CN102610602A - 单一封装材质高解析度led光源及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单一封装材质高解析度LED光源及其制备工艺，本发明通过采用外壳及其内封装引线架的结构配合对应工艺，使得制成的单一封装材质高解析度LED光源成品尺寸小不超过5.4*5.0mm，且由于制备过程使用的是单一封装材质，不仅不需要两次成型，降低工艺难度和工艺复杂性，还解决了小尺寸LED制作高解析度显示屏会发生的可靠性问题，同时成品还能具备长时间使用于-40至+85摄氏度下不发生问题的可靠性；一颗原件即为一个三基色像素点，便于安装。

Description

单一封装材质高解析度LED光源及其制备工艺
【技术领域】
本发明涉及一种发光二极管构造及工艺，尤其是指一种单一封装材质高解析度LED光源及其制备工艺。
【背景技术】
随着LED作为新一代发光源日益深入人们的工作和生活，其应用越来越广泛。其中LED全彩显示屏画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影。广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、机场等各种场所。
目前市场上常用的组装LED显示屏的发光二极管元器件及使用方式主要有以下两类，但均存在不同的缺点，详述如下：
第一类：使用直插式，发光红色、绿色、蓝色的LED各一颗，三颗组成一个像素单元。
优点：使用单一封装材料质(环氧树脂等透明材质)，不存在封装材质“热膨胀系数”不匹配导致的脱层剥离，具备良好的耐候性(-40～+85摄氏度)。
缺点：1、由于尺寸过大，且需要至少3颗才能组成一个像素单元，所以限制了显示屏的单位像素密度，组装出来的LED显示屏解析度不高(下图举例说明)；2、需要至少3颗才能组成一个像素单元，原件数量多，不利于安装。
第二类：使用表贴式，能发出红、绿、蓝三色光的LED一颗，此LED一颗即为一个像素单元。
优点：1、尺寸小，且一颗即为一个像素单元，使得显示屏的单位像素密度高，解析度高；2、一颗即为一个像素单元，相对原件数量少，利于装配。
缺点：1、制成工艺为，第一次成型“塑料”(以下简称“A材料”)固定引线框；第二次成型使用“硅胶或者环氧树脂等透明材料”(以下简称“B材料”)来填充A材料形成的碗杯结构。两种材质需要两次成型，不利于元器件生产；2、A材料和B材料“热膨胀系数”不同，产生的热应力将导致两者产生分层，此变化将导致碗杯内的芯片、焊线结构、固晶导电胶结构被破坏，从而造成元器件失去功能。故，长时间使用于户外温度变化范围大(-40～+85摄氏度)的环境下，易出现失效。
【发明内容】
本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种使用单一封装材质且尺寸小的单一封装材质高解析度LED光源及其制备工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种单一封装材质高解析度LED光源，它包括红LED芯片、绿LED芯片、蓝LED芯片，其特征在于：它还包括外壳及其内封装的引线架，引线架包括四个独立架体，每个架体由上、下表面的水平段及连接两者的垂直段构成，上述架体其中之一的上表面水平段延伸形成有芯片放置平台，其余三个架体的上表面水平段围绕该芯片放置平台设置；所述芯片放置平台上设置有红LED芯片、绿LED芯片、蓝LED芯片，红LED芯片、绿LED芯片、蓝LED芯片通过导线分别对应连接一架体；
上述结构中，所述架体其中之一的上表面水平段延伸，延伸段中内凹形成有碗形芯片放置平台；
上述结构中，所述架体上表面水平段设有开孔；
上述结构中，所述外壳的上半部分为起到控制光形的作用的半圆形突出的透镜。
本发明还涉及一种单一封装材质高解析度LED光源制备工艺，它包括步骤
A)、晶片固定，在金属的引线架中冲压形成的碗杯内点上LED芯片固定胶，使用红LED芯片，绿LED芯片、蓝LED芯片各一颗，分别放在固定胶上，然后送入热风循环烤箱中以150-160℃烘烤60-90分钟进行固化；
B)、焊线，使用超声波金线球焊机将红LED芯片，绿LED芯片、蓝LED芯片焊垫用键合金属丝与相应引线架连接，形成电器回路；
C)、透镜成型，将焊好线的引线架植入模腔，利用二极管注胶设备将单一封装材质注入选定外形的模腔，磨腔加热到150-160℃的温度下3-5分钟，外壳初步固化；
所述步骤C中的单一封装材质包括环氧树脂、光扩散剂和色素；
D)、固化，将初步固化后的材料从模腔中取出，再以125-135℃的温度烘烤180-480分钟，使其完全固化；
E)、切引脚边框，使用冲压模，将连接引脚的边框切除；
F)、引脚成型，使用弯脚机，将引脚按需要的尺寸折弯；
G)、剥离，使用冲压机将成品从引线框架上剥离下来。
本发明的有益效果在于采用此种结构和工艺制成的单一封装材质高解析度LED光源成品尺寸小不超过5.4*5.0mm，且由于制备过程使用的是单一封装材质，不仅不需要两次成型，降低工艺难度和工艺复杂性，还解决了小尺寸LED制作高解析度显示屏会发生的可靠性问题，同时成品还能具备长时间使用于-40至+85摄氏度下不发生问题的可靠性；一颗原件即为一个三基色像素点，便于安装。
【附图说明】
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明的单一封装材质高解析度LED光源整体结构示意图
图2为本发明单一封装材质高解析度LED光源的引线架结构示意图
图3为本发明的工艺流程图
【具体实施方式】
如图1所示，本发明涉及一种单一封装材质高解析度LED光源，它包括外壳9，外壳9的上半部分为半圆形突出的透镜901，可起到控制光形的作用的，在外壳中封装有引线架，参见图2，引线架包括四个独立架体1、2、3、4，每个架体1、2、3、4均由上、下表面的水平段及连接两者的垂直段构成。四个架体1、2、3、4其中之一的架体1上表面水平段延伸，延伸段中内凹形成有碗形芯片放置平台102，其余三个架体2、3、4的上表面水平段围绕该芯片放置平台102设置。在所述的芯片放置平台102上则设置有红LED芯片5、绿LED芯片6、蓝LED芯片7，红LED芯片5、绿LED芯片6、蓝LED芯片7通过导线8分别对应连接一架体1、2、3、4。
进一步的，在上述架体1、2、3、4的上表面水平段可设置开孔，由此可加强成品封装与外壳材质上下两部分的接合力。由此，本产品的架体1、2、3、4的结构有助于提升产品可靠性，且由于没有任何塑胶包袱结构，不易出现膨胀系数不匹配导致的应力问题。
此外本发明还涉及一种单一封装材质高解析度LED光源制备工艺，它包括步骤：
A)、晶片固定，在金属的引线架中冲压形成的碗杯内点上LED芯片固定胶，使用红LED芯片，绿LED芯片、蓝LED芯片各一颗，分别放在固定胶上，然后送入热风循环烤箱中以150-160℃烘烤60-90分钟进行固化；
B)、焊线，使用超声波金线球焊机将红LED芯片，绿LED芯片、蓝LED芯片焊垫用键合金属丝与相应引线架连接，形成电器回路；
C)、透镜成型，将焊好线的引线架植入模腔，与以往工艺不同，本工艺利用二极管注胶设备将单一封装材质(该单一封装材质可能包括环氧树脂、光扩散剂和色素)注入选定外形的模腔，随后将磨腔加热到150-160℃的温度下3-5分钟，外壳初步固化；
D)、固化，将初步固化后的材料从模腔中取出，再以125-135℃的温度烘烤180-480分钟，使其完全固化；
E)、切引脚边框，使用冲压模，将连接引脚的边框切除；
F)、引脚成型，使用弯脚机，将引脚按需要的尺寸折弯；
G)、剥离，使用冲压机将成品从引线框架上剥离下来。

Claims (6)

1.一种单一封装材质高解析度LED光源，它包括红LED芯片、绿LED芯片、蓝LED芯片，其特征在于：它还包括外壳及其内封装的引线架，引线架包括四个独立架体，每个架体由上、下表面的水平段及连接两者的垂直段构成，上述架体其中之一的上表面水平段延伸形成有芯片放置平台，其余三个架体的上表面水平段围绕该芯片放置平台设置；所述芯片放置平台上设置有红LED芯片、绿LED芯片、蓝LED芯片，红LED芯片、绿LED芯片、蓝LED芯片通过导线分别对应连接一架体。
2.如权利要求1所述的单一封装材质高解析度LED光源，其特征在于：所述架体其中之一的上表面水平段延伸，延伸段中内凹形成有碗形芯片放置平台。
3.如权利要求1所述的单一封装材质高解析度LED光源，其特征在于：所述架体上表面水平段设有开孔。
4.如权利要求4所述的单一封装材质高解析度LED光源，其特征在于：所述外壳的上半部分为起到控制光形的作用的半圆形突出的透镜。
5.一种单一封装材质高解析度LED光源制备工艺，其特征在于：它包括步骤
A)、晶片固定，在金属的引线架中冲压形成的碗杯内点上LED芯片固定胶，使用红LED芯片，绿LED芯片、蓝LED芯片各一颗，分别放在固定胶上，然后送入热风循环烤箱中以150-160℃烘烤60-90分钟进行固化；
B)、焊线，使用超声波金线球焊机将红LED芯片，绿LED芯片、蓝LED芯片焊垫用键合金属丝与相应引线架连接，形成电器回路；
C)、透镜成型，将焊好线的引线架植入模腔，利用二极管注胶设备将单一封装材质注入选定外形的模腔，磨腔加热到150-160℃的温度下3-5分钟，外壳初步固化；
D)、固化，将初步固化后的材料从模腔中取出，再以125-135℃的温度烘烤180-480分钟，使其完全固化；
E)、切引脚边框，使用冲压模，将连接引脚的边框切除；
F)、引脚成型，使用弯脚机，将引脚按需要的尺寸折弯；
G)、剥离，使用冲压机将成品从引线框架上剥离下来。
6.如权利要求5所述的单一封装材质高解析度LED光源制备工艺，其特征在于：所述步骤C中的单一封装材质包括环氧树脂、光扩散剂和色素。
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