一种LED封装结构及实现其表面粗化的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102820400 A (43)申请公布日 2012.12.12 CN 102820400 A *CN102820400A* (21)申请号 201110150756.0 (22)申请日 2011.06.07 H01L 33/48(2010.01) H01L 33/54(2010.01) H01L 33/00(2010.01) (71)申请人 易美芯光 ( 北京 ) 科技有限公司 地址 101111 北京市大兴区经济技术开发区 科创十四街 99 号汇龙森科技园 2 号楼 4 层 (72)发明人 刘国旭 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212

2、代理人 杨立 (54) 发明名称 一种 LED 封装结构及实现其表面粗化的方法 (57) 摘要 本发明涉及一种LED封装结构， 包括LED封装 体和设置在LED封装体内的LED芯片， 所述LED封 装体表面设有周期的凹凸结构。本发明还涉及一 种实现 LED 封装结构表面粗化的方法。本发明的 有益效果是 ： 通过在 LED 封装结构表面形成凹凸 结构， 有效且简单的实现了 LED 封装体表面的粗 化， 从而提升了高效率 LED 的发光效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说

3、明书 3 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种 LED 封装结构， 包括 LED 封装体和设置在 LED 封装体内的 LED 芯片， 其特征在 于 ： 所述 LED 封装体表面设有凹凸结构。 2. 根据权利要求 1 所述的一种 LED 封装结构， 其特征在于 ： 所述凹凸结构为呈周期性 排布在 LED 封装体表面的几何形状。 3. 根据权利要求 1 所述的一种 LED 封装结构， 其特征在于 ： 所述凹凸结构为微结构。 4. 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的一种 LED 封装结构， 其特征在于 ： 所述凹凸结构与 LED 封装体一体成型。 5. 一种 LED 封装结构表面粗化的方

4、法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤 1 ： 在塑料薄膜上制作凹凸结构 ； 步骤 2 ： 将塑料薄膜放在设有 LED 芯片的压塑模具上模、 和压塑模具下模之间， 塑料薄 膜上具有凹凸结构的一侧朝向 LED 芯片 ； 步骤 3 ： 将压塑模具下模与塑料薄膜之间抽真空， 从而使塑料薄膜与压塑模具下模紧 密贴合 ； 步骤 4 ： 在压塑模具下模内注入有机封模材料， 将压塑模具上模与压塑模具下模进行 合模， 然后将压塑模具放在 80 150oC 的温度下烘烤 1 10 分钟 ； 步骤 5 ： 打开压塑模具， 取出完成封模并形成表面粗化的 LED 封装结构， 取下塑料薄膜。 6. 根据权利要求 5

5、 所述的一种 LED 封装结构表面粗化的方法， 其特征在于 ： 它还包括 步骤 6 ： 对 LED 封装结构进行烘烤， 以使有机封模材料实现完全固化。 7.根据权利要求5所述的一种LED封装结构表面粗化的方法， 其特征在于 ： 所述步骤1 中， 塑料薄膜上的凹凸结构采用光刻模具制成， 或采用压塑模具压塑成型。 8. 根据权利要求 5、 6 或 7 所述的一种 LED 封装结构表面粗化的方法， 其特征在于 ： 所 述步骤 1 中， 塑料薄膜上的凹凸结构为微结构， 根据塑料薄膜的尺寸大小， 以及预定的凹凸 结构的深度和形状， 设定凹凸结构在塑料薄膜上的分布。 9. 根据权利要求 5、 6 或 7

6、所述的一种 LED 封装结构表面粗化的方法， 其特征在于 ： 所 述步骤 4 中有机封模材料为硅胶或环氧树脂。 10. 根据权利要求 5、 6 或 7 所述的一种 LED 封装结构表面粗化的方法， 其特征在于 ： 所 述塑料薄膜材料为乙烯 - 四氟乙烯共聚物， 其厚度为 25 微米 200 微米。 权 利 要 求 书 CN 102820400 A 2 1/3 页 3 一种 LED 封装结构及实现其表面粗化的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种 LED 封装结构及实现其表面粗化的方法。 背景技术 0002 高功率LED发光效率的提升， 除可透过LED芯片内量子效率的提高外， 还可通过增 加

7、LED 光子的取出效率而提高。而芯片表面粗化是一种提高 LED 光子的取出效率的有效方 法。据司乃耳定律 (Snell s law)， 当光线由折射率较高介质入射至折射率较低介质时， 入 射角大于临界角的光线， 将会被反射回原介质当中。对于 LED 晶粒而言， 晶粒材料折射率往 往高于外层的封装材料， 诸如硅胶或环氧树脂等材料， 因此晶粒中发光层所发出的光线， 仅 有小于临界角的光线有机会离开晶粒， 而大于脱离角的光线， 将被反射回晶粒中而被材料 再吸收， 这样造成的内全反射大大限制了 LED 的发光效率。 0003 利用几何形状破坏 LED 芯片表面发生的内全反射现象， 是目前最常被使用的方

8、 法。其中， 利用湿式蚀刻 (Wet Etching) 等方法实现对芯片表面进行微型粗化 (surface texturing)是主要方法之一。 而光子晶体(photonic crystal)技术， 则是在LED晶粒表面 制作一系列规律排列的诸如圆孔等三维几何形状的阵列， 这些阵列结构直经约接近纳米等 级的 100 250nm， 而 LED 晶粒中发光层所发出的光线， 便会经由这些阵列孔将光线直接导 出组件表面。利用光子晶体技术可让 LED 晶粒取出效率进一步地提升， 提升效率更胜表面 粗化技术。 0004 为了进一步提升 LED 的发光效率， 还需从封装的角度进行提高， 最常见的是对封 装包

9、覆材料、 散热、 光学设计等方面进行改良。但源于司乃耳定律 (Snell s law) 引起的内 全反射现象不仅在芯片到芯片周围的包覆材料界面会发生， 在光线从 LED 封装体到空气界 面也同样会发生。因为空气的折射率为 1， 大大低于 LED 封装体的折射率。因此限制了 LED 的出光效率。如果在 LED 封装体的表平面进行粗化， 将有助于出光效率的提升。然而要在 硅胶或环氧胶这样的封装材料构成的 LED 封装体上进行粗化有一定的工艺困难， 如对 LED 封装体表面粗化通过压塑成型， 则会存在硅胶粘连的现象。要实现其生产化则更是不易。 发明内容 0005 本发明为解决上述问题而提供一种 LE

10、D 封装结构及实现其表面粗化的方法。 0006 本发明解决上述技术问题的技术方案如下 ： 一种LED封装结构， 包括LED封装体和 设置在 LED 封装体内的 LED 芯片， 所述 LED 封装体表面设有凹凸结构。 0007 进一步的， 凹凸结构为呈周期性排布在 LED 封装体表面的几何形状 进一步的， 凹凸结构为微结构。 0008 进一步的， 所述凹凸结构与 LED 封装体一体成型。 0009 一种 LED 封装结构表面粗化的方法， 它包括以下步骤 ： 步骤 1 ： 在塑料薄膜上制作凹凸结构 ； 步骤 2 ： 将塑料薄膜放在设有 LED 芯片的压塑模具上模、 和压塑模具下模之间， 塑料薄 说

11、 明 书 CN 102820400 A 3 2/3 页 4 膜上具有凹凸结构的一侧面向 LED 芯片 ； 将 LED 芯片设置在压塑模具上模中， 然后将塑料薄膜放在压塑模具上模和压塑模具下 模之间， 且塑料薄膜上具有凹凸结构的一侧面向 LED 芯片。 0010 步骤 3 ： 将压塑模具下模与塑料薄膜之间抽真空， 从而使塑料薄膜与压塑模具下 模紧密贴合 ； 步骤 4 ： 在压塑模具下模内注入有机封模材料， 将压塑模具上模与压塑模具下模进行 合模， 然后将压塑模具放在 80 150oC 的温度下烘烤 1 10 分钟 ； 步骤 5 ： 打开压塑模具， 取出表面粗化成型的 LED 封装结构， 分离塑料

12、薄膜。 0011 进一步的， 它还包括步骤6 ： 选择性地， 可把LED封装体放入烤箱中进行进一步烘 烤， 使有机封模材料实现完全固化。 0012 进一步的， 所述步骤 1 中， 塑料薄膜上的凹凸结构采用光刻模具制成， 或采用压塑 模具压塑成型。 0013 进一步的， 所述步骤 1 中， 塑料薄膜上的凹凸结构为微结构， 根据塑料薄膜的尺寸 大小， 以及预定的凹凸结构的深度和形状， 设定凹凸结构在塑料薄膜上的分布。 0014 进一步的， 所述步骤 4 中有机封模材料为硅胶或环氧树脂。 0015 进一步的， 所述塑料薄膜材料为乙烯 - 四氟乙烯共聚物， 其厚度为 25 微米 200 微米。 001

13、6 本发明的有益效果是 ： 通过在 LED 封装结构表面形成凹凸结构， 有效且简单的实 现了 LED 封装体表面的粗化， 从而提升了高效率 LED 的发光效率。 附图说明 0017 图 1 为本发明结构实施例 1 示意图 ； 图 2 为本实用新型实施例 2 结构示意图 ； 图 3 为本实用新型实施例 3 结构示意图。 0018 图 4 为本发明流程图。 具体实施方式 0019 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述， 所举实例只用于解释本发明， 并 非用于限定本发明的范围。 0020 如图 1 所示， 一种 LED 封装结构， 包括 LED 封装体 1 和设置在 LED 封装体内的 LED

14、芯片 2， 所述 LED 封装体 1 表面设有凹凸结构 3。凹凸结构 3 可以为周期性排布在 LED 封装 体表面的几何形状， 或凹凸结构 3 为微结构， 微结构的数量级为纳米级， 即该凹凸结构 3 的 尺寸为纳米级， 如 300 纳米 500 纳米宽度及深度。凹凸结构 3 的尺寸取决于 LED 芯片的 波长及封装尺寸和结构， 1000 纳米 2000 纳米的凹凸几何尺寸也能有效。 0021 所述凹凸结构 3 与 LED 封装体 1 一体成型。 0022 如图 2 所示， 实施例 2 ： 本实施例与实施例 1 的区别在于， 凹凸结构 3 的截面为梯 形。 0023 如图 3， 所示， 实施例

15、3 ： 本实施例与实施例 1 的区别在于， LED 封装体的表面为突 起状， 其截面为圆弧形， 在这样的 LED 封装体表面进行粗化， 塑料薄膜的要求有很强的伸缩 说 明 书 CN 102820400 A 4 3/3 页 5 性。 0024 如图 4 所示， 一种 LED 封装结构表面粗化的方法， 它包括以下步骤 ： 步骤 1 ： 在塑料薄膜上制作凹凸结构， 塑料薄膜上的凹凸结构为规则的几何形状则可 采用光刻模具制成， 或采用压塑模具压塑成型， 凹凸结构为微结构 （必须借助于光学显微镜 或电子显微镜才能观察到的晶体结构） ， 根据塑料薄膜的尺寸大小， 以及预定的凹凸结构的 深度和形状， 设定凹

16、凸结构在塑料薄膜上的分布。塑料薄膜材料可以是乙烯 - 四氟乙烯共 聚物 （ETFE） ， 薄膜厚度一般在 25 微米到 200 微米之间。 0025 步骤 2 ： 将塑料薄膜放在设有 LED 芯片的压塑模具上模和压塑模具下模之间， 塑料 薄膜上具有凹凸结构的一侧面向 LED 芯片 ； 步骤 3 ： 将压塑模具下模与塑料薄膜之间抽真空， 从而使塑料薄膜与压塑模具下模紧 密贴合 ； 步骤 4 ： 在压塑模具下模内注入硅胶或环氧树脂等有机封模材料， 将压塑模具上模与 压塑模具下模进行合模， 压塑模具设置在 80 150oC 的温度下， 烘烤 1 10 分钟以实现有 机封模材料的固化或半固化 ， 从而

17、实现 LED 封装体的同时在 LED 封装体表面形成凹凸结 构 ； 步骤 5 ： 打开压塑模具， 取出表面粗化成型的 LED 封装结构， 取下塑料薄膜。在此步骤 中的塑料薄膜同时用于 LED 封装结构压缩成型时的离模薄膜 ； 当步骤 4 中有机封模材料只达到半固化， 则继续进行步骤 6， 步骤 6 ： 把 LED 封装结构放入 100 200oC 的烤箱中烘烤 30-120 分钟， 以使有机封模材 料实现完全固化。 0026 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和 原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102820400 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102820400 A 6 2/3 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 102820400 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 102820400 A 8