向烧结炉中通入氢气，氢气具有还原作用，能够除去器件表面的有机杂质粘污，同时保护管 芯3和焊料不被氧化，可以减小后续焊线连接时的串联电阻。本烧结步骤中的烧结温度为180°C 230°C，烧结时间为60min 90min ；最好的 的烧结温度为200°C，烧结时间为75min(4)压焊，管芯3经烧结步骤焊接固定在基座1之后，利用金丝焊机将正、负电极片 与管芯3的正、负极引脚焊接，完成管芯3的内外引线的连接；进行本步骤时，通入氮气做保 护。(5)真空封装，在真空条件下，通过压合机将透镜5与散热板6真空压合在一起，透 镜5即封装在管芯3的外围，因而在所述透镜5与所述管芯3之间围成真空空腔4。对采用本发明的封装方法所制备的封装结构进行试验，在试验中，经过+85°C 至-45°C五次循环，每次半小时，器件无一损坏；经过24小时100°C的高温存贮试验，X、 Y方向500g的冲击试验，器件性能无一损坏；器件在2A电流下老化4000小时，功率不 变。对器件进行测试后得出的器件的参数正向压降，IOOmA下，1. 25V左右；光谱范围， 940nm士20nm ；直流功率，3A下输出功率200 400mW ；发散角在50度士 10度，器件发散角 的范围都在要求的范围之内，其中图2是经试验分析后的发散角分布曲线图；图3是经试验 分析后的直流特性曲线图；图4是经试验分析后的发光光谱分布曲线图；图5是经试验分 析后的功率特性曲线图。以上试验说明，通过本发明的封装方法所制备的大功率发光二极管封装结构，极 大地提高了器件的可靠性，使批量生产成为可能。上述实施例仅仅是本发明具体实施方式
的举例，未详细述及部分为本领域中的公 知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的 等效变换，也在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.大功率发光二极管封装结构，包括基座，所述基座上设有管芯，所述管芯设有正、负 极引脚，所述基座与所述管芯之间设有用于将两者固定为一体的焊接层，其特征在于所述 管芯的外围封装有透镜，所述透镜与所述管芯之间围成真空空腔。
2.如权利要求1所述的大功率发光二极管封装结构，其特征在于所述透镜为玻璃透^Ml O
3.制备如权利要求1所述的大功率发光二极管的封装方法，其特征在于包括以下步骤(1)基座清洗；(2)在基座上点涂焊料，将管芯贴到基座的焊料区；(3)烧结，在烧结炉中烧结管芯，焊料固化将管芯固定在基座上；(4)压焊，完成管芯的正、负极引脚与正、负电极片之间的连接；(5)真空封装，在真空条件下，将透镜封装在管芯的外围，所述透镜与所述管芯之间围 成真空空腔。
4.如权利要求3所述的大功率发光二极管的封装方法，其特征在于所述烧结步骤的 烧结温度为180°C 230°C，烧结时间为60min 90min。
5.如权利要求4所述的大功率发光二极管的封装方法，其特征在于所述烧结步骤的 烧结温度为200°C，烧结时间为75min。
全文摘要
本发明公开了一种大功率发光二极管封装结构及封装方法，所述的封装结构包括基座，所述基座上设有管芯，所述基座与管芯之间设有焊接层，所述管芯的外围封装有透镜，所述透镜为玻璃透镜，所述透镜与所述管芯之间围成真空空腔。所述的封装方法包括以下步骤基座清洗；点涂焊料，将管芯贴到基座的焊料区；在烧结炉中烧结管芯，焊料固化将管芯固定在基座上；压焊，完成管芯的引线连接；真空封装，在真空条件下，将透镜封装在管芯的外围，所述透镜与所述管芯之间围成真空空腔。利用本发明的封装方法所制备的大功率发光二极管封装结构，能减少光路障碍，确保光路畅通，降低光的损失，出光效果佳，生产效率高，适合批量生产。
文档编号H01L33/00GK102130275SQ201010594589
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者吉爱华, 李玉芝 申请人:潍坊广生新能源有限公司