專利名稱：提高取光率的led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是ー種提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
由于LED晶片折射率比較高，發(fā)光材料層GaN (氮化鎵，第三代半導體材料)的折射率為2. 3，襯底材料層藍寶石的折射率為I. 8，如果LED晶片發(fā)出的光線直接進入空氣(空氣的折射率為1.0)，光線在出光界面會產(chǎn)生嚴重的全反射，使大部分光線反射回晶片內(nèi)部。目前，業(yè)界一般是采用環(huán)氧樹脂或硅膠將LED晶片封裝起來，以提升取光效率，請 參閱圖1，為已知技術(shù)中的LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，LED芯片10，其頂面設(shè)置ー熒光粉層11，底面設(shè)置于封裝基板12上，然后通過一半球形的封裝膠13直接封裝(封裝膠一般采用環(huán)氧樹脂或硅膠)，封裝的硅膠與環(huán)氧樹脂的折射率一般在I. 4 I. 6之間，LED晶片內(nèi)部的光線還是存在較大比例的光效損失。同吋，晶片的形狀也決定了 LED晶片的取光效率，如將晶片做成半球形可完全克服LED晶片全反射的問題，但是，晶片直接做半球形成本很高，エ藝可行性差?，F(xiàn)有的LED晶片主要有SiC(碳化硅)襯底和藍寶石襯底兩種結(jié)構(gòu)，SiC為美國CREE公司的獨有技術(shù)，SiC材料折射率約為2. 8，與硅材料(折射率約3. O)具有良好的鍵合特性。Cree公司采用SiC與硅片貼合，再對硅片進行腐蝕加工的方式獲得的晶片，其表面呈凸形結(jié)構(gòu)。但是，由于SiC或硅材料與封裝硅膠的折射率的差異很大(硅膠折射率I. 4 1.5，SiC和硅材料折射率分別為2. 9和3. O)，導致光取出效率非常依賴該硅片的表面結(jié)構(gòu)，而采用腐蝕エ藝，硅片的表面難以形成光學鏡面，所以晶片光取出效率的提升并不明顯。采用藍寶石襯底，其加工難度頗高，目前市場上的藍寶石襯底仍以矩形晶片為主，尚未有加工成半球形或凸形的報道。

實用新型內(nèi)容針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本實用新型的目的在于提供一種提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝基板、設(shè)于該封裝基板上的LED芯片及覆蓋于封裝基板和LED芯片上的封裝膠，所述LED芯片和封裝膠之間還設(shè)有一半球形透鏡，該透鏡球形表面的粗糙度小于lOOnm。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述透鏡的底面至少完全覆蓋住所述LED芯片與所述透鏡相結(jié)合的表面。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述透鏡的球心位于LED芯片與所述透鏡相結(jié)合的表面的垂直中心線上。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述封裝基板上封裝有多塊LED芯片。[0011]作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述多塊LED芯片以陣列方式等間距的均勻排列于該封裝基板上。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述透鏡底面附著ー熒光粉層。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述透鏡的折射率介于I. 6至2. 3之間。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述透鏡為鑭系玻璃透鏡或鈦酸鹽玻璃透鏡。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述封裝膠在所述透鏡上也形成半球形。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述封裝膠為環(huán)氧樹脂或硅膠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡単，LED芯片上設(shè)置半球形透鏡，LED芯片發(fā)出的光線通過透鏡的球面折射后，即可克服光線全反射的問題，提高了 LED晶片光取出的效率；同吋，由于LED芯片、透鏡和封裝膠的折射率逐漸降低接近空氣的折射率進ー步解決·了光線出光界面反射的問題，提高了取光效率。另外，在LED芯片上設(shè)置透鏡，其エ藝可行性高，便于大規(guī)模的批量生產(chǎn)，具有較強的實用性。

圖I為已知技術(shù)中的LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為本實用新型提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為本實用新型提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)中透鏡的放大示意圖。圖4為本實用新型提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)的封裝基板上封裝多塊LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型作進ー步說明請參閱圖2與圖3，分別為本實用新型提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖與透鏡的放大示意圖。該提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝基板101、設(shè)于該封裝基板101上的LED芯片102，在該LED芯片102上設(shè)有一透鏡104，該透鏡呈半球形，其球形表面的粗糙度小于IOOnm ;所述透鏡104的球心位于LED芯片102與所述透鏡104相結(jié)合的表面的垂直中心線上，所述透鏡104的底面至少完全覆蓋住所述LED芯片102與所述透鏡104相結(jié)合的表面，以降低LED芯片102的光效損失。該透鏡與LED芯片一般使用高折射率透明膠(如環(huán)氧樹脂或硅膠)粘合于一體，也可使用鍵合的方式加工，例如，化學鍵合、表面活化鍵合、擴散焊鍵合等鍵合方式。在所述封裝基板、LED芯片和透鏡外還覆蓋有ー層封裝膠；所述封裝膠103在所述透鏡104上也形成半球形；該封裝膠103可采用環(huán)氧樹脂或硅膠。所述透鏡104可采用鑭系玻璃透鏡或鈦酸鹽玻璃透鏡，其折射率接近所述LED芯片102的折射率；所述透鏡104也可以是其他折射率介于I. 6至2. 3之間的光學透鏡。采用此種結(jié)構(gòu)，LED芯片102頂面被半球形透鏡104覆蓋，LED芯片102發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡104的球面折射，可克服光線全反射的問題；同吋，由于LED芯片102、透鏡104和封裝膠103的折射率逐漸降低接近空氣的折射率進ー步解決了光線出光界面反射的問題，提高了取光效率。另外，在LED芯片102上設(shè)置透鏡104，其エ藝可行性高，便于大規(guī)模的批量生產(chǎn)，具有較強的實用性。[0027]所述透鏡104的底面還附著一白光轉(zhuǎn)換層105，在業(yè)界，該白光轉(zhuǎn)換層105 —般為熒光粉層。該熒光粉層可通過三種加工方式進行設(shè)置其ー是通過激光照射透鏡104，使透鏡104的底部處于熔融狀態(tài)，此時將熒光粉均勻涂覆在透鏡104底部，隨后冷卻固化；其ニ，加熱熒光粉，將透鏡104壓在熒光粉上使兩者結(jié)合；其三，將熒光粉平鋪在玻璃載體上壓上透鏡104整體加熱使兩者結(jié)合。在本實施例中，所述LED芯片102為單顆封裝，即ー塊封裝基板101上封裝ー塊LED芯片102，使用過程中，為增大LED燈具的功率，增強LED光線的亮度，一塊封裝基板101上也可集成的封裝多塊LED芯片102，請參閱圖4，為封裝基板上封裝多塊LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，為使光線均勻，該多塊LED芯片102以陣列的方式等間距的均勻排列于該封裝基板101上，其封裝結(jié)構(gòu)與上述一致，在此就不再進行贅述。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍； 如在透鏡104底部形成ー個與LED芯片102形狀一致的凹槽，當透鏡104設(shè)置于芯片之上時，所述LED芯片102容納于該凹槽內(nèi)，可以提高光的取出率等；即凡是依本實用新型所作 的等效變化與修改，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝基板、設(shè)于該封裝基板上的LED芯片及覆蓋于封裝基板和LED芯片上的封裝膠，其特征在于所述LED芯片和封裝膠之間還設(shè)有一半球形透鏡，該透鏡球形表面的粗糙度小于lOOnm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透鏡的底面至少完全覆蓋住所述LED芯片與所述透鏡相結(jié)合的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透鏡的球心位于LED芯片與所述透鏡相結(jié)合的表面的垂直中心線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述封裝基板上封裝有多塊LED芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多塊LED芯片以陣列方式等間距的均勻排列于該封裝基板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透鏡底面附著ー熒光粉層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透鏡的折射率介于I. 6至2. 3之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透鏡為鑭系玻璃透鏡或鈦酸鹽玻璃透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述封裝膠在所述透鏡上也形成半球形。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述的提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述封裝膠為環(huán)氧樹脂或娃膠。
專利摘要本實用新型提供一種提高取光率的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝基板、設(shè)于該封裝基板上的LED芯片及覆蓋于封裝基板和LED芯片上的封裝膠，所述LED芯片和封裝膠之間還設(shè)有一半球形透鏡，該透鏡球形表面的粗糙度小于100nm。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，LED芯片上設(shè)置半球形透鏡，LED芯片發(fā)出的光線通過透鏡的球面折射后，即可克服光線全反射的問題，提高了LED晶片光取出的效率；同時，由于LED芯片、透鏡和封裝膠的折射率逐漸降低接近空氣的折射率進一步解決了光線出光界面反射的問題，提高了取光效率。另外，在LED芯片上設(shè)置透鏡，其工藝可行性高，便于大規(guī)模的批量生產(chǎn)，具有較強的實用性。
文檔編號H01L33/48GK202487662SQ20112057420
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者莊燦陽, 王冬雷, 黃瑞志 申請人:廣東德豪潤達電氣股份有限公司