專(zhuān)利名稱(chēng)：利用摻雜稀土元素的透明陶瓷為基座的led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的LED封裝基座，尤其涉及到一種新型的白光LED的封裝結(jié)構(gòu)與出光方式。
背景技術(shù)：
LED作為一種新型光源，由于具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)速度快、能控制發(fā)光光譜和禁止帶幅的大小使色彩度更高等傳統(tǒng)光源無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)而得到了空前的發(fā)展。一般而言，傳統(tǒng)的白光LED封裝結(jié)構(gòu)，如圖1，主要設(shè)有一具凹槽Al的基座A，該凹槽Al內(nèi)結(jié)合一芯片B，該芯片B再通過(guò)一連結(jié)線(xiàn)C與另一支架D連結(jié)，最后再通過(guò)一透光層 E的射出成型，將基座A、芯片B、連結(jié)線(xiàn)C及另一支架D結(jié)合為一體，完成LED的封裝。但普通LED的發(fā)光是各向的，同時(shí)所激發(fā)的熒光粉發(fā)出的光也是各向的。而上述傳統(tǒng)的LED結(jié)構(gòu)使射向LED芯片背面與側(cè)面的光的提取效率較低，其中一部分光被封裝基底吸收，另一部分光通過(guò)在密封物中的多次反射和折射最終轉(zhuǎn)化為熱量。這樣不但降低了 LED的光效，而且由于熱量無(wú)法及時(shí)導(dǎo)出而聚集在芯片的背面，造成芯片的溫度逐漸升高， 最終影響了 LED芯片的光輸出和壽命。目前，改進(jìn)的方法是在基座A的凹槽Al內(nèi)鍍上高反射率的金屬Ag薄膜，大幅提高基座的反射率。但這又帶來(lái)另一個(gè)問(wèn)題，金屬^Vg薄膜在點(diǎn)亮的LED芯片的高溫下容易發(fā)黃變色，造成光波段的反射率降低，導(dǎo)致封裝LED的光效與顯色指數(shù)降低，加快了 LED的光衰。基于現(xiàn)有普通LED封裝結(jié)構(gòu)以及其改進(jìn)方法的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了 “摻雜稀土元素的透明陶瓷作為封裝基座的LED封裝方案”。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的前述問(wèn)題，因此本發(fā)明的目的在于提供一種新型的白光LED封裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)LED封裝的雙面白光發(fā)射。提高白光LED的出光效率，同時(shí)避免Ag 基底變色造成白光LED封裝的可靠性下降。同時(shí)透明陶瓷具有高的耐電擊穿性以及較高的熱導(dǎo)率，進(jìn)一步保證LED封裝的可靠性。本發(fā)明的LED封裝采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明提供的利用稀土摻雜的透明陶瓷作為L(zhǎng)ED封裝基座的雙面發(fā)射白光的LED封裝結(jié)構(gòu)，藍(lán)光LED芯片采用固晶方式固定于已經(jīng)圖案化電極的稀土摻雜的透明陶瓷基座上， 并用金線(xiàn)或鋁線(xiàn)與基座電極形成電連接；在所述的LED芯片與基座上方覆蓋有保護(hù)LED芯片與電連接線(xiàn)的密封物。本發(fā)明提供的LED封裝結(jié)構(gòu)如圖2、3所示，其包括一稀土離子摻雜的透明陶瓷基座10，在基座的上表面101之上形成有兩電極501與502 ；藍(lán)光LED芯片20，芯片采用固晶膠201固定于封裝基座10之上，同時(shí)通過(guò)金線(xiàn)或鋁線(xiàn)30與基底上的兩電極實(shí)現(xiàn)電連接；以及密封物40，密封物覆蓋所述LED芯片20以及所述金線(xiàn)或鋁線(xiàn)30與基座電極501與502 的電連接部分。
所述稀土離子摻雜的透明陶瓷基座，使用稀土離子摻雜的透明陶瓷可以為YAG透明陶瓷，Al2O3透明陶瓷、AlN透明陶瓷或其他體系的透明陶瓷，陶瓷在大于綠光波長(zhǎng)的區(qū)域的透過(guò)率均大于彡50%。 所述稀土離子摻雜的透明陶瓷基座，摻雜的稀土離子為Ce3+、ft·3+、Nd3+、Eu3+、Dy3+、 Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3\ Lu3+ 等中的一種或數(shù)種。所述稀土離子摻雜的透明陶瓷基座，其特征在于，透明YAG陶瓷上的圖案化電極可采用網(wǎng)印方式印刷或應(yīng)用光刻技術(shù)制備。所述藍(lán)光LED芯片，其特征在于芯片采用透明固晶膠固定于透明陶瓷基座之上， 并用金線(xiàn)或鋁線(xiàn)與基座電極形成電連接。所述密封物由在其內(nèi)混合并均勻分散熒光體的透明環(huán)氧樹(shù)脂膠或硅膠成型制成。本封裝結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.以上所述的封裝結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)雙面發(fā)射白光，其上表面藍(lán)光激發(fā)熒光粉混合成白光，下表面藍(lán)光通過(guò)透明陶瓷基座激發(fā)稀土離子從而混合成白光。2.透明陶瓷基座具有高的絕緣性，其擊穿電場(chǎng)大于4000V/cm。3.透明陶瓷基座的熱導(dǎo)率大于10W/m*K，可以滿(mǎn)足小功率LED芯片封裝要求。
圖1是現(xiàn)有普通LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的光路示意圖5是摻Ce203原子百分?jǐn)?shù)為0. 15%的YAG透明陶瓷的透過(guò)率譜線(xiàn)； 圖6是摻Ce2O3原子百分?jǐn)?shù)為0. 15%的YAG透明陶瓷的光致熒光譜線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式采用注塑成型或注漿成型或等靜壓成型技術(shù)制備如圖2與圖3所示的摻Ce2O3原子百分?jǐn)?shù)0. 15%的YAG透明陶瓷基座10，并在高溫真空或氣氛燒結(jié)而成。陶瓷在大于綠光波長(zhǎng)的區(qū)域的透過(guò)率均大于80%，其透過(guò)率曲線(xiàn)如圖5所示。在制備好的陶瓷基座上利用光刻與磁控濺射技術(shù)形成如圖2與圖3所示的圖案化的銅金屬電極501與502。將藍(lán)光LED芯片20利用固晶機(jī)與透明固晶膠201固定于YAG陶瓷基座20之上， 芯片的主波長(zhǎng)為430-435nm，并在150°C的烘箱內(nèi)烘烤2小時(shí)，使固晶膠固化。利用金線(xiàn)機(jī)與金線(xiàn)30將完成固晶的LED芯片的正負(fù)電極分別引出并分別焊于基座上的兩電極501與502上。將折射率為1. 5的透明硅膠與YAG熒光粉以7:1的質(zhì)量比均勻混合并真空脫泡， 以得到雙面色溫與色坐標(biāo)相似的白光。將獲得的均勻混合熒光粉的硅膠40利用點(diǎn)膠機(jī)將LED芯片20與金線(xiàn)30密封于其內(nèi)。將封裝好的LED在130°C下烘烤1小時(shí)，然后在150°C下烘烤3小時(shí)，以完成該白光 LED封裝。以上所述實(shí)施列僅是本發(fā)明的一種LED封裝的實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)上面的實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍然屬于本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用稀土摻雜的透明陶瓷作為L(zhǎng)ED封裝基座的雙面發(fā)射白光的LED封裝結(jié)構(gòu)， 其特征在于，藍(lán)光LED芯片采用固晶方式固定于已經(jīng)圖案化電極的稀土摻雜的透明陶瓷基座上，并用金線(xiàn)或鋁線(xiàn)與基座電極形成電連接；在所述的LED芯片與基座上方覆蓋有保護(hù) LED芯片與電連接線(xiàn)的密封物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述稀土離子摻雜的透明陶瓷基座，使用稀土離子摻雜的透明陶瓷，如YAG透明陶瓷，Al2O3透明陶瓷、AlN透明陶瓷或其他體系的透明陶瓷，陶瓷在大于綠光波長(zhǎng)的區(qū)域的透過(guò)率均大于> 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于摻雜的稀土離子為Ce3+、ft·3+、 Nd3+、Eu3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3\ Lu3+ 等中的一種或數(shù)種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于透明陶瓷上的圖案化電極采用網(wǎng)印方式印刷或應(yīng)用光刻技術(shù)制備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于藍(lán)光LED芯片采用透明固晶膠固定于透明陶瓷基座之上，并用金線(xiàn)或鋁線(xiàn)與基座電極形成電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述密封物由在其內(nèi)混合并均勻分散熒光體的透明環(huán)氧樹(shù)脂膠或硅膠成型制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述封裝結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)雙面發(fā)射白光，其上表面藍(lán)光激發(fā)熒光粉混合成白光，下表面藍(lán)光通過(guò)透明陶瓷基座激發(fā)稀土離子從而混合成白光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于透明陶瓷基座具有高的絕緣性， 其擊穿電場(chǎng)大于^OOV^nT1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于透明陶瓷基座的熱導(dǎo)率大于 10W/m*K。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用稀土摻雜的透明陶瓷作為L(zhǎng)ED封裝基座的雙面發(fā)射白光的LED封裝結(jié)構(gòu)。該LED封裝，其特征在于，LED芯片(20)，通過(guò)固晶方式安裝在稀土摻雜的透明陶瓷基座(10)表面上并與圖案化電極(501與502)電連接，在基座(10)與LED芯片(20)上方覆蓋混有熒光粉的透明硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂膠(40)。該LED封裝方案能將由LED芯片背面與側(cè)面發(fā)出的射向基座的藍(lán)光通過(guò)YAG陶瓷的吸收與轉(zhuǎn)換變?yōu)榘坠舛鴱谋趁嫔涑?，從而形成雙面發(fā)白光的LED封裝結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102569597SQ20111024130
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月20日
發(fā)明者蘭海, 劉著光, 曹永革, 王充, 王文超, 王方宇, 鄧種華, 黃秋鳳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所