CN103022323A - 一种白光led荧光粉预制组件的制备及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荧光粉预制组件及其制备方法和在白光LED封装中的应用。其特点是根据现有大功率和贴片支架的结构，利用光固化方法，借助模具独立制作荧光粉预制组件，再将该预制组件封装于大功率白光LED或平面贴片式白光LED。本发明能够解决传统封装工艺中荧光粉不均匀问题，保证LED成品各向光学特性的一致性。由于荧光粉不与芯片直接接触，降低了光衰，提高了荧光粉的转换效率。本发明工艺简单；工作效率高，能够显著降低生产成本，便于大规模生产。

Description

一种白光LED荧光粉预制组件的制备及应用
技术领域
本发明涉及LED封装技术领域，具体涉及一种白光LED荧光粉预制组件的制备及应用。 
背景技术
白光LED作为一种新型光源，因具有反应速度快、抗震性好、寿命长、节能环保等优点而快速发展。目前已被广泛应用于景观美化及室内外照明等领域。 
目前有小功率直插式、小功率贴片式和大功率三种白光LED封装方式。无论何种方式，白光的产生均采用在蓝光芯片上涂覆黄色荧光粉的工艺，具体过程如下：先将芯片固定在支架上，在超声焊机上用金线将芯片电极与支架连接；将一定比例的荧光粉和硅胶（或环氧胶）均匀混合后在真空机中利用负压排出气泡，然后将粉与胶的混合物涂覆到芯片上并加热使其固化。对于小功率直插式和大功率型还需要整体灌封，进而制成白光LED成品。 
上述的封装工艺中，荧光粉涂层存在三个问题：其一，由于荧光粉和胶的密度不一致，荧光粉在胶中要缓慢沉淀，在点胶过程中难以保持浓度的一致性，致使产品不同批次乃至同一批次光色度的不一致。同时，每次剩余粉胶混合物不能再使用，造成浪费。其二，在芯片上荧光胶的厚度、均匀度难以控制，致使LED产品各向光色度的不一致。其三，由于荧光粉直接与芯片接触，芯片的长期大量发热会使荧光粉的性能下降，影响LED的使用寿命。因此，有必要提供一种更有效的方法来解决上述的问题。 
发明内容
本发明的目的是提供一种白光LED荧光粉预制组件的制备及应用，即利用现有的荧光粉和透明环氧光固化胶，在模具中利用光固化方法独立制备荧光粉预制组件，然后将该预制组件封装在现有主流大功率LED支架或平面贴片式LED支架上，使芯片发出的蓝光与荧光粉预制组件发出的黄光混合而出白光；从而有效的解决目前LED封装工艺过程中出现的问题。
本发明的白光LED荧光粉预制组件，是由如下步骤制备的：首先制取与支架热沉尺寸大小相符的模具，然后在模具内壁涂覆透明脱膜剂，再将荧光粉与环氧光固化胶混合后进行负气压脱泡制成混合胶体，将混合胶体注射到模具中，在紫外光下照射60-180秒，脱模即得荧光粉预制组件。 
上述模具为不锈钢材质或工程硬塑料材质，其形状为空心圆柱形或圆片形。 
所述的荧光粉为制作白光LED用的钇铝石榴石（YAG）荧光粉。 
其中环氧光固化胶与荧光粉混合的质量比为100：20～40。 
脱膜剂为透明环氧树脂脱模剂。 
所述紫外光取自峰值波长为365nm的高压汞灯或波长为260nm～400nm的紫外LED灯。 
本发明制备的荧光粉预制组件用于封装白光LED。 
用于大功率结构的白光LED的封装方法，包括如下的步骤：首先将蓝光芯片通过绝缘导热胶固定于支架热沉上，再将空心圆柱形的荧光粉预制组件套在支架热沉上，并使预制组件的上方边缘高于放置在热沉上的蓝光芯片0.1-0.3mm；将蓝光芯片电极与支架相应电极焊接；最后采用热固化或光固化方法进行密封。 
所述的热固化方法是将透明硅胶注入到空心圆柱形的荧光粉预制组件与芯片的空间，然后加盖圆片形的预制组件；最后加装透镜罩并填充透明硅胶送入烘箱热固化即完成封装。 
所述的光固化方法是将圆片形的预制组件在环氧光固化胶中浸泡，然后盖在空心圆柱形预制件上，在紫外光下照射60-180秒，加装透镜罩并填充环氧光固化胶，再置入紫外光下照射60-180秒即完成光固化封装。 
用于平面贴片式结构白光LED的封装方法，包括如下的步骤：首先将蓝光芯片通过绝缘导热胶固定于支架热沉上，将芯片电极与支架相应电极焊接后，在贴片式支架杯内注入环氧光固化胶，然后将圆片形的预制组件盖在贴片式支架杯上；或将圆片形的预制组件在环氧光固化胶中浸泡，再盖在贴片式支架杯上，在紫外光下照射60-180秒即完成封装。 
本发明的预制组件及封装方法解决了传统封装工艺中荧光粉不均匀问题，保证LED成品各向光学特性的一致性。而且，通过调节荧光粉与胶的配比，能够精确控制荧光粉薄膜的色温、色坐标、显色指数等参数。本发明的方法减少了荧光粉和胶的浪费，也省去了精密点胶机设备，显著降低生产成本。由于荧光粉不与芯片直接接触，减小了LED的光色受芯片结温变化的影响，降低了光衰。 
本发明的方法操作简便，会大大提高工作效率。 
附图说明
图1：本发明用于大功率LED荧光粉预制组件示意图； 
图2：本发明荧光粉预制组件在大功率支架上封装俯视结构示意图； 
图3：本发明荧光粉预制组件在大功率支架上封装侧视结构示意图； 
图4：本发明用于平面贴片LED封装结构示意图。 
具体实施方式
本发明所用的环氧光固化胶按照申请号为201110374631.6的专利中所描述的方法来制备，具体制备方法如下：将80质量份E-51环氧树脂、20质量份脂环族环氧树脂、4质量份聚醚增韧剂、100质量份甲基六氢邻苯二甲酸酐固化剂、3质量份三芳基硫鎓盐光引发剂加入一起、充分混合搅拌均匀即得。 
下面结合附图对本发明的荧光粉预制组件的制备及后续的封装方法进行具体的描述。 
实施例1 
如图1，采用聚酰胺工程塑料制作模具两件，其中一个的尺寸为高度1mm；厚度0.5mm，内径为3.2mm的空心圆柱形1；另一个尺寸为内径3.7mm；厚度为0.5mm的圆片形2。在模具的内壁涂覆透明环氧树脂脱模剂（泰兴盛丹模具材料公司生产的盛丹牌SZ-218R），按环氧光固化胶：荧光粉=100:40质量比充分混合二者并用负气压去气泡，通过注射器将荧光粉混合胶注入上面制备的空心圆柱形或圆片形的模具内，将模具送入高压汞灯下照射90秒，取出后既得荧光粉预制组件。该预制组件可用于大功率结构LED封装，与传统的涂敷方式相比，能够保证荧光粉的均匀性和光学特性的一致性。 
实施例2 
采用不锈钢制作模具一件，尺寸为内径3mm；厚度为0.3mm的圆片形2。在模具的内壁涂覆透明环氧树脂脱模剂（泰兴盛丹模具材料公司生产的盛丹牌SZ-218R），按环氧光固化胶：荧光粉=100:30质量比充分混合二者并用负气压去气泡，通过注射器将荧光粉混合胶注入上面制备的圆片形模具内，将模具送入高压汞灯下照射60秒，取出后既得荧光粉预制件，该预制件可用于平面贴片式结构LED封装。 
实施例3 
结合图2、图3来说明用于大功率LED的热固化封装应用。预制件有空心圆柱形和圆片形两种，其工艺流程是：在大功率支架7的热沉3上通过导热绝缘胶（深圳正易新材料有限公司生产的正易牌ZYCI1002）将蓝光芯片4固定其上；将空心圆柱形预制组件1套在热沉3之上，预制组件的边缘高度略高出芯片4约0.2mm；在超声焊线机上用金线5将芯片4相应电极与支架引线6连接；将硅胶（道康宁OE-6550）灌注在芯片周围，胶平面与预制组件1边缘平齐；将圆片形的预制组件2盖在预制组件1之上；将透镜罩8扣在支架7之上；在透镜罩8内部空间注入硅胶；置入120℃烘箱中热固化1小时即完成封装。与传统封装相 比，大功率LED的白光各个方向均匀，可以有效的减少光衰。 
实施例4 
结合图2、图3，说明用于大功率LED支架的荧光粉预制组件的另一种光固化封装工艺。其工艺流程是：将空心圆柱形的预制组件1套在支架7的热沉3之上，预制组件1的上方边缘高度略高出热沉3约1mm；通过导热绝缘胶将蓝光芯片4固定在热沉3之上；在超声焊线机上用金线5将芯片4相应电极与支架引线6连接；将圆片形预制组件2在环氧光固化胶中浸泡使其边缘带胶，再盖在预制组件1之上；置于高压汞灯下照射90秒取出；将透镜罩8扣在支架7之上；在透镜罩8内部空间注入环氧光固化胶；再置入高压汞灯下照射120秒固化即完成封装。 封装后的白光LED的优势同实施例3，同时与热固化相比，效率高、节约能源。 
实施例5 
结合图4来说明用于平面贴片式LED支架的荧光粉预制件的封装应用。用于平面贴片式LED的荧光粉预制件是直径为所用贴片支架杯槽的内径、厚度为0.3mm的圆片形。其流程是：将蓝光芯片9通过导热绝缘胶固定在支架12的金属引线平台11之上；在超声焊线机上用金线10将芯片9相应电极与金属引线平台11连接；将环氧光固化胶注入到支架12的杯槽中，基本填平；将圆片形预制组件2加盖在杯槽上；置于高压汞灯下照射90秒取出即完成封装，其贴片式白光LED的发光均匀且批量产品的一致性好，光衰减小。 
除了特殊限定外，对于本发明实施例制备中所用的药品，可以选用本领域常用的其它产品，而不仅限于实施例中的具体记载。 

Claims (10)

1.一种白光LED荧光粉预制组件，是由如下步骤制备的：首先制取与LED支架热沉尺寸大小相符的模具，然后在模具内壁涂覆透明脱膜剂，再将荧光粉与环氧光固化胶混合后进行负气压脱泡制成混合胶体，将混合胶体注射到模具中，在紫外光下照射60～180秒，脱模即得荧光粉预制组件。
2.如权利要求1所述的预制组件，其特征在于所述的模具为不锈钢材质或工程硬塑料材质，其形状为空心圆柱形或圆片形。
3.如权利要求1所述的预制组件，其特征在于所述的荧光粉为制作白光LED用的钇铝石榴石荧光粉。
4.如权利要求1所述的预制组件，其特征在于所述的环氧光固化胶与荧光粉混合的质量比为100：20～40。
5.如权利要求1所述的预制组件，其特征在于所述紫外光取自峰值波长为365nm的高压汞灯或波长为260nm～400nm的紫外LED灯。
6.权利要求1所述的预制组件在封装白光LED中的应用。
7.如权利要求6所述的应用，是用于大功率结构的白光LED的封装，包括如下的步骤：首先将蓝光芯片通过绝缘导热胶固定于支架热沉上，再将空心圆柱形的荧光粉预制组件套在支架热沉上，并使预制组件的上方边缘高于放置在热沉上的蓝光芯片0.1-0.3mm；将蓝光芯片电极与支架相应电极焊接；最后采用热固化或光固化方法进行密封。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于所述的热固化方法是将透明硅胶注入到空心圆柱形的荧光粉预制组件与芯片的空间，然后加盖圆片形的预制组件；最后加装透镜罩并填充透明硅胶送入烘箱热固化即完成封装。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于所述的光固化方法是将圆片形的预制组件在环氧光固化胶中浸泡，然后盖在空心圆柱形预制件上，在紫外光下照射60-180秒，加装透镜罩并填充环氧光固化胶，再置入紫外光下照射60-180秒即完成光固化封装。
10.如权利要求6所述的应用，是用于平面贴片式结构白光LED的封装，包括如下的步骤：首先将蓝光芯片通过绝缘导热胶固定于支架热沉上，将芯片电极与支架相应电极焊接后，在贴片式支架杯内注入环氧光固化胶，然后将圆片形的预制组件盖在贴片式支架杯上；或将圆片形的预制组件在环氧光固化胶中浸泡，再盖在贴片式支架杯上，在紫外光下照射60-180秒即完成封装。
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