一種led封裝的製作方法
2023-06-02 00:33:16
一種led封裝的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種LED封裝，至少包括：支架、晶片、焊線、密封部件，所述支架用於支撐所述晶片和焊線；所述晶片用於發出能夠有效激發螢光粉或者量子點的光；所述焊線用於把所述晶片和支架導通；所述密封部件內部分布有量子點，位於從晶片發射出的光的路徑中並具有透鏡形狀，用於包裹所述晶片和支架。本實用新型LED封裝可以通過改變量子點的尺寸大小來控制量子點的發射光譜；具有很好的光穩定性；具有寬的激發譜和窄的發射譜，有效的改善LED的顯色指數；發光效率比較高。
【專利說明】一種LED封裝
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種LED封裝技術，尤其涉及一種量子點LED的封裝形式。
【背景技術】
[0002]LED英文全稱是Light Emitting Diode,中文名稱是發光二極體(臺灣地區稱為發光二極體)，是把電能轉換成光能的半導體光電器件，包含可見光(Visible)與不可見光(Invisible)，屬光電半導體的新一代照明光源，主要優點:高效低功耗、節能環保、響應快、壽命長。
[0003]LED (發光二極體)封裝是指發光晶片的封裝，相比集成電路封裝有較大不同。LED的封裝不僅要求能夠保護燈芯，而且還要能夠透光。所以LED的封裝對封裝材料有特殊的要求。
[0004]發光二極體的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為P-N結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子複合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理製作的二極體叫發光二極體，通稱LED。LED生產原材料(晶片、支架、膠水，螢光粉)。晶片:LED發光的核心,單向導通特性。紅、橙、黃、黃綠晶片分二元(GaAs)、三元(AlGaAs)、四元材質(AlGaInP)。藍、綠晶片為藍寶石為基板InGaN/Sapphire。支架:鐵作為主要原料，在外鍍上鎳及銀製作成的支撐晶片和焊線的原料。膠水:SMD LED的封膠選用散熱效果好的雙組分矽膠(矽膠A與矽膠B)，低端產品也可以選用環氧A/B膠，配比一般為1:1。螢光粉只有在封裝白光LED時才使用螢光粉，螢光粉是應用高科技把稀土提純、打磨成球粒狀的化學材料，白光LED使用的螢光粉有日本日亞專利的YAG和歐司朗(德國西門子獨資)專利的TAG。
[0005]LED封裝的流程是:1、擴晶，把排列的密密麻麻的晶片弄開一點便於固晶。2、固晶，在支架底部點上導電/不導電的膠水(導電與否視晶片是上下型PN結還是左右型PN結而定)然後把晶片放入支架裡面。3、短烤，讓膠水固化焊線時晶片不移動。4、焊線，用金線把晶片和支架導通。5、前測，初步測試能不能亮。6、灌膠，用膠水把晶片和支架包裹起來。
7、長烤，讓膠水固化。8、後測，測試能亮與否以及電性參數是否達標。9、分光分色，把顏色和電壓大致上一致的產品分出來。10、包裝。
[0006]目前傳統LED存在的問題:
[0007]1.光譜波峰比較寬，色純度做的不是很好；
[0008]2.LED高顯色指數很難做到；
[0009]3.螢光粉的效率比較低。
[0010]量子點(英語:Quantum Dot)又可稱為納米晶，是一種由II 一 VI族或III 一 V族元素組成的納米顆粒。是把導帶電子、價帶空穴及激子在三個空間方向上束縛住的半導體納米結構。量子點的電子運動在三維空間都受到了限制，因此有時被稱為「人造原子」、「超晶格」、「超原子」或「量子點原子」，是20世紀90年代提出來的一個新概念。這種約束可以歸結於靜電勢(由外部的電極，摻雜，應變，雜質產生)，兩種不同半導體材料的界面(例如:在自組量子點中)，半導體的表面(例如:半導體納米晶體)，或者以上三者的結合。量子點具有分離的量子化的能譜。所對應的波函數在空間上位於量子點中，但延伸於數個晶格周期中。一個量子點具有少量的(1-100個)整數個的電子、空穴或空穴電子對，即其所帶的電量是元電荷的整數倍。量子點的粒徑一般介於I?IOnm之間，由於電子和空穴被量子限域，連續的能帶結構變成具有分子特性的分立能級結構，受激後可以發射螢光。基於量子效應，量子點在太陽能電池，發光器件，光學生物標記等領域具有廣泛的應用前景。科學家已經實用新型許多不同的方法來製造量子點，並預期這種納米材料在二十一世紀的納米電子學(nanoelectronics)上有極大的應用潛力。
[0011](I)量子點的發射光譜可以通過改變量子點的尺寸大小來控制。通過改變量子點的尺寸和它的化學組成可以使其發射光譜覆蓋整個可見光區。以CdTe量子為例，當它的粒徑從2.5nm生長到4.0nm時，它們的發射波長可以從510nm紅移到660nm。
[0012](2)量子點具有很好的光穩定性。量子點的螢光強度比最常用的有機螢光材料「羅丹明6G」高20倍，它的穩定性更是「羅丹明6G」的100倍以上。因此，量子點可以對標記的物體進行長時間的觀察，這也為研究細胞中生物分子之間長期相互作用提供了有力的工具。
[0013](3)量子點具有寬的激發譜和窄的發射譜。使用同一激發光源就可實現對不同粒徑的量子點進行同步檢測，因而可用於多色標記，極大地促進了螢光標記在中的應用。而傳統的有機螢光染料的激發光波長範圍較窄，不同螢光染料通常需要多種波長的激發光來激發，這給實際的研究工作帶來了很多不便。此外，量子點具有窄而對稱的螢光發射峰，且無拖尾，多色量子點同時使用時不容易出現光譜交疊。
[0014](4)量子點具有較大的斯託克斯位移。量子點不同於有機染料的另一光學性質就是寬大的斯託克斯位移，這樣可以避免發射光譜與激發光譜的重疊，有利於螢光光譜信號的檢測。
[0015](5)量子點的突光壽命長。有機突光染料的突光壽命一般僅為幾納秒(這與很多生物樣本的自發螢光衰減的時間相當)。而量子點的螢光壽命可持續數十納秒(20ns-50ns)，這使得當光激發後，大多數的自發螢光已經衰變，而量子點螢光仍然存在，此時即可得到無背景幹擾的螢光信號。
[0016]但是量子點LED (QD-LED)的有機結構對大氣環境很敏感，比如，溼度、溫度以及電化學降解對於QD-LED的壽命有著直接的影響。因此，量子點LED具有的這些優缺點促使科研人員對其展開了各種研究，比如，研究器件結構的組成和通過改變電子傳輸層從而來調節器件的穩定性等。
[0017]總而言之，量子點具有激發光譜寬且連續分布，而發射光譜窄而對稱，顏色可調，光化學穩定性高，螢光壽命長等優越的螢光特性，是一種理想的螢光探針。
實用新型內容
[0018]本實用新型解決的技術問題是，提供一種具有激發光譜寬且連續分布，而發射光譜窄而對稱，顏色可調，光化學穩定性高，螢光壽命長等優越的螢光特性的LED封裝。[0019]為了解決上述問題，本實用新型提供一種LED封裝，至少包括:支架、晶片、焊線、密封部件:
[0020]所述支架用於支撐所述晶片和焊線；
[0021]所述晶片用於發出能夠有效激發螢光粉或者量子點的光；
[0022]所述焊線用於把所述晶片和支架導通；
[0023]所述密封部件內部分布有量子點，位於從晶片發射出的光的路徑中並具有透鏡形狀，用於包裹所述晶片和支架。
[0024]進一步，所述密封部件為一層，為載體中分布有量子點。
[0025]進一步，所述密封部件為二層，從內向外依次為載體、量子點與載體混合。
[0026]進一步，所述密封部件為三層，從內向外依次為載體、量子點與載體混合、載體或者是阻礙空氣水分的一層密封膠體。
[0027]進一步，所述密封部件為四層，從內向外依次為載體、螢光粉與載體混合、量子點與載體混合、載體或者是阻礙空氣水分的一層密封膠體。
[0028]進一步，所述密封部件內部還分布有螢光粉。
[0029]進一步，所述支架為鐵鍍上鎳及銀製成；所述焊線為金線；所述晶片為藍色或者紫外晶片；所述量子點為具有核殼結構的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS納晶量子點，或聚三苯胺(Poly-Tro)、八羥基喹啉鋁(Alq3);所述載體為矽膠、PC、PMMA、玻璃；所述密封膠體為
聚對二甲苯。
[0030]本實用新型的優點是:
[0031]I)量子點的發射光譜可以通過改變量子點的尺寸大小來控制。可以做到各個LED混光；
[0032]2)量子點具有很好的光穩定性。
[0033]3)量子點具有寬的激發譜和窄的發射譜。有效的改善LED的顯色指數；對於應用端的可以有效的改善液晶顯示色域，改善畫面品質；
[0034]4)量子點的量子效應比較高，發光效率比較高；
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型實施例一的LED封裝結構示意圖。
[0036]圖2為本實用新型實施例二的LED封裝結構示意圖。
[0037]圖3為本實用新型實施例三的LED封裝結構示意圖。
[0038]圖4為本實用新型實施例四的LED封裝結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]下文中將結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。
[0040]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
[0041]實施例一:[0042]本實用新型提供了如附圖1所示的一種LED封裝，至少包括:支架1、晶片3、焊線
4、密封部件2。支架I用於支撐晶片3和焊線4 ;晶片3用於發出能夠有效激發螢光粉6或者量子點5的光；焊線4用於把晶片3和支架I導通；密封部件2內部分布有量子點5，位於從晶片3發射出的光的路徑中並具有透鏡形狀，用於包裹晶片3和支架I。密封部件2為一層，為載體中分布有螢光粉6和/或量子點5。支架I為鐵鍍上鎳及銀製成；焊線4為金線；晶片3為藍色或者紫外晶片，不限於舉例，只要有效的激發螢光粉6或者量子點5材料就好；量子點5為具有核殼結構的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS納晶量子點，或聚三苯胺(poly-Tro)、八羥基喹啉鋁(Alq3);載體為矽膠、PC、PMMA、玻璃。密封膠體為聚對二甲苯膠水。
[0043]封裝的流程:將螢光粉或者量子點的材料一種或者混合與載體充分混合，將晶片固晶，載體與螢光粉混合物灌膠於支架上，長烤固化膠體，製作為量子點的LED。這種LED封裝方式是將螢光粉或者量子點直接封裝到LED支架裡面。
[0044]實施例二:
[0045]本實用新型提供了如附圖2所示的一種LED封裝。
[0046]與實施例一不同的是，密封部件為二層，從內向外依次為載體21、突光粉或者量子點與載體混合22。晶片3可以是藍色或者紫外晶片，不限於舉例，只要有效的激發螢光粉6或者量子點5材料就好。
[0047]封裝的流程:將螢光粉或者量子點的材料一種或者混合被激發材料，與載體充分混合，將晶片固晶，將載體點入LED支架內，長烤固化膠體，將螢光粉或者量子點的材料一種或者混合與載體充分混合物點入LED上面，烘烤，根據需要製作配製螢光粉或者量子點比例，製作為所需的量子點LED。這種LED封裝方式是2層組成，第一層為載體，第二層為螢光粉和/或量子點與載體混合。
[0048]本實施例分層製作量子點LED的優點:有效地把晶片的溫度隔絕，改善量子點的穩定性。
[0049]實施例三:
[0050]本實用新型提供了如附圖3所示的一種LED封裝。
[0051]與實施例一不同的是，密封部件為三層，從內向外依次為載體21、突光粉和/或量子點與載體混合22、載體或者是阻礙空氣水分的一層密封膠體23。晶片3可以是藍色或者紫外晶片，不限於舉例，只要有效的激發螢光粉或者量子點材料就好。
[0052]封裝的流程:將螢光粉或者量子點的材料一種或者混合被激發材料，與載體充分混合，將晶片固晶，將載體點入LED支架內，長烤固化膠體，將螢光粉和/或量子點的材料一種或者混合被激發材料，與載體充分混合物點入LED上面，烘烤，在此一層上加上載體或者是阻礙空氣水分的一層密封膠體，烘烤，根據需要製作配製螢光粉或者量子點比例，製作為所需的量子點LED。
[0053]本實施例分層製作量子點LED的優點:
[0054]1.底層載體有效的把晶片的溫度隔絕，改善量子點的穩定性。
[0055]2.頂層載體有效的保護螢光材料或者量子點材料被空氣中物質破壞性能。
[0056]實施例四:
[0057]本實用新型提供了如附圖4所示的一種LED封裝。[0058]與實施例一不同的是，密封部件為四層，從內向外依次為載體21、螢光粉與載體混合22、量子點與載體混合23、載體或者是阻礙空氣水分的一層密封膠體24。晶片3可以是藍色或者紫外晶片，不限於舉例，只要有效的激發螢光粉或者量子點材料就好。
[0059]封裝的流程:將螢光粉或者量子點的材料一種或者混合被激發材料，與載體充分混合，將晶片固晶，將載體點入LED支架內，長烤固化膠體，將螢光粉或者量子點的材料一種或者混合被激發材料，與載體充分混合物點入LED上面，烘烤，在此一層上加上載體，烘烤，根據需要製作配製螢光粉或者量子點比例，製作為所需的量子點LED。
[0060]本實施例分層製作量子點LED的優點:
[0061]1.底層載體有效的把晶片的溫度隔絕，改善螢光粉或者量子點材料的穩定性。
[0062]2.頂層載體有效的保護螢光材料或者量子點材料被空氣中物質破壞性能；
[0063]3.突光材料或者量子點材料分開來點膠,有效的防止相互幹擾。
[0064]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種LED封裝，至少包括:支架、晶片、焊線、密封部件，其特徵在於: 所述支架用於支撐所述晶片和焊線； 所述晶片用於發出能夠有效激發螢光粉或者量子點的光； 所述焊線用於把所述晶片和支架導通； 所述密封部件內部分布有量子點，位於從晶片發射出的光的路徑中並具有透鏡形狀，用於包裹所述晶片和支架。
2.如權利要求1所述的一種LED封裝，其特徵在於: 所述密封部件為一層，為載體中分布有量子點。
3.如權利要求1所述的一種LED封裝，其特徵在於: 所述密封部件為二層，從內向外依次為載體、量子點與載體混合。
4.如權利要求1所述的一種LED封裝，其特徵在於: 所述密封部件為三層，從內向外依次為載體、量子點與載體混合、載體或者是阻礙空氣水分的一層密封膠體。
5.如權利要求1所述的一種LED封裝，其特徵在於: 所述密封部件為四層，從內向外依次為載體、螢光粉與載體混合、量子點與載體混合、載體或者是阻礙空氣水分的一層密封膠體。
6.如權利要求1至4中任一項所述的一種LED封裝，其特徵在於: 所述密封部件內部還分布有螢光粉。
7.如權利要求1至5中任一項所述的一種LED封裝，其特徵在於: 所述支架為鐵鍍上鎳及銀製成；所述焊線為金線；所述晶片為藍色或者紫外晶片；所述量子點為具有核殼結構的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS納晶量子點，或聚三苯胺、八羥基喹啉鋁；所述載體為矽膠、PC、PMMA、玻璃；所述密封膠體為聚對二甲苯。
8.如權利要求6所述的一種LED封裝，其特徵在於: 所述支架為鐵鍍上鎳及銀製成；所述焊線為金線；所述晶片為藍色或者紫外晶片；所述量子點為具有核殼結構的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS納晶量子點，或聚三苯胺、八羥基喹啉鋁；所述載體為矽膠、PC、PMMA、玻璃；所述密封膠體為聚對二甲苯。
【文檔編號】H01L33/52GK203481269SQ201320544713
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月3日 優先權日:2013年9月3日
【發明者】劉國旭, 李文兵, 孫國喜, 範振燦 申請人:易美芯光（北京）科技有限公司