CN101894765A

CN101894765A - 一种led器件的制作方法

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Publication number: CN101894765A
Application number: CN2010101875286A
Authority: CN
Inventors: 王进
Original assignee: Individual
Current assignee: Guangdong Ecori Engineering Co ltd
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: CN101894765B

Abstract

本发明涉及LED产品生产方法技术领域，特别是指一种LED器件的制作方法。其包括以下步骤：一、制作支架，所制作的支架包括主体和探针两部分，该主体和探针分别作为电源的两个电极；二、将LED芯片固定在支架上，其中LED芯片呈空间360°和顶面分布；三、对LED芯片进行焊线，将LED芯片与支架形成电路连接，焊线采用金线。四、点荧光粉，在LED芯片上点荧光粉；五、对产品进行烘烤；六、封胶，采用模具成型方式在将支架上分布有LED芯片的半成品通过封胶封装起来；七、对产品进行检测、筛选。本发明所生产的LED产品可实现全方位发光，克服目前产品全方位发光LED器件中难以实现顶部发光的缺点。

Description

一种LED器件的制作方法

技术领域：

本发明涉及LED产品生产方法技术领域，特别是指一种LED器件的制作方法。

背景技术：

众所周知，传统的白炽灯能耗较高，能源利用率非常低，大概只有不到十分之一的能量变成了光能，其它都是热能白白的被浪费掉了。所以人们一直在想办法要用新的光源来替代白炽灯。因此，节能灯就应运而生了。由于它相比而言便宜又好制作，所以就得到了大量的应用，有逐步取代白炽灯的趋势。节能灯是采用电子激发原理发光的，相对于白炽灯，节能灯具有省电的优点。但节能灯存在的一个缺点就是：节能灯中含有汞，汞在节能灯管中是起中介作用的，没有汞节能灯就不会发光。这样以来就导致节能灯生产过程中和使用废弃后有汞污染，另外，节能灯仍是玻璃制品，易破碎，不好运输，不好安装。其次，其耗电量还是较大。最后，节能灯容易损坏，寿命短。

而目前节能照明用具的发展方向就是LED灯具。相对于上述照明灯具，LED灯具有如下优点：

1、节能。白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4。

2、使用寿命长。LED灯的寿命可达10万小时以上，远远高于白炽灯和节能灯。

3、可以频繁启动。传统的节能灯、白炽灯如果频繁的启动或关断，灯丝就会发黑，很快的坏掉，而LED灯不会。

4、固态封装，所以它很方便运输和安装，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动。

5、环保，没有汞的有害物质。LED灯的组装部件可以非常容易的拆装，回收方便。

基于上述特点，LED灯将会逐步取代其他照明灯具。但是，LED灯也存在一定的缺陷：由于LED芯片发光具有很强的方向性，其照亮的区域有限，而不像白炽灯、节能灯的光源是发散的。所述将LED灯应用在日常照明中就需要解决这一问题。目前常见的解决方式是在一个灯具的发光灯头内安装多颗LED，每颗LED对应不同的方向，如此形成发散的灯光。这种方式的缺点显而易见：成本高，由于灯头需要安装多个LED，令组装过程复杂。由此可见，该解决方式仅仅为治标不治本，并没有从源头上解决LED全方位发光的问题。

针对于此，于是有本发明人曾设计出一种全方位发光LED灯，如图1所示，该全方位发光LED灯包括：支架01以及被封装在支架01上的LED芯片02，该支架01具有一封装台03，多数个LED芯片02以360度均匀分布于封装台03四周，并被封装树脂04封装。该全方位发光LED灯虽可实现360度侧面发光，但是顶部无法发光。如图2所示，这是该全方位发光LED灯的发光效果，途中的阴影部分为光线照射的区域，由图可以看出，该LED灯是无法对顶面的圆锥区域进行照射，即在该LED灯的顶面会形成发光“盲区”。

另外，与传统光源一样，半导体发光二极体(LED)在工作期间也会产生热量，其多少取决于整体的发光效率。在外加电能量作用下，电子和空穴的辐射复合发生电致发光，在PN结附近辐射出来的光还需经过芯片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界(空气)。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光取出效率等，最终大概只有30-40％的输入电能转化为光能，其余60-70％的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。特别是针对大功率LED芯片，其发热量也是制约LED产品走向民用的一个瓶颈。

上述LED芯片02之间是以并联的方式连接，即所有LED芯片02的两个电极分别与封装台03和探针05连接。假设每个LED芯片02的电阻为R1，整个LED灯的工作电压为V，整个LED灯的电阻R＝R1/N(N为整个LED灯中包含的LED芯片02的个数)，则整个LED灯的工作电流I＝V/R。由此可见，当全部的LED芯片02并联后，导致整个LED灯的电阻降低，从而导致工作电流I较大，这样就会进一步增加了LED产生的热量。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就是为了克服目前LED灯产品中顶部难以发光的不足，提出一种可实现四周360度及顶部同时发光的全方位发光的一种LED器件的制作方法，同时，本发明还可对LED发光器件的发热问题进行了改进，降低其发热量。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：其包括以下步骤：一、制作支架，所制作的支架包括主体和探针两部分，该主体和探针分别作为电源的两个电极；二、将LED芯片固定在支架上，其中LED芯片呈空间360°和顶面分布；三、对LED芯片进行焊线，将LED芯片与支架形成电路连接，焊线采用金线。四、点荧光粉，在LED芯片上点荧光粉；五、对产品进行烘烤；六、封胶，采用模具成型方式在将支架上分布有LED芯片的半成品通过封胶封装起来；七、对产品进行检测、筛选。

上述技术方案中，所述支架包括：主体以及与主体固定且相互绝缘的探针，其中主体由封装台和螺纹段构成；探针包括：针体和成型于针体一端的端部；其中封装台的四周每个侧面以及探针端部的顶面均分布有至少两个串联的LED芯片。

所述探针的端部位于柱体的顶部，并且端部与柱体顶部之间设置有绝缘垫，供针体插入的支架主体的通孔内填充有绝缘物，通过绝缘物和绝缘垫令主体与探针之间绝缘。

所述的支架表面进行镀银处理。

所述的LED芯片通过银胶固定在支架表面，将通过银胶固定LED芯片的支架放入烤箱内进行烘烤，令LED芯片固定在支架的表面。

所述的焊线工艺中包括以下步骤：

第一步，对支架进行加热，温度处于150-180摄氏度的恒温；第二步，焊接支架封装台四周LED芯片的金线，位于封装台四周每个侧面分布有串联的两个LED芯片以及一个二极管，通过金线将这三个元件连接起来；第三步，将串联的两个LED芯片以及一个二极管焊接完成后，整个串联的线路一电极引线焊接在封装台，另一电极引线焊接在探针的端部上。第四步，用金线焊接探针顶部的LED芯片以及二极管，然后将串联的LED芯片、二极管的线路的一电极引线焊接在支架的主体上，另一电极引线焊接在探针的端部上。

上述技术方案中，点荧光粉时，将荧光粉与硅胶混合后点在LED芯片上，该荧光粉应在LED芯片的发光晶体上形成一个荧光堆，并且该荧光堆的高度应为发光晶体高度的2-3倍。

所述的烘烤步骤中采用低温入、低温出，烘烤的温度为120-180摄氏度，时间为20-40分钟。

封胶过程中，在封胶完成后进行消除应力的烘烤，烘烤温度为150摄氏度，时间为烘烤4个小时。

本发明采用上述方法所制作的LED产品，其是在一个支架中封装了多个LED芯片，而这些芯片呈空间)360度，顶面同时分布，可实现全方位发光，克服目前产品全方位发光LED器件中难以实现顶部发光的缺点。本发明生产的LED产品可以广泛应用在各种照明灯具中，相对目前的LED器具，其具有体积小，照明方位广、安装方便诸多优点。

另外，本发明所生产的LED产品可降低整个LED发光器件的发热量，从而提高产品的使用寿命。

附图说明：

图1是现有全方位发光LED灯的主视图；

图2是现有全方位发光LED灯的发光效果图；

图3是本发明所制作的LED发光器件的主视图；

图4是本发明所制作的LED发光器件俯视图；

图5是本发明所制作的LED发光器件剖视图；

图6是本发明所制作LED发光器件中支架的立体图；

图7是本发明所制作LED发光器件中探针的俯视图；

图8是本发明所制作LED发光器件的发光效果图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明进行详细说明。

本实施例的制作方法如下：

一、制作支架1。

见图3-7，支架1作为整个LED器件的承载体，其包括：主体11以及与主体11固定且相互绝缘的探针12。该主体11由封装台10和螺纹段111构成，并且于主体11内成型有贯通的通孔。该主体11封装台10的顶部延伸有凸起100。

上述的封装台10包括：凸台101、位于凸台101中心的柱体102。位于柱体102顶部的一个角处延伸有上述凸起100。柱体102的横截面为一个正多边形。本实施例中柱体102为正四面体，这样就实现了水平方向的360度发光。当然，柱体102也可以是正三面体、正五面体灯其他正多面体。

探针12包括：针体121和成型于针体121一端的端部122，针体121自封装台10顶部的开口插入，并由螺纹段111的开口伸出。于端部122上开设有与凸起100对应的缺口123，即凸起100位于缺口123处。

支架1中的主体11和探针12采用紫铜材料制作，首先采用冷压工艺制作成毛坯。然后在分别对主体11和探针12进行表民处理。最后将二者组装起来，组装时应保证二者之间为相互绝缘，通常采用绝缘垫片和绝缘胶进行隔离。

支架1的表面需要进行镀银处理，通常银层的厚度在8-12um。

二、固定LED芯片2。

支架1上需要在多个表面固定LED芯片2，在安装过程中需要确保支架1上每个安装平面均处于水平面。而对安装平面的确定就需要通过制具完成。固定过程中，首先将支架1固定在制具上。支架1上的安装LED芯片2的平面包括封装台10的四周的侧面以及探针12端部的顶面。

第一步需要通过制具确定确定封装台10的其中一个侧面；

第二步采用银胶将LED芯片2焊接在该水平侧面上，每个侧面均分布有两个LED芯片2，每个侧面上的LED芯片2以串联的方式连接，并且在两串联的LED芯片2之间还串联有一个二极管20。采用该二极管20采用晶纳二极管，其可保护LED芯片2不会被击穿灯保护功效。将每个侧面的两个LED芯片2串联起来，这样就增加了每个侧面的发光体的电阻，多个侧面并联后形成的总电阻就会增加，以实现工作电流减小，从而减少热量。

第三步，通过制具将支架1旋转一定角度，将封装台10的其他侧面旋转到水平面上，然后按照上述工艺固定LED芯片2，直至封装台10的每个侧面均固定了LED芯片2。如图3所示。

第四步，安装顶面上的LED芯片2。通过制具或者其他方式将支架1旋转一定角度，令其探针12的顶面处于水平面上，照上述工艺在该探针12的顶面固定两个LED芯片2。如图4所示。

第五步，将固定LED芯片2的支架放入烤箱内进行烘烤，烤箱内的温度为100-180摄氏度，时间为1-3小时。通过烘烤将银胶的溶剂挥发，令LED芯片2固定在支架1的表面。烘烤完成后，将支架1取出，并进行冷却。

三、焊线。

将LED芯片2固定在支架上以后，需要对其进行焊线。焊线所采用的导线为金线，其直径约为1.2um。之所以采用金线是因为，金线具有良好的抗应力作用和良好的散热效果。焊线过程如下：

第一步，对支架1进行加热。由于为了确保所焊接的金线质量，并且金线是焊接在支架1上，所以对支架1进行加热，令焊线过程中支架1处于一种高温状态，确保焊线的质量。对支架1的加温可采用加热块方式，确保支架1的温度处于150-180摄氏度的恒温。

第二步，开始焊接金线。首先焊接支架1封装台10四周LED芯片2的金线。位于封装台10四周每个侧面分布有串联的两个LED芯片2以及一个二极管20，通过金线将这三个元件连接起来。焊接过程中应确保金线不会接触到支架1上，以免出现产品的短路。为了确保这一点，金线在焊接过程中，其实际是处于一个隆起的造型。即金线的两端直接焊接砸LED芯片2或者二极管20的电极点上，而中间部分向上隆起，以确保金线不会与支架1任何部分直接接触。

第三步，将串联的两个LED芯片2以及一个二极管20焊接完成后，整个串联的线路一电极引线21(同样采用金线)焊接在封装台10，另一电极引线22(采用金线)焊接在探针12的端部122上。

第四步，焊接探针顶部的LED芯片2以及二极管20。采用同样的工艺进行焊接。最后将串联的LED芯片2、二极管20的线路的一电极引线21焊接在凸起100上，另一电极引线22焊接在探针12的端部122上。

在上述金线焊接过程中，同样需要确定工作面处于水平面上。与上述第二部分类似，可以通过制具确定每个工作面处于水平面上。

四、点荧光粉。

通常LED芯片所发出的光线并非白光，如果需要LED芯片产生白光，就必须在其表面涂覆一层荧光粉，这样LED芯片产生的有色光线与荧光粉的颜色混合，最后就可以呈现白色的发光效果。

在点荧光粉时，将荧光粉与硅胶混合后点在LED芯片2上。该荧光粉应在LED芯片2的发光晶体上形成一个荧光堆，并且该荧光堆的高度应为发光晶体高度的2-3倍。这样才能形成良好的混合光线效果。如图5所示。

应当注意的时，将荧光粉与硅胶混合后的涂料应当在4个小时内用完，以免涂料凝固，影响效果。

五、烘烤。

点完荧光粉后，需要将产品放入烤箱内烘烤，以消除材料的应力。烘烤时应当低温入、低温出，烘烤的温度为120-180摄氏度，时间为20-40分钟。

六、封胶。

封胶所采用的原料为硅胶，其步骤如下：

第一步，将硅胶放入模具的型腔内，并对其进行抽真空处理。

第二步，将支架插入模具的型腔内。

第三步，进行烘烤。烘烤分两步完成：首先以65摄氏度的低温烘烤约40分钟，然后以150摄氏度的高温烘烤90分钟，令硅胶固化。之所以采用两步烘烤可令硅胶在固化过程中不会产生气孔，最后形成的封胶体透光性高。

第四步，脱模。

第五步，再次烘烤，这次烘烤的时间较长，通常为150摄氏度下烘烤4-6个小时，以彻底消除产品中的应力。

七、检测、筛选。

根据外观判断，将外观不符合的产品筛选出来，然后对剩余的产品进行测试，根据产品的检测参数对产品进行分档，最后封装即可。

本发明是所制作的发光器件在一个支架1中封装了多个LED芯片2，而这些芯片呈水平360度，顶面同时分布，如图8所示。可实现全方位发光，克服目前产品全方位发光LED器具中难以实现顶部发光的缺点。通过本发明制作的产品可以广泛应用在各种照明灯具中，相对目前的LED器件，其具有体积小，照明方位广、安装方便诸多优点。

另外，本发明制作的产品，可降低整个LED发光器件的发热量，从而提高产品的使用寿命。

当然，以上所述仅为本发明一个实例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims

1.一种LED器件的制作方法，其包括以下步骤

一、制作支架(1)，所制作的支架(1)包括主体(11)和探针(12)两部分，该主体(11)和探针(12)分别作为电源的两个电极；

二、将LED芯片(2)固定在支架(1)上，其中LED芯片(2)呈空间360度和顶面分布；

三、对LED芯片(2)进行焊线，将LED芯片(2)与支架(1)形成电路连接，焊线采用金线。

四、点荧光粉，在LED芯片(2)上点荧光粉；

五、对产品进行烘烤；

六、封胶，采用模具成型方式在将支架(1)上分布有LED芯片的半成品通过封胶封装起来；

七、对产品进行检测、筛选。

2.根据权利要求1所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：所述支架(1)包括：主体(11)以及与主体(11)固定且相互绝缘的探针(12)，其中主体(11)由封装台(10)和螺纹段(111)构成；探针(12)包括：针体(121)和成型于针体(121)一端的端部(122)；其中封装台(10)的四周每个侧面以及探针(12)端部(122)的顶面均分布有至少两个串联的LED芯片(2)。

3.根据权利要求2所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：所述探针(12)的端部(122)位于柱体(102)的顶部，并且端部(122)与柱体(102)顶部之间设置有绝缘垫(4)，供针体(121)插入的支架(1)主体(11)的通孔内填充有绝缘物，通过绝缘物和绝缘垫(4)令主体(11)与探针(12)之间绝缘。

4.根据权利要求3所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：所述的支架(1)表面进行镀银处理。

5.根据权利要求3所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：所述的LED芯片(2)通过银胶固定在支架(1)表面，将通过银胶固定LED芯片(2)的支架(1)放入烤箱内进行烘烤，令LED芯片(2)固定在支架(1)的表面。

6.根据权利要求3所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：所述的焊线工艺中包括以下步骤：

第一步，对支架(1)进行加热，温度处于150-180摄氏度的恒温；

第二步，焊接支架(1)封装台(10)四周LED芯片(2)的金线，位于封装台(10)四周每个侧面分布有串联的两个LED芯片(2)以及一个二极管(20)，通过金线将这三个元件连接起来；

第三步，将串联的两个LED芯片(2)以及一个二极管(20)焊接完成后，整个串联的线路一电极引线(21)焊接在封装台(10)，另一电极引线(22)焊接在探针(12)的端部(122)上。

第四步，用金线焊接探针顶部的LED芯片(2)以及二极管(20)，然后将串联的LED芯片(2)、二极管(20)的线路的一电极引线(21)焊接在支架(1)的主体(11)上，另一电极引线(22)焊接在探针(12)的端部(122)上。

7.根据权利要求1所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：点荧光粉时，将荧光粉与硅胶混合后点在LED芯片(2)上，该荧光粉应在LED芯片(2)的发光晶体上形成一个荧光堆，并且该荧光堆的高度应为发光晶体高度的2-3倍。

8.根据权利要求1所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：所述的烘烤步骤中采用低温入、低温出，烘烤的温度为120-180摄氏度，时间为20-40分钟。

9.根据权利要求1所述的一种LED器件的制作方法，其特征在于：封胶过程中，在封胶完成后进行消除应力的烘烤，烘烤温度为150摄氏度，时间为烘烤4个小时。