一種高透光led封裝結(jié)構(gòu)及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED封裝結(jié)構(gòu)，包括布置在透明基板上的導(dǎo)電層，與透明基板上的所述導(dǎo)電層電連接的LED芯片，環(huán)繞所述LED芯片的反射杯，搭載于反射杯上方的玻璃蓋體，所述導(dǎo)電層為熒光導(dǎo)電材料，所述透明基板和玻璃蓋體為熒光玻璃。LED封裝用熒光玻璃由熒光粉和玻璃粉制成。熒光導(dǎo)電材料，由熒光粉和透明導(dǎo)電材料構(gòu)成。本發(fā)明實現(xiàn)了雙面出光，防止了熒光膠脂的老化，并且具有熒光玻璃和熒光透明導(dǎo)電層的熒光粉的含量可控，熒光玻璃不需二次加工的優(yōu)點。
【專利說明】
一種高透光LED封裝結(jié)構(gòu)及工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)照明材料領(lǐng)域，具體涉及一種LED封裝用無機(jī)熒光材料及其封裝結(jié)構(gòu)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，各種類型的熒光粉廣泛的應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，如在室內(nèi)LED照明領(lǐng)域的鈰釔鋁石榴石結(jié)構(gòu)的熒光粉(YAG:Ce熒光粉)和氮化物紅色熒光粉等，用于背光源的綠色硅酸鹽熒光粉等。
[0003]熒光粉多為無機(jī)非金屬材料，且多制成具有一定粒度分布的粉體顆粒，本身不具有粘性，若需制作成特定形狀或與粘附于其他材料(基材)之上，則需其他材料配合。例如，廣泛的應(yīng)用于白光LED照明解決方案:YAG:Ce熒光粉分散于環(huán)氧樹脂(一類高分子材料)中，而后涂敷于藍(lán)光芯片之上的組合；以此為基礎(chǔ)，商品化的遠(yuǎn)程激發(fā)熒光粉，其組成是熒光粉與環(huán)氧樹脂混合，通過注塑或其他方法制成需要的形狀從而得到熒光膠脂(“熒光粉+樹月旨”)，例如圖1中所示，LED芯片I通過倒裝(也可以通過引線或者部分引線的形式)電連接于基板6上的導(dǎo)電層2、3(—般為金屬導(dǎo)電層)上，碗型反射杯7設(shè)置于基板6上并環(huán)繞LED芯片，反射杯7中填充有固化的熒光膠脂4(例如紅色熒光轉(zhuǎn)換層)，在熒光膠脂4上設(shè)置一導(dǎo)光層8以提高出光效率。
[0004]上述LED封裝結(jié)構(gòu)具有以下缺點:I)熒光膠脂在復(fù)雜的戶外(長期陽光暴曬、紫外線、酸性雨水、冰雹、鳥類糞便酸堿腐蝕)或長期較高的溫度等條件下，存在容易老化等問題，這將嚴(yán)重的影響到采用此方案的器件使用壽命;2)由于金屬導(dǎo)電層的存在，阻擋了朝下發(fā)射的光，即使將基板換成透明基板，也無法實現(xiàn)高效率的雙面發(fā)光LED封裝;3)上層封裝可以具有熒光轉(zhuǎn)換層，而下層封裝則不具有，即使能夠上下出光，也不能使上下出光顏色色溫一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于解決上述封裝中的問題，本發(fā)明提供了一種LED封裝用熒光玻璃材料、熒光透明導(dǎo)電材料和一種使用上述材料形成的LED封裝結(jié)構(gòu)和形成方法。
[0006]所述LED封裝用熒光玻璃，主要由熒光粉和玻璃粉制成，其中，所述熒光粉含量為30-85wt.%，玻璃粉15-70wt.% ；所述熒光粉特點包括:I)光致發(fā)光；2)在小于600°C，不發(fā)生分解或成分變化;3)成分含有氧;所述玻璃粉為低恪點玻璃，燒結(jié)前為單一的非晶態(tài)物質(zhì)，其特點包括:I)軟化溫度低于600°C ;2)Pb和Cr含量為Owt.% ;3)Na20+K20總含量小于0.05wt.% ο
[0007]其中，玻璃粉優(yōu)選為:Na2O-Al2O3-B2O3體系低熔點玻璃粉、V2O5-Bi2O3-TeO2體系低熔點玻璃粉、ZnO-Bi2O3-Ba2O3-Al2O3體系低熔點玻璃粉或CaO-MgO-S12體系低熔點玻璃粉。
[0008]其中，以上成分的重量比都是相對于玻璃粉總量計，(Na20-Al203-B203)〈50wt.%，(V2O5-Bi2O3-TeO2XSOwt.% ,(Zn0-Bi203-Ba203-Al203)>30wt.% ,(Ca0-Mg0-Si02)>30wt.% ο
[0009]熒光粉，其本質(zhì)為無機(jī)非金屬材料;本發(fā)明的熒光粉其特點包括:1)光致發(fā)光；2)溫度低于600°C不發(fā)生分解或成分變化；3)成分中含有O。符合以上要求的熒光粉如，YAG:Ce, LuAG: Ce、氮化物基質(zhì)及蓄光型熒光粉(如長余輝熒光粉)等。本發(fā)明熒光粉需具有上述特點的原因是:I)由于是用在典型的“藍(lán)光激發(fā)”LED的基礎(chǔ)上，故熒光粉應(yīng)當(dāng)是光致發(fā)光；2)熒光粉與玻璃成型后需經(jīng)過最高600 °C熱處理，故熒光粉在低于600 °C時應(yīng)不發(fā)生分解或成分變化;3)采用的是熒光粉與氧化物玻璃混合進(jìn)行熱處理，在處理溫度下，粉體表面間可能發(fā)生相互影響，主要是玻璃的成分對于熒光粉性能的影響，本發(fā)明實踐表明，氧化物玻璃與非氧化物體系熒光粉在共燒結(jié)過程中，容易出現(xiàn)非氧化物熒光粉基質(zhì)的氧化現(xiàn)象。
[0010]所述熒光導(dǎo)電材料，主要由熒光粉和透明導(dǎo)電材料構(gòu)成，所述熒光粉含量為25-50wt.%，透明導(dǎo)電材料含量為75-50wt.%，所述熒光粉特點包括:I)光致發(fā)光；2)在小于500°C，不發(fā)生分解或成分變化;3)成分含有氧;所述透明導(dǎo)電材料為低熔點透明氧化物，燒結(jié)前為單一的非晶態(tài)物質(zhì)，其特點包括:1)軟化溫度低于500°C;2)采用激光燒結(jié)而成;3)燒結(jié)后為多晶態(tài)。
[0011]其中，透明導(dǎo)電材料優(yōu)選為:In2O3: Sn、Cd2SnO4、ZnGa2O^Zn2SnOh
[0012]所述熒光導(dǎo)電材料的制備方法包括以下步驟:
[0013]提供熒光粉和用于形成透明導(dǎo)電材料的氧化物，并進(jìn)行混合研磨形成熒光粉和氧化物的混合物；
[0014]在基體上平鋪所述混合物形成粉末薄層，用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火，直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成多晶的熒光透明導(dǎo)電材料。
[0015]所述氧化物包括以下組合:I) SnO2和In2O3 ； 2) CdO和SnO2 ； 3) ZnO和Ga2O3 ； ZnO和Sn〇2o
[0016]所述激光為波長為248nm的KrF激光或波長為193nm的ArF激光。
[0017]所述LED封裝結(jié)構(gòu)，主要包括:布置在透明基板上的導(dǎo)電層，與透明基板上的所述導(dǎo)電層電連接的LED芯片，環(huán)繞所述LED芯片的反射杯，搭載于反射杯上方的玻璃蓋體，其特征在于所述導(dǎo)電層為熒光導(dǎo)電材料，所述透明基板和玻璃蓋體為熒光玻璃。
[0018]所述反射杯也可以是熒光玻璃。
[0019]所述反射杯的腔內(nèi)填充有保護(hù)氣體。
[0020 ]所述LED封裝結(jié)構(gòu)的形成方法包括以下步驟:
[0021]提供一個透明基板，所述基板為熒光玻璃；
[0022]在所述透明基板上平鋪包含熒光粉和用于形成透明導(dǎo)電材料的氧化物的混合物，形成粉末薄層；
[0023]用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成熒光透明導(dǎo)電層；
[0024]在基板上形成具有中間空腔的反射杯；
[0025]搭載LED芯片與所述空腔內(nèi)，使得LED芯片與所述導(dǎo)電層電連接；
[0026]在所述反射杯上搭載玻璃蓋體，并實現(xiàn)密封，所述玻璃蓋體為熒光玻璃。
[0027]所述的反射杯為熒光玻璃，在所述空腔內(nèi)填充保護(hù)氣體。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)點如下
[0029]I)解決了采用高分子材料制成的發(fā)光樹脂片(發(fā)光膠片)容易老化，在戶外復(fù)雜條件的使用壽命短等問題。
[0030]2)實現(xiàn)了雙面出光，并保證了出光的均勻性和效率。
[0031]3)采用模壓法制得的熒光玻璃，表面規(guī)則平整，不需要制成后的二次加工，如切害J、打磨及拋光等。
[0032]4)熒光玻璃和熒光透明導(dǎo)電層的熒光粉的含量可控，在封裝過程中，可通過不同配比的熒光粉/玻璃、熒光粉/透明導(dǎo)電材料實現(xiàn)高顯色、低色溫等要求。
【附圖說明】
[0033]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的LED封裝結(jié)構(gòu)；
[0034]圖2為本發(fā)明的LED封裝結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0035]參見圖2，本發(fā)明的LED封裝結(jié)構(gòu)包括:布置在透明基板6上的導(dǎo)電層2、3，與透明基板6上的所述導(dǎo)電層2、3電連接的LED芯片I，環(huán)繞所述LED芯片I的反射杯7，搭載于反射杯7上方的玻璃蓋體9，所述導(dǎo)電層2、3為熒光導(dǎo)電材料，所述透明基板6和玻璃蓋體9為熒光玻璃。所述反射杯7也可以是熒光玻璃，所述反射杯7的腔內(nèi)填充有保護(hù)氣體10。
[0036]該LED封裝結(jié)構(gòu)的形成方法包括以下步驟:
[0037]提供一個透明基板，所述基板為熒光玻璃；
[0038]在所述透明基板上平鋪包含熒光粉和用于形成透明導(dǎo)電材料的氧化物的混合物，形成粉末薄層；
[0039]用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成熒光透明導(dǎo)電層；
[0040]在基板上形成具有中間空腔的反射杯；
[0041 ]搭載LED芯片與所述空腔內(nèi)，使得LED芯片與所述導(dǎo)電層電連接；
[0042]在所述反射杯上搭載玻璃蓋體，并實現(xiàn)密封，所述玻璃蓋體為熒光玻璃。
[0043]所述LED封裝用熒光玻璃，主要由熒光粉和玻璃粉制成，其中，所述熒光粉含量為30-85wt.%，玻璃粉15-70wt.% ；所述熒光粉特點包括:I)光致發(fā)光；2)在小于600°C，不發(fā)生分解或成分變化;3)成分含有氧;所述玻璃粉為低恪點玻璃，燒結(jié)前為單一的非晶態(tài)物質(zhì)，其特點包括:I)軟化溫度低于600°C ;2)Pb和Cr含量為Owt.% ;3)Na20+K20總含量小于0.05wt.% ο
[0044]其中，玻璃粉優(yōu)選為:Na2O-Al2O3-B2O3體系低熔點玻璃粉、V2O5-Bi2O3-TeO2體系低熔點玻璃粉、ZnO-Bi2O3-Ba2O3-Al2O3體系低熔點玻璃粉或CaO-MgO-S12體系低熔點玻璃粉。
[0045]其中，以上成分的重量比都是相對于玻璃粉總量計，(Na20-Al203-B203)〈50wt.%，(V2O5-Bi2O3-TeO2XSOwt.% ,(Zn0-Bi203-Ba203-Al203)>30wt.% ,(Ca0-Mg0-Si02)>30wt.% ο
[0046]熒光粉，其本質(zhì)為無機(jī)非金屬材料;本發(fā)明的熒光粉其特點包括:1)光致發(fā)光；2)溫度低于600°C不發(fā)生分解或成分變化；3)成分中含有O。符合以上要求的熒光粉如，YAG:Ce, LuAG: Ce、氮化物基質(zhì)及蓄光型熒光粉(如長余輝熒光粉)等。本發(fā)明熒光粉需具有上述特點的原因是:I)由于是用在典型的“藍(lán)光激發(fā)”LED的基礎(chǔ)上，故熒光粉應(yīng)當(dāng)是光致發(fā)光；2)熒光粉與玻璃成型后需經(jīng)過最高600 °C熱處理，故熒光粉在低于600 °C時應(yīng)不發(fā)生分解或成分變化;3)采用的是熒光粉與氧化物玻璃混合進(jìn)行熱處理，在處理溫度下，粉體表面間可能發(fā)生相互影響，主要是玻璃的成分對于熒光粉性能的影響，本發(fā)明實踐表明，氧化物玻璃與非氧化物體系熒光粉在共燒結(jié)過程中，容易出現(xiàn)非氧化物熒光粉基質(zhì)的氧化現(xiàn)象。
[0047]所述熒光導(dǎo)電材料，主要由熒光粉和透明導(dǎo)電材料構(gòu)成，所述熒光粉含量為25-50wt.%，透明導(dǎo)電材料含量為75-50wt.%，所述熒光粉特點包括:I)光致發(fā)光；2)在小于400°C，不發(fā)生分解或成分變化;3)成分含有氧;所述透明導(dǎo)電材料為低熔點透明氧化物，燒結(jié)前為單一的非晶態(tài)物質(zhì)，其特點包括:1)軟化溫度低于400°C;2)采用激光燒結(jié)而成;3)燒結(jié)后為多晶態(tài)。
[0048]其中，透明導(dǎo)電材料優(yōu)選為:In203:Sn、Cd2Sn04、ZnGa204SZn2Sn04。
[0049]所述熒光導(dǎo)電材料的制備方法包括以下步驟:
[0050]提供熒光粉和用于形成透明導(dǎo)電材料的氧化物，并進(jìn)行混合研磨形成熒光粉和氧化物的混合物；
[0051]在基體上平鋪所述混合物形成粉末薄層，用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火，直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成多晶的熒光透明導(dǎo)電材料。
[0052]所述氧化物包括以下組合:I) SnO2和In2O3 ； 2) CdO和SnO2 ； 3) ZnO和Ga2O3 ； ZnO和Sn〇2o
[0053]所述激光為波長為248nm的KrF激光或波長為193nm的ArF激光。
[0054]實施例一
[0055]相對于玻璃粉總量計，包含(V2O5-Bi2O3-TeO2)為25wt.%的玻璃粉與熒光粉混合研磨，其中熒光粉含量為30wt.%，玻璃粉70wt.%，然后放置于模具中壓成預(yù)定形狀(例如凸面、平板、凹面等)，并在馬弗爐中加熱至500-600°C，保溫60min，形成透明基板6或玻璃蓋體9。
[0056]實施例二
[0057]相對于玻璃粉總量計，包含(ZnO-Bi2O3-Ba2O3-Al2O3)為50wt.%的玻璃粉與熒光粉混合研磨，其中熒光粉含量為85wt.%，玻璃粉15wt.%，然后放置于模具中壓成預(yù)定形狀(例如凸面、平板、凹面等)，并在馬弗爐中加熱至550°C，保溫60min，形成透明基板6或玻璃蓋體9。
[0058]實施例三
[0059]根據(jù)Cd2SnO4的化學(xué)配比，提供合適重量的紅色熒光粉(具體的熒光粉)熒光粉和Cd0、Sn02，并進(jìn)行混合研磨形成熒光粉和Cd0、Sn04^g合物;在一基板或者載具上平鋪所述混合物形成粉末薄層，用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火，直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成多晶的熒光透明導(dǎo)電材料。所述激光為波長為248nm的KrF激光。
[0060]實施例四
[0061 ] 根據(jù)Zn2SnO4的化學(xué)配比，提供合適重量的紅色熒光粉(Y2.85Si5N90:0.15Ce)和ZnO、SnO2，并進(jìn)行混合研磨形成熒光粉和ZnO、51102的混合物;在一基板或者載具上平鋪所述混合物形成粉末薄層，用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火(溫度為400°C )，直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成多晶的熒光透明導(dǎo)電材料。所述激光為波長為193nm的ArF激光。
[0062]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種LED封裝結(jié)構(gòu)，包括:布置在透明基板上的導(dǎo)電層，與透明基板上的所述導(dǎo)電層電連接的LED芯片，環(huán)繞所述LED芯片的反射杯，搭載于反射杯上方的玻璃蓋體，其特征在于:所述導(dǎo)電層為熒光導(dǎo)電材料，所述透明基板和玻璃蓋體為熒光玻璃。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:所述反射杯也可以是熒光玻璃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述反射杯的腔內(nèi)填充有保護(hù)氣體。4.一種LED封裝結(jié)構(gòu)的形成方法，包括以下步驟: 提供一個透明基板，所述基板為熒光玻璃； 在所述透明基板上平鋪包含熒光粉和用于形成透明導(dǎo)電材料的氧化物的混合物，形成粉末薄層； 用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成熒光透明導(dǎo)電層； 在基板上形成具有中間空腔的反射杯； 搭載LED芯片與所述空腔內(nèi)，使得LED芯片與所述導(dǎo)電層電連接； 在所述反射杯上搭載玻璃蓋體，并實現(xiàn)密封，所述玻璃蓋體為熒光玻璃。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED封裝結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于:所述的反射杯為熒光玻璃，在所述空腔內(nèi)填充保護(hù)氣體。6.—種LED封裝用熒光玻璃，由熒光粉和玻璃粉制成，其中，所述熒光粉含量為30-85wt.%，玻璃粉15-70wt.% ;所述熒光粉特點包括:I)光致發(fā)光;2)在小于600°C，不發(fā)生分解或成分變化;3)成分含有氧;所述玻璃粉為低熔點玻璃，燒結(jié)前為單一的非晶態(tài)物質(zhì)，其特點包括:I)軟化溫度低于600 0C ； 2 )Pb和Cr含量為Owt.% ; 3 )Na20+K20總含量小于0.05wt.% ο7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED封裝用熒光玻璃，其特征在于:玻璃粉優(yōu)選為Na2O-Al2O3-B2O3體系低熔點玻璃粉、V2O5-Bi2O3-TeO2體系低熔點玻璃粉、ZnO-Bi2O3-Ba2O3-Al2O3體系低熔點玻璃粉或CaO-MgO-S12體系低熔點玻璃粉。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED封裝用熒光玻璃，其特征在于:相對于玻璃粉總量計，(Na20_Al203_B203)〈50wt.%，(V205_Bi203_Te02)〈50wt.% , (Zn0_Bi203_Ba203_Al203) >30wt.% ,(Ca0-Mg0-Si02)>30wt.%09.一種熒光導(dǎo)電材料，由熒光粉和透明導(dǎo)電材料構(gòu)成，所述熒光粉含量為25-50wt.%，透明導(dǎo)電材料含量為75-50wt.%，所述熒光粉特點包括:I)光致發(fā)光;2)在小于500°C，不發(fā)生分解或成分變化;3)成分含有氧;所述透明導(dǎo)電材料為低熔點透明氧化物，燒結(jié)前為單一的非晶態(tài)物質(zhì)，其特點包括:1)軟化溫度低于500°C;2)采用激光燒結(jié)而成;3)燒結(jié)后為多晶??τ O10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熒光導(dǎo)電材料，其特征在于:透明導(dǎo)電材料優(yōu)選為In203:Sn、CcbSnCU、ZnGa204或 ZmSnCU。11.一種熒光導(dǎo)電材料的制備方法，包括以下步驟: 提供熒光粉和用于形成透明導(dǎo)電材料的氧化物，并進(jìn)行混合研磨形成熒光粉和氧化物的混合物； 在基體上平鋪所述混合物形成粉末薄層，用激光對所述粉末薄層進(jìn)行逐行局部退火，直到使所述粉末薄層全部結(jié)晶，以形成多晶的熒光透明導(dǎo)電材料。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熒光導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于:所述氧化物包括以下組合:I) SnO2和In2O3 ； 2) CdO和SnO2 ； 3) ZnO和Ga2O3 ； ZnO和SnO2。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熒光導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于:所述激光為波長為248nm的KrF激光或波長為193nm的ArF激光。
【文檔編號】H01L33/62GK105870296SQ201610361644
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】羅雪方, 羅子杰, 陳文娟
【申請人】江蘇羅化新材料有限公司