專利名稱：一種大功率led器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，特別涉及一種大功率LED器件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是當(dāng)前科技界和產(chǎn)業(yè)界研究和開發(fā)的熱點(diǎn)之一。LED半導(dǎo)體 白光照明光源是當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都在積極研制攻關(guān)的一項(xiàng)節(jié)能高效、壽命 長(zhǎng)、應(yīng)用廣泛的照明光源。LED白光器件特點(diǎn)表現(xiàn)在使用壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、功率小、體積 小、重量輕、色彩豐富純真等其它照明光源無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。藍(lán)光LED芯片+黃色熒光粉是實(shí)現(xiàn)白光LED的主要方法，其發(fā)光機(jī)制是利用LED 芯片產(chǎn)生藍(lán)光，涂敷的熒光粉受藍(lán)光激發(fā)而發(fā)出黃光，黃光與剩余的藍(lán)光混合形成白光，這 種方法技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，色度調(diào)整簡(jiǎn)單，所以大部分企業(yè)均采用這種技術(shù)制造白光LED。熒光粉作為發(fā)光的必備成分，對(duì)白光LED器件的發(fā)光效果及其壽命起到非常重要 的作用。對(duì)大功率LED進(jìn)行老化研究中，發(fā)現(xiàn)熒光粉的老化是整個(gè)白光LED老化的一個(gè)重 要的因素。大功率LED的大部分能量工作時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變成熱量，大功率LED工作一段時(shí)間后溫 度會(huì)顯著升高，藍(lán)光、黃光發(fā)光效率均有不同程度下降，黃光效率下降的主要原因是熒光粉 在熱效應(yīng)作用下激發(fā)轉(zhuǎn)化效率顯著下降，同時(shí)發(fā)光峰值產(chǎn)生紅移現(xiàn)象，因而發(fā)光峰值與藍(lán) 光峰值匹配度下降，使得合成白光功率降低。傳統(tǒng)的LED封裝方法，即把混合均勻的熒光粉和環(huán)氧樹脂使用點(diǎn)膠機(jī)直接涂敷在 燒結(jié)、鍵好的芯片上，然后固化，最后加蓋透鏡并注膠。采用傳統(tǒng)的封裝方法，雖然快速、簡(jiǎn)易，適合于小功率LED器件，但對(duì)于大功率白 光LED器件，卻存在一些無法克服的先天不足首先，由于大功率LED工作時(shí)電流較大，產(chǎn)生熱量多，芯片處于高溫狀態(tài)，這種熱 效應(yīng)會(huì)促使熒光粉老化。其次，大功率LED工作時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)會(huì)使熒光粉發(fā)光峰值紅移，從而白光LED色 坐標(biāo)發(fā)生紅移現(xiàn)象。再次，大功率LED工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)通過熒光粉到達(dá)環(huán)氧樹脂，如果環(huán)氧樹脂 的溫度高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，則會(huì)使得環(huán)氧樹脂從一種鋼性的類玻璃狀態(tài)轉(zhuǎn)變成一種柔 軟的似橡膠狀的物質(zhì)，將發(fā)生明顯的膨脹或收縮，致使芯片電極與引線收到額外的應(yīng)力而 發(fā)生過度疲勞及脫落損壞，造成LED永久性損壞。通過熒光粉到達(dá)環(huán)氧樹脂的熱量越多，這 種過程就越快。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種以丙烯酸樹 脂作為隔熱層的大功率LED器件。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種大功率LED器件，該LED器件包括 焊接材料、InGaN藍(lán)光芯片、金線、丙烯酸樹脂層、熒光粉層、環(huán)氧樹脂、熱沉、電極、硅膠透鏡和鏡座；所述InGaN藍(lán)光芯片通過焊接材料焊接至熱沉的表面；所述丙烯酸樹脂層包覆在 InGaN藍(lán)光芯片和焊接材料之外，熒光粉層包覆在丙烯酸樹脂層之外；熱沉的上面設(shè)置有 鏡座，鏡座上方設(shè)有硅膠透鏡，鏡座內(nèi)填充有環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂包覆在熒光粉層之外；所 述電極穿過鏡座，電極通過金線與InGaN藍(lán)光芯片相連接。所述熱沉的中間呈內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，InGaN藍(lán)光芯片位于熱沉內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的凹槽中。所述丙烯酸樹脂層的厚度為100 200 μ m。所述焊接材料為納米銀漿、導(dǎo)熱膠或錫膏，焊接材料的厚度100 120μπι。所述InGaN藍(lán)光芯片的厚度為100 120 μ m。所述熒光粉層的厚度為200 300 μ m。本實(shí)用新型的原理是①丙烯酸樹脂具有良好的保光保色性，熱導(dǎo)率值小，耐水耐 化學(xué)性，干燥快，是一種紫外固化的涂料，紫外固化涂料適合于大功率LED的封裝；首先，紫 外固化過程只需要在常溫下就可以進(jìn)行，不需要高溫的固化工藝流程，因而避免了高溫時(shí) 藍(lán)光芯片或器件中其它材料發(fā)生熱劣化效應(yīng)；其次，丙烯酸樹脂采用紫外固化技術(shù)可以提 高涂層的質(zhì)量，如力學(xué)特性和光澤度。②丙烯酸樹脂的黏度低，柔韌性好和透明等特點(diǎn)，非 常合適于大功率LED的封裝，黏度低使丙烯酸樹脂可以同時(shí)作為低聚物和稀釋劑使用；柔 韌性好可以使得固化后的丙烯酸樹脂保護(hù)焊接好的金線，丙烯酸樹脂對(duì)光的主吸收峰處于 太陽光譜范圍之外，所以丙烯酸樹脂具有良好的透明性，并且制得的LED器件具有優(yōu)異的 耐光性以及戶外老化性能。③本實(shí)用新型將丙烯酸樹脂或丙烯酸樹脂+三羥甲基丙烷三丙 烯酸酯+引發(fā)劑涂敷在藍(lán)光InGaN四周以及上表面，以半球型包裹著芯片和芯片焊接層，厚 度為100 200 μ m，以丙烯酸樹脂層作為隔熱層，厚度設(shè)計(jì)既不會(huì)影響光透過率，也能很好 起到隔熱的效果。④丙烯酸樹脂層處于大功率藍(lán)光芯片上方；傳統(tǒng)大功率LED器件上表面 外殼的環(huán)氧樹脂或者硅膠熱導(dǎo)率很低，僅為芯片下表面導(dǎo)熱材料的幾百分之一，大功率LED 器件的散熱是依靠芯片下表面焊接材料、熱沉、散熱片等進(jìn)行散熱，因此在芯片上表面涂敷 一層低熱導(dǎo)丙烯酸樹脂并不會(huì)影響到LED器件的散熱性能。⑤本實(shí)用新型把透明導(dǎo)熱系數(shù) 小的丙烯酸樹脂涂敷在藍(lán)光芯片上，作為隔熱層，利用低導(dǎo)熱性的丙烯酸樹脂阻擋藍(lán)光芯 片產(chǎn)生熱流流至熒光粉和環(huán)氧樹脂，從而保護(hù)熒光粉和環(huán)氧樹脂，減緩熒光粉老化。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果本實(shí)用新型在熒光粉層 和藍(lán)光芯片之間增加了丙烯酸樹脂層，很好地降低了大功率LED器件工作時(shí)熒光粉層和環(huán) 氧樹脂的溫度，從而降低熒光粉老化速率，提高了大功率LED器件的整體壽命；減緩熒光粉 發(fā)光峰值紅移，白光LED色坐標(biāo)紅移現(xiàn)象；減緩大功率白光LED器件發(fā)光效率降低速率；本 實(shí)用新型大功率LED器件的應(yīng)用前景好，在道路照明和室內(nèi)照明應(yīng)用中將有很好的市場(chǎng)前
旦
ο

圖1是本實(shí)用新型大功率LED器件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中01為硅膠透鏡，02為環(huán)氧 樹脂，03為熱沉，04為芯片焊接材料，05為InGaN藍(lán)光芯片，06為丙烯酸樹脂層，07為電極， 08為熒光粉層，09為金線，10為鏡座。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1將尺寸為800 μ mX800 μ m的大功率InGaN藍(lán)光芯片通過焊接材料焊接至熱沉內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的凹槽的表面，其中焊接材料采用納米銀漿，InGaN藍(lán)光芯片的厚度為120μπι，焊接 材料的厚度為100 μ m;將焊接好的InGaN藍(lán)光芯片安置在打線設(shè)備上進(jìn)行打線，使用金線 連接電極與InGaN藍(lán)光芯片；將已經(jīng)焊好金線引線的InGaN藍(lán)光芯片裸片固定在點(diǎn)膠機(jī)上， 將丙烯酸樹脂通過點(diǎn)膠機(jī)均勻涂敷在已經(jīng)焊好金線引線的InGaN藍(lán)光芯片裸片上，移入紫 外光密封箱內(nèi)，使用紫外光照射3 5分鐘，經(jīng)紫外固化后的InGaN藍(lán)光芯片上即形成無色 透明的厚度為IOOym的丙烯酸樹脂層。將涂敷好丙烯酸樹脂層的InGaN藍(lán)光芯片固定于 熒光粉點(diǎn)膠機(jī)上，在丙烯酸樹脂層上涂敷一層厚度為200 μ m熒光粉層。在熱沉的上面設(shè)置 有鏡座，上述電極穿過鏡座，鏡座上方設(shè)有硅膠透鏡，鏡座內(nèi)填充有環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂包 覆在熒光粉層之外。根據(jù)上述步驟得到本實(shí)用新型大功率LED器件，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所 示，其中01為硅膠透鏡，02為環(huán)氧樹脂，03為熱沉，04為芯片焊接材料，05為InGaN藍(lán)光芯 片，06為丙烯酸樹脂層，07為電極，08為熒光粉層，09為金線，10為鏡座。實(shí)施例2將尺寸為800 μ mX800 μ m的大功率InGaN藍(lán)光芯片通過焊接材料焊接至熱沉內(nèi) 凹結(jié)構(gòu)的凹槽的表面，其中焊接材料采用導(dǎo)熱膠，InGaN藍(lán)光芯片的厚度為ΙΟΟμπι，焊接材 料的厚度為120 μ m;將焊接好的InGaN藍(lán)光芯片安置在打線設(shè)備上進(jìn)行打線，使用金線連 接電極與InGaN藍(lán)光芯片；將已經(jīng)焊好金線引線的InGaN藍(lán)光芯片裸片固定在點(diǎn)膠機(jī)上，將 丙烯酸樹脂通過點(diǎn)膠機(jī)均勻涂敷在已經(jīng)焊好金線引線的InGaN藍(lán)光芯片裸片上，移入紫外 光密封箱內(nèi)，使用紫外光照射3 5分鐘，經(jīng)紫外固化后的InGaN藍(lán)光芯片上即形成無色透 明的厚度為200 μ m的丙烯酸樹脂層。將涂敷好丙烯酸樹脂層的InGaN藍(lán)光芯片固定于熒 光粉點(diǎn)膠機(jī)上，在丙烯酸樹脂層上涂敷一層厚度為300 μ m熒光粉層。熱沉的上面設(shè)置有鏡 座，上述電極穿過鏡座，鏡座上方設(shè)有硅膠透鏡，鏡座內(nèi)填充有環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂包覆在 熒光粉層之外。實(shí)施例3采用質(zhì)量比為1 1 0.02的丙烯酸樹脂、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和 引發(fā)劑過氧化二苯甲酰(BP0，benZOyl peroxide)，也可以是偶氮化合物一偶氮二異丁腈 (ΑΙΒΝ, α，α，-azobisisobutyronitrile))混合后所得物料，作為隔熱層涂敷在已經(jīng)焊好 金線引線的InGaN藍(lán)光芯片裸片上，其它步驟同實(shí)施例1。實(shí)施例4采用質(zhì)量比為1 1 0.02的丙烯酸樹脂、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和 引發(fā)劑偶氮二異丁腈(ΑΙΒΝ, α，α，-azobisisobutyronitrile)混合后所得物料，作為隔 熱層涂敷在已經(jīng)焊好金線引線的InGaN藍(lán)光芯片裸片上，其它步驟同實(shí)施例1。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述 實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組 合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種大功率LED器件，其特征在于該LED器件包括焊接材料、InGaN藍(lán)光芯片、金線、丙烯酸樹脂層、熒光粉層、環(huán)氧樹脂層、熱沉、電極、硅膠透鏡和鏡座；所述InGaN藍(lán)光芯片通過焊接材料焊接至熱沉的表面；所述丙烯酸樹脂層包覆在InGaN藍(lán)光芯片和焊接材料之外，熒光粉層包覆在丙烯酸樹脂層之外；熱沉的上面設(shè)置有鏡座，鏡座上方設(shè)有硅膠透鏡，鏡座內(nèi)填充有環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂包覆在熒光粉層之外；所述電極穿過鏡座，電極通過金線與InGaN藍(lán)光芯片相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率LED器件，其特征在于所述熱沉的中間呈內(nèi)凹 結(jié)構(gòu)，InGaN藍(lán)光芯片位于熱沉內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的凹槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率LED器件，其特征在于所述丙烯酸樹脂層的厚 度為100 200 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率LED器件，其特征在于所述焊接材料為納米銀 漿、導(dǎo)熱膠或錫膏，焊接材料的厚度100 120 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率LED器件，其特征在于所述InGaN藍(lán)光芯片的 厚度為100 120 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率LED器件，其特征在于所述熒光粉層的厚度為 200 300 μ m。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大功率LED器件。該LED器件包括焊接材料、InGaN藍(lán)光芯片、金線、丙烯酸樹脂層、熒光粉層、環(huán)氧樹脂、熱沉、電極、硅膠透鏡和鏡座；所述InGaN藍(lán)光芯片通過焊接材料焊接至熱沉的表面；所述丙烯酸樹脂層包覆在InGaN藍(lán)光芯片和焊接材料之外，熒光粉層包覆在丙烯酸樹脂層之外；熱沉上面設(shè)置有鏡座，鏡座上方設(shè)有硅膠透鏡，鏡座內(nèi)填充有環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂包覆在熒光粉層之外；所述電極穿過鏡座，電極通過金線與InGaN藍(lán)光芯片相連接。丙烯酸樹脂層很好地降低了大功率LED器件工作時(shí)熒光粉層和環(huán)氧樹脂的溫度，從而降低熒光粉老化速率，提高了大功率LED器件的整體壽命，應(yīng)用前景好。
文檔編號(hào)H01L33/48GK201556643SQ200920263249
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者張劍平, 文尚勝, 王保爭(zhēng) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)