CN101068034A - 白光发光二极管的封装方法 - Google Patents

Abstract

一种白光发光二极管的封装方法，包括如下步骤：点胶，即将绝缘胶点入支架反射杯内；固晶，即将已经准备好的晶粒放置于已经点好的绝缘胶的支架上面；固晶后烘烤，即将已经固好晶粒的半成品进行烘烤，使晶粒与支架进行固定粘着；焊线，即将已经烘烤出的晶粒在正负极引出两根金线；配荧光粉，即按比例取出聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉进行配制，然后进行搅拌，使其充分混合；点荧光粉，即将由聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉调配而成的调配物依次点入已经焊好金线的支架反射杯内；点荧光粉后烘烤，即将点好荧光粉的支架进行烘烤，以使其固化；以及配胶、灌胶、灌胶后烘烤步骤。

Description

白光发光二极管的封装方法

【技术领域】

本发明涉及一种发光二极管的封装方法，更确切地说，涉及一种白光发光二极管的封装方法。

【背景技术】

发光二极管是一种半导体发光器件，被广泛的用作指示灯、显示屏等。白光发光二极管被誉为替代荧光灯和白炽灯的第四代照明光源。发光二极管理论寿命约100000小时，但是，从目前市场上之白光发光二极管产品来看，其寿命远远达不到所理论的100000小时，一般在1000小时时，其光衰率已达30％以上，从而在很大程度上缩短了白光发光二极管产品的寿命。

封装材料是影响白光发光二极管光衰的主要因素之一，目前常规的发光二极管封装材料主要包括支架、固晶胶、芯片、荧光粉、配粉胶等。(1)支架对白光发光二极管光衰的影响。发光二极管的支架主要有铜支架和铁支架。铜支架导热、导电性能好。请参阅图1所示，该图为同样情况下，选用铜支架和铁支架进行封装的光衰实验结果。由此不难看出，用铜支架封装的发光二极管明显比铁支架封装的发光二极管光衰慢，在第八周时相差大约10％，这主要是由于铜的导热性能比铁好得多，铜的导热系数是398W/(m·K)，而铁的导热系数只有50W/(m·K)左右，仅为前者的1/8。但是，铜的价格较高，势必增加了产品的成本，而且对光衰的改善仅仅是相对铁来说有较明显的改善。(2)固晶胶对白光发光二极管光衰的影响。目前，发光二极管的固晶胶主要有银浆和绝缘胶等。二者各有利弊，在选用时需要综合考虑。银浆的导热性好，可以延长发光二极管的寿命，但银浆对光的吸收比较大，导致光效下降很多，同样条件下，用银浆固晶与用绝缘胶固晶相比，初始光通量会相差较多。对于双电极的蓝光芯片，在用银浆固晶时，对胶量的控制也很严格，否则容易造成短路。使用绝缘胶，由于导热性差，发光二极管的寿命较低，点胶控制也没有银浆那么严格。请参阅图2所示，该图为分别采用银浆和绝缘胶固晶封装的白光发光二极管的光衰实验结果。(3)荧光粉对白光发光二极管光衰的影响。实现白光发光二极管的途径有多种，目前最为普遍、也最为成熟的一种是通过在蓝光芯片上涂敷发黄光的荧光粉，使蓝光和黄光混合成白光。荧光粉主要是YAG钇铝石榴石荧光粉。请一并参阅图3所示，该图为用两种不同荧光粉封装的白光发光二极管和蓝光发光二极管对比的光衰曲线。与蓝光发光二极管相比，荧光粉有加速白光发光二极管老化的作用。(4)配粉胶对白光发光二极管光衰的影响。传统封装的超高亮度白光发光二极管，配粉胶一般采用环氧树脂或者传统硅胶。如图4所示，该图为分别用环氧树脂和传统硅胶配粉进行光衰实验的结果。可以看出，用传统硅胶配粉的白光发光二极管的寿命比环氧数值的长很多。

但是，目前上述各种措施基本上都没有明显的降低白光发光二极管的光衰，白光发光二极管的实际寿命仍然不够长，很大程度上限制了白光发光二极管在照明领域的应用，因此，市场急需一种新的封装技术以大幅度降低白光发光二极管的光衰，以有力地推动白光发光二极管在照明领域的应用。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种新的白光发光二极管的封装方法，通过该种封装方法封装的白光发光二极管具有低光衰、长寿命、高稳定性等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种白光发光二极管的封装方法，包括如下步骤：

点胶，即将绝缘胶点入支架反射杯内；

固晶，即将已经准备好的晶粒放置于已经点好的绝缘胶的支架上面；

固晶后烘烤，即将已经固好晶粒的半成品进行烘烤，使晶粒与支架进行固定粘着；

焊线，即将已经烘烤出的晶粒在正负极引出两根金线；

配荧光粉，即按比例取出聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉进行配制，然后进行搅拌，使其充分混合；

点荧光粉，即将由聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉调配而成的调配物依次点入已经焊好金线的支架反射杯内；

点荧光粉后烘烤，即将点好荧光粉的支架进行烘烤，以使其固化；以及配胶、灌胶、灌胶后烘烤步骤。

所述配荧光粉步骤中，聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉的比例为3∶3∶1。

所述点荧光粉后烘烤步骤中，烘烤温度在130-150度。

所述点荧光粉后烘烤步骤中，烘烤时间在1-2小时。

在步骤点荧光粉后，步骤点荧光粉后烘烤前，还有一抽真空步骤，即对由聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉调配而成的调配物进行真空脱泡。

所述荧光粉可以为YAG钇铝石榴石荧光粉、TAG铽铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉或者硫化物荧光粉。

所述发光二极管封装用固化剂为二丁基二月桂酸锡或者可起硅醇缩合反应的催化作用的酸和碱或者铅、钴、锡、铁和其它金属的可溶性有机盐类。

在步骤灌胶后、步骤灌胶后烘烤前，还有一抽真空步骤。

与现有技术相比，本发明白光发光二极管的封装方法通过在配荧光粉步骤中采用由聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂按比例形成的调配物进行配粉，并对烘烤温度、时间进行控制，大大地降低了白光发光二极管的光衰率，如采用标准20mA电流驱动时，168小时时发光二极管的光通量有4％的上升，到336小时时，仍保持4％的上升率，到1000小时时，其仍没有出现光衰减，且有3％的上升，从而大幅度地提高了白光发光二极管的寿命。

【附图说明】

图1为同样情况下，选用铜支架和铁支架进行封装的白光发光二极管光衰实验结果曲线图。

图2为同样情况下，分别采用银浆和绝缘胶固晶封装的白光发光二极管光衰实验结果曲线图。

图3为同样情况下，用两种不同荧光粉封装的白光发光二极管和蓝光发光二极管对比的光衰曲线图。

图4为同样情况下，分别用环氧树脂和传统硅胶配粉的白光发光二极管进行光衰实验的结果曲线图。

图5为本发明白光发光二极管封装方法的封装流程图。

图6为同样情况下，采用标准20mA电流驱动时，本发明所揭示的采用聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂调配物进行封装与采用传统硅胶封装和采用环氧树脂封装进行光衰实验的结果曲线图。

图7为同样情况下，采用标准40mA电流驱动时，本发明所揭示的采用聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂调配物进行封装与采用传统硅胶封装和采用环氧树脂封装进行光衰实验的结果曲线图。

【具体实施方式】

按照本发明封装方法封装的白光发光二极管包括支架、发光二极管晶粒、配粉胶和荧光粉，所述发光二极管晶粒固定在支架上，所述荧光粉与配粉胶按比例调配，所述配粉胶由聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂按比例调配形成。

请参阅图5所示，本实施例中所揭示的白光发光二极管的封装过程为包括如下步骤：

步骤一：点胶，即将绝缘胶点入支架反射杯内。

步骤二：固晶，即将已经准备好的晶粒放置于已经点好的绝缘胶的支架上面。

步骤三：固晶后烘烤，即将已经固好晶粒的半成品放入高温烤箱内进行烘烤，使晶粒与支架进行固定粘着。

步骤四：焊线，即将已经烘烤出的晶粒在正负极引出两根金线。

步骤五：配荧光粉，即按3∶3∶1的比例(质量，下同)取出聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、碳酸盐荧光粉进行配制，然后进行搅拌，使其充分混合，搅拌时间在5分钟左右。

步骤六：抽真空，即对由聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、碳酸盐荧光粉调配而成的调配物进行真空脱泡，抽真空时间在5-10分钟左右。

步骤七：点荧光粉，即将抽好真空的由聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉调配而成的调配物倒入点胶机的针筒内，调节好胶剂量后，将其依次点入已经焊好金线的支架反射杯内。

步骤八：点荧光粉后烘烤，即将点好荧光粉的支架放入高温烤箱内进行烘烤，以使其固化，温度在130-150度，烘烤时间在1-2小时。

步骤九：配胶，即将已经预热好的A、B剂环氧胶水按一定，一般为1：1比例进行配制，并进行搅拌，以致其充分混合。

步骤十：抽真空，即对步骤九中配制的调配物进行真空脱泡，抽真空时间在5-10分钟左右。

步骤十一：灌胶，即利用灌胶机将胶水依次注入模腔或支架内。

步骤十二：灌胶后烘烤，即进行高温烘烤，使步骤十一中所注入的胶固化，烘烤温度为125度，时间8-10小时。

步骤十三：切脚：即利用冲压模具，将其正负极分开。

步骤十四：分光，即利用分光机，根据产品之电压、亮度、颜色等相关电性参数进行分类。

在本实施例中，所述芯片选用蓝光发光波长为455-465nm之发光二极管晶粒，固晶胶用绝缘胶(当然也可以采银浆)，荧光粉采用硅酸盐荧光粉(当然也可以是YAG钇铝石榴石荧光粉、TAG铽铝石榴石荧光粉或者硫化物荧光粉等)，发光二极管支架采用铁支架(当然也可以采用铜支架)，而配粉胶则采用由聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂(本实施例中采用二丁基二月桂酸锡，当然也可以是可起硅醇缩合反应的催化作用的酸和碱或者铅、钴、锡、铁和其它金属的可溶性有机盐类)按比例调配形成，在本实施例中，聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂的调配比例为1∶1，所述配粉胶的粘度为3.8pa.s，所述聚二甲基硅酮调配前的粘度为5.7pa.s，所述固化剂调配前的粘度为3.2pa.s，所述荧光粉、聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂的调配比例(质量)为1∶3∶3。

为了验证上述封装方法所封装的白光发光二极管的光衰状况，本发明做了大量的实验。请参阅图6所示，该图为同样情况下，采用标准20mA电流驱动时，采用聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂调配物进行封装与采用硅胶封装和采用环氧树脂封装进行光衰实验的结果曲线图。从该图我们可以看出，序号1为传统硅胶封装之产品，168小时时只有1％的光衰率，但到336小时时，出现了7％衰减，且直到1000小时时，其光衰率达到28％。序号2为环氧树脂封装之产品，168小时时已有8％的光衰率，到336小时时，衰减了16％，到1000小时时，其光衰率达到54％，非常严重。序号3为本发明揭示的采用聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂调配物进行封装的产品，168小时时其光通量有4％的上升，到336小时时，仍保持4％的上升率，到1000小时时，其仍没有出现光衰减，仍保持上升3％。

为了进一步验证本发明揭示的采用聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂调配物进行封装的白光发光二极管的光衰状况，发明人又采用标准40mA电流驱动时，对其光衰状况进行了大量实验。请参阅图7所示，该图为采用标准40mA电流驱动时，本发明所揭示的采用聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂调配物进行封装与采用传统硅胶封装和采用环氧树脂封装进行光衰实验的结果曲线图。从该图我们可以看出，序号1为传统硅胶封装之产品，168小时时即出现42％的光衰率，到504小时时，其光衰率达到65％。光衰减非常严重。序号2为环氧树脂封装之产品，168小时时出现41％的光衰率，到500小时时，其光衰率达到79％，光衰减非常严重。序号3为本发明揭示的采用聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂调配物进行封装的产品，168小时时其光通量有3％的上升，到504小时时，仍保持3％的上升率，仍没有出现光衰减。由此可见，通过本发明所揭示的封装方法封装的白光发光二极管较目前市场上环氧树脂或传统硅胶封装之产品具有很低的光衰，很长的寿命。

需要说明的是，上述同样情况是指：(1)每一项实验均在同一实验室、同样的时间段和环境条件下进行；(2)每一个测试项目都是从若干单管中随机抽取其中的20支发光二极管，作为测试的样品。

本发明是在大量实验的基础上产生的，发明人经过一系列的实验，将大量的封装材料与发光二极管的芯片进行匹配测试，最终发现使用由聚二甲基硅酮和发光二极管封装用固化剂按比例形成的调配物进行配粉封装，可以大大地降低白光发光二极管的光衰率，显著地提高白光发光二极管的寿命。

以上描述仅为本发明的实施例，谅能理解，在不偏离本发明构思的前提下，对本发明的简单修改和替换，皆应包含在本发明的技术构思之内。

Claims (8)

1.一种白光发光二极管的封装方法，包括如下步骤：

点胶，即将绝缘胶点入支架反射杯内；

固晶，即将已经准备好的晶粒放置于已经点好的绝缘胶的支架上面；

固晶后烘烤，即将已经固好晶粒的半成品进行烘烤，使晶粒与支架进行固定粘着；

焊线，即将已经烘烤出的晶粒在正负极引出两根金线；

配荧光粉，即按比例取出聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉进行配制，然后进行搅拌，使其充分混合；

点荧光粉，即将由聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉调配而成的调配物依次点入已经焊好金线的支架反射杯内；

点荧光粉后烘烤，即将点好荧光粉的支架进行烘烤，以使其固化；以及

配胶、灌胶、灌胶后烘烤步骤。

2.如权利要求1所述白光发光二极管的封装方法，其特征在于：所述配荧光粉步骤中，聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉的比例为3∶3∶1。

3.如权利要求1或2所述白光发光二极管的封装方法，其特征在于：所述点荧光粉后烘烤步骤中，烘烤温度在130-150度。

4.如权利要求1或2所述白光发光二极管的封装方法，其特征在于：所述点荧光粉后烘烤步骤中，烘烤时间在1-2小时。

5.如权利要求1所述白光发光二极管的封装方法，其特征在于：在步骤点荧光粉后，步骤点荧光粉后烘烤前，还有一抽真空步骤，即对由聚二甲基硅酮、发光二极管封装用固化剂、荧光粉调配而成的调配物进行真空脱泡。

6.如权利要求1所述白光发光二极管的封装方法，其特征在于：所述荧光粉可以为YAG钇铝石榴石荧光粉、TAG铽铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉或者硫化物荧光粉。

7.如权利要求1或6所述白光发光二极管的封装方法，其特征在于：所述发光二极管封装用固化剂为二丁基二月桂酸锡或者可起硅醇缩合反应的催化作用的酸和碱或者铅、钴、锡、铁和其它金属的可溶性有机盐类。

8.如权利要求1所述白光发光二极管的封装方法，其特征在于：在步骤灌胶后、步骤灌胶后烘烤前，还有一抽真空步骤。

Images