CN103943764B - 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,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。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,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。
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,排除空气和多余的硅胶。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 (9)
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,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。
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,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。
3.根据权利要求1至2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。
4.根据权利要求1至2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。
5.一种模压一体化封装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;
将若干各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。
6.根据权利要求5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。
7.根据权利要求5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。
8.根据权利要求5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。
9.根据权利要求5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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