CN107706284B - 一种led封装方法及封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED封装方法及封装结构，该封装方法通过二次点胶的方式分别将二氧化硅颗粒和荧光粉依次涂布在LED芯片上，使得二氧化硅颗粒和荧光粉能够完全的分层，所得到的LED封装结构能够使得胶体受热时膨胀减小，降低了对键合线的应力作用，有效的保护键合线。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED封装领域，具体是涉及一种LED封装方法及封装结构。
背景技术
现有的封装工艺一般是将一定量的荧光粉与硅胶进行混合，然后搅拌均匀，涂布在LED蓝光芯片上，通电后芯片发出的光激发荧光粉后混合出光以达到预定颜色、色温等参数。现有封装工艺时所使用的金属键合线的直径都比较小，在焊线工艺中，机器对芯片与芯片、芯片与支架进行焊接，焊线机将线尾压断并用超声波将其尾部与支架或者芯片焊接在一起(行业内一般将其称为“D”点)，在“D”点线尾压合时会将键合线压扁并且压断，因此在硅胶受热膨胀的作用下键合线各个部位的受力是不均匀的，并且在焊线本身存在的线材损伤下，灯珠内部的键合线容易断线，造成不良。
发明内容
本发明旨在提供一种LED封装方法及封装结构，以解决现有LED封装结构封装胶受热膨胀容易倒装封装胶内的键合线断裂的问题。
具体方案如下：
一种LED封装方法，包括以下步骤，
S1、准备封装支架和LED芯片，将LED芯片固晶在封装支架的碗杯内，并且通过金属键合线与封装支架的电极相连接；
S2、配置混合有二氧化硅颗粒的第一封装胶，将第一封装胶点在LED芯片上；
S3、离心，使S2步骤中第一封装胶内的二氧化硅颗粒沉降于封装支架碗杯的底部；
S4、将第一封装胶固化；
S5、配置混合有荧光粉的第二封装胶，将第二封装胶点在第一封装胶上；
S6、将第二封装胶固化。
优选的，步骤S2中第一封装硅胶内二氧化硅颗粒的量以二氧化硅颗粒沉降后的厚度大于LED芯片的厚度或者与之相当。
优选的，所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，其直径为8微米-10微米。
优选的，步骤S5和步骤S6之间还具有步骤S51，步骤S51为将混合有荧光粉的第二封装胶进行离心处理，使荧光粉沉降于第二封装胶的下部。
优选的，所述荧光粉包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述红色荧光粉的比重小于绿色荧光粉的比重。
本发明还提供了一种LED封装结构，包括封装支架、LED芯片、混合有二氧化硅颗粒的第一封装胶和混合有荧光粉的第二封装胶，所述LED芯片固晶在封装支架的碗杯内上，并且通过金属键合线与封装支架的两个电极相连接，所述第一封装胶覆盖在LED芯片上，并且第一封装胶内的二氧化硅颗粒沉降于封装支架碗杯的底部，所述第二封装胶覆盖在第一封装胶上。
优选的，所述二氧化硅颗粒的厚度大于LED芯片的厚度或者与之相当。
优选的，所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，其直径为8微米-10微米。
优选的，所述荧光粉包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述红色荧光粉的比重小于绿色荧光粉的比重。
本发明提供的一种LED封装方法及封装结构与现有技术相比较具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种LED封装结构在LED芯片的周围覆盖了一层二氧化硅颗粒，使得支架底部及芯片线径周围的胶体大部分被二氧化硅颗粒所取代，使得胶体受热时膨胀减小，降低了对键合线的应力作用，有效的保护键合线。
2、本发明提供的一种LED封装结构中二氧化硅颗粒的折射率为1.5左右，比硅胶的折射率略大，能有效的提高蓝光的出光率，而且二氧化硅颗粒为球形，分布在支架底部能将芯片侧面发光的蓝光以折射的方式出射到空气中，进一步的提高蓝光的出光效率。另外底部的二氧化硅颗粒将荧光粉“垫高”，提高了底部荧光粉的激发效率，可以减少荧光粉的使用量。
3、本发明提供的一种LED封装方法通过二次点胶的方式分别将二氧化硅颗粒和荧光粉依次涂布在LED芯片上，使得二氧化硅颗粒和荧光粉能够完全的分层，该封装方法实施方便，可以采用现有的封装设备来操作。
附图说明
图1示出了LED封装结构的示意图。
图2示出了LED芯片侧面光线经二氧化硅颗粒折射后的示意图。
图3为现有的LED封装结构在未通电情况下键合线的状态图。
图4为图3的LED封装结构在通电情况下键合线的状态图。
图5为本发明提供的LED封装结构在未通电情况下键合线的状态图。
图6为图5的LED封装结构在通电情况下键合线的状态图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种LED封装方法，包括以下步骤，
S1、准备封装支架和LED芯片，将LED芯片固晶在封装支架的碗杯内，并且通过金属键合线与封装支架的电极相连接；
S2、配置混合有二氧化硅颗粒的第一封装胶，将第一封装胶点在LED芯片上；
S3、离心，使S2步骤中第一封装胶内的二氧化硅颗粒沉降于封装支架碗杯的底部；
S4、将第一封装胶固化；
S5、配置混合有荧光粉的第二封装胶，将第二封装胶点在第一封装胶上；
S6、将第二封装胶固化。
其中，固晶可以通过自动固晶机直接将LED芯片固定在封装支架的碗杯内，金属键合线和封装支架电极连接可以通过自动焊线机来实现，LED芯片为正装芯片或者垂直芯片，离心步骤可以通过离心机来实现。
其中，优选的，步骤S2中第一封装硅胶内二氧化硅颗粒的量以二氧化硅颗粒沉降后的厚度与LED芯片的厚度相当或者略大于LED芯片的厚度。
其中，进一步优选的，所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，其直径为8微米-10微米。
作为荧光粉的一个优选方案，步骤S5和步骤S6之间还具有步骤S51，步骤S51为将混合有荧光粉的第二封装胶进行离心处理，使荧光粉沉降于第二封装胶的下部。
进一步优选的，所述荧光粉包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述红色荧光粉的比重小于绿色荧光粉的比重，使得绿色荧光粉沉降在红色荧光粉下面，能更有效的对荧光粉进行激发。
实验1
1、将LED正装蓝光芯片固晶在2835的支架上，并进行焊线；
2、称取一定量的第一封装胶(AB硅胶)和一定量的二氧化硅颗粒，搅拌均匀，并进行脱泡处理，然后点在芯片上；
3、将支架放置到离心机中，设定转速为1500r/min，离心时间5min，使硅胶内的二氧化硅颗粒沉降于封装支架碗杯的底部；
4、离心完成后将支架用铝盒盛装并放入烤箱中，烤箱温度设置为第一段80℃，时间为1小时，第二段150℃,时间为4小时，以保证胶体烤干。
5、根据光参数需求，称取一定量的第二封装胶(AB硅胶)和一定量的荧光粉(绿粉和红粉)，搅拌均匀，并进行脱泡处理，然后点在第二封装胶上；
6、将支架放置到离心机中，设定转速为1500r/min，离心时间5min，使荧光粉沉降在第二封装胶的下部；
7、离心完成后将支架用铝盒盛装并放入烤箱中，烤箱温度设置为第一段80℃，时间为1小时，第二段150℃,时间为4小时，以保证胶体烤干。
8、将支架取出，进行切脚、分光等光电参数筛选。
实施例2
如图1所示，本发明还提供了一种LED封装结构，包括封装支架1、LED芯片2、混合有二氧化硅颗粒3的第一封装胶4和混合有荧光粉5的第二封装胶6，所述LED芯片2固晶在封装支架1的碗杯内上，并且通过金属键合线7与封装支架的电极1a和1b相连接，所述第一封装胶4覆盖在LED芯片上，并且第一封装胶内的二氧化硅颗粒3沉降于封装支架1碗杯的底部，所述第二封装胶6覆盖在第一封装胶4上。该LED封装结构中的LED芯片周围覆盖了一层二氧化硅颗粒，使得支架底部及芯片线径周围的胶体大部分被二氧化硅颗粒所取代，使得胶体受热时膨胀减小，降低了对键合线的应力作用，能有效的保护键合线。
参考图1，所述二氧化硅颗粒3的厚度与LED芯片2的厚度相当或者略大于LED芯片的厚度，而整个第一封装胶4的厚度与二氧化硅颗粒3的厚度相当或者略大于二氧化硅颗粒3的厚度。
优选的，所述二氧化硅颗粒3为球形二氧化硅颗粒，其直径为8微米-10微米。由于二氧化硅颗粒3的折射率为1.5左右，略大于封装胶的折射率，可以有效的提高LED芯片的光取出率。参考图2，LED芯片侧面出射的光线经过球形的二氧化硅颗粒的折射可以从封装支架1内出射出来，进一步的提高了LED芯片的光取出率。
其中，进一步优选的，所述荧光粉5包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述红色荧光粉的比重小于绿色荧光粉的比重，经过离心处理后，绿色荧光粉能够大部分沉降在第二封装胶6的底部上，而大部分的红色荧光粉位于绿色荧光粉的上面，可以提高荧光粉的激发效率，可以减少荧光粉的使用量。
以下通过实际的实验数据来进行说明本发明所提供的LED封装结构与现有技术所具有的优点，
表1
| 序号 | 绿粉 | 红粉1 | 红粉2 | 色坐标x | 色坐标y | 显色指数Ra | 色温CCT |
| 1 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4396 | 0.3928 | 83.3 | 2896 |
| 2 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4383 | 0.3918 | 83.1 | 2884 |
| 3 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4382 | 0.3913 | 83.5 | 2924 |
| 4 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4385 | 0.3941 | 82.9 | 2912 |
| 5 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4403 | 0.3902 | 83.2 | 2904 |
| 6 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4400 | 0.3915 | 83 | 2889 |
| 7 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4390 | 0.3921 | 83.2 | 2900 |
| 平均值 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0.4391 | 0.3920 | 83.17 | 2901 |
表2
| 序号 | 绿粉 | 红粉1 | 红粉2 | 色坐标x | 色坐标y | 显色指数Ra | 色温CCT |
| 1 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3189 | 0.3315 | 83.5 | 6161 |
| 2 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3191 | 0.3329 | 83.4 | 6146 |
| 3 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3187 | 0.3330 | 83.2 | 6130 |
| 4 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3189 | 0.3325 | 83.0 | 6152 |
| 5 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3193 | 0.3327 | 83.1 | 6160 |
| 6 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3188 | 0.3332 | 82.9 | 6127 |
| 7 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3184 | 0.3302 | 83.2 | 6150 |
| 平均值 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0.3189 | 0.33.23 | 83.19 | 6146 |
其中表1为色温2900K时各种荧光粉在封装胶中的重量百分比，表2为色温6150K时各种荧光粉在封装胶中的重量百分比，其所用的点胶工艺为现有常规的点胶工艺，即将荧光粉与硅胶混合，搅拌均匀，脱泡后进行点胶、固化(该工艺记为工艺1)。
表3
表4
| 序号 | 绿粉 | 红粉1 | 红粉2 | 色坐标x | 色坐标y | 显色指数Ra | 色温CCT |
| 1 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3187 | 0.3326 | 83.1 | 6152 |
| 2 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3190 | 0.3327 | 83.0 | 6154 |
| 3 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3187 | 0.3331 | 83.4 | 6162 |
| 4 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3189 | 0.3327 | 82.8 | 6172 |
| 5 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3190 | 0.3329 | 82.8 | 6148 |
| 6 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3191 | 0.3326 | 82.9 | 6135 |
| 7 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3186 | 0.3301 | 83.2 | 6157 |
| 平均值 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0.3189 | 0.3324 | 83.02 | 6154 |
其中表3为色温2900K时各种荧光粉在封装胶中的重量百分比，表4为色温6150K时各种荧光粉在封装胶中的重量百分比，其所用的点胶工艺为在表1和表2所用的点胶工艺的基础上，在点完胶后固化前，将支架放入到离心机中进行离心处理，使得荧光粉沉降在封装胶的下部(该工艺记为工艺2)。
表5
| 序号 | 绿粉 | 红粉1 | 红粉2 | 色坐标x | 色坐标y | 显色指数 | 色温CCT | 二氧化硅 |
| 1 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4390 | 0.3928 | 83.2 | 2900 | 20％ |
| 2 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4387 | 0.3930 | 83.4 | 2887 | 20％ |
| 3 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4391 | 0.3912 | 83.1 | 2912 | 20％ |
| 5 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4386 | 0.3924 | 83.1 | 2912 | 20％ |
| 6 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4386 | 0.3900 | 82.9 | 2902 | 20％ |
| 7 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4392 | 0.3904 | 82.8 | 2897 | 20％ |
| 8 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4389 | 0.3914 | 83.4 | 2910 | 20％ |
| 平均值 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 0.4389 | 0.3916 | 83.13 | 2903 | 20％ |
表6
| 序号 | 绿粉 | 红粉1 | 红粉2 | 色坐标x | 色坐标y | 显色指数 | 色温CCT | 二氧化硅 |
| 1 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3192 | 0.3329 | 83.1 | 6140 | 20％ |
| 2 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3188 | 0.3330 | 83.6 | 6156 | 20％ |
| 3 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3184 | 0.3332 | 83.4 | 6140 | 20％ |
| 5 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3191 | 0.3328 | 83.5 | 6152 | 20％ |
| 6 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3190 | 0.3330 | 82.8 | 6139 | 20％ |
| 7 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3189 | 0.3328 | 83.4 | 6145 | 20％ |
| 8 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3194 | 0.3303 | 83.1 | 6137 | 20％ |
| 平均值 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 0.3190 | 0.3328 | 83.27 | 6144 | 20％ |
其中表5为色温2900K时各种荧光粉以及二氧化硅颗粒在封装胶中的重量百分比，表6为色温6150K时各种荧光粉以及二氧化硅颗粒在封装胶中的重量百分比，其所有的点胶工艺为本发明所提供的点胶工艺(该工艺记为工艺3)。
表7
| 工艺 | 绿粉 | 红粉1 | 红粉2 | 二氧化硅 |
| 工艺1 | 32.15％ | 3.02％ | 0.22％ | 0％ |
| 工艺2 | 53.23％ | 4.51％ | 1.43％ | 0％ |
| 工艺3 | 40.56％ | 4.10％ | 0.75％ | 15％ |
其中表7为达到色温为2900K时，采用工艺1、工艺2和工艺3各种荧光粉所需要的量，可以得出采用工艺3(即本发明所提供的工艺)所需的荧光粉的量多余工艺1，但是少于工艺2。
表8
| 工艺 | 绿粉 | 红粉1 | 红粉2 | 二氧化硅 |
| 工艺1 | 14.10％ | 1.2％ | 0.15％ | 0％ |
| 工艺2 | 20.4％ | 2.3％ | 0.72％ | 0％ |
| 工艺3 | 17.1％ | 1.88％ | 0.45％ | 35％ |
其中表8为达到色温为6500K时，采用工艺1、工艺2和工艺3各种荧光粉所需要的量，可以得出采用工艺3(即本发明所提供的工艺)所需的荧光粉的量多余工艺1，但是少于工艺2。
参考图3-图6，其中图3为采用工艺1的LED封装结构在未通电情况下键合线(图中的键合线为金线)的状态图，图4为图3中的LED封装结构在通入工作电流3分钟后键合线的状态图；图5为采用工艺3的LED封装结构在未通电情况下键合线(图中的键合线为金线)的状态图。图6为图5中的LED封装结构在通入工作电流3分钟后键合线的状态图图3和图5中所有的LED芯片、键合线以及封装胶都是相同的(LED芯片为同一型号并且同一批次的芯片、键合线为同一卷的金线、封装胶为相同的硅胶，并且其配比及固化温度时间都相同)，其通入的电流也相同。从图3和图4中A处的对比可以看出，键合线在工作时因封装胶受热膨胀导致了键合线有明显的变形，从图5和图6中B处的对比可以看出，键合线在工作时因封装胶内具有二氧化硅颗粒，键合线的变形相对于现有技术(即图3和图4中采用的封装工艺)有明显的减小，因此本发明提供的LED封装结构能够有效的保护键合线。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种LED封装方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、准备封装支架和LED芯片，将LED芯片固晶在封装支架的碗杯内，并且通过金属键合线与封装支架的电极相连接；
S2、配置混合有二氧化硅颗粒的第一封装胶，将第一封装胶点在LED芯片上；
S3、离心，使S2步骤中第一封装胶内的二氧化硅颗粒沉降于封装支架碗杯的底部,且二氧化硅颗粒沉降后的厚度不小于LED芯片的厚度；
S4、将第一封装胶固化；
S5、配置混合有荧光粉的第二封装胶，将第二封装胶点在第一封装胶上；
S6、将第二封装胶固化。
2.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于：所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，其直径为8微米-10微米。
3.根据权利要求1所述的LED封装方法，其特征在于：步骤S5和步骤S6之间还具有步骤S51，步骤S51为将混合有荧光粉的第二封装胶进行离心处理，使荧光粉沉降于第二封装胶的下部。
4.根据权利要求3所述的LED封装方法，其特征在于：所述荧光粉包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述红色荧光粉的比重小于绿色荧光粉的比重。
5.一种LED封装结构，其特征在于：包括封装支架、LED芯片、混合有二氧化硅颗粒的第一封装胶和混合有荧光粉的第二封装胶，所述LED芯片固晶在封装支架的碗杯内上，并且通过金属键合线与封装支架的两个电极相连接，所述第一封装胶覆盖在LED芯片上，并且第一封装胶内的二氧化硅颗粒沉降于封装支架碗杯的底部，且二氧化硅颗粒的厚度不小于LED芯片的厚度，所述第二封装胶覆盖在第一封装胶上。
6.根据权利要求5所述的LED封装结构，其特征在于：所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，其直径为8微米-10微米。
7.根据权利要求5所述的LED封装结构，其特征在于：所述荧光粉包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述红色荧光粉的比重小于绿色荧光粉的比重。
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