CN102856473A - 一种led光源封装调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED光源封装调整方法，属于LED封装方法技术领域。将LED芯片固定在基板上，上述的基板上有印刷电路层；分别将芯片负极与基板的印刷电路层负极相连，芯片的正极与基板的印刷电路层正极相连，然后将基板的正极和负极相连；按照比例配好荧光粉和硅胶的混合物，并将荧光粉和硅胶混合物涂覆在芯片上；将直流电源的两极分别连接在芯片上和基板背面；将调整到要求的光源放入烤箱内烘烤。本发明提供的LED光源封装调整方法，可以使荧光粉更加均匀的分布在所需要的位置，最终生产出来的LED光源之间色温、色坐标、光通量等技术参数的一致性更高，减少了荧光粉浪费。

Description

一种LED光源封装调整方法

技术领域

本发明提供了一种LED光源封装调整方法，特别涉及一种采用电场控制荧光粉涂覆的光源封装方法，属于LED封装方法技术领域。

背景技术

半导体照明作为新一代的照明技术，具有很多优点：节能、环保、长寿命、响应快等，近年来发展非常迅速。

白光LED作为目前应用最广泛的产品，其基本实现原理有以下几种：1、用蓝光芯片涂覆黄色荧光粉，通过蓝光和黄光的混合来实现白光，根据要求的不同，有的还在黄色荧光粉中掺入一定比例的红色荧光粉或者红色荧光粉及绿色荧光粉的混合物；2、用红绿蓝三种颜色的芯片组合封装，选定一定功率比的红绿蓝三种颜色芯片就可以得到要求的白色光，这种方法不需要用到荧光粉；3、在紫外芯片上涂覆红绿蓝三基色荧光粉，采用与传统荧光灯相似的发光原理，来实现白光，这种方法的优点是荧光粉的价格便宜，调配工艺成熟，缺点是紫外芯片的价格较高，技术不成熟；此外还有用单一芯片来实现白光的方法等。考虑到工艺方便性，技术成熟性，材料的易得与否等各种因素，第一种方案是目前应用最多，也是最成熟的方案，目前的LED封装基本都是采用这一路线。

LED封装作为半导体照明产业最重要的一环受到人们的广泛关注。目前的白光LED封装工艺为基本相同：1、固晶，将芯片固定在基板上，其中基板上某些位置有电路层和反光层，芯片固定在反光层上；2、焊线，根据设计需求，用金线将芯片之间的电路连通，电路连接方式为串联或者并联或者串并联，并将芯片电路与基板上电路层的电路相连；3、涂覆荧光粉，将按照生产要求配好的荧光粉和硅胶混合物涂覆在芯片表面，由于荧光粉和硅胶的涂覆量比较大，实际涂覆过程中，大部分的荧光粉会流淌到反光层表面，部分的荧光粉也就沉淀到反光层上，造成了一定的浪费，4、固化，将涂覆好荧光粉和硅胶混合物的光源半成品放入烘箱内烘烤使硅胶固化。最后还要经过测试和分选。

在上述工艺中，由于荧光粉的重量关系，在涂覆荧光粉这个环节中，荧光粉会发生沉淀，而且由于目前使用的荧光粉颗粒有增大化的趋势，这就造成荧光粉在芯片上的分布不均。如图1所示，具体表现是：涂覆荧光粉后，部分荧光粉会沉淀在芯片表面，但是在芯片表面的分布并不均匀，还有一部分荧光粉沉淀到芯片边缘，这部分的荧光粉会导致光源的“黄圈”产生，此外还有一部分光源沉淀到基板上，上述种种导致封装出来的光源色温、色坐标、光通量等参数差异明显，不但不同批次之间差异明显，即使同一批次光源之间的参数也有一定的差别，最终光源的一致性比较低，这也就直接导致了后续分选的工作量增加。有的厂家为了改善这种问题，提高光源参数的一致性，在分选后，会对不符合要求的光源进行补粉操作，就是在封装好的光源上面再涂覆一次荧光粉，这一次涂覆的量比较少，然后再进行一次固化、分选操作，这种方法虽然提高了光源产品的一致性，但是大大增加了工作量。另外由于上述步骤中，芯片周围的基板上等一些不需要涂覆荧光粉的地方，也涂覆上了荧光粉，还造成了荧光粉的浪费。

发明内容

为了解决上述LED封装时荧光粉涂覆过程中产生的荧光粉分布不均，荧光粉沉淀、荧光粉浪费等问题，同时减少后续分选工序的工作量，甚至不再分选，本发明提供了一种LED光源封装调整办法，通过这种办法，可以在封装的过程中，对荧光粉的分布进行调整，使荧光粉均匀的聚集在芯片表面和周围或者使荧光粉远离芯片，以此来实现对LED光源的色温、色坐标等参数的调整。

采用的技术方案是：

一种LED光源封装调整办法，包含以下步骤：

(1)将LED芯片固定在含有印刷电路层的基板上；

(2)将芯片负极与基板的印刷电路层负极相连，芯片的正极与基板的印刷电路层正极相连，然后将基板的印刷电路层正极和印刷电路层负极相连；

(3)按照比例配好荧光粉和硅胶的混合物，搅拌后，涂覆在芯片上；

(4)将直流电源的两极分别连接在芯片和基板背面，使芯片与基板之间产生电场，保持一定时间，撤去直流电源，作为光源半成品；

(5)将所述的光源半成品放入烤箱内烘烤。

本发明的原理是：在荧光粉和硅胶的混合过程中，由于需要不断的搅拌，荧光粉和硅胶会不断的摩擦，而荧光粉属于无机物，电负性弱，硅胶属于有机物，电负性强，这样在摩擦的过程中，荧光粉会带正电荷，而硅胶会带负电荷，由于荧光粉在硅胶内呈颗粒分布，因此在荧光粉和硅胶这个整体上如果加一电场的话，荧光粉就会在电场内运动，具体表现是在硅胶内聚集或者扩散。

上述的步骤(1)中，可以采用常规的固晶工艺将LED芯片固定在基板上。上述的基板的材料可以采用公知的基板材料，例如：铝、陶瓷等。

作为本发明进一步改进的方案，当上述步骤(1)中的芯片为2个以上时，采用常规焊线工艺将芯片与芯片相连，芯片与芯片之间的连接方式为串联、并联或者串并联。

作为本发明的一个方案，上述步骤(4)中，所述的直流电源的负极接在芯片上，正极接在基板背面，采用这样的方式，会形成一个由基板指向芯片的电场，荧光粉在电场的作用下会向芯片处聚焦，最终荧光粉颗粒聚积于芯片的表面，而较少沉积甚至不沉积于反光层表面。可以使芯片表面的荧光粉更加集中、均匀，并减少了沉积于反光层表面的荧光粉的浪费。

作为本发明的另一个方案，上述步骤(4)中，直流电源的正极接在芯片上，负极接在基板背面。由于在实际操作中，硅胶是涂于芯片的表面，这样的覆涂的方式很容易造成硅胶在芯片表面的分布不均匀，主要表现是厚度不均，有些部位的硅胶多，而有些部位会较少，这样在固化之后，会造成芯片表面荧光粉的分布不均匀，硅胶厚度较厚的位置，荧光粉也多，硅胶厚度偏薄的位置，荧光粉也偏少。而通过这样的技术方案后，可以使荧光粉在电场的作用下远离芯片运动，并集中于硅胶的表面，在经过一定时间的移动、平衡后，可以在硅胶的表面可以形成一个均匀、稳定的荧光粉层，此时，再进行固化之后，在芯片的表面形成的荧光粉会更加均匀，解决了硅胶厚度不均匀的问题。

上述步骤(4)中，电源电压优选为3～400V，进一步地，更优选50～100V；接上电源并产生电场后，可以通过改变通电的时间来实现不同的荧光粉的聚集或分散程度，一般来说，通电的时间短，荧光粉的移动量就少，而通电时间足够长时，荧光粉就会有充分地运动，直至形成稳定状态。在本发明的方案中，通电时间优选为1～10000s，进一步地，更优选1000～2000s。

作为本发明进一步改进的方案，上述基板背面和芯片之间的电路为开路状态。这样基板背面和芯片之间将只会有电场而不会有电流，带有正电荷的荧光粉颗粒将会根据电场方向的不同，而向不同的方向运动。

上述的步骤(4)制备好了光源半成品后或者步骤(5)烘烤完成后，可以解除基板的印刷电路层正极和印刷电路层负极之间的连接。无论放在步骤(4)后还是步骤(5)之后解除，都不会影响到本发明的技术方案的实现。

有益效果

与传统封装工艺相比，本发明提供的LED光源封装调整方法，可以使荧光粉更加均匀的分布在所需要的位置，例如芯片表面，芯片侧面，根据需要，这种分布方式可以为聚集式或者分散式，由于荧光粉分布比传统封装方法实现的分布更加均匀，最终生产出来的LED光源之间色温、色坐标、光通量等技术参数的一致性也就会更高，此外在使荧光粉聚集的过程中，可以充分利用到沉淀到基板上的荧光粉，提高了荧光粉的利用率，减少了荧光粉浪费。

附图说明

图1是采用传统封装方法制造的COB(chip on board)光源结构示意图；

图2是采用本发明所述方法的COB光源的基板和芯片的连接关系示意图；

图3是采用本发明所述方法分别在芯片和基板上加电压后制造的COB光源结构示意图，其中芯片方向通负电，基板方向通正电；

图4是采用本发明所述方法分别在芯片和基板上加电压后制造的COB光源结构示意图，其中芯片方向通正电，基板方向通负电；

其中：1是基板；21是印刷电路层正极；22是印刷电路层负极；3是芯片；4是荧光粉；5是硅胶；6是直流电源。

具体实施方式

实施例1

本发明所提供的LED光源封装调整办法，基本工艺中的固晶、焊线、涂覆荧光粉等工艺和传统封装方法中工艺相同，包括：

固晶：如图2所示，将芯片3固定在基板1上，其中基板1上某些位置有电路层和反光层，芯片3固定在反光层上，芯片数量为2个以上，基板1材料为铝；

焊线：如图2所示，根据设计需求，用金线将芯片3之间的电路连通，电路连接方式可以为为串联、并联、串并联，本实施例中采用串联方式。将芯片3负极与基板1的印刷电路层负极22相连，芯片3的正极与基板1的印刷电路层正极21相连，然后将基板1的印刷电路层正极21和印刷电路层负极22相连；焊盘正负极21、22与基板1之间有绝缘层(图中未画出)；

涂覆荧光粉：将按照生产要求配好的荧光粉4和硅胶5混合物，搅拌，由于荧光粉4在混合的过程中，不断与硅胶5摩擦，电荷发生转移，荧光粉4带正电，硅胶5带负电，将混合物涂覆在芯片3表面，必要时让荧光粉4和硅胶5的混合物在基板1上流平；

接下来，如图3所示，将直流电源6的负极接在线路层的焊盘上，直流电源6的正极接在基板1的背面，由于芯片3的两端都分别连接在焊盘上，这时每个芯片3都处于等电位状态，芯片3的p-n结也不会被击穿，这样就形成了一个方向为基板1到芯片3方向的电场，设置电源电压为50V，由于荧光粉4带正电，所以荧光粉4会聚集在芯片3的周围，随着电压的升高、时间的延长，大量的荧光粉4都会积聚在芯片3的表面和四周，通电时间为2000s，撤去直流电源6。

固化：将涂覆好荧光粉4和硅胶5混合物的光源半成品放入烘箱内烘烤使硅胶固化，这样就得到了各种参数较为一致的光源成品。最后再解除基板1的印刷电路层正极21和印刷电路层负极22之间的连接。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：在芯片3上接直流电源1的正极，在基板1背面接负极，基板1背面和芯片3之间的电路为开路状态。

如图4所示，设置电源电压为75V，在电场的作用下，荧光粉4会向远离芯片3的方向运动，从各芯片3周围扩散开，随着电压的升高，时间的延长，几乎所有的荧光粉4都会扩散到硅胶5的上部，形成均匀的荧光粉层，通电时间1500s，此时将光源半成品放入烤箱内固化，即可得到光色一致性较高的光源成品，采用这样的操作方法，就避免了荧光粉在芯片表面的分布不均匀。

实施例3

本实施例采用的步骤和装置同实施例1，区别在于电源电压为100V，通电时间为1000s。同样可以制备出光色一致性较高的光源成品。

实施例4

本实施例采用的步骤和装置同实施例1，区别在于电源电压为3V，通电时间为10000s，基板1材料为陶瓷。同样可以制备出光色一致性较高的光源成品。

实施例5

本实施例采用的步骤和装置同实施例1，区别在于电源电压为400V，通电时间为1s，基板1材料为陶瓷。同样可以制备出光色一致性较高的光源成品。

Claims (8)

1.一种LED光源封装调整方法，包括以下步骤：

(a)将LED芯片固定在含有印刷电路层的基板上；

(b)将芯片负极与基板的印刷电路层负极相连，芯片的正极与基板的印刷电路层正极相连，然后将基板的印刷电路层正极和印刷电路层负极相连；

(c)按照比例配好荧光粉和硅胶的混合物，搅拌后，涂覆在芯片上；

(d)将直流电源的两极分别连接在芯片和基板背面，使芯片与基板之间产生电场；撤去直流电源，作为光源半成品；

(e)将所述的光源半成品放入烤箱内烘烤。

2.根据权利要求1所述的LED光源封装调整方法，其特征在于：所述的芯片为2个以上，通过焊线方法将芯片与芯片相连；芯片与芯片之间的连接方式为串联、并联、或者串并联。

3.根据权利要求1所述的LED光源封装调整方法，其特征在于：步骤(4)中，直流电源的正极接在芯片上或基板背面，相应地负极连接在基板背面或芯片上。

4.根据权利要求1所述的LED光源封装调整方法，其特征在于：步骤(4)中，基板背面和芯片之间的电路为开路状态。

5.根据权利要求1～4任一项所述的LED光源封装调整方法，其特征在于：直流电源的电压为3～400V。

6.根据权利要求5所述的LED光源封装调整方法，其特征在于：其特征在于所述的电压为50～100V。

7.根据权利要求1～4任一项所述的LED光源封装调整方法，其特征在于：步骤(4)中，通电的时间为1～10000s。

8.根据权利要求7所述的所述的LED光源封装调整方法，其特征在于：所述的时间为1000～2000s。

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