一种单面出光的发光元器件及其生产方法
【专利摘要】一种单面出光的发光元器件及其生产方法，涉及半导体器件封装领域，在发光二极管的底面设置两个电极，其特征在于在发光二极管的正面设置荧光粉胶层，在发光二极管的四个侧面均设置反光胶层。制备方法特征是：无需切割即可获得四周侧面无切割痕、单面出光的单颗发光二极管，并且通过多次填充，可达到设计发光二极管出光面荧光粉胶层特性之目的。本发明制备过程无需使用昂贵的高精切割设备，使企业可以有更充裕的资本扩大生产；更因无需切割而提高了荧光粉胶的利用率、缩短了生产周期。
【专利说明】
一种单面出光的发光元器件及其生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体器件封装领域，更具体的涉及白光发光二极管芯片的封装工〇【背景技术】
[0002]在市场对发光二极管器件小型化、高电流密度的呼声下，芯片级封装发光二极管凭借省去支架及金线等冗余结构缩小体积、散热性能优良可以承受高密度电流等优势，成为发光二极管行业冉冉升起的新星，吸引了众多芯片及封装厂的目光。
[0003]然而由于生产技术路线不成熟、设备投入费用高昂等原因，国内外市场上芯片级封装发光二极管产品屈指可数。为了抢占新兴市场，国内外各大厂家更是绞尽脑汁抢占专利至高点，目前部分量产技术采用整体印刷或模块印刷的方式。但整体印刷需要使用高精度切割设备才能获得单颗芯片级封装发光二极管产品，模块印刷获得产品的外形尺寸固定，应用时设计灵活度小且模块中任意一颗发光二极管失效即导致模块的性能及外观异常。
[0004]根据摩尔定律我们知道:电子、封装行业生产设备升级换代快、设备折旧率高，因此购买昂贵的高精切割设备成为各大厂家制备芯片级封装发光二极管产品的拦路虎。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提出一种方便生产、提高质量的单面出光的发光元器件。
[0006]本发明单面出光的发光元器件在发光二极管的底面设置两个电极，其特征在于在发光二极管的正面设置荧光粉胶层，在发光二极管的四个侧面均设置反光胶层。
[0007]本发明出光面上设置有荧光粉胶层，本发明器件与五面出光元器件相比，产品光效率高、出光指向性强，该结构与五面出光二极管相比，光效率高、出光指向性强，极大的开拓了产品应用领域、提高了使用时的灵活性。
[0008]进一步地，本发明所述反光胶层在接近底面的厚度较接近正面的厚度薄。该设计首先减少了反光胶用量降低了本发明器的成本，使产品具有更好的竞争优势；其次根据光的折射定律，此设计可以提高本发明器件的出光率，从而提升亮度、降低节温，延长使用寿命;第三降低本发明器件体积、重量，利于应用领域单位面积内颗粒数提升及重量控制;第四本发明器件应用领域为向外凸起的发光曲面时，此种设计能够有效缩小颗粒之间空隙， 提高亮度均匀性，提升视觉舒适度。
[0009]所述荧光粉胶层由第一荧光粉胶层、第二荧光粉胶层和第三荧光粉胶层组成，第一荧光粉胶层设置在发光二极管上，第二荧光粉胶层设置在第一荧光粉胶层上，第三荧光粉胶层设置在第二荧光粉胶层上，第一荧光粉胶层的折射率大于第二荧光粉胶层的折射率，第二荧光粉胶层的折射率大于第三荧光粉胶层的折射率。本发明器件出光通道为:从有源层(折射率为2.4)到蓝宝石(折射率为1.8)继而是荧光粉胶层(折射率为1.5)最终到空气 (折射率为1 )，由光的折射、反射定律可知:光由光密介质(即光在此介质中的折射率大的)射到光疏介质(即光在此介质中折射率小的)的界面时，若入射角大于临界角，则全部光线均被反射回原介质。多层荧光粉胶层通过对出光通道折射率的合理设计，起到扩大临界角， 降低光线被反射回的几率目的，从而提高本发明器件的出光率，继而提高光效。
[0010]本发明的另一目的是提出以上产品的生产方法，包括以下步骤:1)将多个发光二极管以阵列式固定在固定膜的同一面；2)将固定膜呈绷紧状定位于载台上，并使各个发光二极管朝向上方；3)在固定膜上固定钢网，并使发光二极管一一对应地处在钢网的网孔正中间；将反光胶填充在钢网的各网孔内，烘干后脱离钢网，研磨去除发光二极管出光面上的反光胶；4)在固定膜上再次固定钢网，并使发光二极管一一对应地处在钢网的网孔正中间；将荧光粉胶填充在钢网的各网孔内，烘干后脱离钢网；5)自固定膜上分离取得单颗单面出光的发光二极管。
[0011]本发明在制备过程中可通过更改钢网网孔厚度及形状，实现对出光面荧光粉胶层折射率、浓度、厚度等特性的设计，从而提升产品光电特性。在填充反光胶或荧光粉胶时，钢网的各网孔四壁起到了控制反光胶及荧光胶形状和用量的作用，保证了厚度均匀性，提高了芯片级封装发光二极管产品色温的一致性。无需切割即可获得四周侧面无切割痕、单面出光的发光二极管，从而提高荧光粉胶的利用率、缩短生产周期、降低企业生产成本。本发明的特点:(1)通过钢网印刷的方法无需切割即可获得单颗芯片级封装发光二极管产品，从而提高了荧光粉胶的利用率、缩短了生产周期，由于无需切割，产品四周侧面无切割痕，利于提高产品质量，大大降低了生产成本。(2)产品性能设计灵活性高。可以通过更改钢网网孔厚度及形状，多次填充达到设计发光二极管出光面荧光粉胶层的折射率及浓度的目的，从而提升产品光电特性。(3)使用本方法无需购买昂贵的高精切割设备，利于推广应用。
[0012]本发明所述钢网的网孔呈上表面积大于下表面积的喇叭口状。以使形成的反光胶层在接近底面的厚度较接近正面的厚度薄。
[0013]循环操作步骤4)三次，第一次采用的荧光粉胶的折射率大于第二次采用的荧光粉胶的折射率，第二次采用的荧光粉胶的折射率大于第三次采用的荧光粉胶的折射率。以形成不同折射率的荧光层设置在出光面上。
[0014]另外，本发明所述钢网的网孔深度大于发光二极管的厚度。以使在步骤3)中形成的反光胶厚度大于发光二极管厚度。当反光胶厚度大于发光二极管厚度时，改变反光胶位置、形状，实现对出光方向及出光形状的设计。【附图说明】
[0015]图1至6为本发明工艺流程示意图。[0〇16]图7为本发明产品的一种结构不意图。[0〇17]图8为本发明广品的另一种结构不意图。【具体实施方式】
[0018]下面结合附图1至8具体实施过程如下:一、例 1:1、将多个发光二极管1以行、列间距相等的阵列式固定在固定膜2的同一面。如图1所不。
[0019] 2、通过卡箍3将固定膜2呈绷紧状定位于载台4上，并使各个发光二极管1朝向上方，如图2所示。
[0020] 3、在固定膜2上固定钢网5,并采用光学定位部件使发光二极管1一一对应地处在钢网5的各个网孔的正中间。注意:钢网5的网孔深度略大于发光二极管1的厚度。如图3所不。
[0021]使用刮刀，将反光胶6填充在钢网5的各网孔内，如图4所示。待反光胶6烘干后，脱离钢网5,研磨去除发光二极管1出光面上的反光胶，取得半制品如图5所示。[〇〇22]4、在固定膜2上再次固定钢网5,并采用光学定位部件使发光二极管1一一对应地处在钢网5的各个网孔正中间。使用刮刀，将折射率为1.5的荧光粉胶填充在钢网5的各网孔内，烘干后脱离钢网5研磨抛光。[〇〇23]在固定膜2上再次固定钢网5,并采用光学定位部件使发光二极管1一一对应地处在钢网5的各个网孔正中间。使用刮刀，将折射率为1.4的荧光粉胶填充在钢网5的各网孔内，烘干后脱离钢网5研磨抛光。[〇〇24]在固定膜2上再次固定钢网5,并采用光学定位部件使发光二极管1一一对应地处在钢网5的各个网孔正中间。使用刮刀，将折射率为1.3的荧光粉胶填充在钢网5的各网孔内，烘干后脱离钢网5研磨抛光。[〇〇25]形成的半制品如图6所示。
[0026]5、自固定膜2上分离取得单颗单面出光的发光二极管，其结构如图7所示:在发光二极管1的底面设置两个电极8,在发光二极管1的正面设置荧光粉胶层7,在发光二极管1的四个侧面均设置反光胶层6。荧光粉胶层7由第一荧光粉胶层7a、第二荧光粉胶层7b和第三荧光粉胶层7c组成，第一荧光粉胶层7a设置在发光二极管1上，第二荧光粉胶层 7b设置在第一荧光粉胶层7a上，第三荧光粉胶层7c设置在第二荧光粉胶层7b上。
[0027]二、例2:其它类同，只是在设计钢网5时，将其网孔设计成上表面积大于下表面积的喇叭口状。 [〇〇28]由此，形成的产品如图8所示:在发光二极管1的底面设置两个电极8,在发光二极管1的正面设置荧光粉胶层7,在发光二极管1的四个侧面均设置反光胶层6。[〇〇29]反光胶层6在接近底面的厚度较接近正面的厚度薄。
[0030]荧光粉胶层7也可由多层不同折射率的荧光粉胶层形成。
【主权项】
1.一种单面出光的发光元器件，包括发光二极管，在发光二极管的底面设置两个电极， 其特征在于在发光二极管的正面设置荧光粉胶层，在发光二极管的四个侧面均设置反光胶层。2.根据权利要求1所述单面出光的发光元器件，其特征在于所述反光胶层在接近底面 的厚度较接近正面的厚度薄。3.根据权利要求1或2所述单面出光的发光元器件，其特征在于所述荧光粉胶层由第一 荧光粉胶层、第二荧光粉胶层和第三荧光粉胶层组成，第一荧光粉胶层设置在发光二极管 上，第二荧光粉胶层设置在第一荧光粉胶层上，第三荧光粉胶层设置在第二荧光粉胶层上， 第一荧光粉胶层的折射率大于第二荧光粉胶层的折射率，第二荧光粉胶层的折射率大于第 三荧光粉胶层的折射率。4.如权利要求1所述单面出光的发光元器件的生产方法，其特征在于包括以下步骤:1)将多个发光二极管以阵列式固定在固定膜的同一面；2)将固定膜呈绷紧状定位于载台上，并使各个发光二极管朝向上方；3)在固定膜上固定钢网，并使发光二极管一一对应地处在钢网的网孔正中间；将反光 胶填充在钢网的各网孔内，烘干后脱离钢网，研磨去除发光二极管出光面上的反光胶；4)在固定膜上再次固定钢网，并使发光二极管一一对应地处在钢网的网孔正中间；将 荧光粉胶填充在钢网的各网孔内，烘干后脱离钢网；5)自固定膜上分离取得单颗单面出光的发光二极管。5.根据权利要求4所述单面出光的发光元器件的生产方法，其特征在于所述钢网的网 孔呈上表面积大于下表面积的喇叭口状。6.根据权利要求4或5所述单面出光的发光元器件的生产方法，其特征在于循环操作步 骤4)三次，第一次采用的荧光粉胶的折射率大于第二次采用的荧光粉胶的折射率，第二次 采用的荧光粉胶的折射率大于第三次采用的荧光粉胶的折射率。7.根据权利要求4所述单面出光的发光元器件的生产方法，其特征在于所述钢网的网 孔深度大于发光二极管的厚度。
【文档编号】H01L33/48GK106025040SQ201610545199
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】臧传亮, 王国宏, 李银川, 金豫浙, 孙军, 孙一军, 李志聪, 章加奇, 张应 , 吴杰
【申请人】扬州中科半导体照明有限公司