專利名稱：一種白光led熒光粉預(yù)制組件的制備及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種白光LED熒光粉預(yù)制組件的制備及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
白光LED作為一種新型光源，因具有反應(yīng)速度快、抗震性好、壽命長、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點而快速發(fā)展。目前已被廣泛應(yīng)用于景觀美化及室內(nèi)外照明等領(lǐng)域。目前有小功率直插式、小功率貼片式和大功率三種 白光LED封裝方式。無論何種方式，白光的產(chǎn)生均采用在藍光芯片上涂覆黃色熒光粉的工藝，具體過程如下先將芯片固定在支架上，在超聲焊機上用金線將芯片電極與支架連接；將一定比例的熒光粉和硅膠(或環(huán)氧膠)均勻混合后在真空機中利用負(fù)壓排出氣泡，然后將粉與膠的混合物涂覆到芯片上并加熱使其固化。對于小功率直插式和大功率型還需要整體灌封，進而制成白光LED成品。上述的封裝工藝中，熒光粉涂層存在三個問題其一，由于熒光粉和膠的密度不一致，熒光粉在膠中要緩慢沉淀，在點膠過程中難以保持濃度的一致性，致使產(chǎn)品不同批次乃至同一批次光色度的不一致。同時，每次剩余粉膠混合物不能再使用，造成浪費。其二，在芯片上熒光膠的厚度、均勻度難以控制，致使LED產(chǎn)品各向光色度的不一致。其三，由于熒光粉直接與芯片接觸，芯片的長期大量發(fā)熱會使熒光粉的性能下降，影響LED的使用壽命。因此，有必要提供一種更有效的方法來解決上述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種白光LED熒光粉預(yù)制組件的制備及應(yīng)用，即利用現(xiàn)有的熒光粉和透明環(huán)氧光固化膠，在模具中利用光固化方法獨立制備熒光粉預(yù)制組件，然后將該預(yù)制組件封裝在現(xiàn)有主流大功率LED支架或平面貼片式LED支架上，使芯片發(fā)出的藍光與熒光粉預(yù)制組件發(fā)出的黃光混合而出白光；從而有效的解決目前LED封裝工藝過程中出現(xiàn)的問題。本發(fā)明的白光LED熒光粉預(yù)制組件，是由如下步驟制備的首先制取與支架熱沉尺寸大小相符的模具，然后在模具內(nèi)壁涂覆透明脫膜劑，再將熒光粉與環(huán)氧光固化膠混合后進行負(fù)氣壓脫泡制成混合膠體，將混合膠體注射到模具中，在紫外光下照射60-180秒，脫模即得熒光粉預(yù)制組件。上述模具為不銹鋼材質(zhì)或工程硬塑料材質(zhì)，其形狀為空心圓柱形或圓片形。所述的熒光粉為制作白光LED用的釔鋁石榴石(YAG)熒光粉。其中環(huán)氧光固化膠與熒光粉混合的質(zhì)量比為100 20 40。脫膜劑為透明環(huán)氧樹脂脫模劑。所述紫外光取自峰值波長為365nm的高壓萊燈或波長為260nm 400nm的紫外LED 燈。本發(fā)明制備的熒光粉預(yù)制組件用于封裝白光LED。
用于大功率結(jié)構(gòu)的白光LED的封裝方法，包括如下的步驟首先將藍光芯片通過絕緣導(dǎo)熱膠固定于支架熱沉上，再將空心圓柱形的熒光粉預(yù)制組件套在支架熱沉上，并使預(yù)制組件的上方邊緣高于放置在熱沉上的藍光芯片O. 1-0. 3mm ;將藍光芯片電極與支架相應(yīng)電極焊接；最后采用熱固化或光固化方法進行密封。所述的熱固化方法是將透明硅膠注入到空心圓柱形的熒光粉預(yù)制組件與芯片的空間，然后加蓋圓片形的預(yù)制組件；最后加裝透鏡罩并填充透明硅膠送入烘箱熱固化即完成封裝。所述的光固化方法是將圓片形的預(yù)制組件在環(huán)氧光固化膠中浸泡，然后蓋在空心圓柱形預(yù)制件上，在紫外光下照射60-180秒，加裝透鏡罩并填充環(huán)氧光固化膠，再置入紫外光下照射60-180秒即完成光固化封裝?！?br> 用于平面貼片式結(jié)構(gòu)白光LED的封裝方法，包括如下的步驟首先將藍光芯片通過絕緣導(dǎo)熱膠固定于支架熱沉上，將芯片電極與支架相應(yīng)電極焊接后，在貼片式支架杯內(nèi)注入環(huán)氧光固化膠，然后將圓片形的預(yù)制組件蓋在貼片式支架杯上；或?qū)A片形的預(yù)制組件在環(huán)氧光固化膠中浸泡，再蓋在貼片式支架杯上，在紫外光下照射60-180秒即完成封裝。本發(fā)明的預(yù)制組件及封裝方法解決了傳統(tǒng)封裝工藝中熒光粉不均勻問題，保證LED成品各向光學(xué)特性的一致性。而且，通過調(diào)節(jié)熒光粉與膠的配比，能夠精確控制熒光粉薄膜的色溫、色坐標(biāo)、顯色指數(shù)等參數(shù)。本發(fā)明的方法減少了熒光粉和膠的浪費，也省去了精密點膠機設(shè)備，顯著降低生產(chǎn)成本。由于熒光粉不與芯片直接接觸，減小了 LED的光色受芯片結(jié)溫變化的影響，降低了光衰。本發(fā)明的方法操作簡便，會大大提高工作效率。


圖1 :本發(fā)明用于大功率LED熒光粉預(yù)制組件示意圖；圖2 :本發(fā)明熒光粉預(yù)制組件在大功率支架上封裝俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 :本發(fā)明熒光粉預(yù)制組件在大功率支架上封裝側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 :本發(fā)明用于平面貼片LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明所用的環(huán)氧光固化膠按照申請?zhí)枮?01110374631. 6的專利中所描述的方法來制備，具體制備方法如下將80質(zhì)量份E-51環(huán)氧樹脂、20質(zhì)量份脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、4質(zhì)量份聚醚增韌劑、100質(zhì)量份甲基六氫鄰苯二甲酸酐固化劑、3質(zhì)量份三芳基硫鎗鹽光引發(fā)劑加入一起、充分混合攪拌均勻即得。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的熒光粉預(yù)制組件的制備及后續(xù)的封裝方法進行具體的描述。實施例1如圖1，采用聚酰胺工程塑料制作模具兩件，其中一個的尺寸為高度Imm;厚度O. 5mm,內(nèi)徑為3. 2mm的空心圓柱形I ;另一個尺寸為內(nèi)徑3. 7mm ;厚度為O. 5mm的圓片形2。在模具的內(nèi)壁涂覆透明環(huán)氧樹脂脫模劑(泰興盛丹模具材料公司生產(chǎn)的盛丹牌SZ-218R)，按環(huán)氧光固化膠熒光粉=100:40質(zhì)量比充分混合二者并用負(fù)氣壓去氣泡，通過注射器將熒光粉混合膠注入上面制備的空心圓柱形或圓片形的模具內(nèi)，將模具送入高壓汞燈下照射90秒，取出后既得熒光粉預(yù)制組件。該預(yù)制組件可用于大功率結(jié)構(gòu)LED封裝，與傳統(tǒng)的涂敷方式相比，能夠保證熒光粉的均勻性和光學(xué)特性的一致性。實施例2采用不銹鋼制作模具一件，尺寸為內(nèi)徑3mm;厚度為O. 3mm的圓片形2。在模具的內(nèi)壁涂覆透明環(huán)氧樹脂脫模劑(泰興盛丹模具材料公司生產(chǎn)的盛丹牌SZ-218R)，按環(huán)氧光固化膠熒光粉=100:30質(zhì)量比充分混合二者并用負(fù)氣壓去氣泡，通過注射器將熒光粉混合膠注入上面制備的圓片形模具內(nèi)，將模具送入高壓汞燈下照射60秒，取出后既得熒光粉預(yù)制件，該預(yù)制件可用于平面貼片式結(jié)構(gòu)LED封裝。實施例3 結(jié)合圖2、圖3來說明用于大功率LED的熱固化封裝應(yīng)用。預(yù)制件有空心圓柱形和圓片形兩種，其工藝流程是在大功率支架7的熱沉3上通過導(dǎo)熱絕緣膠(深圳正易新材料有限公司生產(chǎn)的正易牌ZYCI1002)將藍光芯片4固定其上；將空心圓柱形預(yù)制組件I套在熱沉3之上，預(yù)制組件的邊緣高度略高出芯片4約O. 2mm ;在超聲焊線機上用金線5將芯片4相應(yīng)電極與支架引線6連接；將硅膠(道康寧0E-6550)灌注在芯片周圍，膠平面與預(yù)制組件I邊緣平齊；將圓片形的預(yù)制組件2蓋在預(yù)制組件I之上；將透鏡罩8扣在支架7之上；在透鏡罩8內(nèi)部空間注入硅膠；置入120°C烘箱中熱固化I小時即完成封裝。與傳統(tǒng)封裝相比，大功率LED的白光各個方向均勻，可以有效的減少光衰。實施例4結(jié)合圖2、圖3，說明用于大功率LED支架的熒光粉預(yù)制組件的另一種光固化封裝工藝。其工藝流程是將空心圓柱形的預(yù)制組件I套在支架7的熱沉3之上，預(yù)制組件I的上方邊緣高度略高出熱沉3約Imm ;通過導(dǎo)熱絕緣膠將藍光芯片4固定在熱沉3之上；在超聲焊線機上用金線5將芯片4相應(yīng)電極與支架引線6連接；將圓片形預(yù)制組件2在環(huán)氧光固化膠中浸泡使其邊緣帶膠，再蓋在預(yù)制組件I之上；置于高壓汞燈下照射90秒取出；將透鏡罩8扣在支架7之上；在透鏡罩8內(nèi)部空間注入環(huán)氧光固化膠；再置入高壓汞燈下照射120秒固化即完成封裝。封裝后的白光LED的優(yōu)勢同實施例3，同時與熱固化相比，效率高、節(jié)約能源。實施例5結(jié)合圖4來說明用于平面貼片式LED支架的熒光粉預(yù)制件的封裝應(yīng)用。用于平面貼片式LED的熒光粉預(yù)制件是直徑為所用貼片支架杯槽的內(nèi)徑、厚度為O. 3mm的圓片形。其流程是將藍光芯片9通過導(dǎo)熱絕緣膠固定在支架12的金屬引線平臺11之上；在超聲焊線機上用金線10將芯片9相應(yīng)電極與金屬引線平臺11連接；將環(huán)氧光固化膠注入到支架12的杯槽中，基本填平；將圓片形預(yù)制組件2加蓋在杯槽上；置于高壓汞燈下照射90秒取出即完成封裝，其貼片式白光LED的發(fā)光均勻且批量產(chǎn)品的一致性好，光衰減小。除了特殊限定外，對于本發(fā)明實施例制備中所用的藥品，可以選用本領(lǐng)域常用的其它產(chǎn)品，而不僅限于實施例中的具體記載。
權(quán)利要求
1.一種白光LED熒光粉預(yù)制組件，是由如下步驟制備的首先制取與LED支架熱沉尺寸大小相符的模具，然后在模具內(nèi)壁涂覆透明脫膜劑，再將熒光粉與環(huán)氧光固化膠混合后進行負(fù)氣壓脫泡制成混合膠體，將混合膠體注射到模具中，在紫外光下照射60 180秒，脫模即得熒光粉預(yù)制組件。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制組件，其特征在于所述的模具為不銹鋼材質(zhì)或工程硬塑料材質(zhì)，其形狀為空心圓柱形或圓片形。
3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制組件，其特征在于所述的熒光粉為制作白光LED用的釔鋁石榴石熒光粉。
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制組件，其特征在于所述的環(huán)氧光固化膠與熒光粉混合的質(zhì)量比為100 20 40。
5.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制組件，其特征在于所述紫外光取自峰值波長為365nm的高壓汞燈或波長為260nm 400nm的紫外LED燈。
6.權(quán)利要求1所述的預(yù)制組件在封裝白光LED中的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，是用于大功率結(jié)構(gòu)的白光LED的封裝，包括如下的步驟 首先將藍光芯片通過絕緣導(dǎo)熱膠固定于支架熱沉上，再將空心圓柱形的熒光粉預(yù)制組件套在支架熱沉上，并使預(yù)制組件的上方邊緣高于放置在熱沉上的藍光芯片O. 1-0. 3mm ;將藍光芯片電極與支架相應(yīng)電極焊接；最后采用熱固化或光固化方法進行密封。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于所述的熱固化方法是將透明硅膠注入到空心圓柱形的熒光粉預(yù)制組件與芯片的空間，然后加蓋圓片形的預(yù)制組件；最后加裝透鏡罩并填充透明硅膠送入烘箱熱固化即完成封裝。
9.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于所述的光固化方法是將圓片形的預(yù)制組件在環(huán)氧光固化膠中浸泡，然后蓋在空心圓柱形預(yù)制件上，在紫外光下照射60-180秒，加裝透鏡罩并填充環(huán)氧光固化膠，再置入紫外光下照射60-180秒即完成光固化封裝。
10.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，是用于平面貼片式結(jié)構(gòu)白光LED的封裝，包括如下的步驟首先將藍光芯片通過絕緣導(dǎo)熱膠固定于支架熱沉上，將芯片電極與支架相應(yīng)電極焊接后，在貼片式支架杯內(nèi)注入環(huán)氧光固化膠，然后將圓片形的預(yù)制組件蓋在貼片式支架杯上； 或?qū)A片形的預(yù)制組件在環(huán)氧光固化膠中浸泡，再蓋在貼片式支架杯上，在紫外光下照射 60-180秒即完成封裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熒光粉預(yù)制組件及其制備方法和在白光LED封裝中的應(yīng)用。其特點是根據(jù)現(xiàn)有大功率和貼片支架的結(jié)構(gòu)，利用光固化方法，借助模具獨立制作熒光粉預(yù)制組件，再將該預(yù)制組件封裝于大功率白光LED或平面貼片式白光LED。本發(fā)明能夠解決傳統(tǒng)封裝工藝中熒光粉不均勻問題，保證LED成品各向光學(xué)特性的一致性。由于熒光粉不與芯片直接接觸，降低了光衰，提高了熒光粉的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明工藝簡單；工作效率高，能夠顯著降低生產(chǎn)成本，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號H01L33/48GK103022323SQ201210529509
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者苗洪利, 孫海港, 田慶震, 張勇, 王晶 申請人:中國海洋大學(xué)