CN106558641A - 一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装led的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，它包括光转换浆料的制备、LED倒装芯片阵列膜的准备、带预制光转换膜的LED封装体元件的制备、带精制光转换膜的LED封装体元件的制备和成品LED封装体元件的制备等基本工序构建的流程式连续工艺。本发明具有精制有机硅树脂光转换体的显著优点，能够满足有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的流程式连续工艺需要，以利于提高工业化批量LED封装的生产效率和优品率。

Description

一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法
技术领域
本发明属于光转换体封装LED技术领域，特别是涉及一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法。
背景技术
LED具有高亮度、低热量、长寿命、环保、可再生利用等优点，被称为21世纪最有发展前景的新一代绿色照明光源。目前，虽然LED的理论寿命可以达到100000小时以上，然而在实际使用中，因为受到芯片失效、封装失效、热过应力失效、电过应力失效或/和装配失效等多种因素的制约，其中以封装失效尤为突出，而使得LED过早地出现光衰或光失效的现象，这将阻碍LED作为新型节能型照明光源的前进步伐。为了解决这些问题，业界许多学者已开展了相关研究，并且提出了一些能够提高LED光效和实际使用寿命的改进措施。如近几年新发展起来的倒装LED与传统的正装LED相比，具有高光效、高可靠性和易于集成的优点，并且封装材料大幅简化，如传统正装LED封装的金线、固晶胶、支架等材料都不再需要；封装工艺流程也大幅简化，如传统正装LED封装工艺的固晶、焊线，甚至是分光等都不再需要，使得倒装LED得到越来越广泛的应用；但同时也要看到，现有倒装LED封装技术大多采用的是有机硅树脂类的光转换体与倒装LED芯片贴合的流延工艺、丝网印刷工艺、上下平板模工艺、单辊摆压工艺等，这些工艺及其相配套的封装装备均不能很好地解决有机硅树脂类光转换体存在的气孔、厚薄不均等瑕疵，造成光转换体封装LED的良品率低；同时还因生产效率低，使得产品成本居高不下。
中国专利申请201310270747.4公开了“被覆有光转换体层的LED、其制造方法以及LED装置”，该方案包括：LED配置工序，在支撑片的厚度方向的一个面上配置LED；层配置工序，以被覆LED的方式在支撑片的厚度方向的一个面上配置光转换体层，所述光转换体层由含有通过活性能量射线的照射而固化的活性能量射线固化性树脂以及光转换体的荧光树脂组合物形成；固化工序，对光转换体层照射活性能量射线，使光转换体层固化；裁切工序，与LED对应地裁切光转换体层，从而得到具备LED、和被覆LED的光转换体层的被覆有光转换体层的LED；以及LED剥离工序，在裁切工序之后，将被覆有光转换体层的LED从支撑片剥离。该方法的目的在于提供光转换体均匀配置在LED的周围以防损伤，从而得到被覆有光转换体层的LED、以及具备该被覆有光转换体层的LED的LED装置；但还存在以下明显不足：一是光转换体的荧光树脂组合物在固化过程中，因受热过应力影响，还是会导致光转换体面层的局部产生气泡而形成凹凸不平的瑕疵；二是覆有光转换体层的LED，仍然会受到热过应力影响，导致LED使用中出现光效下降；三是整个封装工艺中的工序比较繁琐，封装LED的生产效率不高；四是上下平板模工艺，会导致倒装芯片发生位移，且又无智能控制系统进行精确控制，必然造成良品率降低。
中国专利申请：201380027218.X公开了“树脂片材层合体及使用其的半导体发光元件的制造方法”，该方案所述树脂片材层合体是在基材上设置有含荧光体树脂层，所述含荧光体树脂层具有多个区块，基材具有长度方向和宽度方向，所述多个区块在长度方向上重复配置成列。虽然该方案的发明目的在于，通过所述树脂片材层合体，提高贴附有含荧光体树脂层的半导体发光元件的颜色和亮度的均匀性、制造的容易性、设计的自由度等，但还存在以下明显不足：一是采用的荧光体树脂片材为固化的荧光体树脂片材，将无法有效消除其中可能残留的气孔、凹凸不平或其它加工瑕疵等；二是在粘接工序中，将加压工具自半导体发光元件侧向进行加压，将会损伤半导体发光元件；三是采用荧光体树脂层中含粘接剂粘接工艺，较难清除被粘接后的半导体发光元件中的残留物，粘接过程易产生气孔，会造成良品率降低，同时，粘接层的存在还降低了LED元件的出光效率；四是与半导体发光元件的发光面粘接的荧光体树脂片材的基材没有被剥离，合直接影响半导体发光元件的光效；五是荧光体树脂层以多个区块在长度方向上重复配置成列的方式呈现，然而实现该荧光体树脂层的多个区块配置，实际操作程序繁琐，将影响整个元件的封装效率，多个块区在位置上的布置差错会直接影响后续与发光元件之间的贴合的精确度，而多个区块之间在大小与厚度方面如果再不满足一致性的要求，则可能会导致严重的产品一致性问题。
中国专利申请201310070265.4，公开了“荧光封装片、发光二极管装置及其制造方法”，该方案公开了用于封装发光二极管元件的荧光封装片，其具备荧光层、在前述荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和在前述荧光层的前述厚度方向另一侧形成的、用于与覆盖层粘接的粘接层。该方案目的是提供能够借助粘接层来向覆盖层粘接荧光层、简单地实现机械强度的提高并使荧光层与发光二极管元件相对、并且能够通过封装层简便地封装发光二极管元件的荧光封装片，使用其的发光二极管装置的制造方法以及由此得到的发光二极管装置。但存在以下明显不足：一是本方案在荧光粉层厚度两侧分别设置封装层和粘接层，多层结构不仅工艺复杂，而且不易控制各层的厚度，使得由此荧光封装片制备的发光二极管装置光色一致性下降；二是粘结层与LED芯片贴合，由于粘结层不含荧光粉，因此在粘结层的侧边存在漏蓝光问题，使得发光二极管装置的光色均匀性下降；三是荧光粉层、粘结层和封装层间均是平整光面连接，光线在界面传输时全反射概率大幅增加，降低了发光二极管装置的出光效率；四是封装工艺较繁琐且为非连续生产，效率低下，成本高。
综上所述，如何克服现有技术所存在的不足已成为当今于光转换体封装LED技术领域中亟待解决的重大难题之一。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，本发明具有精制有机硅树脂光转换体的显著优点，能够满足有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的流程式连续工艺需要，以利于提高工业化批量LED封装的生产效率和优品率。
根据本发明提出的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，它包括光转换浆料的制备、LED倒装芯片阵列膜的准备、带预制光转换膜的LED封装体元件的制备、带精制光转换膜的LED封装体元件的制备和成品LED封装体元件的制备基本工序构建的流程式连续工艺，其基本步骤如下：
步骤1，光转换浆料的制备：在真空加热条件下，将光转换材料和触变性有机硅树脂高速搅拌混合，形成光转换浆料；
步骤2，LED倒装芯片阵列膜的准备：获得以阵列方式排列于载体膜上的LED倒装芯片阵列膜；所述LED倒装芯片是指单个LED倒装芯片或LED倒装芯片组件；所述LED倒装芯片组件由两个或两个以上的单个LED倒装芯片组合而成；
步骤3，带预制光转换膜的LED封装体元件的制备：将步骤1所述光转换浆料通过定量刷贴机的定量刷对步骤2所述LED倒装芯片阵列膜片上的LED倒装芯片面层进行刷贴，得到带预制光转换膜的LED封装体元件；
步骤4，带精制光转换膜的LED封装体元件的制备：将步骤3所述带预制光转换膜的LED封装体元件通过精制装置进行光照辐射和磁振，从而得到带精制光转换膜的LED封装体元件；其中：所述精制装置包括光照辐射器和磁振器，两者相向对准分别设置在传送装置上下两侧，由所述光照辐射能量与磁振器产生的磁振力协同作用于所述带预制光转换膜的LED封装体元件上；
步骤5，成品LED封装体元件的制备：将步骤4所述带精制光转换膜的LED封装体元件进行滚压裁切，形成具有分割为单颗LED封装体元件的切缝的成品LED封装体元件。
为了更好地解决现有LED倒装芯片封装工艺中所存在的问题，本发明巧妙地设计了一种密实型有机硅树脂光转换体封装LED的工艺方法。本发明的实现原理在于：一是将光转换浆料通过定量刷贴机的定量刷对所述LED倒装芯片阵列膜上的LED倒装芯片面层进行刷贴，得到带预制光转换膜的LED封装体元件；二是对预制光转换膜的密实成型，即利用精制装置所产生的光照辐射能量与磁振力协同作用于所述预制光转换膜的LED封装体元件上，以有效消除预制光转换膜中可能残留的气孔、凹凸不平或其它加工瑕疵等，从而得到无气孔、平整以及厚度均匀的带精制光转换膜的LED封装体元件；三是本发明将光转换浆料的制备、LED倒装芯片阵列膜的准备、带预制光转换膜的LED封装体元件的制备、带精制光转换膜的LED封装体元件的制备和成品LED封装体元件的制备五道工序有机集成为一体，实现了全流程连续工艺，从而保证了光转换膜与LED倒装芯片高质量贴合封装；不仅提高了LED封装体元件的生产效率，同时还提高了成品LED封装体元件的光色一致性，使优品率大幅提升。
本发明与现有技术相比其显著的优点在于：
一是本发明提出的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，是一种流程式连续滚压刷贴封装LED的新制式工艺，它克服了现有流延工艺、丝网印刷工艺、上下平板模压工艺和单辊摆压工艺等旧制式工艺所存在的贴合封装LED的出光效率、生产效率和优品率明显不足的问题；本发明能够满足有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的需要，从而提高工业化批量LED封装的生产效率和优品率。
二是本发明巧妙地采用定量刷贴机的定量刷对所述LED倒装芯片阵列膜上的LED倒装芯片面层进行刷贴，得到带预制光转换膜的LED封装体元件，再利用精制装置所产生的光照辐射能量与磁振力协同作用于所述带预制光转换膜的LED封装体元件上，以得到无气孔、平整以及厚度均匀的带精制光转换膜的LED封装体元件，从而显著地提高了成品LED封装体元件的光色一致性、出光均匀性和出光效率。
三是本发明实现了全流程的连续工艺，，不仅革除了现有全流程非连续工艺的不足，提高了异形光转换膜片与LED倒装芯片刷贴封装的质量，而且能够很好地满足工业化批量封装LED的生产要求，显著提高工业化批量封装LED的生产效率。
四是本发明提出的工艺方法广泛适用于有机硅树脂光转换体与各种功率大小LED倒装芯片的封装工艺，完全满足工业化批量封装LED过程中对产品生产工艺过程实施精细化加工的需求。
附图说明
图1为本发明提出的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法的流程方框示意图。
图2为本发明提出的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法的流程布局结构示意图。
图3为本发明提出的定量刷对LED倒装芯片面层刷贴的装置结构示意图。
图4为本发明提出的精制装置结的构示意图。
图5A为本发明提出的成品LED封装元件拉伸扩膜前的结构示意图。
图5B为本发明提出的成品LED封装元件拉伸扩膜后的结构示意图。
图6为本发明制得的矩形LED封装体元件，其中图6-1为左视图，图6-2为右视图，图6-3为仰视图，图6-4为立体图。
本发明附图中的编号说明如下：
1 平面传送装置A。
2 定量刷贴机。
2-1 刷贴装置。
3 精制装置。
3-1 光照辐射器。
3-2 磁振器。
3-3 平面传送装置。
4 滚压裁切装置。
5-1 LED倒装芯片缓冲辊。
5-2 成品LED封装体元件收卷辊。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例1。参见图1和图2所示，本发明提出的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，它包括光转换浆料的制备、LED倒装芯片阵列膜的准备、带预制光转换膜的LED封装体元件的制备、带精制光转换膜的LED封装体元件的制备和成品LED封装体元件的制备基本工序构建的流程式连续工艺，其具体步骤如下：
步骤1，光转换浆料的制备：在真空加热条件下，将光转换材料和触变性有机硅树脂高速搅拌混合，形成光转换浆料；
步骤2，LED倒装芯片阵列膜的准备：获得以阵列方式排列于载体膜上的LED倒装芯片阵列膜；所述LED倒装芯片是指单个LED倒装芯片或LED倒装芯片组件；所述LED倒装芯片组件由两个或两个以上的单个LED倒装芯片组合而成；
步骤3，带预制光转换膜的LED封装体元件的制备：将步骤1所述光转换浆料通过定量刷贴机的定量刷对步骤2所述LED倒装芯片阵列膜片上的LED倒装芯片面层进行刷贴，得到带预制光转换膜的LED封装体元件；
步骤4，带精制光转换膜的LED封装体元件的制备：将步骤3所述带预制光转换膜的LED封装体元件通过精制装置进行光照辐射和磁振，从而得到带精制光转换膜的LED封装体元件；其中：所述精制装置包括光照辐射器和磁振器，两者相向对准分别设置在传送装置上下两侧，由所述光照辐射能量与磁振器产生的磁振力协同作用于所述带预制光转换膜的LED封装体元件上；
步骤5，成品LED封装体元件的制备：将步骤4所述带精制光转换膜的LED封装体元件进行滚压裁切，形成具有分割为单颗LED封装体元件的切缝的成品LED封装体元件。
特别需要说明的是：
本发明适用于对与LED倒装芯片结构类同的光电器件或电子器件的生产加工。
凡透光率高、耐温性好的现有有机硅树脂均可选择用于本发明的工艺方法，为了满足普通LED封装体元件在使用时的回流焊温度以及长期使用时的热、光等老化耐受条件，本发明优选采用触变型甲基乙烯基有机硅树脂；现有量子点荧光体、荧光粉均可选择用于本发明的工艺方法。
通常情况下，本发明采用的混合浆料中不需要包括粘接剂；当选择在极端条件下使用成品LED封装体元件，需要进一步增强光转换体与LED之间的粘接力时，本发明采用的混合浆料中可以包括粘接剂。
本发明提出的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法的进一步优选方案是：
步骤1所述光转换材料为荧光粉或量子点荧光体；所述触变性有机硅树脂的触变指数为大于或等于10；所述光转换浆料中还包括粘接剂。
步骤2所述LED倒装芯片阵列膜片的载体膜片为可拉伸载体膜，所述可拉伸载体膜片的材质为耐高温聚酯、聚二甲基硅氧烷和聚氯乙烯中的一种。
步骤3所述定量刷贴机包括定量刷、物料混合器和智能定量控制器；其中：物料混合器通过智能定量控制器向定量刷提供定量物料，定量刷通过智能控制器向阵列排列的LED倒装芯片实施定量刷贴；如图3所示。
参见图4所示，步骤4所述精制装置包括光照辐射器和磁振装置；其中：光照辐射器设置在传送装置上侧，磁振器设置在传送装置下侧，由所述磁振器产生的磁振力与光照辐射能量协同作用于所述带预制光转换膜的LED封装体元件上，以便有效地消除光转换膜在预制过程中可能残留的气孔、凹凸不平或其它加工瑕疵等，从而得到无气孔、平整以及厚度均匀的精制光转换膜的LED封装体元件；其中：所述光照辐射器的光照辐射的温度为140～180℃；所述磁振器的磁场强度为≧1mT、磁振频率为≧20Hz、磁振方式为连续。
步骤5所述滚压裁切是指对带精制光转换膜的LED封装体元件进行滚压裁切，即将带精制光转换膜的LED封装体元件通过由带阵列刀口的滚压装置和光面滚压装置进行相向对准滚压裁切；其中：所述带阵列刀口的滚压装置为带有阵列刀口的单辊轮或带有阵列刀口的平面传送装置；所述光面滚压装置为光面的单辊轮或光面的平面传送装置；所述带有阵列刀口的滚压装置与所述光面滚压装置中至少一个为单辊轮；所述阵列刀口为具有阵列矩形格子的刀口。
根据需要，本发明还包括将步骤5所述成品LED封装体元件，再通过拉伸机对其可拉伸载体膜进行拉伸扩膜，使得成品LED封装体元件在拉伸后即沿所述切缝分割，该切缝的缝宽为20μm以内，从而制得成品单颗LED封装体元件，参见图5A，图5B和图6所示。
本发明的具体实施方式中凡未涉到的说明属于本领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。
本发明经反复试验验证，取得了满意的试用效果。
以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (9)

1.一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，它包括光转换浆料的制备、LED倒装芯片阵列膜的准备、带预制光转换膜的LED封装体元件的制备、带精制光转换膜的LED封装体元件的制备和成品LED封装体元件的制备基本工序构建的流程式连续工艺，其基本步骤如下：
步骤1，光转换浆料的制备：在真空加热条件下，将光转换材料和触变性有机硅树脂高速搅拌混合，形成光转换浆料；
步骤2，LED倒装芯片阵列膜的准备：获得以阵列方式排列于载体膜上的LED倒装芯片阵列膜；所述LED倒装芯片是指单个LED倒装芯片或LED倒装芯片组件；所述LED倒装芯片组件由两个或两个以上的单个LED倒装芯片组合而成；
步骤3，带预制光转换膜的LED封装体元件的制备：将步骤1所述光转换浆料通过定量刷贴机的定量刷对步骤2所述LED倒装芯片阵列膜片上的LED倒装芯片面层进行刷贴，得到带预制光转换膜的LED封装体元件；
步骤4，带精制光转换膜的LED封装体元件的制备：将步骤3所述带预制光转换膜的LED封装体元件通过精制装置进行光照辐射和磁振，从而得到带精制光转换膜的LED封装体元件；其中：所述精制装置包括光照辐射器和磁振器，两者相向对准分别设置在传送装置上下两侧，由所述光照辐射能量与磁振器产生的磁振力协同作用于所述带预制光转换膜的LED封装体元件上；
步骤5，成品LED封装体元件的制备：将步骤4所述带精制光转换膜的LED封装体元件进行滚压裁切，形成具有分割为单颗LED封装体元件的切缝的成品LED封装体元件。
2.根据权利要求1所述的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，步骤1所述光转换材料为荧光粉或量子点荧光体。
3.根据权利要求2所述的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，步骤1所述触变性有机硅树脂的触变指数为大于或等于10。
4.根据权利要求3所述的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，步骤1所述光转换浆料中还包括粘接剂。
5.根据权利要求4所述一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，步骤4所述光照辐射器的光照辐射的温度为140～180℃；所述磁振器的磁场强度为≧1mT、磁振频率为≧20Hz、磁振方式为连续。
6.根据权利要求5所述一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法， 其特征在于，步骤5所述切缝的缝宽为20μm以内。
7.根据权利要求6所述的一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，步骤5所述带精制光转换膜的LED封装体元件进行裁切是指将LED封装体元件通过由带阵列刀口的滚压装置和光面滚压装置进行相向对准滚压裁切；其中：所述带阵列刀口的滚压装置为带有阵列刀口的单辊轮或带有阵列刀口的平面传送装置；所述光面滚压装置为光面的单辊轮或光面的平面传送装置；所述带有阵列刀口的滚压装置与所述光面滚压装置中至少一个为单辊轮；所述阵列刀口为具有阵列矩形格子的刀口。
8.根据权利要求7所述一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于，步骤2所述LED倒装芯片阵列膜片的载体膜片为可拉伸载体膜，所述可拉伸载体膜片的材质为耐高温聚酯、聚二甲基硅氧烷和聚氯乙烯中的一种。
9.根据权利要求1-8所述一种密实型有机硅树脂光转换体刷贴封装LED的工艺方法，其特征在于还包括将步骤5所述成品LED封装体元件，再通过拉伸机对其可拉伸载体膜进行拉伸扩膜，使得成品LED封装体元件在拉伸后即沿所述切缝分割，从而制得成品单颗LED封装体元件。
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