CN114535024A - 一种基于连续激光的led荧光粉胶点胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，包括以下步骤：A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴处，并将基板放置于喷嘴的下方；B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板的上表面。本技术方案提出的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，通过激光诱发光流体共振，实现LED荧光粉胶胶滴的微量、精确喷射，提升LED封装的质量和效率，方法简单，成本低，以克服现有技术中的不足之处。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装技术领域，尤其涉及一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法。
背景技术
发光二极管(LED)具有电光转换效率高、节能环保、体积小等优点被誉为21世纪绿色照明光源，随着LED在越来越多的照明场合的应用推广和人们对于光源质量的要求的提高，LED出光品质越来越被重视，评价LED出光品质的指标主要有效率、空间颜色均匀性和显色指数，这些参数和LED封装密切相关。
喷射荧光粉点胶是LED封装的关键环节，它直接影响着LED器件的封装质量。若点胶过程中粉胶不均、成型不好，将会造成芯片热分布不均匀，进而导致芯片局部过热，引起光衰。若胶滴尺寸不一，则会导致LED的色温分布变大，使得产品质量下降，制造成本上升。随着LED封装向高品质、高生产率、高成品率方向发展，LED器件制造对光效提升及封装成本控制提出了更高的要求。超高分辨率是新型LED的关键要求，在微小但精确的范围内，胶滴越均匀且点间距越小分辨率越高，大面积阵列胶滴实现提升点胶效率，同时保证胶滴一致性成为LED点胶装备制造的难题。
目前，极大部分针对提升微量胶滴的点胶精确度的改进方法均围绕点胶阀的结构进行改进，例如中国专利CN207628688U公开了一种点胶机的点胶阀，其技术方案通过调整圆孔机械尺寸的方法对喷嘴口处点胶胶水量进行调节定量控制，技术核心主要通过将喷嘴的加工精度提升至微米级别，从而提升微量胶滴的点胶精确度，但上述方法不能实现胶滴在滴落过程中的准确分离，且改进方法的加工成本较高，改进效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，通过激光诱发光流体共振，实现LED荧光粉胶胶滴的微量、精确喷射，提升LED封装的质量和效率，方法简单，成本低，以克服现有技术中的不足之处。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，包括以下步骤：
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴处，并将基板放置于喷嘴的下方；
B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板的上表面。
优选的，步骤A中，所述喷嘴与所述基板之间的距离为2～4mm。
优选的，步骤A中，所述喷嘴的直径为0.04～0.1mm。
优选的，步骤A中，所述LED荧光粉胶的供给压力为4.5～5.5磅/平方英寸。
优选的，步骤B中，所述激光光束的作用时间为8～12ms。
优选的，步骤C中，形成的胶滴容积为4.9～5.1NL。
优选的，所述点胶阀设置有多个，所述LED荧光粉胶点胶方法包括以下步骤：
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至多个并列排布的点胶阀的喷嘴处，并将基板放置于喷嘴的下方；
B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束先经过聚集，再经过激光分束器进行分束，令分束后的激光光束分别作用并穿过每个位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板的上表面。
优选的，步骤A中，所述喷嘴与所述基板之间的距离为3mm，所述喷嘴的直径为0.05mm，所述LED荧光粉胶的供给压力为5磅/平方英寸。
优选的，步骤B中，所述激光光束的激光功率为2.8W。
优选的，步骤B中，所述激光光束的作用时间为10ms。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、利用聚集后的激光光束穿过胶液，使得胶液尾端的曲率变化可以像振镜一样反射光束；胶液持续变薄，聚焦连续激光持续照射胶液，由于光束携带线性动量，因此可以对胶液表面反射、折射或吸收施加力，当光束进入胶液后，胶液滴落过程中的类圆柱部分就像光纤一样将光束传导到了胶液上游，导致光束在胶液出口处液体界面作用的光压引起了微小的形变，形成微扰；且激光束击中胶液并在胶液内部产生多次反射，此时激光在胶液内为“无序”状态，这样的全反射时刻随着射流表面曲率变化而周期性地出现，从而微扰也周期性地产生。胶液出口处的光压大小在胶液接近分裂时刻时达到顶峰，其引起的微扰发展到下游促成了胶液分裂成液滴。另外，由于此时胶液的分裂状态与色散关系中的最快增长率状态相吻合，从而促进胶液线快速分裂成大小一致的胶滴。即在激光光束照射胶液的很短时间里，胶液陷入了最快增长率分裂模式，呈现出高度均匀的分裂行为，从而令胶液分离产生胶滴。
2、光流体扰动在射流形成的喷嘴附近最为重要和有效，通过控制激光光束的位置和亮度，可以使胶液射流从随机破碎过渡到有序破碎，一旦胶液射流处于光射流共振状态，由于相同的液滴速度和恒定的液滴间距，液滴高度单分散而不会合并。而激光光束的亮度取决于激光功率，位置则取决于激光光束的拦截点与喷嘴之间的距离，本方案通过对激光功率以及激光光束的拦截点与喷嘴之间的距离的限定，有利于胶液自动“锁定”到自然频率，从而产生均匀的液滴。
3、通过对激光光束的功率、h/R比以及激光分束的个数上进行微调，形成大小不同、间距不同的胶滴，无需提高点胶成本即可实现多种类胶滴分布，有利于提升点胶方法的通用性，便于个性化研制LED相关产品。
附图说明
图1是本发明一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法示意图。
图2是本发明一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法中激光光束对同一胶液在连续滴落过程中不同时刻的光束反射图。
图3是本发明一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法的一个优选实施例中的点胶方法示意图。
其中：喷嘴1、基板2、激光分束器3。
具体实施方式
一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，包括以下步骤：
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴1处，并将基板2放置于喷嘴1的下方；
B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板2的上表面。
随着LED封装向高品质、高生产率和高成品率的方向发展，LED器件制造对光效提升及封装成本控制提出了更高的要求。超高分辨率是新型LED的关键要求，在微小但精确的范围内，胶滴越均匀且点间距越小分辨率越高，同时保证胶滴一致性成为LED点胶装备制造的难题。
目前，极大部分针对提升微量胶滴的点胶精确度的改进方法均围绕点胶阀的结构进行改进，技术核心主要是通过将喷嘴的加工精度提升至微米级别，从而提升微量胶滴的点胶精确度，但上述方法不能实现胶滴在滴落过程中的准确分离，且改进方法的加工成本较高，改进效果不理想。
为了实现LED荧光粉胶胶滴的微量、精确喷射，提升LED封装的质量和效率，本技术方案提出了一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，如图1所示，包括以下步骤：
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴1处，并将基板2放置于喷嘴1的下方；
B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板2的上表面。
由于重力和粘性大的原因，胶液刚开始喷出时呈现两端大中间小的桥接胶液状态，且胶液落下过程如同水龙头出水过程一样，呈流动状态，并在下落过程中逐渐分裂成液滴。本方案利用聚集后的激光光束穿过胶液，使得胶液尾端的曲率变化可以像振镜一样反射光束，如图2所示；胶液持续变薄，聚焦连续激光持续照射胶液，由于光束携带线性动量，因此可以对胶液表面反射、折射或吸收施加力，当光束进入胶液后，胶液滴落过程中的类圆柱部分就像光纤一样将光束传导到了胶液上游，导致光束在胶液出口处液体界面作用的光压引起了微小的形变，形成微扰；且激光束击中胶液并在胶液内部产生多次反射，此时激光在胶液内为“无序”状态，这样的全反射时刻随着射流表面曲率变化而周期性地出现，从而微扰也周期性地产生。胶液出口处的光压大小在胶液接近分裂时刻时达到顶峰，其引起的微扰发展到下游促成了胶液分裂成液滴。另外，由于此时胶液的分裂状态与色散关系中的最快增长率状态相吻合，从而促进胶液线快速分裂成大小一致的胶滴。即在激光光束照射胶液的很短时间里，胶液陷入了最快增长率分裂模式，呈现出高度均匀的分裂行为，从而令胶液分离产生胶滴。
进一步地，光流体扰动在射流形成的喷嘴附近最为重要和有效，通过控制激光光束的位置和亮度，可以使胶液射流从随机破碎过渡到有序破碎，一旦胶液射流处于光射流共振状态，由于相同的液滴速度和恒定的液滴间距，液滴高度单分散而不会合并。而激光光束的亮度取决于激光功率，位置则取决于激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离(如图1中h所示)。本方案中所采用的激光光束的功率为2.5～3.3W，若激光功率太弱，无法触发共振；若激光功率太高，胶液破裂点可能会移动到激光拦截点(如图1中A处所示)上方，从而破坏激光和胶液射流耦合，影响光流体共振状态。本方案中激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离(如图1中h所示)和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1，通过调整h/R在73～80之间，可以使光线集中在半月板区域(即胶液顶部的曲线所囊括的区域，胶液的表面张力变化决定该区域是凹形还是凸形)。这一区域的光对表面产生的微小扰动在射流下方被放大，并导致均匀的液滴夹断。在光线强度和位置合适的情况下，液体会自动“锁定”到自然频率，从而产生均匀的液滴。
更进一步地，本方案还通过对激光光束的功率和h/R比在上述范围内的进行微调，形成大小不同的胶滴，无需提高点胶成本即可实现多种类胶滴分布，有利于提升点胶方法的通用性，便于个性化研制LED相关产品。
本技术方案提出的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，通过激光诱发光流体共振，实现LED荧光粉胶胶滴的微量、精确喷射，提升LED封装的质量和效率，且方法简单，成本低。
更进一步说明，步骤A中，所述喷嘴1与所述基板2之间的距离为2～4mm。
在本技术方案的一个优选实施例中，喷嘴1与基板2之间的距离为2～4mm。基板2位置离喷嘴1越近，滴落在基板2上的胶滴体积越大，胶液分裂成胶滴的行为随距离远近而不同，本方案对喷嘴1与基板2之间的距离进行限定，有利于胶液具有充分的时间达到光流体共振，便于形成分裂均匀的胶滴。
更进一步说明，步骤A中，所述喷嘴1的直径为0.04～0.1mm。
在LED封装中，胶滴越微量均匀，LED封装分辨率越高，而且较大的顶部胶滴会阻碍后续的点胶过程，为了兼顾LED封装的分辨率以及加工难度，本方案将喷嘴1的直径优选为0.04～0.1mm。
更进一步说明，步骤A中，所述LED荧光粉胶的供给压力为4.5～5.5磅/平方英寸。
在本技术方案的一个实施例中，LED荧光粉胶的供给压力为4.5～5.5磅/平方英寸，有利于点胶阀形成均匀的胶液射流，便于分裂胶滴的高度均匀。
更进一步说明，步骤B中，所述激光光束的作用时间为8～12ms。
更进一步说明，步骤C中，形成的胶滴容积为4.9～5.1NL。
在本技术方案的一个更优实施例中，对激光光束的作用时间进行限定，便于形成5±0.1NL的LED封装理想胶滴，将胶滴误差降低至0.1NL，提高LED封装质量。
更进一步说明，所述点胶阀设置有多个，所述LED荧光粉胶点胶方法包括以下步骤：
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至多个并列排布的点胶阀的喷嘴1处，并将基板2放置于喷嘴1的下方；
B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束先经过聚集，再经过激光分束器3进行分束，令分束后的激光光束分别作用并穿过每个位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板2的上表面。
在本技术方案的一个实施例中，如图3所示，还可以通过激光分束与并列式喷嘴1的结合，大面积并列喷射均匀一致的点胶，从而提高点胶方法的点胶效率，降低点胶成本的同时维持产品质量。进一步地，本方案还可通过激光分束器3对激光分束之间的间距进行调整，从而形成间距不同的胶滴，更有利于提升点胶方法的通用性。
更进一步说明，步骤A中，所述喷嘴1与所述基板2之间的距离为3mm，所述喷嘴1的直径为0.05mm，所述LED荧光粉胶的供给压力为5磅/平方英寸。
更进一步说明，步骤B中，所述激光光束的激光功率为2.8W。
更进一步说明，步骤B中，所述激光光束的作用时间为10ms。
本方案提出了一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法的最优实施例，便于形成均匀性极高的胶滴，确保LED封装产品的质量。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1-一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴1处，并将基板2放置于喷嘴1的下方；其中，喷嘴1与基板2之间的距离为2mm，喷嘴1的直径为0.04mm，LED荧光粉胶的供给压力为4.5磅/平方英寸；
B、将激光功率为2.5W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离和点胶的胶滴直径的比为73：1，激光光束的作用时间为8ms；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板2的上表面。由实施例1形成的胶滴均匀一致，胶滴容积均为5±0.1NL。
实施例2-一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴1处，并将基板2放置于喷嘴1的下方；其中，喷嘴1与基板2之间的距离为3mm，喷嘴1的直径为0.05mm，LED荧光粉胶的供给压力为5磅/平方英寸；
B、将激光功率为2.8W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离和点胶的胶滴直径的比为76：1，激光光束的作用时间为10ms；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板2的上表面。由实施例2形成的胶滴均匀一致，胶滴容积均为5.0～5.1NL。
实施例3-一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴1处，并将基板2放置于喷嘴1的下方；其中，喷嘴1与基板2之间的距离为4mm，喷嘴1的直径为0.1mm，LED荧光粉胶的供给压力为5.5磅/平方英寸；
B、将激光功率为3.3W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离和点胶的胶滴直径的比为80：1，激光光束的作用时间为12ms；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板2的上表面。由实施例3形成的胶滴均匀一致，胶滴容积均为5±0.1NL。
实施例4-一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至四个并列排布的点胶阀的喷嘴1处，并将基板2放置于喷嘴1的下方；其中，喷嘴1与基板2之间的距离为3mm，喷嘴1的直径为0.05mm，LED荧光粉胶的供给压力为5磅/平方英寸；
B、将激光功率为2.8W的激光光束先经过聚集，再经过激光分束器3分成四束激光光束，令分束后的激光光束分别作用并穿过每个位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴1之间的距离和点胶的胶滴直径的比为76：1，激光光束的作用时间为10ms；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板2的上表面。点胶效率高，且由实施例4形成的胶滴均匀一致，胶滴容积均为5±0.1NL。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至点胶阀的喷嘴处，并将基板放置于喷嘴的下方；
B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束经过聚集后，作用并穿过位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板的上表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤A中，所述喷嘴与所述基板之间的距离为2～4mm。
3.根据权利要求2所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤A中，所述喷嘴的直径为0.04～0.1mm。
4.根据权利要求3所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤A中，所述LED荧光粉胶的供给压力为4.5～5.5磅/平方英寸。
5.根据权利要求1所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤B中，所述激光光束的作用时间为8～12ms。
6.根据权利要求1所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤C中，形成的胶滴容积为4.9～5.1NL。
7.根据权利要求1所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于，所述点胶阀设置有多个，所述LED荧光粉胶点胶方法包括以下步骤：
A、制备LED荧光粉胶，将LED荧光粉胶灌装至多个并列排布的点胶阀的喷嘴处，并将基板放置于喷嘴的下方；
B、将激光功率为2.5～3.3W的激光光束先经过聚集，再经过激光分束器进行分束，令分束后的激光光束分别作用并穿过每个位于滴落过程中的胶液，且激光光束的拦截点与喷嘴之间的距离和点胶的胶滴直径的比为(73～80)：1；
C、胶液末端从激光光束的拦截点处分离形成胶滴，并滴落于基板的上表面。
8.根据权利要求4所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤A中，所述喷嘴与所述基板之间的距离为3mm，所述喷嘴的直径为0.05mm，所述LED荧光粉胶的供给压力为5磅/平方英寸。
9.根据权利要求5所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤B中，所述激光光束的激光功率为2.8W。
10.根据权利要求9所述的一种基于连续激光的LED荧光粉胶点胶方法，其特征在于：步骤B中，所述激光光束的作用时间为10ms。
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