[發明專利]一種LED芯片的活性封裝方法及其封裝結構

無效

• 申請號: 200910040484.1
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN101582477A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 劉立林;王鋼;楊建福;蔡苗苗
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明屬于發光二極管的封裝技術領域，尤其涉及一種LED芯片的活性封裝方法及其封裝結構。?

背景技術

隨著發光二極管(LED)的應用領域不斷拓廣，對LED發光效率的要求也越來越高，LED的發光效率分為內量子效率和外量子效率兩種。內量子效率是指LED芯片的電子空穴對在PN結區復合產生光子發出芯片表面的效率，外量子效率是指LED芯片發出的光被萃取到封裝體外的總效率。目前LED的內量子效率已經普遍達到70％-90％以上，但外量子效率還在比較低的水平，因此，通過合適的封裝工藝以增強LED的外量子效率是提高LED出光效率的關鍵。?

目前市場上的LED封裝結構，透鏡部分幾乎都是由一種材料構成，所形成的結構如附圖1示。這種結構利用透鏡折射率(1.5)作過渡，增大了出光效率，但這種結構LED芯片折射率與空氣折射率之間的反差比較大。一層材料做成的透鏡出光效率雖然有所提高，但提高的有限。多層結構透鏡，且每層材料的折射率按指數冪n_m＝(n₀)^G+1-m/G+1(其中G為多層結構透鏡的總層數，m為從里到外各層的編號)由里到外逐漸變小，這樣的透鏡能獲得最好的出光效率，但如果材料層數過多，會增加工藝的復雜程度，計算表明，三層材料構成的透鏡，如若各層折射率按照上述配比，封裝萃光效率可達95％以上。此外，調配各層材料性質，還可以獲得多種功能的透鏡，比如利用多層結構透鏡消除色散，提高光色均勻性。雖然一些研究者發現了這些現象，但以往的封裝工藝苦于無法實現此類多層封裝結構。?

在熒光粉涂敷技術方面，目前主要采用的是芯片復型的涂敷方式及其衍生技術，這種涂敷方式，光色均勻性不好。中國專利200610034012.1提出了一種具有熱隔離層的遠距離熒光粉薄膜的封裝結構，但是這類封裝結構和封裝方法中，熒光粉薄膜和最外面的透鏡需要預先用模具制備，而且其封裝結構中各層間有明確的界面，需要抽真空排除界面的空氣泡以防止界面處全反射的發生，生產效率低，質量難以保證。?

發光二極管的封裝方法目前世界上有很多專利，但基本上都與當前LED常用的封裝過程大同小異，主要有點膠、灌封、模壓三種。傳統封裝使用的是AB膠一類的環氧樹脂，靠熱固化進行封裝，需要在高于100度的溫度長時間(大于1小時)使環氧樹脂固化和后固化，工序多，生產效率低，周期長，成本高。其具體包括以下幾個缺點：1)工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點；2)實際生產中多依靠人工操作進行點膠，效率低；3)需要模具才能成型，多數需要透鏡以符合光學設計；4)大規模工業化生產時對設備要求高，一般企業難以有足夠資金買到好的設備；5)熱固化本身可能會對芯片產生影響，導致芯片因為高溫而損壞。?

目前，一些研究者以光敏樹脂封裝發光二極管，提高封裝效率，例如美國專利6958250，但是該專利中的封裝過程與當前LED常用的封裝過程類似，需要用到模具。中國專利200710032491.8提供了一種不需要模具的光固化封裝方法，但是該方法所形成的透鏡外形不理想，與封裝基板和芯片基座結合界面不嚴密，蘑菇形的結構易受力脫落，而且對通入電流的強度和時間敏感，不適合自動化生產。?

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高生產效率的LED芯片的封裝方法，該方法能使LED的封裝工序簡化、所需封裝設備簡單、可實現規模化自動化生產、生產周期縮短75％以上，與同類產品相比，性能有提高。而且，常規封裝企業在實施本發明方法時無需增添昂貴的設備。?

另外，本發明還提供了一種LED芯片的封裝結構。?

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種LED芯片的活性封裝方法，其包括以下步驟：?

(a)配置對特定波段光敏感的光敏樹脂液體；?

(b)將芯片基座、位于芯片基座上的LED芯片及位于芯片基座下的封裝支架在光敏樹脂中預浸；?

(c)將LED芯片、芯片基座及封裝支架倒置浸入光敏樹脂液體中，芯片基板邊緣浸沒入光敏樹脂內，通入工作電流I1到LED芯片使其發光，觸發光敏樹脂發生初步聚合，在LED芯片的出光面上形成光敏樹脂核；?

(d)將LED芯片、芯片基座及封裝支架緩慢上升至脫離光敏樹脂液面，在光敏樹脂核和芯片基座上將附著一半球形或近半球形光敏樹脂液滴；?

(e)通入工作電流I2到LED芯片使其發光，激發光敏樹脂液滴固化；?