一种LED封装方法与流程

一种led封装方法
技术领域
1.本发明涉及led封装技术领域，特别涉及一种led封装方法。


背景技术：

2.led光源作为第四代照明光源，相对于前几代的照明产品具有发光效率高、响应速度快、使用寿命长、无有毒气体、无辐射、抗冲击、易控制等显著优点，其应用范围及市场占有率日益提高。
3.但现有的发光二极管的封装一般都是在led芯片上进行封装一层荧光胶或者是带有荧光粉的硅胶；而将树脂和固化剂发生反应，通过加热形成的荧光胶或者是带有荧光粉的硅胶价格昂贵，在尺寸切割和使用率、及操作性较低；且现有的荧光胶或者是带有荧光粉的硅胶厚度比较厚，散热慢。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术中led封装成本高，现有封装采用硅胶散热慢的不足，本发明提供一种led封装方法，包括以下步骤，
5.清洗载体支架并在所述载体支架上设置助焊剂，固定芯片至所述助焊剂上进行共晶结合，以使所述助焊剂挥发，所述芯片与所述载体支架结合；
6.清洗所述共晶结合后的材料，在所述芯片上方依次增加粘合胶和固体荧光胶片后进行烘烤，以使所述芯片与所述固体荧光胶片彻底固化；
7.在所述芯片四周设置反光胶并进行固化，以覆盖所述芯片周围蓝光；
8.使用密封胶封装处理。
9.在一实施例中，所述助焊剂厚度为1
‑
20微米。
10.在一实施例中，利用共晶机进行共晶结合，共晶结合后所述芯片与所述载体支架厚度为1
‑
3微米。
11.在一实施例中，所述粘合胶的尺寸相对所述芯片尺寸小20％
‑
50％，所述粘合胶为硅胶。
12.在一实施例中，采用多孔吸嘴将所述固体荧光胶片放置于所述粘合胶上，所述固体荧光胶片采用以下步骤制备，
13.取荧光粉、硅胶和稀释剂进行混合搅拌并真空除泡，按重量计算，所述荧光粉、所述硅胶和所述稀释剂的比例为(1
‑
3)：1：(0.01～0.2)；
14.将已除泡的混合胶液挤出至离型膜上并对混合胶液平推刮平形成混合胶片；对所述混合胶片进行加热以使所述稀释剂挥发和所述硅胶凝固，生成固体荧光胶；
15.对所述固态荧光胶进行切割处理，得到预设尺寸的所述固态荧光胶片，所述固体荧光胶片尺寸与所述芯片尺寸相适配。
16.在一实施例中，所述稀释剂为丙酸丙酯。
17.在一实施例中，所述混合胶片加热的温度为50
‑
150℃，加热时间为10
‑
60min。
18.在一实施例中，所述烘烤的温度为150
‑
200℃，所述烘烤的时间为60
‑
80min。
19.在一实施例中，所述反光胶的高度低于所述固体荧光胶片的高度，所述固化的温度120
‑
160℃，所述固化的时间为60
‑
80min。
20.在一实施例中，所述密封胶包覆所述芯片及所述载体支架的上表面，所述密封胶为平面密封胶或凹凸面密封胶。
21.基于上述，与现有技术相比，本发明提供的led封装方法，通过采用固体荧光胶片进行封装，提升了发光二极管的光效，相较于传统点胶、喷胶或荧光膜等方式，还可以有效地节省成本，且固体荧光胶片整体厚度较薄，散热效率高，解决了发光二极管成品封装散热的问题，进一步提升发光二极管的发光亮度和发光二极管的可靠性。
22.本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
24.图1为本发明提供的led封装方法的流程示意图；
25.图2为本发明提供的led封装方法封装后的示意图；
26.图3本发明提供的采用固体荧光胶片封装的产品色温曲线对比示意图；
27.图4为本发明提供的制备固体荧光胶片的流程示意图；
28.图5为本发明提供的切割前固体荧光胶的结构示意图；
29.图6为本发明提供的切割后固体荧光胶片的示意图。
30.附图标记：
31.10载体支架
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20芯片
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30粘合胶
32.40固体荧光胶片
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41离型膜
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50反光胶
33.51限位圆框
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60密封胶
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解
为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
36.陶瓷发光二极管白光产品，因使用功率大于5w，传统点胶、喷胶、荧光膜工艺受胶水和工艺限制，均无法使用；需采用荧光膜片和陶瓷荧光片作业，而采用荧光膜片或陶瓷荧光片的封装成本较高，为此，如图1所示，本发明提供的一种led封装方法，包括清洗载体支架并在所述载体支架上设置助焊剂，固定芯片至所述助焊剂上进行共晶结合，以使所述助焊剂挥发，所述芯片与所述载体支架结合；
37.清洗所述共晶结合后的材料，在所述芯片上方依次增加粘合胶和固体荧光胶片后进行烘烤，以使所述芯片与所述固体荧光胶片彻底固化；
38.在所述芯片四周设置反光胶并进行固化，以覆盖所述芯片周围蓝光；
39.使用密封胶封装处理。
40.具体实施时，如图1、图2所示，首先，清洗载体支架10，以去除载体支架10的表面污渍，提高载体支架10与芯片20的结合稳固，在清洗后的载体支架20上点助焊剂并将芯片20固定在助焊剂上方，固定后的芯片20可以偏移
±3°
，助焊剂的厚度可以是1
‑
20μm，例如，1μm、2μm
…
18μm、19μm、20μm。
41.接着，把固定好的芯片20放入共晶机，以使助焊剂挥发，助焊剂挥发后使芯片20与载体支架10有效结合，结合后的芯片20与载体支架10厚度可以是1
‑
3μm，例如，1μm、1.1μm
…
2.8μm、2.9μm、3μm。
42.固晶结合后，再次对芯片20和载体支架10进行清洗，以去除共晶结合后的污渍，便于固体荧光胶片40与芯片20的结合稳固。
43.再次清洗后，采用固晶设备在芯片20上放先点一层粘合胶30，点胶胶针可以是电木材质，粘合胶30可以起到粘合芯片20与固体荧光胶片40的作用，粘合胶30可以是硅胶，粘合胶的厚度可以是1
‑
10μm，粘合胶30的尺寸可以比芯片20尺寸小20％
‑
50％；再利用多孔吸嘴吸取固体荧光胶片40并将固体荧光胶片40放置于粘合胶30上，多孔吸嘴可以是大于2孔以上的吸嘴，采用多孔吸嘴可以降低单一孔位气压，避免固体荧光胶片40上有印痕或者贴附时不能正常放入芯片20上方。
44.固体荧光胶片40尺寸与芯片20尺寸相适配，本实施例中，相适配代表固体荧光胶片40的长度和宽度与芯片20的长度和宽度相同，或者固体荧光胶片40的长度和宽度与芯片20的长度和宽度相比，固体荧光胶片40的长度和宽度为芯片20的长度和宽度
±
20％，或者固体荧光胶片40的长度和宽度相对芯片20的长度和宽度大10％
‑
50％，可以进行光效转化，能够避免芯片出光时光泄露。
45.固体荧光胶片40贴附完成后进行烘烤，其中，烘烤的温度可以是150
‑
200℃，烘烤的时间为60
‑
80min，以使芯片20与固体荧光胶片40彻底固化；芯片20与固体荧光胶片40固化后通过推拉力计进行测试推力可以达到1kg以上。
46.然后，在芯片20四周周围设置反光胶50，反光胶50的高度低于固体荧光胶片40的高度，且反光胶50覆盖芯片20底部及四周周围，以把芯片20周围蓝光覆盖，使蓝光通过反光胶50只能折射到芯片20正面出光，即折射到芯片20上方正面出光面出光，从而提升发光二极管出光区域的发光效率和出光亮度。优选地，为避免反光胶50溢出发光二极管外围，反光
胶50设于限位圆框51与芯片20之间，限位圆框51的高度可以是50
‑
200μm，限位圆框51的宽度可以是20
‑
200μm。
47.反光胶50设置完成后进行烤箱固化，固化温度可以是120
‑
160℃，固化的时间可以是60
‑
80min。反光胶50可以把侧面的光聚集在芯片20正面，在发光整体角度不改变的情况下，可以提升发光二极管整体的出光率和光速。
48.最后，将芯片20和载体支架10放入模具内，在芯片20上方填满密封胶60，密封胶60包覆芯片20及载体支架10的上表面，较佳地，密封胶60可以是平面密封胶胶或者凹凸面密封胶，可以保护固体荧光胶片40的贴附及提升芯片发光的光效；密封胶60填充后可以进行切割测试等后续工序。
49.如图3所示，根据采用固体荧光胶片40的发光二极管和采用荧光膜片的发光二极管的产品色温曲线对比可知，采用固体荧光胶片40的发光二极管的光效提升了5％
‑
7％；固体荧光胶片40在芯片上方正面贴附，相较于传统点胶、喷胶或荧光膜等方式，可以节省大量的胶、粉，在初步固晶过程中可以节省80％成本，有效地节省了不可再生资源氮/氧化物荧光粉的使用。
50.且固体荧光胶片40整体厚度较薄，散热效率高，解决了发光二极管成品封装散热的问题，使原来发光二极管1
‑
3w的功率提升至5
‑
7w的功率，进一步提升发光二极管的发光亮度和发光二极管的可靠性。
51.其中，如图4所示，固体荧光胶片40采用以下步骤制备；
52.取荧光粉、硅胶和稀释剂进行混合搅拌并真空除泡，按重量计算，荧光粉、硅胶和稀释剂的比例为(1
‑
3)：1：(0.01～0.2)；
53.将已除泡的混合胶液挤出至离型膜41上并对混合胶液平推刮平形成混合胶片；对混合胶片进行加热以使硅胶固化和稀释剂挥发，生成固体荧光胶；对固体荧光胶进行切割处理，得到预设尺寸的固态荧光胶片40，固体荧光胶片40尺寸与芯片20尺寸相适配。
54.具体地，取荧光粉、硅胶和稀释剂放入胶杯中，按重量计算，荧光粉、硅胶和稀释剂的比例为(1
‑
3)：1：(0.01～0.2)，较佳地，在一实施例中，荧光粉、硅胶和稀释剂的比例为1.5：1：0.01；随着色温减小和显色指数增加，荧光粉的比例份数也随之增加。
55.荧光粉可以是氮/氧荧光粉，例如，caalsi(on)3:eu或sialon：eu或(sr,eu,yb,ba)3sio5或k2sif6:mn或(sr,ba,ca)2sio4或silicone等；稀释剂可以是丙酸丙酯。
56.接着，将胶杯放入真空脱泡机进行混合搅拌并真空去除搅拌中胶水气泡，脱泡完成后，将胶杯中的混合胶液导入至自动刮膜机针管，在自动刮膜机载台上设置一离型膜41，离型膜41总厚度可以是1
‑
50μm。
57.在一实施例中，离型膜41自上之下包括第一层离型膜脱模剂、第二层离型膜保护膜和第三层离型膜基材，其中，第一层离型膜脱模剂厚度可以是1
‑
10μm，第二层离型膜保护膜厚度可以是1
‑
25μm，第三层离型膜基材厚度可以是1
‑
25μm，第三层离型膜基材材质可以采用pet材质。
58.其中，自动刮膜机包括刮刀装置，在刮刀装置处设有注胶机构，注胶机构使用气压控制吐胶量并定量输出胶量至离型膜41上，刮刀装置精度设置为
±1‑
2.5μm，如图5所示，通过刮刀装置上下左右移动将离型膜上的混合胶液平推刮平，以便于混合胶片进行加热时硅胶完全固化和稀释剂完全挥发，较佳地，平推后的混合胶片厚度为10
‑
300μm，例如10μm、11μ
m、12μm
…
298μm、299μm、300μm。
59.混合胶片形成后，将其放入烤箱进行加热，从而使硅胶固化和稀释剂挥发，稀释剂挥发后能够使硅胶与荧光粉良好融合，加热后的固体荧光胶厚度为25
‑
400μm，其中，加热温度为50
‑
150℃，加热时间为10
‑
60min。
60.表1
[0061][0062]
表2
[0063][0064]
如表1所示，实施例1
‑
3为采用本发明提供的led封装方法中制备出的固体荧光胶片，对比例1
‑
3为采用荧光粉增加纳米玻璃制备出的固体荧光胶片，其加热温度均为100℃，加热时间均为60min；可知，对比例1
‑
3的固体荧光胶片40硬度shore d70和拉伸度为0，由于材质硬度决定接触芯片表面，在固体荧光胶片40与芯片20表面接触会造成芯片电极、金属导线损坏，从而漏电等异常。
[0065]
而实施例1
‑
3的固体荧光胶片40其粘度、硬度，透光率、拉伸强度与对比例1
‑
3的固体荧光胶片40均有优势；本发明中所制备的固体荧光胶片40，避免了封装时固体荧光胶片40硬度过高和拉伸力过低，利用稀释剂把硅胶应力、拉伸力在搅拌、刮膜、烘烤、半固化切割后全部释放，保持硅胶原有的拉伸强度，从而在封装使用中有一定的柔软性，固体荧光胶片40贴附在芯片20时，不会损伤芯片电极和金属电路。
[0066]
如图5、图6所示，在加热得到固体荧光胶后，对固体荧光胶进行切割处理，具体地，通过劈裂机将固体荧光胶劈裂成若干个固体荧光胶片，优选地，劈裂机劈刀厚度可以是1
‑
10μm，以避免劈刀太厚有残胶存在；或者使用剁胶机台切割固体荧光胶，以得到预设尺寸的固态荧光胶片40。不过本案亦不限于此。
[0067]
如图5、图6所示，切割后的每个单颗固体荧光胶片40尺寸与芯片20尺寸相适配，本实施例中，相适配代表固体荧光胶片40的长度和宽度与芯片20的长度和宽度相同，或者固体荧光胶片40的长度和宽度与芯片20的长度和宽度相比，固体荧光胶片的长度和宽度为芯片的长度和宽度
±
20％；切割后的固体荧光胶片40可以翻膜至uv膜或高温膜上，以利用uv解胶机进行解胶，便于吸取和使用。
[0068]
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的led封装方法，通过采用固体荧光胶片进行封装，提升了发光二极管的光效，相较于传统点胶、喷胶或荧光膜等方式，还可以有效地节省成本，且固体荧光胶片整体厚度较薄，散热效率高，解决了发光二极管成品封装散热的问题，进一步提升发光二极管的发光亮度和发光二极管的可靠性。
[0069]
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
[0070]
尽管本文中较多的使用了诸如载体支架、芯片、粘合胶、固体荧光胶片、和反光胶等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0071]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。