一种LED器件及LED设备的制作方法

一种led器件及led设备
技术领域
1.本实用新型涉及led技术领域，特别是涉及一种led器件以及一种led设备。


背景技术：

2.现有几乎所有车用的led(发光二极管)封装产品均采用点涂荧光胶、喷涂荧光粉或者csp(chip scale package，芯片级封装)的方式来获得led产品。无论上述任何一种封装方式，归根结底都是利用蓝光led芯片并外部包覆黄绿色荧光粉来达到发白光的目的。
3.在现有技术中，喷涂荧光粉和贴荧光片是目前最主流的技术，喷涂荧光粉由于荧光粉浪费比较严重，成本较高，且产品亮度低，功率密度低，硅胶容易裂等可靠性问题；贴荧光片工艺，由于需要采用硅胶进行粘接，因为荧光片与芯片之间的粘接层热阻较大，不利于散热，功率密度不高，可靠性低。所以如何提供一种高功率密度的led器件是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种led器件，具有较高的功率密度；本实用新型的另一目的在于提供一种led设备，具有较高的功率密度。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种led器件，包括：
6.基板；
7.位于所述基板一侧表面的led芯片；所述led芯片与所述基板电连接；
8.位于所述led芯片背向所述基板一侧表面的荧光片；所述荧光片与所述led芯片之间通过第一共晶层共晶连接。
9.可选的，所述基板与所述led芯片之间通过第二共晶层共晶连接。
10.可选的，所述第一共晶层的熔化温度与所述第二共晶层的熔化温度不同。
11.可选的，所述第二共晶层的熔化温度高于所述第一共晶层的熔化温度。
12.可选的，所述第一共晶层为金锡共晶层，所述第二共晶层为金硅共晶层或银硅共晶层。
13.可选的，所述荧光片朝向所述led芯片一侧表面设置有第一共晶焊盘，所述led芯片朝向所述荧光片一侧表面设置有第二共晶焊盘，所述第一共晶焊盘与所述第二共晶焊盘相对应；所述第一共晶焊盘与对应的所述第二共晶焊盘共晶连接形成所述第一共晶层。
14.可选的，所述第一共晶焊盘遮蔽所述led芯片的面积不大于所述led芯片发光面积的10％。
15.可选的，还包括位于所述基板设置有所述led芯片一侧表面，环绕所述led芯片设置的白墙。
16.可选的，还包括位于所述荧光片背向所述基板一侧表面的点胶微透镜。
17.本实用新型还提供了一种led设备，包括如上述任一项所述的led器件。
18.本实用新型所提供的一种led设备，包括：基板；位于基板一侧表面的led芯片；led
芯片与基板电连接；位于led芯片背向基板一侧表面的荧光片；荧光片与led芯片之间通过第一共晶层共晶连接。
19.通过将led芯片与基板电连接，通过第一共晶层在led芯片表面固定连接荧光片，可以减少led器件中有机材料硅胶的使用，同时共晶层具有良好的导热性能，从而可以使得led器件具有较高的功率密度以及可靠性。
20.本实用新型还提供了一种led设备，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
21.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型实施例所提供的一种led器件的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例所提供的一种具体的led器件的结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例所提供的另一种具体的led器件的结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例所提供的一种led器件制备方法的流程图。
26.图中：1.基板、2.led芯片、3.荧光片、4.第一共晶层、5.第二共晶层、6.白墙、7.点胶微透镜。
具体实施方式
27.本实用新型的核心是提供一种led器件。在现有技术中，喷涂荧光粉由于荧光粉浪费比较严重，而且需要多次喷涂，成本较高，且产品亮度低；贴荧光片工艺，由于需要采用硅胶进行粘接，因为荧光片与芯片之间的粘接层热阻较大，导致功率密度低，同时硅胶容易炸裂，不利于散热，会导致器件可靠性较低，且亮度也较低。
28.而本实用新型所提供的一种led器件，包括：基板；位于基板一侧表面的led芯片；led芯片与基板电连接；位于led芯片背向基板一侧表面的荧光片；荧光片与led芯片之间通过第一共晶层共晶连接。
29.通过将led芯片与基板电连接，通过第一共晶层在led芯片表面固定连接荧光片，可以减少led器件中有机材料硅胶的使用，同时共晶层具有良好的导热性能，从而可以使得led器件具有较高的功率密度以及可靠性。
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种led器件的结构示意图。
32.参见图1，在本实用新型实施例中，led器件包括：基板1；位于所述基板1一侧表面的led芯片2；所述led芯片2与所述基板1电连接；位于所述led芯片2背向所述基板1一侧表面的荧光片3；所述荧光片3与所述led芯片2之间通过第一共晶层4共晶连接。
33.上述基板1中通常设置有导电回路，在基板1表面会设置有led芯片2，上述基板1会
与led芯片2电连接，以向led芯片2供电等等。上述基板1的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。通常情况下，在基板1表面会设置有触点，基于该触点与led芯片2电连接。在本实用新型实施例中基板1通常为氧化铝基板1或者氮化铝陶瓷基板1，有关基板1的材质在本实用新型实施例中不做具体限定，视具体情况而定。
34.上述led芯片2通常为倒装led芯片2或垂直led芯片2，使得该led芯片2背向基板1一侧表面大体呈一平面，以便后续荧光片3的设置。上述led芯片2需要设置在基板1的表面，通常需要设置在基板1的同一表面，与基板1电连接。在基板1表面，通常会设置多个led芯片2，而led芯片2通常会呈阵列分布。其具体分布形式需要根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。在本实用新型实施例中，需要保证该led芯片2可以基于共晶连接的方式与荧光片3固定连接。
35.上述荧光片3即掺杂有荧光粉，可以产生特定颜色光线的薄膜结构。在本实用新型实施例中，荧光片3需要设置于led芯片2背向基板1一侧表面，且与led芯片2固定连接。具体的，在本实用新型实施例中荧光片3与led芯片2之间需要通过第一共晶层4进行共晶连接。上述第一共晶层4为led芯片2与荧光片3之间通过共晶焊工艺固定连接时所形成的连接层，该第一共晶层4的材质，例如金锡共晶层、金硅共晶层、银硅共晶层等，相比于现有技术中的硅胶，均具有更好的散热性能以及耐高温性能，在反复的高温冲击下也具有更小的形变，从而相比于硅胶，上述第一共晶层4可以使得led器件具有更高的性能。在本实用新型实施例中，上述荧光片3具体可以为陶瓷荧光片3或硅胶荧光片3，有关荧光片3基材作用的具体材料，以及其掺杂荧光粉的具体组分、染色等均可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。
36.具体的，在本实用新型实施例中，所述基板1与所述led芯片2之间通过第二共晶层5共晶连接。即上述基板1与led芯片2之间具体也可以通过共晶焊工艺，在基板1与led芯片2之间形成用于将基板1与led芯片2固定连接，同时实现电连接的第二共晶层5。即在本实用新型实施例中基板1与led芯片2之间，以及led芯片2与荧光片3之间均需要通过共晶焊工艺实现其连接。
37.具体的，在本实用新型实施例中，所述第一共晶层4的熔化温度与所述第二共晶层5的熔化温度不同。由于基板1与led芯片2之间的连接，以及led芯片2与荧光片3之间的连接通常不是在同一步骤中实现的连接，其通常需要经过两次共晶焊工艺分别进行连接。为了避免在进行第二次共晶焊工艺时，导致第一次共晶焊所形成的共晶层融化，因此需要上述第一共晶层4的熔化温度与第二共晶层5的熔化温度不同，在制备时先执行熔化温度相对较高的共晶层所对应的共晶焊工艺进行两个部件的连接，再执行熔化温度相对较低的共晶层所对应的共晶焊工艺进行两个部件的连接，从而实现基板1、led芯片2、荧光片3三者之间的连接。当然，上述第一共晶层4的熔化温度也可以与所述第二共晶层5的熔化温度相同，此时需要仅通过一次共晶焊工艺在基板1与led芯片2之间形成第二共晶层5、同时在led芯片2与荧光片3之间形成第一共晶层4，实现三者之间的连接。
38.在本实用新型实施例中，所述第二共晶层5的熔化温度可以高于所述第一共晶层4的熔化温度。即上述基板1与led芯片2之间形成的共晶层的熔化温度需要高于led芯片2与荧光片3之间形成的共晶层的熔化温度。此时在第一次共晶焊工艺中，具体会将基板1与led芯片2相互键合，在基板1与led芯片2之间形成第二共晶层5；之后在第二次共晶焊工艺中，
具体会将led芯片2与荧光片3相互键合，在led芯片2与荧光片3之间形成第一共晶层4，由于第二共晶层5的熔化温度高于所述第一共晶层4的熔化温度，此时在进行第二次共晶焊工艺不会对第二共晶层5造成影响，从而可以完成led器件的制备。当然，在本实用新型实施例中第二共晶层5的熔化温度也可以低于所述第一共晶层4的熔化温度，此时需要先在led芯片2与荧光片3之间形成第一共晶层4，再在基板1与led芯片2之间形成第二共晶层5，完成led器件的制备。
39.具体的，在本实用新型实施例中所述第一共晶层4可以为金锡共晶层，所述第二共晶层5可以为金硅共晶层或银硅共晶层。通常金锡共晶层的共晶温度为278℃，金硅共晶层的共晶温度为363℃，银硅共晶层的共晶温度为840℃。选用金锡共晶层为第一共晶层4，选用金硅共晶层或银硅共晶层为第二共晶层5可以使第二共晶层5的熔化温度高于第一共晶层4的熔化温度，便于led器件的制备。当然，在本实用新型实施例中也可以通过其他方式或选用其他材料来调整第一共晶层4与第二共晶层5的融化温度，例如第一共晶层4与第二共晶层5全使用金锡共晶层，但是通过调整其中金组分与锡组分的比例来调整第一共晶层4与第二共晶层5的熔化温度，使得二者产生差别亦可，其具体内容在此不做具体限定。
40.在本实用新型实施例中，所述荧光片3朝向所述led芯片2一侧表面可以设置有第一共晶焊盘，所述led芯片2朝向所述荧光片3一侧表面可以设置有第二共晶焊盘，所述第一共晶焊盘与所述第二共晶焊盘相对应；所述第一共晶焊盘与对应的所述第二共晶焊盘共晶连接形成所述第一共晶层4。
41.即在本实用新型实施例中具体通过设置焊盘来实现荧光片3与led芯片2的共晶焊连接。上述第一共晶焊盘设置于荧光片3表面，而第二共晶焊盘设置于led芯片2背向基板1一侧表面。上述第一共晶焊盘需要与第二共晶焊盘相对应，在基于共晶焊工艺将荧光片3与led芯片2相互键合时，具体会将相对应第一共晶焊盘与第二共晶焊盘共晶连接，形成第一共晶层4，使得荧光片3与led芯片2固定连接。上述第一共晶焊盘与第二共晶焊盘的材质可以均为金锡合金焊盘，其材质在本实用新型实施例中不做具体限定。
42.需要说明的是，由于上述第一共晶焊盘与第二共晶焊盘设置在led芯片2背向基板1一侧表面，会遮挡部分led芯片2的发光面积。为了减少上述焊盘对led器件发光性能的影响，所述第一共晶焊盘遮蔽所述led芯片2的面积通常不大于所述led芯片2发光面积的10％，从而避免第一共晶层4过多的遮蔽led芯片2的发光面积从而影响led器件的发光性能。
43.本实用新型实施例所提供的一种led器件，包括：基板1；位于基板1一侧表面的led芯片2；led芯片2与基板1电连接；位于led芯片2背向基板1一侧表面的荧光片3；荧光片3与led芯片2之间通过第一共晶层4共晶连接。通过将led芯片2与基板1电连接，通过第一共晶层4在led芯片2表面固定连接荧光片3，可以减少led器件中有机材料硅胶的使用，同时共晶层具有良好的导热性能，从而可以使得led器件具有较高的功率密度以及可靠性。
44.有关本实用新型所提供的一种led器件的具体内容将在下述实用新型实施例中做详细介绍。
45.请参考图2以及图3，图2为本实用新型实施例所提供的一种具体的led器件的结构示意图；图3为本实用新型实施例所提供的另一种具体的led器件的结构示意图。
46.区别于上述实用新型实施例，本实用新型实施例是在上述实用新型实施例的基础
上，进一步的对led器件的结构进行限定，其余内容已在上述实用新型实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
47.参见图2，在本实用新型实施例中，led器件还包括位于所述基板1设置有所述led芯片2一侧表面，环绕所述led芯片2设置的白墙6。上述白墙6通常由白墙胶即基板1表面围绕led芯片2设置而成，当在基板1表面设置有多颗led芯片2形成阵列时，上述白墙6具体会围绕该阵列设置。上述白墙6的顶面通常与荧光片3的边缘齐平，该白墙6的高度通常与led芯片2、第二共晶层5、第一共晶层4、以及荧光片3的厚度之和相等。上述白墙胶通常为硅胶与二氧化钛的混合体，即白墙6通常由硅胶与二氧化钛的混合而成。
48.参见图3，在本实用新型实施例中，led器件还包括位于所述荧光片3背向所述基板1一侧表面的点胶微透镜7。上述点胶微透镜7通常是基于点胶工艺在荧光片3表面设置的微透镜，该点胶微透镜7背向荧光片3一侧表面通常呈弧形，该点胶微透镜7通常需要均匀覆盖满对应的荧光片3表面，其可以有效提升光的萃取，提高亮度，及器件的中心照度，但是该结构会降低led器件的功率密度。当需要较高功率密度的led器件时，可以不设置在点胶微透镜7。该点胶微透镜7通常为硅胶微透镜，即形成该点胶微透镜7的透明胶具体可以为硅胶。当然在本实用新型实施例中对于点胶微透镜7的具体材质并不做具体限定，视具体情况而定。
49.本实用新型实施例所提供的一种led器件，通过设置白墙6以及点胶微透镜7可以有效提高led器件的亮度，针对性提升led器件的性能。
50.下面将提供一种led器件的制备方法，下面描述的制备方法与上文描述的led器件的具体结构可以相互参照。
51.请参考图4，图4为本实用新型实施例所提供的一种led器件制备方法的流程图。
52.参见图4，在本实用新型实施例中，led器件的制备方法包括：
53.s101：将led芯片设置于基板表面，使led芯片与基板电连接。有关基板1与led芯片2的具体内容已在上述实用新型实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
54.在本步骤之前，通常会先准备基板1、led芯片2以及荧光片3，其中led芯片2通常选用可以基于共晶焊工艺实现连接的倒装led芯片2或者垂直led芯片2，该led芯片2与基板1电连接的电极通常会采用金锡合金或者其他合金作为电极，即led芯片2的电极可以为金锡合金电极。
55.上述基板1具体可以选用氧化铝基板1或者氮化铝陶瓷基板1，该基板1用于设置led芯片2的表面具体可以采用dpc(direct plate copper，直接镀铜基板)工艺制程进行处理，在基板1表面处理是采用金或银，以在基板1用于设置led芯片2的表面形成一层金膜或银膜，以便于led芯片2的电极形成第二共晶层5以电连接。上述基板1用于设置led芯片2的表面的粗糙度通常需要小于0.3μm。
56.上述荧光片3具体可以为陶瓷荧光片3或硅胶荧光片3，在其朝向led芯片2一侧表面需要局部设计第一共晶焊盘，该第一共晶焊盘具体可以为金锡合金镀层焊接层，该第一共晶焊盘的面积不易过大，防止遮挡下面led芯片2的出光。
57.在本实用新型实施例中，具体可以采用蒸镀方式或其他方式在led芯片2表面进行第二共晶焊盘的制备，该第二共晶焊盘具体可以为金锡合金焊盘，该第二共晶焊盘的大小和位置需要与上述第一共晶焊盘的大小以及位置保持一致。
58.在本步骤中，具体可以将经过上述处理所得到的led芯片2通过助焊剂放置于基板1对应的位置，进行第一次共晶焊焊接，焊接后可以进行助焊剂清洗，测试等。
59.s102：基于共晶焊工艺，通过第一共晶层将位于led芯片背向基板一侧表面的荧光片与led芯片共晶连接，以制成led器件。
60.在本步骤中，会先将设置有第一共晶焊盘的荧光片3放置在led芯片2表面，使得第一共晶焊盘与第二共晶焊盘相互对位重合，之后进行共晶焊焊接，即第二次共晶焊焊接，此次共晶焊的温度通常需要小于上述第一次共晶焊焊接的温度，防止二次共晶焊焊接引发led芯片2与基板1分离。
61.在本步骤之后，可以采用点胶或压电阀的设备进行白墙6制作，在led芯片2四周制作一层白墙6，该白墙6所使用的白墙胶通常是硅胶与二氧化钛的混合体，该白墙6的顶面通常与荧光片3边缘齐平。
62.再之后，可以采用芯片级别高精密的点胶头在每一颗荧光片3表面点一个弧形透明胶，形成点胶微透镜7，该透明胶通常是硅胶，透明胶通常均匀覆盖满荧光片3表面。进行微透镜阵列点胶可有效提升光的萃取，提高亮度，及器件的中心照度，但是具有该点胶微透镜7的led器件功率密度一样不能做的很高，因此本工序可以选用，对于高功率密度要求的可以免除此工序。
63.之后通常需要对点胶好的led器件进行排测，将档外产品通过针头补胶修正到档内，确保良率；再之后会对上述led器件进行烘烤，将档内的产品进行150℃烘烤固化2小时，最后一次进行切割、测试编带、包装、入库等工序，完成led器件的制备。
64.需要说明的是，根据上述第一共晶层4与第二共晶层5熔化温度的不同，上述s101与s102之间并没有明确的先后顺序，在本实用新型实施例中具体会先执行熔化温度高的共晶层所对应的工序，再执行熔化温度低的共晶层所对应的工序，以完成led器件的制备。当然，若第一共晶层4与第二共晶层5熔化温度相同，也可以同时执行上述s101与s102，以完成led器件的制备。
65.本实用新型实施例所提供的一种led器件的制备方法，通过将led芯片2与基板1电连接，通过第一共晶层4在led芯片2表面固定连接荧光片3，可以减少led器件中有机材料硅胶的使用，同时共晶层具有良好的导热性能，从而可以使得led器件具有较高的功率密度以及可靠性。
66.本实用新型还提供了一种led设备，包括上述任意实用新型实施例所提供的一种led器件。有关led设备的其余结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
67.由于上述实用新型实施例所提供的led器件可以具有较高的功率密度以及可靠性，相应的本实用新型实施例所提供的一种led设备同样可以具有较高的功率密度以及可靠性。
68.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
69.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业
技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
70.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
71.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
72.以上对本实用新型所提供的一种led器件以及一种led设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。