一种led封装的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种LED封装，至少包括：支架、晶片、焊线、密封部件，所述支架用于支撑所述晶片和焊线；所述晶片用于发出能够有效激发荧光粉或者量子点的光；所述焊线用于把所述晶片和支架导通；所述密封部件内部分布有量子点，位于从晶片发射出的光的路径中并具有透镜形状，用于包裹所述晶片和支架。本发明LED封装可以通过改变量子点的尺寸大小来控制量子点的发射光谱；具有很好的光稳定性；具有宽的激发谱和窄的发射谱，有效的改善LED的显色指数；发光效率比较高。
【专利说明】一种LED封装
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED封装技术，尤其涉及一种量子点LED的封装形式。
【背景技术】
[0002]LED英文全称是Light Emitting Diode,中文名称是发光二极管(台湾地区称为发光二极体)，是把电能转换成光能的半导体光电器件，包含可见光(Visible)与不可见光(Invisible)，属光电半导体的新一代照明光源，主要优点:高效低功耗、节能环保、响应快、寿命长。
[0003]LED (发光二极管)封装是指发光晶片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。
[0004]发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。LED生产原材料(晶片、支架、胶水，荧光粉)。晶片:LED发光的核心,单向导通特性。红、橙、黄、黄绿晶片分二元(GaAs)、三元(AlGaAs)、四元材质(AlGaInP)。蓝、绿晶片为蓝宝石为基板InGaN/Sapphire。支架:铁作为主要原料，在外镀上镍及银制作成的支撑晶片和焊线的原料。胶水:SMD LED的封胶选用散热效果好的双组分硅胶(硅胶A与硅胶B)，低端产品也可以选用环氧A/B胶，配比一般为1:1。荧光粉只有在封装白光LED时才使用荧光粉，荧光粉是应用高科技把稀土提纯、打磨成球粒状的化学材料，白光LED使用的荧光粉有日本日亚专利的YAG和欧司朗(德国西门子独资)专利的TAG。
[0005]LED封装的流程是:1、扩晶，把排列的密密麻麻的晶片弄开一点便于固晶。2、固晶，在支架底部点上导电/不导电的胶水(导电与否视晶片是上下型PN结还是左右型PN结而定)然后把晶片放入支架里面。3、短烤，让胶水固化焊线时晶片不移动。4、焊线，用金线把晶片和支架导通。5、前测，初步测试能不能亮。6、灌胶，用胶水把晶片和支架包裹起来。
7、长烤，让胶水固化。8、后测，测试能亮与否以及电性参数是否达标。9、分光分色，把颜色和电压大致上一致的产品分出来。10、包装。
[0006]目前传统LED存在的问题:
[0007]1.光谱波峰比较宽，色纯度做的不是很好；
[0008]2.LED高显色指数很难做到；
[0009]3.荧光粉的效率比较低。
[0010]量子点(英语:Quantum Dot)又可称为纳米晶，是一种由II 一 VI族或III 一 V族元素组成的纳米颗粒。是把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。量子点的电子运动在三维空间都受到了限制，因此有时被称为“人造原子”、“超晶格”、“超原子”或“量子点原子”，是20世纪90年代提出来的一个新概念。这种约束可以归结于静电势(由外部的电极，掺杂，应变，杂质产生)，两种不同半导体材料的界面(例如:在自组量子点中)，半导体的表面(例如:半导体纳米晶体)，或者以上三者的结合。量子点具有分离的量子化的能谱。所对应的波函数在空间上位于量子点中，但延伸于数个晶格周期中。一个量子点具有少量的(1-100个)整数个的电子、空穴或空穴电子对，即其所带的电量是元电荷的整数倍。量子点的粒径一般介于I?IOnm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。基于量子效应，量子点在太阳能电池，发光器件，光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。科学家已经发明许多不同的方法来制造量子点，并预期这种纳米材料在二十一世纪的纳米电子学(nanoelectronics)上有极大的应用潜力。
[0011](I)量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。以CdTe量子为例，当它的粒径从2.5nm生长到4.0nm时，它们的发射波长可以从510nm红移到660nm。
[0012](2)量子点具有很好的光稳定性。量子点的荧光强度比最常用的有机荧光材料“罗丹明6G”高20倍，它的稳定性更是“罗丹明6G”的100倍以上。因此，量子点可以对标记的物体进行长时间的观察，这也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供了有力的工具。
[0013](3)量子点具有宽的激发谱和窄的发射谱。使用同一激发光源就可实现对不同粒径的量子点进行同步检测，因而可用于多色标记，极大地促进了荧光标记在中的应用。而传统的有机荧光染料的激发光波长范围较窄，不同荧光染料通常需要多种波长的激发光来激发，这给实际的研究工作带来了很多不便。此外，量子点具有窄而对称的荧光发射峰，且无拖尾，多色量子点同时使用时不容易出现光谱交叠。
[0014](4)量子点具有较大的斯托克斯位移。量子点不同于有机染料的另一光学性质就是宽大的斯托克斯位移，这样可以避免发射光谱与激发光谱的重叠，有利于荧光光谱信号的检测。
[0015](5)量子点的突光寿命长。有机突光染料的突光寿命一般仅为几纳秒(这与很多生物样本的自发荧光衰减的时间相当)。而量子点的荧光寿命可持续数十纳秒(20ns-50ns)，这使得当光激发后，大多数的自发荧光已经衰变，而量子点荧光仍然存在，此时即可得到无背景干扰的荧光信号。
[0016]但是量子点LED (QD-LED)的有机结构对大气环境很敏感，比如，湿度、温度以及电化学降解对于QD-LED的寿命有着直接的影响。因此，量子点LED具有的这些优缺点促使科研人员对其展开了各种研究，比如，研究器件结构的组成和通过改变电子传输层从而来调节器件的稳定性等。
[0017]总而言之，量子点具有激发光谱宽且连续分布，而发射光谱窄而对称，颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优越的荧光特性，是一种理想的荧光探针。
【发明内容】
[0018]本发明解决的技术问题是，提供一种具有激发光谱宽且连续分布，而发射光谱窄而对称，颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优越的荧光特性的LED封装。[0019]为了解决上述问题，本发明提供一种LED封装，至少包括:支架、晶片、焊线、密封部件:
[0020]所述支架用于支撑所述晶片和焊线；
[0021]所述晶片用于发出能够有效激发荧光粉或者量子点的光；
[0022]所述焊线用于把所述晶片和支架导通；
[0023]所述密封部件内部分布有量子点，位于从晶片发射出的光的路径中并具有透镜形状，用于包裹所述晶片和支架。
[0024]进一步，所述密封部件为一层，为载体中分布有量子点。
[0025]进一步，所述密封部件为二层，从内向外依次为载体、量子点与载体混合。
[0026]进一步，所述密封部件为三层，从内向外依次为载体、量子点与载体混合、载体或者是阻碍空气水分的一层密封胶体。
[0027]进一步，所述密封部件为四层，从内向外依次为载体、荧光粉与载体混合、量子点与载体混合、载体或者是阻碍空气水分的一层密封胶体。
[0028]进一步，所述密封部件内部还分布有荧光粉。
[0029]进一步，所述支架为铁镀上镍及银制成；所述焊线为金线；所述晶片为蓝色或者紫外晶片；所述量子点为具有核壳结构的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS纳晶量子点，或聚三苯胺(poly-TH))、八羟基喹啉铝(Alq3);所述载体为硅胶、PC、PMMA、玻璃；所述密封胶体为
聚对二甲苯。
[0030]本发明的优点是:
[0031]I)量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。可以做到各个LED混光；
[0032]2)量子点具有很好的光稳定性。
[0033]3)量子点具有宽的激发谱和窄的发射谱。有效的改善LED的显色指数；对于应用端的可以有效的改善液晶显示色域，改善画面品质；
[0034]4)量子点的量子效应比较高，发光效率比较高；
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本发明实施例一的LED封装结构示意图。
[0036]图2为本发明实施例二的LED封装结构示意图。
[0037]图3为本发明实施例三的LED封装结构示意图。
[0038]图4为本发明实施例四的LED封装结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0040]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0041]实施例一:[0042]本发明提供了如附图1所示的一种LED封装，至少包括:支架1、晶片3、焊线4、密封部件2。支架I用于支撑晶片3和焊线4 ;晶片3用于发出能够有效激发荧光粉6或者量子点5的光；焊线4用于把晶片3和支架I导通；密封部件2内部分布有量子点5，位于从晶片3发射出的光的路径中并具有透镜形状，用于包裹晶片3和支架I。密封部件2为一层，为载体中分布有荧光粉6和/或量子点5。支架I为铁镀上镍及银制成；焊线4为金线；晶片3为蓝色或者紫外晶片，不限于举例，只要有效的激发荧光粉6或者量子点5材料就好；量子点5为具有核壳结构的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS纳晶量子点，或聚三苯胺(poly-TH))、八羟基喹啉铝(Alq3);载体为硅胶、PC、PMMA、玻璃。密封胶体为聚对二甲苯胶水。
[0043]封装的流程:将荧光粉或者量子点的材料一种或者混合与载体充分混合，将晶片固晶，载体与荧光粉混合物灌胶于支架上，长烤固化胶体，制作为量子点的LED。这种LED封装方式是将荧光粉或者量子点直接封装到LED支架里面。
[0044]实施例二:
[0045]本发明提供了如附图2所示的一种LED封装。
[0046]与实施例一不同的是，密封部件为二层，从内向外依次为载体21、突光粉或者量子点与载体混合22。晶片3可以是蓝色或者紫外晶片，不限于举例，只要有效的激发荧光粉6或者量子点5材料就好。
[0047]封装的流程:将荧光粉或者量子点的材料一种或者混合被激发材料，与载体充分混合，将晶片固晶，将载体点入LED支架内，长烤固化胶体，将荧光粉或者量子点的材料一种或者混合与载体充分混合物点入LED上面，烘烤，根据需要制作配制荧光粉或者量子点比例，制作为所需的量子点LED。这种LED封装方式是2层组成，第一层为载体，第二层为荧光粉和/或量子点与载体混合。
[0048]本实施例分层制作量子点LED的优点:有效地把晶片的温度隔绝，改善量子点的稳定性。
[0049]实施例三:
[0050]本发明提供了如附图3所示的一种LED封装。
[0051]与实施例一不同的是，密封部件为三层，从内向外依次为载体21、突光粉和/或量子点与载体混合22、载体或者是阻碍空气水分的一层密封胶体23。晶片3可以是蓝色或者紫外晶片，不限于举例，只要有效的激发荧光粉或者量子点材料就好。
[0052]封装的流程:将荧光粉或者量子点的材料一种或者混合被激发材料，与载体充分混合，将晶片固晶，将载体点入LED支架内，长烤固化胶体，将荧光粉和/或量子点的材料一种或者混合被激发材料，与载体充分混合物点入LED上面，烘烤，在此一层上加上载体或者是阻碍空气水分的一层密封胶体，烘烤，根据需要制作配制荧光粉或者量子点比例，制作为所需的量子点LED。
[0053]本实施例分层制作量子点LED的优点:
[0054]1.底层载体有效的把晶片的温度隔绝，改善量子点的稳定性。
[0055]2.顶层载体有效的保护荧光材料或者量子点材料被空气中物质破坏性能。
[0056]实施例四:
[0057]本发明提供了如附图4所示的一种LED封装。[0058]与实施例一不同的是，密封部件为四层，从内向外依次为载体21、荧光粉与载体混合22、量子点与载体混合23、载体或者是阻碍空气水分的一层密封胶体24。晶片3可以是蓝色或者紫外晶片，不限于举例，只要有效的激发荧光粉或者量子点材料就好。
[0059]封装的流程:将荧光粉或者量子点的材料一种或者混合被激发材料，与载体充分混合，将晶片固晶，将载体点入LED支架内，长烤固化胶体，将荧光粉或者量子点的材料一种或者混合被激发材料，与载体充分混合物点入LED上面，烘烤，在此一层上加上载体，烘烤，根据需要制作配制荧光粉或者量子点比例，制作为所需的量子点LED。
[0060]本实施例分层制作量子点LED的优点:
[0061]1.底层载体有效的把晶片的温度隔绝，改善荧光粉或者量子点材料的稳定性。
[0062]2.顶层载体有效的保护荧光材料或者量子点材料被空气中物质破坏性能；
[0063]3.突光材料或者量子点材料分开来点胶,有效的防止相互干扰。
[0064]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种LED封装，至少包括:支架、晶片、焊线、密封部件，其特征在于: 所述支架用于支撑所述晶片和焊线； 所述晶片用于发出能够有效激发荧光粉或者量子点的光； 所述焊线用于把所述晶片和支架导通； 所述密封部件内部分布有量子点，位于从晶片发射出的光的路径中并具有透镜形状，用于包裹所述晶片和支架。
2.如权利要求1所述的一种LED封装，其特征在于: 所述密封部件为一层，为载体中分布有量子点。
3.如权利要求1所述的一种LED封装，其特征在于: 所述密封部件为二层，从内向外依次为载体、量子点与载体混合。
4.如权利要求1所述的一种LED封装，其特征在于: 所述密封部件为三层，从内向外依次为载体、量子点与载体混合、载体或者是阻碍空气水分的一层密封胶体。
5.如权利要求1所述的一种LED封装，其特征在于: 所述密封部件为四层，从内向外依次为载体、荧光粉与载体混合、量子点与载体混合、载体或者是阻碍空气水分的一层密封胶体。
6.如权利要求1至4中任一项所述的一种LED封装，其特征在于: 所述密封部件内部还分布有荧光粉。
7.如权利要求1至5中任一项所述的一种LED封装，其特征在于: 所述支架为铁镀上镍及银制成；所述焊线为金线；所述晶片为蓝色或者紫外晶片；所述量子点为具有核壳结构的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS纳晶量子点，或聚三苯胺(poly-Tro)、八羟基喹啉铝(Alq3);所述载体为硅胶、PC、PMMA、玻璃；所述密封胶体为聚对二甲苯。
8.如权利要求6所述的一种LED封装，其特征在于: 所述支架为铁镀上镍及银制成；所述焊线为金线；所述晶片为蓝色或者紫外晶片；所述量子点为具有核壳结构的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS纳晶量子点，或聚三苯胺(poly-Tro)、八羟基喹啉铝(Alq3);所述载体为硅胶、PC、PMMA、玻璃；所述密封胶体为聚对二甲苯。
【文档编号】H01L33/48GK103456865SQ201310395253
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】刘国旭, 李文兵, 孙国喜, 范振灿 申请人:易美芯光（北京）科技有限公司