CN103219447A - Top-led封装器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种TOP-LED封装器件及其制备方法。该TOP-LED封装器件，包括SMD支架、LED晶片、底涂剂层及灌封胶；所述SMD支架与所述LED晶片电性连接，所述SMD支架的一端设有支架碗杯，所述LED晶片位于所述支架碗杯内的底部，所述底涂剂层设在所述支架碗杯的内壁上，且所述灌封胶填满所述支架碗杯内部。上述TOP-LED封装器件，由于在SMD支架的支架碗杯内壁上设有底涂剂层，能够提高SMD支架与灌封胶的粘结强度，有利于TOP-LED封装器件的长期使用稳定性，提高TOP-LED封装器件的安全可靠性能。

Description

TOP-LED封装器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光二极管领域，特别是涉及一种TOP-LED封装器件及其制备方法。
背景技术
TOP-LED（顶部发光LED）属于贴片式发光二极管（SMD-LED）的一种，因其支架结构具有一定光学碗杯设计，具有出光角度大、光效高、寿命长等特点，现普遍应用于照明、显示屏、以及多功能超薄手机和PDA（掌上电脑）中的背光和状态指示灯中。
TOP-LED的SMD支架通常是由PPA（聚邻苯二甲酰胺）材料与铜、铝等金属骨架注塑成型。在全彩或单色光SMD器件封装方面，灌封胶一般采用环氧树脂；白光照明LED器件方面，灌封胶一般采用硅胶或硅树脂。在实际应用中，环氧树脂能与支架碗杯四周的PPA紧密结合，环氧树脂的硬度较高，在外界环境温度、湿气等影响下，环氧树脂内部形成较大内应力，易造成焊线断裂，出现死灯现象，该情况经常出现在户外显示屏的应用中。硅胶和大部分硅树脂由于耐高温、耐黄化、应力小、光衰小等性能，经常应用在白光LED器件中。但与环氧类胶水相比，硅胶或硅树脂的浸润性较差，与PPA和金属的结合强度低，长久使用时，易与PPA支架剥离，造成安全隐患；在全彩SMD器件方面，胶体与PPA的脱离会造成漏光，混光效果差等现象。
在TOP-LED封装器件的制备方法方面，传统采用点胶工艺进行灌封胶的注胶。该传统点胶工艺为：先在具有一定尺寸设计的SMD支架碗杯内固晶、焊线，然后将灌封胶直接滴入支架碗杯内，固化成型后即得LED封装器件，如传统的TOP-LED3528、5050、5630等产品。该传统点胶工艺，每个支架碗杯内胶量不能精准控制，致使SMD产品色区集中度下降，SMD产品光形不一，增加了库存量，提高了生产成本。
发明内容
基于此，有必要提供一种结构稳定、安全性较高的TOP-LED封装器件。
一种TOP-LED封装器件，包括SMD支架、LED晶片、底涂剂层及灌封胶；所述SMD支架与所述LED晶片电性连接，所述SMD支架的一端设有支架碗杯，所述LED晶片位于所述支架碗杯内的底部，所述底涂剂层设在所述支架碗杯的内壁上，且所述灌封胶填满所述支架碗杯内部。
在其中一个实施例中，所述灌封胶的顶端为凸型、凹型或水平结构。
在其中一个实施例中，所述凸型、凹型或水平结构具有预定规律凸凹变化的粗化表面。
在其中一个实施例中，所述预定规律凸凹变化的粗化表面为波纹状表面。
本发明还提供了一种TOP-LED封装器件的制备方法，包括以下步骤：
在SMD支架的支架碗杯内的底部固定LED晶片；
将所述LED晶片与所述SMD支架电性连接；
在所述支架碗杯内壁上喷涂有机溶剂稀释后的底涂剂，待所述底涂剂中的所述有机溶剂挥发后，形成含底涂剂层的SMD支架；
将所述含底涂剂层的SMD支架放入加热保温的模具内腔中，后将所述模具密封；
通过所述模具的注胶孔向所述模具内腔注射灌封胶，使所述灌封胶完全填充所述模具内腔，并使所述灌封胶加热固化，得到TOP-LED封装器件；及
打开所述模具，取出所述TOP-LED封装器件。
在其中一个实施例中，所述模具的加热温度为40～300℃，所述灌封胶的注入压力为1～140kg/m2，注入速度为0.001～5cm3/sec。
在其中一个实施例中，所述模具包括上模具和下模具，所述含底涂剂层的SMD支架置于所述下模具中，所述上模具覆盖在所述SMD支架顶端。
在其中一个实施例中，所述上模具具有预定规律凸凹变化的粗化表面。
在其中一个实施例中，所述预定规律凸凹变化的粗化表面为波纹状表面。
在其中一个实施例中，所述灌封胶中添加有荧光粉或扩散粉填料。
上述TOP-LED封装器件，由于在SMD支架的支架碗杯内壁上设有底涂剂层，能够提高SMD支架与灌封胶的粘结强度，有利于TOP-LED封装器件的长期使用稳定性，提高TOP-LED封装器件的安全可靠性能。
上述TOP-LED封装器件的制备方法，由于采用注塑成型工艺，将含底涂剂层的SMD支架放入模具中进行灌胶固化，确保每个TOP-LED封装器件的注胶量及固化成型效果的一致性；同时用注塑成型工艺代替传统点胶方式，注胶速度加快，提高了生产效率。
附图说明
图1为一实施方式的TOP-LED封装器件的结构图；
图2为一实施方式的TOP-LED封装器件的制备方法流程图；
图3为实施例1的带有模具的TOP-LED封装器件的结构图；
图4为实施例2的TOP-LED封装器件的结构图；
图5为实施例2的带有模具的TOP-LED封装器件的结构图；
图6为实施例3的TOP-LED封装器件的结构图；
图7为实施例3的带有模具的TOP-LED封装器件的结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明的基本构思为：在SMD支架的支架碗杯内壁上设置一层底涂剂层，后用灌封胶填满支架碗杯内部。TOP-LED封装器件，由于在SMD支架的支架碗杯内壁上设有底涂剂层，能够提高SMD支架与灌封胶的粘结强度，有利于TOP-LED封装器件的长期使用稳定性，提高TOP-LED封装器件的安全可靠性能。
请参阅图1，一实施方式的TOP-LED封装器件100，包括SMD支架110、LED晶片120、导线130、底涂剂层140及灌封胶150。SMD支架110的顶端设有支架碗杯112，LED晶片120位于支架碗杯112内的底部，导线130连接LED晶片120和支架碗杯112，底涂剂层140设在支架碗杯112的内壁上，且灌封胶150填满支架碗杯112内。
支架碗杯112的内壁顶端可设有注胶孔112a。设置注胶孔112a，可避免在注塑成型时影响灌封胶的表面成型效果及出光效果。
SMD支架110与LED晶片120也可以采用其他电性连接方式进行连接，如采用倒装晶片时，可使用共晶焊接方式进行连接。
底涂剂层140中底涂剂的材料包括聚硅氧烷类、硅烷类、丙烯酸树脂类、环氧树脂类、氨基甲酸甲酯类中的一种或一种以上的混合物。本实施方式中的底涂剂的材料为聚硅氧烷类底涂剂。根据SMD支架、灌封胶材质及LED晶片的性能选择底涂剂的种类，底涂剂能够增强SMD支架与灌封胶的结合强度，也能增强LED晶片与灌封胶的结合强度，减少了由外界环境变化所生成的应力对LED封装器件的破坏，提高了LED封装器件的可靠性能。
灌封胶150可以为硅胶、硅树脂或环氧树脂液态光学胶体材料。本实施方式中，灌封胶优选为加成型硅橡胶，具体为台湾天宝有限公司生产的1465A/B胶。加成型硅橡胶具有在交联硫化过程中不产生副产物、收缩率极小、能深层固化等特点。灌封胶中也可以添加荧光粉或扩散粉填料。
当灌封胶中添加荧光粉或扩散粉时，将以一定比例搅拌均匀的混合胶水置于压注机的注胶管内；注胶管与抽真空设备相连，能保证注胶管内处于真空，防止起泡的产生；同时注胶管内附带有搅拌器，防止胶水内荧光粉或扩散粉的沉降，从而保证注射出的灌封胶水中荧光粉或扩散粉的分布均匀性。
灌封胶的顶端可以为凸型、凹型或水平结构。上述凸型、凹型或水平结构也可具有预定规律凹凸变化的粗化表面，具体可为波纹状表面。本实施方式中，灌封胶150的顶端为水平结构，水平结构具有波纹状表面。灌封胶的顶端结构可以根据需要进行设计，能够提高产品的出光率；另外，灌封胶的顶端经过粗化处理后具有波纹状表面，能够降低TOP-LED封装器件的表面反光率，减少“鳞片”现象，提高TOP-LED封装器件的外观品质。
上述TOP-LED封装器件，由于在SMD支架的支架碗杯内壁上设有底涂剂层，能够提高SMD支架与灌封胶的粘结强度，有利于TOP-LED封装器件的长期使用稳定性，提高TOP-LED封装器件的安全可靠性能。
请参阅图2，一实施方式的TOP-LED封装器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S100、在SMD支架的支架碗杯内的底部固定LED晶片。
请参阅图3，对SMD支架110进行除湿后，在支架碗杯112内的底部用固晶底胶固定LED晶片120。
步骤S200、将LED晶片与SMD支架电性连接。
通过导线130将LED晶片120的电极与SMD支架110连接，并用压焊机进行焊线，形成焊线后的SMD支架。
步骤S300、在支架碗杯内壁上喷涂有机溶剂稀释后的底涂剂，待底涂剂中的有机溶剂挥发后，形成含底涂剂层的SMD支架。
在支架碗杯112的内壁上喷涂底涂剂，待底涂剂中的有机溶剂挥发后，形成底涂剂层140。
步骤S400、将含底涂剂层的SMD支架放入加热保温的模具内腔中，后将模具密封。
模具200包括上模具210和下模具220。上模具210和下模具220分别连接加热装置，将上模具210和下模具220进行预热，保持加热保温状态。后将含底涂剂层的SMD支架置于下模具220中，上模具210覆盖在SMD支架110顶端。施压使上模具210和下模具220合模。
上模具和下模具的加热温度分别为40～300℃，优选的，上模具和下模具的加热温度分别为80～170℃。
上模具可以为凹型、凸型或水平结构。凹型、凸型或水平结构也可以具有预定规律凹凸变化的粗化表面，具体可为波纹状表面。本实施方式中，上模具210为水平结构，且水平结构具有波纹状表面。当上模具为凹型、凸型或水平结构时，灌封胶的顶端会形成相对应的结构。根据上模具与支架碗杯接触面的形状，可以设计出灌封胶的形状，从而改善LED器件的光分布，提高出光率。
步骤S500、通过模具的注胶孔向模具内腔注射灌封胶，使灌封胶完全填充模具内腔，并使灌封胶加热固化，得到TOP-LED封装器件。
上模具210设有上模具注胶孔212，支架碗杯112的内壁顶端设有注胶孔112a，上模具注胶孔212与注胶孔112a的位置相对应。在支架上膜腔和支架碗杯上都设有注胶孔，可以避免在注胶时影响灌封胶的表面成型效果及出光效果。
请参阅图3，用注胶针将灌封胶150通过上模具注胶孔212注入模具200内，灌封胶150填充入支架碗杯112中，使灌封胶150完全填充模具200内腔，并使灌封胶150加热固化后，形成TOP-LED封装器件。施压使上模具与下模具合模，在压力作用下加热固化灌封胶，能够使灌封胶与支架碗杯内壁结合紧密，并可提高固化后的灌封胶的致密程度。
注胶针从上模具以一定的速度和压力进行单段或分段注胶，确保灌封胶能完全填充模具内腔。在注胶的同时，调整上模具和下模具的保压值。其中注胶时灌封胶的注入压力范围为1～140Kg/m2，对应的注入速度为0.001～5cm3/sec；上模具和下模具的保压值范围为1～140Kg/m2，且上模具和下模具保压值根据灌封胶的注入压力进行适当调整。
灌封胶进行注胶、固化成型的时间为20～120s。采用注塑成型工艺进行注胶，能够节约注胶及固化成型时间，降低生产成本。
当采用不同灌封胶进行注塑时，结合灌封胶的性能参数和SMD支架尺寸设计，需调整灌封胶的射出速度和射出压力，并同时调整上模具和下模具的保压值。根据支架尺寸、注胶量及胶水性质等因素，可采用一段或分段保压注胶法，一方面能够确保模具内腔中灌封胶的成型度，促使灌封胶与SMD支架紧密接触；另一方面可将灌封胶受热时产生的气体及时从模具内腔中排出，防止气泡的产生。
步骤S600、打开模具，取出TOP-LED封装器件。
释放上模具和下模具上施加的压力，打开模具，从模具中取出TOP-LED封装器件，根据需要，将TOP-LED封装器件冷却至室温、或放入烤箱中进行后续长烤使灌封胶彻底固化。
上述TOP-LED封装器件的制备方法，由于采用注塑成型工艺，将含底涂剂层的SMD支架放入模具中进行灌胶固化，确保每个TOP-LED封装器件的注胶量及固化成型效果的一致性；同时用注塑成型工艺代替传统点胶方式，注胶速度加快，提高了生产效率。
下面结合具体实施例，对TOP-LED封装器件及其制备方法作进一步的阐述。
实施例1
一种TOP-LED封装器件的制备方法，包括以下步骤：
1、在SMD支架的支架碗杯内的底部固定LED晶片。
请参阅图3，SMD支架110为TOP型SMD3528支架，支架碗杯112内壁顶端设有注胶孔112a。
2、将LED晶片与SMD支架电性连接。
3、在支架碗杯内壁上喷涂有机溶剂稀释后的底涂剂，待底涂剂中的有机溶剂挥发后，形成含底涂剂层的SMD支架。
底涂剂的材料为聚硅氧烷类底涂剂，具体由26.5份四乙氧基硅烷部分水解的产物、27.5份四丁基钛酸酯、18.5份溶于甲苯的有机硅MQ树脂、10份1,2-双三乙氧基甲硅烷乙烷在330份烃类溶剂中混合而成。
4、将含底涂剂层的SMD支架放入加热保温的模具内腔中，后将模具密封。
其中，模具200包括上模具210和下模具220。含底涂剂层的SMD支架110置于下模具120中，上模具210覆盖在SMD支架110顶端。上模具210和下模具220分别连接加热装置。施压使上模具210和下模具220合模，合模后，对上模具210和下模具220进行加热保温，上模具210的温度范围为80～100℃，下模具220的温度范围为135～150℃。上模具210上设有上模具注胶孔212，上模具注胶孔212的位置与注胶孔112a的位置相对应。
上模具210为水平结构，且水平结构具有波纹状表面。
5、通过模具的注胶孔向模具内腔注射灌封胶，使灌封胶完全填充模具内腔，并使灌封胶加热固化，得到TOP-LED封装器件。
灌封胶的材料为台湾天宝有限公司生产的1465A/B胶。注胶针从上模具以一定的速度和压力进行注胶，确保灌封胶能完全填充模具内腔。在注胶的同时，调整上模具和下模具的保压值。其中注胶时灌封胶的注入压力范围为50～60Kg/m2，对应的注入速度为0.004～0.006cm3/sec；上模具和下模具的保压值范围为30～70Kg/m2，且上模具和下模具保压值根据对应段灌封胶的注入压力进行调整。注塑灌封胶在模腔内加热固化时间为60s。
6、打开模具，取出TOP-LED封装器件。
如图1所示，通过上述制备方法得到的TOP-LED封装器件100中，灌封胶150的顶端为水平结构，且水平结构具有波纹状表面。该TOP-LED封装器件，由于灌封胶表面经过粗化处理，出光率较高，“鳞片”现象减少，SMD支架与灌封胶的粘结较紧密，TOP-LED封装器件的使用稳定性较高。
实施例2
一种TOP-LED封装器件的制备方法，包括以下步骤：
1、在SMD支架的支架碗杯内的底部固定LED晶片。
请参阅图4，SMD支架310为TOP-SMD3535陶瓷支架。
2、将LED晶片与SMD支架电性连接。
3、在支架碗杯内壁上喷涂有机溶剂稀释后的底涂剂，待底涂剂中的有机溶剂挥发后，形成含底涂剂层的SMD支架。
底涂剂的材料为聚硅氧烷类底涂剂，具体由10份聚甲基氢硅氧烷、4.95份乙烯基三甲氧基硅烷、37.8份庚烷、折合成Pt质量分数为4×10-6的氯铂酸配制得到。
4、将含底涂剂层的SMD支架放入加热保温的模具内腔中，后将模具密封。
其中，模具400包括上模具410和下模具420。含底涂剂层的SMD支架310置于下模具320中，上模具410覆盖在SMD支架310顶端。上模具410和下模具420分别连接加热装置。施压使上模具410和下模具420合模，合模后，对上模具410和下模具420进行加热保温，上模具410温度范围80～100℃，下模具420温度范围为135～150℃。上模具410上设有上模具注胶孔412。
上模具410为凸型结构，且凸型结构具有波纹状表面。
5、通过模具的注胶孔向模具内腔注射灌封胶，使灌封胶完全填充模具内腔，并使灌封胶加热固化，得到TOP-LED封装器件。
灌封胶的材料为台湾天宝有限公司生产的1465A/B胶。注胶针从上模具以一定的速度和压力进行注胶，确保灌封胶能完全填充模具内腔。在注胶的同时，调整上模具和下模具的保压值。其中注胶时灌封胶的注入压力范围为60～70Kg/m2，对应的注入速度为0.005～0.006cm3/sec；上模具和下模具的保压值范围为30～80Kg/m2，且上模具和下模具保压值根据对应段灌封胶的注入压力进行调整。
6、打开模具，取出TOP-LED封装器件。
如图5所示，通过上述制备方法得到的TOP-LED封装器件300中，灌封胶350的顶端为凸型结构，且凸型结构具有波纹状表面。该TOP-LED封装器件，由于灌封胶表面经过粗化处理，出光率较高，“鳞片”现象减少，SMD支架与灌封胶的粘结较紧密，TOP-LED封装器件的使用稳定性较高。
实施例3
一种TOP-LED封装器件的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别点为上模具610为光滑的凹型结构（请参阅图6）。
如图7所示，通过上述制备方法得到的TOP-LED封装器件500中，灌封胶550的顶端为凹型结构。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种TOP-LED封装器件，其特征在于，包括SMD支架、LED晶片、底涂剂层及灌封胶；所述SMD支架与所述LED晶片电性连接，所述SMD支架的一端设有支架碗杯，所述LED晶片位于所述支架碗杯内的底部，所述底涂剂层设在所述支架碗杯的内壁上，且所述灌封胶填满所述支架碗杯内部。
2.根据权利要求1所述的TOP-LED封装器件，其特征在于，所述灌封胶的顶端为凸型、凹型或水平结构。
3.根据权利要求2所述的TOP-LED封装器件，其特征在于，所述凸型、凹型或水平结构具有预定规律凸凹变化的粗化表面。
4.根据权利要求3所述的TOP-LED封装器件，其特征在于，所述预定规律凸凹变化的粗化表面为波纹状表面。
5.一种TOP-LED封装器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在SMD支架的支架碗杯内的底部固定LED晶片；
将所述LED晶片与所述SMD支架电性连接；
在所述支架碗杯内壁上喷涂有机溶剂稀释后的底涂剂，待所述底涂剂中的所述有机溶剂挥发后，形成含底涂剂层的SMD支架；
将所述含底涂剂层的SMD支架放入加热保温的模具内腔中，后将所述模具密封；
通过所述模具的注胶孔向所述模具内腔注射灌封胶，使所述灌封胶完全填充所述模具内腔，并使所述灌封胶加热固化，得到TOP-LED封装器件；及
打开所述模具，取出所述TOP-LED封装器件。
6.根据权利要求5所述的TOP-LED封装器件的制备方法，其特征在于，所述模具的加热温度为40～300℃，所述灌封胶的注入压力为1～140kg/m2，注入速度为0.001～5cm3/sec。
7.根据权利要求5所述的TOP-LED封装器件的制备方法，其特征在于，所述模具包括上模具和下模具，所述含底涂剂层的SMD支架置于所述下模具中，所述上模具覆盖在所述SMD支架顶端。
8.根据权利要求7所述的TOP-LED封装器件的制备方法，其特征在于，所述上模具具有预定规律凸凹变化的粗化表面。
9.根据权利要求8所述的TOP-LED封装器件的制备方法，其特征在于，所述预定规律凸凹变化的粗化表面为波纹状表面。
10.根据权利要求5所述的TOP-LED封装器件的制备方法，其特征在于，所述灌封胶中添加有荧光粉或扩散粉填料。
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