一種光位移傳感器用led光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空自動控制領(lǐng)域，涉及一種光位移傳感器用LED光源的制作方法，包括以下制作倒裝LED芯片的步驟，制作硅基板的步驟，倒裝焊的步驟，配粉的步驟，制作熒光膠的步驟，灌封和固化的步驟。本發(fā)明是一種實現(xiàn)LED應用于光位移傳感器光源的光譜展寬方法。該方法在LED光源封裝熒光粉中摻入了一定比列的紅色熒光粉，改善了光譜性能，使得LED光源可以應用于整個光傳感器工作波長范圍，是一種理想的光位移傳感器小型化光源。該寬帶LED相對于鹵鎢燈具有低成本、低能耗、無污染、等特性并且滿足光位移傳感器小型化發(fā)展需求，是光位移傳感器未來研究的理想光源。
【專利說明】一種光位移傳感器用LED光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空自動控制領(lǐng)域，涉及一種光位移傳感器用LED光源的制作方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光位移傳感器是一種新型的位移測量器件，具有抗電磁干擾、防腐蝕、精度高等特點，是未來光傳飛控系統(tǒng)的研究熱點之一。光位移傳感器由寬帶光源、傳感器和波長解調(diào)三部分組成，光源作為光位移傳感器的重要組成部分，其光譜范圍、光譜能量決定了光位移傳感器的工作范圍及傳感精度。理想的光位移傳感器光源光譜應覆蓋可見光至近紅外波段并具有較高的光譜能量和穩(wěn)定性，目前已采用的鹵鎢燈光源已滿足光位移傳感器光源性能要求，具有寬光譜范圍和較強的光譜能量，但鹵鎢燈本身也存在體積大、能耗高等缺點。
[0003]隨著光位移傳感器的深入研究，光位移傳感器小型化、集成化將是未來研究的主要方向，尋找一種體積小、成本低、性能好的光源替代鹵鎢燈則是光位移傳感器光源的研究目標。功率型LED是未來半導體照明的主流技術(shù)，其小型化、高效率等特點滿足光位移傳感器光源小型化研究的需要，但該類LED在紅光波段光譜能量不足導致光位移傳感器在長波段不能正常工作，限制了其在光位移傳感器中的應用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種光位移傳感器用LED光源的制作方法，提升LED的紅光光譜能量，使LED光源滿足光位移傳感器性能要求，以實現(xiàn)光位移傳感器光源小型化。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種光位移傳感器用LED光源的制作方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、制作倒裝LED芯片，所述倒裝LED芯片至上往下包括藍寶石襯底l、GaN外延層2、TiNiAg金屬層3、銦層4 ；
[0007]步驟二、制作硅基板；包含金球5、銦層4、TiNiAg金屬層3、Si板6 ;
[0008]步驟三、倒裝焊:對倒裝LED芯片、硅基板及熱沉8進行焊接和電極的鍵合；
[0009]步驟四、配粉:在黃色熒光粉中摻入10%_30%的紅色熒光粉，形成混合熒光粉；
[0010]步驟五、制作熒光膠11:將混合熒光粉與灌封膠混合均勻；
[0011]步驟六、灌封和固化:蓋上球形透鏡10，通過透鏡上的灌封孔進行熒光膠的灌封，然后對熒光膠進行固化。
[0012]優(yōu)選地，所述紅色熒光粉為氮氧化物熒光粉。
[0013]本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果:本發(fā)明是一種實現(xiàn)LED應用于光位移傳感器光源的光譜展寬方法。該方法在LED光源封裝熒光粉中摻入了一定比列的紅色熒光粉，改善了光譜性能，使得LED光源可以應用于整個光傳感器工作波長范圍，是一種理想的光位移傳感器小型化光源。該寬帶LED相對于鹵鎢燈具有低成本、低能耗、無污染、等特性并且滿足光位移傳感器小型化發(fā)展需求，是光位移傳感器未來研究的理想光源?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0014]圖1是LED封裝結(jié)構(gòu)圖，其中，1:藍寶石，2:GaN外延層，3:金屬層，4:銦層，5:金球，6 =Si板，7:錫層，8:熱沉，9:金線，10:球形透鏡，11:熒光膠；
[0015]圖2是本發(fā)明方法流程示意圖；
[0016]圖3是照明用LED與摻雜紅粉的寬帶LED光譜對比圖，光譜測量范圍為600_800nm ；
[0017]圖4是普通照明LED及該寬帶LED應用于光位移傳感器位移傳感得到的位移傳感結(jié)果的比較。
[0018]表1是光位移傳感器用IW寬帶LED光源的發(fā)光指標。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及實例對本發(fā)明做進一步詳細描述，請參閱圖1至圖4。一種光位移傳感器用LED光源的制作方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一、制作倒裝LED芯片:制作倒裝LED芯片，所述倒裝LED芯片至上往下包括藍寶石襯底1、GaN外延層2、TiNiAg金屬層3、銦層4 ;選取IW大功率LED芯片，采用藍寶石襯底、背面出光，制作TiNiAg金屬層并通過蒸發(fā)銦、光刻技術(shù)制作銦層，最后完成劃片；
[0021]步驟二、制作硅 基板:包含金球5、銦層4、TiNiAg金屬層3、Si板6 ;采用ESD防護技術(shù)，在Si板表面制作TiNiAg金屬層3及銦層4，最后在銦層4上用金絲球焊機種金球并劃片。以上兩步驟制作出多個有ESD保護電路、凸點和鍵合電極的硅基芯片。
[0022]步驟三、倒裝焊:對準倒裝LED芯片和硅基板進行鍵合，利用焊料錫對硅基芯片和Al熱沉進行焊接，鍵合娃基板和Al基板電極；
[0023]步驟四、配粉:在黃色熒光粉中摻入10%_30%的紅色熒光粉，形成混合熒光粉，所添加的紅色熒光粉為氮氧化物熒光粉，其他體系熒光粉同樣也適用，ZnO基體系、石榴石體系的紅色熒光粉。
[0024]步驟五、制作熒光膠:將混合熒光粉與灌封膠按一定比例均勻混合，灌封膠采用硅膠。
[0025]步驟六、灌封和固化:蓋上球形透鏡，通過透鏡上的灌封孔進行熒光膠的灌封，然后對熒光膠進行固化。
[0026]圖2為以上步驟的流程圖，該方法得到的寬帶LED較原照明用LED光譜在長波段有明顯的展寬，圖3為兩LED光譜分布圖。表1是3批該寬帶LED的發(fā)光性能指標，較低的色溫表明紅光成分的增加，同時也保證了較高的光效。
[0027]表1
功率:Iff_
發(fā)光產(chǎn):90丨___
[0028]光通量光效色品坐標(X、y) 色溫(K)
187.056 78.51 0.381 0.3397__3656
286.613 78.49 0.3953 0.3567__3431
87.816 80.3 0.3816 0.3413653[0029]摻入紅粉的寬帶LED光源在紅光光譜范圍光譜能量的增強，使得光位移傳感器在長波段表現(xiàn)出較好的性能，相對于普通照明用LED光源有明顯改善。圖4是兩類LED光源的位移傳感結(jié)果對比。可以看到，普通照明LED后端由于光譜能量較弱，影響到了傳感器全量程的線性度，寬帶LED光源的光位移傳感器則表現(xiàn)出良好的位移傳感線性度，在光位移傳感器應用方面具有很大的改進。
【權(quán)利要求】
1.一種光位移傳感器用LED光源的制作方法，包括以下步驟: 步驟一、制作倒裝LED芯片，所述倒裝LED芯片至上往下包括藍寶石襯底[I]、GaN外延層[2]、TiNiAg金屬層[3]、銦層[4]； 步驟二、制作硅基板；包含金球[5]、銦層[4]、TiNiAg金屬層[3]、Si板[6]； 步驟三、倒裝焊:對倒裝LED芯片、硅基板及熱沉[8]進行焊接和電極的鍵合； 其特征在于，還包括以下步驟: 步驟四、配粉:在黃色熒光粉中摻入10%-30%的紅色熒光粉，形成混合熒光粉； 步驟五、制作熒光膠[11]:將混合熒光粉與灌封膠混合均勻； 步驟六、灌封和固化:蓋上球形透鏡[10]，通過透鏡上的灌封孔進行熒光膠的灌封，然后對熒光膠進行固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光位移傳感器用LED光源的制作方法，其特征在于，所述紅色熒光粉為氮氧化物熒光粉。
【文檔編號】H01L33/50GK103811643SQ201210453807
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】王東輝, 吳勝利, 張超, 郭昕, 包艷, 劉震 申請人:中國航空工業(yè)第六一八研究所