專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，特別涉及一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前產(chǎn)業(yè)上形成可發(fā)出白光的發(fā)光二極管通常是采用熒光粉轉(zhuǎn)換白光的方式，即在發(fā)光二極管晶粒外涂覆熒光粉，熒光粉吸收發(fā)光二極管發(fā)出的一部分光而發(fā)出與發(fā)光二極管發(fā)出的光具有不同波長(zhǎng)的光，這些具有不同波長(zhǎng)的光再合成得到白光。一種常見(jiàn)的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)是在發(fā)光二極管晶粒外包覆一層采用樹(shù)脂等材料制成的封膠層，再在封膠層上涂覆熒光粉層。由于封膠層和熒光粉層的折射率均較空氣的大，當(dāng)發(fā)光二極管光線由封膠層或熒光粉層射向外界空氣時(shí)，若入射角大于臨界角度就會(huì)發(fā)生全反射而無(wú)法射出。而此種結(jié)構(gòu)中的發(fā)光二極管發(fā)出的光需經(jīng)過(guò)封膠層和熒光粉層的兩次折射才能到達(dá)外界空間，使得發(fā)生全反射的概率更大，因而影響到發(fā)光二極管的發(fā)光效率。而如何提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率一直是業(yè)界努力的一個(gè)方向。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種具有較高發(fā)光效率的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、發(fā)光二極管芯片、封裝層及熒光層，基板上具有電路結(jié)構(gòu)，發(fā)光二極管芯片設(shè)置于基板上并與電路結(jié)構(gòu)電連接，封裝層設(shè)置在基板上并包覆發(fā)光二極管芯片，熒光層與發(fā)光二極管芯片隔離設(shè)置，熒光層包括熒光粉涂布區(qū)和熒光粉未涂布區(qū)，熒光粉涂布區(qū)的面積小于發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光透過(guò)封裝層時(shí)的發(fā)光面積。本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的熒光層設(shè)有熒光粉涂布區(qū)和熒光粉未涂布區(qū)，當(dāng)入射角度較大的光線進(jìn)入熒光粉未涂布區(qū)時(shí)，因未含熒光粉，可避免該部分光線被熒光粉吸收、反射，提高該部分光線的取出率，從而提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。下面參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖。圖2為沿圖1中的II-II線的剖視示意圖。圖3為沿圖1中的III-III線的剖視示意圖。圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖。圖5為沿圖4中的V-V線的剖視示意圖。圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖。圖7為沿圖6中的VII-VII線的剖視示意圖。圖8為沿圖6中的VIII-VIII線的剖視示意圖。圖9為本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
圖10為沿圖9中的X-X線的剖視示意圖。圖11為沿圖9中的XI-XI線的剖視示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明基板10電路結(jié)構(gòu)12反射杯14階梯部141第一階梯部142第二階梯部143內(nèi)側(cè)端15、16發(fā)光二極管芯片20金線21封裝層30熒光層40熒光粉涂布區(qū)401、411、421熒光粉未涂布區(qū)402、412、422第一熒光層41第二熒光層42熒光粉50、51間隙60
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考圖1-3，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括基板10，設(shè)于基板10上的發(fā)光二極管芯片20，包覆發(fā)光二極管芯片20的封裝層30，及與發(fā)光二極管芯片20隔離設(shè)置的熒光層40?；?0由導(dǎo)熱性能良好的材料制成，例如陶瓷等。采用電鍍、蒸鍍等方式在基板上形成電路結(jié)構(gòu)12。電路結(jié)構(gòu)12由基板10的上表面延伸至基板10的下表面，由此可使發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)形成表面粘貼的形態(tài)。本實(shí)施例中在基板10上還形成反射杯14，反射杯14內(nèi)部形成容置空間。反射杯 14的側(cè)邊頂部形成階梯部141。其中反射杯14的兩相對(duì)側(cè)邊的階梯部141在該兩相對(duì)側(cè)邊的中間部分的寬度比其他部分的寬度更大，使得反射杯14的開(kāi)口處大致形成“十”字形。 反射杯14的材料可以與基板10的材料相同，并與基板10 —體成型，當(dāng)然也可以分開(kāi)成型， 再將反射杯14固定于基板10上。發(fā)光二極管芯片20可以發(fā)出可見(jiàn)光或者紫外光，特別是藍(lán)光和近紫外光。發(fā)光二極管芯片20中的發(fā)光層材料可以為氮化鋁銦鎵材料，化學(xué)式為Gai_x_yInxAlyN，其中 0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1。發(fā)光二極管芯片20設(shè)置在反射杯14的底部，并固定在基板10上同時(shí)與基板10上的電路結(jié)構(gòu)12形成電連接。若發(fā)光二極管芯片20的基板是由例如藍(lán)寶石等非導(dǎo)電材料制成，發(fā)光二極管芯片20也可以直接固定在基板10的電路結(jié)構(gòu)12上，并通過(guò)金線21將發(fā)光二極管芯片20的兩個(gè)電極與電路結(jié)構(gòu)12形成電連接。可以理解地，在其他實(shí)施例中，還可采用覆晶、共晶接合等方式將發(fā)光二極管芯片20的電極與電路結(jié)構(gòu)12形成電連接。封裝層30設(shè)置在反射杯14的容置空間內(nèi)并包覆發(fā)光二極管芯片20及金線21。 本實(shí)施例中，封裝層30的高度與反射杯14的階梯部141平齊。封裝層30可由透明材料例如樹(shù)脂、硅膠等制成。封裝層30由環(huán)氧樹(shù)脂制成時(shí)，可在環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)添加酸酐等物，以防止樹(shù)脂的黃化。還可在封裝層30內(nèi)加入一定的稀釋劑，以提高封裝層30的撓曲性，可使封裝層30與發(fā)光二極管芯片20之間的熱應(yīng)力降低，從而可防止封裝層30龜裂或金線21斷裂等問(wèn)題。熒光層40設(shè)置在封裝層30上及反射杯14的側(cè)邊上。熒光層40也由可透光材料制成。在本實(shí)施例中，熒光層40為一層狀結(jié)構(gòu)，平鋪在封裝層30上以及反射杯14的階梯部 141上，并大致與反射杯14的頂部平齊。熒光層40包括熒光粉涂布區(qū)401和熒光粉未涂布區(qū)402。熒光粉涂布區(qū)401內(nèi)含有熒光粉50。熒光粉50可以為石榴石基熒光粉、硅酸鹽基熒光粉、原硅酸鹽基熒光粉、硫化物基熒光粉、硫代鎵酸鹽基熒光粉或氮化物基熒光粉。熒光粉未涂布區(qū)402內(nèi)不含熒光粉。本實(shí)施例中的熒光粉未涂布區(qū)402分為兩塊，并分別設(shè)置在熒光粉涂布區(qū)401的兩側(cè)端。該兩側(cè)端與發(fā)光二極管芯片20之間的距離較熒光粉涂布區(qū)401的其他部位與發(fā)光二極管芯片20之間的距離遠(yuǎn)，到達(dá)該熒光粉未涂布區(qū)402的光線的入射角較其他位置的大。熒光粉涂布區(qū)401設(shè)置在發(fā)光二極管芯片20的上方，熒光粉涂布區(qū)401的面積小于封裝層30最外層處的面積，也即小于發(fā)光二極管芯片20的光線透過(guò)封裝層30時(shí)的發(fā)光面積。在封裝層30相對(duì)較遠(yuǎn)的兩側(cè)端只設(shè)熒光粉未涂布區(qū)402，而未設(shè)熒光粉涂布區(qū) 401，入射角較大的光線到達(dá)該處后，不再被熒光粉50所吸收、反射或折射而直接到達(dá)外部，可降低產(chǎn)生全反射的概率，以提升該部分光線的取出率，從而提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。其他實(shí)施例中的熒光粉涂布區(qū)401與熒光粉未涂布區(qū)402的分布可按實(shí)際需求變更，例如可將熒光粉涂布區(qū)401設(shè)置在中央，而周?chē)粺晒夥畚赐坎紖^(qū)402圍繞，或者熒光粉涂布區(qū)401與熒光粉未涂布區(qū)402并排設(shè)置在封裝層30的上方，而且保持熒光粉涂布區(qū) 401的面積小于光線透過(guò)封裝層30時(shí)的發(fā)光面積。另外，熒光層40的表面均可設(shè)置成粗糙的表面，例如可以是外表面，也可以是與封裝層30接觸的面。粗糙的表面既可以是設(shè)在熒光粉涂布區(qū)401，也可以是設(shè)在熒光粉未涂布區(qū)402。粗糙的表面可以進(jìn)一步破壞光線的全反射，以提升出光效率。進(jìn)一步的，在熒光層40內(nèi)還可添加擴(kuò)散粒子，加強(qiáng)熒光層40的散射能力，進(jìn)一步破壞光線的全反射。熒光層40與發(fā)光二極管芯片20隔離設(shè)置，也可避免發(fā)光二極管芯片20的熱量對(duì)熒光層40的影響，提高熒光層40的使用壽命。其他實(shí)施例中的熒光層40并非要直接設(shè)置在封裝層30上，也可與封裝層30相間隔。請(qǐng)參考圖4-5，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相似，只是熒光層40中的熒光粉涂布區(qū)401內(nèi)可包括多種不同的熒光粉50、51，如此，發(fā)光二極管芯片20發(fā)出的光可使多種不同的熒光粉50、51受激發(fā)從而形成多種不同波長(zhǎng)的光， 這些不同波長(zhǎng)的光合成的白光具有更好的顯色性。
請(qǐng)參考圖6-8，本發(fā)明第三實(shí)施例提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例中的相比，不同之處在于熒光層的設(shè)置位置及方式。該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中的反射杯14的兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)側(cè)端15上形成第一階梯部 142，且第一階梯部142在該兩個(gè)內(nèi)側(cè)端15的中間部分比其他部分的寬度更大。在反射杯 14的另外兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)側(cè)端16上形成第二階梯部143，其中第二階梯部143的高度比第一階梯部142小，也即第二階梯部143在第一階梯部142所處的水平面之下。封裝層30包覆發(fā)光二極管芯片20且封裝層30的高度與第二階梯部143平齊。該發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中包含多層熒光層，例如是兩層，即第一熒光層41和第二熒光層42?？梢岳斫猓谄渌麑?shí)施例中還可以設(shè)置成不同數(shù)量的熒光層。第一熒光層41設(shè)置在第一階梯部142上并大致與反射杯14的頂部平齊，第二熒光層42設(shè)置在第二階梯部 143上。第一熒光層41和第二熒光層42可以設(shè)置成互相接觸，也可以設(shè)置成互相間隔。本實(shí)施例中，第二熒光層42與第一熒光層41之間形成一個(gè)間隙60。間隙60內(nèi)也可填充其他透光材料。第一熒光層41包含有熒光粉涂布區(qū)411和熒光粉未涂布區(qū)412。第二熒光層 42包含有熒光粉涂布區(qū)421和熒光粉未涂布區(qū)422。第一熒光層41中的熒光粉涂布區(qū)411 含有的熒光粉50與第二熒光層42中的熒光粉涂布區(qū)421含有的熒光粉51不同，如此可避免多種熒光粉同時(shí)存在于同一區(qū)域時(shí)，熒光粉互相干擾產(chǎn)生散射或者吸收，從而有利于整體的光轉(zhuǎn)換效率和光輸出強(qiáng)度。第一熒光層41和第二熒光層42可以設(shè)置成平行，也可以設(shè)置成非平行。本實(shí)施例中的第一熒光層41和第二熒光層42的熒光粉涂布區(qū)411、421互相重疊，均設(shè)置在發(fā)光二極管芯片20的正上方。 請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D9-11，本發(fā)明第四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例中的相比，不同之處在于第一熒光層41中的熒光粉涂布區(qū)411和第二熒光層42中的熒光粉涂布區(qū)421互相錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。例如第一熒光層41中的熒光粉涂布區(qū)411可設(shè)置在發(fā)光二極管芯片20的正上方，而第二熒光層42中的熒光粉涂布區(qū)421可設(shè)置在發(fā)光二極管芯片20 的側(cè)上方。如此設(shè)置，可使各層熒光層41、42中的熒光粉50、51充分受到發(fā)光二極管芯片的光線的激發(fā)，避免被其他層中的熒光粉遮擋，從而提高光轉(zhuǎn)換效率及光輸出強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、發(fā)光二極管芯片、封裝層及熒光層，基板上具有電路結(jié)構(gòu)，發(fā)光二極管芯片設(shè)置于基板上并與電路結(jié)構(gòu)電連接，封裝層設(shè)置在基板上并包覆發(fā)光二極管芯片，熒光層與發(fā)光二極管芯片隔離設(shè)置，其特征在于熒光層包括熒光粉涂布區(qū)和熒光粉未涂布區(qū)，熒光粉涂布區(qū)的面積小于發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光透過(guò)封裝層時(shí)的發(fā)光面積。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括設(shè)置在基板上的反射杯，封裝層設(shè)置在反射杯內(nèi)，熒光層設(shè)置在封裝層上及反射杯的側(cè)邊上。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述熒光層的熒光粉涂布區(qū)內(nèi)具有多種不同類(lèi)型的熒光粉，所述不同類(lèi)型的熒光粉用于吸收發(fā)光二極管芯片的光發(fā)出不同波長(zhǎng)的光。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述熒光層具有粗糙的表面。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述熒光層包括多層，每層熒光層包括熒光粉涂布區(qū)和熒光粉未涂布區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于各層熒光層的熒光粉涂布區(qū)互相錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于各層熒光層的熒光粉涂布區(qū)互相重疊設(shè)置。
8.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于各層熒光層的熒光粉涂布區(qū)內(nèi)的熒光粉類(lèi)型不同。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述熒光層內(nèi)含有擴(kuò)散粒子。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述發(fā)光二極管芯片的發(fā)光層為氮化鋁銦鎵材料。
全文摘要
一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、發(fā)光二極管芯片、封裝層及熒光層，基板上具有電路結(jié)構(gòu)，發(fā)光二極管芯片設(shè)置于基板上并與電路結(jié)構(gòu)電連接，封裝層設(shè)置在基板上并包覆發(fā)光二極管芯片，熒光層與發(fā)光二極管芯片隔離設(shè)置，熒光層包括熒光粉涂布區(qū)和熒光粉未涂布區(qū)，熒光粉涂布區(qū)的面積小于發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光透過(guò)封裝層時(shí)的發(fā)光面積。該種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的熒光層設(shè)有熒光粉涂布區(qū)和熒光粉未涂布區(qū)，光線進(jìn)入熒光粉未涂布區(qū)時(shí)可避免熒光粉吸收、反射，提高該部分光線的取出率，從而提高發(fā)光二極管的出光效率。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102456808SQ201010520069
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者曾堅(jiān)信 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司