[发明专利]白光发光二极管器件的封装结构和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，特别涉及一种白光发光二极管器件的封装结构及方法。

背景技术

发光二极管(LED)是一种利用半导体制造技术加工的电致发光器件，其发光机理是利用电子和空穴的复合作用产生光子。这种复合作用在持续的电流和稳定的电压驱动下，理论上可以接近100％的量子效率。这种电注入的方式还可以避免大的斯托克斯位移，因而LED具有发光效率高，显色性好，耗电量少，节能环保，安全可靠性高，使用寿命长的优势。

自第一支蓝光LED芯片研制成功以来，目前主要有两种获取白光LED的技术，一种是利用高亮度InGaN蓝光芯片激发钇铝石榴石荧光粉(YAG:Ce³⁺)获取白光LED的技术，一种是利用InGaN紫外芯片激发RGB三基色荧光粉获得白光LED的技术。其中蓝光LED+黄色荧光粉的方式由于工艺简单、制作成本低，发展极为迅速，技术水平不断提高，市场上已经出现100lm/W的白光LED。基于大功率高亮度白光LED的半导体照明，即将替代白炽灯和荧光灯，成为第四代照明光源。

目前在高亮度白光LED领域，制备LED封装模块通用的封装结构和方法有两种，一种是在芯片表面涂完荧光粉后，通过灌封的方式在芯片和外封透镜或模具之间的空隙中充入硅胶；另一种方式是在芯片表面涂完荧光粉后，在杯碗中注满硅胶，用外封透镜压平硅胶。两种方式中，外封透镜和模具都必须先制备出来，并且外封透镜也是用模具制造的。因此，在两种生产工艺中，不可避免的会在生产成本中加入模具费用。另外，模具的表面不可能绝对光滑，所制造出的外封透镜表面也会存在缺陷。模具为方便脱模所加入的脱模剂等其他化学制剂也会在硅胶中引入杂质；模具表面所吸附的微粒也会残留在外封透镜的表面。这些残留的表面缺陷和杂质会在灌封和使用过程中进一步扩展并引入诸如湿气之类的加速器件失效的不稳定因子。

发明内容

本发明针对传统的白光发光二极管器件的封装结构和方法提供一种无模具化制造的白光发光二极管器件的封装结构及方法，利用硅胶和荧光粉层自身的表面张力，通过封装管壳上的结构来限制硅胶和荧光粉层自身的流动，从而形成表面形状具备设计要求的透镜、荧光粉层的封装体。本发明旨在提供一种无模具化的白光发光二极管制造工艺。

本发明的封装结构主要包括：发光二极管芯片，封装管壳，封装硅胶和荧光粉胶，其特征在于发光二极管芯片贴装在封装管壳内，发光二极管芯片被封装硅胶和荧光粉胶包覆封装在封装管壳内，最外层封装硅胶为透镜形状，封装管壳是平板形或带反光杯的结构，封装管壳的结构中包含一个或数个封装单体，封装硅胶和荧光粉层被封装单体的形状控制从而制备成单层或多层封装体。封装单体以芯片为中心的环状的凸条或凹槽，环的形状是方形或圆形或规则的多边形，每个封装单体可位于同一平面上或在不同平面上。凸条形封装单体将硅胶或荧光粉胶限制在外侧面以内，如图1所示，凹槽形封装单体将硅胶或荧光粉胶限制在内侧面以内，如图2所示。所述的封装管壳为陶瓷管壳或金属管壳或带金属基座的塑料管壳。所述的荧光粉胶用于白光合成。

本发明所述的封装方法包含以下步骤：

a)通过点胶设备将封装硅胶或荧光粉胶点涂在封装管壳的内，使胶体涂满每个封装单体并均匀的分布；

b)控制点涂的胶量，使胶体在达到稳定状态时具备设计要求的表面形状；

c)迅速升温预固化一段时间，使胶体的表面形成一层固化的薄膜，胶体内部为半固化或未固化的；

d)根据封装体的层数重复以上步骤直至完成每一层封装体的点涂和预固化；

e)升温，对整个封装器件进行完全固化；

本发明所述的封装结构和封装方法适用于单芯片或多芯片封装模块，多芯片中芯片的分布可以是阵列式或其他规则分布的形式。

附图说明

图1设有凸条形封装单体的管壳上点涂硅胶或荧光粉胶的结构示意图；

图2设有凹槽形封装单体的管壳上点涂硅胶或荧光粉胶的结构示意图；

图3本发明实施例1的结构示意图；

图4本发明实施例2的结构示意图；

图5本发明实施例3的结构示意图；

图6本发明实施例4的结构示意图；

图7本发明实施例5的结构示意图。

1 封装管壳、2 硅胶、3 荧光粉胶、4 封装单体、5 封装单体的顶面、6 封装单体的底面、7 封装单体的内侧面、8 封装单体的外侧面、9 硅胶或荧光粉胶的表面、10 发光二极管芯片、11 凸条形封装单体、12 凹槽形封装单体、13 反光杯、14 环状的封装硅胶、15 开口向内的凹槽、16 开口向内的凹槽

具体实施方式