螢光透明陶瓷led封接結構及其封接方法
2023-10-07 03:21:24
專利名稱：螢光透明陶瓷led封接結構及其封接方法
技術領域：
本發明涉及LED封裝技術，尤其涉及一種螢光透明陶瓷LED封接結構及其封接方法。
背景技術：
隨著LED在照明領域中的不斷發展，人們對其出光效率的要求越來越高，LED的封裝材料、封裝結構和封裝方法都是影響其出光效率的重要因素；目前主要通過透明襯底技術、金屬膜反射技術、倒裝晶片技術來提高LED的出光效率。通常藍光、綠光LED晶片是通過MOCVD (金屬有機化合物化學氣相沉澱)技術在藍寶石襯底上生長GaN (氮化鎵)基的LED晶片結構層，由P/N結髮光區發出的光透過上面的P型區射出；由於P型GaN傳導性能不佳，為獲得良好的電流擴展，需要通過蒸鍍技術在P區表面形成一層Ni-Au組成的金屬電極層，P區引線通過該層金屬電極層引出；為了獲得好的電流擴展，Ni-Au金屬電極層就不能太薄，為此，LED晶片的發光效率就會受到很大影響，因而金屬電極層的厚度通常需要同時兼顧電流擴展與出光效率二個因素。為了克服以上缺點，提出了倒裝LED晶片，其是將LED晶片通過倒裝焊接在矽基板上，以提高出光率；但此結構原則上依然是LED晶片單側出光，同時增加了後續二次配光的成本與難度，很不利於市場的推廣及應用。總之，由於不透明基板、金屬電極層等一系列問題，LED晶片依然只能單側出光，限制了出光效率的提高，且散熱效果差；同時，傳統的單顆封裝自動化程度低，不適合批量化生產。
發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種螢光透明陶瓷LED封接結構及其封接方法，在完成對多顆LED晶片的保護同時充分利用晶片的PN結直接出光，有效提高LED晶片的出光效率，同時改善LED晶片的散熱效果，適於工業批量化生產。技術方案為實現上述目的，本發明採用的技術方案為螢光透明陶瓷LED封接結構，包括兩片平面式透明螢光氧化物基板和一個以上LED晶片，至少在其中一個氧化物基板的正面設置導電圖案，在導電圖案上預留有LED結合區，LED晶片排布在LED結合區上，其兩面分別與兩個氧化物基板的正面貼合，兩個氧化物基板之間的間隙填充滿隔離膠。所述LED晶片可以通過焊接或者膠合方式進行固晶固定。該LED封接結構為整版結構，可以同時排布多個LED晶片(將LED晶片成陣列式排布，或其他設定圖形排放，LED晶片通過導電圖案導通，所述導電圖案可以分為數個電極區)，能夠適應工業化的批量生產、自動化生產；同時該LED封接結構採用透明螢光氧化物基板，打破了傳統單面出光的限制實現了雙面出光，有效提高了其出光效率；同時該LED封接結構相對單顆LED封裝結構極大地改善了散熱效果，能夠提高其使用壽命。所述LED晶片可以為正裝LED晶片(即剝離藍寶石電路基板只保留原有PN結的LED晶片)，亦可以為倒裝LED晶片；當LED晶片為正裝LED晶片並採用跳線接線方式或LED晶片為倒裝LED晶片時，在其中一個氧化物基板的正面設置導電圖案；當LED晶片為正裝LED晶片並採用非跳線接線方式時，在兩個氧化物基板的正面設置位置相對應的導電圖案。一般來說，我們採用在其中一個氧化物基板的正面設置導電圖案的結構，即採用倒裝LED晶片，或者在採用正裝LED晶片時採用條線接線方式。所述氧化物基板的材質為摻雜有螢光物質的單晶或者多晶陶瓷材料，優選採用摻雜有螢光物質的釔鋁石榴石，具體的可選用含有鋁酸鹽(比如Ce3+鋁酸鹽)或氮化物(比如Eu氮化物)中的一種或兩種物質的釔鋁石榴石。由於LED晶片發射出來的光必定通過氧化物基板向兩邊發射，激發了螢光物質產生光之轉換效應，因而氧化物基板配合相應的紅光LED晶片、藍光LED晶片或者綠光LED晶片就能夠使得最終的LED封裝結構為白光LED。所述導電圖案的材質可以為銅、鋁、金、銀、鎳、鋅，鐵，石墨等材料，或採用透明導電氧化物材料；其可以通過鍍膜或者印刷方式塗覆在氧化物基板上；在導電圖案上通過印 刷阻焊劑即可劃定出LED結合區。所述隔離膠優選為矽膠或樹脂，隔離膠用於保證LED晶片不會裸露在空氣中。螢光透明陶瓷LED封接結構的封接方法，包括如下步驟(I)通過陶瓷成型和燒結工藝製備兩片透明螢光氧化物基板；(2)根據LED晶片的結構和接線方式在氧化物基板的正面塗覆導電圖案；(3)在導電圖案上印刷阻焊劑，防止焊料流淌導致基板線路導通，以形成LED結合區；(4)對氧化物基板的正面進行拋光處理，保證界面具有良好的出光特性；(5)將LED晶片放置在其中一個氧化物基板的正面上，確保LED晶片排布在LED結合區上；(6)在步驟(5)中的氧化物基板的正面填充隔離膠，確保隔離膠分布在LED晶片之間的間隙內；(7)將另一片氧化物基板覆蓋在LED晶片上，使LED晶片的兩面分別與兩個氧化物基板的正面貼合，調整好相對位置；(8)在兩側分別使用雷射直接穿過氧化物基板，將LED晶片的兩面分別固定在兩個氧化物基板的正面上；(9)將步驟(8)獲得的結構進行整版烘烤以固化，形成螢光透明陶瓷LED封接結構。所述步驟(6)中的隔離膠優選為整片式結構，其對應LED晶片的位置為鏤空結構；這樣在使用時，直接將隔離膠放置在氧化物基板上，裸露出LED晶片即可。所述步驟(9)中，烘烤時間優選為O. 5 6h，烘烤溫度優選為25 150°C。有益效果本發明提供的螢光透明陶瓷LED封接結構，打破了傳統的單面出光的結構，提高了出光效率，改善了其散熱能力；同時在氧化物基板上直接塗覆導電圖案，省卻了單顆產品需要跳線的問題；整版式封裝方法提高了產品的可靠性和一致性，適於產業化快速、高效生產；另外，該方法避免了隔離膠(矽膠)的使用，可以有效提高產品(包括各個組件，比如LED晶片、氧化物基板等)的使用壽命。
圖I為本發明的結構示意圖；圖2為正裝LED晶片的結構示意圖；圖3為倒裝LED晶片的結構示意圖；圖4為本發明的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。如圖I所示為一種螢光透明陶瓷LED封接結構，包括兩片平面式透明螢光氧化物 基板4和一個以上LED晶片1，至少在其中一個氧化物基板4的正面設置導電圖案2，在導電圖案2上預留有LED結合區，LED晶片I排布在LED結合區上，其兩面分別與兩個氧化物基板4的正面貼合、並通過雷射固定。所述LED晶片I為如圖2所示的正裝LED晶片或如圖3所示的倒裝LED晶片；當LED晶片I為正裝LED晶片並採用跳線接線方式或LED晶片I為倒裝LED晶片時，在其中一個氧化物基板4的正面設置導電圖案2 ;當LED晶片I為正裝LED晶片並採用非跳線接線方式時，在兩個氧化物基板4的正面設置位置相對應的導電圖案2。所述氧化物基板4的材質為摻雜有螢光物質的釔鋁石榴石，配合相應的紅光LED晶片、藍光LED晶片或者綠光LED晶片就能夠使得最終的LED封裝結構為白光LED。所述導電圖案2通過鍍膜或者印刷方式塗覆在氧化物基板4上；在導電圖案2上通過印刷阻焊劑形成LED結合區。一種封接上述螢光透明陶瓷LED封接結構的封接方法，包括如下步驟(I)通過陶瓷成型和燒結工藝製備兩片透明螢光氧化物基板4 ;(2)根據LED晶片I的結構和接線方式在氧化物基板4的正面塗覆導電圖案2 ；(3)在導電圖案2上印刷阻焊劑形成LED結合區；(4)對氧化物基板4的正面進行拋光處理；(5)將LED晶片I放置在其中一個氧化物基板4的正面上，確保LED晶片I排布在LED結合區上；(6)在步驟(5)中的氧化物基板4的正面填充隔離膠3，確保隔離膠3分布在LED晶片I之間的間隙內；(7)將另一片氧化物基板4覆蓋在LED晶片I上，使LED晶片I的兩面分別與兩個氧化物基板4的正面貼合，調整好相對位置；(8)在兩側分別使用雷射直接穿過氧化物基板4，將LED晶片I的兩面分別固定在兩個氧化物基板4的正面上；(9)將步驟(8)獲得的結構進行整版烘烤以固化，形成螢光透明陶瓷LED封接結構。在上述方法中，所述步驟(5)可以為將LED晶片I固定在其中一個氧化物基板4的正面上，確保LED晶片I排布在LED結合區上；比如通過雷射從一側穿過該氧化物基板4將LED晶片I與該氧化物基板4的正面相固定；這樣步驟(8)就相應調整為從另一側使用雷射直接穿過另一個氧化物基板4，將LED晶片未固定的一面與步驟(7)中覆蓋的氧化物基板4的正面固定起來。所述步驟(6)中的隔離膠優選為整片式結構，其對應LED晶片的位置為鏤空結構；這樣在使用時，直接將隔離膠放置在氧化物基板上，裸露出LED晶片即可。所述步驟(9)中，烘烤時間優選為O. 5 6h，烘烤溫度優選為25 150°C。這兩種方法的區別是前述方法中LED晶片I兩側同時固定；後述方法是先固定LED晶片I的一側，再固定LED晶片I的另一側。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.螢光透明陶瓷LED封接結構，其特徵在於該LED封接結構包括兩片平面式透明螢光氧化物基板(4)和一個以上LED晶片(I )，至少在其中一個氧化物基板(4)的正面設置導電圖案(2)，在導電圖案(2)上預留有LED結合區，LED晶片(I)排布在LED結合區上，其兩面分別與兩個氧化物基板(4)的正面貼合，兩個氧化物基板(4)之間的間隙填充滿隔離膠(3)。
2.根據權利要求I所述的螢光透明陶瓷LED封接結構，其特徵在於所述LED晶片(I)為正裝LED晶片或倒裝LED晶片；當LED晶片(I)為正裝LED晶片並採用跳線接線方式或LED晶片(I)為倒裝LED晶片時，在其中一個氧化物基板(4)的正面設置導電圖案(2 );當LED晶片(I)為正裝LED晶片並採用非跳線接線方式時，在兩個氧化物基板(4)的正面設置位置相對應的導電圖案(2)。
3.根據權利要求I所述的螢光透明陶瓷LED封接結構，其特徵在於所述氧化物基板(4)的材質為摻雜有螢光物質的單晶或者多晶陶瓷材料。
4.根據權利要求I所述的螢光透明陶瓷LED封接結構，其特徵在於所述氧化物基板(4)的材質為摻雜有螢光物質的釔鋁石榴石。
5.根據權利要求I所述的螢光透明陶瓷LED封接結構，其特徵在於所述導電圖案(2)通過鍍膜或者印刷方式塗覆在氧化物基板(4)上。
6.根據權利要求I所述的螢光透明陶瓷LED封接結構，其特徵在於在導電圖案(2)上通過印刷阻焊劑劃定出LED結合區。
7.根據權利要求I所述的螢光透明陶瓷LED封接結構，其特徵在於所述隔離膠(3)為矽膠或樹脂。
8.螢光透明陶瓷LED封接結構的封接方法，其特徵在於該封接方法包括如下步驟 (1)通過陶瓷成型和燒結工藝製備兩片透明螢光氧化物基板(4); (2)根據LED晶片(I)的結構和接線方式在氧化物基板(4)的正面塗覆導電圖案(2)； (3)在導電圖案(2)上印刷阻焊劑劃定出LED結合區； (4)對氧化物基板(4)的正面進行拋光處理； (5)將LED晶片(I)放置在其中一個氧化物基板(4)的正面上，確保LED晶片(I)排布在LED結合區上； (6)在步驟(5)中的氧化物基板(4)的正面填充隔離膠(3)，確保隔離膠(3)分布在LED晶片(I)之間的間隙內； (7)將另一片氧化物基板(4)覆蓋在LED晶片(I)上，使LED晶片(I)的兩面分別與兩個氧化物基板(4)的正面貼合，調整好相對位置； (8)在兩側分別使用雷射直接穿過氧化物基板(4)，將LED晶片(I)的兩面分別固定在兩個氧化物基板(4)的正面上； (9)將步驟(8)獲得的結構進行整版烘烤以固化，形成螢光透明陶瓷LED封接結構。
9.根據權利要求8所述的螢光透明陶瓷LED封接結構的封接方法，其特徵在於所述步驟(6)中的隔離膠(3)為整片式結構，其對應LED晶片(I)的位置為鏤空結構。
10.根據權利要求8所述的螢光透明陶瓷LED封接結構的封接方法，其特徵在於所述步驟(9)中，烘烤時間為0. 5 6h，烘烤溫度為25 150°C。
全文摘要
本發明公開了一種螢光透明陶瓷LED封接結構，包括兩片平面式透明螢光氧化物基板和一個以上LED晶片，至少在其中一個氧化物基板的正面設置導電圖案，在導電圖案上預留有LED結合區，LED晶片排布在LED結合區上，其兩面分別與兩個氧化物基板的正面貼合，兩個氧化物基板之間的間隙填充滿隔離膠。本發明提供的螢光透明陶瓷LED封接結構，打破了傳統的單面出光的結構，提高了出光效率，改善了其散熱能力；同時在氧化物基板上直接塗覆導電圖案，省卻了單顆產品需要跳線的問題；整版式封裝方法提高了產品的可靠性和一致性，適於產業化快速、高效生產；另外，該方法避免了隔離膠的使用，可以有效提高產品的使用壽命。
文檔編號H01L33/48GK102709452SQ201210156768
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月21日 優先權日2012年5月21日
發明者王媛, 高鞠 申請人:蘇州晶品光電科技有限公司