一种CSP封装结构LED的制作方法

一种csp封装结构led
技术领域
1.本公开涉及led封装技术领域，更具体地说，是涉及一种csp封装结构led。


背景技术：

2.在mini led背光产品中，背部led数量越多，摆布越密集，控制精度越高，但基于成本考量，需要尽可能的保证每个分区使用1颗led，以最大限度的降低成本。但是为了满足画面均匀度要求，需要mini led的发光角度越大越好。然而，现有led的发光是朗伯型，即芯片垂直方向上的光强最强，若要打开led的发光角度，就得将芯片垂直方向上的光强压低，并让光同时从侧面出来，将四周的出光增强，以达到将发光角度打开的效果。
3.为了实现以上效果，当前的技术方案主要有两种：其一，在透明封装支架上点凸杯，形成一个一次光学透镜，通过透镜将led的发光角度从120度扩大到170度附近。可实际应用中，透明支架点凸杯存在制作时凸杯尺寸不可控的问题，这将导致光型的变化不可控。其二，是在csp(英文chip size package的缩写，翻译为：芯片尺寸封装)或者ncsp(英文near chip size package的缩写，翻译为：接近芯片尺寸封装)的正上方加一层反射层，将正面大部分光反射回来，并从四周射出，从而将角度打开。不过实际应用中，反射层会大大降低出光率(亮度较不加反射层降低30％-35％)，使得正面出去的光被垂直反射后在封装体内部反复反射而被吸收，无法将正面反射回来的光从四周导出，从而降低光损失。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提供一种csp封装结构led，以解决现有led无法将正面反射回来的光从四周导出的技术问题。
5.为实现上述目的，本公开采用的技术方案是：
6.根据本公开实施例的第一方面，本公开提供一种csp封装结构led，包括：led芯片；底部光反射层，包覆在led芯片的四周；底部光扩散层，覆盖在底部光反射层的上面，并包覆在led芯片的四周；封装层，覆盖在底部光扩散层的上面，并包覆在led芯片的四周及上方；顶部光扩散层，覆盖在封装层的上面；顶部光反射层，覆盖在顶部光扩散层的上面。
7.在一个可选实施例中，底部光反射层、底部光扩散层、封装层、顶部光扩散层和顶部光反射层彼此之间的分界面均为平面。
8.在一个可选实施例中，底部光反射层、底部光扩散层和封装层彼此之间的分界面均为平面；封装层、顶部光扩散层和顶部光反射层彼此之间的分界面均为曲面，曲面向靠近led芯片方向弯曲。
9.在一个可选实施例中，底部光扩散层和顶部光扩散层为包含扩散粉的白胶层或硅胶层。
10.在一个可选实施例中，底部光扩散层和顶部光扩散层的厚度均为30um-500um。
11.在一个可选实施例中，封装层为透明的硅胶层；或者，封装层为包含扩散粉的硅胶层，且封装层中扩散粉的比例小于底部光扩散层和顶部光扩散层中扩散粉的比例。
12.在一个可选实施例中，在封装层为包含扩散粉的硅胶层的情况下，封装层中扩散粉的比例小于5％，底部光扩散层和顶部光扩散层中扩散粉的比例为0.1％-10％。
13.在一个可选实施例中，底部光反射层顶部光反射层为包含扩散粉的白胶层或硅胶层，底部光反射层中扩散粉的比例大于或等于顶部光反射层中扩散粉的比例，且顶部光反射层中扩散粉的比例为1％-50％。
14.在一个可选实施例中，扩散粉包括二氧化硅、二氧化钛或二氧化硅与二氧化钛混合的固体颗粒。
15.在一个可选实施例中，csp封装结构led的半强度角包括180
°
。
16.在一个可选实施例中，该csp封装结构led还包括：基板，其板面大小与led芯片的大小相同或接近，设置于led芯片的下方，led芯片倒装连接于基板上，并且基板与底部光反射层接触。
17.根据本公开实施例的第二方面，还提供另一种csp封装结构led，包括：led芯片；封装层，包覆在led芯片的四周及上方；顶部光扩散层，覆盖在封装层的上面；顶部光反射层，覆盖在顶部光扩散层的上面；其中，封装层、顶部光扩散层和顶部光反射层彼此之间的分界面为曲面，且曲面向靠近led芯片方向弯曲。
18.本公开提供的csp封装结构led通过led芯片、底部光反射层、底部光扩散层、封装层、顶部光扩散层和顶部光反射层，底部光反射层包覆在led芯片的四周，底部光扩散层覆盖在底部光反射层的上面，并包覆在led芯片的四周，封装层覆盖在底部光扩散层的上面，并包覆在led芯片的四周及上方，顶部光扩散层覆盖在封装层的上面，顶部光反射层覆盖在顶部光扩散层的上面，使led芯片发出的透过封装层垂直向上传播，在封装层与顶部光扩散层的分界面发生反射和折射而散开，其中有部分光折射进入顶部光扩散层，还有部分光被反射至底部光扩散层与封装层的分界面，并在该分界面再次发生反射和折射而散开，此时，有一部分光会因为反射直接从led芯片的侧面的封装层导出，还有一部分光会因为折射进入底部光扩散层，并在底部光扩散层与底部光反射层的分界面再次发生反射，从而返回至底部光扩散层与封装层的分界面，并再次发生折射而回到内封装层，并从led芯片的侧面的封装层导出，从而避免了led芯片发出的光被垂直反射后在封装层内不会发生反复反射而被吸收的问题，减少了光的损失。
附图说明
19.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。
20.图1为本公开实施例提供的一种csp封装结构led的截面示意图；
21.图2为本公开实施例提供的一种csp封装结构led的光路示意图；
22.图3为本公开实施例提供的另一种csp封装结构led的截面示意图；
23.图4为本公开实施例提供的另一种csp封装结构led的截面示意图一；
24.图5为本公开实施例提供的另一种csp封装结构led的截面示意图二；
25.图6为本公开实施例提供的又一种csp封装结构led的截面示意图；
26.图7为本公开实施例提供的再一种csp封装结构led的截面示意图。
27.其中，图中各附图标记：
28.1led芯片5顶部光扩散层2底部光扩散层6顶部光反射层3底部光反射层7基板4封装层
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具体实施方式
29.为了使本公开所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
30.需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.请参见图1，本实施例提供了一种csp封装结构led，包括：led芯片1、底部光反射层3、底部光扩散层2、封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6，底部光反射层3包覆在led芯片1的四周，底部光扩散层2覆盖在底部光反射层3的上面，并包覆在led芯片1的四周，封装层4覆盖在底部光扩散层2的上面，并包覆在led芯片1的四周及上方，顶部光扩散层5覆盖在封装层4的上面，顶部光反射层6覆盖在顶部光扩散层5的上面。
32.其中，led芯片1可以为倒装结构芯片或垂直结构芯片，也可以为正装结构芯片。本实施例中，led芯片1优选采用倒装结构芯片进行排布。
33.值得一提的是，led芯片1可以为发出蓝光、白光、红光和绿光的芯片，本实施例中，led芯片1优选为蓝光led芯片1或白光led芯片1。此外，led芯片1的形状可以为矩形，例如长方形或正方形；led芯片1的形状也可以为圆形，本公开实施例对此不作限制。
34.本实施例提供的csp封装结构led的光传播原理在于：led芯片1正面发出的一部分光经过折射，依次透过封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6，从led芯片1的正面射出；而另一部分光则被顶部光反射层6和顶部光扩散层5折射回封装层4，并直接从led芯片1的侧面射出，或者被顶部光反射层6和顶部光扩散层5折射回底部光扩散层2和底部光反射层3，由底部光扩散层2和底部光反射层3将该折射回的部分光重新反射和折射回封装层4，并从led芯片1的侧面射出，从而使led芯片1正面发出的光被垂直反射后不会在封装体内部反复反射而被吸收，减少了光的损失，并且也使更多的光从led芯片1侧面的不同角度快速导出，从而扩大了led的发光角度。
35.例如，请参见图2，led芯片1发出的一束光l1，透过封装层4垂直向上传播，在封装层4与顶部光扩散层5的分界面发生反射和折射而散开，其中有部分光折射进入顶部光扩散层5，还有部分光被反射至底部光扩散层2与封装层4的分界面，并在该分界面再次发生反射
和折射而散开，此时，有一部分光会因为反射直接从led芯片1的侧面的封装层4导出，还有一部分光会因为折射进入底部光扩散层2，并在底部光扩散层2与底部光反射层3的分界面再次发生反射，从而返回至底部光扩散层2与封装层4的分界面，并再次发生折射而回到内封装层4，并从led芯片1的侧面的封装层4导出。由此可见，led芯片1发出的光被垂直反射后在封装层4内不会发生反复反射而被吸收，相反，其会从led芯片1的侧面的封装层4快速导出。
36.在一个实验中，将本实施例提供的csp封装结构led与一般led封装结构进行侧面光效实验发现，一般led封装结构的最大发光角度不会超过170
°
，而csp封装结构led的最大发光角度可以达到170
°‑
180
°
，并且在相同的od(英文optical density的缩写，翻译为光密度)下，能够大大降低了mini led的使用数量，从而有利于降低产品成本。
37.例如，在一些应用产品中，csp封装结构led的半强度角最大可以达到180
°
。其中，led的侧面发光角度与半强度角成正比，即半强度角越大，led的发光角度越大，当半强度角较小时，led的上方的光比较亮，侧面的光比较弱，而本实施例提供的csp封装结构led，在led的上方与侧面的光比较均匀。
38.在一个实施例中，结合图1所示，底部光反射层3、底部光扩散层2、封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6彼此之间的分界面均为平面。
39.其中，led芯片1发出的光在各个不同分界面遵循光反射定律，由于底部光扩散层2和顶部光扩散层5的存在，因此，底部光扩散层2和顶部光扩散层5对应的分界面为粗糙平面的概率较大，从而增大了光在该分界面向四周不同角度反射的概率，从而降低了led芯片1正面发出的光被垂直反射回封装层4的概率。也就是说，在底部光反射层3、底部光扩散层2、封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6彼此之间的分界面为平面的情况下，能够避免led芯片1正面发出的光被垂直反射回封装层4进行反复反射的问题，使光能够从led芯片1的侧面快速导出。
40.在一个实施例中，结合图3所示，底部光反射层3、底部光扩散层2和封装层4彼此之间的分界面均为平面；封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6彼此之间的分界面均为曲面，曲面向靠近led芯片1方向弯曲。
41.其中，将封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6之间的分界面构造为曲面，可以让led芯片1正面发出的一部分光在封装层4与顶部光扩散层5的分界面发生反射，并直接向led的侧面射出，加快光的导出；此外，在底部光扩散层2和底部光反射层3的作用下，还可以使led芯片1正面发出的另一部分光被垂直反射后不会再封装层4内反射反射，能够被在封装层4与顶部光扩散层5和底部光扩散层2的分界面发生反射，并从led的侧面射出。优选地，本实施例中封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6之间的分界面为椭圆形曲面。
42.例如，请参见图4，led芯片1发出的一束光l 2，透过封装层4垂直向上传播，在封装层4与顶部光扩散层5的分界面发生反射，其中有部分光被直接反射出封装层4，即从led芯片1的侧面的封装层4快速导出。
43.又例如，请参见图5，led芯片1发出的一束光l 3，透过封装层4垂直向上传播，在封装层4与顶部光扩散层5的分界面发生反射，其中有部分光被反射至底部光扩散层2与封装层4的分界面，并在该分界面再次发生反射，进而从led芯片1的侧面的封装层4快速导出，并且导出的光的水平角度较大。由此可见，led芯片1发出的光在封装层4与顶部光扩散层5之
间为曲面的分界面的作用下，不仅能够从led芯片1的侧面的封装层4快速导出，且能够进一步增大led的发光角度。
44.本实施例通过封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6之间为曲面的分界面来将led芯片1发出的光快速从侧面导出，并且相比于为平面的分界面，曲面的分界面能够进一步扩大led的发光角度。
45.在一个实施例中，底部光扩散层2和顶部光扩散层5为包含扩散粉的白胶层或硅胶层。
46.其中，白胶层和硅胶层能够让光透过底部光扩散层2和顶部光扩散层5，而其中的扩散粉能够增大光向各个不同方向散开的概率，以改变一些相对led芯片1正面垂直传播的光的路线，减少光被垂直反射的概率。
47.具体地，扩散粉能够使光在底部光扩散层2和顶部光扩散层5内传播时发生漫反射，使光向各个不同方向散开，这样可以降低led芯片1正面发出光被垂直反射回封装层4的概率，使被折射回封装层4光能够从led的侧面导出或有角度地打在底部光扩散层2与封装层4的分界面上。
48.值得一提的是，底部光扩散层2和顶部光扩散层5的厚度一般小于封装层4的厚度，这样可以减少光在底部光扩散层2和顶部光扩散层5内反复反射的情况。优选地，本实施例中底部光扩散层2和顶部光扩散层5的厚度为30um-500um。
49.例如，底部光扩散层2和顶部光扩散层5的厚度可以为30um、80um、130um、180um、230um、280um、330um、380um、430um、480um或530um，也可以为50um、100um、150um、、200um、250um、300um、350um、400um、450um或500um，或者为前述任意两个厚度之间的任一厚度值，本公开实施例对此不作限制。
50.在一个实施例中，封装层4为透明的硅胶层；或者封装层4为包含扩散粉的硅胶层，且封装层4中扩散粉的比例小于底部光扩散层2和顶部光扩散层5中扩散粉的比例。
51.当封装层4构造为透明的硅胶层时，具有较高的透光率，使led芯片1发出的光能够透过封装层4进入顶部光扩散层5和顶部光反射层6，以及让反射或折射回封装层4内光能够进入底部光扩散层2和底部光反射层3。
52.当封装层4构造为包含扩散粉的硅胶层时，能够对led芯片1发出的光起到辅助扩散的作用，在光被垂直反射在封装层4内的情况下，能够有效避免光在封装层4内反复反射的情况，从而减少光的损失。
53.其中，封装层4中扩散粉的比例小于底部光扩散层2和顶部光扩散层5中扩散粉的比例，这样能够使光能够均匀扩散，不会影响led在正面的出光效果。优选地，本实施例中封装层4中扩散粉的比例小于5％，而底部光扩散层2和顶部光扩散层5中扩散粉的比例为0.1％-10％。
54.例如，封装层4中光扩散粉的比例可以为0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％或4.5％等，也可以为前述任意两个比例之间的其它比例值；而底部光扩散层2和顶部光扩散层5中扩散粉的比例可以为0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％、8.0％、8.5％、9.0％、9.5％或10％等，或者也可以为前述任意两个比例之间的其它比例值，本公开实施例对此不作限制。
55.在一个实施例中，底部光反射层顶部光反射层为包含扩散粉的白胶层或硅胶层，底部光反射层中扩散粉的比例大于或等于顶部光反射层中扩散粉的比例，且顶部光反射层中扩散粉的比例为1％-50％。
56.其中，对于顶部光反射层6而言，其不仅需要将led芯片1正面发出的一部分光反射回封装层4，还需要让led芯片1正面发出的一部分光透过顶部光反射层6，向外射出。因此，本实施例中顶部光反射层6优选为包含扩散粉的白胶层或硅胶层。而对于底部光反射层3而言，其不需要让光透过。因此，本实施例中底部光反射层3中扩散粉的比例优选为大于或等于顶部光反射层6中扩散粉的比例。
57.例如，顶部光反射层6中的扩散粉比例可以为1％、4％、7％、10％、13％、16％、19％、22％、25％、28％、31％、35％、38％、41％、44％、47％或50％等，或者也可以为前述任意两个比例之间的其它比例值，本公开实施例对此不作限制。
58.在一个实施例中，扩散粉包括二氧化硅、二氧化钛或二氧化硅与二氧化钛混合的固体颗粒。
59.其中，二氧化硅和二氧化钛均为白色固体或粉末状，是非常优秀的光学材料，尤其是二氧化钛具有最佳的不透明性、最佳白度和光亮度。光在二氧化硅和二氧化钛颗粒的表面会发生光折射和反射等。因此，本实施例中，二氧化硅和二氧化钛既可以作为顶部光扩散层、底部光扩散层和封装层的光扩散材料，也可以作为顶部光反射层和底部光反射层的反光材料，例如，可以在顶部光反射层和底部光反射层覆盖一层薄的二氧化硅或/和二氧化钛均层，来作为白色反光材料层对光进行反射。
60.此外，二氧化硅和二氧化钛具有一定的透光率，这对于底部光反射层3、底部光扩散层2、封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6而言，在其中含有二氧化硅或/和二氧化钛为扩散粉的情况下，led芯片1发出的光不仅能够透过底部光扩散层2、封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6，并且在光打在二氧化硅或/和二氧化钛上时，会发生发射和折射，以向四周不同的方向传播，起到扩散光的作用。
61.具体地，扩散粉除了采用二氧化硅、二氧化钛或二氧化硅与二氧化钛混合的固体颗粒之外，也可以采用其它材质的扩散粉，本公开实施例对此不作限制。
62.请参见图6，本实施例还提供了一种csp封装结构led，相比于图1中的csp封装结构led，本实施例中csp封装结构led还包括基板7，基板7的板面大小与led芯片1的大小相同或接近，设置于led芯片1的下方，led芯片1倒装连接于基板7上，并且基板7与底部光反射层3接触。
63.本实施例中，led芯片1优选为倒装结构，倒装的led芯片1可以通过共晶焊技术焊接在基板7上，相比于csp封装结构，在增加基板7的情况下，本实施例得到的led即为ncsp封装结构led，这样能够使led的封装结构小型化。
64.另外，本实施例提供了一种led封装方法，用于制备如图1所示的csp封装结构led，其包括：
65.步骤s101，在基板7表面通过印刷方式覆盖一层白色反光层材料，之后在设定温度下使其固化，形成底部光反射层3；
66.步骤s102，在覆有白色反光层材料的基板7上通过模压覆盖含有扩散粉的胶层，之后在设定温度下使其固化，形成底部光扩散层2；
67.步骤s103，将led芯片1固定在基板7上，并将led芯片1正负极与基板7正负极进行电路连接；
68.步骤s104，在固定好led芯片1后，通过模压的方式在led芯片1的四周及上方覆盖封装硅胶，并在设定温度下加热使其固化，形成封装层4；
69.步骤s105，再通过模压的方式在封装层4上覆盖含有扩散粉的胶层，之后在设定温度下使其固化，形成顶部光扩散层5；
70.步骤s106，在顶部光扩散层5表面再次通过模压的方式覆盖一层白色反光层材料，之后在设定温度下使其固化，形成顶部光反射层6，得到图1所示csp封装结构led；
71.步骤s107，最后再通过切割形成单颗的led。
72.具体地，本实施例中的白色反光层材料可采用与扩散粉一样的材料，例如，白色反光层材料优选为二氧化硅或/和二氧化钛固定颗粒。
73.请参见图7，本实施例提供了一种csp封装结构led，包括：led芯片1、封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6，封装层4包覆在led芯片1的四周及上方，顶部光扩散层5覆盖在封装层4的上面，顶部光反射层6覆盖在顶部光扩散层5的上面，封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6彼此之间的分界面为曲面，且曲面向靠近led芯片1方向弯曲。
74.本实施例通过在led芯片1的上方设置顶部光扩散层5和顶部光反射层6，并将封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6彼此之间的分界面为曲面，使得led芯片1正面发出的光在为曲面的分界面发生反射和折射，将光从led芯片1的侧面导出，能有效扩大led的发光角度；此外，led芯片1上方为曲面的分界面也能避免led芯片1正面发出的光被垂直反射回封装层4内反复反射而被吸收的问题，减少了光的损失。
75.需要说明的是，本实施例中的led芯片1、封装层4、顶部光扩散层5和顶部光反射层6的具体构造与实施方式可以参见上述实施例，并且本实施例提供的csp封装结构led的光路传播效果可以参见图4和图5，这里不再赘述。
76.另外，本实施例还提供了一种led封装方法，用于制备如图7所示的csp封装结构led，包括：
77.步骤s201，透过点胶方式形成半椭圆形白色反光层材料透镜，之后在设定温度下使其固化，形成顶部光扩散层5；
78.步骤s202，在覆有白色反光层材料的透镜上通过模压的方式覆盖含有扩散粉的胶层，之后在设定温度下使其固化，形成顶部光扩散层5；
79.步骤s203，将led芯片1排布到载板上；
80.步骤s204，通过模压的方式在led芯片1四周及上方覆盖封装硅胶，之后在设定温度下加热使其固化，形成封装层4；
81.步骤s205，将覆盖有顶部光扩散层5的白色反光透镜覆盖在封装层4上，得到图7所示csp封装结构led；
82.步骤s206，最后再通过切割形成单颗的led。
83.具体地，本实施例中的白色反光层材料可采用与扩散粉一样的材料，例如，白色反光层材料优选为二氧化硅或/和二氧化钛固定颗粒。
84.以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。