[发明专利]大功率白光发光二极管的封装结构和封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，特别涉及一种大功率白光发光二极管的封装结构和封装方法。

背景技术

目前制约大功率发光二极管(LED)进一步发展的瓶颈在于其出光效果和散热机制。这两者互相影响，出光效果不佳，被损耗或吸收的光能将转变成热能，增加LED封装模块中的热量，导致温度进一步升高；散热机制不良，将导致封装模块的温度升高，LED芯片的发光效率随结温的上升而下降，从而使得出光效果变差。LED封装模块的出光效果主要取决于LED芯片的发光效率，封装胶体的光学特性、形状，荧光粉的光学特性、浓度、形状和涂敷方式，整个模块的光学设计和结构设计以及最后的产品制备工艺流程。

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是，首先将芯片贴在基板或导热基座上，然后通过引线键合的方式将芯片的电极接到支架或电路上，之后在芯片表面点涂一层掺入荧光粉的硅胶，固化成形后，在荧光粉胶层的外面形成第二层保护金线的硅胶层，最后在硅胶层外面是一层硬硅胶外封透镜或环氧树脂外封透镜。这种传统的功率型封装方式虽然工艺简单、可操作性好，但是没有经过精确的光学设计和结构优化，出光效果受到封装材料和荧光粉的限制比较严重。另外由于荧光粉离芯片表面很近，易受芯片温度的影响。一般情况下芯片表面的温度为60℃～100℃，较高的温度会显著降低荧光粉的转换效率，增加荧光粉的非辐射复合几率，使得在工作时间较长以后，荧光粉很难发射出满足色温和显色性要求的黄绿光，同时非辐射复合还会产生大量的热，从而影响封装模块的性能，加速模块失效。

作为改进，Lumileds公司的Luxeon系列LED模块使用保形涂敷技术将荧光粉均匀的涂敷在芯片表面，以获得较好的显色性和均匀的出光效果。Cree的XLamp系列、Osram的Platinum Golden系列和Seoul Semiconductor的Z-Power系列模块通过采用新的封装材料和结构可以获得更高的流明数。但是就根本上而言，这些封装模块仍然没有摆脱传统模块的封装方式。荧光粉依然是涂敷在芯片表面，封装的硅胶胶体没有经过优化的光学和结构设计，最外层依然仅仅是硬性的半球形外封透镜。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种大功率白光发光二极管封装结构和封装方法。本发明白光发光二极管封装结构主要包括：大功率发光二极管(LED)芯片，基板，内封胶体，荧光粉层或荧光粉胶层，外封透镜，其特征在于所述LED芯片贴于基板上，芯片电极与基板上的电路层连接，LED芯片被内封胶体覆盖，内封胶体的外表面被荧光粉层或荧光粉胶层包覆，荧光粉或荧光粉胶层的外表面被外封透镜包覆。本发明白光发光二极管的封装方法包含以下步骤：

1)基板清洗、烘干；

2)芯片检测、扩片；

3)基板点涂焊料或布置焊球；

4)芯片刺片并贴到基板上；

5)焊接—将芯片固定在基板上；

6)压焊—完成芯片的引线连接；

7)内封胶体层固化成形并脱模；

8)荧光粉层或荧光粉胶层固化成形并脱模；

9)外封透镜固化成形并脱模；

10)后固化并老化；

11)划片—完成每个封装模块的切割。

所述覆盖LED芯片的内封胶体层采用点胶或灌封或模压或注胶的方式制作，荧光粉层采用干法或湿法涂敷的方式制作，荧光粉胶层采用灌封或模压或注胶的方式制作，外封透镜采用模压的方式制作。

本发明的优点是通过对LED芯片的每层包封胶体进行光学设计，减少光线被全反射的几率，提升每层的出光效果，并通过合适的工艺流程制作使荧光粉和芯片之间隔离开，实现彼此的热量独立扩散，具有高出光效果和高出光稳定性，适用于大功率高亮度单芯片和多芯片白光LED的封装。

附图说明

图1本发明实施例1的LED封装结构示意图；

图2本发明实施例2的LED封装结构示意图；

图3本发明实施例3的LED封装结构示意图；

图4本发明实施例4的LED封装结构示意图；

图5本发明实施例5的LED封装结构示意图；

图6本发明实施例6的LED封装结构示意图；

图7本发明实施例7的LED封装结构示意图；

图8为点胶工艺流程的示意图；

图9为灌封工艺流程的示意图；

图10为模压工艺流程的示意图；

图11为注胶工艺流程的示意图。