[发明专利]用于制造LED的支架、大功率白光LED封装方法

说明书

技术领域

本发明属于LED封装技术领域，涉及一种LED的封装方法，尤其涉及一种大功率白光LED封装方法；同时，本发明还涉及一种用于制造LED的支架。

背景技术

功率型发光二极管(Light Emitting Diode，LED)被认为是替代现有各种照明光源的最有潜力的半导体器件。白光功率型LED的发光效率已经达到186lm/W，超过了现有的所有其他照明光源的效率；同时LED的输出功率和可靠性也在稳步增加。早期的功率型LED的封装只是在原有指示型直插式LED的简单放大，其封装热阻没有大的改善，一般情况下高达200-300℃/W，对1W以上的大功率LED而言，结温将升高到200℃以上，导致器件迅速劣化。惠普公司从1993年推出食人鱼及其改进结构的封装，使得LED热阻降低到70℃/W左右，功率从最初的几十毫瓦增加到0.3-0.5瓦。较大的进步是1998年Lumileds推出的Luxeon功率型LED系列产品，他们把芯片焊接在热沉插件上，使得热阻降低到15℃/W的水平，瓦级的LED实用就成为可能。

但是目前国内封装行业在功率型LED封装上还处于起步阶段，许多采用较高质量的芯片封装的瓦级LED并不能得到较长的使用寿命。主要原因有以下几点，一是封装热阻过大，虽然大多数厂家的封装结构类似于Luxeon系列产品，但是其固晶采用银胶固晶，银胶固晶需要较为苛刻的工艺条件，同时其热导率偏低，一般低于10W/mK。通过共晶金属焊接可以显著降低热阻，虽然很多厂家尝试，但成功的聊聊无几，一方面用于LED共晶焊的设备目前还不是很成熟，另一方面直接用于较高焊接温度的支架也很难在市场上采购得到。二是荧光粉涂敷仍旧采用在碗杯中大面积涂敷的方法，这种方法荧光粉直接与芯片接触，荧光粉的效率因温度过高而下降，同时荧光粉及其混合的胶体也会迅速老化，降低LED的寿命。而且这种方法还容易导致荧光粉的涂敷量不准，胶体固化前发生荧光粉的沉淀，杯内荧光粉分布不均，从而使得LED发光颜色的差异，出现黄圈，蓝圈等，批量化的生产导致分BIN数量的增加，直接导致成本的上升。三是封装结构不够紧凑，产生了许多不同材料的界面，从而降低了其在高温及冷热冲击等方面的性能，一个例子就是透镜的封装，大多还采用预制透镜然后加盖封装的方法。这种方法增加了透镜中气隙产生的可能性，而且因为透镜和里面封装材质的差异导致透镜和胶体分离，甚至脱落。还有热沉与支架之间的联接界面通过冲压形成，在不断的冷热冲击或高低温循环下，也有松动的可能。

台湾光鼎公司研制的E-POWER系列功率型LED，是类似于食人鱼结构的、管座与透镜一体化封装结构，该结构可以解决共晶焊固晶以及透镜模造的问题。但是由于其热沉结构设计是通过粗大的管脚在侧向散热，其散热效率低于Lumileds公司的产品，其适用的最大功率为0.6W。另外一方面，其封装体基本为环氧树脂，不能够耐较高的温度和较大的应力。若使用耐温塑胶灌封LED支架结构，则能解决上述问题，但是目前市售的仿Lumileds公司支架在共晶焊接温度上存在问题，即缺少耐310℃以上的高温塑胶，这对Au_0.2Sn_0.8的共晶金属是必须的温度。本发明提供一种大功率白光LED的封装方法，用以解决本领域面临的上述技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种大功率白光LED封装方法，可减少LED光损失，提高分bin的效率，同时提高LED可靠性。

此外，本发明进一步提供一种用于制造LED的支架。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于制造LED的支架，所述支架为金属铜或钢结构，表面镀有银层；所述支架包括连为一体的金属框架与圆柱状热沉；热沉中间的碗杯为反射杯，底部可进行芯片共晶焊接；所述支架进一步包括两个相互独立的圆弧焊线区，与热沉分开；支架的正负管脚分别与焊线区及框架相连；热沉与框架通过金属的筋相连，用来固定热沉。

作为本发明的一种优选方案，所述支架进一步包括用于管壳塑胶的注塑模具；整个管壳为圆柱状，中间露出反射杯、电极焊线区，包裹住热沉、部分电极焊线区、部分管腿、部分连接热沉的筋；所述注塑模具包括定位栓、定位孔，与支架的定位孔对应；所述注塑模具包含上下两部分，可与支架合模，合模后模具内包含有注塑的胶道。

作为本发明的一种优选方案，所述热沉具有的高度保证其底部在塑封管壳以后裸露，其底面积与芯片功率匹配；所述正负焊线区对称分布，在管壳塑封后露出设定的焊线区域。