[发明专利]一种发光角度可控的芯片级LED封装器件及封装工艺

说明书

技术领域

本发明属于LED封装技术领域，涉及一种芯片级LED封装器件，具体地说涉及一种发光角度可控的芯片级LED封装器件及封装工艺。

背景技术

近年来，在全球节能减排的趋势下，LED光源得到了迅猛的发展，LED光源与传统光源相比，具有寿命长、体积小、效率高、响应速度快、抗震、节能、无污染等优点，是一种“绿色光源”，LED光源势必得到大规模应用。

在LED光源的生产工艺中，封装是一个承上启下的关键环节，封装的作用在于为发光芯片提供足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露老化或受到机械性损伤而失效，同时还应保证封装后的光源具有良好的光取出效率和良好的散热性。LED的传统封装是先将芯片固定到基板上，然后在基板上对芯片实现封装工艺，采用这种封装工艺形成的LED器件，一方面，在封装过程中，芯片可能会出现移动的现象，造成芯片封装的位置精度不高，而且还会影响到芯片与基板的导电性能，另一方面，封装胶的厚度均匀性难以控制，对出光也有一定的影响。

随着倒装芯片的出现，研发人员逐渐开发出一种芯片级尺寸封装技术(CSP LED；Chip Scale Package LED)，是在芯片底面设有电极，直接在芯片的上表面和侧面封装上封装胶体，使底面的电极外露，由于这种封装结构并无支架或基板，可降低封装成本，并且可使单个器件的封装简单化、小型化，物料成本低、产能大。

目前倒装型芯片级封装结构主要为以下结构：蓝宝石芯片具有正负电极，直接在芯片的上表面(和侧面封装荧光胶体，使芯片的电极外露。这种结构存在如下问题(1)发光角度大，不利于二次光学的设计，二次光学设计时，光的萃取率相对偏低；(2)荧光粉为不透明的微米级固体颗粒，混在胶水中，在与芯片表面接触处，荧光粉颗粒周围易形成气泡，影响胶层与芯片的粘合力,荧光粉颗粒对光会有后反射作用，影响蓝光和荧光的萃取率，降低出光效率；荧光胶中的胶水折射率一般1.4-1.54，而LED芯片蓝宝石折射率1.78，两者折射率相差较大，易造成光的全发射，从而降低了器件的发光效率。(3)由于芯片侧面和正面的出光量不一致，容易导致荧光胶层的厚度与覆晶芯片各个方向上的光能量匹配不好，容易出现空间光色不均匀现象。

另外在应用端，芯片级封装器件通常会采用一些金属焊料实现电气连通，如锡膏、银胶等。在使用锡膏时，助焊剂的残留会影响器件的光色参数及其可靠性；而使用银胶作为焊料时，器件在长时间使用中，银离子沿电流方向迁移，在电极间隙的两端产生银须，易出现器件短路，给产品的可靠性带来很大的隐患。

发明内容

为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种发光角度可调、芯片处不易产生气泡、光色均匀且不易短路、可靠性优良的发光角度可控的芯片级LED封装器件及封装工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种发光角度可控的芯片级LED封装器件，其包括底面设有电极的蓝宝石LED芯片，所述电极由正极和负极组成，所述正极与负极之间具有空隙，所述LED芯片的顶部和侧面设置有扩散层，所述扩散层顶部设置有荧光胶层，所述LED芯片、扩散层、荧光胶层的侧面设置有第一白墙胶层，所述LED芯片的蓝宝石折射率大于所述扩散层的折射率，所述扩散层的折射率大于所述荧光胶层的折射率。

作为优选，所述正极和负极之间的空隙中设置有第二白墙胶层，所述第二白墙胶层底部具有向远离所述电极方向延伸的延伸部，所述延伸部底面与所述第一白墙胶层底面平齐。

作为优选，所述第一白墙胶层与所述扩散层、荧光层相接触的表面形状为平面、抛物面或椭球面。

作为优选，所述延伸部的厚度为1-200μm。

作为优选，所述LED芯片为蓝宝石芯片，折射率为1.78，所述扩散层的折射率为1.3-1.7，所述荧光胶层的折射率为1.29-1.69。

作为优选，所述扩散层由扩散粉与封装胶混合制得，所述扩散层的厚度为1-1000μm。

作为优选，所述荧光胶层由稀土掺杂的无机荧光粉与封装胶混合制得，厚度为1-1000μm。

作为优选，所述扩散粉为甲基硅烷、苯基硅烷、聚硅氧烷中的至少一种；所述封装胶为硅胶、硅树脂、环氧树脂或聚氨酯；所述第一白墙胶层、第二白墙胶层的反射率不小于95％，材质为二氧化钛或硫酸钡。

本发明还提供一种发光角度可控的芯片级LED封装器件的封装工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、固晶，将蓝宝石LED芯片通过固晶胶固定于耐高温材料表面；