专利名称：提高取光率的led封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED封装技术领域，具体的说是ー种提高取光率的LED封装结构。
背景技术：
由于LED晶片折射率比较高，发光材料层GaN (氮化镓，第三代半导体材料)的折射率为2. 3，衬底材料层蓝宝石的折射率为I. 8，如果LED晶片发出的光线直接进入空气(空气的折射率为1.0)，光线在出光界面会产生严重的全反射，使大部分光线反射回晶片内部。目前，业界一般是采用环氧树脂或硅胶将LED晶片封装起来，以提升取光效率，请 參阅图1，为已知技术中的LED封装结构的示意图，LED芯片10，其顶面设置ー荧光粉层11，底面设置于封装基板12上，然后通过一半球形的封装胶13直接封装(封装胶一般采用环氧树脂或硅胶)，封装的硅胶与环氧树脂的折射率一般在I. 4 I. 6之间，LED晶片内部的光线还是存在较大比例的光效损失。同吋，晶片的形状也决定了 LED晶片的取光效率，如将晶片做成半球形可完全克服LED晶片全反射的问题，但是，晶片直接做半球形成本很高，エ艺可行性差。现有的LED晶片主要有SiC(碳化硅)衬底和蓝宝石衬底两种结构，SiC为美国CREE公司的独有技术，SiC材料折射率约为2. 8，与硅材料(折射率约3. O)具有良好的键合特性。Cree公司采用SiC与硅片贴合，再对硅片进行腐蚀加工的方式获得的晶片，其表面呈凸形结构。但是，由于SiC或硅材料与封装硅胶的折射率的差异很大(硅胶折射率I. 4 1.5，SiC和硅材料折射率分别为2. 9和3. O)，导致光取出效率非常依赖该硅片的表面结构，而采用腐蚀エ艺，硅片的表面难以形成光学镜面，所以晶片光取出效率的提升并不明显。采用蓝宝石衬底，其加工难度颇高，目前市场上的蓝宝石衬底仍以矩形晶片为主，尚未有加工成半球形或凸形的报道。
实用新型内容针对以上现有技术的不足与缺陷，本实用新型的目的在于提供一种提高取光率的LED封装结构。本实用新型的目的是通过采用以下技术方案来实现的一种提高取光率的LED封装结构，包括封装基板、设于该封装基板上的LED芯片及覆盖于封装基板和LED芯片上的封装胶，所述LED芯片和封装胶之间还设有一半球形透镜，该透镜球形表面的粗糙度小于lOOnm。作为本实用新型的优选技术方案，所述透镜的底面至少完全覆盖住所述LED芯片与所述透镜相结合的表面。作为本实用新型的优选技术方案，所述透镜的球心位于LED芯片与所述透镜相结合的表面的垂直中心线上。作为本实用新型的优选技术方案，所述封装基板上封装有多块LED芯片。[0011]作为本实用新型的优选技术方案，所述多块LED芯片以阵列方式等间距的均匀排列于该封装基板上。作为本实用新型的优选技术方案，所述透镜底面附着ー荧光粉层。作为本实用新型的优选技术方案，所述透镜的折射率介于I. 6至2. 3之间。作为本实用新型的优选技术方案，所述透镜为镧系玻璃透镜或钛酸盐玻璃透镜。作为本实用新型的优选技术方案，所述封装胶在所述透镜上也形成半球形。作为本实用新型的优选技术方案，所述封装胶为环氧树脂或硅胶。与现有技术相比，本实用新型结构简単，LED芯片上设置半球形透镜，LED芯片发出的光线通过透镜的球面折射后，即可克服光线全反射的问题，提高了 LED晶片光取出的效率；同吋，由于LED芯片、透镜和封装胶的折射率逐渐降低接近空气的折射率进ー步解决·了光线出光界面反射的问题，提高了取光效率。另外，在LED芯片上设置透镜，其エ艺可行性高，便于大规模的批量生产，具有较强的实用性。
图I为已知技术中的LED封装结构的示意图。图2为本实用新型提高取光率的LED封装结构的示意图。图3为本实用新型提高取光率的LED封装结构中透镜的放大示意图。图4为本实用新型提高取光率的LED封装结构的封装基板上封装多块LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例对本实用新型作进ー步说明请參阅图2与图3，分别为本实用新型提高取光率的LED封装结构的示意图与透镜的放大示意图。该提高取光率的LED封装结构，包括封装基板101、设于该封装基板101上的LED芯片102，在该LED芯片102上设有一透镜104，该透镜呈半球形，其球形表面的粗糙度小于IOOnm ;所述透镜104的球心位于LED芯片102与所述透镜104相结合的表面的垂直中心线上，所述透镜104的底面至少完全覆盖住所述LED芯片102与所述透镜104相结合的表面，以降低LED芯片102的光效损失。该透镜与LED芯片一般使用高折射率透明胶(如环氧树脂或硅胶)粘合于一体，也可使用键合的方式加工，例如，化学键合、表面活化键合、扩散焊键合等键合方式。在所述封装基板、LED芯片和透镜外还覆盖有ー层封装胶；所述封装胶103在所述透镜104上也形成半球形；该封装胶103可采用环氧树脂或硅胶。所述透镜104可采用镧系玻璃透镜或钛酸盐玻璃透镜，其折射率接近所述LED芯片102的折射率；所述透镜104也可以是其他折射率介于I. 6至2. 3之间的光学透镜。采用此种结构，LED芯片102顶面被半球形透镜104覆盖，LED芯片102发出的光线经过透镜104的球面折射，可克服光线全反射的问题；同吋，由于LED芯片102、透镜104和封装胶103的折射率逐渐降低接近空气的折射率进ー步解决了光线出光界面反射的问题，提高了取光效率。另外，在LED芯片102上设置透镜104，其エ艺可行性高，便于大規模的批量生产，具有较强的实用性。[0027]所述透镜104的底面还附着一白光转换层105，在业界，该白光转换层105 —般为荧光粉层。该荧光粉层可通过三种加工方式进行设置其ー是通过激光照射透镜104，使透镜104的底部处于熔融状态，此时将荧光粉均匀涂覆在透镜104底部，随后冷却固化；其ニ，加热荧光粉，将透镜104压在荧光粉上使两者结合；其三，将荧光粉平铺在玻璃载体上压上透镜104整体加热使两者结合。在本实施例中，所述LED芯片102为单颗封装，即ー块封装基板101上封装ー块LED芯片102，使用过程中，为增大LED灯具的功率，增强LED光线的亮度，一块封装基板101上也可集成的封装多块LED芯片102，请參阅图4，为封装基板上封装多块LED芯片的结构示意图，为使光线均匀，该多块LED芯片102以阵列的方式等间距的均匀排列于该封装基板101上，其封装结构与上述一致，在此就不再进行赘述。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围； 如在透镜104底部形成ー个与LED芯片102形状一致的凹槽，当透镜104设置于芯片之上时，所述LED芯片102容纳于该凹槽内，可以提高光的取出率等；即凡是依本实用新型所作 的等效变化与修改，均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种提高取光率的LED封装结构，包括封装基板、设于该封装基板上的LED芯片及覆盖于封装基板和LED芯片上的封装胶，其特征在于所述LED芯片和封装胶之间还设有一半球形透镜，该透镜球形表面的粗糙度小于lOOnm。
2.根据权利要求I所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述透镜的底面至少完全覆盖住所述LED芯片与所述透镜相结合的表面。
3.根据权利要求2所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述透镜的球心位于LED芯片与所述透镜相结合的表面的垂直中心线上。
4.根据权利要求I所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述封装基板上封装有多块LED芯片。
5.根据权利要求4所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述多块LED芯片以阵列方式等间距的均匀排列于该封装基板上。
6.根据权利要求I或2或3或4或5所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述透镜底面附着ー荧光粉层。
7.根据权利要求I或2或3或4或5所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述透镜的折射率介于I. 6至2. 3之间。
8.根据权利要求7所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述透镜为镧系玻璃透镜或钛酸盐玻璃透镜。
9.根据权利要求I所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述封装胶在所述透镜上也形成半球形。
10.根据权利要求I或9所述的提高取光率的LED封装结构，其特征在于所述封装胶为环氧树脂或娃胶。
专利摘要本实用新型提供一种提高取光率的LED封装结构，包括封装基板、设于该封装基板上的LED芯片及覆盖于封装基板和LED芯片上的封装胶，所述LED芯片和封装胶之间还设有一半球形透镜，该透镜球形表面的粗糙度小于100nm。本实用新型结构简单，LED芯片上设置半球形透镜，LED芯片发出的光线通过透镜的球面折射后，即可克服光线全反射的问题，提高了LED晶片光取出的效率；同时，由于LED芯片、透镜和封装胶的折射率逐渐降低接近空气的折射率进一步解决了光线出光界面反射的问题，提高了取光效率。另外，在LED芯片上设置透镜，其工艺可行性高，便于大规模的批量生产，具有较强的实用性。
文档编号H01L33/48GK202487662SQ20112057420
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者庄灿阳, 王冬雷, 黄瑞志 申请人:广东德豪润达电气股份有限公司