CN107527984A - 硅树脂胶及其在led封装中的应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种，其中所述硅树脂胶包含2～5％触变剂，其中所述触变剂为氨基硅树脂。上述硅树脂胶及其在LED封装中的应用方法，硅树脂胶在常温下具有较高的触变性，触变指数为2～3，在高温下具有较低的触变性，触变指数为小于等于1；从而在将其应用为LED的封装时，可以有效保证常温下混合于硅树脂胶中的荧光粉浓度的均匀性，使荧光粉常温时不易沉降，避免在存放或转移过程中由重力作用引起的荧光粉浓度不均问题，由于硅树脂胶在100‑120℃温度下触变性和粘度大大降低，从而混合于硅树脂胶中的荧光粉可以均匀沉降至芯片表面，在基本不提高成本的前提下提升成品落Bin良率，解决了LED封装过程中成品落Bin良率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装领域，特别涉及一种硅树脂胶及其在LED封装中的应用方法。
背景技术
近年来，随着LED产品的普及，照明市场规模巨大，产品成本降低压力大，同时，终端照明产品设计为了追求更高的光色品质，对光源的光色一致性要求更加严格，从原来的6阶麦克亚当椭圆，提升至5阶，甚至部分更加严格要求为3阶，这也就促使中游封装厂家努力改善成品落Bin(有效色区)良率，以提升光源的光色一致性，并同时降低生产成本，提升自身的竞争力。
通常情况下，通过严格卡控封装物料的来料检验标准可以在一定程度上提升落Bin良率，但若是物料标准过于严格，会导致物料采购成本上升，物料供货困难等问题。目前，大多数厂家采用专用高速离心设备，通过增加一道离心工艺的方法，以提升成品落Bin良率，不足之处是增加设备，工艺，耗时长，生产成本增加。部分厂家采用在封装胶中添加抗沉降粉(纳米级SiO2，添加量1-3％)，这虽然节约了生产成本，在一定程度上可以提升成品落Bin良率，但是由于封装操作过程，加热固化过程中封装胶粘度的不可控，导致荧光粉沉降不均，造成成品落Bin良率仍无法达到目标要求。
中国专利申请CN103497760A公开了一种防荧光粉沉降的高触变性LED果冻胶，通过在硅胶中添加高触变材料制备高触变性硅胶体系，使得改性荧光粉和高触变性硅胶体系混合，变成了完全无流动性的果冻胶，解决了荧光粉在硅胶中的沉降问题以及可实现无模具成型，但这种技术仅适用于平面型基板或灯丝产品，此类产品光学要求一般不高；而对于目前主流的，对光学要求较高的碗杯型SMD(Surface Mounted Devices，表面贴装器件)产品和高固焊密度的COB(Chip On Board，板上芯片)产品，由于该材料是完全无流动性的果冻型，点入SMD碗杯或COB腔体内的果冻胶因其无流动性易产生气泡或空洞,影响产品质量。
上述技术方案在提升成品落Bin良率时，或提升原料的标准造成生产成本增加，或增加离心工艺造成工艺复杂、成本增加，或对封装胶进行改进，但是并不能提高成品落Bin良率或满足所有类型的LED产品。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中LED封装落成品Bin良率低的问题，提供一种硅树脂胶及其在LED封装中的应用方法。
本发明提供的一种硅树脂胶，其中所述硅树脂胶包含2～5％份触变剂，其中所述触变剂为氨基硅树脂。
在其中一个实施例中，所述硅树脂胶还包含苯基硅树脂、甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、MQ硅树脂中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述硅树脂胶在100～120℃条件下的触变指数小于等于1，粘度为100-500cps。
在其中一个实施例中，所述硅树脂胶在常温下的触变指数为2-3，粘度为8000-12000cps。
本发明还提供一种硅树脂胶在LED封装中的应用方法,其中包括以下步骤：
S001固焊；
S002封装；
S003消触变；
S004固化；
其中，所述封装采用如权利要求1-4任一项所述的硅树脂胶；
所述S003消触变是将S002步骤中封装后的产品在温度为100～120℃的条件下加热10-30min；
所述S004固化是将S003步骤中加热后的产品在温度为120-150℃的条件下加热2-3h。
在其中一个实施例中，所述S001固焊是将待加工芯片固定在支架或基板上并形成电连接。
在其中一个实施例中，所述S002封装是通过点胶、灌胶或模压任一种封装方式将硅树脂胶封装在固焊后的芯片上。
在其中一个实施例中，硅树脂胶包含20-50％荧光粉。
在其中一个实施例中，所述S003消触变时的压强为500-1000Pa。
在其中一个实施例中，所述S004固化时的加热温度为150℃。
上述硅树脂胶及其在LED封装中的应用方法，硅树脂胶在常温下具有较高的触变性，触变指数为2～3，在高温下具有较低的触变性，触变指数为小于等于1；从而在将其应用为LED的封装时，可以有效保证常温下混合于硅树脂胶中的荧光粉浓度的均匀性，使荧光粉常温时不易沉降，避免在存放或转移过程中由重力作用引起的荧光粉浓度不均问题，由于硅树脂胶在100-120℃温度下触变性和粘度大大降低，从而混合于硅树脂胶中的荧光粉可以均匀沉降至芯片表面，在基本不提高成本的前提下提升成品落Bin良率，解决了LED封装过程中成品落Bin良率低的问题；
上述硅树脂胶及其在LED封装中的应用方法，所述触变剂同为硅树脂材料，相容性好，基本不会改变硅树脂胶的物理化学特性，既能达到优异的透光率，又能通过温度调节改变硅树脂胶的触变性和粘度，合理控制荧光粉的浓度和沉降。
上述硅树脂胶及其在LED封装中的应用方法，通过在消触变步骤中增加一定压强，保证荧光粉在硅树脂胶中下沉的方向性、一致性、时效性，从而使形成的荧光薄膜沉降均匀，一致性好，具有更好的发光效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明硅树脂胶在LED封装中的应用方法流程图；
图2为实施例1硅树脂胶消触变前后示意图；
图3为实施例1制得的封装LED成品L1落Bin良率测定结果示意图；
图4为对比例1制得的封装LED成品E1落Bin良率测定结果示意图；
其中，
1-基板；
2-正负极分界材料；
3-围堰；
4-芯片；
5-键合线；
6-荧光粉；
7-凹槽。
具体实施方式
为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提出的一种硅树脂胶，该硅树脂胶包含2～5％触变剂，其中触变剂为氨基硅树脂，所述硅树脂可以是常规用于LED封装的树脂，例如可以是苯基硅树脂、甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、MQ硅树脂中的一种或几种。
其中，所述MQ硅树脂是硅树脂的一种，系由单冠能度的硅氧氮源(R3SiO0.5，简称M单元)和四官能度的硅氧氮源(SiO4/2，简称Q单元)组成的一种具有双层结构的紧密球状物，其摩尔质量一般为1000～8000g·mol-1，主要结构式为[R1R2R3SiO1/2]a[SiO4/2]b(R1，R2，R3为Me，Ph，Vi，OH，H等)。
优选的，所述硅树脂胶常温下的触变指数为2～3，粘度为8000-12000cps。
本发明中，常温是指25℃。
优选的，所述硅树脂胶在100～120℃条件下的触变指数小于等于1，或粘度为100-500cps。
请参阅图1所示，上述硅树脂胶在LED封装中的应用方法,包括以下步骤：
S001固焊；
S002封装；
S003消触变；
S004固化；
其中所述S001固焊可以选自常规的方法，例如将芯片固定在具有碗杯型凹槽支架或有围堰型凹槽的基板上，通过导电材料使芯片的正负极与支架或基板的正负极形成电连接；其中芯片可以是正装芯片或倒装芯片，正装芯片可采用导电材料制备的键合线形成电连接，倒装芯片可以直接采用导电材料固定并形成电连接，导电材料可以是金属或合金，例如可以是金、银、铜、铝合金等；
其中所述S002封装可以选自常规的方法，例如可以是点胶封装、灌胶封装或模压封装将硅树脂胶封装在固焊后的芯片上；
其中所述S003消触变是将S002封装步骤中封装后的芯片在温度为100～120℃的条件下加热10-30min；
其中所述S004固化可以选自常规的方法，例如将消触变后的产品在温度为120℃-150℃的条件下加热2-3h。
优选的，其中所述硅树脂胶还包含20-50％份荧光粉；荧光粉可采用常规的方法加入硅树脂胶中并混合脱泡，例如可采用搅拌的方式使荧光粉与硅树脂胶混合。
其中，所述脱泡方法可以选自常规的方法，例如是混合后采用脱泡机或离心脱泡机来消除胶体中的气泡。
优选的，所述硅树脂胶采用下述方法制备：称取45-78份硅树脂置于混合容器中，称取2-5份触变剂加入混合容器中混合均匀，称取20-50份荧光粉加入混合容器中混合均匀并脱泡，制得硅树脂胶。
优选的，通过搅拌的方式使触变剂与硅树脂混合均匀，搅拌速度为2000-3000rpm。
优选的，通过搅拌的方式使荧光粉与硅树脂混合均匀，搅拌速度为2000-3000rpm。
优选的，所述S003消触变步骤中的压强为500-1000Pa。
本发明中，触变指数是以布氏粘度计于5rpm测出的数值与50rpm测试的数值之比值，粘度是以布氏粘度计于5rpm测出的数值。本发明分别通过测定常温25℃和高温110℃条件下硅树脂胶的触变指数和粘度来说明本发明的硅树脂胶的特点，具体到本发明硅树脂胶的应用中并不限于25℃或110℃。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
称取45kg硅树脂置于混合容器中，称取5kg氨基硅树脂加入混合容器中并以2500rmp搅拌均匀，称取50kg荧光粉加入混合容器中并以2500rmp搅拌均匀并利用离心脱泡机脱泡，制得硅树脂胶A1。
将正装芯片固定在具有围堰型凹槽的COB基板的凹槽中，通过键合线-金线焊接芯片与基板，使正装芯片的正负极与基板的正负极形成电连接；将硅树脂胶A1通过点胶的方式点入COB基板上围堰型凹槽内，放入120℃烤箱内加热10min，将烤箱温度升高至150℃加热3h，制得封装LED成品L1。
请参阅图2所示，是本实施例以120℃加热10min消触变前后硅树脂胶A1中荧光粉状态对比图，在S003消触变前，硅树脂胶A1充满基板1由围堰3形成的凹槽7内，其中基板1中嵌有正负极分界材料2，键合线5电连通芯片4与基板1的正负极，此时硅树脂胶A1具有较高的触变性，触变指数为2，粘度为8000cps，荧光粉6可以在硅树脂胶A1中稳定存在，不易沉降，保证了荧光粉6浓度的均匀性；当S003消触变时，由于此时硅树脂胶A1处于120℃的温度下，触变性和粘度急剧下降，触变指数降为1，粘度降为100cps，此时，既可以完全消除S002封装步骤中卷入的气体或引起的空洞，又可以使荧光粉6沉降，均匀覆盖在芯片4表面，形成一层均匀的荧光膜，使得LED成品落Bin良率高，色区集中度提升。
本实施例中，硅树脂胶A1的触变指数是以布氏粘度计在相应温度下6rpm测出的数值与60rpm测试的数值之比值，粘度是以布氏粘度计10rpm测出的数值；封装LED成品L1的落Bin良率是以分选机测定，测定结果见表1所示。
实施例2
称取78kg硅树脂置于混合容器中，称取2kg氨基硅树脂加入混合容器中并以2000rmp搅拌均匀，称取20kg荧光粉加入混合容器中并以2000rmp搅拌均匀并利用离心脱泡机脱泡，制得硅树脂胶A2。
将正装芯片固定在碗杯型凹槽SMD支架的凹槽中，通过键合线-金线焊接，使正装芯片与SMD支架形成电连接；将硅树脂胶A2通过点胶的方式点入支架的凹槽中，放入100℃烤箱内加热30min，将烤箱温度升高至120℃加热2h，制得封装LED成品L2。
以与实施例1相同的方法测定制得的硅树脂胶A2和封装LED成品L2，测定结果见表1所示。
实施例3
称取97kg硅树脂置于混合容器中，称取3kg氨基硅树脂加入混合容器中并以3000rmp搅拌均匀并利用离心脱泡机脱泡，制得硅树脂胶A3。
将正装芯片固定在平面型基板上，通过键合线-铝合金线焊接，使正装芯片与基板形成电连接；将硅树脂胶A3通过模压的方式封装正装芯片，放入110℃烤箱内加热20min，将烤箱温度升高至130℃加热2.5h，制得封装LED成品L3。
以与实施例1相同的方法测定制得的硅树脂胶A3和封装LED成品L3，测定结果见表1所示。
实施例4
称取70kg硅树脂置于混合容器中，称取3kg氨基硅树脂加入混合容器中并以2400rmp搅拌均匀，称取27kg荧光粉加入混合容器中并以2400rmp搅拌均匀并脱泡，制得硅树脂胶A4。
将倒装芯片通过导电材料-铜固定在平面型基板上；将基板放置在模压板底座上，盖上模压板，将硅树脂胶A4印刷在倒装芯片上，放入压力为500Pa、温度为110℃烤箱内加热20min，将烤箱温度升高至140℃加热3h，制得封装LED成品L4。
本实施消触变前，硅树脂胶A4具有较高的触变性，触变指数为3，粘度为12000cps，此时荧光粉颗粒可以在硅树脂胶A4中稳定存在，不易沉降，保证了荧光粉浓度的均匀性；当S003消触变时，由于此时硅树脂胶A4处于一定的温度和压力下，触变性和粘度急剧下降，触变指数降为1，粘度降为200cps，此时，既可以完全消除S002封装步骤中卷入的气体或引起的空洞问题，又可以使荧光粉颗粒迅速沉降，覆盖在芯片表面，一定压力可以促使荧光粉在改性硅树脂中下沉的方向性、一致性、时速性，将制得的LED成品L4侧面切割后置于显微镜下观察，可以发现荧光粉均匀，一致性好，形成的荧光膜均匀，使得LED成品落Bin良率高，色区集中度提升。
以与实施例1相同的方法测定制得的硅树脂胶A4和封装LED成品L4，测定结果见表1所示。
实施例5
称取66.5kg硅树脂置于混合容器中，称取3.5kg氨基硅树脂加入混合容器中并以2600rmp搅拌均匀，称取30kg荧光粉加入混合容器中并以2600rmp搅拌均匀，制得硅树脂胶A5。
将正装芯片固定在碗杯型SMD支架上，通过键合线-金线焊接，使正装芯片与支架形成电性通路；将硅树脂胶D1通过点胶的方式点入支架上正装芯片所在的腔体内，放入压力为1000Pa、温度为105℃烤箱内加热20min后升温至150℃加热2h，制得封装LED成品灯L5。
以与实施例1相同的方法测定制得的硅树脂胶A5和封装LED成品L5，测定结果见表1所示。
对比例1
称取50kg硅树脂置于混合容器中，称取50kg荧光粉加入混合容器中并以2500rmp搅拌均匀并利用离心脱泡机脱泡，制得硅树脂胶D1。
将正装芯片固定在具有围堰型凹槽的COB基板的凹槽中，通过键合线-金线焊接芯片与基板，使正装芯片的正负极与基板的正负极形成电连接；将硅树脂胶D1通过点胶的方式点入COB基板上围堰型凹槽内，放入150℃烤箱内加热3h，制得封装LED成品E1。
表1实施例1-5及对比例1制得的硅树脂胶以及成品的测定结果
从表1可以看出，本发明实施例1-5制得的硅树脂胶A1-A5在25℃(常温)条件下具有较高的触变指数和较高的粘度，此时荧光粉不易沉降，均匀分散在硅树脂胶A1-A5中，110℃条件下具有较低的触变指数和较低的粘度，此时荧光粉容易沉降，形成均匀的荧光膜。
对比例1制得的硅树脂胶D1在110℃条件下触变指数和粘度仍然较高，荧光粉不易沉降或沉降不均匀，不能形成均匀的荧光膜。从而，实施例1-5制得的封装LED成品L1-L5的落Bin良率高于对比例1制得的封装LED成品E1的落Bin良率。
请参见图3所示，是本发明实施例1方法制得的封装LED成品L1的打靶效果图，参考能源之星4000K标准，由图可见，该方法封装得到3SCDM的打靶落点集中，落Bin良率佳。
请参见图4所示，是本发明对比例1方法制得的封装LED成品E1的打靶效果图，参考能源之星4000K标准，由图可见，该方法封装得到3SCDM的打靶落点相对图3较为分散，落Bin良率低。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种硅树脂胶，其特征在于所述硅树脂胶包含2～5％触变剂，其中所述触变剂为氨基硅树脂。
2.根据权利要求1所述的硅树脂胶，其特征在于所述硅树脂胶还包含苯基硅树脂、甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、MQ硅树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的硅树脂胶，其特征在于所述硅树脂胶在100～120℃条件下的触变指数小于等于1，粘度为100-500cps。
4.根据权利要求1所述的硅树脂胶，其特征在于所述硅树脂胶在常温下的触变指数为2-3，粘度为8000-12000cps。
5.一种硅树脂胶在LED封装中的应用方法,其特征在于包括以下步骤：
S001固焊；
S002封装；
S003消触变；
S004固化；
其中，所述封装采用如权利要求1-4任一项所述的硅树脂胶；
所述S003消触变是将S002步骤中封装后的产品在温度为100～120℃的条件下加热10-30min；
所述S004固化是将S003步骤中加热后的产品在温度为120-150℃的条件下加热2-3h。
6.根据权利要求5所述的应用方法，其特征在于所述S001固焊是将待加工芯片固定在支架或基板上并形成电连接。
7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于所述S002封装是通过点胶、灌胶或模压任一种封装方式将硅树脂胶封装在固焊后的芯片上。
8.根据权利要求5至7任一项所述的应用方法，其特征在于所述硅树脂胶包含20-50％荧光粉。
9.根据权利要求5至7任一项所述的应用方法，其特征在于所述S003消触变时的压强为500-1000Pa。
10.根据权利要求5至7任一项所述的应用方法，其特征在于所述S004固化时的加热温度为150℃。
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