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
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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