一种led封装方法
【专利摘要】本发明属于LED封装【技术领域】，具体公开了一种LED封装方法，用于封装LED器件，该LED器件包括基板、安装在所述基板上的LED芯片、以及包裹于所述LED芯片外的透镜，包括以下步骤：在LED芯片上方进行第一次点胶，然后冷却到室温使其固化形成基础层，第一次点胶的点胶量至少包裹LED芯片但并不溢出基板边缘；多次重复执行以下子步骤在所述基础层上形成堆叠层以与基础层共同构成透镜：在所述基础层顶点上方进行再次点胶，然后冷却到室温使其固化。本发明方法在不需要模具的情况下也能很好的控制透镜形状，形成较大高宽比的透镜。
【专利说明】一种LED封装方法
【技术领域】
[0001]本发明属于LED封装【技术领域】，具体涉及一种LED封装方法。
【背景技术】
[0002]由于省电、长寿命、小体积等优点，LED灯已经越来越多地被应用于照明、背光等领域，并有望取代如白炽灯、荧光灯等传统光源。
[0003]目前，推广LED灯的主要阻碍是其成本较高。晶圆级LED封装是降低成本的有效方法。晶圆级芯片封装技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片一致。晶圆级芯片尺寸封装技术改变传统封装如陶瓷无引线芯片载具、有机无引线芯片载具和数码相机模块式的模式，顺应了市场对微电子产品日益轻、薄、短、小和低价化要求。经晶圆级芯片尺寸封装技术后的芯片尺寸达到了高度微型化，芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显着降低。晶圆级芯片尺寸封装技术是可以将IC设计、晶圆制造、封装测试、基本板制造整合为一体的技术，是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。
[0004]但是传统的LED器件的封装工艺是器件级工艺，其成本较高，且难以进行高密度封装。而且传统的透镜封装大多采用预制透镜或者模具成型的方法一体成型，不适用于晶圆级封装。基于此，人们希望能采用无模点胶的工艺来对晶圆级LED芯片进行透镜的封装，最简单直观的无模点胶方法就是直接在LED芯片上点胶，利用塑封胶的表面张力形成透镜的形状。
[0005]但这种方法的缺点在于透镜的形状完全取决于塑封胶的表面张力，因而无法对透镜形状进行直接的控制，而且透镜的高宽比一般较低(即透镜较“扁平”)，光效较低。因此，亟待改进现有点胶工艺，以实现晶圆级LED封装，并实现对透镜形状的有效控制。
【发明内容】
[0006]为了解决现有预制透镜、模具成型或现有点胶工艺在制作晶圆级LED的透镜中出现的问题，本发明目的在于提供一种适合于LED晶圆级封装的方法，该方法在不需要模具的情况下也能很好的控制透镜形状，形成较大高宽比的透镜。
[0007]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0008]一种LED封装方法，用于封装晶圆级LED器件，该LED器件包括基板、安装在所述基板上的LED芯片、以及包裹于所述LED芯片外的透镜，包括以下步骤:
[0009]在LED芯片上方进行第一次点胶，然后冷却到室温使其固化形成基础层，第一次点胶的点胶量至少包裹LED芯片但并不溢出基板边缘；
[0010]多次重复执行以下子步骤在所述基础层上形成堆叠层以与基础层共同构成透镜:在所述基础层或其外层顶点上方进行再次点胶，然后冷却到室温使其固化。
[0011]进一步的，在LED芯片上方进行第一次点胶时的点胶位置靠近所述基板上表面的几何中心。[0012]进一步的，在所述基板上表面设置有用于限制在制作基础层时胶水的流动范围的基础层限位凹槽。
[0013]进一步的，在所述基板上表面设置有用于限制在制作层叠层时胶水的流动范围的层叠层限位凹槽。
[0014]进一步的，在所述基板上表面同时设置有用于限制在制作基础层时胶水的流动范围的基础层限位凹槽和用于限制在制作层叠层时胶水的流动范围的层叠层限位凹槽。
[0015]进一步的，所述基础层和堆叠层采用相同或不同的封装胶。
[0016]进一步的，在所述封装胶中混合有荧光粉。
[0017]进一步的，所述第一次点胶的点胶量刚好蔓延至所述基板的外边缘。
[0018]进一步的，所述第一次点胶的点胶量并不蔓延至所述基板的外边缘。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果:
[0020]( I)本发明通过多次“点胶-固化-再点胶-再固化”的“堆叠式”的工艺完成整个透镜的封装，在无需模具的情况下，可以实现LED的晶圆级封装；不仅技术操作性强，工艺简单，还可降低LED的生产成本；
[0021](2)本发明采用多次堆叠的方式进行无模点胶，可形成具有较大高宽比的LED封装透镜； [0022](3)本发明可通过在基板上制作凹槽进一步限制基础层和堆叠层的形状，实现对LED透镜形状更为具体的控制，可以起到调节透镜形状和提高出光效率的作用；
[0023](4)本发明基础层和堆叠层可选用不同的塑封胶，从而达到调节透镜形状和出光效率的作用；
[0024](5 )本发明可以在基础层或/和堆叠层掺杂荧光粉，从而完成白光LED的荧光粉涂覆。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为通过本发明实施例1方法制作出来的LED器件的结构示意图；
[0026]图2为通过本发明实施例2方法制作出来的LED器件的结构示意图；
[0027]图3为通过本发明实施例3方法制作出来的LED器件的结构示意图；
[0028]图4为通过本发明实施例4方法制作出来的LED器件的结构示意图；
[0029]图5为通过本发明实施例5方法制作出来的LED器件的结构示意图。
[0030]图中:
[0031]100、基板200、LED 芯片
[0032]301、基础层302、堆叠层
[0033]401、基础层限位凹槽 402、层叠层限位凹槽
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0035]实施例1
[0036]如图1所示，本实施例公开了一种LED封装方法，用于封装晶圆级LED器件，该LED器件包括基板100、安装在所述基板上的LED芯片200、以及包裹于所述LED芯片200外的透镜，本实施例中的透镜由基础层301和堆叠层302共同构成，该方法包括以下步骤:
[0037](I)、如图1所示，先在LED芯片200上方进行第一次点胶，然后冷却到室温使其固化形成基础层，第一次点胶的点胶量至少包裹LED芯片但并不溢出基板边缘，本实施例第一次点胶的点胶量刚好蔓延至所述基板的外边缘。
[0038]本步骤具体可以采用点胶机直接在LED芯片200上方进行点胶形成基础层301，该基础层301是一次性点胶冷却形成，所以第一次点胶的量要合适，起码要包裹LED芯片，但又不能溢出基板边缘。如图1所示，本实施例的点胶量刚好蔓延至所述基板100的外边缘，而没有溢出基板，因为当塑封胶的体积小于某个临界值的时候，塑封胶的流动会被基板的边界限制住，不会溢出，从而形成一个鼓起的液滴形状，所述塑封胶体积的临界值与塑封胶的材料性质，如粘度、表面张力，及基板的表面性质如粗糙度，以及温度等环境参数有关。本实施例实际操作中可以先通过实验获取这个临界值，然后再进行大规模的生产。
[0039]本步骤的点胶位置之所以在LED芯片上方进行，是基于LED芯片本身凸出与基板，比基板高，在其上方点胶有利于包裹LED芯片，而且也便于封装胶由高往低蔓延流动，最终形成一个中间高两边低的鼓起的形状，也即是透镜通常的形状。
[0040]本步骤在LED芯片上方进行第一次点胶时的点胶位置，优选靠近基板上表面的几何中心，这样子有利于胶水滴落下来后均匀向四周蔓延形成向上凸的弧面，对于只有一个LED芯片的封装而且中心就是基板中心的情况下，可以直接点在LED芯片上表面的几何中心。本实施例所述的靠近是位于几何中心或者接近几何中心的意思表述，因为实际生产时由于工艺所能达到的精度等原因可能无法使其一直处在指定的位置，所以本实施例就采用了靠近的表述方式。
[0041]本实施例实际加工时，点胶的位置高度可以尽量贴近点胶面以避免滴落时的冲击太大引起胶水液滴溢出，也不应太过贴近，导致胶水液滴无法自由铺展。
[0042](2)、多次重复执行以下子步骤在所述基础层上形成堆叠层以与基础层共同构成透镜:在所述基础层或其外层顶点上方进行再次点胶(即是第二层在基础层顶点上方点胶、第三层在第二层顶点上方点胶、依次类推后一层在前一层的顶点点胶)，然后冷却到室温使其固化。本步骤之所以在基础层或其外层顶点上方进行点胶，也是为了使得胶水能够更好的向下延展，并形成越堆越高的，越堆越尖的目的。本步骤重复执行的次数跟产品性能要求相关，比如高宽比、出光效率等，同样可以在大规模生产前根据产品特定要求实验获得。本步骤与步骤(I)没有太多实质性差别，但是封装胶的接触面不同，基础层的接触面是基板表面，是比较平的面。堆叠层是点胶在基础层或者其他堆叠层上，点胶面是弧面，而且是固化后的胶水平面，其表面特性与基板表面没有直接关系。
[0043]需要说明的是，本实施例图中的基础层和堆叠层看起来是一层的结构，实际上只有基础层是仅仅一层的结构，而堆叠层是多次点胶形成的多层结构，本实施例仅仅是为了区别基础层和堆叠层的示意。
[0044]按照本领域技术人员的常规思维，由于整个承载封装胶的面还是比较平(LED芯片与基板之间的高度差比较小等因素造成)，最终透镜的成型受到基板平面的影响很大，依靠封装胶本身蔓延流动很难形成具有较高高宽比(更“凸”)的透镜形状，而且其形状也很难控制，尤其是出光效率有较高要求的LED【技术领域】，本领域技术人员基本上就放弃了直接点胶形成透镜的方法，因为日常生活中经常看到水滴在桌面上很快就蔓延开而很难保持中间凸起的形状。
[0045]传统的点胶工艺都是直接点胶在基板上一次形成，没有基础层，其点胶面较平坦，最终透镜的成型受到基板平面的影响很大，不容易形成具有较高高宽比(更“凸”)的透镜形状。
[0046]本实施例恰好突破上述常规思维，采用“堆叠式”的多次点胶、固化工艺。在含有LED芯片的基板上，直接点胶并固化，形成透镜的基础层。之后在基础层上进行点胶并固化，形成堆叠层。基础层和堆叠层一起形成整个透镜。本实施例的透镜并非一次成型，而是通过多次“点胶-固化-再点胶-再固化”的“堆叠式”的工艺完成整个透镜的封装。
[0047]本实施例方法能够在不需要模具的情况下也能很好的控制透镜形状，形成较大高宽比的透镜，主要原因本实施例先在LED芯片点一次胶冷却固化形成基础层，该基础层上表面就是向上凸起的弧面，与直接点胶在平面上相比，堆叠层在这个凸面上点胶固化后就较容易形成较大高宽比的形状。而且不需要一次形成，可以多次堆叠的方式，每次点胶的量相对更少，也较容易控制。
[0048]在本实施例中，所述堆叠并不限于一次；而是可以多次堆叠。而且基础层和堆叠层可以采用粘度、表面张力、折射率等性质不同的塑封胶。从而可以达到调节透镜形状和出光效率的作用。例如在基础层采用折射率较高的塑封胶，而在堆叠层采用折射率较低的塑封胶，从而使整个透镜具有从中心往外层逐渐变低的折射率。这种折射率的渐变结构有助于提高出光效率。甚至可以在基础层或者堆叠层掺杂荧光粉，从而在这个透镜封装工艺中将LED的荧光粉涂覆工艺一并完成。
[0049]本实施例中的堆叠层302并不局限于一层，而是可以通过多次堆叠式“点胶-固化”的工艺形成多层的透镜结构。
[0050]本实施例中的基础层301和堆叠层302可以采用粘度、表面张力、折射率等性质不同的塑封胶，从而可以达到调节透镜形状和出光效率的作用。例如在基础层采用折射率较高的塑封胶，而在堆叠层采用折射率较低的塑封胶，从而使整个透镜具有从中心往外层逐渐变低的折射率，这种折射率的渐变结构有助于提高出光效率。
[0051]本实施例中基础层和堆叠层的材料不局限于透明的塑封胶，以将塑封胶和荧光粉混合，从而在本透镜封装工艺中集成荧光粉涂覆。例如，将塑封胶和荧光粉混合后的胶用于堆叠层，则可以形成“远距式荧光粉涂覆”的结构。
[0052]实施例2
[0053]如图2所示，本实施例与实施例1的不同仅在于:本实施例第一次点胶的点胶量并不蔓延至所述基板100的外边缘，即是基础层301的点胶可以不必达到基板100的边界。当胶量较小时，或者基板较大时，或者塑封胶粘度较大时，基础层的塑封胶在基板上的流动无法达到基板的边界。基础层301的形状由点胶量及塑封胶的表面张力、粘度以及基板的性质等因素共同决定。同样可以根据实际需求，先通过实验获取这个第一次点胶的点胶量的数值，然后再进行大规模的生产。
[0054]实施例3
[0055]如图3所示，本实施例与实施例1的不同仅在于:在基板100上表面设置有用于限制在制作基础层时胶水的流动范围的基础层限位凹槽401。在某些情况下，例如当胶量较小，或者基板较大，或者塑封胶粘度较大时，基础层的塑封胶不需要流动到基板的边界。此时，可以在基板上制作出凹槽401，利用凹槽401的边界来限制塑封胶的流动，从而控制透镜的形状。
[0056]实施例4
[0057]如图4所不,本实施例与实施例1的不同仅在于:在基板100上表面设置有用于限制在制作层叠层302时胶水的流动范围的层叠层限位凹槽402。
[0058]本实施例与实施例3的不同在于，凹槽402并不是用于限制基础层301的塑封胶的流动，而是用来限制堆叠层302的流动，从而达到控制堆叠层形状的目的。
[0059]实施例5
[0060]如图5所不,本实施例与实施例1的不同仅在于:在基板100上表面同时设置有用于限制在制作基础层时胶水的流动范围的基础层限位凹槽401和用于限制在制作层叠层时胶水的流动范围的层叠层限位凹槽402。
[0061]本实施例与实施例4的不同之处在于，基板100上制作有多个凹槽401、402。这些凹槽可分别用于限制基础层301和堆叠层302的流动，从而达到控制其形状的目的。通过改变凹槽间距，可分别对基础层和堆叠层的形状进行控制，从而达到调整光型及提高出光效率的目的。
[0062]上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所揭示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
【权利要求】
1.一种LED封装方法，用于封装晶圆级LED器件，该LED器件包括基板、安装在所述基板上的LED芯片、以及包裹于所述LED芯片外的透镜，其特征在于包括以下步骤: 在LED芯片上方进行第一次点胶，然后冷却到室温使其固化形成基础层，第一次点胶的点胶量至少包裹LED芯片但并不溢出基板边缘； 多次重复执行以下子步骤在所述基础层上形成堆叠层以与基础层共同构成透镜:在所述基础层或其外层顶点上方进行再次点胶，然后冷却到室温使其固化。
2.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于: 在LED芯片上方进行第一次点胶时的点胶位置靠近所述基板上表面的几何中心。
3.根据权利要求1或2所述的LED封装方法，其特征在于: 在所述基板上表面设置有用于限制在制作基础层时胶水的流动范围的基础层限位凹槽。
4.根据权利要求1或2所述的LED封装方法，其特征在于: 在所述基板上表面设置有用于限制在制作层叠层时胶水的流动范围的层叠层限位凹槽。
5.根据权利要求1或2所述的LED封装方法，其特征在于: 在所述基板上表面同时设置有用于限制在制作基础层时胶水的流动范围的基础层限位凹槽和用于限制在制作层叠层时胶水的流动范围的层叠层限位凹槽。
6.根据权利要求1或2所述的LED封装方法，其特征在于: 所述基础层和堆叠层采用相同或不同的封装胶。
7.根据权利要求6所述的LED封装方法，其特征在于: 在所述封装胶中混合有荧光粉。
8.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于: 所述第一次点胶的点胶量刚好蔓延至所述基板的外边缘。
9.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于: 所述第一次点胶的点胶量并不蔓延至所述基板的外边缘。
【文档编号】H01L33/48GK103872220SQ201410131483
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】张 荣 申请人:佛山市香港科技大学Led-Fpd工程技术研究开发中心