CN109216532A - 一种紫外led石英透镜装配结构及方法 - Google Patents

一种紫外led石英透镜装配结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种紫外LED石英透镜装配结构，包括LED支架、透镜环，LED支架、透镜环分别设置在固晶机点胶工作台前部的左、右侧，LED支架上封装有紫外LED芯片，透镜环上阵列排布有石英透镜，固晶机点胶工作台后部中央位置处可旋转式连接有摆臂，摆臂另一端装设有吸嘴，吸嘴设计为圆锥形开口，LED支架、透镜环的上方分别装设有CCD相机，摆臂通过CCD相机识别图像并找到透镜环上透镜中心点，再通过CCD相机将石英透镜放置到紫外LED芯片上；本发明同现有技术相比，通过改变吸嘴和设计透镜阵列排布，将透镜装配工作由机器代替手工，提高了工作效率，且吸嘴为圆锥形开口增大了吸嘴与透镜接触面，保证足够吸附能力。

Description

一种紫外LED石英透镜装配结构及方法
[技术领域]
本发明涉及LED封装技术领域，具体地说是一种紫外LED石英透镜装配结构及方法。
[背景技术]
紫外LED作为绿色环保的新型产业，凭借使用寿命长、体积小、能耗低等优势以及《水俣公约》的生效，必将逐步代替传统UV灯管。
目前，紫外LED使用Molding(注塑成型)工艺，在LED支架上完成固晶焊线工艺后，将其与透镜模具固定好位置，然后高粘度硅胶注射到透镜模腔中并抽真空，一并放置入烘箱中烘烤使硅胶透镜成型，主要存在以下缺点：
A、普遍热压成型的硅胶中含有环氧树脂，其不耐UV和高温，易在使用中出现硅胶开裂和黄变的现象，大大降低了LED芯片出光效率；
B、由于硅胶的多孔结构，硅胶透镜裸露在外，在实际生产装配和使用过程中容易吸附灰尘和杂物，点亮后在透镜表面形成高温热点直至透镜烧毁；
C、硅胶与LED支架的粘接力不足，易发生在擦拭清洁过程中透镜脱落的问题；
D、高粘度硅胶流动性差，抽真空要求严苛，增加生产制造成本；
E、硅胶的紫外透过率较低，降低了LED芯片出光效率。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种紫外LED石英透镜装配结构，通过改变吸嘴和设计透镜阵列排布，能够将透镜装配工作由机器代替手工，提高了工作效率，且吸嘴为圆锥形开口增大了吸嘴与透镜的接触面，保证了足够的吸附能力。
为实现上述目的设计一种紫外LED石英透镜装配结构，包括LED支架8、透镜环9，所述LED支架8、透镜环9分别设置在固晶机10点胶工作台15前部的左、右侧，所述LED支架8上封装有紫外LED芯片2，所述透镜环9上阵列排布有呈半球形的石英透镜1，所述固晶机10点胶工作台15后部中央位置处设置有摆臂安装座，所述摆臂安装座上可旋转式连接有摆臂11，所述摆臂11另一端装设有吸嘴12，所述吸嘴12采用硬塑料制成，所述吸嘴12设计为圆锥形开口，所述LED支架8、透镜环9的上方分别装设有CCD相机一13、CCD相机二14，所述CCD相机一13、CCD相机二14分别用于查看LED支架8、透镜环9的固晶点位置，所述CCD相机一13、CCD相机二14分别电连接摆臂11的驱动装置，所述摆臂11通过CCD相机二14识别图像并找到透镜环9上透镜中心点，所述透镜中心点与吸嘴12圆锥形开口的中心点重合后被吸起，所述摆臂11再通过CCD相机一13识别图像将石英透镜1放置到紫外LED芯片2上。
进一步地，所述LED支架8上设置有氮化铝基板4，所述紫外LED芯片2为LED垂直打孔芯片，所述紫外LED芯片2为上正下负结构，所述紫外LED芯片2底部与氮化铝基板4通过银胶固晶而成，并与氮化铝基板4的负极焊盘6联通，所述紫外LED芯片2顶部焊接金线5引出连接至氮化铝基板4的正极焊盘7，所述紫外LED芯片2上方盖设有石英透镜1，所述石英透镜1与氮化铝基板4之间设有硅胶填充区3，所述硅胶填充区3内填充有无环氧树脂硅胶。
进一步地，所述石英透镜1底部设计为向下微凸的凸起结构，所述凸起结构用于排除石英透镜1底部与硅胶接触面产生的气泡。
进一步地，所述氮化铝基板4为陶瓷双面板。
本发明还提供了一种紫外LED石英透镜装配方法，包括以下步骤：
1)将完成固晶和焊线的LED支架8放置到固晶机10点胶工作台15上，设定点胶机的气压和点胶时间开始点胶，硅胶滴入LED支架8内部自然流平，并刚好溢至放置石英透镜1的台阶，硅胶采用双组份低粘度硅胶，且不含环氧树脂；
2)石英透镜1使用治具阵列排布到蓝膜上，治具由三层面板组成，中间一层开锥形孔以使石英透镜1刚好穿过并由底部面板托底，不断抖动使石英透镜1一致球面朝上，然后水平翻转治具，石英透镜1底部朝上并用蓝膜吸附，石英透镜1即整齐阵列排布在蓝膜上，石英透镜1随蓝膜置于透镜环9上，以进行透镜装配作业；
3)固晶机10吸嘴12设计成锥形圆口，摆臂11通过CCD相机二14识别图像找到石英透镜1中心点，圆锥形开口吸嘴12中心点和透镜中心重合，然后充分接触并吸起，再根据相机一识别图像放置到LED支架8上；
4)将石英透镜1装配完成的紫外LED芯片2放置入烤箱内烘烤，使硅胶固化，固化完成即得到紫外LED成品。
步骤3)中，所述石英透镜1底部向下微凸以排除与硅胶接触面产生的气泡。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明将散落无序的透镜通过治具阵列排布，并通过固晶机完成装配作业，且固晶机上所配吸嘴采用硬塑料，锥形圆孔开口，从而增大了与透镜的接触面，并有足够的吸附能力；
(2)本发明透镜底部向下微凸，从而可有效排出与硅胶面接触时产生的气泡；
(3)本发明通过改变吸嘴和设计透镜排列治具的方式，将透镜装配工作由机器代替手工，提高了工作效率；
(4)本发明采用无环氧硅胶，没有黄变开裂的问题产生，最终成品为石英透镜，吸附灰尘不会烧毁透镜并可用酒精擦拭清洁，适用性更强。
[附图说明]
图1是本发明中硅胶滴入示意图；
图2是本发明中所使用的治具示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明中石英透镜和紫外LED芯片的结构示意图；
图5是本发明中正、负极焊盘的结构示意图；
图中：1、石英透镜 2、紫外LED芯片 3、硅胶填充区 4、氮化铝基板 5、金线 6、负极焊盘 7、正极焊盘 8、LED支架 9、透镜环 10、固晶机 11、摆臂 12、吸嘴 13、CCD相机一 14、CCD相机二 15、点胶工作台。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作以下进一步说明：
本发明包括LED支架8、透镜环9，LED支架8、透镜环9分别设置在固晶机10点胶工作台15前部的左、右侧，LED支架8上封装有紫外LED芯片2，透镜环9上阵列排布有呈半球形的石英透镜1，固晶机10点胶工作台15后部中央位置处设置有摆臂安装座，摆臂安装座上可旋转式连接有摆臂11，摆臂11另一端装设有吸嘴12，吸嘴12采用硬塑料制成，吸嘴12设计为圆锥形开口，LED支架8、透镜环9的上方分别装设有CCD相机一13、CCD相机二14，CCD相机一13、CCD相机二14分别用于查看LED支架8、透镜环9的固晶点位置，CCD相机一13、CCD相机二14分别电连接摆臂11的驱动装置，摆臂11通过CCD相机二14识别图像并找到透镜环9上透镜中心点，透镜中心点与吸嘴12圆锥形开口的中心点重合后被吸起，摆臂11再通过CCD相机一13识别图像将石英透镜1放置到紫外LED芯片2上。
其中，LED支架8上设置有氮化铝基板4，氮化铝基板4为陶瓷双面板，紫外LED芯片2为LED垂直打孔芯片，紫外LED芯片2为上正下负结构，紫外LED芯片2底部与氮化铝基板4通过银胶固晶而成，并与氮化铝基板4的负极焊盘6联通，紫外LED芯片2顶部焊接金线5引出连接至氮化铝基板4的正极焊盘7，紫外LED芯片2上方盖设有石英透镜1，石英透镜1与氮化铝基板4之间设有硅胶填充区3，硅胶填充区3内填充有无环氧树脂硅胶。石英透镜1底部设计为向下微凸的凸起结构，凸起结构用于排除石英透镜1底部与硅胶接触面产生的气泡。
本发明还提供了一种紫外LED石英透镜装配方法，包括以下步骤：将完成固晶和焊线的LED支架8放置到固晶机10点胶工作台15上，使用双组份低粘度硅胶，且不含环氧树脂，设定好点胶机的气压和点胶时间等参数开始点胶，硅胶滴入LED支架8内部自然流平，并刚好溢至放置石英透镜1的台阶，滴入示意图如附图1所示；石英透镜1使用自制治具阵列排布到蓝膜上，治具由三层面板组成(如附图2所示)，中间一层开锥形孔并可使石英透镜1刚好穿过并由底部面板托底，不断抖动使透镜一致球面朝上，然后水平翻转治具，透镜底部朝上并用蓝膜吸附，透镜即可整齐阵列排布在蓝膜上，进行透镜装配作业；固晶机10吸嘴12设计成锥形圆口，摆臂11通过CCD相机二14识别图像找到石英透镜1中心点，圆锥形开口吸嘴12中心点和透镜中心重合，然后充分接触并吸起，再根据相机一识别图像放置到LED支架8指定位置，透镜底部向下微凸可有效排除与硅胶接触面产生的气泡，并且不影响底部芯片和金线；将石英透镜1装配完成的紫外LED芯片2放置入烤箱内烘烤，使硅胶固化，固化完成即得到紫外LED成品。
本发明中，LED垂直打孔芯片为上正下负的结构，氮化铝支架为陶瓷双面板；LED芯片底部和氮化铝支架通过银胶固晶而成，并与支架的负极焊盘联通；顶部焊盘焊接金线引出连接至支架的正极焊盘；固晶焊线完成后使用点胶机填充硅胶并盖上石英透镜，放置入烤箱内烘烤4小时后硅胶充分固化；LED连接正向直流电源即可点亮并辐射出紫外光。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种紫外LED石英透镜装配结构，其特征在于：包括LED支架(8)、透镜环(9)，所述LED支架(8)、透镜环(9)分别设置在固晶机(10)点胶工作台(15)前部的左、右侧，所述LED支架(8)上封装有紫外LED芯片(2)，所述透镜环(9)上阵列排布有呈半球形的石英透镜(1)，所述固晶机(10)点胶工作台(15)后部中央位置处设置有摆臂安装座，所述摆臂安装座上可旋转式连接有摆臂(11)，所述摆臂(11)另一端装设有吸嘴(12)，所述吸嘴(12)采用硬塑料制成，所述吸嘴(12)设计为圆锥形开口，所述LED支架(8)、透镜环(9)的上方分别装设有CCD相机一(13)、CCD相机二(14)，所述CCD相机一(13)、CCD相机二(14)分别用于查看LED支架(8)、透镜环(9)的固晶点位置，所述CCD相机一(13)、CCD相机二(14)分别电连接摆臂(11)的驱动装置，所述摆臂(11)通过CCD相机二(14)识别图像并找到透镜环(9)上透镜中心点，所述透镜中心点与吸嘴(12)圆锥形开口的中心点重合后被吸起，所述摆臂(11)再通过CCD相机一(13)识别图像将石英透镜(1)放置到紫外LED芯片(2)上。
2.如权利要求1所述的紫外LED石英透镜装配结构，其特征在于：所述LED支架(8)上设置有氮化铝基板(4)，所述紫外LED芯片(2)为LED垂直打孔芯片，所述紫外LED芯片(2)为上正下负结构，所述紫外LED芯片(2)底部与氮化铝基板(4)通过银胶固晶而成，并与氮化铝基板(4)的负极焊盘(6)联通，所述紫外LED芯片(2)顶部焊接金线(5)引出连接至氮化铝基板(4)的正极焊盘(7)，所述紫外LED芯片(2)上方盖设有石英透镜(1)，所述石英透镜(1)与氮化铝基板(4)之间设有硅胶填充区(3)，所述硅胶填充区(3)内填充有无环氧树脂硅胶。
3.如权利要求1或2所述的紫外LED石英透镜装配结构，其特征在于：所述石英透镜(1)底部设计为向下微凸的凸起结构，所述凸起结构用于排除石英透镜(1)底部与硅胶接触面产生的气泡。
4.如权利要求3所述的紫外LED石英透镜装配结构，其特征在于：所述氮化铝基板(4)为陶瓷双面板。
5.一种紫外LED石英透镜装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将完成固晶和焊线的LED支架(8)放置到固晶机(10)点胶工作台(15)上，设定点胶机的气压和点胶时间开始点胶，硅胶滴入LED支架(8)内部自然流平，并刚好溢至放置石英透镜(1)的台阶，硅胶采用双组份低粘度硅胶，且不含环氧树脂；
2)石英透镜(1)使用治具阵列排布到蓝膜上，治具由三层面板组成，中间一层开锥形孔以使石英透镜(1)刚好穿过并由底部面板托底，不断抖动使石英透镜(1)一致球面朝上，然后水平翻转治具，石英透镜(1)底部朝上并用蓝膜吸附，石英透镜(1)即整齐阵列排布在蓝膜上，石英透镜(1)随蓝膜置于透镜环(9)上，以进行透镜装配作业；
3)固晶机(10)吸嘴(12)设计成锥形圆口，摆臂(11)通过CCD相机二(14)识别图像找到石英透镜(1)中心点，圆锥形开口吸嘴(12)中心点和透镜中心重合，然后充分接触并吸起，再根据相机一识别图像放置到LED支架(8)上；
4)将石英透镜(1)装配完成的紫外LED芯片(2)放置入烤箱内烘烤，使硅胶固化，固化完成即得到紫外LED成品。
6.如权利要求5所述的紫外LED石英透镜装配方法，其特征在于：步骤3)中，所述石英透镜(1)底部向下微凸以排除与硅胶接触面产生的气泡。
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