专利名称：利用掺杂稀土元素的透明陶瓷为基座的led封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的LED封装基座，尤其涉及到一种新型的白光LED的封装结构与出光方式。
背景技术：
LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使色彩度更高等传统光源无可比拟的优势而得到了空前的发展。一般而言，传统的白光LED封装结构，如图1，主要设有一具凹槽Al的基座A，该凹槽Al内结合一芯片B，该芯片B再通过一连结线C与另一支架D连结，最后再通过一透光层 E的射出成型，将基座A、芯片B、连结线C及另一支架D结合为一体，完成LED的封装。但普通LED的发光是各向的，同时所激发的荧光粉发出的光也是各向的。而上述传统的LED结构使射向LED芯片背面与侧面的光的提取效率较低，其中一部分光被封装基底吸收，另一部分光通过在密封物中的多次反射和折射最终转化为热量。这样不但降低了 LED的光效，而且由于热量无法及时导出而聚集在芯片的背面，造成芯片的温度逐渐升高， 最终影响了 LED芯片的光输出和寿命。目前，改进的方法是在基座A的凹槽Al内镀上高反射率的金属Ag薄膜，大幅提高基座的反射率。但这又带来另一个问题，金属^Vg薄膜在点亮的LED芯片的高温下容易发黄变色，造成光波段的反射率降低，导致封装LED的光效与显色指数降低，加快了 LED的光衰。基于现有普通LED封装结构以及其改进方法的不足，本发明设计了 “掺杂稀土元素的透明陶瓷作为封装基座的LED封装方案”。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的前述问题，因此本发明的目的在于提供一种新型的白光LED封装结构，实现LED封装的双面白光发射。提高白光LED的出光效率，同时避免Ag 基底变色造成白光LED封装的可靠性下降。同时透明陶瓷具有高的耐电击穿性以及较高的热导率，进一步保证LED封装的可靠性。本发明的LED封装采用以下技术方案
本发明提供的利用稀土掺杂的透明陶瓷作为LED封装基座的双面发射白光的LED封装结构，蓝光LED芯片采用固晶方式固定于已经图案化电极的稀土掺杂的透明陶瓷基座上， 并用金线或铝线与基座电极形成电连接；在所述的LED芯片与基座上方覆盖有保护LED芯片与电连接线的密封物。本发明提供的LED封装结构如图2、3所示，其包括一稀土离子掺杂的透明陶瓷基座10，在基座的上表面101之上形成有两电极501与502 ；蓝光LED芯片20，芯片采用固晶胶201固定于封装基座10之上，同时通过金线或铝线30与基底上的两电极实现电连接；以及密封物40，密封物覆盖所述LED芯片20以及所述金线或铝线30与基座电极501与502 的电连接部分。
所述稀土离子掺杂的透明陶瓷基座，使用稀土离子掺杂的透明陶瓷可以为YAG透明陶瓷，Al2O3透明陶瓷、AlN透明陶瓷或其他体系的透明陶瓷，陶瓷在大于绿光波长的区域的透过率均大于彡50%。 所述稀土离子掺杂的透明陶瓷基座，掺杂的稀土离子为Ce3+、ft·3+、Nd3+、Eu3+、Dy3+、 Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3\ Lu3+ 等中的一种或数种。所述稀土离子掺杂的透明陶瓷基座，其特征在于，透明YAG陶瓷上的图案化电极可采用网印方式印刷或应用光刻技术制备。所述蓝光LED芯片，其特征在于芯片采用透明固晶胶固定于透明陶瓷基座之上， 并用金线或铝线与基座电极形成电连接。所述密封物由在其内混合并均勻分散荧光体的透明环氧树脂胶或硅胶成型制成。本封装结构具有如下优点
1.以上所述的封装结构可以实现双面发射白光，其上表面蓝光激发荧光粉混合成白光，下表面蓝光通过透明陶瓷基座激发稀土离子从而混合成白光。2.透明陶瓷基座具有高的绝缘性，其击穿电场大于4000V/cm。3.透明陶瓷基座的热导率大于10W/m*K，可以满足小功率LED芯片封装要求。
图1是现有普通LED芯片的封装结构； 图2是本发明实施例的整体结构侧视图； 图3是本发明实施例的整体结构俯视图； 图4是本发明实施例的光路示意图5是掺Ce203原子百分数为0. 15%的YAG透明陶瓷的透过率谱线； 图6是掺Ce2O3原子百分数为0. 15%的YAG透明陶瓷的光致荧光谱线。
具体实施例方式采用注塑成型或注浆成型或等静压成型技术制备如图2与图3所示的掺Ce2O3原子百分数0. 15%的YAG透明陶瓷基座10，并在高温真空或气氛烧结而成。陶瓷在大于绿光波长的区域的透过率均大于80%，其透过率曲线如图5所示。在制备好的陶瓷基座上利用光刻与磁控溅射技术形成如图2与图3所示的图案化的铜金属电极501与502。将蓝光LED芯片20利用固晶机与透明固晶胶201固定于YAG陶瓷基座20之上， 芯片的主波长为430-435nm，并在150°C的烘箱内烘烤2小时，使固晶胶固化。利用金线机与金线30将完成固晶的LED芯片的正负电极分别引出并分别焊于基座上的两电极501与502上。将折射率为1. 5的透明硅胶与YAG荧光粉以7:1的质量比均勻混合并真空脱泡， 以得到双面色温与色坐标相似的白光。将获得的均勻混合荧光粉的硅胶40利用点胶机将LED芯片20与金线30密封于其内。将封装好的LED在130°C下烘烤1小时，然后在150°C下烘烤3小时，以完成该白光 LED封装。以上所述实施列仅是本发明的一种LED封装的实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何的限制，凡是依据本发明的技术实质对上面的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍然属于本发明的技术内容和范围。
权利要求
1.一种利用稀土掺杂的透明陶瓷作为LED封装基座的双面发射白光的LED封装结构， 其特征在于，蓝光LED芯片采用固晶方式固定于已经图案化电极的稀土掺杂的透明陶瓷基座上，并用金线或铝线与基座电极形成电连接；在所述的LED芯片与基座上方覆盖有保护 LED芯片与电连接线的密封物。
2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于所述稀土离子掺杂的透明陶瓷基座，使用稀土离子掺杂的透明陶瓷，如YAG透明陶瓷，Al2O3透明陶瓷、AlN透明陶瓷或其他体系的透明陶瓷，陶瓷在大于绿光波长的区域的透过率均大于> 50%。
3.根据权利要求2所述的LED封装结构，其特征在于掺杂的稀土离子为Ce3+、ft·3+、 Nd3+、Eu3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3\ Lu3+ 等中的一种或数种。
4.根据权利要求2所述的LED封装结构，其特征在于透明陶瓷上的图案化电极采用网印方式印刷或应用光刻技术制备。
5.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于蓝光LED芯片采用透明固晶胶固定于透明陶瓷基座之上，并用金线或铝线与基座电极形成电连接。
6.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于所述密封物由在其内混合并均勻分散荧光体的透明环氧树脂胶或硅胶成型制成。
7.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于所述封装结构可以实现双面发射白光，其上表面蓝光激发荧光粉混合成白光，下表面蓝光通过透明陶瓷基座激发稀土离子从而混合成白光。
8.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于透明陶瓷基座具有高的绝缘性， 其击穿电场大于^OOV^nT1。
9.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于透明陶瓷基座的热导率大于 10W/m*K。
全文摘要
本发明涉及一种利用稀土掺杂的透明陶瓷作为LED封装基座的双面发射白光的LED封装结构。该LED封装，其特征在于，LED芯片(20)，通过固晶方式安装在稀土掺杂的透明陶瓷基座(10)表面上并与图案化电极(501与502)电连接，在基座(10)与LED芯片(20)上方覆盖混有荧光粉的透明硅胶或环氧树脂胶(40)。该LED封装方案能将由LED芯片背面与侧面发出的射向基座的蓝光通过YAG陶瓷的吸收与转换变为白光而从背面射出，从而形成双面发白光的LED封装结构。
文档编号C04B35/622GK102569597SQ20111024130
公开日2012年7月11日 申请日期2011年8月20日 优先权日2011年8月20日
发明者兰海, 刘著光, 曹永革, 王充, 王文超, 王方宇, 邓种华, 黄秋凤 申请人:中国科学院福建物质结构研究所