[发明专利]用于封装LED的半球形透镜的制作工艺及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及光电半导体器件发光二极管(LED)封装技术领域，具体的说是一种用于封装LED的半球形透镜的制作工艺及其应用。

背景技术

由于LED晶片折射率比较高，发光材料层GaN(氮化镓，第三代半导体材料)的折射率为2.3，衬底材料层蓝宝石的折射率为1.8，如果LED晶片发出的光线直接进入空气(空气的折射率为1.0)，光线在出光界面会产生严重的全反射，使大部分光线反射回晶片内部。

目前，业界一般是在LED晶片上设置一个半球形封装胶(封装胶一般采用环氧树脂或硅胶)将LED晶片封装起来，以提升取光效率。但是，环氧树脂或硅胶的折射率一般在1.4-1.6之间，LED晶片内部的光线还是存在较大比例的光效损失。

同时，LED晶片的形状也是决定取光效率一个重要因素，如将晶片做成半球形可完全克服LED晶片全反射的问题。但是，晶片直接做半球形成本很高，工艺可行性差。现有的LED晶片主要有SiC(碳化硅)衬底和蓝宝石衬底两种结构。SiC为美国CREE公司的独有技术，SiC材料折射率约为2.8，其与硅材料(折射率约3.0)具有良好的键合特性。Cree公司采用SiC与硅片贴合，再对硅片进行腐蚀加工的方式获得的晶片，其表面呈凸形结构。但是，由于SiC、硅材料与封装胶的折射率的差异很大(封装胶折射率1.4-1.6，SiC和硅材料折射率分别为2.9和3.0)，导致光取出效率非常依赖该硅片的表面结构，而采用腐蚀工艺，硅片的表面难以形成光学镜面，所以晶片光取出效率的提升并不明显。采用蓝宝石衬底，其加工难度颇高，目前市场上的蓝宝石衬底仍以矩形晶片为主，尚未有加工成半球形或凸形的报道。

面对上述问题，业界的技术人员研究出一解决办法。在LED晶片上设置一个半球形的高折射率的透镜，然后再用封装胶进行包覆，根据实验数据，可提高晶片取光效率35％-50％。但是，在实际应用过程中，高折射率的玻璃材料通过传统的加热模压工艺制作为透镜时，很容易出现析晶现象，而大大影响了晶片取光效率的提高。同时，传统的加热模压工艺的加工成本也比较高昂，不便于大规模的推广应用。

发明内容

针对以上现有技术的不足与缺陷，本发明的目的在于提供一种用于封装LED的半球形透镜的制作工艺

本发明的另一目的在于提供一种用于封装LED的半球形透镜的应用。

本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

一种用于封装LED的半球形透镜的制作工艺，包括以下步骤：

a、提供一光学玻璃平板，使用切割设备将该光学玻璃平板切割为多个大小一致的正方体光学玻璃颗粒；

b、将上述正方体光学玻璃颗粒放入研磨设备的滚筒中，在滚筒中加入圆球形的粗抛光料对该正方体光学玻璃颗粒进行粗研磨，直至将该正方体光学玻璃颗粒研磨成圆球形；然后，将该粗抛光料更换成圆球形的细抛光料，对圆球形的光学玻璃的表面进行抛光处理；

c、沿光学玻璃的球心，将该圆球形的光学玻璃切割为两个半球形的光学玻璃透镜。

作为本发明的优选技术方案，所述光学玻璃的折射率介于1.8至2.3之间。

作为本发明的优选技术方案，所述圆球状的光学玻璃经细抛光料的抛光处理后，其表面的粗糙度小于200nm。

作为本发明的优选技术方案，所述细抛光料的半径与该半球形光学玻璃透镜的半径之比为

一种用于封装LED的半球形透镜的制作工艺，包括以下步骤：

a、提供两块厚度一致的光学玻璃平板，在其中一块光学玻璃平板上平铺一层荧光粉，然后将另一块光学玻璃平板放置在设有荧光粉的光学玻璃平板上，使荧光粉设于两块光学玻璃平板之间；

b、同时加热两块光学玻璃平板至软化状态，作用一压力至其中一光学玻璃平板上，使两块光学玻璃平板熔合于一体，并使荧光粉层分别附着在两块光学玻璃平板的结合处，随后冷却，制成中间设有荧光粉层的光学玻璃平板；

c、使用切割设备将该设有荧光粉层的光学玻璃平板切割为多个大小一致的正方体光学玻璃颗粒；

d、将上述正方体光学玻璃颗粒放入研磨设备的滚筒中，在滚筒中加入圆球形的粗抛光料对该正方体光学玻璃颗粒进行粗研磨，直至将该正方体光学玻璃颗粒研磨成圆球形；然后，将该粗抛光料更换成圆球形的细抛光料，对圆球形的光学玻璃的表面进行抛光处理；

e、以该荧光粉层的端面为平面，沿光学玻璃的球心横向切开该圆球形的光学玻璃，形成两个，且其底面均附着有荧光粉层的半球形光学玻璃透镜。

作为本发明的优选技术方案，所述光学玻璃的折射率介于1.8至2.3之间。