[實用新型]一種LED圖形優化封裝基板、LED封裝體

有效

• 申請號: 201520180269.2
• 申請日: 2015-03-27
• 公開（公告）號: CN204516797U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 李國強;楊美娟;凌嘉輝;張云鵬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本實用新型涉及LED封裝領域，特別涉及一種LED圖形優化封裝基板、LED封裝體。

背景技術

LED相對傳統光源具有節能、環保、高效等諸多優點，被公認為當今的綠色光源。隨著其技術的不斷發展，LED的應用領域已經涉及信號指示燈、汽車大燈、商業照明等。然而，高功率LED的實現仍面臨如何提高出光效率，實現特定光學分布的挑戰，存在進一步提升的空間。

影響LED出光效率的因素有很多，包括GaN外延層的晶體質量、缺陷數目；熒光粉的顆粒大小、熒光粉的涂覆技術；不同界面材料間的折射、散射以及全反射損失等。其中，界面散射與折射問題作為LED制造產業鏈的一個技術難點引起廣泛研究。由于GaN材料、封裝劑以及空氣的折射率分別為2.5～3.5、1.4～1.6、1，這樣的折射率落差首先導致芯片有源層產生的光進入封裝膠體時的全反射臨界角為34°～40°。其次，當光線通過封裝劑頂部出射到空氣中時，全反射臨界角為38°～45°。如果入射角大于全反射角的光子被重新反射回去，可能被相鄰芯片吸收或無限制反射直至能量耗盡。

為克服由界面材料折射率落差引起的光損失，研究者已經嘗試過各種各樣的改進技術。利用幾何形狀破壞LED芯片表面發生的全反射現象是一種常用的方法，包括設計芯片形狀，芯片表面粗糙化，光子晶體技術，制備圖形化襯底等。但這些手段的研究對象都是小功率芯片，其次芯片尺寸小，外延層材料易脆，導致加工困難，因此不易實現平面集成的大功率封裝。

為進一步提升LED的發光效率，還需要從封裝的角度進行提高。集成形式的COB封裝技術是高功率LED發展的主流方向，但現有的COB封裝技術多采用平面封裝基板，無法改變經過全反射回到基板表面的光線的傳播路徑，使很大一部分比例的光線在平面基板表面無限制反射直至能量耗盡。由此可見，為進一步提高高功率LED的出光效率，還需要在封裝基板表面改變光線的傳播路徑，并設計最優的光線出射路徑。

實用新型內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本實用新型的目的之一在于提供一種LED圖形優化封裝基板，有效提高了LED集成光源的出光效率。

本實用新型的目的之二在于提供包含上述LED圖形優化封裝基板的LED封裝體。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：

一種LED圖形優化封裝基板，所述封裝基板上設有倒圓錐凹槽圖案，所述倒圓錐凹槽的底面半徑為0.3～1mm，倒圓錐凹槽傾角為45°～75°，相鄰倒圓錐凹槽的中心間距為0.5～1mm；所述封裝基板的水平表面及倒圓錐凹槽的表面鍍有銀層。

所述封裝基板上除預留安裝LED芯片的位置外，倒圓錐凹槽采用矩形陣列呈周期性有規律的排布方式；所述LED芯片采用矩形陣列呈周期性有規律的排布方式。

相鄰倒圓錐凹槽對應的底面圓相切或相交。

所述封裝基板的材料為AlSiC復合材料、金屬材料以及陶瓷材料中的一種或多種，封裝基板的水平表面鍍有AlN或類鉆碳絕緣層。

所述倒圓錐凹槽圖案通過數控機床技術加工在封裝基板表面。

LED封裝體，包括所述的LED圖形優化封裝基板，所述封裝基板上設有銅膜電極和LED芯片，所述銅膜電極與LED芯片的正負極通過金線連接；所述LED芯片采用COB封裝工藝封裝在封裝基板上，所述LED芯片上覆蓋有封裝劑。

所述LED芯片發出的一部分光線經封裝劑落入倒圓錐凹槽的表面，經反射后由封裝劑折射到空氣中；

所述LED芯片發出的一部分光線經封裝劑射入空氣中時發生全反射，全反射光線經封裝劑落入倒圓錐凹槽的表面，經反射后由封裝劑折射到空氣中。

所述LED封裝體的制備方法，包括以下步驟:

(1)采用數控機床技術在鍍有銅膜的無圖案封裝基板上加工倒圓錐凹槽圖案；

(2)對步驟(1)加工后的封裝基板的表面、倒圓錐凹槽的表面進行拋光處理，拋光后，分別用丙酮和無水乙醇浸泡所述圖形化基板，并將其放入超聲波清洗儀中清洗；

(3)對清洗后的封裝基板的水平表面、倒圓錐凹槽的表面上電鍍銀；

(4)采用COB封裝工藝，將LED芯片封裝到封裝基板上，通過金線將銅膜電極與LED芯片的正負極連接，引出正負極。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點和有益效果：