一種led封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及LED封裝制造領(lǐng)域，尤其涉及一種LED封裝方法。一種LED封裝方法，其特征在于：它包括以下步驟：提供一帶金屬復(fù)合層的陶瓷基板，陶瓷基板上可供設(shè)置至少一個LED燈珠；提供用于對LED燈珠進(jìn)行封裝的金屬蓋板；對金屬蓋板表面去污清洗烘干并進(jìn)行預(yù)氧化處理，對陶瓷基板進(jìn)行等離子清洗處理；通過精確定位將金屬蓋板定位于陶瓷基板金屬復(fù)合層上；利用縫焊技術(shù)將金屬蓋板與陶瓷基板的金屬復(fù)合層的進(jìn)行焊接。它大幅度的提高了大功率LED的信賴性與耐候性。
【專利說明】一種LED封裝方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及LED封裝制造領(lǐng)域，尤其涉及一種LED封裝方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
LED即發(fā)光二極管，是一種固體半導(dǎo)體發(fā)光器件。隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED的封裝波段逐漸往近紫外甚至深紫外方向發(fā)展，而功率也往大功率方面發(fā)展。然而采用傳統(tǒng)的有機(jī)硅膠材的封裝，比如，直插式LED多采用環(huán)氧樹脂封裝，貼片式LED多采用硅樹脂或硅膠封裝，而此類有機(jī)硅材料在長時間服役條件下，由于水、光、熱等因素的影響容易失效，導(dǎo)致器件的光通量、輻射通量等的急劇衰減，甚至導(dǎo)致器件失效。對于大功率LED集成光源來說，由于各種原因，如芯片發(fā)熱、散熱不足等情況，導(dǎo)致器件表面溫度過高，進(jìn)而導(dǎo)致器件失效。目前UVLED主要集中在UVA和UVB波段，UVA波段，波長320?400nm，又稱為長波黑斑效應(yīng)紫外線。它有很強(qiáng)的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料；UVB波段，波長275?320nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線。中等穿透力，它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收。針對紫外光各個波段的特性，針對不同波段采用不同的封裝方式，如UVA中385nm以上波段的UVLED主要是采用有機(jī)硅材料封裝，385nm以下、UVB和UVC由于其高能量，對有機(jī)硅類材料中的苯基等一些基團(tuán)具有破壞作用，長期服役中將導(dǎo)致器件最終失效。為提高低波段UVLED的使用壽命，采用無機(jī)方式封裝是途徑之一，但目前實(shí)現(xiàn)無機(jī)密封封裝技術(shù)困難較大，其主要原因是溫度的限制，以及材料各方面綜合性能的制約。
[0003]目前大功率的LED也成為發(fā)展趨勢，但是首先于封裝材料的限制，大功率的LED如200W以上的COB (chip on board)采用有機(jī)硅材料封裝對于在戶外或者相對嚴(yán)苛條件下應(yīng)用來說，長時間的耐候性與信賴性受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于提供一種LED封裝方法，它大幅度的提高了大功率LED的信賴性與耐候性。
[0005]本發(fā)明所述的一種LED封裝方法的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種LED封裝方法，其特征在于:它包括以下步驟:
a.提供一帶金屬復(fù)合層的陶瓷基板，陶瓷基板上可供設(shè)置至少一個LED燈珠；
b.提供用于對LED燈珠進(jìn)行封裝的金屬蓋板；
c.對金屬蓋板表面去污清洗烘干并進(jìn)行預(yù)氧化處理，對陶瓷基板進(jìn)行等離子清洗處
理；
d.通過精確定位將金屬蓋板定位于陶瓷基板金屬復(fù)合層上；
e.利用縫焊技術(shù)將金屬蓋板與陶瓷基板的金屬復(fù)合層的進(jìn)行焊接。
[0006]作為改進(jìn)，上述所述步驟e具體為:提供一對電極，其中一電極連接于一變壓器次級第一端，另一電極連接于變壓器次級第二端；
壓緊金屬蓋板使得金屬蓋板與陶瓷基板的至少一對邊緊密接觸；
將緊密接觸的一對邊中的一邊與一電極連接，另一邊與另一電極連接，控制所述一對電極從所述一對邊的一端移動到另一端；在電極移動的同時對變壓器初級通電，變壓器次級產(chǎn)生的電流經(jīng)一電極分成兩股電流，一股電流流經(jīng)蓋板到達(dá)另一電極，另一股電流流經(jīng)陶瓷基板的金屬復(fù)合層到達(dá)另一電極，使得被壓緊的金屬蓋板與陶瓷基板的至少一對邊的接觸處呈熔融狀態(tài)，凝固后形成一連串的焊點(diǎn)；
將金屬蓋板和陶瓷基板相對于電極旋轉(zhuǎn)90度，使金屬蓋板與陶瓷基板的另一對邊緊密接觸；將緊密接觸的另一對邊中的一邊與一電極連接，另一邊與另一電極連接；對變壓器初級通電，控制所述一對電極從所述另一對邊的一端移動到另一端，同上原理，金屬蓋板與陶瓷基板的另一對邊呈熔融狀態(tài)，凝固后形成一連串的焊點(diǎn)；
兩次形成的連串的焊點(diǎn)組成一閉合的氣密填裝焊縫。
[0007]作為改進(jìn)，上述所述一對電極為圓臺形或圓錐形的滾輪電極，各滾輪電極通過其錐面壓緊金屬蓋板與陶瓷基板的一對邊中的一邊使金屬蓋板與陶瓷基板的該對邊緊密接觸。
[0008]作為改進(jìn)，上述所述步驟c中金屬蓋板去污清洗前還包括步驟:對金屬蓋板的焊接面進(jìn)行拋光，使表面粗糙度小于15um。
[0009]作為改進(jìn)，上述所述陶瓷基板上設(shè)有供精確定位及電極夾具夾持用的凹槽。
[0010]作為改進(jìn)，上述所述金屬蓋板包括一透光窗口，所述步驟c中對金屬蓋板的清洗步驟具體為:利用丙酮或酒精的有機(jī)溶劑清洗透光窗口，除去金屬蓋板表面的油潰。
[0011]作為改進(jìn)，上述所述透光窗口材料可以是高硼玻璃或石英玻璃。
[0012]作為改進(jìn)，上述所述金屬蓋板為膨脹合金或可伐合金。
[0013]作為改進(jìn)，上述所述金屬蓋板與陶瓷基板之間緊密接觸時，控制壓力在0.5-10kg。
[0014]本發(fā)明的原理為:由于`電流回路的高電阻在電極與蓋板的接觸處，電流在該處產(chǎn)生大量的熱，使接觸處呈熔融狀態(tài)，在滾輪電極的壓力下，凝固后即形成一連串的焊點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明所述的一種LED封裝方法的優(yōu)點(diǎn)為:
通過采用無機(jī)材料對LED進(jìn)行封裝，不會因?yàn)樗?、光、熱等因素的影響失效，而?dǎo)致器件的光通量、輻射通量等的急劇衰減，甚至導(dǎo)致器件失效。能提高低波段UVLED的使用壽命，滿足大功率的LED如200胃以上的0?((*丨？ on board)在戶外或者相對嚴(yán)苛條件下的正常使用，提高了大功率LED的信賴性與耐候性。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的說明:
圖1為本發(fā)明的一種LED封裝方法的流程示意圖；
圖2為本發(fā)明的一種LED封裝方法的實(shí)施例一的示意圖；
圖3為本發(fā)明的一種LED封裝方法的實(shí)施例二的示意圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
如圖1和圖2所示為本發(fā)明的一種LED封裝方法的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]一種LED封裝方法，其特征在于:它包括以下步驟:
a.提供一帶金屬復(fù)合層2的陶瓷基板1，陶瓷基板I上可供設(shè)置至少一個LED燈珠3；
b.提供用于對LED燈珠3進(jìn)行封裝的金屬蓋板4；
c.對金屬蓋板4表面去污清洗烘干并進(jìn)行預(yù)氧化處理，對陶瓷基板I進(jìn)行等離子清洗處理； d.通過精確定位將金屬蓋板4定位于陶瓷基板金屬復(fù)合層2上；
e.利用縫焊技術(shù)將金屬蓋板4與陶瓷基板的金屬復(fù)合層2的進(jìn)行焊接。
[0019]如圖2所示，所述陶瓷基板I可為A1203或AlN陶瓷基，其包括一安裝凹位5，所述安裝凹位5形成一用于設(shè)置LED燈珠3的固晶區(qū)域，安裝凹位可以為如圖2a所示的圓形或如圖2b所示的方形。所述固晶區(qū)域可以設(shè)置一個LED燈珠(如圖2a所示)或多個LED燈珠(如圖2b)所示。
[0020]所述陶瓷基板I內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)通孔6，實(shí)現(xiàn)焊接電流的導(dǎo)通。陶瓷基板I底部還設(shè)置有三個焊盤，實(shí)現(xiàn)后續(xù)應(yīng)用的SMT貼裝，所述焊盤包括第一焊盤7和第二焊盤8，第一焊盤7還可實(shí)現(xiàn)LED應(yīng)用時的電流導(dǎo)通，第二焊盤8還可與熱沉接觸，用作導(dǎo)熱元件。
[0021]所述步驟e具體為:提供一對電極9，其中一電極連接于一變壓器次級第一端，另一電極連接于變壓器次級第二端；
壓緊金屬蓋板4使得金屬蓋板4與陶瓷基板I的至少一對邊緊密接觸；
將緊密接觸的一對邊中的一邊與一電極連接，另一邊與另一電極連接，控制所述一對電極從所述一對邊的一端移動到另一端；
在電極移動的同時對變壓器初級通電，變壓器次級產(chǎn)生的電流經(jīng)一電極分成兩股電流，一股電流流經(jīng)蓋板到達(dá)另一電極，另一股電流流經(jīng)陶瓷基板的金屬復(fù)合層到達(dá)另一電極，由于電流回路的高電阻在電極與蓋板的接觸處，電流在該處產(chǎn)生大量的熱，使得被壓緊的金屬蓋板與陶瓷基板的至少一對邊的接觸處呈熔融狀態(tài)，凝固后形成一連串的焊點(diǎn)；將金屬蓋板4和陶瓷基板I相對于電極旋轉(zhuǎn)90度，使金屬蓋板4與陶瓷基板I的另一對邊緊密接觸；將緊密接觸的另一對邊中的一邊與一電極連接，另一邊與另一電極連接；對變壓器初級通電，控制所述一對電極從所述另一對邊的一端移動到另一端，同上原理，金屬蓋板與陶瓷基板的另一對邊呈熔融狀態(tài)，凝固后形成一連串的焊點(diǎn)；
兩次形成的連串的焊點(diǎn)組成一閉合的氣密填裝焊縫。
[0022]當(dāng)所述金屬蓋板4與陶瓷基板I之間的需要焊接圓形氣密填裝焊縫時，作為進(jìn)一步改進(jìn)，不需將金屬蓋板4和陶瓷基板I相對于電極旋轉(zhuǎn)90度，僅需將承載有金屬蓋板4和陶瓷基板I的工作臺旋轉(zhuǎn)180度，使得電極相對于金屬蓋板4和陶瓷基板I的結(jié)合處作繞圓運(yùn)動，即可完成金屬蓋板4與陶瓷基板I的焊接。
[0023]所述一對電極9為圓臺形或圓錐形的滾輪電極，各滾輪電極通過其錐面壓緊金屬蓋板4與陶瓷基板I的一對邊中的一邊使金屬蓋板4與陶瓷基板I的該對邊緊密接觸。
[0024]所述步驟c中金屬蓋板4去污清洗前還包括步驟:對金屬蓋板4的焊接面進(jìn)行拋光，使表面粗糙度小于15um。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)工件焊接表面粗糙度Ra值>1.5μπι時，焊接面積將明顯減少。
[0025]所述陶瓷基板I上設(shè)有供精確定位及電極夾具夾持用的凹槽10。
[0026]所述金屬蓋板4包括一透光窗口 11，所述步驟c中對金屬蓋板4的清洗步驟具體為:利用丙酮或酒精的有機(jī)溶劑清洗透光窗口 11，除去金屬蓋板4表面的油潰。
[0027]所述透光窗口 11材料可以是高硼玻璃或石英玻璃。
[0028]所述金屬蓋板4可為厚度大于等于0.1mm,且小于1.5mm的膨脹合金或可伐合金。如GB 4J29，其是一種Fe、Co、Ni 系合金，相當(dāng)于ASTM F15，UNS K94610);該合金在20_450°C范圍內(nèi)具有與硬玻璃相近的線膨脹系數(shù)，與相應(yīng)的硬玻璃能進(jìn)行有效封接匹配，和較高的居里點(diǎn)以及良好的低溫組織穩(wěn)定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工。
[0029]所述金屬蓋板4與陶瓷基板I之間緊密接觸時，控制壓力在0.5-10kg。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)壓力小于0.5kg時，焊接材料間結(jié)合強(qiáng)度將下降，而壓力過大時容易導(dǎo)致陶瓷基板被壓碎。
[0030]封裝過程中各參數(shù)之間具有以下關(guān)系:
封裝總能量=P X PW X L/PRT X S ；
其中:P為封裝功率，PW為脈沖寬度，L為陶瓷基板的封裝長度，PRT為周期，S為走帶速度。
[0031]發(fā)熱量Q = I2RM ；
其中:1為電流，R為電阻值。
[0032]封裝要求焊接的總能量盡量小，焊接區(qū)域產(chǎn)生的熱量盡量少，既要使焊料充分熔化，又不能使陶瓷基板和內(nèi)部LED加熱；在保證不漏氣的情況下，還要保證對陶瓷基板和金屬蓋板的損傷小，同時盡量減少對設(shè)備易耗件(如電極)的損傷，延長其使用壽命。焊接參數(shù)匹配主要表現(xiàn)在:密封功率適中；脈沖寬度和周期的比例適宜；走帶速度適當(dāng)。另外為了避免出現(xiàn)“打火”現(xiàn)象，出保持工作臺面衛(wèi)生外，還要選擇適當(dāng)?shù)难舆t距離。依據(jù)工件厚度需要調(diào)整適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)，以保證焊接的良率。
[0033]如圖3所示為本發(fā)明的一種LED封裝方法的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]與實(shí)施例一不同的是，所述陶瓷基板01為平面結(jié)構(gòu)，LED燈珠03設(shè)于陶瓷基板01正面的中間位置，金屬復(fù)合層02位于LED燈珠03周圍，所述金屬蓋板04包括一環(huán)形立壁05，透光窗口 011設(shè)于環(huán)形立壁05的頂部中間位置。
[0035]所述透光窗口可為圖3a所示的平面形狀或如圖3b所示的半球面狀，或根據(jù)對出光的角度的要求，設(shè)計(jì)成其它形狀。
[0036]以上內(nèi)容是結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定為具體的實(shí)施方案只局限于這些說明。如:所述陶瓷基板和金屬蓋板的形狀不僅限于實(shí)施例公開的形狀，所述壓緊金屬蓋板和陶瓷基板的裝置不僅限于電極，所述電極不僅限于滾輪電極等。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】不拘泥于上述實(shí)例，在本發(fā)明的具體實(shí)施過程中，【具體實(shí)施方式】還可以做出若干推演或優(yōu)化，這些推演或優(yōu)化都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED封裝方法，其特征在于:它包括以下步驟: a.提供一帶金屬復(fù)合層的陶瓷基板，陶瓷基板上可供設(shè)置至少一個LED燈珠； b.提供用于對LED燈珠進(jìn)行封裝的金屬蓋板； c.對金屬蓋板表面去污清洗烘干并進(jìn)行預(yù)氧化處理，對陶瓷基板進(jìn)行等離子清洗處理； d.通過精確定位將金屬蓋板定位于陶瓷基板金屬復(fù)合層上； e.利用縫焊技術(shù)將金屬蓋板與陶瓷基板的金屬復(fù)合層的進(jìn)行焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述步驟e具體為:提供一對電極，其中一電極連接于一變壓器次級第一端，另一電極連接于變壓器次級第二端； 壓緊金屬蓋板使得金屬蓋板與陶瓷基板的至少一對邊緊密接觸； 將緊密接觸的一對邊中的一邊與一電極連接，另一邊與另一電極連接，控制所述一對電極從所述一對邊的一端移動到另一端； 在電極移動的同時對變壓器初級通電，變壓器次級產(chǎn)生的電流經(jīng)一電極分成兩股電流，一股電流流經(jīng)蓋板到達(dá)另一電極，另一股電流流經(jīng)陶瓷基板的金屬復(fù)合層到達(dá)另一電極，使得被壓緊的金屬蓋板與陶瓷基板的至少一對邊的接觸處呈熔融狀態(tài)，凝固后形成一連串的焊點(diǎn)； 將金屬蓋板和陶瓷基板相對于電極旋轉(zhuǎn)90度，使金屬蓋板與陶瓷基板的另一對邊緊密接觸；將緊密接觸的另一對邊中的一邊與一電極連接，另一邊與另一電極連接；對變壓器初級通電，控制所述一對電極從所述另一對邊的一端移動到另一端，同上原理，金屬蓋板與陶瓷基板的另一對邊呈熔融狀態(tài)，凝固后形成一連串的焊點(diǎn)； 兩次形成的連串的焊點(diǎn)組成一閉合的氣密填裝焊縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述一對電極為圓臺形或圓錐形的滾輪電極，各滾輪電極通過其錐面壓緊金屬蓋板與陶瓷基板的一對邊中的一邊使金屬蓋板與陶瓷基板的該對邊緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述步驟c中金屬蓋板去污清洗前還包括步驟:對金屬蓋板的焊接面進(jìn)行拋光，使表面粗糙度小于15um。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述陶瓷基板上設(shè)有供精確定位及電極夾具夾持用的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述金屬蓋板包括一透光窗口，所述步驟c中對金屬蓋板的清洗步驟具體為:利用丙酮或酒精的有機(jī)溶劑清洗透光窗口，除去金屬蓋板表面的油潰。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述透光窗口材料可以是高硼玻璃或石英玻璃。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述金屬蓋板為膨脹合金或可伐合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的一種LED封裝方法，其特征在于:所述金屬蓋板與陶瓷基板之間緊密接觸時，控制壓力在0.5-10kg。
【文檔編號】H01L33/00GK103700737SQ201310715723
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】趙延民 申請人:中山市秉一電子科技有限公司