一种大功率白光LED封装方法及封装结构与流程

一种大功率白光led封装方法及封装结构
技术领域
1.本发明涉及led领域，具体涉及一种大功率白光led封装方法及封装结构。


背景技术：

2.发光二极管(led)，与传统照明光源相比具有功耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力强、使用寿命长、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等优点，成为目前世界上替代传统光源的新一代光源。
3.作为半导体器件，led对温度极为敏感，结温的升高会对led的寿命、光效、色温、光色(波长)、光形(配光)、正向电压、光度、色度、最大注入电流及可靠性等产生一定的影响。尤其大功率led芯片在使用过程中会产生大量的热量，虽然目前已经研发出各种类型的散热器来传输由芯片基板传导出的热量，但仅通过固定在led基板上的散热器仍然无法解决大功率led芯片的结温问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种大功率白光led封装方法及封装结构。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种大功率白光led封装方法，所述封装方法包括以下步骤：
6.(1)将荧光粉、sio2和b2o3混合作为靶材a，通过电子束蒸发沉积在单晶蓝宝石基体一侧表面形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，得到蓝宝石基体荧光玻璃，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与单晶蓝宝石基体投影一致，所述荧光粉的发射光普波长为500～560nm；所述靶材a中，荧光粉的重量百分比为15％～25％，b2o3的质量占所述靶材a中sio2和b2o3总质量的12％～20％；
7.(2)将量子点膜堆叠在蓝宝石基体荧光玻璃背面，即未沉积包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层一侧，得到复合有量子点膜的荧光玻璃，所述量子点膜的发光光谱在600～650nm；
8.(3)led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝，所述围坝的材料与led基板相同，将蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧，电子束蒸发沉积高硼硅玻璃至固定有蓝光led阵列一侧且高硼硅玻璃完全覆盖蓝光led阵列，形成与基板投影一致的膜状高硼硅玻璃层，所述膜状高硼硅玻璃层顶面与围坝顶部形成凹陷，得到led模组；
9.(4)将复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定得到白光led，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层相邻且包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离；
10.(5)在步骤(4)得到的白光led上的led基板一侧固定散热器，散热器固定在led基板未安装蓝光led一侧；
11.所述步骤(3)与步骤(1)、步骤(2)不具有顺序关系。
12.在大功率led芯片封装制备过程中，发现仅通过固定在led基板上的散热器仍然无法解决大功率led芯片的结温问题。在led芯片通电工作时，一部分能量转换为光能，另一部分电能转化为热量。通过研究发现，热量一部分经过芯片基板的散热器传导出去，但散热器效率较低，并不能将全部的热量经过芯片基板的散热器传导出去。led芯片多数呈阵列式排布在led基板上，这样芯片基板上固定led的位置温度较高、而未固定led的基板位置温度相对较低，就会导致led发光受到高温影响。上述方法通过在固定led的基板一侧通过电子束蒸发沉积高硼硅玻璃层，使得高硼硅玻璃层与led完全的嵌合，如此led通电发光产生的热量在传导至led基板的同时，传导至与led嵌合的高硼硅玻璃层，且高硼硅玻璃具有优异的散热性能，led除传导至led基板的热量会很快的传导分布至高硼硅玻璃层，而高硼硅玻璃层与led嵌合，并且直接沉积在led基板上，热量会更均匀地向基板传导，减少了芯片基板上固定led的位置的热量集中，能够使得整个led基板更均匀的通过固定在基板上的散热器散热，提升了led通过芯片基板的散热器散热的效率。对于白光led而言，通常是单色的led发光二极管加上相应的荧光层产生白光，而量子点白光led的荧光层通常是直接将红色量子点、荧光粉混合在一起。研究中发现，在固定led的基板一侧通过电子束蒸发沉积高硼硅玻璃层，并将高硼硅玻璃层与荧光层固定后，虽然提升了基板侧散热器的散热效率，但是高硼硅玻璃的高导热性产生了负面影响，热量会从高硼硅玻璃层传导至黄色荧光粉、红色量子点，导致量子点在高温下发生热猝灭，进而降低量子点白光led发光性能。因此，上述方法将led基板上的高硼硅玻璃层与荧光层保持一定距离，同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，这样通过led基板上的高硼硅玻璃层、与荧光层的高硼硅玻璃的良好的导热性，能够分担部分的热量传递，降低了基板散热器的散热负荷，同时包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离，减缓了高硼硅玻璃层热量向量子点传输的速率，既能起到散热降低基板散热器的散热负荷的作用，也避免了量子点层的热量集中而导致的量子点在高温下发生热猝灭，提升了发光效率。此外，高硼硅玻璃具有良好的光学性能，其材料并不会对led的光效产生负面影响。上述方法中，led基板上沉积高硼硅玻璃层与发光led嵌合、同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离这几个技术核心是相辅相成、彼此结合、互相配合的，上述大功率白光led封装方法获得的大功率白光led发光效率高，散热效率高。
13.上述方法中，步骤(1)、步骤(2)制备复合有量子点膜的荧光玻璃；步骤(3)制备led模组；作为本领域技术人员，可以明确，制备复合有量子点膜的荧光玻璃、制备led模组先后顺序并不影响上述方法的实施，步骤(3)与步骤(1)、步骤(2)不具有顺序关系。
14.led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝，膜状高硼硅玻璃层顶面与围坝顶部形成凹陷，其目的即是为了在将复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定后，使得包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离。围坝的材料与led基板相同可以避免漏光现象。
15.优选地，所述靶材a中，荧光粉的重量百分比为18％～20％，b2o3的质量占所述靶材a中sio2和b2o3总质量的15％～18％；
16.优选地，所述led基板材料为：镜面铝基板、al2o3陶瓷基板、aln陶瓷基板、铝碳化硅基板中的任意一种。
17.所述量子点膜的发光光谱在600～650nm。对于本领域技术人员能够选择合适的量子点膜材料。
18.所述荧光粉的发射光普波长为500～560nm。对于本领域技术人员能够选择合适的荧光粉的材料。
19.优选地，所述步骤(1)中，电子束蒸发沉积包覆荧光粉的高硼硅玻璃的方法包括步骤；将靶材粉末按照重量配比置于石墨坩埚中，放入电子束蒸发器，真空度降为1.5
×
10-3
pa以下后，电子束打开开始蒸发，电流150～180ma，开启衬底旋转，开始沉积，沉积速率为2.5～5a/s，基底加热为130～160℃，利用膜厚仪监测沉积材料的厚度。
20.上述方法通过电子束蒸发沉积包覆荧光粉的高硼硅玻璃，能够使得荧光粉更均匀分布在荧光层中，避免了将荧光粉通过粘接、旋涂等方式利用固定材料对发光、和散热的负面影响。且电子束蒸发沉积包覆荧光粉的高硼硅玻璃，避免了玻璃制备过程的高温条件、或者加入助溶剂后玻璃材料中硼硅含量的降低，导致包覆荧光粉的高硼硅玻璃导热、光学性能的降低。
21.优选地，所述蓝宝石基体层、量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度比例为1：(0.9～1.1)：(0.9～1.1)
22.优选地，所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为30～200μm。
23.优选地，所述步骤(2)中，量子点膜的制备方法包括步骤，将量子点溶液分散至紫外固化胶中，在模具中紫外固化成片状，得到量子点膜，量子点膜中量子点的质量分数为0.10％～0.30％，所述量子点溶液的溶剂为有机溶剂。
24.优选地，量子点膜中量子点的质量分数为0.20％～0.25％。
25.上述方法利用有机溶剂将量子点分散在固化胶中，量子点分布更加的均匀，有利于发光效率的提升。
26.优选地，将量子点溶液分散至紫外固化胶中后，将混合液至于50～70℃的条件下加热将有机溶剂完全挥发去除，有机溶剂可以是甲苯、苯。
27.优选地，所述步骤(3)中，电子束蒸发沉积高硼硅玻璃的方法包括步骤；将靶材置于石墨坩埚中，放入电子束蒸发器，真空度降为1.5
×
10-3
pa以下后，电子束打开开始蒸发，电流150～180ma，开启衬底旋转，开始沉积，沉积速率为2.5～5a/s，基底加热为130～160℃，利用膜厚仪监测沉积材料的厚度，所述靶材由sio2和b2o3组成，所述b2o3在所述靶材中的质量百分比为12％～20％。
28.且电子束蒸发沉积包覆荧光粉的高硼硅玻璃，避免了玻璃制备过程的高温条件、或者加入助溶剂后玻璃材料中硼硅含量的降低，导致包覆荧光粉的高硼硅玻璃导热、光学性能的降低。
29.优选地，所述步骤(4)中，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离为：20～80μm。
30.优选地，led模组上的蓝光led的发光光谱波长范围为400～500nm。
31.优选地，所述步骤(2)中，量子点膜堆叠在蓝宝石基体荧光玻璃背面的方法为，在蓝宝石基体荧光玻璃背面采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化。
32.优选地，将蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧的方法为采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化；
33.优选地，将复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定的方法为采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化。
34.本发明还提供一种大功率白光led封装结构，所述大功率白光led封装结构包括复合有量子点膜的荧光玻璃、led模组、散热器；
35.所述复合有量子点膜的荧光玻璃包括蓝宝石基体层、量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，所述量子点膜的发光光谱在600～650nm，量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层分别堆叠在蓝宝石基体层的两侧；
36.所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层通过将荧光粉、sio2和b2o3混合作为靶材a，通过电子束蒸发沉积在单晶蓝宝石基体一侧表面形成；所述荧光粉的发光波长为500～560nm；
37.所述led模组包括led基板、蓝光led阵列、膜状高硼硅玻璃层，led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝，所述围坝的材料与led基板相同，蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧，所述膜状高硼硅玻璃层通过将sio2和b2o3混合作为靶材通过电子束蒸发沉积至固定有蓝光led阵列一侧的led基板上且高硼硅玻璃完全覆盖蓝光led阵列，形成与基板投影一致的膜状高硼硅玻璃层，所述膜状高硼硅玻璃层顶面与围坝顶部形成凹陷；
38.复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层相邻且包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离；
39.散热器固定在led基板未安装蓝光led一侧。
40.上述大功率白光led封装结构在固定led的基板一侧通过电子束蒸发沉积高硼硅玻璃层，使得高硼硅玻璃层与led完全的嵌合，如此led通电发光产生的热量在传导至led基板的同时，传导至与led嵌合的高硼硅玻璃层，且高硼硅玻璃具有优异的散热性能，led除传导至led基板的热量会很快的传导分布至高硼硅玻璃层，而高硼硅玻璃层与led嵌合，并且直接沉积在led基板上，热量会更均匀地向基板传导，减少了芯片基板上固定led的位置的热量集中，能够使得整个led基板更均匀的通过固定在基板上的散热器散热，提升了led通过芯片基板的散热器散热的效率。上述大功率白光led封装结构将led基板上的高硼硅玻璃层与荧光层保持一定距离，同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，这样通过led基板上的高硼硅玻璃层、与荧光层的高硼硅玻璃的良好的导热性，能够分担部分的热量传递，降低了基板散热器的散热负荷，同时包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离，减缓了高硼硅玻璃层热量向量子点传输的速率，既能起到散热降低基板散热器的散热负荷的作用，也避免了量子点层的热量集中而导致的量子点在高温下发生热猝灭，提升了发光效率。此外，高硼硅玻璃具有良好的光学性能，其材料并不会对led的光效产生负面影响。上述大功率白光led封装结构中，led基板上沉积高硼硅玻璃层与发光led嵌合、同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离这几个技术核心是相
辅相成、彼此结合、互相配合的，使得大功率白光led发光效率高，散热效率高。
41.优选地，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为30～200μm，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离为20～80μm，led模组上的蓝光led的发光光谱波长范围为400～500nm。
42.上述大功率白光led封装结构具有更好的散热性能、发光效率和白光均一性。
43.优选地，所述蓝宝石基体层、量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度比例为1：(0.9～1.1)：(0.9～1.1)。
44.通过研究发现，上述大功率白光led封装结构白光均一性更好。
45.优选地，所述散热器为翅片型散热器，翅片型散热器具有散热面和翅片。
46.本发明的有益效果在于：本发明提供了一种大功率白光led封装方法及封装结构。本发明的大功率白光led封装结构在固定led的基板一侧通过电子束蒸发沉积高硼硅玻璃层，使得高硼硅玻璃层与led完全的嵌合，如此led通电发光产生的热量在传导至led基板的同时，传导至与led嵌合的高硼硅玻璃层，且高硼硅玻璃具有优异的散热性能，led除传导至led基板的热量会很快的传导分布至高硼硅玻璃层，而高硼硅玻璃层与led嵌合，并且直接沉积在led基板上，热量会更均匀地向基板传导，减少了芯片基板上固定led的位置的热量集中，能够使得整个led基板更均匀的通过固定在基板上的散热器散热，提升了led通过芯片基板的散热器散热的效率。上述大功率白光led封装结构将led基板上的高硼硅玻璃层与荧光层保持一定距离，同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，这样通过led基板上的高硼硅玻璃层、与荧光层的高硼硅玻璃的良好的导热性，能够分担部分的热量传递，降低了基板散热器的散热负荷，同时包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离，减缓了高硼硅玻璃层热量向量子点传输的速率，既能起到散热降低基板散热器的散热负荷的作用，也避免了量子点层的热量集中而导致的量子点在高温下发生热猝灭，提升了发光效率。此外，高硼硅玻璃具有良好的光学性能，其材料并不会对led的光效产生负面影响。上述大功率白光led封装结构中，led基板上沉积高硼硅玻璃层与发光led嵌合、同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离这几个技术核心是相辅相成、彼此结合、互相配合的，使得大功率白光led发光效率高，散热效率高。
附图说明
47.图1为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构示意图。
48.其中，1、量子点膜，2、蓝宝石基体层(2)，3、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，4、led基板，5、围坝，6、蓝光led阵列，7、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间的空隙，8、散热器，9、散热面，10、翅片，11、膜状高硼硅玻璃层。
49.图2为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构中led模组的示意图。
50.图3为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构中具围坝的led基板的示意图。
51.图4为本发明实施例一种大功率白光led封装结构中量子点发射光谱图。
52.图5为本发明实施例一种大功率白光led封装结构中荧光粉的发射光谱图。
具体实施方式
53.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
54.实施例1
55.作为本发明实施例1的一种大功率白光led封装结构，如图1所示，大功率白光led封装结构包括复合有量子点膜的荧光玻璃、led模组、散热器；
56.复合有量子点膜的荧光玻璃包括蓝宝石基体层(2)、量子点膜(1)、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)，量子点膜(1)的发光光谱在600～650nm，量子点膜(1)、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)分别堆叠在蓝宝石基体层(2)的两侧；本实施例使用的量子点膜材料为cdse/zns量子点；其发射光谱图如图4所示。
57.包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)通过将荧光粉、sio2和b2o3混合作为靶材a，通过电子束蒸发沉积在单晶蓝宝石基体(2)一侧表面形成；荧光粉的发光波长为500～560nm；荧光粉材料为la
2.82
si6n
11
ce
3+0.18
，其发射光谱图如图5所示。
58.如图2所示，led模组包括led基板(4)、蓝光led阵列(6)、膜状高硼硅玻璃层(11)，如图3所示，led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝(5)，围坝(5)的材料与led基板(4)相同，蓝光led阵列(6)固定在led基板(4)具围坝(5)一侧，膜状高硼硅玻璃层(11)通过将sio2和b2o3混合作为靶材通过电子束蒸发沉积至固定有蓝光led阵列(6)一侧的led基板(4)上且高硼硅玻璃完全覆盖蓝光led阵列(6)，形成与基板投影一致的膜状高硼硅玻璃层(11)，膜状高硼硅玻璃层(11)顶面与围坝(5)顶部形成凹陷；
59.复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)与led模组上的高硼硅玻璃层(11)相邻且包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)与led模组上的高硼硅玻璃层(11)之间保持一定的距离；该距离形成空隙(7)，
60.散热器(8)固定在led基板(4)未安装蓝光led一侧。
61.进一步地，所述蓝宝石基体层(2)、量子点膜(1)、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)的厚度比例为1：1：1。
62.进一步地，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为50μm，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离为25μm，led模组上的蓝光led的发光光谱波长范围为400～500nm，峰值为454nm。
63.进一步地，所述散热器(8)为翅片型散热器，翅片型散热器具有散热面(9)和翅片(10)。
64.作为本发明实施例一种大功率白光led封装方法，所述封装方法包括以下步骤：
65.(1)将荧光粉、sio2和b2o3混合作为靶材a，通过电子束蒸发沉积在单晶蓝宝石基体一侧表面形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，得到蓝宝石基体荧光玻璃，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与单晶蓝宝石基体投影一致，所述荧光粉荧光粉材料为la
2.82
si6n
11
ce
3+0.18
，其发射光谱图如图5所示；所述靶材a中，荧光粉的重量百分比为18％，b2o3的质量占所述靶材a中sio2和b2o3总质量的15％，即b2o3的质量百分比为12.3％，sio2的质量百分比为69.7％
66.(2)将量子点膜堆叠在蓝宝石基体荧光玻璃背面，即未沉积包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层一侧，得到复合有量子点膜的荧光玻璃，量子点膜材料为cdse/zns量子点；其发射光谱图如图4所示；
67.(3)led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝，所述围坝的材料与led基板相同，所述led基板为al2o3陶瓷基板，将蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧，电子束蒸发沉积高硼硅玻璃至固定有蓝光led阵列一侧且高硼硅玻璃完全覆盖蓝光led阵列，形成与基板投影一致的膜状高硼硅玻璃层，所述膜状高硼硅玻璃层顶面与围坝顶部形成凹陷，得到led模组；
68.(4)将复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定得到白光led，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层相邻且包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离，将复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定在惰性气体氛围下进行；
69.(5)在步骤(4)得到的白光led上的led基板一侧固定散热器，散热器固定在led基板未安装蓝光led一侧；
70.所述步骤(3)与步骤(1)、步骤(2)不具有顺序关系。
71.上述方法中，步骤(1)、步骤(2)制备复合有量子点膜的荧光玻璃；步骤(3)制备led模组；作为本领域技术人员，可以明确，制备复合有量子点膜的荧光玻璃、制备led模组先后顺序并不影响上述方法的实施，步骤(3)与步骤(1)、步骤(2)不具有顺序关系。
72.其中，所述步骤(1)中，电子束蒸发沉积包覆荧光粉的高硼硅玻璃的方法包括步骤；将靶材粉末按照重量配比置于石墨坩埚中，放入电子束蒸发器，真空度降为1.5
×
10-3
pa以下后，电子束打开开始蒸发，电流160ma，开启衬底旋转，开始沉积，沉积速率为3a/s，基底加热为150℃，利用膜厚仪监测沉积材料的厚度。
73.其中，所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为50μm。
74.其中，所述步骤(2)中，量子点膜的制备方法包括步骤，用甲苯作为溶剂配置浓度为20mg
·
ml-1
的cdse/zns量子点-甲苯溶液作为红光量子点溶液，将量子点溶液分散至紫外固化胶中，将混合液至于60℃的条件下加热将有机溶剂完全挥发去除，在模具中紫外固化成片状，采用发光波长为385nm，功率密度为1.5w
·
cm-2
的紫外led灯照射含有量子点的紫外固化胶20分钟使其完全固化形成量子点膜，量子点膜中量子点的质量分数为0.20％。
75.其中，所述步骤(3)中，电子束蒸发沉积高硼硅玻璃的方法包括步骤；将靶材置于石墨坩埚中，放入电子束蒸发器，真空度降为1.5
×
10-3
pa以下后，电子束打开开始蒸发，电流160ma，开启衬底旋转，开始沉积，沉积速率为3a/s，基底加热为150℃，利用膜厚仪监测沉积材料的厚度，所述靶材由sio2和b2o3组成，所述b2o3在所述靶材中的质量百分比为15％。
76.其中，所述步骤(4)中，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离为25μm；
77.其中，led模组上的蓝光led的发光光谱波长范围为400～500nm，峰值为454nm。
78.其中，所述步骤(2)中，量子点膜堆叠在蓝宝石基体荧光玻璃背面的方法为，在蓝宝石基体荧光玻璃背面采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化；即将紫外胶旋涂至粘接处，将贴合结构置于波长385nm，功率密度为1.5w
·
cm-2
的紫外led灯下曝光20分钟将粘接剂固化；
79.其中，将蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧的方法为采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化；
80.其中，将复合有量子点膜的荧光玻璃与led模组固定的方法为采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化。
81.其中，蓝宝石玻璃片双面抛光，在沉积包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)前将蓝宝石基体依次在丙酮、异丙醇和去离子水中超声清洗10分钟，氮气吹干后在烘箱中100℃烘干10分钟。
82.其中蓝光led芯片的长、宽厚度的规格为900μm
×
900μm
×
150μm，进行4
×
4排布芯片，蓝光led芯片的间距设计为3mm。led基板边长为1.6cm
×
1.6cm，相应的，散热器为常用的翅型散热器，散热面厚度为20mm，翅片厚度为5mm
×
5mm，间距为5mm，高度为100mm。
83.实施例2
84.作为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构，本实施例与实施例1的唯一区别为所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为30μm。
85.实施例3
86.作为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构，本实施例与实施例1的唯一区别为所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为80μm。
87.实施例4
88.作为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构，本实施例与实施例1的唯一区别为所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为140μm。
89.实施例5
90.作为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构，本实施例与实施例1的唯一区别为量子点膜中量子点的质量分数为0.10％。
91.实施例6
92.作为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构，本实施例与实施例1的唯一区别为量子点膜中量子点的质量分数为0.15％。
93.实施例7
94.作为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构，本实施例与实施例1的唯一区别为量子点膜中量子点的质量分数为0.25％。
95.实施例8
96.作为本发明实施例的一种大功率白光led封装结构，本实施例与实施例1的唯一区别为量子点膜中量子点的质量分数为0.30％。
97.对比例1
98.作为本发明对比例的一种大功率白光led封装结构，本对比例与实施例1的唯一区别为，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)与led模组上的高硼硅玻璃层(11)相邻且包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)与led模组上的高硼硅玻璃层(11)之间彼此贴合。通过调整led围坝的高度与led模组上的高硼硅玻璃层(11)顶部平齐，在led围坝顶部旋涂紫外固化胶与包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)固定，在led模组上的高硼硅玻璃层(11)上无固化胶。
99.对比例2
100.作为本发明对比例的一种大功率白光led封装结构，本对比例与实施例1的唯一区别为，led模组包括led基板(4)、蓝光led阵列(6)，不包括膜状高硼硅玻璃层(11)，即不在led基板上通过电子束蒸发沉积高硼硅玻璃层，将蓝光led阵列(6)固定在led基板具围坝一侧，在惰性气体氛围中与复合有量子点膜的荧光玻璃固定。
101.对比例3
102.作为本发明对比例的一种大功率白光led封装结构，本对比例与实施例1的唯一区别为，用荧光玻璃层替换包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层(3)，
103.本对比例的荧光玻璃层制备方法为：
104.(1)荧光玻璃浆料玻璃粉末是组成为25b2o
3-10sio
2-35zno-6li2o-12la2o
3-12wo3的硼硅酸盐玻璃，玻璃浆料由玻璃粉末、荧光粉、松油醇和乙基纤维素制成。玻璃粉末和荧光粉粉末的质量分数比为80％：20％，作为有机溶剂的松油醇和粘接剂的乙基纤维素的质量分数比为97％：3％。玻璃粉末和荧光粉粉末与松油醇的质量比为4：1。
105.(2)通过丝网印刷将玻璃浆料印刷在单晶蓝宝石基体上，丝网规格为200目。蓝宝石玻璃片双面抛光，在丝网印刷之前将用蓝宝石基体依次在丙酮、异丙醇和去离子水中超声清洗10分钟，氮气吹干后在烘箱中100℃烘干10分钟。印刷完后静置一段时间使得浆料在蓝宝石基片表面自然流平。
106.(3)烧结时先进行预热，将炉温度缓慢升高到150℃保持15分钟让松油醇挥发干净，然后再缓慢升高到350℃保持15分钟降低乙基纤维素在浆料中的残留，再经过45分钟缓慢升高炉温到580℃保持30分钟使得玻璃粉末融化进行烧结，接着缓慢降低炉温到300℃，退火60分钟，然后随炉冷却到室温。
107.为保证本对比例的荧光玻璃层厚度与实施例1的包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层厚度一致，可以通过重复本对比例(2)、(3)，步骤(3)结束和测量荧光玻璃层厚度至多次重复后本对比例的荧光玻璃层厚度与实施例1的包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层厚度一致。
108.对比例4
109.作为本发明对比例的一种大功率白光led封装结构，led封装结构包括复合有量子点膜的荧光玻璃、led模组、散热器；荧光玻璃中分散红色量子点和黄色荧光粉，即不在制备红色量子点膜、
110.led模组包括led基板(4)、蓝光led阵列(6)，led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝(5)，围坝(5)的材料与led基板(4)相同，蓝光led阵列(6)固定在led基板(4)具围坝(5)一侧；
111.荧光玻璃、led模组、散热器固定。
112.荧光玻璃的制备方法包括步骤：
113.(1)荧光玻璃浆料玻璃粉末是组成为25b2o
3-10sio
2-35zno-6li2o-12la2o
3-12wo3的硼硅酸盐玻璃，玻璃浆料由玻璃粉末、荧光粉、松油醇和乙基纤维素制成。玻璃粉末和荧光粉粉末的质量分数比为80％：20％，作为有机溶剂的松油醇和粘接剂的乙基纤维素的质量分数比为97％：3％。玻璃粉末和荧光粉粉末与松油醇的质量比为4：1。
114.(2)将红色量子点配置为浓度为20mg
·
ml-1
的cdse/zns量子点-甲苯溶液，分散在步骤(1)的玻璃浆料中，得到混合浆料；
115.(3)将步骤(2)得到的混合浆料至于石墨磨具中，厚度与实施例1中复合有量子点
膜的荧光玻璃厚度一致，烘箱中100℃烘干10分钟。印刷完后静置一段时间使得浆料在蓝宝石基片表面自然流平。
116.(4)烧结时先进行预热，将炉温度缓慢升高到150℃保持15分钟让松油醇挥发干净，然后再缓慢升高到350℃保持15分钟降低乙基纤维素在浆料中的残留，再经过45分钟缓慢升高炉温到580℃保持30分钟使得玻璃粉末融化进行烧结，接着缓慢降低炉温到300℃，退火60分钟，然后随炉冷却到室温。
117.实验例
118.1、用自动温控光电分析测试系统测量平均发光效率。
119.2、热阻的测量，通过热阻测量系统测量了所制作器件的热阻，基于电学测试方法测量发光二极管器件的热阻主要有三个步骤：首先，在对发光二极管芯片施加电流的同时，通过改变发光二极管的环境温度来测试k因子。第二，记录向器件施加电流时的瞬间电压值，然后向器件施加电流。第三，在设备达到电流稳定状态后，记录电压v
ff
。
120.结温(tj)和正向电压(vf)相关性关系几乎是线性的。而k因子的取值为(t
h-t
l
)/(v
h-v
l
)的绝对值；
121.其中，th和t
l
是发光二极管器件的两个不同的工作温度，vh和v
l
是分别对应于th和t
l
温度下的正向电压值。经过三个测试步骤后，热阻可通过以下方式计算:
122.r
θjx
＝(t
j-t
x
)/ph，即r
θjx
取值为k(v
fi-v
ff
)/(ih×vh
)的绝对值，
123.其中，r
θjx
为热阻，tj为结温，t
x
为环境温度，ph为施加到发光二极管器件的功率，v
fi
为初始电压，v
ff
为通了电流之后的电压。
124.实验结果如图表1所示。
125.表1实施例1-8、对比例1-4led的发光效率和热阻
126.[0127][0128]
通过比较实施例与对比例1的发光效率和热阻，对比例1的热阻略大，但是发光效率与实施例相比，显著降低。说明在固定led的基板一侧通过电子束蒸发沉积高硼硅玻璃层，并将高硼硅玻璃层与荧光层固定后，虽然提升了基板侧散热器的散热效率，但是高硼硅玻璃的高导热性产生了负面影响，热量会从高硼硅玻璃层传导至黄色荧光粉、红色量子点，导致量子点在高温下发生热猝灭，进而降低量子点白光led发光性能。因此，实施例将led基板上的高硼硅玻璃层与荧光层保持一定距离。通过比较实施例与对比例2-4的发光效率和热阻，对比例2的发光效率较低，但是热阻却显著提高，说明实施例在固定led的基板一侧通过电子束蒸发沉积高硼硅玻璃层，使得高硼硅玻璃层与led完全的嵌合，如此led通电发光产生的热量在传导至led基板的同时，传导至与led嵌合的高硼硅玻璃层，且高硼硅玻璃具
有优异的散热性能，led除传导至led基板的热量会很快的传导分布至高硼硅玻璃层，而高硼硅玻璃层与led嵌合，并且直接沉积在led基板上，热量会更均匀地向基板传导，减少了芯片基板上固定led的位置的热量集中，能够使得整个led基板更均匀的通过固定在基板上的散热器散热，提升了led通过芯片基板的散热器散热的效率。通过实施例与对比例1-4的结果，大功率白光led封装结构将led基板上的高硼硅玻璃层与荧光层保持一定距离，同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，这样通过led基板上的高硼硅玻璃层、与荧光层的高硼硅玻璃的良好的导热性，能够分担部分的热量传递，降低了基板散热器的散热负荷，同时包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离，减缓了高硼硅玻璃层热量向量子点传输的速率，既能起到散热降低基板散热器的散热负荷的作用，也避免了量子点层的热量集中而导致的量子点在高温下发生热猝灭，提升了发光效率。此外，高硼硅玻璃具有良好的光学性能，其材料并不会对led的光效产生负面影响。上述大功率白光led封装结构中，led基板上沉积高硼硅玻璃层与发光led嵌合、同时将黄色荧光层与红色量子点层分开，并且使用电子束蒸发沉积包含黄色荧光粉的高硼硅玻璃靶材，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离这几个技术核心是相辅相成、彼此结合、互相配合的，使得大功率白光led发光效率高，散热效率高。
[0129]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种大功率白光led封装方法，其特征在于，所述封装方法包括以下步骤：（1）将荧光粉、sio2和b2o3混合作为靶材a，通过电子束蒸发沉积在单晶蓝宝石基体一侧表面形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，得到蓝宝石基体荧光玻璃，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与单晶蓝宝石基体投影一致，所述荧光粉的发射光普波长为500~560nm；所述靶材a中，荧光粉的重量百分比为15%~25%，b2o3的质量占所述靶材a中sio2和b2o3总质量的12%~20%；（2）将量子点膜堆叠在蓝宝石基体荧光玻璃背面，即未沉积包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层一侧，得到复合有量子点膜的荧光玻璃，所述量子点膜的发光光谱在600~650nm；（3）led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝，所述围坝的材料与led基板相同，将蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧，电子束蒸发沉积高硼硅玻璃至固定有蓝光led阵列一侧且高硼硅玻璃完全覆盖蓝光led阵列，形成与基板投影一致的膜状高硼硅玻璃层，所述膜状高硼硅玻璃层顶面与围坝顶部形成凹陷，得到led 模组；（4）将复合有量子点膜的荧光玻璃与led 模组固定得到白光led，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led 模组上的高硼硅玻璃层相邻且包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led 模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离；（5）在步骤（4）得到的白光led上的led基板一侧固定散热器，散热器固定在led基板未安装蓝光led一侧；所述步骤（3）与步骤（1）、步骤（2）不具有顺序关系。2.根据权利要求1所述的大功率白光led封装方法，其特征在于，所述步骤（1）中，电子束蒸发沉积包覆荧光粉的高硼硅玻璃的方法包括步骤；将靶材粉末按照重量配比置于石墨坩埚中，放入电子束蒸发器，真空度降为 1.5
×
10-3
pa 以下后，电子束打开开始蒸发，电流 150~180ma，开启衬底旋转，开始沉积，沉积速率为 2.5~5a/s，基底加热为130~160℃，利用膜厚仪监测沉积材料的厚度。3.根据权利要求1或2所述的大功率白光led封装方法，其特征在于，所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为30~200μm，所述蓝宝石基体层、量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度比例为1：（0.9~1.1）：（0.9~1.1）。4.根据权利要求1所述的大功率白光led封装方法，其特征在于，所述步骤（2）中，量子点膜的制备方法包括步骤，将量子点溶液分散至紫外固化胶中，在模具中紫外固化成片状，得到量子点膜，量子点膜中量子点的质量分数为 0.10%~0.30%，所述量子点溶液的溶剂为有机溶剂。5.根据权利要求1所述的大功率白光led封装方法，其特征在于，所述步骤（3）中，电子束蒸发沉积高硼硅玻璃的方法包括步骤；将靶材置于石墨坩埚中，放入电子束蒸发器，真空度降为 1.5
×
10-3
pa 以下后，电子束打开开始蒸发，电流 150~180ma，开启衬底旋转，开始沉积，沉积速率为 2.5~5a/s，基底加热为130~160℃，利用膜厚仪监测沉积材料的厚度，所述靶材由sio2和b2o3组成，所述b2o3在所述靶材中的质量百分比为12%~20%。6.根据权利要求1所述的大功率白光led封装方法，其特征在于，所述步骤（4）中，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led 模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离为20~80μm，led 模组上的蓝光led的发光光谱波长范围为400~500nm。7.根据权利要求1所述的大功率白光led封装方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，量子点膜堆叠在蓝宝石基体荧光玻璃背面的方法为，在蓝宝石基体荧光玻璃背面采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化；所述步骤（3）中，将蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧的方法为采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化；所述步骤（4）中，将复合有量子点膜的荧光玻璃与led 模组固定的方法为采用紫外固化胶作为粘接剂在紫外led灯下曝光将固化胶固化。8.一种大功率白光led封装结构，其特征在于，所述大功率白光led封装结构包括复合有量子点膜的荧光玻璃、led 模组、散热器；所述复合有量子点膜的荧光玻璃包括蓝宝石基体层、量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，所述量子点膜的发光光谱在600~650nm，所述量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层分别堆叠在蓝宝石基体层的两侧；所述包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层通过将荧光粉、sio2和b2o3混合作为靶材a，通过电子束蒸发沉积在单晶蓝宝石基体一侧表面形成；所述荧光粉的发光波长为500~560nm；所述led模组包括led基板、蓝光led阵列、膜状高硼硅玻璃层，led基板边缘具有与led基板面垂直的围坝，所述围坝的材料与led基板相同，蓝光led阵列固定在led基板具围坝一侧，所述膜状高硼硅玻璃层通过将sio2和b2o3混合作为靶材通过电子束蒸发沉积至固定有蓝光led阵列一侧的led基板上且高硼硅玻璃完全覆盖蓝光led阵列，形成与基板投影一致的膜状高硼硅玻璃层，所述膜状高硼硅玻璃层顶面与围坝顶部形成凹陷；复合有量子点膜的荧光玻璃与led 模组固定，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led 模组上的高硼硅玻璃层相邻且包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led 模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离；散热器固定在led基板未安装蓝光led一侧。9.根据权利要求8所述大功率白光led封装结构，其特征在于，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度为30~200μm，包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层与led 模组上的高硼硅玻璃层之间保持一定的距离为20~80μm，led 模组上的蓝光led的发光光谱波长范围为400~500nm。10.根据权利要求8或9所述大功率白光led封装结构，其特征在于，所述蓝宝石基体层、量子点膜、包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层的厚度比例为1：（0.9~1.1）：（0.9~1.1）。

技术总结
本发明提供了一种大功率LED封装方法及封装结构，LED封装方法将荧光粉、SiO2和B2O3混合作为靶材A，通过电子束蒸发沉积在单晶蓝宝石基体一侧表面形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层，得到蓝宝石基体荧光玻璃，将量子点膜堆叠在蓝宝石基体荧光玻璃背面，电子束蒸发沉积高硼硅玻璃至固定有蓝光LED阵列一侧且高硼硅玻璃完全覆盖蓝光LED阵列得到LED模组，并将LED模组与复合有量子点膜的荧光玻璃固定得到大功率LED封装结构。本发明的大功率白光LED封装结构，LED基板上沉积高硼硅玻璃层与发光LED嵌合、黄色荧光层与红色量子点层分开，形成包覆荧光粉的高硼硅荧光玻璃层并与LED模组固定时与高硼硅玻璃层保持间距，使得大功率白光LED发光效率高，散热效率高。散热效率高。散热效率高。


技术研发人员：刘晓丽 易巨荣 林汝和 周建华 张振强
受保护的技术使用者：广东聚科照明股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/24