专利名称：一种用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于LED封装技术，涉及一种用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，本实用新型通过LED封装基板结构设计可以提升白光发光二极管封装光色一致性，特别适用于大规模LED封装生产。
背景技术：
LEDs (Light Emitting Diodes)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，如能应用于传统照明领域将得到十分显著的节能效果，这在全球能源日趋紧张 的当今意义重大。随着以氮化物为代表的第三代半导体材料技术的突破，基于大功率高亮度发光二极管(LED)的半导体照明产业在全球迅速兴起，正成为半导体光电子产业新的经济增长点，并在传统照明领域引发了一场革命。LED由于其独特的优越性，已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是未来照明技术的主要发展方向，具有巨大的市场潜力。目前广泛采用的白光LED是通过蓝色LED芯片(GaN)和黄色荧光粉(YAG或TAG)组成。在LED封装中荧光粉层参数严重影响LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能；在LED封装中实现不同封装模块之间的荧光粉参数一致性对提升LED封装产品的一致性至关重要。LED封装产品的一致性的提升有以利于进一步降低LED产品成本，推动这种节能照明的大规模应用。LED封装最常用的荧光粉涂覆方式是通过点胶机将注射器中的荧光粉胶涂覆在LED芯片周围。在涂覆过程中，荧光粉胶的粘度将会随着时间和温度将发生变动，在运行的过程中设备的压力和温度也将发生变化，这些变化将导致不同LED封装模块上涂覆的荧光粉量存在差异；涂覆荧光粉胶量多的模块，荧光粉层厚度大，LED封装模块一般色温降低，反之色温将高。因此这种现象导致了较差LED封装一致性。如图I所示，传统LED基板结构为一双层圆柱结构，由于表面张力等效应涂覆的荧光粉胶将滞止在圆形区域内；随着涂覆荧光粉胶变化，荧光粉层厚度将随之改变，不同的荧光粉层厚度导致不同的LED色温，最终产生不理想的封装光色一致性。一种直观的解决方式是精确地控制荧光粉胶涂覆，最大程度保证每个LED封装涂覆的荧光粉胶量相同。但是由于硅胶粘度较大，且涂覆过程必然存在变动，因此精确控制是比较困难的；同时提高设备的控制精度将要求用更复杂、昂贵的设备取代目前的荧光粉胶涂覆设备，这将给企业增加成本，不利于降低LED产品成本。寻一种简单，低成本的提升LED封装产品一致性的技术方案，将有利于推动LED封装技术发展，促进LED产品的大规模应用。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，本实用新型可以在不同封装模块上存在较大的涂覆的荧光粉胶变动情况下仍然满足的高光色一致性的封装要求。[0006]本实用新型提供的一种基板结构，其特征在于，该结构包括上、下两层，下层为散热板，上层包括主区域和辅区域，各辅区域相互分离，但均与主区域相连。本实用新型所提供的基板结构，主区域用于固定LED芯片，在该区域涂覆的荧光粉胶起主要的光学作用，辅区域用于存储多余的荧光粉胶；在工艺生产中涂覆的荧光粉胶量发生变动时，主区域荧光粉胶量变动很小，因此LED光色发生很小的变动，从而提高LED封装的光色一致性。利用上述基板结构可以在涂覆荧光粉胶存在较大变动情况下，能实现高LED封装光色一致性。由于这种方法仅仅要求对基板结构进行重新设计，荧光粉的涂覆方式和目前工业中广泛采用LED荧光粉涂覆相同，所以操作简单，低成本，能够很快地应用于工业中大规模的LED封装，提升LED封装光色一致性，节省封装成本，推动LED照明的进一步发展。
·[0009]图I是传统LED封装基板的结构示意图，其中，(a)传统LED封装模块主视图，(b)、(c)分别为传统LED封装模块中基板或者热沉的主视图和俯视图；图2是新型LED封装基板或者用作引线框架结构中热沉示意图，图中I表示为主区域，2表示为辅区域；图3是固定LED芯片的本实用新型一种基板结构示意图，其中，(a)为固定LED芯片的封装模块主视图，(b)为固定LED芯片的封装模块俯视图图4表示一种涂覆荧光粉胶工艺；图5表示涂覆不同体积荧光粉胶的LED封装模块，其中，(a)表示荧光粉胶体积为
3.9 μ I时LED封装模块，(b)为荧光粉胶体积为4. O μ I时LED封装模块，(c)为荧光粉胶体积为4. I μ I时LED封装模块，(d)为荧光粉胶体积为4. I μ I时LED封装模块；图6是是固定LED芯片的本实用新型另一种基板结构不意图，其中，(a)为固定LED芯片的封装模块主视图，(b)为固定LED芯片的封装模块俯视图。图中，1001LED 基板，1002 LED 芯片，1003 焊料层，1004 金线，1005 LED 支架，1006盛有荧光粉胶的注射器，1007荧光粉胶层，2002模塑料，2003引线框架，2004透镜，2005硅胶层。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型提出一种新型的基板结构，分为两层结构；上层结构分为两个区域，主区域I和辅区域2 ;主区域I可以为方形，圆形等形状，该区域用于键合LED芯片和主要光学作用区域，辅区域2为一些分离结构，分布在主区域I四周(可以对称分布或非对称分布)，且与主区域I相连，各辅区域2的形状可以相同或不同，形状可以是方形、扇形和其他不规则形状等；辅区域2的主要作用在于容纳多余的荧光粉胶，减少主区域I荧光粉层厚度随着涂覆荧光粉胶量变化而出现变动。其下层为散热板，散热板用于连接外部结构，如翅片，大基板等。本实用新型中，基板的材料可以是铜、铝等金属基板材料，硅和PC板等非金属基板材料。基板结构可以通过数控铣床，线切割、锻压、注塑和刻蚀等加工工艺实现，可以是整体或非整体成型。基板的表面为反光层,反光层的材料可以为银或其它任一种的反光材料。该基板的主要工作原理为LED芯片键合在基板主区域I的中心，荧光粉胶通过点胶涂覆装置，沿着主区域I中心往下涂覆；由于润湿作用，硅胶将沿着主区域I表面铺展，基板的上表面。当涂覆的荧光粉胶量较小时，荧光粉胶处于主区域1，随着涂覆荧光粉胶量增力口，荧光粉胶将铺展到·辅区域2 ;涂覆的荧光粉胶量进一步增加，其在辅区域2中铺展的距离更远，从而保证主区域I内的荧光粉胶量不随涂覆的荧光粉胶量变化，从而实现高LED封装光色一致性。利用所述基板结构进行荧光粉胶涂覆方法将荧光粉加入胶材中，并混合均匀，调节荧光粉和胶材之间的比例，将LED芯片固定在基板结构上，再完成电路连接工序，形成LED模块，之后将荧光粉胶通过点胶涂覆装置，沿着基板结构中的主区域I的中心涂覆。将涂覆荧光粉胶的LED模块加热降低荧光粉胶粘度，加速荧光粉胶铺展。待荧光粉胶在基板上平铺到达平衡状态，将LED模块放入烘烤箱中烘烤，固化荧光粉胶，形成荧光粉层；通过后续的安装透镜，填充荧光粉胶等工艺实现完整的LED模块封装。本实用新型方法的关键在于使用基板结构改善封装，其它封装工艺可以与现有的封装工艺过程一样；用于封装的LED芯片可以是GaN等二元材料或者AlGaNP等四元材料芯片或其它材料制成的LED芯片。荧光粉胶中的荧光粉可以是YAG和TAG等所有LED封装采用的荧光粉。配置荧光粉胶使用胶材可以是硅胶、环氧树脂和液态玻璃等胶材组成。荧光粉胶中荧光粉的浓度可以是O. 01g/ml 5. Og/ml。胶材和荧光粉胶转移到基板上的途径可通过注射器滴涂，喷涂等途径。本实用新型方法可以适用于支架式、板上芯片、阵列式和系统封装等LED封装形式。下面通过借助实施例更加详细地说明本实用新型，但以下实施例仅是说明性的，本实用新型的保护范围并不受这些实施例的限制。实施例I参见图3，设计和加工基板结构1001，基板结构分为区域I和区域2，区域I为一圆形，区域2为扇形，与区域I联通去均布在区域I两侧。在基板结构壁面溅射银，形成反光面；将LED芯片1002通过焊料1003固定在反光杯底部的中心处，金线1004将LED芯片与LED支架1005相连，形成连通的电路。如图4所示，通过点胶机将注射器1006中的荧光粉胶沿区域I中心线涂覆在基板结构表面，荧光粉胶中的胶材为硅胶，荧光粉为YAG荧光粉，涂覆的荧光粉量为3. 9 μ 1-4. 2 μ I。荧光粉胶1007在基板结构上达到平衡状态后，放入150°C烘烤箱中烘烤I小时固化，完成荧光粉的保形涂覆工序。上述实验过程进行多次，每次实验过程中采用不同浓度的荧光粉胶，荧光粉浓度分别为O. 01g/ml、0. 2g/ml、l. Og/ml、
2.Og/ml、5. Og/ml ;各次实验达到区域I荧光粉形貌大致相同，基本不随着涂覆荧光粉胶量变动而发生改变(如图5所示)。实施例2参见图6，设计和加工基板结构1001，基板结构分为区域I和区域2，区域I为一方形，区域2为三角形，与区域I联通去均布在区域I两侧。在基板结构壁面溅射银，形成反光面；将LED芯片1002通过焊料1003固定在反光杯底部的中心处，金线1004将LED芯片与LED支架1005相连，形成连通的电路。同图4表示方法类似，通过点胶机将注射器1006中的荧光粉胶沿区域I中心线涂覆在基板结构表面，荧光粉胶中的胶材为硅胶，荧光粉为YAG荧光粉，涂覆的荧光粉量为3. 9 μ 1-4. 2 μ I。荧光粉胶1007在基板结构上达到平衡状态后，放入150°C烘烤箱中固化，完成荧光粉的保形涂覆工序。上述实验过程进行多次，每次实验过程中采用不同浓度的荧光粉胶，荧光粉浓度分别为O. 01g/ml、0. 2g/ml、l. Og/ml、
2.Og/ml、5. Og/ml ;各次实验达到区域I荧光粉形貌大致相同，基本随着涂覆荧光粉胶量变动而变化(效果同图5表示类似)。 以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例 和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，其特征在于，该结构包括上、下两层，下层为散热板，上层包括主区域和辅区域，各辅区域相互分离，但均与主区域相连。
2.根据权利要求I所述的用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，其特征在于，辅区域对称或非对称分布在主区域四周。
3.根据权利要求I所述的用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，其特征在于，主区域为方形或圆形。
4.根据权利要求I所述的用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，其特征在于，各辅区域形状相同或不同，其形状是方形或扇形。
5.根据权利要求I至4中任一所述的用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，其特征在于，所述上层和下层的材料是金属基板材料或非金属基板材料。
6.根据权利要求I至4中任一所述的用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构，其特征在于基板的表面为反光层。
专利摘要本实用新型属于LED封装技术，为用于二极管封装中荧光粉涂覆的基板结构。基板结构包括上、下两层，下层为散热板，上层包括主区域和辅区域，各辅区域相互分离，且与主区域相连；主区域用于固定LED芯片，涂覆的荧光粉胶起主要光学作用，辅区域用于存储多余荧光粉胶。方法是将LED芯片固定在基板结构上，再完成电路连接工序，形成LED模块；沿着主区域的中心涂覆荧光粉胶；将涂覆荧光粉胶的LED模块加热，使荧光粉胶在基板上铺展达到平衡状态，再将LED模块进行烘烤，固化荧光粉胶，形成荧光粉层；再通过后续的工艺实现LED模块封装。本实用新型可以提高LED封装的光色一致性，且简单，低成本，可快速推广于大规模LED封装生产中。
文档编号H01L33/48GK202736975SQ201220355419
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者罗小兵, 郑怀, 付星, 王依蔓, 袁超 申请人:华中科技大学