CN115020576A - 一种top led支架基板封焊方法及焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种TOP LED支架基板封焊方法及焊接装置，涉及LED支架封装技术领域，封焊方法包括以下步骤：先在两金属板间填充塑胶；利用搅拌摩擦焊工艺对塑胶位置进行焊接；沿焊合带的宽度方向，将焊合带的中部切除，形成条形通槽；将金属板加工成引线框架，利用塑胶对条形通槽进行填充，得到支架基板；本发明利用搅拌摩擦焊的工艺将金属板之间填充的塑胶进行焊合，能够保证塑胶与金属板之间连接的密封性能，并且，重新填充塑胶，使得塑胶与焊合带的连接实际上是塑胶与塑胶之间的连接，不会因热膨胀系数不同，在温度变化时产生缝隙，从而可以保证成型后TOP LED支架的气密封。
Description
技术领域
本发明涉及LED支架封装技术领域，特别是涉及一种TOP LED支架基板封焊方法及焊接装置。
背景技术
LED器件热塑性(Thermoplasticplastics)支架，以下简称TPP支架，是一种成熟的半导体器件封装支架形式，90年代后，随着材料、工艺技术的进步，该封装支架结构被引入LED领域，产生一种新型TOP LED器件，有人们熟悉的2020、3014、3528、5050等多种型号，广泛应用于图形图像显示、各类LED照明工程。TPP支架塑封材料主要使用PPA、PA6T、PA9T等热塑性树脂，在铜引线框架上使用注塑工艺(Injectmolding)成型制造支架，支架生产效率高、成本低，但TPP支架属非气密性封装结构表现较差，潮气入侵仍然是导致器件失效的首要因素，因此，提高TPP支架气密性是提高TOP LED器件可靠性的关键途径之一。
申请号为“201621055526.0”，名称为“一种新型TOP LED支架及其TOP LED器件”的实用新型专利中，其通过在基板上的正负电极之间形成一工字型通槽，在该通槽中填充有一热塑性塑胶填充件，填充件将基板的正负电极隔开，这样的形状是为了增大了水汽沿正负电极与填充件进入LED支架内部的流程并伴有不少流道突变，从而提高该LED支架进行封装后的整体气密性，减少外界气体或水分进入LED封装体内，产品可靠性提高。
申请号为“201320498539.5”，名称为“一种具有防潮功能的TOP-LED灯条”的实用新型专利中，采用一种特殊合成树脂的透明材料丙烯酸树脂层对灯条用的TOP-LED芯片周边进行涂覆，作为防潮材料的丙烯酸树脂层防潮性能较好，防潮效果较好且耐高温性能好，同时不会吸收光和造成色温漂移，这样既避免防潮材料对光的吸收，又保证高温的热稳定性，起到很好的防潮处理。同样的在PPA支架外边缘、引脚和PCB板上采用手工或设备涂覆一段2.5mm以上的透明的丙烯酸树脂层，待常温固化后形成保护层，以阻挡水汽侵入到引脚和PPA结合处，提高TOP-LED芯片的防潮性能。
但是，影响TPP支架气密性不佳的主要因素为引线框架的冲裁断面质量、引线框架与塑封材料的热膨胀系数匹配关系。上述方法均没有解决金属与非金属之间结合的气密性不好问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种TOP LED支架基板封焊方法和焊接装置，以解决现有技术存在的问题，使支架基板上正电极、负电极之间填充的材料不会产生膨胀系数不同，在温度变化时产生缝隙的问题，保证成型后的TOP LED支架的气密性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种TOP LED支架基板封焊方法，包括以下步骤：
1)在共面的两金属板间的缝隙中填充塑胶；
2)利用搅拌摩擦焊工艺对塑胶位置进行焊接，焊接完成后，两金属板之间形成焊合带；
3)沿焊合带的宽度方向，将焊合带的中部切除，形成条形通槽；
4)将金属板加工成引线框架，引线框架上正电极、负电极之间具有条形通槽；
5)利用塑胶对条形通槽进行填充，得到支架基板。
优选的，步骤2)中，搅拌头的直径不小于两金属板之间的塑胶宽度。
优选的，步骤3)中，焊合带中切除部分的宽度占焊合带总宽度的1/2。
优选的，步骤1)与步骤5)中填充塑胶的方法均为注塑；步骤1)与步骤5)中填充的材料为塑胶PPA。
本发明还提供一种TOP LED支架基板焊接装置，用于实施上述的TOP LED支架基板封焊方法中两金属板的焊接过程，包括用于焊接两金属板的搅拌摩擦焊接机构、用于输送金属板的输送机构和用于对金属板进行定位的定位机构，所述定位机构包括提升杆、压头和弹性件，所述压头固定在所述提升杆的底部，并位于所述输送机构上方，所述提升杆上还套设有所述弹性件，所述弹性件的顶端固定，底端与所述压头上表面抵接。
优选的，沿金属板的输送方向，所述压头呈门字形结构，所述搅拌摩擦焊接机构上的搅拌头穿过所述门字形结构作用在金属板上，所述弹性件与所述门字形结构的前端连接，所述门字形结构的后端呈上翘形状。
优选的，所述输送机构包括用于放置金属板的承重架、并列设置在所述承重架底部两侧的链轮组和支撑轨道，所述链轮组包括前后设置的链轮和连接所述链轮的链条，所述支撑轨道与所述链条的形状相适应，并通过限位部进行固定；沿金属板的输送方向，所述承重架底部前后两端分别设置有高低不同的上支撑轮和下支撑轮，所述上支撑轮铰接在所述链条的销轴上，所述下支撑轮抵接在所述支撑轨道上。
优选的，所述焊接装置还包括环形的安装板，所述安装板设置在所述链轮的内侧，并与所述链轮平行设置，所述安装板的一侧面上固定有所述支撑轨道，另一侧面上具有环形凹槽，所述环形凹槽与所述链轮同心设置，所述限位部包括限位销和限位板，所述限位销设置在所述链轮的内侧面上，并卡在所述环形凹槽中，相对设置的两所述链轮之间还设置有连接轴，所述连接轴上还设置有小于所述支撑轨道直径的所述限位板，所述限位板将所述安装板压紧在所述链轮的内侧面上。
优选的，所述安装板的侧面上还设置有限位轨道，所述限位轨道与所述支撑轨道的形状适配，在所述安装板的径向方向上，所述限位轨道位于所述支撑轨道的外侧，所述下轮位于所述支撑轨道与所述限位轨道之间。
优选的，所述承重架包括承重板和承重支架，所述承重板的上表面用于放置金属板，底部固定有所述承重支架，所述承重板呈弯折状，并与所述承重支架形成三角形结构，所述上支撑轮与所述下支撑轮分别设置在所述三角形结构中两个角的底部。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明利用搅拌摩擦焊的工艺将金属板之间填充的塑胶进行焊合，能够保证塑胶与金属板之间连接的密封性能，并且，将金属板的边缘材料与塑胶形成的焊合带中部切除，重新填充塑胶，使得塑胶与焊合带的连接实际上是塑胶与塑胶之间的连接，不会因热膨胀系数不同，在温度变化时产生缝隙，从而可以保证成型后TOP LED支架的气密封；
2、本发明通过设置输送机构，使得搅拌头位置不动，金属板进行移动，替代了传统焊接工艺中搅拌头沿焊缝进行移动的焊接方式，由于本发明中搅拌头不必进行往复移动，在焊接过程中，可以进行上料、下料的操作，使得焊接作业连续性更好，焊接效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中两金属板的摆放示意图；
图2为金属板之间填充塑胶后的示意图；
图3为引线框架的结构示意图；
图4为TOP LED支架的结构示意图；
图5为焊接装置的整体结构示意图；
图6为链轮连接轴的轴向向外视角的结构示意图；
图7为安装板的结构示意图；
图8为安装板的立体结构示意图；
图9为承重架的结构示意图；
其中，1、金属板；2、焊合带；3、塑胶；4、条形通槽；5、引线框架；6、支架基板；7、反射外壳；8、反射腔；9、搅拌桶；10、提升杆；11、压头；12、弹性件；13、承重架；14、上支撑轮；15、下支撑轮；16、支撑轨道；17、链轮；18、链条；19、安装板；20、环形凹槽；21、限位销；22、限位轨道；23、限位板；24、连接轴；25、承重板；26、承重支架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种TOP LED支架基板封焊方法和焊接装置，以解决现有技术存在的问题，使支架基板上正电极、负电极之间填充的材料不会产生膨胀系数不同，在温度变化时产生缝隙的问题，保证成型后的TOP LED支架的气密性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
如图1～图4所示，本实施例提供一种TOP LED支架基板封焊方法，包括以下步骤：
1)在共面的两金属板1间的缝隙中填充与金属板1等厚度的塑胶3；
2)利用搅拌摩擦焊工艺对塑胶3位置进行焊接，焊接完成后，两金属板1之间形成焊合带2；
3)沿焊合带2的宽度方向，将焊合带2的中部切除，形成条形通槽4，条形通槽4的两侧存留一定宽度的焊合带2，优选，两侧焊合带2的宽度相同；
4)将金属板1加工成引线框架5，引线框架5上正电极、负电极之间具有条形通槽4，正电极、负电极的边缘具有存留的焊合带2；
5)利用塑胶3对条形通槽4进行填充，得到支架基板6。
需要说明的是，实际加工过程中，塑胶3的宽度很小，搅拌头9的直径难以达到仅仅对塑胶3与一个金属板1接缝进行搅拌焊接，本实施例中，搅拌头9的直径不小于两金属板1之间的塑胶3宽度，在焊接时，对塑胶3与两个金属板1的接缝同时进行焊接，即直接对两金属板1进行焊接；但是，经过搅拌摩擦焊之后，焊合带2中会熔入少量金属材料，影响焊合带2的绝缘性，因此，本实施例将焊合带2的中部进行切除，形成条形通槽4，通过压弯、蚀刻等工艺制成引线框架5后，再向条形通槽4中填充塑胶3，可以保证引线框架5正电极、负电极之间的绝缘性；并且向条形通槽4中填充塑胶3时，残留焊合带2的主要成分依然是塑胶3，因此，填充过程依然是塑胶3与塑胶3之间的结合，二者热膨胀系数基本相同，不会在受热时因热膨胀系数不同产生缝隙；而通过搅拌摩擦焊形成的焊合带2与金属板1之间更是密封结合，同样不会出现缝隙。
成型后的支架上设置有反射外壳7，反射外壳7与支架基板6之间形成用于放置器件的反射腔8。
优选的，步骤3)中，焊合带2中切除部分的宽度占焊合带2总宽度的1/2。
步骤1)与步骤5)中填充塑胶3的方法均为注塑；步骤1)与步骤5)中填充的材料为塑胶3PPA。
实施例2：
如图5～图9所示，本实施例提供一种TOP LED支架基板6焊接装置，用于实施上述的TOP LED支架基板6封焊方法中两金属板1的焊接过程，包括用于焊接两金属板1的搅拌摩擦焊接机构、用于输送金属板1的输送机构和用于对金属板1进行定位的定位机构，定位机构包括提升杆10、压头11和弹性件12，压头11固定在提升杆10的底部，并位于输送机构上方，提升杆10上还套设有弹性件12，弹性件12的顶端固定，底端与压头11上表面抵接。
在进行焊接时，将两金属板1防止在输送机构表面，即将进入搅拌摩擦焊接装置的搅拌头9下方时，提升杆10提升，然后在弹性件12的作用下压住金属板1，金属板1继续输送，则利用搅拌头9对两金属板1的塑胶3填充区域进行焊接，焊接完成后压头11、搅拌头9抬起，等待下一金属板1输送至搅拌头9的下方。
因此，本实施例通过设置输送机构，使得搅拌头9位置不动，金属板1进行移动，替代了传统焊接工艺中搅拌头9沿焊缝进行移动的焊接方式，由于本实施例中搅拌头9不必进行往复移动，在焊接过程中，可以进行上料、下料的操作，使得焊接作业连续性更好，焊接效率更高。
进一步的，本实施例中沿金属板1的输送方向，压头11呈门字形结构，搅拌摩擦焊接机构上的搅拌头9穿过门字形结构作用在金属板1上，弹性件12与门字形结构的前端连接，门字形结构的后端呈上翘形状，在传输过程中，压头11可以不进行上移，后一块金属板1直接进入压头11下放等待焊接。
进一步的，本实施例中输送机构包括用于放置金属板1的承重架13、并列设置在承重架13底部两侧的链轮17组和支撑轨道16，链轮17组包括前后设置的链轮17和连接链轮17的链条18，支撑轨道16与链条18的形状相适应，并通过限位部进行固定；沿金属板1的输送方向，承重架13底部前后两端分别设置有高低不同的上支撑轮14和下支撑轮15，上支撑轮14铰接在链条18的销轴上，下支撑轮15抵接在支撑轨道16上。支撑轨道16采用刚性材料制成，在限位部的限定作用下固定不动，用于承受承重架13、金属板1的重力以及搅拌头9的压力，可以保证在搅拌头9的压力作用下，输送机构的稳定性、承重能力能力更强。
为了对支撑轨道16进行固定，本实施例中焊接装置还包括环形的安装板19，安装板19设置在链轮17的内侧，并与链轮17平行设置，安装板19的一侧面上固定有支撑轨道16，另一侧面上具有环形凹槽20，环形凹槽20与链轮17同心设置，限位部包括限位销21和限位板23，限位销21设置在链轮17的内侧面上，并卡在环形凹槽20中，相对设置的两链轮17之间还设置有连接轴24，连接轴24上还设置有小于支撑轨道16直径的限位板23，限位板23将安装板19压紧在链轮17的内侧面上。链轮17在进行转动时，限位销21沿环形凹槽20的圆形轨迹进行移动，并且在限位销21的作用下能够对安装板19在链轮17径向上进行限位，为了进行更好地限位，限位销21可以沿链轮17的周向均匀设置若干个；同时，连接轴24上的限位板23将安装板19压紧在链轮17的侧面上，对安装板19进行链轮17旋转轴向的限位，从而保证链轮17在旋转过程中，安装板19及安装板19上的支撑轨道16固定不动。优选的，连接轴24上可以滑动套设一能够固定在连接轴24上的套筒，套筒的端部具有上述限位板23，通过移动套筒，便于对连接轴24进行拆卸更换，也容易更换安装板19。
其中安装板19可以是圆环形也可以是半圆环形，图示中，本实施例为半圆环形；而环形凹槽20的形成，可以是在安装板19的表面挖槽形成，也可以是在安装板19设置两圆环形凸起而形成，图7中，本实施例中环形凹槽20由两同心设置在安装板19上的固定圈形成。
进一步的，本实施例中安装板19的侧面上还设置有限位轨道22，限位轨道22与支撑轨道16的形状适配，在安装板19的径向方向上，限位轨道22位于支撑轨道16的外侧，下轮位于支撑轨道16与限位轨道22之间；当承重架13沿链条18转动至链轮17底部时，下轮压在限位轨道22上，如果没有限位轨道22，则承重架13位于链轮17底部时，在重力的作用下可能会绕上轮的轮轴进行扭转，进而相互影响，甚至无法正常工作。
进一步的，本实施例中承重架13包括承重板25和承重支架26，承重板25的上表面用于放置金属板1，底部固定有承重支架26，承重板25呈弯折状，并与承重支架26形成三角形结构，承重能力更强，上支撑轮14与下支撑轮15分别设置在三角形结构中两个角的底部。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种TOP LED支架基板封焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在共面的两金属板间的缝隙中填充塑胶；
2)利用搅拌摩擦焊工艺对塑胶位置进行焊接，焊接完成后，两金属板之间形成焊合带；
3)沿焊合带的宽度方向，将焊合带的中部切除，形成条形通槽；
4)将金属板加工成引线框架，引线框架上正电极、负电极之间具有条形通槽；
5)利用塑胶对条形通槽进行填充，得到支架基板。
2.根据权利要求1所述的TOP LED支架基板封焊方法，其特征在于，步骤2)中，搅拌头的直径不小于两金属板之间的塑胶宽度。
3.根据权利要求2所述的TOP LED支架基板封焊方法，其特征在于，步骤3)中，焊合带中切除部分的宽度占焊合带总宽度的1/2。
4.根据权利要求3所述的TOP LED支架基板封焊方法，其特征在于，步骤1)与步骤5)中填充塑胶的方法均为注塑；步骤1)与步骤5)中填充的材料为塑胶PPA。
5.一种TOP LED支架基板焊接装置，用于实施如权利要求1-4任意一项所述的TOP LED支架基板封焊方法中两金属板的焊接过程，其特征在于，包括用于焊接两金属板的搅拌摩擦焊接机构、用于输送金属板的输送机构和用于对金属板进行定位的定位机构，所述定位机构包括提升杆、压头和弹性件，所述压头固定在所述提升杆的底部，并位于所述输送机构上方，所述提升杆上还套设有所述弹性件，所述弹性件的顶端固定，底端与所述压头上表面抵接。
6.根据权利要求5所述的TOP LED支架基板焊接装置，其特征在于，沿金属板的输送方向，所述压头呈门字形结构，所述搅拌摩擦焊接机构上的搅拌头穿过所述门字形结构作用在金属板上，所述弹性件与所述门字形结构的前端连接，所述门字形结构的后端呈上翘形状。
7.根据权利要求5或6所述的TOP LED支架基板焊接装置，其特征在于，所述输送机构包括用于放置金属板的承重架、并列设置在所述承重架底部两侧的链轮组和支撑轨道，所述链轮组包括前后设置的链轮和连接所述链轮的链条，所述支撑轨道与所述链条的形状相适应，并通过限位部进行固定；沿金属板的输送方向，所述承重架底部前后两端分别设置有高低不同的上支撑轮和下支撑轮，所述上支撑轮铰接在所述链条的销轴上，所述下支撑轮抵接在所述支撑轨道上。
8.根据权利要求7所述的TOP LED支架基板焊接装置，其特征在于，所述焊接装置还包括环形的安装板，所述安装板设置在所述链轮的内侧，并与所述链轮平行设置，所述安装板的一侧面上固定有所述支撑轨道，另一侧面上具有环形凹槽，所述环形凹槽与所述链轮同心设置，所述限位部包括限位销和限位板，所述限位销设置在所述链轮的内侧面上，并卡在所述环形凹槽中，相对设置的两所述链轮之间还设置有连接轴，所述连接轴上还设置有小于所述支撑轨道直径的所述限位板，所述限位板将所述安装板压紧在所述链轮的内侧面上。
9.根据权利要求8所述的TOP LED支架基板焊接装置，其特征在于，所述安装板的侧面上还设置有限位轨道，所述限位轨道与所述支撑轨道的形状适配，在所述安装板的径向方向上，所述限位轨道位于所述支撑轨道的外侧，所述下轮位于所述支撑轨道与所述限位轨道之间。
10.根据权利要求7所述的TOP LED支架基板焊接装置，其特征在于，所述承重架包括承重板和承重支架，所述承重板的上表面用于放置金属板，底部固定有所述承重支架，所述承重板呈弯折状，并与所述承重支架形成三角形结构，所述上支撑轮与所述下支撑轮分别设置在所述三角形结构中两个角的底部。
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