一种LED封装结构的制作方法

本发明属于光电器件技术领域，具体涉及一种led封装结构。

背景技术：

led是一种半导体，当被施加电压的时候可以产生各种色彩的光。每个led产生的光的色彩通常取决于led芯片和荧光粉的化学成分。led的需求量持续增长，因为与使用灯丝的发光设备相比，它有多种优点，比如它对频繁的电源切换具有高的容限，抗振性能高，寿命长，驱动电压低，优良的启动特性。

但是，led也不是100％把电能转换为光，从而产生相当多的热量，在高温作用下，使得封装在led芯片表面的胶体加速老化，发光效率降低，大大降低了led的使用寿命，同时，荧光粉与led芯片直接接触，导致荧光粉的量子效率降低，从而降低了封装材料的取光效率，此外，现有技术中，led还存在发光分散，光照不集中等问题。

因此，设计一种取光效率高，使用寿命长，光照效果好且成本低的led灯管是本领域的热点研究问题。

技术实现要素：

针对以上存在的问题，本发明提出了一种新的led封装结构，具体的实施方式如下。

本发明实施例提供一种led封装结构，其中，包括，

散热基板21；

led芯片，所述led芯片固接在所述散热基板21上；

硅胶层，包括第一硅胶层22、半球形透镜层23和第二硅胶层24，所述半球形透镜层23嵌入所述第一硅胶层22和所述第二硅胶层24之间，其中，所述半球形透镜层23含有多个半球形透镜，所述第二硅胶层24含有荧光粉。

在本发明的一个实施例中，所述led芯片为氮化镓铝紫外芯片。

在本发明的一个实施例中，所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉混合而成。

在本发明的一个实施例中，所述第二硅胶层24的上表面为弧形或者半球形。

在本发明的一个实施例中，所述第一硅胶层22的折射率小于所述第二硅胶层24的折射率，且所述半球形透镜层23的折射率大于所述第二硅胶层24的折射率。

在本发明的一个实施例中，所述半球形透镜层23的顶面到所述第二硅胶层24的上表面的距离为l，l小于2r/(n2-n1)之间，其中，n2是所述半球形透镜层23的折射率，n1为所述第一硅胶层22和所述第二硅胶层24的折射率的平均值。

在本发明的一个实施例中，所述半球形透镜层23上的半球形透镜的直径为10-200微米，且多个所述半球形透镜均匀间隔排列，间距为10-200微米。

在本发明的一个实施例中，多个所述半球形透镜呈矩形排列或者交错排列。

在本发明的一个实施例中，所述散热基板21为实心铁板，且所述散热基板21的厚度介于0.5-10mm之间。

在本发明的一个实施例中，还包括支架，所述散热基板21通过卡扣或者点胶方式固定于所述支架上。

本发明的有益效果为：

1、利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在第一硅胶层和第二硅胶层之间设置半球形透镜层，改善了led芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中。

2、本发明中，第一硅胶层和半球形透镜层上不含有荧光粉，第二硅胶层含有荧光粉，将荧光粉与led芯片隔离，解决了在高温条件下引起的荧光粉的量子效率下降的问题。

3、本发明由红色、绿色和蓝色荧光粉混合形成的荧光粉，根据不同配比混合，使得经紫外灯芯的照射可以发出不同颜色的光，可以按照使用需求，变成任意颜色，另外，还可以调节光源的色温。

4、本发明中，半球形透镜层的折射率大于上下两层硅胶层的折射率，且第一硅胶层的折射率小于第二硅胶层的折射率，这样可以避免全反射，使得led芯片发出的光能够更多的透过封装材料照射出去。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种led封装结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种led封装方法流程示意图。

图3为本发明实施例提供的一种氮化镓铝紫外芯片的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种led封装结构发光原理示意图；

图5a、图5b为本发明实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图。

附图标记说明：

21-散热基板；

22-第一硅胶层；

23-半球形透镜层；

24-第二硅胶层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种led封装结构的结构示意图；其中，本发明实施例提供一种led封装结构，包括，

散热基板21；

led芯片，所述led芯片固接在所述散热基板21上；

硅胶层，包括第一硅胶层22、半球形透镜层23和第二硅胶层24，所述半球形透镜层23嵌入所述第一硅胶层22和所述第二硅胶层24之间，其中，所述半球形透镜层23含有多个半球形透镜，所述第二硅胶层24含有荧光粉。

如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种氮化镓铝紫外芯片的结构示意图；所述led芯片为氮化镓铝紫外芯片。

进一步的，所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉混合而成。

进一步的，所述第二硅胶层24的上表面为弧形或者半球形。

进一步的，所述第一硅胶层22的折射率小于所述第二硅胶层24的折射率，且所述半球形透镜层23的折射率大于所述第二硅胶层24的折射率。

进一步的，所述半球形透镜层23的顶面到所述第二硅胶层24的上表面的距离为l，l小于2r/(n2-n1)之间，其中，n2是所述半球形透镜层23的折射率，n1为所述第一硅胶层22和所述第二硅胶层24的折射率的平均值。

进一步的，所述半球形透镜层23上的半球形透镜的直径为10-200微米，且多个所述半球形透镜均匀间隔排列，间距为10-200微米。

如图5a、图5b所示，图5a、图5b为本发明实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图；其中，多个所述半球形透镜呈矩形排列或者交错排列。

进一步的，所述散热基板21为实心铁板，且所述散热基板21的厚度介于0.5-10mm之间。

进一步的，还包括支架，所述散热基板21通过卡扣或者点胶方式固定于所述支架上。

本发明的有益效果为：

1、利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在第一硅胶层和第二硅胶层之间设置半球形透镜层，改善了led芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中。

2、本发明中，第一硅胶层和半球形透镜层上不含有荧光粉，第二硅胶层含有荧光粉，将荧光粉与led芯片隔离，解决了在高温条件下引起的荧光粉的量子效率下降的问题。

3、本发明由红色、绿色和蓝色荧光粉混合形成的荧光粉，根据不同配比混合，使得经紫外灯芯的照射可以发出不同颜色的光，可以按照使用需求，变成任意颜色，另外，还可以调节光源的色温。

4、本发明中，半球形透镜层的折射率大于上下两层硅胶层的折射率，且第一硅胶层的折射率小于第二硅胶层的折射率，这样可以避免全反射，使得led芯片发出的光能够更多的透过封装材料照射出去。

实施例二

请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种led封装方法流程示意图；在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对本发明的工艺流程进行介绍。该方法包括：

步骤1、准备散热基板21；

具体的包括：选取所述散热基板21；

清洗所述散热基板21，将散热基板21上面的污渍，尤其是油渍清洗干净；

将所述散热基板21烘干。

步骤2、准备led芯片，并将所述led芯片固接在所述散热基板21上；

本发明实施例中，led芯片为氮化镓铝紫外芯片(algan)，如图3所示，图3为本发明实施例提供的led封装结构中的led芯片的结构示意图；其中，紫外芯片结构包括：层1为衬底材料，层2为n型algan层，层3为mqw层，层4为alxgan1-xn/alygan1-yn层(其中，0.5>x>y)，层5为p型algan层，层6为p型gan层，层7为p型触点，层8为设置在层2上的n型触点；将led芯片的阴极引线和阳极引线利用回流焊焊接工艺焊接到散热基板21上方，然后对焊线进行检查，合格，则进入下步工序，若不合格，则重新焊接。

步骤x1、分别配置用于制备所述第一硅胶层22和所述半球形透镜层23的硅胶材料。

步骤x2、配置用于制备所述第二硅胶层24的含有所述荧光粉的硅胶材料。

具体地，配置红色、绿色、蓝色三种荧光粉，将红色、绿色、蓝色三种荧光粉按照一定的比例与第二硅胶层24进行混合；

步骤3、在所述led芯片的上表面形成第一硅胶层22；

步骤31、在所述led芯片上表面涂覆第一硅胶；

步骤32、对所述第一硅胶进行第一初烤，以形成所述第一硅胶层22，所述第一初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。

优选的，第一硅胶层22由耐高温硅胶材料形成，且第一硅胶层22的上表面为平的，以利于形成半球形透镜层23，以及保证光透过第一硅胶层22时是均匀的。

步骤4、在所述第一硅胶层22的上表面形成半球形透镜层23，所述半球形透镜层23包括多个半球形透镜；

步骤41、利用半球形模具形成多个半球形硅胶球，并将带模具的所述多个半球形硅胶球置于所述第一硅胶层22上；

步骤42、对所述多个半球形硅胶球进行第二初烤、脱模和打磨，以形成半球形透镜层23，所述第二初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。

优选的，半球形透镜层23上的多个半球形透镜的排列方式可以为矩形或者交错排列，相邻的两个半球形透镜的间距越小越好。

步骤5、在所述半球形透镜层23和所述第一硅胶层22上方形成第二硅胶层24，所述第二硅胶层24含有荧光粉；

步骤51、在所述半球形透镜层23和所述第一硅胶层22上方涂覆第三硅胶；

步骤52、利用半球形模具将所述第三硅胶的上表面形成弧形或者半球形；

步骤53、对所述第三硅胶进行第三初烤、脱模和打磨，以形成所述第二硅胶层24，所述第三初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。

优选的，红色荧光粉为y2o2s:eu³⁺，绿色荧光粉为bamgal10o17:eu²⁺,mn²⁺，蓝色荧光粉为sr5(po4)3cl:eu²⁺，其中，红色荧光粉的波长为626nm，绿色荧光粉的波长为515nm，蓝色荧光粉的波长为447nm。

步骤6、将包括所述第一硅胶层22、所述半球形透镜层23和所述第二硅胶层24的led封装结构进行长烤，以完成所述led的封装。

具体的，长烤的烘烤温度为100～150℃，烘烤时间为4～12h，以消除led封装结构的内部应力。

完成封装后，本发明实施例一般还包括测试、分捡封装完成的led以及对包装测试合格的led封装结构，以便于进行后续应用。

实施例三

请结合图1、图4以及图5a和图5b所示，图1为本发明实施例提供的一种led封装结构的结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种led封装结构发光原理示意图；图5a、图5b为本发明实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图。

如图1所示，本发明实施例提供的led封装结构，包括

散热基板21；

led芯片，所述led芯片固接在所述散热基板21上；

硅胶层，包括第一硅胶层22、半球形透镜层23和第二硅胶层24，所述半球形透镜层23嵌入所述第一硅胶层22和所述第二硅胶层24之间，其中，所述半球形透镜层23含有多个半球形透镜，所述第二硅胶层24含有荧光粉。

具体的，散热基板21为实心铁板，散热基板21的厚度d为0.5～10mm，其宽度w按照所需大小进行裁切，在此不做限制。实心铁板热容大，散热效果好，而且较厚的铁板不易变形，保证了散热基板21与led芯片的紧密接触，从而达到较好的散热目的。

此外，本发明实施例中，散热基板21是固定在支架上的，固定方式为卡扣或者点胶，具体的，支架尺寸要与散热基板21相匹配，或者根据应用需求设置，在此不做限制。支架在使用前需要清洗干净，尤其是要去除表面油渍，然后烘干，在散热基板21和支架均为干燥的情况下进行组装。

进一步的，led芯片为氮化镓铝紫外芯片(algan)，其照射出来的光为紫外光，led芯片的阳极引线和阴极引线分别焊接在所述散热基板21上。

本发明实施例中的硅胶层由不同材质的硅胶材料制成，第一硅胶层22的原料为耐高温硅胶材料，制备半球形透镜层23的材料可以是由聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂和玻璃混合而成，用于制备第二硅胶层24的原料为甲基硅橡胶和苯基高折射率有机硅橡胶等高折射率材料混合而成，进一步的，第二硅胶层24含有的荧光粉为红、绿、蓝三色混合而成，其中，红色荧光粉为y2o2s:eu³⁺，绿色荧光粉为bamgal10o17:eu²⁺,mn²⁺，蓝色荧光粉为sr5(po4)3cl:eu²⁺，当硅胶材料和三色荧光粉混合后，需要对混合后的硅胶材料进行颜色测试，如图4所示，使得led芯片发出的紫外光照射到该三种荧光粉上时，激发的光色混合形成白光或者其他色光，具体的可以根据三色荧光粉的配比不同而不同，本发明实施例对此并不做限制。

需要说明的是，半球形透镜层23含有多个半球形透镜，相邻的两个半球形透镜之间填充有第二硅胶层24形成的硅胶条，本发明实施例中，如图5a和图5b所示，位于第一硅胶层22上方的多个半球形透镜可以呈矩形均匀排列，或者交错排列，此外多个半球形透镜的排列方式还可以是圆形、椭圆形或者不规则形状，以能够最大限度地保证光源的光线在集中区均匀分布即可，本发明实施例对此不作限制。

进一步的，本实施例中对半球形透镜层23上的多个半球形透镜的尺寸也做了限制，如果半球形透镜的尺寸过小，那么起不到集中光束的作用，而当半球形透镜的尺寸过大时，则光线容易不均匀，因此，本实施例中，半球形透镜的直径2r介于10-200微米之间，而且多个半球形透镜均匀间隔排列，也即间距相等，本实施例中，相邻两个半球形透镜之间的间距a为10-200微米，需要说明的是，本发明实施例中，相邻的两个半球形透镜之间的距离a越小越好，而且可以不相等，具体可根据制造工艺进行调整，本发明实施例对此不作限制。

本发明实施例通过在第一硅胶层22和第二硅胶层24之间设置半球形透镜层23，提高了led芯片的聚光性，使光源发出的光能够更加集中，而且半球形透镜能够改变光的方向，可以有效地抑制全反射效应，有利于更多的光发射到led外面，提高led的发光效率。

本发明实施例中，第二硅胶层24的上表面为弧形或者半球形；其中，半球形出光角最大，适合于普通照明应用；弧形出光角较小，适合于局部照明应用或者指示照明。因此，可根据产品应用场所来选择具体的形状，以期达到最好的使用效果，通过该种设置第二硅胶层24的上表面形成中间高，两侧低的形状，具有大透镜的作用，可对从氮化镓铝紫外芯片照射出来的光进行整形，解决了光照发散不集中的问题，因此本发明实施例提供的led封装结构制备的led封装结构，不需要增加外部透镜对光束进行整形，因此降低了生产成本。

所述第一硅胶层22的折射率小于所述第二硅胶层24的折射率，且所述半球形透镜层23的折射率大于所述第二硅胶层24的折射率。具体的，上述制备第一硅胶层22、第二硅胶层24以及半球形透镜层23的硅胶材料，可以按照不同比例进行配置，因而形成折射率不同的硅胶材料，本发明实施例中，半球形透镜层23的折射率最大，其余两层硅胶层的折射率从下向上依次增大，该种设置方式能够较好地抑制全反射，需要说明的是，第二硅胶层24的折射率越小越好，以避免第二硅胶层24与外界空气之间形成较大的折射率差，导致全反射，本发明实施例中，第二硅胶层24的折射率不超过1.5，以期使光最大化地照射出去，避免全反射使得光被封装结构吸收变为热量，提高了取光效率。

所述半球形透镜层23的顶面到所述第二硅胶层24的上表面的距离为l，l小于2r/(n2-n1)之间，其中，n2是所述半球形透镜层23的折射率，n1为所述第一硅胶层22和所述第二硅胶层24的折射率的平均值。

具体的，本发明实施例中，半球形透镜层23含有多个半球形透镜，该些半球形透镜为“平凸镜”，其焦距f＝r/(n2-n1)，其中，n2是半球形透镜层23的折射率，n1取第一硅胶层22和第二硅胶层24的折射率的均值(本发明实施例中半球形透镜层23上下两层硅胶折射率相近)，r是半球形透镜层23的半径。

为了保证光从透镜出射后为聚拢状态，而不会发散，本发明实施例中，第二硅胶层24高出半球形透镜层23顶面的高度应该在2倍焦距以内，也即第二硅胶层24高出半球形透镜层23顶面的距离不超过2r/(n2-n1)，在实际应用中，第二硅胶层24的厚度一般高出球形透镜23顶面50-500微米。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明实施例提供的一种led封装结构的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。