一種led光源及制造方法

專利名稱：一種led光源及制造方法
技術領域：
本發明提供了一種LED光源以及制造該LED光源的方法，這種方法尤其適合制造發光面積較大的COB光源，屬于半導體照明領域。
背景技術：
作為新一代照明技術，LED發展非常迅速，技術不斷提升、市場規模不斷擴大，憑借著節能、環保、全固態、長壽命等優點不斷取代傳統照明燈具。當前LED的封裝方法和工藝大同小異，具體技術路線是固晶，將芯片用固晶機固 定在基板或者支架上；焊線，用焊線機將芯片與芯片、芯片與支架的電路相連；點膠，將按照一定比例調配好的熒光粉和膠水混合物，涂覆在芯片上，然后固化，即完成了基本的封裝流程。目前這種封裝工藝在各個封裝企業、各種類型的產品上應用都非常普遍，但是這種封裝工藝也存在著一些一直未能解決的問題，主要是熒光粉沉淀以及因此導致的各種問題，由于熒光粉密度較大，在硅膠或者環氧樹脂這種液體中，隨著時間的延長，熒光粉會不斷沉淀，這種沉淀表現在兩個方面一是在封裝的點膠過程中，熒光粉在針筒等容器內由于停留時間較長產生的沉淀，這種沉淀會造成點膠開始時和結束時的光源成品批次性的不一致，開始時點膠封裝的光源熒光粉量偏少，而點膠過程居中或者靠后一段時間封裝的光源熒光粉量偏多，到結束時，熒光粉量又嚴重偏少；二是點膠后，熒光粉在光源上的沉淀，由于光源載點膠后并不是馬上就放入烤箱內烘烤，這就使得熒光粉在進入烤箱之前的一段時間內繼續沉淀。以上兩個問題會導致生產出光源的光、色參數的一致性較低，給后續的分選帶來很多麻煩，增加很多工作量，更嚴重的會導致產品的成品率降低，而目前為了提高光源的亮度，很多廠家開始使用粒度更大的熒光粉，隨著熒光粉粒度的增加，其重量也將成倍的增力口，沉淀也就更加明顯，上述問題必將更加嚴重。另一方面，采用上述工藝封裝制造的LED光源，不論是SMD還是COB光源，其表面都是非常光滑的，近似水平面，而光從光密物質(硅膠或者環氧樹脂)射到光疏物質(空氣)時，在二者的界面處會發生全反射，二者的界面越平整，越光滑，發生全反射的光也就越多，出射出來的光就越少，結果造成制造出的光源的光通量的直接降低。

發明內容
本發明的目的在于解決傳統LED封裝過程中熒光粉的沉淀，而造成的光源成品品質不一的問題。本發明另一個目的是解決傳統LED封閉過程中，光線在光源表面被反射，而影響到光強度降低的問題。本發明提供的LED光源以及制造方法，不再采用傳統的涂覆熒光粉和膠粘劑混合物的工藝，而是將熒光粉和高分子材料預先制造成熒光粉薄片，這種熒光粉薄片一般是由熒光粉和高分子材料混合固化后制成。具體地說本發明提供的LED光源的制造方法，包括下述步驟
SI :將熒光粉與高分子材料混合均勻，在模具中固化成型，切割，作為熒光粉薄片;S2:將芯片固定于基板上，并用金屬線將芯片與芯片之間、芯片與基板之間相連接;S3:將膠粘劑涂于基板的芯片和金屬線上，再將熒光粉薄片貼于膠粘劑，覆蓋芯片上，固化后即可。上述的高分子材料可以采用聚碳酸酯(PO、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，也可以采用硅膠或者環氧樹脂中的一種。上述的膠粘劑可以采用硅膠或者環氧樹脂。上述的高分子材料采用聚碳酸酯(PO、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)時，為了使密度 不同的兩種材料混合均勻，PC或者PMMA最好是選用粒子料，并且在混合的過程中最好添加一些白油之類的具有粘性的輔助料，以便混合后熒光粉都均勻的粘在粒子料的表面。將混合物加熱熔融后擠出，熒光粉和高分子材料就能夠達到均勻的混合，不會出現一熒光粉在某一位置過多或者過少，也就是避免了熒光粉的沉淀問題；至模具中冷卻固化，取出后，切割至所需大小即可，作為熒光粉薄片。采用這樣的方法制作熒光粉薄片，薄片固化速度快，可以一次性加入大量的高分子材料和熒光粉的混合物，不會出現傳統方法中針筒中熒光粉濃度會變化、點膠前期與后期熒光粉濃度不一的問題。同時，用高分子材料與熒光粉混合好之后，模具進行擠出成型，可以使混合料在短時間內固化，從而也避免了熒光粉在上述混合料內的沉淀，更避免了熒光粉沉淀到芯片上和芯片周圍。另外，采用硅膠或者環氧樹脂與熒光粉進行混合時，將物料混合均勻，放置于模具中，通過常規的加熱固化成型既可。同樣避免了常規方法中熒光粉沉淀、分散不均的問題。通過常規方法在基板上固定芯片，并通過金屬線將芯片與芯片、芯片與基板進行連接，芯片與芯片之間的連接方式可以是串聯、并聯或者混聯。再使用膠粘劑，例如硅膠或者環氧樹脂，施加于芯片和金屬線上，再將制造好熒光粉薄片后貼在膠粘劑上，將膠粘劑固化后，即制得LED光源。這樣封裝好的LED光源就不會再有熒光粉沉淀問題，光源一致性將大大提高。另外，作為本方法的改進，在預制熒光粉薄片的工藝的過程中，將模具內部制造成非光滑面，這樣制備出來的熒光粉薄片會產生凹凸不平的面，可以明顯降低光從膠粘劑發射到空氣過程中的全反射，有效提高光源的光通量。熒光粉薄片的上表面或者下表面中，可以其中一面具有這樣的非光滑面的結構，也可以兩面都有。非光滑面的結構可以是凹槽或凸起，其截面可以是矩形、弧面形、三角形等，也可以是多段間隔的溝槽、球面等形狀，也可以將這些可選的截面形狀進行相互搭配，都可以實現本發明的技術方案。除了使用模具成型的方式將熒光粉薄片表面形成凹槽或凸起外，也可以通過機加工的方法將對熒光粉薄片的表面進行加工成型，例如切、削、刻等常規操作，都能實現本發明的技術方案。 本發明也同時提供了一種LED光源，包括基板和多個芯片，芯片固定于基板上，芯片與芯片之間、芯片與基板之間通過金屬線相互連接，其特征在于芯片上膠粘有熒光粉薄片。
上述的LED光源的熒光粉薄片的上表面或下表面，至少一面上具有非光滑面。上述的非光滑面，可以是為凹槽或凸起，截面是矩形或圓弧形。采用這樣的結構，既可以保證減少光線的反射，同時也適合加工。將熒光粉薄片的截面是圓弧形時，可以起到一定的光學設計作用，有利于后續的燈具制造時的配光設計；所述的突光粉薄片的厚度可以為O. 05 5mm,優選O. I 2mm,突光粉薄片的厚度較薄有利于降低光在其中的損失；
所述的凹槽寬度可以為O. 05 2mm，優選O. I 1臟，在同等面積下槽寬越小，則可以刻畫越多的凹槽，這樣有利于減小全反射，提高光效率；所述的凹槽深度可以為O. 04 Imm ;有益效果與現有LED光源尤其是COB光源相比，本發明所提供的LED光源不會發生熒光粉沉淀問題，因此也避免了由于熒光粉沉淀導致的光源之間的光色參數一致性低的問題，簡化了分選工序，甚至不再需要分選，縮短了 LED光源制造的工序，降低了生產成本，提高了成品率；另一方面由于熒光粉薄片表面進行了粗化處理，設計了非光滑面，降低了光的全反射比例，提高了出光效率，也就是提高了光源的光通量，使得采用本方法制造的LED光源更加節能。


圖I是采用傳統封裝工藝制造出的COB光源剖面結構示意圖；圖2是本發明提供的一種具有非光滑面結構的熒光粉薄片制造的COB光源剖面結構示意圖；圖3是本發明提供的另一種具有非光滑面結構的熒光粉薄片制造的COB光源剖面結構示意圖；圖4是本發明提供的另一種具有非光滑面結構的熒光粉薄片制造的COB光源剖面結構示意圖；圖5是本發明提供的另一種具有非光滑面結構的熒光粉薄片制造的COB光源剖面結構示意圖；圖6是采用對照例所示方案和實施例I所示方案分別制造的COB光源的光通量測試對比圖；其中I是熒光粉和膠粘劑的混合物；2是基板；31、32是圍墻膠；41、42、43、44是芯片；5是膠粘劑；6是熒光粉薄片，A是采用圖5所示方案制造的COB光源的光譜及強度，B是采用圖I中方法所示方案制造的COB光源的光譜及強度。橫坐標是波長(nm)，縱坐標是相對光強度。
具體實施例方式對照例參見圖I，這是一個采用傳統封裝方法制造的COB光源剖面結構示意圖，在傳統的封裝方法中，為了實現白光轉換成白光，有必不可少的一步工藝是點膠，就是將熒光粉和膠粘劑的混合物I涂覆在芯片上，然后讓其流平，由于混合物有一定的粘度，因此其流平需要一段時間，而在這段時間內以及上述混合物在點膠設備的時間內，都會發生沉淀，熒光粉制造出的光源從剖面上看，熒光粉的濃度是從上到下逐漸變濃的，而這將會明顯的影響制造的光源的光色參數，隨著封裝應用的熒光粉顆粒越來越大。這種問題將變得更加明顯和嚴重。實施例I如圖2所示，一種制備LED光源的方法，包括下列步驟首先，設計預定形狀的模具，將熒光粉與聚碳酸酯的粒子料混合均勻后，采用注塑工藝混合物加入注塑機內，通過模具制造出厚度為O. 05mm的熒光粉片，其中凹槽深度為
0.04mm,凹槽寬度是O. 05mm,切割后，作為熒光粉薄片6。再將若干個芯片41、42、43、44按設計要求固定在基板2上，然后焊線，用金線、銀線、或銅線等金屬線按照一定的連接，如并聯、串聯或者混聯將芯片與芯片之間的電路相連，最后將芯片41、42、43、44與基板2之間的電路相連，接著將圍墻膠31、32涂覆在基板上，形成一圈，將基板2的發光區和芯片41、42、43、44圍在圈內，然后把調配好的膠粘劑5填充在圍墻膠31、32圍城圈內，并將發光區和芯片41、42、43、44完全覆蓋，待用，本實施例中，粘膠劑采用硅膠；然后將切割好的熒光粉薄片6貼在基板2的粘膠劑5上，然后將上述整體放入烘箱內固化即可得到本發明所提供的LED光源。采用本方案所制造的LED光源的光通量(強度)與傳統點膠式封裝所制造的LED光源的相對光強度對比圖如圖6所示，從中可以看到，采用本方案所制造的LED光源的相對光強度明顯高于傳統點膠式封裝的相應結果。實施例2如圖3所示，一種制備LED光源的方法，與實施例I的區別在于采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與熒光粉混合，設計特定的模具，通過注塑成型制備熒光粉薄片6。薄片一面上具有凹槽結構，凹槽的兩側呈帶圓頂的形狀，凹槽寬度是O. Imm,凹槽深度為O. 09mm,薄 片厚度為O. 1mm。再通過在基板上固定芯片、注膠、粘貼薄片，可以制備出帶有熒光粉薄片的LED光源。實施例3一種制備LED光源的方法，與實施例I的區別在于凹槽寬度是1mm，凹槽槽深度為O. 6mm,薄片厚度為2mm,再通過在基板上固定芯片、注膠、粘貼薄片，可以制備出帶有突光粉薄片的LED光源。實施例4一種制備LED光源的方法，與實施例I的區別在于凹槽寬度是2mm，凹槽深度為Imm，薄片厚度為5_，再通過在基板上固定芯片、注膠、粘貼薄片，可以制備出帶有熒光粉薄片的LED光源。實施例5參見圖3，一種制備LED光源的方法，與實施例2的區別在于采用硅膠與熒光粉混合均勻，放入模具中，加熱固化，制備出表面具有溝槽結構的熒光粉薄片，凹槽寬度是
1.5mm，突光粉薄片厚度為2mm。
再通過在基板上固定芯片、使用環氧樹脂注膠、粘貼薄片、加熱固化后可以制備出帶有熒光粉薄片的LED光源。實施例6參見圖4，一種制備LED光源的方法，與實施例3的區別在于采用環氧樹脂與熒光粉混合均勻，放入模具中，加熱固化，制備出的熒光粉薄片上具有凹槽結構，凹槽結構兩側的截面為圓弧形的溝槽結構，凹槽寬度是1_，熒光粉薄片的厚度是4_。實施例7參見圖5，一種制備LED光源的方法，與實施例2的區別在于設計一個具有大小不一的截面為圓弧形狀的溝槽結構模具，然后將熒光粉和PMMA的混合料加入模具內，制造出厚度為5mm的熒光粉薄片，接著按照LED光源封裝要求，進行切割即可得到熒光粉薄片，然后將切割好的熒光粉薄片貼在基板的硅膠上，然后將上述整體放入烘箱內固化即可得到 本發明所提供的LED光源。經試驗，采用實施例2 實施例7所制得的LED光源，其熒光粉較常規點膠方法具有一致性好、分布均勻的優點，而且其照明時的光強度也優于常規工藝制備的光源。上面結合附圖對本發明的實施方式做了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化，如熒光粉薄片的正反面黏貼方式，厚度，粗糙面形狀，芯片排列方式等等。
權利要求
1.一種LED光源，包括基板和芯片，芯片固定于基板上，芯片與芯片之間、芯片與基板之間通過金屬線相互連接，其特征在于芯片上膠粘有熒光粉薄片。
2.根據權利要求I所述的LED光源，其特征在于所述的熒光粉薄片的上表面或下表面，至少一面為非光滑面。
3.根據權利要求2所述的LED光源，其特征在于所述的非光滑面是在熒光粉薄片的表面設置凹槽或凸起，凹槽或凸起的截面為矩形或圓弧形。
4.根據權利要求3所述的LED光源，其特征在于所述凹槽寬度為O.05 2mm，凹槽深度為O. 04 1mm。
5.根據權利要求I 2任一項所述的LED光源，其特征在于所述的熒光粉薄片的厚度為O. 05 5mm。
6.一種制造LED光源的方法，包括以下步驟51:將熒光粉與高分子材料混合均勻，在模具中固化成型，切割，作為熒光粉薄片；52:將芯片固定于基板上，并用金屬線將芯片與芯片之間、芯片與基板之間相連接； 53:將膠粘劑涂于基板的芯片和金屬線上，再將熒光粉薄片貼于膠粘劑，覆蓋芯片上，固化后即可； 所述的高分子材料是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅膠或者環氧樹脂中的一種。
7.根據權利要求6所述的制造LED光源的方法，其特征在于步驟SI中所述的高分子材料是粒子料；在混合時，還添加白油。
8.根據權利要求6所述的制造LED光源的方法，其特征在于所述的膠粘劑是硅膠或者環氧樹脂中的一種。
9.根據權利要求6所述的制造LED光源的方法，其特征在于步驟SI中，還需要將熒光粉薄片的上表面或下表面的至少一面上形成非光滑面。
10.根據權利要求9所述的制造LED光源的方法，其特征在于通過模具成型的方法在熒光粉薄片上構成非光滑面。
全文摘要
本發明提供了一種LED光源以及制造方法，屬于半導體照明技術領域。LED光源包括基板和多個芯片，芯片固定于基板上，芯片與芯片之間、芯片與基板之間通過金屬線相互連接，芯片上通過膠粘有熒光粉薄片。制造方法是將熒光粉與高分子材料混合均勻，在模具中固化成型，切割，作為熒光粉薄片；將芯片固定于基板上，并用金屬線將芯片與芯片之間、芯片與基板之間相連接；將膠水涂于基板的芯片和金屬線上，再將熒光粉薄片貼于膠水，覆蓋芯片上，固化后即可。本發明所提供的LED光源不會發生熒光粉沉淀問題，因此也避免了由于熒光粉沉淀導致的光源之間的光色參數一致性低的問題，簡化了分選工序，降低了生產成本，提高了成品率。
文檔編號H01L33/50GK102931180SQ201210468459
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者冼鈺倫, 張瑞西, 張偉, 趙寧 申請人:上舜照明(中國)有限公司