单晶片封装的高功率白光LED器件制造技术

技术编号:14032655 阅读:21 留言:0更新日期:2016-11-20 11:01
一种单晶片封装的高功率白光LED器件,包括Al‑C复合材料基板和蓝光芯片,在所述的Al‑C复合材料基板上镀金刚石膜,在所述的金刚石膜上设置导电层,在所述的导电层上设置蓝光芯片,在所述的蓝光芯片上加盖荧光晶片封盖,在所述的蓝光芯片和荧光晶片封盖间加微量填充剂。本发明专利技术采用单晶片封盖代替荧光粉混合硅胶的封装方式,省去了金属支架,充分利用了芯片的侧向面光,提高了芯片整体的白光出光效率,且由于单晶片的热导率高于荧光粉混合硅胶的热导率,使得器件的散热性能得到提高。同时基板采用高热导率的金刚石膜的Al‑C基板,散热远优于普通陶瓷基板,使得器件散热更加优良,进而保证了高功率白光LED器件的正常工作。

High power white LED device packaged in single chip

High power white LED device is a single chip package, including Al C composite substrate and blue chip, diamond film coating on the Al C composite substrate, the conductive layer is arranged on the diamond film on the blue chip, set in the conductive layer, in the blue chip the fluorescence chip affixed on the cover, and the trace filler in blue chip and fluorescence chip sealing between. The invention adopts single chip package cover instead of fluorescent powder mixed silica, eliminating the metal stent, make full use of the lateral surface light chip, improve the whole chip white light efficiency, and because of the heat conduction rate is higher than the single chip fluorescent powder mixed silica gel rate, making the cooling performance of the device is improved. Al C substrate and diamond film substrate with high thermal conductivity, heat dissipation is far better than the common ceramic substrate, the cooling device is more excellent, so as to ensure the normal work of high power white LED devices.

单晶片封装的高功率白光LED器件

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管,特别是一种单晶片封装的高功率白光LED器件
技术介绍
LED作为一种半导体发光器件,以其高光效、寿命长、节能环保的优点迅速在显示和照明领域得到广泛应用,其中工矿灯和汽车大灯等领域更是对高功率的LED表现出极大的热情。目前LED封装主要采用荧光粉混合硅胶的方式进行封装,而高功率LED在工作时会产生大量的热,由于荧光粉混合硅胶导热率低,过量的热集聚会导致温度急剧上升,使得LED芯片的光效下降,过高的温度还会加速硅胶老化,使得LED寿命下降。另外一般LED芯片底部的散热基板选择普通的氧化铝陶瓷基板或铝基板,也难以保证热量能有效从底部传出。这些问题的存在,使得高功率LED器件不能正常工作。同时,为了缩小高功率LED器件的整体面积,LED芯片本身的尺寸也在不断增大,这对散热和出光都提出了更为严格的要求。公开日为2016年3月23日、公开号为CN 105431503A的中国专利技术专利申请“大功率高温白光LED封装及其制作方法”提出了采用平面荧光晶片的封装方式来提高散热,但是对于五面出光的大尺寸LED芯片来说并不适合,因为此种方式下LED芯片的侧面光会完全损失掉(假设大尺寸芯片为3*3*0.15mm,则计算出的侧面光约占20%)。在基板选择方面普通陶瓷的导热率太低,而公开日为2016年08月03号、公开号为CN 105826454的中国专利技术专利申请“分立式透明陶瓷倒装芯片集成LED光源及其封装方法”中的基板采用了高热导率的氮化铝,但价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题,提供了一种单晶片封装的高功率白光LED器件,并从出光和散热两方面入手。在出光方面,采用单晶晶片封盖代替荧光粉混合硅胶的封装方式,由于单晶Ce:YAG的光转换效率和散热性能均优于荧光粉混合硅胶,因此采用晶片封盖的方式既利用了LED的侧向出光,又提高了光转换效率,进而使得整体白光出光率提高。另外采用热导率优于荧光粉混合硅胶的单晶,又部分解决了高功率LED的散热问题。为进一步满足高功率器件的散热要求,底部基板采用高热导率的金刚石膜的Al-C复合材料基板来代替价格昂贵的氮化铝陶瓷和散热性能不佳的普通陶瓷基板。采用单晶晶片封盖配合高散热性能的金刚石膜的Al-C复合材料基板保证了高功率LED器件的正常工作。为了达到上述目的,本专利技术提供了以下技术方案:一种单晶片封装的高功率白光LED器件,包括Al-C复合材料基板和蓝光芯片,在所述的Al-C复合材料基板上镀金刚石膜,在所述的金刚石膜上设置导电层,在所述的导电层上设置蓝光芯片,在所述的蓝光芯片上加盖荧光晶片封盖。在所述的蓝光芯片和荧光晶片封盖之间加微量填充剂。所述的填充剂为高温固化胶,用于填充晶片和芯片的微小间隙。所述的蓝光芯片为五面出光的大尺寸倒装蓝光LED芯片。所述的荧光晶片封盖材料为单晶Ce:YAG。所述荧光晶片封盖由平面矩形晶片和中间镂空的晶片黏合组成(根据实际应用可对晶片的浓度或掺杂成分做调整)。所述的蓝光芯片为五面出光的大尺寸(平面尺寸在2.5*2.5mm以上)倒装蓝光LED芯片。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:(1)采用荧光晶片封盖代替荧光粉混合硅胶的封装方式,省去了封装用的金属支架,利用了芯片的侧面出光,提高了整体的出光率。另外采用晶片替代荧光粉,相对于荧光粉,不仅使蓝光激发晶片的光转换效率得到提高,LED芯片顶部和四周的散热效果也得到提高。(2)采用了导热系数更高的金刚石膜的Al-C复合材料基板,使得LED芯片底部的散热性能相对于普通陶瓷基板得到显著提高,同时价格上又比氮化铝基板便宜,从而保证了该高功率白光LED器件的正常工作。附图说明图1为本专利技术单晶片封装的高功率白光LED器件的结构示意图图2为本专利技术荧光晶片封盖图图3为本专利技术多个LED芯片的高功率白光LED器件的结构示意图图中,1.Al-C复合材料 2.金刚石膜 3.导电层 31.导电层正极 32.导电层负极 4.蓝光芯片 5.高温固化胶 6.荧光晶片封盖 61.平面矩形晶片 62.中间镂空的晶片具体实施方式下面结合附图和方案实施过程对本专利技术做进一步的说明,从而使本
人员更好地理解本专利技术。实施例1(单个大尺寸LED芯片的白光LED器件)(1)根据方案要求,通过真空溅射的方式在约为1mm厚的Al-C复合材料上蒸镀一层约50μm的金刚石膜,充当绝缘层,再通过化晶的方式镀上铜导电层,最后得到符合电气要求的金刚石膜的Al-C复合材料基板,如图1。(2)使用贴片机配合锡膏将大尺寸的倒装蓝光LED芯片固定在基板上,并通过回流焊进一步固化。(3)通过提拉法生长晶体,得到掺杂浓度为0.8%,直径为5cm的Ce:YAG圆柱状的晶体,切割处理得到不同厚度的圆状晶片。(4)对步骤(3)得到的圆状晶片进行机械切割得到平面晶片,根据出光要求对晶片进行不同程度的抛光处理,最后得到一定晶体尺寸的平面矩形晶片61,作为封盖的顶层如图2。(5)用激光对步骤(3)得到的圆状晶片进行镂空处理加工,得到中间镂空的晶片62(形状不限于矩形),通过粘合剂将平面矩形晶片61和中间镂空的晶片62黏合,如图2。(6)将由步骤(5)得到的荧光晶片封盖内侧涂上微量的高温固化胶5,然后将荧光晶片封盖6贴装在蓝光芯片4上的顶部和四周,完成封装,如图1。(7)将步骤(6)封装好的芯片放入恒温炉中进行加热固化,得到封装好的LED芯片,如图1。实施例2(多个大尺寸LED芯片的白光LED器件)(1)与实施例1类似,但不同的是实施例2是适合于多芯片高功率白光LED器件的封装。(2)根据方案要求,采用机械加工的方法,制得如图3中形状所示的Al-C复合材料(方便最终制得的白光器件LED芯片的侧面出光)。(3)与实施例1相同,依次按照实施例1中步骤1-7的步骤进行操作,完成对多个大尺寸LED芯片的封装,得到多芯片高功率白光LED器件。本专利技术的单晶片封装的高功率白光LED器件,采用单晶Ce:YAG晶片封盖的封装方式省去了金属支架,利用了芯片的侧向面光,提高了芯片的侧向出光率。另外采用荧光晶片代替荧光粉,使得光转换效率得到提高,并且由于Ce:YAG单晶晶片的热导率高于荧光粉混合硅胶的热导率,使得大功率LED芯片的顶部和四周散热性能得到提高。同时该器件的基板采用高热导率的金刚石膜的Al-C复合材料基板,散热远优于普通陶瓷基板,使得器件散热更好,工作更稳定。本专利技术提供的封装方式不仅适合单个大尺寸LED芯片的封装,还适合多个大尺寸LED芯片的封装。该封装器件有效解决了LED芯片的出光和散热问题,使得该封装LED器件配合铜基座等散热组件更加适合于高功率白光LED车大灯和白光工矿灯的应用。本文档来自技高网
...
单晶片封装的高功率白光LED器件

【技术保护点】
单晶片封装的高功率白光LED器件,包括Al‑C复合材料基板(1)和蓝光芯片(4),其特征在于在所述的Al‑C复合材料基板(1)上镀金刚石膜(2),在所述的金刚石膜(2)上设置导电层(3),在所述的导电层(3)上设置蓝光芯片(4),在所述的蓝光芯片(4)上加盖荧光晶片封盖(6)。

【技术特征摘要】
1.单晶片封装的高功率白光LED器件,包括Al-C复合材料基板(1)和蓝光芯片(4),其特征在于在所述的Al-C复合材料基板(1)上镀金刚石膜(2),在所述的金刚石膜(2)上设置导电层(3),在所述的导电层(3)上设置蓝光芯片(4),在所述的蓝光芯片(4)上加盖荧光晶片封盖(6)。2.根据权利要求1所述的单晶片封装的高功率白光LED器件,其特征在于所述的蓝光芯片(4)为五面出光的大尺寸倒装蓝光L...

【专利技术属性】
技术研发人员:靳亚硕李海兵郭向朝刘建军陈佳
申请(专利权)人:中国科学院上海光学精密机械研究所
类型:发明
国别省市:上海;31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1