CN108417673A - 一种低光衰led灯的封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低光衰LED灯的封装工艺，采用硅胶作为固晶底胶和荧光胶，采用环氧树脂作为外封胶，通过多次改变外在生产温度使硅胶与环氧树脂在达到接近膨胀系数时逐步完全融合，解决了硅胶与环氧结合中容易导致的分层显现，通过硅胶与环氧树脂相结合的封装工艺，从而有效控制了光衰减，延长了产品的寿命，降低了使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明领域，尤其是一种低光衰LED灯的封装工艺。
背景技术
一直以来，直插LED封装工艺都是采用了双组分的环氧树脂作为主要的封装材料，而环氧树脂容易受热变黄，短波长还会对环氧树脂造成一些问题，并且环氧树脂散热性不是很好，导致灯珠在点亮后散热慢，LED芯片结温高，使得灯珠的亮度在使用的一段时间内迅速下降，2000小时后下降10-30％甚至更高。如此光衰减的LED灯，按常规的封装工艺不能达到高端市场的要求，即在室温25℃恒流电流20mA测试条件下，6000小时连续不间断测试光衰减低于5％，市面上出现了使用硅胶作为封装材料的LED灯，但由于硅胶机械性能、耐磨性和耐溶剂性不佳，作为外封胶封装LED灯，导致LED灯易损坏，增加了使用成本。因此，需要设计新的封装工艺，以有效控制光的衰减，延长产品寿命，来满足高端直插LED的市场需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低光衰LED灯的封装工艺，除外封胶使用环氧树脂外其他胶均使用硅胶，硅胶除了对短波长有较佳的抗热性、不易老化外，还能分散蓝光和近紫外，并且硅胶的光透率、折射率和散热性都比较理想，而环氧树脂硬度高，耐溶剂性好，结合两种材料的优点用以封装LED灯，能够有效降低LED灯的光衰减，提高光效率；该封装工艺包括以下步骤：
将硅脂绝缘底胶点在LED支架杯内；
在点有硅脂绝缘底胶的LED支架杯内放置LED芯片，然后在不同温度下进行多次烘烤固化获得固晶LED半成品；
对固晶LED半成品进行压焊并完成焊线检测获得焊线LED半成品；
使用硅胶与荧光粉混合的荧光胶作为内封胶，喷胶涂布在焊线LED半成品的支架杯内，然后在不同温度下进行多次烘烤固化获得内封胶LED半成品；
对内封胶LED半成品使用环氧树脂在多次烘烤固化下与荧光胶完全结合以完成外封胶的灌胶封装，获得低光衰的LED灯。
进一步，在不同温度下进行多次烘烤固化获得固晶LED半成品，包括底胶前固化和底胶后固化，所述底胶前固化是在100℃温度下烘烤1小时，所述底胶后固化是在150℃温度下烘烤3小时。
进一步，对固晶LED半成品进行压焊，采用超声波焊线机通过金线将LED芯片与LED支架焊接在一起形成导电回路。
进一步，在不同温度下进行多次烘烤固化获得内封胶LED半成品，包括连续的三次烘烤固化，分别为在80-100℃温度下烘烤1小时、在150-160℃温度下烘烤3小时和在100℃温度下烘烤1小时。
进一步，对内封胶LED半成品使用环氧树脂在多次烘烤固化下与荧光胶完全结合以完成外封胶的灌胶封装，包括：将液态环氧树脂在130℃温度下预热后注入LED成型模腔；将内封胶LED半成品插入灌注有液态环氧树脂的模腔内，在132-135℃温度下烘烤1-1.5小时获得初步成型的LED灯；将初步成型的LED灯从模腔中脱出后在135-140℃温度下烘烤4-6小时，使环氧树脂充分固化并与荧光胶完全结合。
本发明的有益效果是：采用硅胶作为固晶底胶和荧光胶，提高了LED灯的抗热性，减缓老化，降低光衰减，采用环氧树脂作为外封胶，提高了LED灯的耐磨性和耐溶剂性，使LED灯不易损坏，降低了使用成本。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的低光衰LED灯的封装工艺的流程图。
具体实施方式
由于本发明采用硅胶作为固晶底胶和荧光胶，环氧树脂作为外封胶，而硅胶因其化学特性，对湿度和温度非常敏感，再加上硅胶和环氧树脂膨胀系数不同，所以在封装工艺中，对生产环境的温度和湿度管控需要进一步把握规律，通过改变外在温度使两者在到达接近的膨胀系数时逐步融合，减少硅胶与环氧树脂分层的现象，提升批量生产的良品率。
参照图1，本发明的低光衰LED灯的封装工艺，包括以下步骤：
将硅脂绝缘底胶点在LED支架杯内；
在点有硅脂绝缘底胶的LED支架杯内放置LED芯片，然后在不同温度下进行多次烘烤固化获得固晶LED半成品；
对固晶LED半成品进行压焊并完成焊线检测获得焊线LED半成品；
使用硅胶与荧光粉混合的荧光胶作为内封胶，喷胶涂布在焊线LED半成品的支架杯内，然后在不同温度下进行多次烘烤固化获得内封胶LED半成品；
对内封胶LED半成品使用环氧树脂在多次烘烤固化下与荧光胶完全结合以完成外封胶的灌胶封装，获得低光衰的LED灯。
具体的，在点底胶之前先要做预期准备工作，包括：先用显微镜检查LED芯片表面是否有机械损伤及麻点，芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求，电极图案是否完整；检查LED芯片无问题后，需要进行扩片，由于LED芯片在划片后排列紧密，间距很小，大约0.1mm,不利于后工序操作，因此采用扩片机对LED芯片的膜进行扩张，使LED芯片与芯片的间距拉伸到大约0.6mm；扩片完成后，采用超声波清洗LED支架并烘干；预期准备工作完成，材料就绪后即可开始正式的封装工艺流程。
具体的，本实施例的LED芯片为双电极芯片，因此在LED支架的支架杯内的正中间使用点胶机点上适量的硅脂绝缘底胶，但是当LED芯片为单电极芯片时，一般使用银胶作为底胶；胶量根据LED芯片的面积的大小而定，最优为LED芯片面积的三分之二，硅脂绝缘底胶用于将LED芯片粘合在LED支架内，并起到隔断LED芯片电极与LED支架的电接触的作用。
点底胶完成后，使用真空吸嘴将LED芯片吸起移动并安置到LED支架杯点有硅脂绝缘底胶的位置完成固晶操作，此处为了防止对LED芯片表面的损伤，采用的是胶木吸嘴；LED芯片安置好之后使用显微镜进行固晶检测，主要检测LED芯片位置是否置于LED支架杯的正中间。
完成固晶检测后，需要对硅脂绝缘底胶进行烘烤固化，使LED芯片与LED支架粘合牢固；具体的，将固晶的支架放入烤箱中，将温度调节到100℃烘烤1小时，然后再将温度调节到150℃烘烤3小时，获得固晶LED半成品。
为了完成LED灯内外引线的连接，对固晶LED半成品进行压焊获得焊线LED半成品，压焊包括金丝球焊和铝丝压焊，本实施例采用超声波焊线机通过金线将LED芯片与LED支架焊接在一起形成导电回路；具体的，先将金丝烧成个球，压在LED芯片电极上，再从金丝球拉根金丝到支架上方压第二个点后扯断金丝；压焊好之后进行压焊检测，主要检测金丝拱丝形状、焊点形状和拉力。
由于环氧树脂相当容易被白光LED中的短波长光线破坏，且散热性不佳，导致光衰减比较高，不宜用作内封胶，但是环氧树脂硬度高、耐溶剂性好却是适合作为外封胶；因此本实施例中使用散热性佳、不易老化、光透率和折射率理想的硅胶与荧光粉均匀混合后得到的荧光胶作为内封胶，使用环氧树脂作为外封胶，结合两者优点，解决传统LED灯光衰减严重的问题。但是硅胶和环氧树脂膨胀系数不同，结合容易产生分层现象，因此需要在将硅胶和环氧树脂结合的过程中多次改变温度，使两者达到接近的膨胀系数时进行逐步结合，以减少分层现象。
具体的，将硅胶与荧光粉均匀混合后的荧光胶均匀喷至LED芯片周围，使用显微镜检测荧光胶的量，保证荧光胶均匀分布在LED芯片表面及四周，形成一层薄膜；为了荧光胶与后续灌胶封装的环氧树脂外封胶完美结合，需要对荧光胶进行不同温度下的多次烘烤，使荧光胶膨胀系数与环氧树脂尽量接近；具体的，将涂布有荧光胶的LED支架放入烤箱中，先将烤箱内温度调节至100℃烘烤1小时，再调节至150℃烘烤3小时，再次调节至100℃烘烤1小时，获得内封胶LED半成品；此时荧光胶经过连续不同温度的烘烤后达到相对稳定状态，能够减少因外界温度和湿度的改变对硅胶形成冲击且膨胀系数与环氧树脂接近。
为了使荧光胶和环氧树脂的膨胀系数更为接近，先将环氧树脂在130℃温度下预热15-20分钟获得液态环氧树脂，之后进行外封胶的灌封；具体的，先在LED成型模腔内注入液态环氧树脂，然后将内封胶LED半成品插入注有液态环氧树脂的模腔内，接着将其放入烤箱，将烤箱温度先调节至135℃，烘烤1小时后从烤箱取出，脱去模腔获得初步成型的LED灯；为了使环氧树脂充分固化，对LED灯进行热老化，同时使荧光胶与环氧树脂相对稳定地完全结合，将初步成型的LED灯再次放入烤箱中，调节温度至135-140℃烘烤6小时，此时LED灯的主体完成封装。
由于LED灯在生产中是连在一起而不是单个的，需要切断LED支架的连筋；切掉连筋后还需要依次经过排测、分光分色、成品抽检和包装等常规步骤获得完成品，具体操作与现有技术相同，不再赘述。
因此，本发明的低光衰LED灯的封装工艺，采用硅胶作为固晶底胶和荧光胶，提高了LED灯的抗热性，减缓老化，降低光衰减，采用环氧树脂作为外封胶，提高了LED灯的耐磨性和耐溶剂性，使LED灯不易损坏，降低了使用成本。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (5)
1.一种低光衰LED灯的封装工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将硅脂绝缘底胶点在LED支架杯内；
在点有硅脂绝缘底胶的LED支架杯内放置LED芯片，然后在不同温度下进行多次烘烤固化获得固晶LED半成品；
对固晶LED半成品进行压焊并完成焊线检测获得焊线LED半成品；
使用硅胶与荧光粉混合的荧光胶作为内封胶，喷胶涂布在焊线LED半成品的支架杯内，然后在不同温度下进行多次烘烤固化获得内封胶LED半成品；
对内封胶LED半成品使用环氧树脂在多次烘烤固化下与荧光胶完全结合以完成外封胶的灌胶封装，获得低光衰的LED灯。
2.根据权利要求1所述的低光衰LED灯的封装工艺，其特征在于：所述的在不同温度下进行多次烘烤固化获得固晶LED半成品，包括底胶前固化和底胶后固化，所述底胶前固化是在100℃温度下烘烤1小时，所述底胶后固化是在150℃温度下烘烤3小时。
3.根据权利要求1所述的低光衰LED灯的封装工艺，其特征在于：所述的对固晶LED半成品进行压焊，采用超声波焊线机通过金线将LED芯片与LED支架焊接在一起形成导电回路。
4.根据权利要求1所述的低光衰LED灯的封装工艺，其特征在于：所述的在不同温度下进行多次烘烤固化获得内封胶LED半成品包括连续的三次烘烤固化，分别为在80-100℃温度下烘烤1小时、在150-160℃温度下烘烤3小时和在100℃温度下烘烤1小时。
5.根据权利要求1所述的低光衰LED灯的封装工艺，其特征在于：所述的对内封胶LED半成品使用环氧树脂在多次烘烤固化下与荧光胶完全结合以完成外封胶的灌胶封装，包括：将液态环氧树脂在130℃温度下预热后注入LED成型模腔；将内封胶LED半成品插入灌注有液态环氧树脂的模腔内，在132-135℃温度下烘烤1-1.5小时获得初步成型的LED灯；将初步成型的LED灯从模腔中脱出后在135-140℃温度下烘烤4-6小时，使环氧树脂充分固化并与荧光胶完全结合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180817 |