CN101013689A - Led封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED封装结构，包括电路板、若干个粘固于电路板正面的LED发光单元。电路板背面设有与外部电路相连的端口，电路板上在各LED发光单元内开设有过胶孔，每个LED发光单元外部由封装胶体封装，各LED发光单元的封装胶体彼此独立，电路板背面对应于每一封装胶体均设有一固定胶体，固定胶体与正面对应的封装胶体通过过胶孔连成一体。本发明还提供一种LED封装方法，包括：制作专用模板步骤；绑定LED发光芯片步骤；装模步骤，电路板正面朝下地装入下模板，各LED发光单元分别容置于下模板各模粒中；灌胶步骤；固化步骤。本发明封装结构及方法可节约原料、利于维修及消除应力；还可避免外形不饱满、有凹陷及气泡等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED封装结构及封装方法。
背景技术
由于LED光源耗电少、寿命长、反应灵敏、不含有毒物质等特点，使得这种节能环保的新型光源得到了广泛的应用，比如应用在背光源，显示屏，汽车灯及各种景观照明场所等。
目前LED的封装方式主要有：带支架直插式LED灯、贴片式SMDLED灯、一体化LED模块。
直插式LED灯由发光芯片、铜或铁材支架、环氧树脂组成，其特点是形式多样，更换方便，发光角度变化范围大，可做点光源，多颗组成模组时可做面光源，线光源。支架式LED灯组成模组时需单个插装焊接，安装较繁琐，且成本较高。
SMDLED灯是一种塑封带引线片式载体，其特点是体积小、薄，应用范围大；封装牢固，散热好，有较高的可靠性。其封装成形时需要高端设备，生产投入较大。
一体化LED模块主要由发光芯片、电路板、封装胶及外壳组成。由于LED模块被封装成一个整体，如果个别光源点出现亮度不均或是死点问题时，整个模块将会报废，造成极大浪费，使得生产和维修成本增高。而且，封装成一体的封装胶会产生内部应力，成型后的模块胶体因收缩作用在模块的中间会有一定程度的凹陷，其发光后会出现较严重的色块现象，即由发光方向随一定变形角度发生改变，在整个显色面上形成不一致性。此外LED模块外壳的墨色一致性极难控制，常因此影响LED显示装置的外观效果。此外，这种封装结构采用的封装方法形成的封装胶体还容易存在外形不饱满、存在凹陷、含有气泡等缺陷，直接导致封装结构不良品率较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种LED封装结构，其能节约材料、利于维修、有利于消除应力、且制造及维护成本低。
本发明所要解决的技术问题是：提供一种LED封装方法，其封装流程简单易行，且可有效保证封装胶体外形饱满、无凹陷及气泡缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种LED封装结构，包括电路板、若干个粘固于电路板正面并与电路相连接的LED发光单元。电路板背面设有与外部电路相连的端口，所述电路板上在各LED发光单元内开设有至少一个贯穿电路板的过胶孔；每个LED发光单元外部由封装胶体封装，且各LED发光单元的封装胶体彼此独立；且电路板的背面对应于每一封装胶体均设有一固定胶体，且固定胶体与正面对应的封装胶体通过过胶孔连成一体。
优选地，所述封装胶体的形状为顶面为球突面或平面的圆柱体形、半圆球体形、半椭球体形、顶端为球突面或平面的长方体形中的任意一种。
优选地，所述电路板正面还装设有一面罩，面罩上设有与各LED发光单元一一对应的通孔，各LED发光单元分别通过相应的通孔露出。
优选地，所述LED发光单元包括至少一个LED发光芯片。
优选地，所述LED发光单元包括如下三个LED发光芯片：红色R LED芯片、绿色G LED芯片、蓝色B LED芯片，且三个LED发光芯片排列成三角形或者排列成一条直线。
本发明还提供一种LED封装方法，其包括如下步骤：
制作专用模板步骤，下模板上设有一个或若干个彼此独立的模粒，而上模板上对应于每一模粒设有一通孔；
绑定LED发光芯片步骤，再将LED发光芯片绑定在穿好针脚的电路板的正面上预定的粘固位置而形成LED发光单元，电路板上在每一LED发光单元处设有至少一个过胶孔；
装模步骤，将电路板正面朝下地装入下模板，通过设于下模板上的定位柱的定位，使电路板上的各LED发光单元分别对应容置于下模板的各模粒中，然后，盖好上模板，通过定位柱使上模板与下模板对位一致，用夹具压紧上模板和下模板，使电路板与上模板、下模板紧密接触；
灌胶步骤，将封装胶经过上模板的通孔、电路板上的过胶孔后灌入下模板模粒中，并最终将模粒、过胶孔及通孔均灌满胶；
固化步骤，灌好胶后将其放入真空烤箱中抽真空，再进入烤箱烘烤，固化成形后脱模。
优选地，每一个LED发光单元包括至少一个LED发光芯片。
优选地，每个LED发光单元内包括三个LED发光芯片，且所述三个LED发光芯片排列成三角形或者排列成一条直线。
优选地，在固化步骤后，还进一步在电路板正面一侧装设一面罩，面罩上设有与各LED发光单元一一对应的通孔，各LED发光单元分别通过相应的通孔露出。
通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、在LED显示应用及景观装饰照明领域具创造性。与目前大量使用的单颗贴片式结构、RGB三合一贴片结构、铁或铜支架直插式单灯结构、一体化整体封装结构相比，采用电路板上单个LED发光单元封装具有显著的不同及独创性。
2、各LED发光单元分开独立封装成型，在热固化成型过程中各LED发光单元的封装胶体虽也产生的应力，由于各LED发光单元的封装胶体分别独立成型，内部应力各点互不影响，而且也易释放应力，从而达到高品质的显示效果。
3、实际生产过程简便易行。模板、制具设计独到，运用灵活，生产简单易行，方便自动化生产。自上模板开始灌胶，首先保证了下模板模粒内充满封装胶，且在固化过程中，即使封装胶有凝固收缩，也会由上模板的通孔内的胶来补充，保证了LED发光单元的封装胶体外形饱满，不存在凹陷、气泡等缺陷。
4、成本低。通常直插式封装和贴片式封装要有高端设备，每个LED发光单元都要单独与电路板相焊接。本发明的封装方法省去了金属支架，省去了高温焊接工序，节省大量后加工成本；还能节省一体化模块封装所需封装胶用量，能大幅降低封装成本。
5、能很巧妙地解决维修难的问题，某个或局部的LED发光单元坏了，只需将这个局部的LED发光单元切除，更换上好的LED发光单元即可，解决了浪费问题，维修成本低。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明LED封装结构的剖视图。
图2是本发明LED封装结构装设有面罩的成品局部立体图。
图3是本发明的一种封装胶体主视图。
图4是图3所示封装胶体结构的侧视图。
图5是本发明的另一种封装胶体主视图。
图6是图5所示封装胶体的俯视图。
图7是本发明的又一种封装胶体主视图。
图8是图7所示封装胶体的俯视图。
图9是本发明封装结构的封装成型脱模示意图。
图10是本发明LED封装方法的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种LED封装结构，包括电路板1、若干个LED发光单元、封装胶体3及固定胶体4。
其中，电路板1正面预设有若干个供LED发光芯片粘固于其上的粘固位置。电路板1上在各LED发光单元内开设有至少一个贯穿电路板1的过胶孔10，不仅可供封装时过胶，还可用于布线；电路板1背面设有与外部电路相连的端口12，如图所示的实施方式中，所述端口12是针脚形式的端口。
如图2所示，所述电路板1正面还装设有一面罩5，面罩5上设有与各LED发光单元一一对应的通孔50以供各LED发光单元自相应的通孔50露出，从而各LED发光单元各自单独发光，防止了相邻LED发光单元发光时四周围混色，同时也还起到安装作用。
每个LED发光单元至少包括一个LED发光芯片20，发光芯片20粘固于电路板1正面的粘固位置并与电路相连接。LED发光单元所含有的LED发光芯片的数量视显示单元的用途及性能指标而有所区别，例如：用作单色LED显示单元时，即只需包括一个单色的LED发光芯片；用作双色LED显示单元时，包括两个不同色的LED发光芯片；而当为全彩LED显示单元时，则包括了红色RLED芯片、绿色G LED芯片、蓝色B LED芯片三种LED发光芯片，同一个LED发光单元的三色LED发光芯片20可以根据需求任意排列，例如排列成三角形(如图3及图5所示)，还可成直线排列(如图7所示)。
每个LED发光单元外部由封装胶体3封装，且各LED发光单元的封装胶体3彼此独立、外形一致，且电路板1的背面对应于每一封装胶体3均设有一固定胶体4，且固定胶体4与正面对应的封装胶体3通过过胶孔10连成一体。其中，所述封装胶体3的形状可以为多种，例如：顶面为球突面或平面的圆柱体形、半圆球体形、半椭球体形、顶端为球突面或平面的长方体形中的任意一种。如图3及图4所示的封装胶体3成形后为圆柱体形，其顶面为球突面；图5及图6所示的封装胶体3成形后为正方体，顶面为平面并倒圆角；图7及图8所示的封装胶体3成形后为长方体，顶面为平面并倒圆角。各LED发光单元封装的外形尺寸优选为Φ2mm～Φ15mm，各LED发光单元的中心距优选为3.0mm～40mm。
所述封装胶体3、固定胶体4是在进行封装时由注入的封装胶一体封装形成的，封装胶优选环氧树脂，由于是热固性塑料，加热烘烤后即可固化成型，封装胶体3起保护芯片、透光作用，而固定胶体4则从另一侧与封装胶体3相连成一体而可增强封装胶体的结构强度，不易脱落，而且在封装灌胶时是从固定胶体4一侧灌胶，通过过胶孔10流至电路板1的正面形成所述封装胶体3，从而可以保证封闭胶体3形状饱满，不会发生灌胶不足及产生气泡的缺陷。封装胶中还可加入扩散剂、色素、抗UV材料等添加剂，从而在相应的性能上也可得到一定的提升，如透光性、抗UV性能等。
图9所示为本发明封装成型后脱模示意图，图中以一排LED发光单元为例进行说明，本发明LED封装结构的具体形状当然不局限于此。而图10所示为封装流程图，具体封装步骤如下：
(1)需先制作专用的上模板6、下模板7，下模板7上设有若干个彼此独立的模粒70，上模板6上设有与下模板7上的模粒70一一对应的灌胶孔60；
(2)将发光芯片20绑定在穿好针脚的电路板1的正面上；
(3)将电路板1正面朝下地装入下模板7，通过定位柱72定位，使电路板1上的各LED发光单元对应容置于下模板7的各模粒70中，并盖好上模板6，通过定位柱72使上模板6、下模板7对位一致，再用特制夹具压紧上模板6和下模板7，使电路板1与上模板6、下模板7紧密接触；
(4)将封装胶从上模板6的灌胶孔60灌入下模板7的模粒70中；
(5)灌好胶后将其放入真空烤箱中抽真空，再进入专用烤箱烘烤，固化成形后脱模取出产品；
(6)装面罩，固化后，还可进一步在电路板1的正面一侧装设一面罩5，使各LED发光单元自各自对应的通孔50中露出，而最终完成封装。
Claims (9)
1、一种LED封装结构，包括电路板、若干个粘固于电路板正面并与电路相连接的LED发光单元，电路板背面设有与外部电路相连的端口，其特征在于：所述电路板上在各LED发光单元内开设有至少一个贯穿电路板的过胶孔；每个LED发光单元外部由封装胶体封装，且各LED发光单元的封装胶体彼此独立；且电路板的背面对应于每一封装胶体均设有一固定胶体，且固定胶体与正面对应的封装胶体通过过胶孔连成一体。
2、如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述封装胶体的形状为顶面为球突面或平面的圆柱体形、半圆球体形、半椭球体形、顶端为球突面或平面的长方体形中的任意一种。
3、如权利要求1或2所述的LED封装结构，其特征在于：所述电路板正面还装设有一面罩，面罩上设有与各LED发光单元一一对应的通孔，各LED发光单元分别通过相应的通孔露出。
4、如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述LED发光单元包括至少一个LED发光芯片。
5、如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于：所述LED发光单元包括如下三个LED发光芯片：红色RLED芯片、绿色GLED芯片、蓝色BLED芯片，且三个LED发光芯片排列成三角形或者排列成一条直线。
6、一种LED封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
制作专用模板步骤，下模板上设有若干个彼此独立的模粒，而上模板上对应于每一模粒设有一通孔；
绑定LED发光芯片步骤，再将LED发光芯片绑定在与外部电路相连的电路板的正面上预定的粘固位置而形成LED发光单元，电路板上在每一LED发光单元处设有至少一个过胶孔；
装模步骤，将电路板正面朝下地装入下模板，通过设于下模板上的定位柱的定位，使电路板上的各LED发光单元分别对应容置于下模板的各模粒中，然后，盖好上模板，通过定位柱和卡槽使上模板与下模板对位一致，用夹具压紧上模板和下模板，使电路板与上模板、下模板紧密接触；
灌胶步骤，将封装胶经过上模板的通孔、电路板上的过胶孔后灌入下模板模粒中，并最终将模粒、过胶孔及通孔均灌满胶；
固化步骤，灌好胶后将其放入真空烤箱中抽真空，再进入烤箱烘烤，固化成形后脱模。
7、如权利要求6所述的LED封装方法，其特征在于：每一个LED发光单元包括至少一个LED发光芯片。
8、如权利要求6所述的LED封装方法，其特征在于：每个LED发光单元内包括三个LED发光芯片，且所述三个LED发光芯片排列成三角形或者排列成一条直线。
9、如权利要求6所述的LED封装方法，其特征在于：在固化步骤后，还进一步在电路板正面一侧装设一面罩，面罩上设有与各LED发光单元一一对应的通孔，各LED发光单元分别通过相应的通孔露出。
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