专利名称：一种提高led外量子效率的封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发光二极管(LED)的封装技术领域，尤其是涉及一种提高LED外 量子效率的封装结构。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diodes, LED)具有体积小、长寿命、节能、环保等优 点，广泛应用于仪器指示灯、显示器背光源、通用照明等领域。随着LED高端应用领域(如 路灯、室内照明等)的不断拓展，对LED的发光效率要求也越来越高。LED发光效率包括内量子效率和外量子效率。其中，内量子效率是指在LED的PN 结上施加电流时，电子和空穴在PN结过渡层中复合产生光子；由于PN结为杂质半导体，存 在材料品质缺陷、位错等因素以及工艺上的各种缺陷，使电子从激发态跃迁到基态时会与 晶格电子或离子交换能量而产生无辐射跃迁，而不产生光子，这一部分能量转换成热能；因 此内量子效率Hint =复合载流子产生的光子数/复合载流子总数，可以通过优化PN结外 延生长工艺以及LED发光层的出光方式等途径来提高LED的内量子效率。外量子效率是指将复合载流子产生的光子引出LED封装体后的总效率。目前主要 通过如下一些途径来提高LED外量子效率，如美国专利US7101061公开的生长分布布拉格 反射层(DBR)技术、美国专利US6222207公开的改变LED芯片几何形状外形以缩短光子在 LED内部反射的路程的技术方案、美国专利US6831302公开的芯片表面粗化技术、以及美国 专利US5777433公开的采用高折射率封装材料的技术方案。目前LED内量子效率达到90% 左右，而外量子效率目前仅达到40%左右。因此，LED的外量子效率低是影响LED光效的主 要因素。此外，还可以通过对LED封装结构的改进来提高LED的外量子效率。当前，LED 的封装结构主要是支架反射杯的封装结构，即在支架上设置一表面镀银的反射杯，然后将 LED芯片固定在反射杯内，再通过焊线将LED芯片与支架电连接，最后在支架内填充高折 射率的胶水封装。由于支架反射杯中的出光面为平面出光，同时由于胶水的高透光性(> 95%),有大部分LED光线在胶水固化后的表面发生全反射，从而产生界面全反射的光损 失。因此，减少光线在胶体表面的全反射损失是提高LED外量子效率的有效途径。其中，公 开号为CN101088176的中国专利申请公开了一种技术方案，其通过在发光芯片的四周表面 安装一层中间带通孔的图案化的低折射率层，该低折射率层将芯片发出的光全部反射后通 过通孔定向射出。此技术方案是以降低通孔以外芯片的发光表面的亮度为代价来增强LED 芯片的某些部分(通孔)的亮度，因此并未从根本上提高LED的发光效率。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种能够直接提高 LED外量子效率的封装结构。本实用新型是通过以下的技术方案实现的一种提高LED外量子效率的封装结构及其制造方法。该封装结构包括支架反射杯和LED芯片。其中，LED芯片设置在支架反射 杯底部中间的上方并通过封装胶封装。此外，还包括一具有凸起或内凹的阵列结构的增光 层，所述增光层设置在封装胶的上表面。进一步，所述增光层的凸起或内凹的阵列结构为半球形、三角形、方形、菱形、或锥 形中的一种。进一步，所述增光层的厚度范围为10微米至1000微米。进一步，所述封装胶和增光层的材料选自荧光胶或透明胶。所述透明胶为硅胶。相对于现有技术，本实用新型通过在LED封装胶的上表面设置一具有凸起阵列增 光层，可以使光线产生多种角度的折射，有利于减少LED芯片发出的光线在透明的封装胶 体表面的界面发生全反射损失，从而提高了 LED外量子效率，进而提高发光率。为了能更清晰的理解本实用新型，以下将结合附图说明阐述本实用新型的具体实 施方式。
图1是本实用新型提高LED外量子效率的封装结构第一实施例的结构示意图。图2是本实用新型提高LED外量子效率的封装结构第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例1请参阅图1，其是本实用新型提高LED外量子效率的封装结构第一实施例的结构 示意图。该LED封装结构包括散热层1、支架反射杯2、LED芯片3、连接线4、封装胶5和增 光层6。该散热层1设置在该支架反射杯2的底部中间的下方。该LED芯片3设置在该支 架反射杯2的收容空间底部中间的上方。该LED芯片3上设有电极7，其通过连接线4与支 架反射杯上的支架电极8电连接。封装胶5灌装在支架反射杯2的收容空间内，将所述LED 芯片3封装起来。该增光层6设置在该封装胶5的上表面。该增光层6为半球形凸起阵列 结构，其高度约为10微米。该封装胶5的材料为荧光胶，该增光层6的材料为硅胶等透明 胶。其中，荧光胶为荧光粉和透明胶的混合物。荧光粉可以为包括钇铝石榴石、硅酸盐、氮化 物、氮氧化物、硫化物体系等在内的各种发射波长、成分、粒径、形状、结构和颜色的荧光粉， 透明胶可以为包括硅胶和环氧树脂在内的各种透明、且折射率> 1. 4的各种胶。LED芯片3发出的光线经过增光层6时，增光层6的半球形凸起结构可以使光线产 生多种角度的折射，以减少光线在界面发生全反射的几率，从而提高了 LED外量子效率，进 而提高发光率。以下详细说明该LED封装结构的具体制作步骤Sl 将散热层1设置在支架反射杯2的底部中间的下方；S2 通过固晶胶或共晶的方式，将LED芯片3固定在支架反射杯2的收容空间底部 中间的上方；S3 将连接线4分别焊接在芯片的电极7和支架电极8上，使得芯片的电极7与支 架电极8电连接；[0023]S4 将封装胶5注入支架反射杯2的收容空间内，然后进行烘烤固化。S5 将带有封装胶5的支架反光杯2放入内表面带有半球形凸起形状图案的模具 中，注入硅胶，然后进行烘烤固化后脱模，从而在该封装胶5的上方形成厚度范围为10微米 至1000微米高的增光层6，其中，增光层6的最佳值为10微米。相对于现有技术，本实用新型通过在LED封装胶的上表面设置一具有凸起阵列增 光层，可以使光线产生多种角度的折射，有利于减少LED芯片发出的光线在透明的封装胶 体表面的界面发生全反射损失，从而提高了 LED外量子效率，进而提高发光效率。实施例2实施例2的LED封装结构与实施例1的结构大致相同，其区别仅在于在封装胶5 的上表面设置一增光层9，该增光层9为三角形凸起阵列结构。该封装胶5的材料为硅胶， 该增光层9的材料为荧光胶。实施例2的LED封装结构还可以通过以下的制作步骤来完成Si:首先形成增光层9。即将荧光胶注入内表面带有三角形凸起形状图案的模具 中，然后进行烘烤固化后脱模，形成厚度约为10微米的独立的增光层9 ；S2 将散热层1设置在支架反射杯2的底部中间的下方；S3 通过固晶胶或共晶的方式，将LED芯片3固定在支架反射杯2的收容空间底部 中间的上方；S4 将连接线4分别焊接在芯片的电极7和支架电极8上，使得芯片的电极7与支 架电极8电连接；S5 在LED芯片3的表面涂覆封装胶5，然后将增光层9固定在封装胶5的上表面。由于实施例2的增光层9是预先成型的，而不需要将带有封装胶5的支架反光杯 2整体放入模具中形成增光层，简化了制造工艺。同样，该结构有利于减少芯片3发出的光 线在荧光胶的上下表面发生界面全反射的损失，可促进更多的光线通过凸起的结构发生不 同角度的折射，提高光线的输出，从而达到提高LED的外量子效率的目的。此外，本实用新 型的封装结构不受LED芯片的结构、尺寸、形状、功率、波长、颜色等限制，同时可选用各种 成分的荧光粉。本实用新型还可以具有多种变形实施方式，如实施例1和实施例2中的制作方法 可交换或结合使用。此外，本实用新型的增光层的凸起结构的形状还可以是方形、菱形、锥 形等，凸起结构可以替换为内凹等可改变折射角度的结构。该凸起结构或内凹结构可以设 置在增光层的上表面和/或下表面，或者是设置在增光层的内表面。该封装胶和增光层可 以采用同种材料制成，或者分别采用不同的材料制成。本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱 离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术 范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
权利要求1.一种提高LED外量子效率的封装结构，其包括 支架反射杯；以及LED芯片，其设置在支架反射杯的底部中间的上方，并通过封装胶封装； 其特征在于还包括一具有凸起或内凹的阵列结构的增光层，所述增光层设置在封装 胶的上表面。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于所述增光层的凸起或内凹的阵列结 构为半球形、三角形、方形、菱形、或锥形中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的封装结构，其特征在于所述增光层的厚度范围为10微 米至1000微米。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于所述封装胶和增光层的材料选自荧 光胶或透明胶。
5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于所述透明胶为硅胶。
专利摘要本实用新型涉及一种提高LED外量子效率的封装结构。该封装结构包括支架反射杯、LED芯片以及封装胶。LED芯片设置在支架反射杯底部中间的上方并通过封装胶封装。此外，还包括一具有凸起或内凹的阵列结构的增光层，所述增光层设置在封装胶的上表面。相对于现有技术，本实用新型通过在LED封装胶的上表面设置一具有凸起阵列增光层，可以使光线产生多种角度的折射，有利于减少LED芯片发出的光线在透明的封装胶体表面的界面发生全反射损失，从而提高了LED外量子效率，进而提高发光效率。
文档编号H01L33/48GK201838619SQ20102021314
公开日2011年5月18日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者区伟能, 肖国伟, 郑永生, 陈海英 申请人:晶科电子(广州)有限公司