CN103474556B - 一种机械式封装led器件及机械式封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式封装LED器件及封装方法，LED器件包括基板，基板设有腔体，腔体内设有LED芯片；在基板上位于腔体的上边缘设有下凹的台阶，台阶上设有透明窗片，在基板上设有压制透明窗片的压板，基板和压板之间设有紧固件。封装方法是固晶—放置透明窗片—固定压板。该LED器件和封装方法解决了紫外环境下树脂、有机硅材料极易老化变质或在一些高低温、高功率或污染的情况下，封装材料出现破裂、烧焦或反应等问题，防止器件失效，提升了LED器件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及LED器件及封装方法。
背景技术
目前，LED器件的封装多采用硅胶、环氧树脂等有机材料对芯片进行密封保护，经固化后实现封装，这些材料透明性好、易于操作、能提高光取出量，但耐紫外性能差，在紫外环境下极易老化变质，另外在一些高低温、高功率或污染的情况下，封装材料会出现破裂、烧焦或化学反应等问题，结果导致器件失效。因此对于有机材料不适合的紫外LED器件以及应用于特殊高温、高紫外、高污染等恶劣环境下的器件，寻求适合的封装工艺非常必要。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种机械式封装LED器件，该LED器件的结构简单，在高温、强紫外线或高污染环境下不易失效，使用寿命长。
本发明的第二目的是提供一种机械式封装LED器件的封装方法，该封装方法在无需加热的情况下能保证封装的气密性，在高温、强紫外线或高污染环境下不易失效，使用寿命长。
为达到上述第一目的，一种机械式封装LED器件，包括基板，基板设有腔体，腔体内设有LED芯片；在基板上位于腔体的上边缘设有下凹的台阶，台阶上设有透明窗片，在基板上设有压制透明窗片的压板，基板和压板之间设有紧固件。
上述结构，紧固件的机械力传导到压板上，压板施加压力给透明窗片，透明窗片压合在台阶上，实现气密封装，这样就不需要在LED芯片上封装硅胶或环氧树脂，使得该LED器件在高温、强紫外线或高污染环境下不易失效，使用寿命长。而且该LED器件的结构也简单。
作为改进，在透镜窗片和台阶之间设有密封圈，以提高密封性能。
作为改进，在基板承载LED芯片的表面的水平方向上，压板的内侧边缘位于台阶边缘的外侧，使压板作用在透明窗片上的力由台阶支承，防止透明窗片因受压板压力不均而被损坏，同时避免LED芯片发出的光被压板遮挡。
作为具体化，所述的紧固件为螺钉或铆钉。
为达到上述第二目的，一种机械式封装LED器件的封装方法包括以下步骤。
（1）将LED芯片设置在基板腔体内的固晶区内。
（2）将透明窗片放置到台阶上。
（3）将压板通过紧固件安装到基板上，压板安装好后压制在透明窗片上，完成LED器件的封装。
上述封装方法，紧固件产生的机械力通过压板传递给透明窗片，透明窗片与台阶紧密接触实现气密封装，这样就不需要在LED芯片上封装硅胶或环氧树脂，封装过程中不需要加热烘烤树脂或有机硅胶。解决了紫外环境下树脂、有机硅材料极易老化变质或在一些高低温、高功率或污染的情况下，封装材料出现破裂、烧焦或反应等问题，防止器件失效，提升了LED器件的使用寿命。
作为改进，在放置透明窗片前先在台阶上放置密封圈，使密封圈位于台阶和透明窗片之间。在安装紧固件时，紧固件产生的机械力通过刚性压板传递给透明窗片，透明窗片进而对密封圈产生挤压力，迫使密封圈发生弹性形变，填充透明窗片和基板间缝隙，使气密性更好。
附图说明
图1为机械式封装LED器件的装配图。
图2为机械式封装LED器件的分解图。
图3为基板的结构示意图。
图4为基板的俯视图。
图5为压板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
如图1和图2所示，机械式封装LED器件包括基板1、LED芯片2、密封圈3、透明窗片4、压板5及紧固件6。
如图3和图4所示，基板1设有腔体11，腔体11的底面为固晶区，在基板上位于腔体的上边缘设有下凹的台阶12；基板材质可为金属、陶瓷等材质。
上述的LED芯片可以为单颗芯片，也可以为集成芯片阵列，LED芯片2通过固晶或共晶工艺固定于固晶区上，并完成电路连接。
所述密封圈3材料为硅橡胶、氟橡胶或氟硅橡胶等耐高温、抗老化材质。密封圈3放置在台阶12上。
所述透明窗片4材料为玻璃、PC、PMMA等高透过率材质，透明窗片4设置在密封圈上。
所述压板5材料为金属、硬质塑料等刚性材料；如图5所示，压板5的中部设有孔51，便于出光。压板5通过紧固件6固定在基板上，压板压制在透明窗片4上。在基板承载LED芯片的表面的水平方向上，压板的内侧边缘位于台阶边缘的外侧，使压板作用在透明窗片上的力由台阶支承，防止透明窗片因受压板压力不均而被损坏，同时避免LED芯片发出的光被压板遮挡。
所述的紧固件6为铆钉或螺钉，优选螺钉，这样，对应的在基板1上设有螺钉孔13，在压板5上设有过孔52，利用螺钉紧固压板。
机械式封装LED器件的封装方法包括以下步骤。
（1）将LED芯片2通过固晶或共晶工艺固定于固晶区上，并完成电路连接。
（2）将密封圈3放置在台阶12上。
（3）将透明窗片4放置到密封圈3上。
（4）将压板5通过螺钉安装到基板1上，压板5安装好后压制在透明窗片4上，密封圈挤压变形，完成LED器件的封装。
在本实施方式中，螺钉紧固后，螺钉产生的机械力通过压板5传递给透明窗片4上，透明窗片4进而对密封圈3产生挤压力，迫使密封圈3发生弹性形变，填充透明窗片和基板间缝隙，并在透明窗片4下方形成空腔。这样就不需要在LED芯片上封装硅胶或环氧树脂，封装过程中不需要加热烘烤树脂或有机硅胶。解决了紫外环境下树脂、有机硅材料极易老化变质或在一些高低温、高功率或污染的情况下，封装材料出现破裂、烧焦或反应等问题，防止器件失效，提升了LED器件的使用寿命，而且该结构的LED器件的结构也简单。
Claims (5)
1.一种机械式封装 LED 器件，包括基板，基板设有腔体，腔体内设有 LED 芯片 ；其特征在于：在基板上位于腔体的上边缘设有下凹的台阶，台阶上设有透明窗片，在基板上设有压制透明窗片的压板，基板和压板之间设有紧固件；在基板承载LED芯片的表面的水平方向上，压板的内侧边缘位于台阶边缘的外侧；紧固件的机械力传导到压板上，压板施加压力给透明窗片，透明窗片压合在台阶上，实现气密封装。
2.根据权利要求 1 所述的机械式封装 LED 器件，其特征在于 ：在透镜窗片和台阶之间设有密封圈。
3.根据权利要求 1 所述的机械式封装 LED 器件，其特征在于 ：所述的紧固件为螺钉或铆钉。
4.一种机械式封装 LED 器件的封装方法，其特征在于包括以下步骤 ：
（1）将 LED 芯片设置在基板腔体内的固晶区内 ；
（2）将透明窗片放置到台阶上 ；
（3）将压板通过紧固件安装到基板上，压板安装好后压制在透明窗片上，完成 LED 器件的封装；
其中，在基板承载LED芯片的表面的水平方向上，压板的内侧边缘位于台阶边缘的外侧；紧固件的机械力传导到压板上，压板施加压力给透明窗片，透明窗片压合在台阶上，实现气密封装。
5.根据权利要求 4 所述的机械式封装 LED 器件的封装方法，其特征在于 ：在放置透明窗片前先在台阶上放置密封圈，使密封圈位于台阶和透明窗片之间。
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