CN102593326A - 基于荧光粉分散激发技术的led封装结构及其封装工艺 - Google Patents

基于荧光粉分散激发技术的led封装结构及其封装工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构及其封装工艺，包括LED支架和杂有荧光粉的荧光体，所述LED支架上设置有LED发光芯片，LED发光芯片及承载LED发光芯片的部分LED支架设置在荧光体内；其中上述LED经过固晶、焊线、配制荧光体、灌封、烘烤、一切、测试、二切的工艺制作而成，不仅能大幅度提高LED的发光效率，而且能减少工序和降低生产成本和材料成本，大大地提高了生产的经济效益和社会效益，掺杂有荧光粉的荧光体发光效果更加均匀，突破了LED点光源与面光源的限制，达到全方位360度发光，可作为空间光源使用，避免了因为荧光粉导致的颜色漂移，能有效降低光衰，有利于精确控制光色的一致性，提高出光率，达到照明所需的要求。

Description

基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构及其封装工艺
技术领域
本发明涉及一种LED封装结构及其封装工艺，特别是一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构及其封装工艺。
背景技术
LED是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，利用p型材质及n型材质，通入顺向电压，电子与电洞于pn结面结合而产生光，具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、容易集成、环保等优点，被广泛应用于照明行业。旧有LED制造技术制作出来的LED通常只能发出红、蓝、绿的光线，其发光量不足、发光效果不好，通常应用在指示电路之中，但随着LED行业的不断发展，对于LED照明的需求越来越大，而对于照明而言，人们需要白色光源，目前可通过红、蓝、绿LED进行混光而得出白色光源，但其成本高且容易出现偏色的问题，并不能很好地应用在照明领域，现有的白光LED通常将黄色荧光粉点涂在发蓝光的LED芯片上，通过蓝光激发黄色荧光粉从而发出白光，但该工艺不仅不利于散热，缩短LED芯片的使用寿命，而且发光率低，由于无法对荧光粉的厚度和形状进行精确的控制，因此不能保障其光色的均匀性，而且发光的角度小，LED最高只能达到120度的发光角度，其发光效果不理想；目前也有通过在LED外表面或内表面涂抹荧光层的方式做到荧光粉与发光芯片的分离，其出光效率和散热效果更好，但由于是通过在表面涂抹荧光层，其荧光粉的厚度、分布不能精确控制，其发光的均匀程度还是达不到要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供光色均匀，延长LED使用寿命的一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构及其封装工艺。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，包括LED支架，还包括掺杂有荧光粉的荧光体，所述LED支架上设置有LED发光芯片， LED发光芯片及承载LED发光芯片的部分LED支架设置在荧光体内。
所述LED发光芯片直接设置在掺杂有荧光粉的荧光体内，与荧光体直接接触，不需要在LED发光芯片上涂抹或点涂荧光粉，节省了生产工序和生产成本，LED发光芯片发出的光线直接激发荧光体发出白光，由于荧光粉分布在荧光体内，所激发出来的白光不单单一层发光，而是整个荧光体进行发光，所发出来的光线与一般的LED相比更加均匀、更加柔和，其发光效果更加饱满，光通量好，整体的发光效果更加出色，而且LED发光芯片发出的光线直接与荧光体接触，减少了原有技术LED发光芯片与所点涂荧光粉所形成的反射界面，与同类产品相比发光效率提高20%以上，其出光角度增加至360度，而且批次的一致性大幅度提高。
进一步，所述荧光粉均匀分布在荧光体内。荧光粉均匀分布在荧光体内，让LED的发光效果更加均匀，其出光率和光通量更好。
进一步，所述LED发光芯片为蓝光LED发光芯片，掺杂在荧光体内的荧光粉为黄色荧光粉。采用蓝光LED配合黄色荧光粉可产生符合照明要求的白光，该设置不仅其发光效率高而且所发出的光线其发光亮度好。
进一步，LED支架包括阴极引脚和阳极引脚，所述LED发光芯片设置在阴极引脚上，所述阳极引脚、阴极引脚和LED发光芯片间通过焊接金线相互连接。
优选地，所述荧光体为掺杂有荧光粉的荧光胶体。通过在胶体中掺杂荧光粉的方式制作荧光胶体，不仅耐用，而且制作的时候更加方便。
优选地，所述荧光体为掺杂有荧光粉的荧光玻璃体。通过在玻璃体中掺杂荧光粉的方式制作荧光玻璃体，其发光效果更好，光衰更小。
当然，本发明荧光体也可以采用其他材料掺杂荧光粉的方式制造而成。
一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，包括以下步骤组成：
A、固晶：将LED发光芯片固定在LED支架里，固晶完毕后将LED支架送入自动恒温烤箱进行烘烤； 
B、焊线：从自动烤箱取出已固好芯片的支架，待温度下降到常温时，送到全自动超声波金丝球焊线机进行金线焊接，金线焊接于LED发光芯片的正负两极以及LED支架上的两个焊台，使LED芯片的内外部线路通过金线与LED支架的连接得以与外界沟通；
C、配制荧光体：通过在胶水或融溶状态下的玻璃中混入荧光粉，制作出荧光体，其中配制荧光体时所使用的胶体或玻璃为与荧光粉质量是同等或相近、透光率高的物质；
D、灌封：在LED成型模粒内注入步骤C中所述的荧光体，然后插入焊好线的LED支架；
E、烘烤：把已灌注荧光体的模条放入自动恒温烤箱进行烘烤，等待荧光体固化后，将LED从模条中脱出成型；
F、一切：将LED支架的阴极引脚从横筋中切除；
G、测试：通过测试LED区别良品和不良品；
H、二切：将LED支架的阳极引脚从横筋中切除，得到单颗的LED成品。
进一步，作为本发明的改进，上述步骤A中使用绝缘胶将LED发光芯片固定在LED支架里，所述绝缘胶采用有机硅胶，绝缘胶调配并搅拌完成后对绝缘胶进行抽真空工序,时间为10-15分钟，使绝缘胶真正达到无空气泡的最佳状态。抽真空工序可避免绝缘胶产生气泡，能提高LED发光芯片与LED支架的粘合程度，而且该绝缘胶的散热效果更好，能延长LED发光芯片的发光寿命。
优选地，步骤A中采用全自动固晶机将LED发光芯片固定在LED支架里，采用全自动固晶机不仅能大大地提高生产效率和生产效益，而且能准确地固定LED发光芯片，让LED的发光效果更好。
在步骤A中，芯片固晶完毕后将送入温度设定在130-150摄氏度的自动恒温烤箱进行烘烤，烘烤时间为1小时。130-150摄氏度的温度下进行烘烤1小时，能让绝缘胶很好地凝固干燥，而且在该条件下绝缘胶能很好地将LED发光芯片固定在LED支架里，固定效果好，不会因为干燥效果不好导致LED发光芯片脱落，也不会因为烘烤温度过高或时间过长导致绝缘胶及LED发光芯片损坏。
进一步，步骤B中的金线焊接采用999纯金所生产的直径为φ1.0mil的金线。采用该参数的金线能让芯片与支架的导电性能上有了更高的保障，让LED的发光效率更好。
进一步，步骤C中所使用的胶体的粘度在常温23℃时为3.8-4.0Pa.s。该胶体因为在质量相近和粘度高的状态使下荧光粉不易沉淀，其均匀程度更好，能很好地激发荧光粉进行发光，其发光效果十分均匀。
进一步作为优选方式，步骤C中使用胶体调配荧光体，把胶体和荧光粉按对应的配制比例进行调配，然后用匀速搅拌机进行匀称搅拌，最后把搅拌完毕的胶体放入抽真空机进行抽真空处理。使用胶体调配荧光体，可让荧光粉的分布更加均匀，而且荧光体放进抽空机中进行抽空处理，所制作出来的荧光体其荧光粉分别更加均匀，而且避免了气泡的产生，使LED的发光更加均匀，光通量更好。
优选地，步骤C中掺杂在荧光体内的荧光粉为黄色荧光粉。采用蓝光LED配合黄色荧光粉可产生符合照明要求的白光，该设置不仅其发光效率高而且所发出的光线其发光亮度好。
优选地，步骤D中灌封胶体时注意参考芯片发光曲线、支架反光、荧光体的反光以及透光率而调节荧光体的外型，使荧光体更能充分分散激发而得到最佳的产品一致性。
本发明的有益效果是：
对于本发明采用的一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，包括LED支架，还包括掺杂有荧光粉的荧光体，所述LED支架上设置有LED发光芯片， LED发光芯片及承载LED发光芯片的部分LED支架设置在荧光体内；该结构不仅能大幅度提高LED的发光效率、出光效率与同类产品相比提高20%以上，而且能减少工序和降低生产成本和材料成本，大大地提高了生产的经济效益和社会效益，掺杂有荧光粉的荧光体发光效果更加均匀，突破了LED点光源与面光源的限制，发光角度达到360度全方位发光，可作为空间光源使用，而且荧光粉分布均匀，避免了因为荧光粉导致的颜色漂移，能有效降低光衰，有利于精确控制光色的一致性，使生产批次的一致性大幅提高，提高出光率，让本发明所发出的光线达到照明所需的要求。
对于本发明采用的一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，该工艺能生产上述结构基于荧光粉分散激发技术的LED，与一般LED封装工艺相比其减少了在LED发光芯片上点荧光胶和烤荧光胶的工序就能生产出白光LED，而且采用该工艺生产出来的LED荧光粉均匀分布在荧光体内，让荧光体的发光效果好，而且能大大地延长LED的寿命，避免了因为荧光粉导致的颜色漂移，能有效降低光衰，有利于精确控制光色的一致性，提高生产批次LED的一致性，从而节省了旧式LED生产方法的分光的工序，大大提高了LED的生产效率和生产效益，提高出光率，让所生产出来的LED发出光线达到照明所需的要求。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构的正视图。
图2是本发明基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构的剖面视图。
具体实施方式
参照图1- 图2，本发明的基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，包括LED支架2，还包括掺杂有荧光粉的荧光体1，所述LED支架2上设置有LED发光芯片3， LED发光芯片3及承载LED发光芯片3的部分LED支架2设置在荧光体1内。
所述LED发光芯片3直接设置在掺杂有荧光粉的荧光体1内，与荧光体1直接接触，不需要在LED发光芯片3上涂抹或点涂荧光粉，节省了生产工序和生产成本，LED发光芯片3发出的光线直接激发荧光体1发出白光，由于荧光粉分布在荧光体1内，所激发出来的白光不单单一层发光，而是整个荧光体1进行发光，所发出来的光线与一般的LED相比更加均匀、更加柔和，其发光效果更加饱满，光通量好，整体的发光效果更加出色，而且LED发光芯片3发出的光线直接与荧光体1接触，减少了原有技术LED发光芯片3与所点涂荧光粉所形成的反射界面，与同类产品相比发光效率提高20%以上，其出光角度增加至360度，而且批次的一致性大幅度提高。
本发明不仅能大幅度提高LED的发光效率、出光效率与同类产品相比提高20%以上，而且能减少工序和降低生产成本和材料成本，大大地提高了生产的经济效益和社会效益，掺杂有荧光粉的荧光体1发光效果更加均匀，突破了LED点光源与面光源的限制，达发光角度达到360度全方位发光，可作为空间光源使用，而且荧光粉分布均匀，避免了因为荧光粉导致的颜色漂移，能有效降低光衰，有利于精确控制光色的一致性，使生产批次的一致性大幅提高，提高出光率，让本发明所发出的光线达到照明所需的要求。
进一步，所述荧光粉均匀分布在荧光体1内。荧光粉均匀分布在荧光体1内，让LED的发光效果更加均匀，其出光率和光通量更好。
进一步，所述LED发光芯片3为蓝光LED发光芯片，掺杂在荧光体1内的荧光粉为黄色荧光粉。采用蓝光LED配合黄色荧光粉可产生符合照明要求的白光，该设置不仅其发光效率高而且所发出的光线其发光亮度好。
进一步，LED支架2包括阴极引脚21和阳极引脚22，所述LED发光芯片3设置在阴极引脚21上，所述阳极引脚22、阴极引脚21和LED发光芯片3间通过焊接金线4相互连接。
优选地，所述荧光体1为掺杂有荧光粉的荧光胶体。通过在胶体中掺杂荧光粉的方式制作荧光胶体，不仅耐用，而且制作的时候更加方便。
优选地，所述荧光体1为掺杂有荧光粉的荧光玻璃体。通过在玻璃体中掺杂荧光粉的方式制作荧光玻璃体，其发光效果更好，光衰更小。
当然，本发明荧光体1也可以采用其他材料掺杂荧光粉的方式制造而成。
本发明的基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，包括以下步骤组成：A、固晶：使用全自动固晶机和绝缘胶将LED发光芯片3固定在LED支架2里，所述绝缘胶采用有机硅胶，绝缘胶调配并搅拌完成后对绝缘胶进行抽真空工序,时间为10-15分钟，使绝缘胶真正达到无空气泡的最佳状态，所述抽真空工序可避免绝缘胶产生气泡，能提高LED发光芯片3与LED支架2的粘合程度，而且该绝缘胶的散热效果更好，能延长LED发光芯片3的发光寿命。芯片固晶完毕后将送入温度设定在130-150摄氏度的自动恒温烤箱进行烘烤，烘烤时间为1小时。130-150摄氏度的温度下进行烘烤1小时，能让绝缘胶很好地凝固干燥，而且在该条件下绝缘胶能很好地将LED发光芯片3固定在LED支架2里，固定效果好，不会因为干燥效果不好导致LED发光芯片3脱落，也不会因为烘烤温度过高或时间过长导致绝缘胶及LED发光芯片3损坏。
B、焊线：从自动烤箱取出已固好芯片的支架，待温度下降到常温时，送到全自动超声波金丝球焊线机进行金线焊接，金线焊接于LED发光芯片的正负两极3以及LED支架上的两个焊台，2使LED芯片的内外部线路通过金线与LED支架的连接3得以与外界沟通；所述金线焊接采用999纯金所生产的直径为φ1.0mil的金线。采用该参数的金线能让芯片与支架的导电性能上有了更高的保障，让LED的发光效率更好。
C、配制荧光体：通过在胶水或融溶状态下的玻璃中混入荧光粉，制作出荧光体1，其中配制荧光体1时所使用的胶体或玻璃为与荧光粉质量是同等或相近、透光率高的物质；其中所使用的胶体的粘度在常温23℃时为3.8-4.0Pa.s。该胶体因为在质量相近和粘度高的状态使下荧光粉不易沉淀，其均匀程度更好，能很好地激发荧光粉进行发光，其发光效果十分均匀；把胶体和荧光粉按对应的配制比例进行调配，然后用匀速搅拌机进行匀称搅拌，最后把搅拌完毕的胶体放入抽真空机进行抽真空处理。使用胶体调配荧光体1，可让荧光粉的分布更加均匀，而且荧光体1放进抽空机中进行抽空处理，所制作出来的荧光体1其荧光粉分别更加均匀，而且避免了气泡的产生，使LED的发光更加均匀，光通量更好。优选地，步骤C中掺杂在荧光体1内的荧光粉为黄色荧光粉。采用蓝光LED配合黄色荧光粉可产生符合照明要求的白光，该设置不仅其发光效率高而且所发出的光线其发光亮度好。
D、灌封：在LED成型模粒内注入步骤C中所述的荧光体1，在灌封胶体时注意参考芯片发光曲线、支架反光、荧光体1的反光以及透光率而调节荧光体1的外型，使荧光体1更能充分分散激发而得到最佳的产品一致性。
E、烘烤：把已灌注荧光体1的模条放入自动恒温烤箱进行烘烤，等待荧光体1固化后，将LED从模条中脱出成型。
F、一切：将LED支架2的阴极引脚21从横筋中切除。
G、测试：通过测试LED区别良品和不良品。
H、二切：将LED支架2的阳极引脚22从横筋中切除，得到单颗的LED成品。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，包括LED支架（2），其特征在于：还包括掺杂有荧光粉的荧光体（1），所述LED支架（2）上设置有LED发光芯片（3）， LED发光芯片（3）及承载LED发光芯片（3）的部分LED支架（2）设置在荧光体（1）内。
2.根据权利要求1所述的基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，其特征在于：所述荧光粉均匀分布在荧光体（1）内。
3.根据权利要求1所述的基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，其特征在于：所述LED发光芯片（3）为蓝光LED发光芯片，掺杂在荧光体（1）内的荧光粉为黄色荧光粉。
4.根据权利要求1所述的基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，其特征在于：LED支架（2）包括阴极引脚（21）和阳极引脚（22），所述LED发光芯片（3）设置在阴极引脚（21）上，所述阳极引脚（22）、阴极引脚（21）和LED发光芯片（3）间通过焊接金线（4）相互连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于荧光粉分散激发技术的LED封装结构，其特征在于：所述荧光体（1）为掺杂有荧光粉的荧光胶体。
6.一种用于生产权利要求1-4任一所述基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，其特征在于，包括以下步骤组成：
A、固晶：将LED发光芯片（3）固定在LED支架（2）里，固晶完毕后将LED支架（2）送入自动恒温烤箱进行烘烤； 
B、焊线：从自动烤箱取出已固好芯片的支架，待温度下降到常温时，送到全自动超声波金丝球焊线机进行金线焊接，金线焊接于LED发光芯片的正负两极（3）以及LED支架上的两个焊台，（2）使LED芯片的内外部线路通过金线与LED支架的连接（3）得以与外界沟通；
C、配制荧光体：通过在胶水或融溶状态下的玻璃中混入荧光粉，制作出荧光体（1），其中配制荧光体（1）时所使用的胶体或玻璃为与荧光粉质量是同等或相近、透光率高的物质；
D、灌封：在LED成型模粒内注入步骤C中所述的荧光体（1），然后插入焊好线的LED支架（2）；
E、烘烤：把已灌注荧光体（1）的模条放入自动恒温烤箱进行烘烤，等待荧光体（1）固化后，将LED从模条中脱出成型；
F、一切：将LED支架（2）的阴极引脚（21）从横筋中切除；
G、测试：通过测试LED区别良品和不良品；
H、二切：将LED支架（2）的阳极引脚（22）从横筋中切除，得到单颗的LED成品。
7.根据权利要求6所述的一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，其特征在于： 步骤A中使用绝缘胶将LED发光芯片（3）固定在LED支架（2）里，所述绝缘胶采用有机硅胶，绝缘胶调配并搅拌完成后对绝缘胶进行抽真空工序,时间为10-15分钟，使绝缘胶真正达到无空气泡的最佳状态。
8.根据权利要求6所述的一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，其特征在于：步骤B中的金线焊接采用999纯金所生产的直径为φ1.0mil的金线。
9.根据权利要求6所述的一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，其特征在于：步骤C中所使用的胶体的粘度在常温23℃时为3.8-4.0Pa.s。
10.根据权利要求6所述的一种基于荧光粉分散激发技术的LED封装工艺，其特征在于：步骤C中使用胶体调配荧光体（1），把胶体和荧光粉按对应的配制比例进行调配，然后用匀速搅拌机进行匀称搅拌，最后把搅拌完毕的胶体放入抽真空机进行抽真空处理。
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