照明級led及其製造方法

2023-12-02 05:03:26

專利名稱：照明級led及其製造方法
技術領域：
本發明涉及LED製造技術領域，具體地說是一種照明級LED及其製造方法。
背景技術：
隨著節能技術的進步，大功率LED的用途越來越廣，因其節能環保效果顯著，政府正大力提倡採用LED光源。目前的LED，由於其製作工藝過程多，成本高，因此嚴重製約了 LED行業的發展和推廣。在目前的LED製作過程中，其工藝是先做外延片，現有的藍光發光二極體的外延結構，如圖3，是在襯片層的上面自下而上地依次形成藍寶石襯底、低溫GaN緩衝層、N-GaN 接觸層、InGaN/GaN發光層、PAIGaN過渡層和P+GaN接觸層，做好外延片之後，再將外延片做成一粒粒晶片，再將做好的一粒粒晶片封裝起來，構成了封裝器件，LED應用產品是將做好的封裝器件進行串並聯，並做好外圍透鏡等配置。外延片一般使用藍光外延片，採用藍寶石(三氧化二鋁)做襯底，這種製作工藝的不足之處在於由於三氧化二鋁散熱性差，使得晶片做成器件後的光輸出效率低，如何替代藍寶石(三氧化二鋁)，將LED熱散發出去，這是需要解決的問題之一；由於現有的用於照明的LED應用產品，是由於經過了複雜的外延製作工藝、晶片製作工藝、封裝製作工藝、應用產品的製作工藝，才有LED應用產品的出現，這種製作工藝太複雜，製作成本較高，如何簡化外延、晶片、封裝、應用的工藝步驟，減少中間工藝步驟，這是能否大規模高效生產、大面積應用的關鍵所在。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、生產成本低、光輸出效率高、散熱性能好、 壽命長的照明級LED。為了達到以上目的，本發明所採用的技術方案是該照明級LED，包括散熱機構、P 電極、N電極、金絲、螢光膠層、矽膠層和透鏡，其特徵在於在散熱機構上設有P電極和N電極，高頻聲子散熱鋁外延片固定在散熱機構上，高頻聲子散熱鋁外延片的底面與P電極連接，高頻聲子散熱鋁外延片的頂面通過金絲與N電極相連接，在高頻聲子散熱鋁外延片的外部封裝上螢光膠層，在螢光膠層的外部封裝上矽膠層，透鏡套裝在矽膠層的外部，所述的高頻聲子散熱鋁外延片從底到頂分為六層結構，分別是高頻聲子散熱鋁層、燒結層、P+GaN 接觸層、PAIGaN過渡層、InGaN/GaN發光層和N-GaN接觸層。根據本發明的如上所述的結構，在外延結構上，之所以用高頻聲字散熱鋁替代藍寶石(三氧化二鋁AI203)，是因為三氧化二鋁(AI203)熱導率只有45W/m_K，高頻聲字散熱鋁導熱係數是204W/M. K，高頻聲字散熱鋁導熱係數是三氧化二鋁的5倍左右，本發明明顯地提高了現有外延片的散熱能力，提高了外延片的輸出效率，延長了外延片的使用壽命。所述的散熱機構，包括高頻聲子散熱鋁板、蒸發麵平板、冷凝面平板和磁鐵，高頻聲子散熱鋁板固定在蒸發麵平板的上表面中部，蒸發麵平板的底部周邊與冷凝面平板的周邊固定連接，蒸發麵平板和冷凝面平板之間的空腔為平板熱管腔，在平板熱管腔內設有磁流體，在蒸發麵平板的上側並位於高頻聲子散熱鋁板的周圍設有磁鐵。所述的蒸發麵平板和冷凝面平板焊接而成，平板熱管腔體內沒有任何毛細結構， 對平板熱管腔抽真空後充入磁流體作為工質，在蒸發麵平板外側的高頻聲子散熱鋁附近布置了磁鐵，這種平板熱管腔省去了毛細吸液芯的設計，安置的外加磁場既強化了工質沸騰， 也能夠促進工質回流，確保在反重力條件下磁流體在平板熱管腔內工作。這樣確保整個照明級LED器件的熱及時導出，短時間使整個器件達到熱平衡。所述的P電極和N電極分別焊接在散熱機構的高頻聲子散熱鋁板上，高頻聲子散熱鋁外延片的高頻聲子散熱鋁層固定在散熱機構的高頻聲子散熱鋁板的頂部，P電極與高頻聲子散熱鋁外延片的高頻聲子散熱鋁層相接觸連接，P電極和N電極的外端頭分別位於透鏡的外側，以方便P電極和N電極分別與外部電源相連接。所述的高頻聲子散熱鋁外延片的尺寸為1 16英寸，厚度為50 200um。所述金絲直徑為1 10_。所述螢光膠層的厚度為0. 2 2mm。所述透鏡為均勻發散透鏡，由於採用了發散透鏡，將光均勻的散射出，使整個器件的光，給人以美的享受，給人以舒適的良好感覺。本發明的另一個目的在於提供一種上述照明級LED的製造方法，以減少製作步驟，降低生產成本，省時省力，降低勞動強度，適合大批量生產。為了達到以上目的，本發明所採取的技術方案是上述照明級LED的製造方法是 它包括以下步驟步驟(1)、製作散熱機構把蒸發麵平板和冷凝面平板的周邊沿焊接為一體，在蒸發麵平板的外壁中部焊接上高頻聲子散熱鋁板，在高頻聲子散熱鋁板的周邊的蒸發麵平板的外壁上固定上磁鐵，對蒸發麵平板和冷凝面平板之間的平板熱管腔抽真空後充入磁流體，製得散熱機構；步驟(2)、製取高頻聲子散熱鋁外延片取現有的藍寶石襯底層的藍光發光二極體的外延片，用雷射除去藍寶石襯底和低溫GaN緩衝層，在P+GaN接觸層的外壁上燒結上高頻聲子散熱鋁層，這樣在P+GaN接觸層與高頻聲子散熱鋁層之間形成了燒結層，從而製成高頻聲子散熱鋁外延片；步驟(3)、製作電極在高頻聲子散熱鋁板的上表面上分別焊接上P電極和N電極，並使P電極和N電極的外端頭分別位於透鏡的外側；步驟(4)、固定高頻聲子散熱鋁外延片把高頻聲子散熱鋁外延片的高頻聲子散熱鋁層對準P電極放置，將整個高頻聲子散熱鋁層焊接在高頻聲子散熱鋁板上；步驟(5)、焊接金線金線的一端焊接在高頻聲子散熱鋁外延片最上部的N-GaN接觸層上，另一端焊接在N電極上；步驟(6)、封裝螢光膠層、矽膠層和透鏡螢光膠是由美國道康寧6550矽膠A和B按1 1的比例均勻攪拌5分鐘，攪拌均勻後，再將螢光粉UC-1000B和UC-450 UC-465倒入已攪拌好的矽膠中，把調製均勻的螢光膠均勻塗刷在高頻聲子散熱鋁外延片的外周，形成螢光膠層，將其送入150度的烘箱固化30分鐘後取出，再均勻塗上矽膠，形成矽膠層，再送進150的烘箱固化150分鐘，再固上透鏡，透鏡是發散透鏡，與高頻聲子散熱鋁外延片相匹配，檢測，老化，最終製成照明級LED。所述的螢光膠配比為6550A 6550B UC-1000B UC-450 UC-465 = 100 100 (3 10) (4 8)。本發明的有益效果在於本發明所述的照明級LED，結構簡單、生產成本低、光輸出效率高、散熱性能好、壽命長；同時，其製作方法，減少了製作步驟，降低了生產成本，省時省力，降低勞動強度，適合大批量生產。


圖1為發明的結構剖視示意圖；圖2為本發明的散熱機構的結構剖視放大示意圖；圖3為現有技術中的外延片的層狀結構示意圖；圖4為本發明的高頻聲子散熱鋁外延片的層狀結構示意圖；圖中1、磁流體；2、高頻聲子散熱鋁外延片；3、P電極；4、金絲；5、螢光膠層；6、矽膠層；7、透鏡；8、N電極；11、高頻聲子散熱鋁板；12、蒸發麵平板；13、冷凝面平板；14、平板熱管腔；15、磁鐵；21、藍寶石襯底；22、低溫GaN緩衝層；23、N-GaN接觸層；24、InGaN/GaN發光層；25、PAIGaN過渡層；26、P+GaN接觸層；27、燒結層；28、高頻聲子散熱鋁層。
具體實施例方式參照附圖1、2、4製作本發明。該照明級LED，包括散熱機構、P電極3、N電極8、金絲4、螢光膠層5、矽膠層6和透鏡7，其特徵在於在散熱機構上設有P電極3和N電極8， 高頻聲子散熱鋁外延片2固定在散熱機構上，高頻聲子散熱鋁外延片2的底面與P電極3 連接，高頻聲子散熱鋁外延片2的頂面通過金絲4與N電極8相連接，在高頻聲子散熱鋁外延片2的外部封裝上螢光膠層5，在螢光膠層5的外部封裝上矽膠層6，透鏡7套裝在矽膠層6的外部，所述的高頻聲子散熱鋁外延片2從底到頂分為六層結構，分別是高頻聲子散熱鋁層28、燒結層27、P+GaN接觸層26、PAIGaN過渡層25、InGaN/GaN發光層24和N-GaN接觸層23。所述的散熱機構，包括高頻聲子散熱鋁板11、蒸發麵平板12、冷凝面平板13和磁鐵15，高頻聲子散熱鋁板11固定在蒸發麵平板12的上表面中部，蒸發麵平板12的底部周邊與冷凝面平板13的周邊固定連接，蒸發麵平板12和冷凝面平板13之間的空腔為平板熱管腔14，在平板熱管腔14內設有磁流體1，在蒸發麵平板12的上側並位於高頻聲子散熱鋁板11的周圍設有磁鐵15。所述的蒸發麵平板12和冷凝面平板13焊接而成，平板熱管腔14體內沒有任何毛細結構，對平板熱管腔14抽真空後充入磁流體1作為工質，在蒸發麵平板12外側的高頻聲子散熱鋁11附近布置了磁鐵15，這種平板熱管腔14省去了毛細吸液芯的設計，安置的外加磁場既強化了工質沸騰，也能夠促進工質回流，確保在反重力條件下磁流體1在平板熱管腔14內工作。這樣確保整個照明級LED器件的熱及時導出，短時間使整個器件達到熱平
所述的P電極3和N電極8分別焊接在散熱機構的高頻聲子散熱鋁板11上，高頻聲子散熱鋁外延片2的高頻聲子散熱鋁層28固定在散熱機構的高頻聲子散熱鋁板11的頂部，P電極3與高頻聲子散熱鋁外延片2的高頻聲子散熱鋁層28相接觸連接，P電極3和N 電極8的外端頭分別位於透鏡7的外側，以方便P電極3和N電極8分別與外部電源相連接。所述的高頻聲子散熱鋁外延片2的尺寸為1 16英寸，厚度為50 200um。所述金絲4直徑為1 10mm。所述螢光膠層5的厚度為0. 2 2mm。所述透鏡7為均勻發散透鏡，由於採用了發散透鏡，將光均勻的散射出，使整個器件的光，給人以美的享受，給人以舒適的良好感覺。上述照明級LED的製造方法是它包括以下步驟(1)、製作散熱機構把蒸發麵平板12和冷凝面平板13的周邊沿焊接為一體，在蒸發麵平板12的外壁中部焊接上高頻聲子散熱鋁板11，在高頻聲子散熱鋁板11的周邊的蒸發麵平板12的外壁上固定上磁鐵15，對蒸發麵平板12和冷凝面平板13之間的平板熱管腔14抽真空後充入磁流體1，製得散熱機構；(2)、製取高頻聲子散熱鋁外延片2 取現有的藍寶石襯底層的藍光發光二極體的外延片，用雷射除去藍寶石襯底21 和低溫GaN緩衝層22，在P+GaN接觸層26的外壁上燒結上高頻聲子散熱鋁層28，這樣在 P+GaN接觸層26與高頻聲子散熱鋁層28之間形成了燒結層27，從而製成高頻聲子散熱鋁外延片2 ；(3)、製作電極在高頻聲子散熱鋁板11的上表面上分別焊接上P電極3和N電極8，並使P電極 3和N電極8的外端頭分別位於透鏡7的外側；(4)、固定高頻聲子散熱鋁外延片2 把高頻聲子散熱鋁外延片2的高頻聲子散熱鋁層28對準P電極3放置，將整個高頻聲子散熱鋁層28焊接在高頻聲子散熱鋁板11上；(5)、焊接金線4:金線4的一端焊接在高頻聲子散熱鋁外延片2最上部的N-GaN接觸層23上，另一端焊接在N電極8上；(6)、封裝螢光膠層5、矽膠層6和透鏡7 螢光膠是由美國道康寧6550矽膠A和B按1 1的比例均勻攪拌5分鐘，攪拌均勻後，再將螢光粉UC-1000B和UC-450 465倒入已攪拌好的矽膠中，把調製均勻的螢光膠均勻塗刷在高頻聲子散熱鋁外延片2的外周，形成螢光膠層5，將其送入150度的烘箱固化30 分鐘後取出，再均勻塗上矽膠，形成矽膠層6，再送進150的烘箱固化150分鐘，再固上透鏡 7，透鏡7是發散透鏡，與高頻聲子散熱鋁外延片2相匹配，檢測，老化，最終製成照明級LED。 所述的螢光膠配比為 6550A 6550B UC-1000B UC-450 UC-465 = 100 100 (3 10) (4 8)。
權利要求
1.照明級LED，包括散熱機構、P電極(3)、N電極(8)、金絲(4)、螢光膠層(5)、矽膠層 (6)和透鏡(7)，其特徵在於在散熱機構上設有P電極(3)和N電極⑶，高頻聲子散熱鋁外延片(2)固定在散熱機構上，高頻聲子散熱鋁外延片(2)的底面與P電極(3)連接，高頻聲子散熱鋁外延片(2)的頂面通過金絲(4)與N電極(8)相連接，在高頻聲子散熱鋁外延片(2)的外部封裝上螢光膠層(5)，在螢光膠層(5)的外部封裝上矽膠層(6)，透鏡(7)套裝在矽膠層(6)的外部，所述的高頻聲子散熱鋁外延片(2)從底到頂分為六層結構，分別是高頻聲子散熱鋁層(28)、燒結層(27)、P+GaN接觸層(26)、PAIGaN過渡層(25)、InGaN/GaN 發光層(24)和N-GaN接觸層(23)。
2.根據權利要求1所述的照明級LED，其特徵在於所述的散熱機構，包括高頻聲子散熱鋁板(11)、蒸發麵平板(12)、冷凝面平板(13)和磁鐵(15)，高頻聲子散熱鋁板(11)固定在蒸發麵平板(12)的上表面中部，蒸發麵平板(12)的底部周邊與冷凝面平板(13)的周邊固定連接，蒸發麵平板(12)和冷凝面平板(13)之間的空腔為平板熱管腔(14)，在平板熱管腔(14)內設有磁流體(1)，在蒸發麵平板(12)的上側並位於高頻聲子散熱鋁板(11)的周圍設有磁鐵(15)。
3.根據權利要求1所述的照明級LED，其特徵在於所述的P電極(3)和N電極(8)分別焊接在散熱機構的高頻聲子散熱鋁板(11)上，高頻聲子散熱鋁外延片(2)的高頻聲子散熱鋁層(28)固定在散熱機構的高頻聲子散熱鋁板(11)的頂部，P電極(3)與高頻聲子散熱鋁外延片(2)的高頻聲子散熱鋁層(28)相接觸連接，P電極(3)和N電極(8)的外端頭分別位於透鏡(7)的外側。
4.根據權利要求1所述的照明級LED，其特徵在於所述的高頻聲子散熱鋁外延片(2) 的尺寸為1 16英寸，厚度為50 200um。
5.根據權利要求1所述的照明級LED，其特徵在於所述金絲⑷直徑為1 10mm。
6.根據權利要求1所述的照明級LED，其特徵在於所述螢光膠層(5)的厚度為0.2 2mm ο
7.根據權利要求1所述的照明級LED，其特徵在於所述透鏡(7)為均勻發散透鏡。
8.根據權利要求1所述的照明級LED的製造方法，其特徵在於它包括以下步驟步驟(1)、製作散熱機構把蒸發麵平板(12)和冷凝面平板(13)的周邊沿焊接為一體，在蒸發麵平板(12)的外壁中部焊接上高頻聲子散熱鋁板(11)，在高頻聲子散熱鋁板(11)的周邊的蒸發麵平板 (12)的外壁上固定上磁鐵(15)，對蒸發麵平板(12)和冷凝面平板(13)之間的平板熱管腔 (14)抽真空後充入磁流體(1)，製得散熱機構；步驟(2)、製取高頻聲子散熱鋁外延片取現有的藍寶石襯底層的藍光發光二極體的外延片，用雷射除去藍寶石襯底(21)和低溫GaN緩衝層(22)，在P+GaN接觸層(26)的外壁上燒結上高頻聲子散熱鋁層(28)，這樣在P+GaN接觸層(26)與高頻聲子散熱鋁層(28)之間形成了燒結層(27)，從而製成高頻聲子散熱鋁外延片(2)；步驟(3)、製作電極在高頻聲子散熱鋁板(11)的上表面上分別焊接上P電極⑶和N電極⑶，並使P電極⑶和N電極⑶的外端頭分別位於透鏡(7)的外側；步驟(4)、固定高頻聲子散熱鋁外延片把高頻聲子散熱鋁外延片(2)的高頻聲子散熱鋁層(28)對準P電極(3)放置，將整個高頻聲子散熱鋁層(28)焊接在高頻聲子散熱鋁板(11)上；步驟(5)、焊接金線金線(4)的一端焊接在高頻聲子散熱鋁外延片(2)最上部的N-GaN接觸層(23)上，另一端焊接在N電極⑶上；步驟(6)、封裝螢光膠層、矽膠層和透鏡螢光膠是由美國道康寧6550矽膠A和B按1 1的比例均勻攪拌5分鐘，攪拌均勻後， 再將螢光粉UC-1000B和UC-450 465倒入已攪拌好的矽膠中，把調製均勻的螢光膠均勻塗刷在高頻聲子散熱鋁外延片(2)的外周，形成螢光膠層(5)，將其送入150度的烘箱固化 30分鐘後取出，再均勻塗上矽膠，形成矽膠層(6)，再送進150的烘箱固化150分鐘，再固定上透鏡(7)，透鏡(7)是發散透鏡，與高頻聲子散熱鋁外延片(2)相匹配，檢測，老化，最終製成照明級LED。
9.根據權利要求8所述的照明級LED的製造方法，其特徵在於所述的螢光膠配比為 6550A 6550B UC-1000B UC-450 UC-465 = 100 100 (3 10) (4 8)。
全文摘要
本發明公開了一種照明級LED及其製造方法，包括散熱機構、P電極、N電極、金絲、螢光膠層、矽膠層和透鏡，其特徵在於在散熱機構上設有P電極和N電極，高頻聲子散熱鋁外延片固定在散熱機構上，高頻聲子散熱鋁外延片的兩端面分別與P電極和N電極連接，在高頻聲子散熱鋁外延片的外部依次封裝上螢光膠層和矽膠層，透鏡套裝在矽膠層的外部，所述的高頻聲子散熱鋁外延片從底到頂分為六層結構，分別是高頻聲子散熱鋁層、燒結層、P+GaN接觸層、PAIGaN過渡層、InGaN/GaN發光層和N-GaN接觸層。本發明結構簡單、生產成本低、光輸出效率高、散熱性能好、壽命長；其製作方法，減少了製作步驟，降低了生產成本，省時省力。
文檔編號H01L33/00GK102185083SQ20111009830
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者劉娜, 吉愛華, 王勇, 田方共, 田翠琴 申請人:萊蕪市鳳凰新能源科技集團有限公司