CN108550679A - 一种白光数码管显示器件及其封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种白光数码管显示器件，属于数码管封装技术领域，包括PCB散热基板、设于所述PCB散热基板上的光源若干和焊盘若干，还包括设于所述焊盘上的蓝光芯片、覆于所述蓝光芯片上的荧光粉薄膜、设于所述荧光粉薄膜和蓝光芯片周围的混合胶层，所述荧光粉薄膜通过粘结层覆盖在蓝光芯片的表面，所述混合胶层为白色纳米颗粒混合胶体。本发明性能稳定、发光强度大且出光一致性高。一种白光数码管显示器件的封装工艺，包括如下步骤：PCB散热基板清洗、固晶、测试、荧光粉混合胶制备、荧光粉薄膜制备、切割、喷涂粘结层、粘贴荧光粉薄膜、喷涂混合胶层和测试。能有效抑制芯片发光角度，缩小笔段间距，省略反射盖组装工艺步骤，控制显示器件整体高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种白光数码管显示器件及其封装工艺，特别是涉及一种出光一致性高、无反射盖、笔段间距小的白光数码管显示器件及其封装工艺，属于数码管封装技术领域。
背景技术
数码管是LED显示屏封装结构中的一种形式，国内外封装制备白光数码管显示器件最普遍成熟的方法是通过在蓝色芯片上涂覆黄色荧光粉，使蓝光和黄光混合激发生成白光。发明专利(见公开号为103000091A的《一种点胶压盖白光数码管显示器件及其生产工艺》)描述的是一种点胶工艺，该工艺点胶形成的椭圆形荧光粉层结构有效保护了发光源，同时能提高荧光粉颗粒光子转换率。发明专利(公开号为CN105977245A的《一种可调色温的COB封装结构及其封装方法》)描述的是一种阵列式CSP芯片级封装器件，该发明可通过控制CSP芯片级封装器件和LED芯片中的驱动电流大小调节色温。上述专利在工艺实施阶段，点胶和烘烤闲置时间内，荧光粉和硅胶的混合胶体处于自由流动状态，同时由于荧光粉颗粒分子量大于硅胶颗粒分子量，在闲置时间内，荧光粉颗粒会发生沉淀现象，从而影响出光一致性。
发明专利(公开号为CN106025049A的《增光型CSP标准LED封装工艺及其制作方法》)公开的是一种增光型CSP标准LED封装工艺。该专利可实现芯片五个面发光，增大发光角度，提升发光强度，能有效控制器件整体厚度，但该方法不适合用于需要抑制发光角度的小间距笔段的数码管显示器件中。
有鉴于此，本发明人对此进行实验分析和研究，专门研制出一种出光一致性高、无反射盖、笔段间距小的白光数码管显示器件来提升数码管内在品质和创新其封装工艺，以实现数码管在可穿戴设备领域的应用，提高数码管市场竞争力，本案由此产生。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种性能稳定、发光强度大和出光一致性高的白光数码管显示器件显示器件。
本发明的另一个目的是提供一种白光数码管显示器件的封装工艺，有效抑制芯片发光角度，实现笔段间距微型化，同时省略反射盖组装工艺步骤，能有效控制显示器件整体高度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种白光数码管显示器件，包括PCB散热基板、设于所述PCB散热基板上的光源若干和焊盘若干，还包括设于所述焊盘上的蓝光芯片、覆于所述蓝光芯片上的荧光粉薄膜、设于所述荧光粉薄膜和蓝光芯片周围的混合胶层，所述荧光粉薄膜通过粘结层覆盖在蓝光芯片的表面，所述混合胶层为白色纳米颗粒混合胶体。
作为优选，所述蓝光芯片为宽尺寸芯片，尺寸为0.175mm*0.475mm-0.235mm*0.535mm，芯片发光颜色为蓝光，主波长为450nm-470nm，可根据实际需要排列成相应图案。
作为优选，所述焊盘间距0.25mm-0.35mm，焊盘面积为0.25mm*0.30mm-0.30mm*0.35mm。
作为优选，所述荧光粉薄膜为荧光粉颗粒和硅胶的混合物，厚度约为80μm-100μm。荧光粉薄膜由荧光粉颗粒和硅胶按1：0.1：0.07质量比混合，通过模具法模压制备，荧光粉薄膜厚度可根据需求调节。
作为优选，所述白色纳米颗粒混合胶体为纳米颗粒和硅胶混合物，白色纳米颗粒为二氧化钛、二氧化锆或氧化锌。
更优选地，所述白色纳米颗粒混合胶体由折射率为1.5的硅胶和折射率为2.6的二氧化钛组成。
作为优选，所述粘结层为硅胶，厚度为8μm-12μm。
一种白光数码管显示器件的封装工艺，包括如下步骤：
1)PCB散热基板清洗；
2)固晶：通过固晶机把PCB散热基板上需要的晶片粘在焊盘相应位置上。
3)测试；
4)荧光粉混合胶制备：采用高温固相法将一定质量比的硅胶和荧光粉制备成荧光粉混合胶体；
5)荧光粉薄膜制备：采用模具法，控制荧光粉混合胶在150℃环境下保温100分钟，得到荧光粉薄膜；
6)切割：将荧光粉薄膜切割成与蓝光芯片的出光面积一致的形状和大小；
7)喷涂粘结层：在芯片上表面涂覆一层粘结层；
8)粘贴荧光粉薄膜：将荧光粉薄膜粘贴在粘结层表面，烘烤固化；
9)喷涂混合胶层：利用甩胶旋涂工艺，于荧光粉薄膜及芯片四周表面喷覆白色纳米颗粒混合胶体，在150℃环境下烘烤1小时，固化混合胶层；
10)测试；
作为优选，所述步骤9)中，固化胶层后，利用减薄机将混合胶层减薄至荧光粉薄膜表面。
作为优选，所述测试采用型号为SP-D2LED电参数测试仪进行电性能测试。
本发明的工作原理：数码管通电工作时，蓝光芯片激发射出蓝光光子，大部分蓝光光子从芯片正表面入射到荧光粉薄膜，蓝光光子在荧光粉薄膜中发生吸收和散射作用，由膜片激发后出射白光，根据芯片粘贴位置显示相应的图案。小部分蓝光光子入射到芯片侧面的白色纳米颗粒混合胶体中，蓝光光子经折射、反射作用，少量光子会溢出，有效抑制了芯片发光角度。
本发明能实现如下技术效果：
(1)模具法制备荧光粉薄膜工艺替代自由点胶工艺，有效抑制因荧光粉沉淀造成荧光粉分布不均匀对白光数码管显示器件光学一致性的影响；
(2)反射盖的去除对白光数码管显示器件封装领域具有革命性的意义，除提高器件可靠性，降低生产成本外，无反射盖白光数码管显示器件整体高度可控制在1mm以下，使数码管在可穿戴设备中得到进一步的应用，提升数码管市场活力。
(3)生产工序的简化，缩短产品生产周期，使出光一致性高笔段间距小的白光数码管显示器件产业化生产成为现实。
(4)增加白色纳米颗粒混合胶层，能有效抑制侧面蓝光光子溢出，同时降低芯片发光角度，有利于小间距显示器件的研发，同时增加的纳米颗粒因其化学特性可有效抑制显示器件的有害气体。
附图说明
图1为本实施例白光数码管显示器件组装后的剖面结构图；
图2为本实施例白光数码管显示器件的单光源结构示意图。
标注说明：PCB散热基板1，焊盘2，光源3，蓝光芯片31，粘结层32，荧光粉薄膜33，混合胶层34。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的揭露，兹提供了一个实施例，并结合附图作如下详细说明：
如图1和图2所示，图1为本实施例白光数码管显示器件组装后的剖面结构图，图2为本实施例白光数码管显示器件的单光源结构示意图，本实施例的一种白光数码管显示器件，包括PCB散热基板1、设于PCB散热基板1上的光源3和焊盘2，设于焊盘2上的蓝光芯片31、覆于蓝光芯片31上的荧光粉薄膜33、设于荧光粉薄膜33和蓝光芯片31周围的混合胶层34，荧光粉薄膜33通过粘结层32覆盖在蓝光芯片31的表面，从下往上白光数码管显示器件的结构依次为：PCB散热基板1、光源3、焊盘2、蓝光芯片31、粘结层32、荧光粉薄膜33，混合胶层34喷涂于荧光粉薄膜33及蓝光芯片31除正表面外的四个侧面。本实施例中，上为正，如蓝光芯片31与粘结层32相接触的表面为蓝光芯片31的正表面，混合胶层34为白色纳米颗粒混合胶体。本实施例中的蓝光芯片31采用LED蓝光芯片。
本实施例白光数码管显示器件通电工作时，蓝光芯片31激发射出蓝光光子，大部分蓝光光子从芯片31正表面入射到荧光粉薄膜33，蓝光光子在荧光粉薄膜33中发生吸收和散射作用，由荧光粉薄膜33激发后出射白光，根据蓝光芯片31粘贴位置显示相应的图案。小部分蓝光光子入射到蓝光芯片31侧面的混合胶层34中，蓝光光子经折射、反射作用，少量光子会溢出，有效抑制芯片31发光角度。
本实施例的一种白光数码管显示器件的封装工艺，包括如下步骤：
1)PCB散热基板清洗；
2)固晶：通过固晶机把PCB散热基板上需要的晶片粘在焊盘相应位置上。
3)测试：采用型号为SP-D2LED电参数测试仪进行电性能测试。
4)荧光粉混合胶制备：采用高温固相法将一定质量比的硅胶和荧光粉制备成荧光粉混合胶体；
5)荧光粉薄膜制备：采用模具法，控制荧光粉混合胶在150℃环境下保温100分钟，得到荧光粉薄膜；
6)切割：将荧光粉薄膜切割成与蓝光芯片的出光面积一致的形状和大小；
7)喷涂粘结层：在芯片上表面涂覆一层粘结层；
8)粘贴荧光粉薄膜：将荧光粉薄膜粘贴在粘结层表面，烘烤固化；
9)喷涂混合胶层：利用甩胶旋涂工艺，于荧光粉薄膜及芯片四周表面喷覆白色纳米颗粒混合胶体，在150℃环境下烘烤1小时，固化混合胶层；利用减薄机将混合胶层减薄至荧光粉薄膜表面；
10)测试：采用型号为SP-D2LED电参数测试仪进行电性能测试。
表1光色性能测试结果
| 序号 | 光通量 | 色温 |
| 1 | 158 | 4828 |
| 2 | 158 | 4912 |
| 3 | 157 | 4835 |
| 4 | 158 | 4874 |
| 5 | 159 | 4931 |
| 6 | 157 | 4893 |
| 7 | 158 | 4919 |
| 8 | 159 | 4840 |
| 9 | 157 | 4922 |
| 10 | 160 | 4917 |
表2光强分布
本发明的一种白光数码管显示器件及其封装工艺，具有如下积极效益。
(1)模具法制备荧光粉薄膜工艺替代自由点胶工艺，有效抑制因荧光粉沉淀造成荧光粉分布不均匀对白光数码管光学一致性的影响；
(2)反射盖的去除对白光数码管封装领域具有革命性的意义，除提高器件可靠性，降低生产成本外，无反射盖白光数码管整体高度可控制在1mm以下，使数码管在可穿戴设备中得到进一步的应用，提升数码管市场活力。
(3)生产工序的简化，缩短产品生产周期，使出光一致性高笔段间距小的白光数码管产业化生产成为现实。
上述事例和图式并非限定本发明专利产品的形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所作的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种白光数码管显示器件，包括PCB散热基板、设于所述PCB散热基板上的光源若干和焊盘若干，其特征在于：还包括设于所述焊盘上的蓝光芯片、覆于所述蓝光芯片上的荧光粉薄膜、设于所述荧光粉薄膜和蓝光芯片周围的混合胶层，所述荧光粉薄膜通过粘结层覆盖在蓝光芯片的表面，所述混合胶层为白色纳米颗粒混合胶体。
2.如权利要求1所述的一种白光数码管显示器件，其特征在于：所述蓝光芯片为宽尺寸芯片，尺寸为0.175mm*0.475mm-0.235mm*0.535mm，芯片发光颜色为蓝光，主波长为450nm-470nm。
3.如权利要求1所述的一种白光数码管显示器件，其特征在于：所述焊盘间距0.25mm-0.35mm，焊盘面积为0.25mm*0.30mm-0.30mm*0.35mm。
4.如权利要求1所述的一种白光数码管显示器件，其特征在于：所述荧光粉薄膜为荧光粉颗粒和硅胶的混合物，厚度约为80μm-100μm。
5.如权利要求1所述的一种白光数码管显示器件，其特征在于：所述白色纳米颗粒混合胶体为纳米颗粒和硅胶混合物，白色纳米颗粒为二氧化钛、二氧化锆或氧化锌。
6.如权利要求5所述的一种白光数码管显示器件，其特征在于：所述白色纳米颗粒混合胶体由折射率为1.5的硅胶和折射率为2.6的二氧化钛组成。
7.如权利要求1所述的一种白光数码管显示器件，其特征在于：所述粘结层为硅胶，厚度为8μm-12μm。
8.一种白光数码管显示器件的封装工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）PCB散热基板清洗；
2）固晶：通过固晶机把PCB散热基板上需要的晶片粘在焊盘相应位置上；
3）测试；
4）荧光粉混合胶制备：采用高温固相法将一定质量比的硅胶和荧光粉制备成荧光粉混合胶体；
5）荧光粉薄膜制备：采用模具法，控制荧光粉混合胶在150℃环境下保温100分钟，得到荧光粉薄膜；
6）切割：将荧光粉薄膜切割成与蓝光芯片的出光面积一致的形状和大小；
7）喷涂粘结层：在芯片上表面涂覆一层粘结层；
8）粘贴荧光粉薄膜：将荧光粉薄膜粘贴在粘结层表面，烘烤固化；
9）喷涂混合胶层：利用甩胶旋涂工艺，于荧光粉薄膜及芯片四周表面喷覆白色纳米颗粒混合胶体，在150℃环境下烘烤1小时，固化混合胶层；
10）测试。
9.如权利要求6所述的一种白光数码管显示器件的封装工艺，其特征在于：所述步骤9）中，固化胶层后，利用减薄机将混合胶层减薄至荧光粉薄膜上表面一致的高度。
10.如权利要求8所述的一种白光数码管显示器件的封装工艺，其特征在于：所述测试采用型号为SP-D2 LED电参数测试仪进行电性能测试。
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