CN103199181A - 用于构造发光二极管封装件的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于构造发光二极管封装件的方法，该发光二极管封装件包含有发光芯片以发出具有第一波长范围的光，该方法包含有以下步骤：将光致发光混合物滴注在发光芯片上，该光致发光混合物能够用于吸收从发光芯片发出的具有第一波长范围的光的部分，以重新发出具有第二波长范围的光；以加热光致发光混合物至预固化温度的方式部分固化光致发光混合物，然后冷却光致发光混合物至预固化温度以下；以及完全固化光致发光混合物，以使得光致发光混合物硬化。本发明同样也公开了一种用于构造发光二极管封装件的装置。

Description

用于构造发光二极管封装件的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于构造发光二极管封装件的方法和装置，该发光二极管封装件包含有发光芯片。 
背景技术
通常，发光二极管（LED:light-emitting diode）封装件包含有载体（如引线框）、布置在载体表面上的LED芯片、用于连接LED芯片与载体的导电导线。每种类型的LED芯片仅仅能够发出电磁波频谱在可见光的频率范围内的窄波长范围的光辐射，--具体地，蓝色LED芯片仅仅发出窄波长范围大约为450-475纳米、正常被视为“蓝”光的辐射；红色LED芯片仅仅发出窄波长范围大约为620-740纳米、正常被视为“红”光的辐射；绿色LED芯片仅仅发出窄波长范围大约为520-570纳米、正常被视为“绿”光的辐射。为了发出更宽波长范围的光辐射，LED封装件可以包含有光致发光混合物（photoluminescent mixture），该光致发光混合物包括能够吸收从LED芯片发出的具有特定波长范围的光辐射的一部分和重新发出不同波长范围的光辐射的光致发光物质（photoluminescent material）。然后，从光致发光混合物重新发出的光辐射和从LED芯片发出的光辐射未被吸收的一部分合并以发出具有期望波长范围的光辐射。例如，一种LED封装件--其能够发出名义上的“白”光—包含有具有光致发光物质的光致发光混合物，如磷（phosphor），其吸收从LED芯片发出的蓝光的一部分以重新发出黄光。然后，从该光致发光混合物重新发出的黄光与从LED芯片发出的未被吸收的蓝光合并，以从LED封装件发出名义上的“白”光。 
使用光致发光混合物以构造LED封装件中存在的问题是：光致发光混合物的物质变化影响重新发出的光辐射的波长范围。光致发光混合物的这种物质变化与光致发光混合物中光致发光物质朝向LED芯片底部的凝固效应（settling effect）有关，其影响了光致发光混合物吸收从LED芯片发出的期望数量的辐射的能力。这接着影响了将要从光致发光混合物重新发出的期望数量的光辐射，以致于期望颜色的光不会从所构造的LED封装件发出。 
所以，本发明的目的在于寻求减少光致发光混合物的物质变化，以便于从包含有光致发光混合物的LED封装件发出的最终的光的波长范围是更为一致地产生所期望的颜色。 
发明内容
于是，本发明第一方面提供一种用于构造发光二极管封装件的方法，该发光二极管封装件包含有发光芯片以用于发出具有第一波长范围的光，该方法包含有以下步骤：将光致发光混合物滴注在发光芯片上，该光致发光混合物能够用于吸收从发光芯片发出的具有第一波长范围的光的部分，以重新发出具有第二波长范围的光；以加热光致发光混合物至预固化温度的方式部分固化光致发光混合物，然后冷却光致发光混合物至预固化温度以下；以及完全固化光致发光混合物，以使得光致发光混合物硬化。 
在光致发光混合物已经被滴注在发光芯片之后，通过包括将光致发光混合物加热至预固化温度而部分固化光致发光混合物的方式，光致发光混合物中的光致发光物质朝向发光芯片的底部的凝固效应得以被阻止，或者至少被减轻，以致于光致发光混合物能够吸收期望数量的、从发光芯片发出的、具有第一波长的光，并重新发出期望数量的具有第二波长范围的光，以便于从所构造的LED封装件发出的光的CCT（相关色温：Correlated Colour Temperature）将会有益地匹配于期望的光的CCT。 
本发明第一方面的一些优选步骤已经描述定义在从属权利要求中。 
例如，部分固化光致发光混合物的步骤可以包括下面的步骤：将光致发光混合物的温度以0.1oC/s至15oC/s之间的速率加速上升至90oC的预固化温度。花费来将光致发光混合物的温度加速上升至预固化温度越快，光致发光混合物中的光致发光物质朝向发光芯片底部的凝固效应将会减少得越多，从而，自LED封装件发出的光的CCT距期望的光的CCT越近。 
该构造LED封装件的方法还可进一步包括以下的步骤：在光致发光混合物被加热至预固化温度之后，将光致发光混合物保持在预固化温度。 
另外，该构造LED封装件的方法还可进一步包括以下的步骤：将多个载体存储在存储设备中，其中，每个载体具有多个带部分固化光致发光混合物的发光芯片；以及随同多个载体加热该存储设备，以完全固化该部分固化的光致发光混合物。 
本发明第二方面提供了一种用于构造发光二极管封装件的装置，该发光二极管封装件包含有发光芯片以用于发出具有第一波长范围的光，该装置包含有：滴涂器，其用于将光致发光混合物滴注在发光芯片上，该光致发光混合物能够用于吸收从发光芯片发出的具有第一波长范围的光的部分，以重新发出具有第二波长范围的光；第一加热设备，其用于部分固化光致发光混合物；以及第二加热设备，其用于完全固化该部分固化的光致发光混合物，以使得光致发光混合物硬化。 
通过提供有用于部分固化滴注在发光芯片上的光致发光混合物的第一加热设备，光致发光混合物中的光致发光物质的凝固效应至少能够被减少，以便于光致发光混合物能够吸收期望数量的、从发光芯片发出的、具有第一波长的光，并重新发出期望数量的具有第二波长范围的光。有益地，从所构造的LED封装件发出的光的CCT将会匹配于期望的光的CCT。 
本发明第二方面的一些优选特征已经描述定义在从属权利要求中。例如，该装置还可进一步包括：存储设备，其用于存储多个载体，每个载体具有多个带部分固化光致发光混合物的发光芯片，其中第二加热设备被操作来加热该存储设备，以完全固化该部分固化的光致发光混合物。 
附图说明
根据本发明的实例现将以示例的方式，参考附图加以详细描述，其中。 
图1所示为构造后的LED封装件的实施例。 
图2所示为用于构造图1的LED封装件的装置的局部，该装置包含有加热设备。 
图3所示为表明使用图2的装置构造LED封装件的步骤的流程示意图。 
图4a所示为图2装置的加热设备，而图4b表明了在构造过程中位于LED封装件的光致发光混合物的温度曲线示意图。 
图5a-5d所示为在构造过程中传输通过图4a的加热设备的引线框，该引线框包含有LED封装件阵列。 
图6所示为在构造过程中位于LED封装件的光致发光混合物的另一种温度曲线。 
具体实施方式
图1所示为构造后的LED封装件100的实施例，其包括：i）载体（在图1中所示为引线框102）；ii）布置在引线框102的孔洞表面上的发光芯片104；iii）导线106，将发光芯片104电性连接至引线框102；iv)完全固化（fully cured）的光致发光层108，其位于引线框102的孔洞中。 
图2所示为用于构造LED封装件100的装置200。该装置200包括：i）传输设备201，用于传输大量的引线框102通过该装置200，每个引线框102具有LED封装件原片（即没有完全固化的光致发光层108的LED封装件）阵列；ii）第一滴涂器202，其用于滴涂第一预定浓度的光致发光混合物进入多个引线框102的孔洞和LED封装件原片的各个LED芯片104上；ii）相关色温（CCT：correlated colour temperature）测试仪（tester）204，其能够测试光的一个或多个特性；iii）第二滴涂器206，其用于滴涂第二预定浓度的光致发光混合物进入多个引线框102的孔洞和LED封装件原片的各个LED芯片104上，其中第二预定浓度低于第一预定浓度；iv)加热设备（在图2中所示为加热通道208），用于部分地固化引线框102的各个孔洞中的光致发光混合物；v）存储设备（所示为料盒210），用于存储多个引线框102。 
具体地，通过混合磷光粉和诸如硅树脂之类的聚合物（或者胶粘物），形成有第一和第二滴涂器202、206中的光致发光混合物。通过使用硅树脂和适当数量的磷光粉混合，第一和第二预定浓度的光致发光混合物能够被获得。 
CCT测试仪204包括具有：带有可编程电气参数的探测设备，能够点亮选定的LED封装件100；光学传感器，能够检测从LED封装件100阵列发出的光的CCT。然后，通过控制器比较所检测的CCT和所期望的光的CCT，以确定第二滴涂器204应该滴注的光致发光混合物的数量，以补偿所检测的CCT和所期望的光的CCT之间的差值。 
图3所示为表明使用装置200构造LED封装件100的步骤的流程示意图300。首先，引线框102被顺序地装载302在传输设备201上，并被传输至第一滴涂器202。从而，在引线框102被传输设备201传输至CCT测试仪204以前，第一滴涂器202滴注304第一预定浓度的光致发光混合物进入每个被装载的引线框102的孔洞中。其后，CCT测试仪204被激活，以测试306从设置在每个被装载的引线框102上的相应的LED封装件原片的阵列发出的光。 
值得注意的是，CCT测试仪204可以是光学传感器，或者是其他能够检测从LED封装件原片的阵列发出的光的一个或多个特性的测量传感器。例如，CCT测试仪204可以是电荷耦合器件（CCD：charge coupled device）或者检测从LED封装件原片的阵列发出的光的CCT的色度计（colorimeter）。可选的是，CCT测试仪204可以是分光仪（spectrometer）。 
特别是，CCT测试仪204和控制器相连，该控制器比较所检测的CCT和所期望的光的CCT，以确定308所检测的CCT距所期望的CCT是否在可接受的范围内。如果所检测的CCT距所期望的光的CCT不在可接受的范围内，那么从而控制器确定应该由第二滴涂器206进一步滴注在已被装载的引线框102的孔洞中的第二预定浓度的光致发光混合物的附加数量，以实现期望的光的CCT。否则，不需要由第二滴涂器206滴注附加数量的第二预定浓度的光致发光混合物。从而，和第一滴涂器202相比，由第二滴涂器206滴注的较低浓度的光致发光混合物允许引线框102的孔洞中的光致发光混合物的浓度能够被调整至距期望的光的CCT在可接受的范围之内。 
但是，值得注意的是，由第二滴涂器206所滴注的光致发光混合物的浓度也可以高于由第一滴涂器202所滴注的光致发光混合物的浓度。 
然后，将引线框102传输至第二滴涂器206。如果从LED封装件原片阵列发出的光的CCT距期望的光的CCT不在可接受的范围之内，那么第二滴涂器206相应地滴注310附加数量的第二预定浓度的光致发光混合物进入已装载的引线框102的各个孔洞之中，以实现期望的光的CCT。否则，LED封装件原片阵列将不会需要来自第二滴涂器206的任何附加数量的第二预定浓度的光致发光混合物。 
其后，将引线框102传送至加热通道208，在那里它会遭受部分固化（partial curing）312。部分固化312的步骤包括将光致发光混合物加热至预固化的温度。特别是，光致发光混合物是由热能通过光致发光混合物的聚合物链（polymer chains）的交联（cross-linking）而被部分地固化。更为重要的是，部分固化312光致发光混合物的步骤应该与完全固化处理相区分--部分固化312光致发光混合物的步骤不会导致光致发光混合物的完全硬化，在这个意义上，在部分固化处理的末期将会仍然存在一些不会发生交联的光致发光混合物的聚合物链。所以，在部分固化处理的末期，给定合适的固化条件如热量的情形下，部分固化的光致发光混合物将会经历进一步的化学反应。对照而言，在完全固化处理的末期，当光致发光混合物在不经历进一步的化学反应的情形下变得稳定时，光致发光混合物的完全固化保证了引线框102的孔洞中的光致发光混合物是安全硬化的，在这个意义上，光致发光混合物的所有聚合物链已经交联。 
在光致发光物质的部分固化312步骤之后，然后将引线框102从加热通道208处卸载314，并存储在料盒210中。在成一批的多个引线框102已经被存储在料盒210中以后，料盒210然后被传送至一炉体中，在该炉体中成一批的多个引线框102完全被固化316。具体地，引线框102的完全固化的步骤316再次包括施加热量，但与先前部分固化的步骤312相比，引线框102的完全固化316的步骤使得引线框102的孔洞中的光致发光混合物完全硬化。另外，完全固化处理花费的时间比部分固化处理更长。例如，光致发光混合物的完全固化处理可能花费在1-3小时之间，而其部分固化处理可能仅仅花费在几十秒至几分钟（如10分钟）。 
值得欣赏的是，本装置200可被配置来执行从LED封装件原片阵列发出的光的CCT的测试306和确定308步骤的更多重复，以及将附加数量的第二预定浓度的光致发光混合物滴注310进入已被装载的引线框102的孔洞中，以提高将要从构造的LED封装件发出的光的期望CCT的精度。 
本发明人已经发现：通过在光致发光混合物已经被滴注进入引线框102的孔洞中之后立即部分固化光致发光混合物，光致发光混合物中光致发光物质的凝固效应能够得以显著地减少。从而光致发光混合物完全固化之后的LED封装件发出的光的CCT有益地和所期望的CCT相匹配。对比而言，在不进行光致发光混合物的部分固化312步骤的情形下，滴注光致发光混合物和光致发光混合物完全固化的步骤之间的空闲时间（通常大约1个小时，有时更多）常常导致光致发光混合物的光致发光物质朝向发光芯片104的底部凝固，藉此影响光致发光混合物吸收由发光芯片104发出光辐射的期望部分的能力，和从而重新发出不同波长范围的光辐射的期望部分的能力。所以，从相应的LED封装件发出的光没有所期望的颜色。 
图4a所示为装置200的加热通道208，而图4b表明了当光致发光混合物在图4a的加热通道208中遭受部分固化312的步骤时的光致发光混合物的温度曲线示意图。 
具体地，加热通道208包含有多个区域，即：i）第一和第二加热区400、402；和ii）冷却区404。在操作过程中，第一和第二加热区400、402被加热至它们各自的温度。由于第一加热区400是用于光致发光混合物温度的加速上升，所以它的温度应该高于大约90oC的预固化温度。例如，第一加热区400可以具有的温度在150oC至300oC之间（如200oC）。所以，当包含有部分固化的LED封装件阵列的引线框102被传输通过第一加热区400时，光致发光混合物的温度从大约为25oC的标准室内温度加速上升至大约90oC的预固化温度。值得注意的是，80oC-130oC之间的其他预固化温度也是可能等同地适合于预固化处理的。 
另外，本发明人也已经发现：花费来将光致发光混合物的温度加速上升至预固化温度越快，光致发光混合物中的光致发光物质朝向发光芯片104底部的凝固效应将会减少得越多，自LED封装件发出的光的CCT距期望的光的CCT越近。光致发光混合物的温度被加速上升至预固化温度的速率可以在0.1oC/s至15oC/s之间。显然，光致发光混合物的温度被加速上升至预固化温度的速率也将会依赖于每个引线框102将被传输通过第一加热区400所花费的时间。例如，如果每个引线框102将被传输通过第一加热区400花费30秒的时间，那么光致发光混合物的温度应被加速上升至90oC的预固化温度的速率将会大约为2oC/s。 
当引线框102被传输通过加热通道208穿越第二加热区402时，光致发光混合物的温度被保持在90oC，如图4b所示。具体地，第二加热区402的温度应该大约为90oC的预固化温度，以便于将光致发光混合物的温度保持在那个预固化温度。光致发光混合物可能花费大约30秒来传输通过第二加热区402，从而，光致发光混合物的温度会保持在90oC一段相同的时间。当引线框102被传输通过加热通道208穿越冷却区404时，光致发光混合物相应地被冷却至低于预固化温度。光致发光混合物可能花费大约另一个30秒来冷却至预固化温度以下。 
图5a-5d所示为传输通过图4a的加热通道208的引线框102，该引线框包含有LED封装件阵列。 
图5a所示为位于第一加热区400的引线框102，在那里光致发光混合物的温度被加速上升至预固化温度。图5b所示为位于第二加热区402的引线框102，在那里光致发光混合物的温度被保持在预固化温度。图5c所示为位于冷却区404的引线框102，在那里光致发光混合物的温度被冷却至预固化温度以下。最后，图5d所示为从加热通道208处被卸载的引线框102。 
具体地，在光致发光混合物的整个预固化处理过程中，加热通道208被配置来连续地从在前的第一加热区400传输引线框102至第二加热区402，并最终穿过冷却区404。但是，当光致发光混合物经历预固化处理时，加热通道208也可以被如此配置以便于引线框102在各个区域400、402、404中保持静止。 
值得欣赏的是，光致发光混合物的其他温度曲线分布图可以用于其部分固化处理。例如，图6所示为光致发光混合物的另一种温度曲线，其另外包括加热光致发光混合物至第二预固化温度115oC，并将光致发光混合物保持在该第二预固化温度，此后将光致发光混合物冷却至该第二预固化温度以下。例如，光致发光混合物的温度被加速上升至第二预固化温度的速率可大约在0.1oC/s至15oC/s之间。对于这个可选的温度曲线，加热通道208可被采用来包括五个区域，该五个区域包括四个加热区和一个冷却区。然而，在已经描述第二预固化温度为115oC的同时，值得注意的是，第二预固化温度可以为100oC -130oC之间的任何温度。 
在不离开本发明的宗旨的情形下，其他实施例同样也是可能的。例如，加热通道208可以包括仅仅一个单独的加热区域，而不是各个加热区域，来用于光致发光混合物的部分固化。而且，其他光致发光物质可以被用于取代磷粉，以制造光致发光混合物。 

Claims (18)

1.一种用于构造发光二极管封装件的方法，该发光二极管封装件包含有发光芯片以用于发出具有第一波长范围的光，该方法包含有以下步骤：
将光致发光混合物滴注在发光芯片上，该光致发光混合物能够用于吸收从发光芯片发出的具有第一波长范围的光的部分，以重新发出具有第二波长范围的光；
以加热光致发光混合物至预固化温度的方式部分固化光致发光混合物，然后冷却光致发光混合物至预固化温度以下；以及
完全固化光致发光混合物，以使得光致发光混合物硬化。
2.如权利要求1所述的方法，其中加热光致发光混合物至预固化温度的步骤包括：以0.1oC/s至15oC/s之间的速率加热光致发光混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其中部分固化光致发光混合物的步骤还进一步包括：在光致发光混合物被加热至预固化温度以后，将光致发光混合物保持在预固化温度。
4.如权利要求3所述的方法，其中部分固化光致发光混合物的步骤还进一步包括：在将光致发光混合物保持在预固化温度之后，将光致发光混合物加热至另一个预固化温度。
5.如权利要求4所述的方法，其中将光致发光混合物加热至另一个预固化温度的步骤包括：以0.1oC/s至15oC/s之间的速率加热光致发光混合物。
6.如权利要求5所述的方法，其中部分固化光致发光混合物的步骤还进一步包括：在光致发光混合物被加热至该另一个预固化温度以后，将光致发光混合物保持在该另一个预固化温度。
7.如权利要求1所述的方法，该方法还包含有以下步骤：
将多个载体存储在存储设备中，每个载体具有多个带部分固化光致发光混合物的发光芯片；以及
随同多个载体加热该存储设备，以完全固化该部分固化的光致发光混合物。
8.一种用于构造发光二极管封装件的装置，该发光二极管封装件包含有发光芯片以用于发出具有第一波长范围的光，该装置包含有：
滴涂器，其用于将光致发光混合物滴注在发光芯片上，该光致发光混合物能够用于吸收从发光芯片发出的具有第一波长范围的光的部分，以重新发出具有第二波长范围的光；
第一加热设备，其用于部分固化光致发光混合物；以及
第二加热设备，其用于完全固化该部分固化的光致发光混合物，以使得光致发光混合物硬化。
9.如权利要求8所述的装置，其中加热设备包括多个各自的用于将光致发光物质加热至预固化温度、用于将光致发光物质保持在预固化温度和用于冷却光致发光物质至预固化温度以下的区域。
10.如权利要求8所述的装置，其中加热设备被操作来以0.1oC/s至15oC/s之间的速率加热光致发光混合物至第一预固化温度。
11.如权利要求10所述的装置，其中第一预固化温度位于80oC至130oC之间。
12.如权利要求10所述的装置，其中加热设备被操作来在光致发光混合物被加热至第一预固化温度以后，将光致发光混合物保持在第一预固化温度。
13.如权利要求12所述的装置，其中加热设备被操作来将光致发光混合物保持在第一预固化温度以后，将光致发光混合物加热至第二预固化温度。
14.如权利要求13所述的装置，其中加热设备被操作来以0.1oC/s至15oC/s之间的速率将光致发光混合物加热至第二预固化温度。
15.如权利要求14所述的装置，其中第二预固化温度位于100oC至130oC之间。
16.如权利要求14所述的装置，其中加热设备被操作来将光致发光混合物加热至第二预固化温度以后，将光致发光混合物保持在第二预固化温度。
17.如权利要求16所述的装置，其中加热设备被操作来将光致发光混合物保持在第二预固化温度之后，冷却光致发光混合物至第二预固化温度以下。
18.如权利要求8所述的装置，该装置还包括：
存储设备，其用于存储多个载体，每个载体具有多个带部分固化光致发光混合物的发光芯片，其中第二加热设备被操作来加热该存储设备，以完全固化该部分固化的光致发光混合物。
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