CN105161603A - 一种全角发光球形led点光源封装结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种全角发光的球形LED点光源封装结构及其制备方法，该封装结构包括环氧树脂胶透明球体和LED芯片，LED芯片固定在环氧树脂胶透明球体内，环氧树脂胶透明球体内的两个金属片分别通过连接线与LED芯片的正负极连接，LED芯片和连接线均包覆在硅胶层内。其制备方法包括以下步骤：（1）在灌封模具内注入环氧树脂胶，获得环氧树脂胶透明半球体；（2）将LED芯片固定在半球体内；（3）使LED芯片与金属片连接；（4）使LED芯片以及连接线包覆在硅胶内；（5）往另一个灌封模具内注入环氧树脂胶，成为环氧树脂胶透明球体；（6）撤除两个灌封模具。本发明降低了封装成本，有效解决了影响光效及寿命的问题，制备过程简单、封装产品良率高。

Description

一种全角发光球形LED点光源封装结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种全角发光球形LED的封装结构及其制备方法，属于LED封装技术领域。
背景技术
LED的出现对于传统光源是一场革命，LED以其高亮度、长寿命、节能环保等优良特性深受照明市场欢迎。但在近几年的广泛应用之下，人们发现它同时也在封装及后续的使用过程中存在着这样或那样的不良问题。比如去掉封装基板、支架对LED总成本的影响不计，封装及应用过程中还常出现支架氧化、变色，封装胶出现分层、离膜等问题。此时人们常常在支架镀层上，如何避免使用与封装胶易发生化学变化的镀膜材料，以及镀层膜厚度上下功夫，也有对封装胶反复实验以摸索出合适的固化条件上做研究，增强密封避免支架氧化，或者封装结构体内出现化学变化。
中国专利文献CN204289439U公开一种全周发光的LED灯丝，包括混有荧光粉的基板，设置于所述基板上的电极，安装在基板上的至少一个LED芯片，以及覆盖于该LED芯片上的封装胶。该封装结构简单，通过含有荧光粉的硅树脂形成的基板，免除玻璃或蓝宝石作为基板的成本，且避免了玻璃或蓝宝石对芯片出光的影响，实现了360°出光。当然与此同时，受制于封装基板和封装结构的外型形状，其只能应用于面光源或线光源上，出射光在360°上不能全部均匀出光。
中国专利文献CN103730565A公开一种氮化铝COBLED光源及封装方法，在氮化铝陶瓷散热基板上形成铜镀电路层，电路层上镀有反光层。在基板上形成环氧树脂杯碗，在杯碗内安装有LED芯片，LED芯片通过引线连接到基板上，LED上方涂覆荧光粉涂层。通过采用脱模塑封的方式在氮化铝陶瓷基板上形成多个环氧树脂杯碗，不仅有效解决陶瓷基板本身光学设计加工的难题，能够很好地解决COB光源散热问题，同时增加光的出射。但是，该方法制备的LED光源发射角仍然有限，同时存在着环氧树脂胶与氮化铝陶瓷散热基板之间长久结合牢固与否的隐患。
中国专利文献CN102117881A公开的一种提高出光率的LED封装结构，在散热基板上设有透明基座，透明基座外周面上安装有LED芯片及透明保护框，透明保护框压盖于LED芯片及透明基座上，其形状与透明基座和基座上的LED芯片形状相适应；透明基座与透明保护框相接处的外周面形成反射面及透射面。透明基座与透明保护框均采用透明陶瓷材料制成，能极大提高LED芯片的出光率，透明基座呈球形结构时，透明基座与散热基板间的接触面积大，能提高散热效果，延长LED芯片的使用寿命。但该结构下呈球形结构的透明基座，及透明保护框的设计方式在散热方面与普通散热结构相比并没有十分明显的优势，其它方面的优势也并不突出。
发明内容
针对现有LED封装中360°发光、全周发光封装胶与封装基板的使用与粘结、封装支架易出现氧化，封装支架与封装胶接触容易发生化学变化等问题，本发明提供一种封装中无需使用封装基板和支架，有效降低封装成本，并获得全角发光的球形LED点光源封装结构，同时提供一种该结构的制备方法。
本发明的全角发光球形LED点光源封装结构，采用以下技术方案：
该封装结构，包括环氧树脂胶透明球体和LED芯片，环氧树脂胶透明球体内设置有定位孔，LED芯片固定在该定位孔内，环氧树脂胶透明球体内设置有两个金属片，两个金属片分别通过连接线与LED芯片的正负极连接，两个金属片伸出环氧树脂胶透明球体，定位孔内和连接线均包覆在硅胶层内。
所述环氧树脂胶透明球体由两个环氧树脂胶透明半球体组合而成。
该全角发光球形LED封装结构，包括以下步骤：
上述全角发光球形LED点光源封装结构的制备过程，包括以下步骤：
(1)在带有半球形凹槽的灌封模具内注入环氧树脂胶，在环氧树脂胶的上平面中部置入一个定位柱，固化后获得环氧树脂胶透明半球体；
(2)去掉定位柱，在定位柱的位置形成定位孔，通过固晶胶将LED芯片固定在该定位孔内；
(3)在环氧树脂胶透明半球体的两侧各固定一个金属片，两个金属片均伸出环氧树脂胶透明半球体，通过金线使LED芯片的正负极分别与一个金属片连接；
(4)对定位孔内和金线的路径点涂硅胶，使得定位孔内、LED芯片以及金线的外周全部包覆在硅胶内，然后对硅胶固化；硅胶的作用是依靠其硬度低于环氧树脂胶硬度的特点，保护金线防止受应力拉断；
(5)在步骤(1)的带有半球形凹槽的灌封模具上以倒扣的方式再连接一个同样的灌封模具，往该灌封模具内注入环氧树脂胶，固化成型，使两个环氧树脂胶透明半球体结合在一起，成为一个完整球体；
(6)撤除两个灌封模具，得到全角发光球形透明LED点光源封装结构。
所述步骤(1)中的固化是在80℃-120℃烘烤45分钟-60分钟。
所述步骤(2)中是在150℃-180℃烘烤60分钟-90分钟使得LED芯片固定。
所述步骤(4)对硅胶固化是在60℃-80℃烘烤2小时-4小时。
本发明采用两次半球形环氧树脂灌封的方式，将LED芯片固定焊线后获得整个全角发光的球形LED封装结构，不仅免除使用基板、LED支架等载体，降低封装成本，更有效解决了新近发现的灌封胶与支架长久时间下可能发生化学变化，以及支架出现氧化、变色等一系列影响光效及寿命的问题；同时全周发光的球形LED封装结构可以作为比较理想的点光源，应用于准平行光学系统的应用研究中；还可做成不同色彩的应用产品，应用于装饰灯、舞台灯等场景。同时本发明下的全角发光球形LED点光源封装结构具有制备过程简单、封装产品良率高的优点。
附图说明
图1是本发明中步骤(1)得到的封装结构示意图。
图2是本发明中步骤(3)得到的封装结构示意图。
图3是本发明中步骤(4)得到的封装结构示意图。
图4是本发明中步骤(5)得到的封装结构示意图。
图5是本发明全角发光球形LED点光源封装结构的示意图。
图中，1、灌封模具，2、环氧树脂胶透明半球体，3、固晶胶，4、LED芯片，5、金丝，6、金属片，7、定位孔，8、硅胶。
具体实施方式
本发明全角发光球形LED点光源封装结构如图5所示，包括环氧树脂胶透明球体和LED芯片4。环氧树脂胶透明球体可由两个环氧树脂胶透明半球体2组合而成。环氧树脂胶透明球体内设置有一个定位孔7，LED芯片4通过固晶胶3固定在定位孔7内。环氧树脂胶透明球体2内设置有两个金属片6，两个金属片6分别通过金线5与LED芯片4的正负极连接，使电路连通。两个金属片6伸出环氧树脂胶透明球体。定位孔7内和金线5均包覆在硅胶层8内，使连接LED芯片4与金属片6之间的金线5上以及定位孔7内填满硅胶8，使得LED芯片4包覆在硅胶内。
上述全角发光球形LED点光源封装结构的制备过程，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂胶中各组分混合均匀(通常是A组分和B组分体积比为1:1)，配好环氧树脂胶。如图1所示，在带有半球形凹槽的灌封模具1内注入配好的环氧树脂胶，在环氧树脂胶的上平面中部置入一个定位柱，在80℃-120℃烘烤45分钟-60分钟，获得环氧树脂胶透明半球体2。
(2)如图2，去掉定位柱，在定位柱位置形成定位孔7，定位孔7的高度为300-600μm。通过固晶胶3在定位孔7内对LED芯片4进行固晶，再经过150℃-180℃烘烤60分钟-90分钟固化，使得LED芯片4固定。
(3)在环氧树脂胶透明半球体2的平面两侧各固定一个金属片6，两个金属片6均伸出环氧树脂胶透明半球体2。对固定的LED芯片4进行打线，通过金线5使LED芯片4的正负极分别与一个金属片6连接。得到图2所示的结构。
(4)对定位孔7内和金线5的路径点涂硅胶，使得定位孔7内、LED芯片4以及金线5的外周全部包覆有硅胶层8。然后对硅胶在60℃-80℃烘烤2小时-4小时固化成型。得到图3所示的结构。
(5)如图4所示，在步骤(1)的带有半球形凹槽的灌封模具1上以倒扣的方式再连接一个同样的灌封模具，往该灌封模具内注入配好的环氧树脂胶，然后在80℃-120℃烘烤45分钟-60分钟，固化成型，使两个环氧树脂胶透明半球体结合在一起，成为一个完整球体，得到图4所示的结构。
(6)撤除两个灌封模具，进行离模，离模后获得如图5所示的全角发光球形透明LED点光源封装结构。

Claims (6)

1.一种全角发光球形LED点光源封装结构，包括环氧树脂胶透明球体和LED芯片，其特征是，环氧树脂胶透明球体内设置有定位孔，LED芯片固定在该定位孔内，环氧树脂胶透明球体内设置有两个金属片，两个金属片分别通过连接线与LED芯片的正负极连接，两个金属片伸出环氧树脂胶透明球体，定位孔内和连接线均包覆在硅胶层内。
2.根据权利要求1所述的全角发光球形LED点光源封装结构，其特征是，所述环氧树脂胶透明球体由两个环氧树脂胶透明半球体组合而成。
3.一种权利要求1所述的全角发光球形LED点光源封装结构的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)在带有半球形凹槽的灌封模具内注入环氧树脂胶，在环氧树脂胶的上平面中部置入一个定位柱，固化后获得环氧树脂胶透明半球体；
(2)去掉定位柱，在定位柱的位置形成定位孔，通过固晶胶将LED芯片固定在该定位孔内；
(3)在环氧树脂胶透明半球体的两侧各固定一个金属片，两个金属片均伸出环氧树脂胶透明半球体，通过金线使LED芯片的正负极分别与一个金属片连接；
(4)对定位孔内和金线的路径点涂硅胶，使得定位孔内、LED芯片以及金线的外周全部包覆在硅胶内，然后对硅胶固化；硅胶的作用是依靠其硬度低于环氧树脂胶硬度的特点，保护金线防止受应力拉断；
(5)在步骤(1)的带有半球形凹槽的灌封模具上以倒扣的方式再连接一个同样的灌封模具，往该灌封模具内注入环氧树脂胶，固化成型，使两个环氧树脂胶透明半球体结合在一起，成为一个完整球体；
(6)撤除两个灌封模具，得到全角发光球形透明LED点光源封装结构。
4.根据权利要求3所述的全角发光球形LED点光源封装结构的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中的固化是在80℃-120℃烘烤45分钟-60分钟。
5.根据权利要求3所述的全角发光球形LED点光源封装结构的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中是在150℃-180℃烘烤60分钟-90分钟使得LED芯片固定。
6.根据权利要求3所述的全角发光球形LED点光源封装结构的制备方法，其特征是，所述步骤(4)对硅胶固化是在60℃-80℃烘烤2小时-4小时。
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