CN114914345A - 一种led灯珠的封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED灯珠的封装方法：将LED芯片固定在基板上；依次在LED芯片外侧形成第一透明硅胶层、荧光胶层、第二透明硅胶层；然后将喷涂有第二透明硅胶层的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶烘干后形成白胶层；白胶层位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层和第二透明硅胶层覆盖的区域，白胶层的上表面与第二透明硅胶层上表面齐平；将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；使硅胶透镜位于第二透明硅胶层和白胶层的上表面；将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠。本发明的LED灯珠的封装方法降低荧光胶层的热衰，增加了LED芯片侧面光的利用率，提升了LED的亮度且具有中心光强更高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种LED灯珠的封装方法。
背景技术
LED全称为半导体发光二极管，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。相比于传统的发光源，LED作为一种新型的发光源，已经被越来越多地广泛应用于指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
现有技术的LED灯珠一般是由位于中心的发光芯片、围绕发光芯片四周的白胶和荧光层组成，如CN107546301描述的方案。该LED灯珠的制作方法是在基板上排列发光芯片，然后在发光芯片上方和四周覆盖荧光层，并在芯片之间的缝隙里填充白胶。但是上述制备方法得到的LED灯珠结构中的白胶会阻挡发光芯片和荧光层的侧面出光，导致光源亮度降低。同时，由于白胶阻挡了侧面出光，导致发生出光经多次反射、折射并在此过程中光转变成热，致使发热量大大增加，降低了LED灯珠的安全性和使用寿命。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种LED灯珠的封装方法，提升LED灯珠的亮度。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
一种LED灯珠的封装方法，包括以下步骤：
步骤1：将LED芯片固定在基板上；
步骤2：在所述LED芯片外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在LED芯片五面的第一透明硅胶层；
步骤3：在所述第一透明硅胶层外侧喷涂荧光粉溶液，形成包裹在第一透明硅胶层五面的荧光胶层；
步骤4：在所述荧光胶层的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在荧光胶层五面的第二透明硅胶层；
步骤5：将喷涂有第二透明硅胶层的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶烘干后形成白胶层；所述白胶层位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层和第二透明硅胶层覆盖的区域，白胶层的上表面与第二透明硅胶层上表面齐平；
步骤6：将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；使硅胶透镜位于第二透明硅胶层和白胶层的上表面；
步骤7：将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠。
进一步的，步骤1中将LED芯片固定在基板上的固定方式包括但不限于银胶固晶技术、绝缘胶固晶技术、助焊剂共晶技术或共晶机压焊技术。
进一步的，所述喷涂的方式为采用喷涂机，喷涂机平台温度控制在120～150度；
进一步的，所述透明硅胶液体为硅胶和稀释剂按质量比为2：1配置而成，配置好后搅拌均匀，搅拌参数为2000～3000转/min下5～10分钟。
进一步的，步骤3中所述荧光粉溶液为荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的混合溶液。
优选的，按质量混合比计，所述荧光粉溶液中荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅混合比例为(100～200):(50～100):(200～250):1。本发明提供的荧光粉溶液在喷涂时，喷涂机夹具的热量可以使其瞬间烘干，从而得到非常薄且密度高的荧光胶层。
进一步的，步骤5中所述白胶包括树脂硅胶和纳米粉末；按质量比计，纳米粉末：树脂硅胶为(0.01～0.6)：1；所述纳米粉末包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和纳米级氧化铝；所述纳米粉末中，按质量百分比计包括41％～99.7％二氧化钛、0.1％～20％二氧化硅、0.1％～20％二氧化锆、0.1％～58.8％纳米级氧化铝。
进一步的，所述硅胶透镜包括但不限于表面螺旋纹竖纹路切角透镜、平面透镜或表面磨砂透镜。
进一步的，所述切割的方式包括但不限于砂轮水切、水刀切割、金刚石刀片切割、劈裂切割或激光划片劈裂切割。
本发明的有益效果为：
(一)本发明提供的LED灯珠的封装方法中，荧光胶层不直接与发光芯片接触，使荧光粉相比现有技术中的白胶LED封装方式受到热量的影响更小，可以降低荧光胶层的热衰，使其达到更好的工作性能，从而提升LED的亮度，并且整个灯珠的使用寿命也得以延长。
(二)本发明提供的LED灯珠的封装方法中，在荧光胶层与白胶层之间设置了第二透明硅胶层，使荧光胶层的侧面出光不会直接被白胶层阻挡，而是经过一定距离后能够被白胶层反射或折射出来，增加了侧面出光的利用率，从而大大增加了灯珠封装出来的亮度，并且具有中心的光强更高的优点。同时也解决了现有技术中侧面出光在内部多次反射、折射并转变成热量的问题，提高了灯珠安全性和使用寿命。
(三)本发明提供的LED灯珠的封装方法中，所用的白胶成分包括树脂硅胶、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和纳米级氧化铝。本发明通过加入纳米级氧化铝来提升白胶的散热能力，使芯片发出的热量不仅可以通过底部基板传导出去，还有一部分热量可以通过白胶层传导出去；本发明中的白胶成分还添加了二氧化锆，可以使镀银层在高温下更加稳定，从而避免基板表面镀银层氧化。此外，由于二氧化锆是一种具有金属光泽的物质，因此添加二氧化锆能够使白胶有更强的光反射效果，使芯片发出的光更多地从发光器件发射出来而不是被内部结构吸收掉，从而提高发光亮度；本发明的白胶中添加二氧化硅粉末，使白胶中的颗粒状物体和硅胶能够更好的混合，并具有抗沉淀的作用；并且二氧化硅还具有增加白胶表面材料的光洁度的作用，使白胶表面更加光滑细腻，增强了白胶对光的反射性能，使得芯片发出的光能够更多地从发光器件发射出来，从而提升整个器件的发光亮度。因此，本发明的白胶中多种成分协同作用，使其具有较高的反射率，大幅提升LED灯珠的发光亮度。
附图说明
图1为LED芯片安装在基板上的示意图；
图2为喷涂第一透明硅胶层后的示意图；
图3为喷涂荧光胶层后的示意图；
图4为喷涂第二透明硅胶层后的示意图；
图5为填充白胶层后的示意图；
图6为压膜硅胶透镜后的示意图；
图7为切割后形成单独的LED灯珠的示意图。
附图标记：1-基板，2-LED芯片，3-第一透明硅胶层，4-荧光胶层，5-第二透明硅胶层，6-白胶层，7-硅胶透镜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，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。
本发明实施例中所用硅胶、稀释剂以及树脂硅胶均为市售常规品牌即可，本发明不做特别限定。
实施例1
一种LED灯珠的封装方法，包括以下步骤：
步骤1：如图1所示，将LED芯片2固定在基板1上；
步骤2：如图2所示，在LED芯片2的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在LED芯片五面的第一透明硅胶层3；
步骤3：如图3所示，在第一透明硅胶层3的外侧喷涂荧光粉溶液；形成包裹在第一透明硅胶层五面的荧光胶层4；
步骤4：如图4所示，在荧光胶层4的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在荧光胶层五面的第二透明硅胶层5；
步骤5：如图5所示，将喷涂有第二透明硅胶层5的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶烘干后形成白胶层6；所述白胶层6位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层和第二透明硅胶层覆盖的区域，白胶层6的上表面与第二透明硅胶层5上表面齐平；
步骤6：如图6所示，将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；硅胶透镜7位于第二透明硅胶层和白胶层的上表面；
步骤7：将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠，如图7所示。
实施例2
一种LED灯珠的封装方法，包括以下步骤：
步骤1：将LED芯片固定在基板上；
步骤2：在LED芯片的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在LED芯片五面的第一透明硅胶层；所述透明硅胶液体中硅胶和稀释剂按质量比为2：1配置，配置好后搅拌均匀，搅拌参数为2500转/min下5分钟；
步骤3：在第一透明硅胶层的外侧喷涂荧光粉溶液；形成包裹在第一透明硅胶层五面的荧光胶层；荧光粉溶液为荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的混合溶液，按质量混合比计，荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的比例为120:60:210:1；
步骤4：在荧光胶层的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在荧光胶层五面的第二透明硅胶层；此处透明硅胶液体同步骤2；
步骤5：将喷涂有第二透明硅胶层的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶烘干后形成白胶层；所述白胶层位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层和第二透明硅胶层覆盖的区域，白胶层的上表面与第二透明硅胶层上表面齐平；所述白胶成分包括树脂硅胶和纳米粉末；按质量比计，纳米粉末：树脂硅胶为0.6：1；所述纳米粉末包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和纳米级氧化铝。其中纳米粉末中，按质量百分比计包括50％二氧化钛、5％二氧化硅、5％二氧化锆、40％纳米级氧化铝；
步骤6：将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；硅胶透镜位于第二透明硅胶层和白胶层的上表面；
步骤7：将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠。
实施例3
一种LED灯珠的封装方法，包括以下步骤：
步骤1：将LED芯片固定在基板上；
步骤2：在LED芯片的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在LED芯片五面的第一透明硅胶层；所述透明硅胶液体中硅胶和稀释剂按质量比为2：1配置，配置好后搅拌均匀，搅拌参数为2800转/min下6分钟；
步骤3：在第一透明硅胶层的外侧喷涂荧光粉溶液；形成包裹在第一透明硅胶层五面的荧光胶层；荧光粉溶液为荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的混合溶液，按质量混合比计，荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的比例为150:50:225:1；
步骤4：在荧光胶层的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在荧光胶层五面的第二透明硅胶层；此处透明硅胶液体同步骤2；
步骤5：将喷涂有第二透明硅胶层的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶烘干后形成白胶层；所述白胶层位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层和第二透明硅胶层覆盖的区域，白胶层的上表面与第二透明硅胶层齐平；所述白胶成分包括树脂硅胶和纳米粉末；按质量比计，纳米粉末：树脂硅胶为0.4：1；所述纳米粉末包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和氧化铝。其中纳米粉末中，按质量百分比计包括70％二氧化钛、10％二氧化硅、10％二氧化锆、10％纳米级氧化铝；
步骤6：将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；硅胶透镜位于第二透明硅胶层和白胶层的上表面；
步骤7：将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠。
实施例4
一种LED灯珠的封装方法，包括以下步骤：
步骤1：将LED芯片固定在基板上；
步骤2：在LED芯片的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在LED芯片五面的第一透明硅胶层；所述透明硅胶液体为硅胶和稀释剂按质量比为2：1配置，配置好后搅拌均匀，搅拌参数为2200转/min下8分钟；
步骤3：在第一透明硅胶层的外侧喷涂荧光粉溶液；形成包裹在第一透明硅胶层五面的荧光胶层；荧光粉溶液为荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的混合溶液，按质量混合比计，荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的比例为180:80:200:1；
步骤4：在荧光胶层的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在荧光胶层五面的第二透明硅胶层；此处透明硅胶液体同步骤2；
步骤5：将喷涂有第二透明硅胶层的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶烘干后形成白胶层；所述白胶层位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层和第二透明硅胶层覆盖的区域，白胶层的上表面与第二透明硅胶层上表面齐平；所述白胶成分包括树脂硅胶和纳米粉末；按质量比计，纳米粉末：树脂硅胶为0.4：1；所述纳米粉末包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和氧化铝。其中纳米粉末中，按质量百分比计包括60％二氧化钛、20％二氧化硅、10％二氧化锆、10％氧化铝；
步骤6：将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；硅胶透镜位于第二透明硅胶层和白胶层的上表面；
步骤7：将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠。
对比例1
一种LED灯珠的封装方法，包括以下步骤：
步骤1：将LED芯片固定在基板上；
步骤2：在LED芯片的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在LED芯片五面的第一透明硅胶层；所述透明硅胶液体为硅胶和稀释剂按质量比为2：1配置，配置好后搅拌均匀，搅拌参数为2500转/min下5分钟；
步骤3：在第一透明硅胶层的外侧喷涂荧光粉溶液；形成包裹在第一透明硅胶层五面的荧光胶层；荧光粉溶液为荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的混合溶液，其中荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的比例为120:70:200:1；
步骤4：将喷涂有荧光胶层的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶流平低温烘干后形成白胶层；所述白胶层位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层覆盖的区域，白胶层的上表面与荧光胶层上表面齐平；所述白胶成分包括树脂硅胶和纳米粉末；按质量比计，纳米粉末：树脂硅胶为0.6：1；所述纳米粉末包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和氧化铝。
步骤5：将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；硅胶透镜位于荧光胶层和白胶层的上表面；
步骤6：将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠。
对比例1中，由于没有喷涂第二透明硅胶层，使得荧光胶层侧面出光会受到白胶层阻碍，导致灯珠亮度较低。在色温4000K，显指70的情况下，对比例1的光效约为185lm/w，而采用实施例1制造的灯珠光效可达约200lm/w。
对比例2
一种LED灯珠的封装方法，与实施例2不同之处在于，所述白胶成分包括树脂硅胶和纳米粉末；按质量比计，纳米粉末：树脂硅胶为0.6：1；所述纳米粉末为二氧化钛。其余步骤均相同。
由于散热不佳，对比例2制备的灯珠在色温4000K，显指70的情况下，光效约在170～180lm/w，而实施例2制备的灯珠亮度可达约200lm/w。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种LED灯珠的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将LED芯片固定在基板上；
步骤2：在所述LED芯片外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在LED芯片五面的第一透明硅胶层；
步骤3：在所述第一透明硅胶层外侧喷涂荧光粉溶液，形成包裹在第一透明硅胶层五面的荧光胶层；
步骤4：在所述荧光胶层的外侧喷涂透明硅胶液体，形成包裹在荧光胶层五面的第二透明硅胶层；
步骤5：将喷涂有第二透明硅胶层的基板置于点胶机的平台上，采用点胶画线的方式点出白胶，待白胶烘干后形成白胶层；所述白胶层位于未被LED芯片、第一透明硅胶层、荧光胶层和第二透明硅胶层覆盖的区域，白胶层的上表面与第二透明硅胶层上表面齐平；
步骤6：将填充好白胶层的基板放入压膜机内模压硅胶透镜；使硅胶透镜位于第二透明硅胶层和白胶层的上表面；
步骤7：将压膜成型的LED灯珠进行切割，形成单独的LED灯珠。
2.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，步骤1中将LED芯片固定在基板上的固定方式包括但不限于银胶固晶技术、绝缘胶固晶技术、助焊剂共晶技术或共晶机压焊技术。
3.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，所述喷涂的方式为采用喷涂机，喷涂机平台温度控制在100～150度。
4.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，所述透明硅胶液体为硅胶和稀释剂按质量比为2：1配置而成。
5.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，步骤3中所述荧光粉溶液为荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅的混合溶液。
6.根据权利要求5所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，按质量混合比计，所述荧光粉溶液中荧光粉、硅胶、稀释剂和二氧化硅混合比例为(100～200):(50～100):(200～250):1。
7.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，步骤5中所述白胶的成分包括树脂硅胶和纳米粉末；按质量比计，纳米粉末：树脂硅胶为(0.01～0.6)：1。
8.根据权利要求7所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，所述纳米粉末包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和纳米级氧化铝；所述纳米粉末中，按质量百分比计包括41％～99.7％二氧化钛、0.1％～20％二氧化硅、0.1％～20％二氧化锆、0.1％～58.8％纳米级氧化铝。
9.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，所述硅胶透镜包括但不限于表面螺旋纹竖纹路切角透镜、平面透镜或表面磨砂透镜。
10.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装方法，其特征在于，所述切割的方式包括但不限于砂轮水切、水刀切割、金刚石刀片切割、劈裂切割或激光划片劈裂切割。
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