CN112156950A - 一种用于led芯片表面涂覆荧光胶层的工艺 - Google Patents

一种用于led芯片表面涂覆荧光胶层的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，包括：安装步骤；备胶步骤；上料步骤；蘸胶步骤；补胶步骤；点胶步骤；完成点胶步骤后，多次重复蘸胶步骤、补胶步骤、点胶步骤的工作循环，直至LED芯片表面完全被所述荧光胶层涂覆。本发明通过多次点胶的方式进行涂覆，能准确把控每个芯片的涂覆量，不会造成胶料溢出、浪费胶料的情况出现，更好地节省成本；通过精确地控制LED芯片上涂覆的胶料量，保证不同LED灯珠间涂覆量的一致性，从而保证LED灯珠混色光的一致性，提高了大批量产品的标准化程度。

Description

一种用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺
技术领域
本发明涉及LED灯珠领域，具体涉及一种用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种固态的半导体器件，由于LED具有不含汞、体积小、寿命长、反应速度快、环保、节能，并具有高色彩饱和度等特性，其应用越来越广泛，尤其是白光LED，被认为是继白炽灯、荧光灯以后的第三代照明光源，被广泛应用在液晶投影装置、手机背光源、显示屏幕等。常见的白光LED可通过蓝光LED芯片激发荧光粉后混合获得，其中荧光粉涂覆技术的好坏直接影响LED的发光性能，涂覆的荧光粉种类和厚度等都会影响LED的发光效率、色温、显色指数等。
目前，在LED芯片上涂覆荧光胶(即荧光粉混合胶体)的常用工艺方法有以下几种：
(1)如图1，采用气压驱动方式进行点胶：料筒2里注有一定量的荧光胶1，料筒的下端设有一个空心针头3，料筒2上端的进气管连通外部气源，往料筒2内定时通入高压气流，通过气压挤压料筒2内的荧光胶，使胶料从空心针头3内流出，并滴于LED芯片表面。这种工艺的缺陷在于：由于在实际生产过程中，会存在外部气压不稳定以及荧光粉沉淀的因素，使得涂覆在每个LED芯片上的胶料份量不一致，最终影响到LED灯珠混色光的一致性。
(2)如图2，采用螺杆输送方式进行点胶：同样采用料筒4和空心针头5，料筒4的侧部连接有一个用于注入胶料的料管，料管向料筒4内持续注胶，料筒上方的螺杆6做直线往复运动，通过螺杆6的输送作用，将荧光胶1挤压到空心针头5外。这种工艺的缺陷在于：LED芯片体积非常小，因此每个芯片所需涂覆的胶量同样是很少的；螺杆输送的出胶量取决于螺杆行程的精度，在实际生产过程中，难以控制螺杆每次运动行程保持高精度一致，因此同样是会存在出胶量不均匀的问题。
(3)如图3，通过探针撞击方式进行点胶：料筒7底部设有一微小出胶口，侧部插接有注胶管，注胶管向料筒7内持续注胶；料筒内部设有探针8，通过电磁阀9控制探针8做上下方向的高速直线往复运动，探针8与荧光胶1相互碰撞产生作用力，将胶料排至出胶口外。这种工艺的缺陷和螺杆驱动是类似的，难以控制探针每次行程所挤出的胶量是一致的。
另外，上述三种工艺都是单次点胶完成的，若单次挤胶量过少，则难以完全覆盖芯片表面；若挤胶量过大，则荧光胶会粘连到LED灯珠的其他部位上，影响产品良率，且会浪费荧光胶料。同时，单次点胶会造成荧光胶层呈球冠状，造成荧光胶层的中心与边缘位置厚度不均匀，造成不同灯珠间的色度差异，形成白光颜色不均匀，导致不均匀形光斑出现。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，采用驱动机构控制实心针头，通过多次蘸取小份量的荧光胶涂覆至同一LED芯片上，能精确地控制涂覆的胶量，同时提高荧光胶层的均匀性。
本发明通过以下的技术方案来实现：
一种用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，包括：安装步骤：将实心针头固定安装至高精度机械臂的执行端；备胶步骤：将调配好的荧光胶铺设于水平转盘上；上料步骤：将LED灯珠放置于料盘内；蘸胶步骤：所述高精度机械臂带动所述实心针头做垂直方向及水平方向上的运动，带动所述实心针头到达水平转盘上方，并根据实际需要的单次点胶量来控制所述实心针头插入荧光胶层的深度，然后控制所述实心针头退出所述荧光胶层，使一定量的荧光胶粘附于所述实心针头的尖端表面；补胶步骤：所述实心针头蘸胶后，所述水平转盘绕自身作旋转运动，将原有已被蘸取的胶层部分转离蘸胶位置，将尚未被蘸取的胶层部分带动至蘸胶位置；点胶步骤：所述高精度机械臂控制所述实心针头到达所述LED灯珠上方，然后控制所述实心针头向下运动，使针头表面的荧光胶附着于LED芯片表面的一小部分位置，点胶完毕后所述实心针头退出；完成所述点胶步骤后，多次重复所述蘸胶步骤、所述补胶步骤、所述点胶步骤的工作循环，直至所述LED芯片表面完全被所述荧光胶层涂覆。
进一步地，在所述备胶步骤之前，还包括调胶步骤：取一定比例的荧光粉和胶体，并将所述荧光粉和所述胶体均匀搅拌混合。
进一步地，在所述调胶步骤和所述备胶步骤之间，还包括抽真空步骤：对搅拌混合后的荧光胶进行抽真空处理，排出所述荧光胶内的气泡。
进一步地，在所述抽真空步骤和所述备胶步骤之间，还包括预热步骤：对所述水平转盘进行预热，使其预热至荧光胶的溶解温度。
进一步地，在多次重复所述蘸胶步骤、所述补胶步骤、所述点胶步骤之后，还包括固化步骤：对所述LED灯珠进行静置或烘烤处理，使所述荧光胶层固化成型。
进一步地，所述高精度机械臂通过伺服电机控制驱动。
进一步地，所述料盘内设置有若干个用于容置所述LED灯珠的模腔，所述模腔的形状与所述LED灯珠相适配，所述LED灯珠设置于至所述模腔内。
进一步地，所述胶体为AB胶。
进一步地，所述荧光粉为YAG荧光粉。
进一步地，在所述调胶步骤中，加入一定比例的扩散剂。
相比于现有技术，本发明能达到的有益效果为：采用高精度机械臂，可以高精度地控制实心针头插入荧光胶层的深度，从而精确地控制单次蘸胶量；另外通过多次点胶的方式进行涂覆，即在同一片LED芯片上多次涂点小份量的胶料，通过点取若干个密集的小点并最终连成块状，完全覆盖芯片表面。
①本发明通过多次点胶的方式进行涂覆，能准确把控每个芯片的涂覆量，不会造成胶料溢出、浪费胶料的情况出现，更好地节省成本；②通过精确地控制LED芯片上涂覆的胶料量，保证不同LED灯珠间涂覆量的一致性，从而保证LED灯珠混色光的一致性，提高了大批量产品的标准化程度；③荧光胶通过多个密集的小份量胶点以连成块状，在不同胶点相互融合的过程中，由于受到表面张力的作用，整体荧光胶层的表面趋于平整，荧光胶层的中心与边缘位置厚度趋于均匀，降低了不同灯珠间的色度差异，提高了白光颜色的均匀度，减少了不均匀光斑的产生。
附图说明
图1所示为现有技术一的示意图；
图2所示为现有技术二的示意图；
图3所示为现有技术三的示意图；
图4所示为实心针头的立体示意图；
图5所示为LED芯片多点涂覆荧光胶的示意简图；
图6所示为本工艺方法实心针头蘸胶前的示意图；
图7所示为本工艺方法实心针头蘸胶中的示意图；
图8所示为本工艺方法实心针头蘸胶后的示意图；
图9所示为本工艺方法实心针头点胶中的示意图；
图10所示为本工艺方法实心针头点胶后的示意图；
图11所示为本工艺方法的流程图。
图中：10、LED灯珠；11、LED芯片；20、荧光胶；30、水平转盘；40、高精度机械臂；50、实心针头；60、料盘。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明公开了一种用于LED芯片11表面涂覆荧光胶层的工艺，通过在LED灯珠10的LED芯片11表面涂覆上混有荧光粉的胶层，激光荧光粉后达到白光效果。参阅图4-图11，这种工艺方法至少包括以下步骤：
安装步骤：将实心针头50固定安装至高精度机械臂40的执行端；其中实心针头50具有一尖端针头的结构，用于蘸取水平转盘30上的荧光胶20，并将荧光胶20涂点至LED芯片11表面。实心针头50的尖端外径大小可按需设置，不同面积大小的LED芯片11可选用尖端外径不同的实心针头50，以达到合适的单次蘸胶量。
调胶步骤：取一定比例的荧光粉和胶体，并将荧光粉和胶体均匀搅拌混合，得到荧光胶20。优选地，胶体选用AB胶(双组分胶粘剂，可包括有丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯等成分)。优选地，荧光粉选用YAG(钇铝石榴石晶体)荧光粉。优选地，在调胶步骤中，还可加入一定比例的扩散剂，增加光的散射性和透射性，遮住发光源以及刺眼光源的同时，达到透光不透明的舒适效果。
抽真空步骤：对搅拌混合后的荧光胶20进行抽真空处理，以排除荧光胶20内的气泡，避免气泡对光线均匀性产生影响。
预热步骤：对水平转盘30进行预热，使其预热至荧光胶20的溶解温度。
备胶步骤：将调配好的荧光胶20铺设于水平转盘30上。
上料步骤：将待涂胶的LED灯珠10放置于料盘60内；优选地，料盘60内设置有若干个用于容置LED灯珠10的模腔，模腔的形状和LED灯珠10相适配，LED灯珠10设置于模腔内，带LED芯片11的一面向上朝向于模腔开口。
蘸胶步骤：参阅图6-图8，高精度机械臂40带动实心针头50做垂直方向及水平方向上的运动，高精度机械臂40带动实心针头50到达水平转盘30的上方，并根据实际需要的单次点胶量来控制实心针头50插入荧光胶20层的深度，然后控制实心针头50退出荧光胶20层，使一定量的荧光胶20粘附于实心针头50的尖端表面。通过控制实心针头50的插入深度，可以控制实心针头50每次蘸取的胶量多少。
补胶步骤：在实心针头50完成单次蘸胶后，水平转盘30上对应位置的荧光胶20会被蘸取掉一部分，因此实心针头50的下一次蘸胶不适宜再在同一位置进行。此时水平转盘30绕自身作旋转运动，水平转盘30可连接合适的旋转驱动机构，使原有已被蘸取的胶层部分转离蘸胶位置，将尚未被蘸取的胶层部分转动至蘸胶位置，因此实心针头50在同一位置上进行下一次蘸胶时，可确保蘸取到足量的荧光胶20。
点胶步骤：参阅图9-图10，高精度机械臂40控制实心针头50到达LED灯珠10的上方，然后控制实心针头50向下运动，直至针头表面的荧光胶20附着于LED芯片11表面的一小部分位置上，点胶完毕后实心针头50退出，完成单次点胶。
在上述的单次点胶中，对LED芯片11表面的某一个位置上完成了点胶，其余空白位置上尚未覆盖胶层。完成单次的点胶步骤后，多次重复上述的蘸胶步骤、补胶步骤、点胶步骤的工作循环，直至LED芯片11表面完全被荧光胶20层涂覆；当然，在后续重复的点胶步骤中，实心针头50会达到LED芯片11表面尚未覆盖胶层的位置进行点胶，已经覆盖胶层的位置不再重复点胶。例如，参阅图5，可以将单个LED芯片11的表面划分为九个点区域，实心针头50每次对其中一个点区域进行点胶，重复九次点胶步骤后，使九个点区域均布满荧光胶20，荧光胶20之间相互融合，使LED芯片11表面完全被荧光胶20层覆盖。
固化步骤：对LED灯珠10进行静置或烘烤处理，使荧光胶20层固化成型。由于荧光胶20层在水平转盘30上完成了预热，因此也可以不作烘烤处理，能顺利实现固化成型。
优选地，高精度机械臂40通过伺服电机控制驱动，具有高精度、高稳定性、高响应性的特点，由于LED芯片11的体积非常小，每次所需要的蘸胶量达到毫米级甚至微米级，因此采用伺服电机控制有利于精准控制实心针头50插入的深度，从而准确地把控每次的蘸胶量。
通过对上述实施例的详细阐述，可以理解：本发明采用高精度机械臂40，可以高精度地控制实心针头50插入荧光胶20层的深度，从而精确地控制单次蘸胶量；另外通过多次点胶的方式进行涂覆，即在同一片LED芯片11上多次涂点小份量的胶料，通过点取若干个密集的小点并最终连成块状，完全覆盖芯片表面。
本发明具备以下的技术效果：①本发明通过多次点胶的方式进行涂覆，能准确把控每个芯片的涂覆量，不会造成胶料溢出、浪费胶料的情况出现，更好地节省成本；②通过精确地控制LED芯片11上涂覆的胶料量，保证不同LED灯珠10间涂覆量的一致性，从而保证LED灯珠10混色光的一致性，提高了大批量产品的标准化程度；③荧光胶20通过多个密集的小份量胶点以连成块状，在不同胶点相互融合的过程中，由于受到表面张力的作用，整体荧光胶20层的表面趋于平整，荧光胶20层的中心与边缘位置厚度趋于均匀，降低了不同灯珠间的色度差异，提高了白光颜色的均匀度，减少了不均匀光斑的产生。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，包括：
安装步骤：将实心针头固定安装至高精度机械臂的执行端；
备胶步骤：将调配好的荧光胶铺设于水平转盘上；
上料步骤：将LED灯珠放置于料盘内；
蘸胶步骤：所述高精度机械臂带动所述实心针头做垂直方向及水平方向上的运动，带动所述实心针头到达水平转盘上方，并根据实际需要的单次点胶量来控制所述实心针头插入荧光胶层的深度，然后控制所述实心针头退出所述荧光胶层，使一定量的荧光胶粘附于所述实心针头的尖端表面；
补胶步骤：所述实心针头蘸胶后，所述水平转盘绕自身作旋转运动，将原有已被蘸取的胶层部分转离蘸胶位置，将尚未被蘸取的胶层部分带动至蘸胶位置；
点胶步骤：所述高精度机械臂控制所述实心针头到达所述LED灯珠上方，然后控制所述实心针头向下运动，使针头表面的荧光胶附着于LED芯片表面的一小部分位置，点胶完毕后所述实心针头退出；
完成所述点胶步骤后，多次重复所述蘸胶步骤、所述补胶步骤、所述点胶步骤的工作循环，直至所述LED芯片表面完全被所述荧光胶层涂覆。
2.如权利要求1所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，在所述备胶步骤之前，还包括调胶步骤：取一定比例的荧光粉和胶体，并将所述荧光粉和所述胶体均匀搅拌混合。
3.如权利要求2所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，在所述调胶步骤和所述备胶步骤之间，还包括抽真空步骤：对搅拌混合后的荧光胶进行抽真空处理，排出所述荧光胶内的气泡。
4.如权利要求3所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，在所述抽真空步骤和所述备胶步骤之间，还包括预热步骤：对所述水平转盘进行预热，使其预热至荧光胶的溶解温度。
5.如权利要求1所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，在多次重复所述蘸胶步骤、所述补胶步骤、所述点胶步骤之后，还包括固化步骤：对所述LED灯珠进行静置或烘烤处理，使所述荧光胶层固化成型。
6.如权利要求1所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，所述高精度机械臂通过伺服电机控制驱动。
7.如权利要求1所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，所述料盘内设置有若干个用于容置所述LED灯珠的模腔，所述模腔的形状与所述LED灯珠相适配，所述LED灯珠设置于至所述模腔内。
8.如权利要求2所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，所述胶体为AB胶。
9.如权利要求2所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，所述荧光粉为YAG荧光粉。
10.如权利要求2所述的用于LED芯片表面涂覆荧光胶层的工艺，其特征在于，在所述调胶步骤中，加入一定比例的扩散剂。
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