CN103943764A - 模压一体化封装led光源的成型模具及成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模压一体化封装LED光源的成型模具及成型方法，该成型模具一种模压一体化封装LED光源的成型模具，用于封装LED芯片，包括承载板、围框以及模体；所述LED芯片设置在该承载板上，所述围框与所述承载板配合，界定出一个容置空间；所述模体的外形尺寸与所述容置空间相适配，且下表面形成有若干个模腔单元，所述模腔单元对应所述LED芯片的位置设置。本发明一个方面很好地保留了注塑成型方法的优点，使LED光源尺寸的控制更加精确，保证了很好的尺寸一致性，并能够精确控制封装LED光源外形尺寸的中心与芯片中心重合度，并且生产效率和精度都会大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及LED成型设备及成型方法，更具体地说，涉及一种模压一体化封装LED光源的成型模具及成型方法。
背景技术
LED低价化的趋势让业界不断寻找可降低生产成本的制作工艺，LED无封装技术以其成本低、集中性好、可信赖度高、光学控制灵活等优势逐渐被业界所采用。所谓的LED无封装技术并非是省去了整个封装环节，而通常是指省去了金线封装的工艺，其并不会省略覆盖芯片的硅胶。相关技术中的无封装LED的成型方法主要有两种：切割成型和模具成型（即注塑成型）。
切割成型是指先将多个LED芯片间隔地排布于一个平面上，再整体涂覆硅胶，再加热使硅胶固化，最后通过切割的方式形成独立的封装LED光源颗粒。此方法中，由于硅胶自身的弹性，使切割尺寸难于控制，切割后的封装LED光源外形尺寸的中心与芯片中心重合度不佳，易造成SMT时贴片偏移。
模具成型是指先提供带有与无封装LED的外形尺寸相应的模腔的模具，再将LED芯片防止在模具中，涂布硅胶后，并在硅胶固化后脱模，形成独立的无封装LED。此方法与切割成型相比，能够较好地保证，无封装LED外形尺寸的中心与芯片中心具有较好的重合度。然而，由于此方法制作出的无封装LED为单独个体，后期还要进行重新编带等操作才能进行贴片操作，费事费力。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种模压一体化封装LED光源的成型模具以及成型方法。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种模压一体化封装LED光源的成型模具，用于封装LED芯片，包括承载板、围框以及模体；所述LED芯片设置在该承载板上，所述围框与所述承载板配合，界定出一个容置空间；所述模体的外形尺寸与所述容置空间相适配，且下表面形成有若干个模腔单元，所述模腔单元对应所述LED芯片的位置设置。
在一些实施例中，所述模体包括若干排胶孔，所述若干排胶孔分别设置于相邻的模腔单元之间，以排除空气和多余的硅胶等透明封装材料。
在一些实施例中，该成型模具还包括上盖，该上盖凸设有若干顶针，这些顶针分别与所述若干排胶孔对应，且两者的尺寸相适配。
在一些实施例中，所述若干模腔单元阵列式排布。
在一些实施例中，，所述围框呈圆筒状，所述模体呈圆形板状，且所述模体的直径与所述围框的内径相适配。
还提供一种模压一体化封装LED光源的成型方法，包括如下步骤：
提供成型模具，所述成型模具包括承载板、围框以及模体；所述围框成贯通的筒状，所述模体的外形尺寸与所述围框的内部相适配，所述模体的下表面形成有若干个呈预定规则排列的模腔单元；
用承载膜片将若干个LED芯片临时附着在承载板的上表面，LED芯片在承载膜片上排布与模体的模腔单元的排列相对应；
将围框固定到承载板的上表面，并围绕在承载膜片外围；
将液态透明封装材料注入围框中；
使模体及透明处于真空状态；
向下压合模体与承载板闭合，将透明封装材料分隔成若干个透明封装材料单元，并使LED芯片浸入透明封装材料单元中；
令透明封装材料单元固化，LED芯片固定在透明封装材料单元中；
将模体抬起，使模体与透明封装材料单元脱离；
将承载膜片从承载板上剥离，形成一体式封装LED光源。
在一些实施例中，所述模体上形成有若干排胶孔，分别形成于相邻的模腔单元之间；所述成型模具还包括上盖，所述上盖上设置有分别与所述若干排胶孔相配合的若干顶针。
在一些实施例中，所述LED芯片为LED倒装芯片，所述透明封装材料为混有荧光粉的硅胶，所述透明封装材料单元是通过加热的方式实现固化。
在一些实施例中，在所述向下压合模体与承载板闭合的步骤之前，还包括将脱模剂喷涂于模体的模腔单元内表面的步骤。
在一些实施例中，所述承载膜片为热剥离膜，所述若干个LED芯片是通过该热剥离膜临时粘在承载板的上表面；所述将承载膜片从所述承载板上剥离的步骤是：加热所述承载板，使所述热剥离膜与承载板粘合的一面失去粘性，从而实现剥离。
本发明的有益效果包括：
1）很好地保留了注塑成型方法的优点，使LED光源尺寸的控制更加精确，保证了很好的尺寸一致性，并能够精确控制封装LED光源外形尺寸的中心与芯片中心重合度。
2）最终产品为整片排列的封装LED光源，可直接利用现有的固晶设备对该封装LED光源光源进行贴片操作，无需重新编带，生产效率和精度都会大大提高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明第一实施例中的模压一体化封装LED光源的成型模具的剖面分解示意图；
图2是图1所示承载板的平面结构示意图；
图3是图1所示围框的平面结构示意图；
图4是图1所示模体的平面结构示意图；
图5是图1所示上盖的平面结构示意图；
图6是将LED倒装芯片通过热剥离膜粘贴在承载板上时的结构示意图；
图7是将围框固定到热剥离膜外围时的结构示意图；
图8是在围框中注入硅胶后的结构示意图；
图9是将模体压入围框内的硅胶中时的结构示意图；
图10是在模体脱模的示意图；
图11是加热承载板时的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。
图1示出了本发明第一实施例中的模压一体化封装LED光源的成型模具1的分解示意图，如图所示，该成型模具1可用于成型一体化封装LED光源，该一体化封装LED光源可直接（即无需重新编带）用于后续的贴片操作，其可包括用于放置在一个工作台（未图示）上的承载板10、用于放置于承载板10上的围框20、用于塞入围框20内的模体30以及用于与模体30配合以去除排胶孔中硅胶的上盖40。
一同参阅图1及图2，承载板10在一些实施例中可呈圆形板状，并包括一个光滑的上表面11以及与上表面11相对的下表面，该上表面11可以用于放置LED芯片，该下表面可以用于平放于一个工作台上。该承载板10可以采用铝、铁等金属材料制成。可以理解地，承载板10并不局限于圆形板状，其也可以是方形或不规则形状。
一同参阅图1及图3，围框20在一些实施例可呈圆筒状，其可与承载板10配合，界定出一个圆柱状的容置空间。围框20的内径小于承载板10的直径。优选地，围框20的外径小于承载板10的直径。可以理解地，围框20并不局限于呈圆筒状，当需要成型的一体化封装LED光源呈矩形等其他形状时，该围框20也可以呈矩形或其他形状。
一同参阅图4，模体30在一些实施例中大致呈圆形板状，其直径略小于围框20的内径，以便该模体30能够紧密地放入到上述容置空间中进行模压动作。模体30可包括一个平坦光滑的下表面31以及与该下表面31相对的上表面33，该下表面31上沿模体30厚度方向内凹形成有多数个矩形模腔单元310，这些模腔单元310按照预定的规则（例如矩形阵列）排列，形成该模体30的模腔。每个模腔单元310的形状与最终的封装LED光源外形尺寸一致。另外，模体30上还形成有多数个排胶孔35，这些排胶孔35由下表面31贯穿至上表面33，并分别位于相邻的模腔单元310之间，用于在模压的过程，排除多余的硅胶。可以理解地，根据需要这些模腔单元310可以呈圆形阵列，其尺寸大小可以相同，也可以不同。
一同参阅图1及图5，上盖40包括上盖本体41以及多数个顶针43。上盖本体41在一些实施例可呈圆形板状，其直径与模体30的直径相当。这些顶针43竖立在上盖本体41的下表面上，并对应模体30的排胶孔35进行排布。顶针43的直径与排胶孔35相适配，以便顶针43能够紧密地插入排胶孔35中，将排胶孔35中的硅胶推出。
该成型模具1在使用过程中，首先，需要将该成型模具1所在的工作台（图未示）做成封闭空间，将该成型模具1完全收容在内。其次，要利用真空泵对工作台抽真空，使得其内的成型模具1及硅胶处于真空状态。该承载板10可通过紧固组件固定于工作台上，该围框20可通过导杆组件（未图示）可上下移动地设置于承载板10上方，该模体30也可以通过导杆组件可上下移动地设置于围框20的上方，上盖40则可固定于模体30的上方。该围框20以及该模体30的上下移动，可以采用常规的电动或手动控制系统进行控制，以实现成型操作，在此就不再详细描述。可以理解地，由于模体30的尺寸略小于该围框20的内径，模体30也可以移动到围框20的上方。
本发明还提供了模压一体化成型封装LED光源的成型方法，该成型方法采用上述成型模具1成型LED光源，其可包括如下步骤：
A、如图6所示，首先用热剥离膜（Tape）50将多数个LED倒装芯片（flip-chip）60临时粘在承载板10的上表面11上；热剥离膜50呈圆形，其直径小于围框20的内径。该LED倒装芯片60在热剥离膜50上排布成与模体30的模腔单元310的位置相对应的阵列。可以理解地，本成型方法并不局限于LED倒装芯片（flip-chip）的成型。也不局限于一个模腔单元310只能封装一个LED芯片的情形。在一个模腔单元310对应收容多个LED芯片的情形下，本成型方法及其模具也可以用于封装固定在基板上带金线的正装LED芯片。再可以理解地，本成型方法也不局限于应用热剥离膜作为LED承载体，其也可以采用其他的承载膜片来实现。热剥离膜50的作用主要在于使成型后的LED芯片可以被剥离，在LED芯片已经固定在基板或线路板上的情况下，可以不用该热剥离膜50。
B、如图7所示，然后将围框20固定到承载板10的上表面11，并围绕在热剥离膜50外围。
C、如图8所示，再将将混有荧光粉的硅胶70注入围框20中。可以理解地，在一些实施例中，硅胶70也可以采用透明的环氧树脂等其他的透明封装材料替代。
D、将脱模剂（例如，铁氟龙）喷涂于模体30的模腔单元310的内表面，以利于脱模。
E、将成型模具1所在的工作台做成封闭空间（未图示），该封闭空间收容该成型模具1，再利用真空泵对该封闭空间抽真空，使得模体30及硅胶70处于真空状态。
F、如图9所示，向下压合模体30与承载板10闭合，将硅胶70分隔成多数个硅胶单元71，并使LED倒装芯片60浸入硅胶单元71中；此时，多余硅胶72进入模体30上的排胶孔35。
G、给成型模具1加热，使硅胶单元71固化，LED倒装芯片60固定在硅胶单元71中。
H、如图10所示，将模体30抬起，使模体30与硅胶单元71脱离，并与上盖40闭合，此时，上盖40的顶针41插入模体30的排胶孔35，残留于排胶孔35中的多余硅胶72被上盖40的顶针41顶出，以便成型模具1的下次使用。可以理解地，也可以采用其他的结构来替代上盖40，只要能够实现去除多余硅胶72的目的即可。
I、如图11所示，最后加热承载板10，使热剥离膜50与承载板10粘合的一面失去粘性，便可制成的一体式封装LED光源。可以理解地，该成型方法也可以用于制作非白光光源，例如，只要在硅胶70不加入荧光粉即可。
本发明中的成型方法至少具备如下优点：
1）很好地保留了注塑成型方法的优点，使LED光源尺寸的控制更加精确，保证了很好的尺寸一致性，并能够精确控制封装LED光源外形尺寸的中心与芯片中心重合度。
2）最终产品为整片排列的封装LED光源，可直接利用现有的固晶设备对该封装LED光源进行贴片操作，无需重新编带，生产效率和精度都会大大提高。
由于设置了该排胶孔35，使得多余的硅胶可以被排出，从而确保最终成型的LED光源的尺寸精度较高。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种模压一体化封装LED光源的成型模具，用于封装LED芯片，其特征在于，包括承载板、围框以及模体；所述LED芯片设置在该承载板上，所述围框与所述承载板配合，界定出一个容置空间；所述模体的外形尺寸与所述容置空间相适配，且下表面形成有若干个模腔单元，所述模腔单元对应所述LED芯片的位置设置。
2.根据权利要求1所述的模压一体化封装LED光源的成型模具，其特征在于，所述模体包括若干排胶孔，所述若干排胶孔分别设置于相邻的模腔单元之间。
3.根据权利要求2所述的模压一体化封装LED光源的成型模具，其特征在于，该成型模具还包括上盖，该上盖凸设有若干顶针，这些顶针分别与所述若干排胶孔对应，且两者的尺寸相适配。
4.根据权利要求1至3任一项所述的模压一体化封装LED光源的成型模具，其特征在于，还包括工作台及真空泵，该工作台设有封闭空间以收容该成型模具，该真空泵用于对该工作台抽真空。
5.根据权利要求1至3任一项所述的模压一体化封装LED光源的成型模具，其特征在于，还包括承载膜片，该承载膜片将所述LED芯片临时附着在承载板的上表面。
6.一种模压一体化封装LED光源的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供成型模具，所述成型模具包括承载板、围框以及模体；所述围框成贯通的筒状，所述模体的外形尺寸与所述围框的内部相适配，所述模体的下表面形成有若干个呈预定规则排列的模腔单元；
将若干个LED芯片设置在该承载板的上表面，LED芯片在承载板上的排布与模体的模腔单元的排列相对应；
将围框固定到承载板的上表面，并围绕所述LED芯片外围；
将液态封装材料注入围框中；
使成型模具处于真空状态；
向下压合模体，将封装材料分隔成若干个封装材料单元，并使LED芯片浸入透明封装材料单元中；
令封装材料单元固化，LED芯片固定在透明封装材料单元中；
将模体抬起，使模体与透明封装材料单元脱离；
将承载膜片从承载板上剥离，形成一体式封装LED光源。
7.根据权利要求6所述的模压一体化封装LED光源的成型方法，其特征在于，所述模体上形成有若干排胶孔，分别形成于相邻的模腔单元之间；所述成型模具还包括上盖，所述上盖上设置有分别与所述若干排胶孔相配合的若干顶针。
8.根据权利要求6所述的模压一体化封装LED光源的成型方法，其特征在于，所述LED芯片为LED倒装芯片，所述封装材料为混有荧光粉的硅胶，所述透明封装材料单元是通过加热的方式实现固化。
9.根据权利要求6所述的模压一体化封装LED光源的成型方法，其特征在于，在所述向下压合模体与承载板闭合的步骤之前，还包括将脱模剂喷涂于模体的模腔单元内表面的步骤。
10.根据权利要求6所述的模压一体化封装LED光源的成型方法，其特征在于，还包括承载膜片，该承载膜片将所述LED芯片临时附着在承载板的上表面，所述承载膜片为热剥离膜，加热所述承载板，使所述热剥离膜与承载板粘合的一面失去粘性，可实现该LED光源的剥离。
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