CN102157667A - 一种led出光颜色可控的新型封装方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED出光颜色可控的新型封装方法和装置，通过在一种面积、体积较大，并且导热性能良好(导热系数大于80w/m·K)的金属材料上布置一种点胶外框，利用这种点胶外框将大面积的底板热沉划分为不同的区域进行固晶、焊线，并在不同的区域中涂点不同的荧光胶，从而实现了在同一个光源上的不同区域就可以发出不同的颜色，同时通过电路，还可以控制光源变化颜色。

Description

一种LED出光颜色可控的新型封装方法和装置

技术领域

本发明涉及电子半导体技术领域，特别是涉及一种LED出光颜色可控的新型封装方法和装置。

背景技术

LED即发光二极管，作为一种新的发光材料已广泛应用在装饰、照明等领域。它的出光效率与封装材料有密切的关系，产品散热性能是决定其寿命长短的最主要因素。

封装白光LED产品时，要首先将LED芯片固晶、焊线，然后在芯片和焊好的金线外面涂布黄色的荧光胶；这样，当LED芯片通电以后，发出的蓝光会激发黄色的荧光胶产生白光。LED芯片一般是被封装在一种专用的支架里，支架底部是用于固晶、焊线的反光底板，反光底板也是主要的散热通道和热沉载体；支架周围是一个用于点荧光胶的腔体，来围堵黄色的荧光胶。

目前，传统的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)封装产品主要分为这样几种类型：单珠直插、食人鱼、SMD(单颗或多颗)、大功率(单颗或多颗集成)等。这些封装都是在不同的专用支架上完成的。

具体的，单珠直插型LED产品的支架有正、负两支引脚，其中负极引脚的头部经过冲压组成一个碗状的反射帽。LED芯片就在这个反射帽中完成固晶、焊线、点胶工序，最后，环氧树脂在支架外部封装出一个圆帽状的透镜，管理出光。点胶工序就是将荧光胶涂布在反射帽里，包裹住焊好线的LED芯片和金线。

食人鱼型LED产品中也有一个经过冲压形成的反光碗以及环氧树脂封装出的透镜，他们在产品中所起到的作用与单珠直插型LED产品中的碗状反射帽和圆帽状环氧树脂透镜相类似。

SMD型LED产品的支架是将经过冲压、镀银的金属焊盘结构包裹在一种专用的绝缘胶体中制成的。经过镀银处理的金属焊盘具有一定的反光性，LED芯片直接固晶、焊线在金属焊盘上；专用绝缘胶体组成的部分有一个中空的圆柱形结构，也可以是有一定倾斜角度的碗形结构，荧光胶就被涂布在这个区域里。

大功率型LED产品的支架是由一个金属底座和经过冲压的引脚共同包裹在专用的绝缘胶体结构中制成的。金属底座上有一个下凹结构，用于承载荧光胶。最后封装出的胶体透镜和经过镀银处理的金属底座一起控制LED的光反射和出光角度。

然而，现有技术的LED支架中所具有的碗状或者类似碗状的结构大多采用冲压金属材料的方法来加工成型，冲压后的金属材料厚度和体积都有限，仅仅起到一部分的反光作用和围堵荧光胶的作用，对于保障LED产品寿命的散热问题，并起不到实质性帮助；相反，如果在涂点荧光胶以后，还用胶体封装透镜结构的话，就更会阻止热量从该结构部分散出。对于传统的LED产品而言，一个光源只能封装出一种颜色，而不能实现在一个光源结构中同时封装出多于一种颜色的产品(多种颜色的芯片集成封装除外)，同时，传统结构的LED支架面积、体积有限，导热、散热不充分，为了保证产品寿命和品质，所有经过封装的LED光源都必须再经过结构设计，安装在能够导热、散热的铝基板热沉和散热器热沉上，才能形成LED应用产品。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种有效的处理措施，以解决现有技术中存在的缺陷，有效解决LED存在的散热和颜色单一的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种LED出光颜色可控的新型封装方法和装置，用以有效解决LED的散热和颜色单一的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种LED出光颜色可控的新型封装方法，所述方法包括：

选取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属作为底板热沉；

加工用于将底板热沉划分为不同固晶区域的点胶外框；

将加工的点胶外框与底板热沉进行无缝结合；

在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装。

优选的，所述在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装的实现方式包括分别进行和同步进行。

优选的，所述加工底板热沉的金属为银、铜、金、铝、铁、铝合金或镁合金。

优选的，所述固晶区域用于封装一颗或多颗LED芯片。

优选的，所述结合的方式为嵌合、冲压、粘接或注塑。

优选的，所述点胶外框用于围堵荧光胶，使涂点的荧光胶被控制在所需求的区域范围内。

优选的，所述固晶区域的形状为方形、圆形或者多边形。

优选的，所述涂点不同的荧光胶用于发出冷白、暖白、正白色的光。

本发明还公布了一种LED出光颜色可控的新型封装装置，所述装置包括：

第一处理模块，用于获取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属作为底板热沉；

第二处理模块，用于加工用于将底板热沉划分为不同固晶区域的点胶外框；

第三处理模块，用于将加工的点胶外框与底板热沉进行无缝结合；

第四处理模块，用于在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装。

优选的，所述第四处理模块包括一个或多个子模块，用于同时或分别完成不同的固晶区域内LED芯片的封装。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过在一种面积、体积较大，并且导热性能良好(导热系数大于80w/m·K)的金属材料上布置一种点胶外框，利用这种点胶外框将大面积的底板热沉划分为不同的区域进行固晶、焊线，并在不同的区域中涂点不同的荧光胶，从而实现了在同一个光源上的不同区域就可以发出不同的颜色，同时通过电路，还可以控制光源变化颜色。

附图说明

图1是本发明实施例一所述的一种LED出光颜色可控的新型封装方法的流程图；

图2是本发明实施例二所述的一种LED出光颜色可控的新型封装装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图1，示出了本发明的一种LED出光颜色可控的新型封装方法的流程图，所述方法包括：

步骤S101，选取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属作为底板热沉；

优选的，所述加工底板热沉的金属为银、铜、金、铝、铁、铝合金或镁合金。

本实施例中，选取具有良好导热性能的金属加工整体底板热沉，实际中，导热系数值较高的物质包括银(导热系数429瓦/米·开尔文W/m·K)、铜(导热系数401W/m·K)、金(导热系数317W/m·K)、铝(导热系数237W/m·K)、铁(导热系数80W/m·K)。广泛用于LED照明产品的导热、散热材料主要是铜和铝，以铝合金、镁合金为主。其中，使用最多的6063型铝合金导热系数为201W/m·K。

步骤S102，加工用于将底板热沉划分为不同固晶区域的点胶外框；

步骤S103，将加工的点胶外框与底板热沉进行无缝结合；

优选的，所述结合的方式为嵌合、冲压、粘接或注塑。

步骤S104，在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装。

优选的，所述在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装的实现方式包括分别进行和同步进行。

优选的，所述固晶区域用于封装一颗或多颗LED芯片。

优选的，所述点胶外框用于围堵荧光胶，使涂点的荧光胶被控制在所需求的区域范围内。

优选的，所述固晶区域的形状为方形、圆形或者多边形。

优选的，所述涂点不同的荧光胶用于发出冷白、暖白、正白色的光。

本实施例所述的方法加工一种点胶外框，将其布置在一种面积、体积较大，并且导热性能良好(导热系数大于80w/m·K)的金属材料上，利用这种点胶外框将大面积的底板热沉划分为不同的区域进行固晶、焊线，并在不同的区域中涂点不同的荧光胶，这样，同一个光源上的不同区域就可以发出不同的颜色；通过电路，还可以控制光源变化颜色。

这种点胶外框可以是导热性能良好(导热系数大于80w/m·K)的金属材料，也可以是加工性能优越的绝缘体材料。导热性能良好的金属材料制作的点胶外框可以帮助产品起到散热作用；加工性能优越的绝缘体材料制作的点胶外框可以加工出形式、变化多样的产品。

在对LED产品进行封装时，这种点胶外框的主要作用是围堵荧光胶，使涂点的荧光胶被控制在一定的区域范围内。因为点胶外框已将底板热沉划分为多个不同的区域，因此可以在不同的区域范围内进行固晶、焊线，并涂点不同的荧光胶，以实现同一个光源上的不同区域发出不同颜色的光的目的。

更进一步的，采用应用实例对本发明所述的方法进行介绍，具体应用在一种大面积的光源封装上，使得在同一个光源上可以同时封装出正白、暖白、冷白三种色温效果的产品；应用本发明技术，不需要将主要承担导热、散热效果的底板热沉完全封闭起来，因此更加利于产品导热、散热，具有良好的导热、散热效果，能够保证产品质量、延长产品寿命；在产品保证散热性能的基础上，可以减少或取消传统LED应用产品中使用的铝基板热沉和散热器热沉，简化后续工艺、节约成本；应用本发明技术，可以制作面积很大的平面型光源。

选用导热性能良好的某型号铝合金制作成一种点胶外框，粘接在底板热沉上。这个点胶外框底部与底板热沉无缝接合，在具体实现中，点胶外框与底板热沉进行结合的方式为嵌合、冲压、粘接或者注塑，并将平面的底板热沉划分为若干个裸露的区域。在这些裸露区域中分别进行固晶、焊线，并在不同的区域中涂点不同的荧光胶。

事例一，假设当前点胶外框将底板热沉划分为四个固晶区域，在固晶区域一、三中涂点冷白光的荧光胶，则这两个区域中的LED发出冷白色光；在固晶区域二、四中涂点暖白光的荧光胶，则这两个区域中的LED发出暖白色光；当光源制作成照明产品后，需要冷白光时，就通过开关控制固晶区域一、三发光，需要暖白光时，就控制固晶区域二、四发光，需要正白光时，就控制所有固晶区域都发光。

事例二，假设当前点胶外框将底板热沉划分为三个固晶区域，分别在固晶区域一、二、三中涂点正白、冷白、暖白色的荧光胶，当需要单一颜色的光时，就分别打开相对应的区域，也可同时打开两个或三个区域都发光。

事例三，假设当前点胶外框将底板热沉划分为五个固晶区域，分别在固晶区域一、三中涂点冷白光的荧光胶，在固晶区域二、四中涂点暖白光的荧光胶，在固晶区域五中涂点正白光的荧光胶；当需要某种颜色的光时就打开某个对应的区域，也可同时打开多个区域都发光。

LED产品在工作过程中，芯片会产生热量，如果这种热量不能有效快速地被导出，就会被聚积在LED芯片内部，对LED芯片本身造成不可逆的损伤，影响LED产品的寿命和品质。LED芯片的导热主要是靠位于LED芯片底部的底板热沉来实现。在LED封装产品的传统支架结构中，热量主要靠被冲压出的碗状或者类似碗状结构的金属材料通过引脚导出。

采用本实施例所述的方法，在底板热沉上粘接一个导热性能良好的整体铝合金点胶外框，平面性地与底板热沉粘接在一起，保证热量能够充分地从底板热沉传导到这个整体的铝合金点胶外框上。这种处理，相当于在底板热沉上附着了一个散热器。

即使不采用导热性能良好的金属材料而是采用加工性能优越的绝缘体材料来作为点胶外框，本技术也不同于传统技术中将主要起到导热、散热作用的热沉完全包裹起来的做法，而是将大部分(除了涂点了荧光胶以外的)底板热沉直接暴露在外，起到有效的散热作用。

应用本实施例所述的方法可一改传统LED产品一个光源只能封装出一种颜色的局面。上述应用实例中可见，在同一个光源中，可同时封装出正白、冷白、暖白三种效果的白光。产品使用时，可单独打开某一种颜色效果的灯光，也可同时打开各种颜色的灯光，其中同时打开冷白和暖白光可混合形成正白色的光。

同时，整个光源采用平面型封装，芯片与荧光胶接触充分，发光面大，大大提高了产品出光效率；对于分区封装的整体光源，配合多边形封装形状设计，能够起到均匀出光、减小眩光的作用。

并且，这种结构的光源，导热、散热充分，可以从某种程度上取消或者减少散热器的使用，缩减后续工艺，大大节约产品成本。

此外，单个固晶区域中同时封装了多颗LED芯片，可灵活排布、焊接，提高了产品的稳定性；如果同一个凹杯中的多颗芯片有一颗或者几颗损坏，并不会造成该凹杯处形成光的盲区，因为单个凹杯中所有芯片都损坏的几率非常非常小。且可根据需要制作成面积或大或小的各种光源，还可将固晶区域设计成各种形状，制作出各种光斑效果的产品，也可以封装不同颜色的LED芯片，生产全彩产品。

实施例二：

参照图2，示出了本发明的一种LED出光颜色可控的新型封装装置的结构图，所述装置包括：

第一处理模块201，用于获取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属作为底板热沉；

第二处理模块202，用于加工用于将底板热沉划分为不同固晶区域的点胶外框；

第三处理模块203，用于将加工的点胶外框与底板热沉进行无缝结合；

第四处理模块204，用于在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装。

优选的，所述第四处理模块204包括一个或多个子模块，用于同时或分别完成不同的固晶区域内LED芯片的封装。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种LED出光颜色可控的新型封装方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种LED出光颜色可控的新型封装方法，其特征在于，所述方法包括：

选取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属作为底板热沉；

加工用于将底板热沉划分为不同固晶区域的点胶外框；

将加工的点胶外框与底板热沉进行无缝结合；

在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装的实现方式包括分别进行和同步进行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述加工底板热沉的金属为银、铜、金、铝、铁、铝合金或镁合金。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述固晶区域用于封装一颗或多颗LED芯片。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述结合的方式为嵌合、冲压、粘接或注塑。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述点胶外框用于围堵荧光胶，使涂点的荧光胶被控制在所需求的区域范围内。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述固晶区域的形状为方形、圆形或者多边形。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述涂点不同的荧光胶用于发出冷白、暖白、正白色的光。

9.一种LED出光颜色可控的新型封装装置，其特征在于，所述装置包括：

第一处理模块，用于获取导热系数大于等于80瓦/米·开尔文的金属作为底板热沉；

第二处理模块，用于加工用于将底板热沉划分为不同固晶区域的点胶外框；

第三处理模块，用于将加工的点胶外框与底板热沉进行无缝结合；

第四处理模块，用于在不同的固晶区域进行固晶、焊接并按照预设需求涂点不同的荧光胶，完成LED芯片的封装。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述第四处理模块包括一个或多个子模块，用于同时或分别完成不同的固晶区域内LED芯片的封装。

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