專利名稱：白光發(fā)光二極管的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的封裝方法，更確切地說，涉及一種白光發(fā)光二極管的封裝方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，被廣泛的用作指示燈、顯示屏等。白光發(fā)光二極管被譽(yù)為替代熒光燈和白熾燈的第四代照明光源。發(fā)光二極管理論壽命約100000小時，但是，從目前市場上之白光發(fā)光二極管產(chǎn)品來看，其壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到所理論的100000小時，一般在1000小時時，其光衰率已達(dá)30％以上，從而在很大程度上縮短了白光發(fā)光二極管產(chǎn)品的壽命。
封裝材料是影響白光發(fā)光二極管光衰的主要因素之一，目前常規(guī)的發(fā)光二極管封裝材料主要包括支架、固晶膠、芯片、熒光粉、配粉膠等。(1)支架對白光發(fā)光二極管光衰的影響。發(fā)光二極管的支架主要有銅支架和鐵支架。銅支架導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好。請參閱圖1所示，該圖為同樣情況下，選用銅支架和鐵支架進(jìn)行封裝的光衰實驗結(jié)果。由此不難看出，用銅支架封裝的發(fā)光二極管明顯比鐵支架封裝的發(fā)光二極管光衰慢，在第八周時相差大約10％，這主要是由于銅的導(dǎo)熱性能比鐵好得多，銅的導(dǎo)熱系數(shù)是398W/(m·K)，而鐵的導(dǎo)熱系數(shù)只有50W/(m·K)左右，僅為前者的1/8。但是，銅的價格較高，勢必增加了產(chǎn)品的成本，而且對光衰的改善僅僅是相對鐵來說有較明顯的改善。(2)固晶膠對白光發(fā)光二極管光衰的影響。目前，發(fā)光二極管的固晶膠主要有銀漿和絕緣膠等。二者各有利弊，在選用時需要綜合考慮。銀漿的導(dǎo)熱性好，可以延長發(fā)光二極管的壽命，但銀漿對光的吸收比較大，導(dǎo)致光效下降很多，同樣條件下，用銀漿固晶與用絕緣膠固晶相比，初始光通量會相差較多。對于雙電極的藍(lán)光芯片，在用銀漿固晶時，對膠量的控制也很嚴(yán)格，否則容易造成短路。使用絕緣膠，由于導(dǎo)熱性差，發(fā)光二極管的壽命較低，點膠控制也沒有銀漿那么嚴(yán)格。請參閱圖2所示，該圖為分別采用銀漿和絕緣膠固晶封裝的白光發(fā)光二極管的光衰實驗結(jié)果。(3)熒光粉對白光發(fā)光二極管光衰的影響。實現(xiàn)白光發(fā)光二極管的途徑有多種，目前最為普遍、也最為成熟的一種是通過在藍(lán)光芯片上涂敷發(fā)黃光的熒光粉，使藍(lán)光和黃光混合成白光。熒光粉主要是YAG釔鋁石榴石熒光粉。請一并參閱圖3所示，該圖為用兩種不同熒光粉封裝的白光發(fā)光二極管和藍(lán)光發(fā)光二極管對比的光衰曲線。與藍(lán)光發(fā)光二極管相比，熒光粉有加速白光發(fā)光二極管老化的作用。(4)配粉膠對白光發(fā)光二極管光衰的影響。傳統(tǒng)封裝的超高亮度白光發(fā)光二極管，配粉膠一般采用環(huán)氧樹脂或者傳統(tǒng)硅膠。如圖4所示，該圖為分別用環(huán)氧樹脂和傳統(tǒng)硅膠配粉進(jìn)行光衰實驗的結(jié)果。可以看出，用傳統(tǒng)硅膠配粉的白光發(fā)光二極管的壽命比環(huán)氧數(shù)值的長很多。
但是，目前上述各種措施基本上都沒有明顯的降低白光發(fā)光二極管的光衰，白光發(fā)光二極管的實際壽命仍然不夠長，很大程度上限制了白光發(fā)光二極管在照明領(lǐng)域的應(yīng)用，因此，市場急需一種新的封裝技術(shù)以大幅度降低白光發(fā)光二極管的光衰，以有力地推動白光發(fā)光二極管在照明領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷，提供一種新的白光發(fā)光二極管的封裝方法，通過該種封裝方法封裝的白光發(fā)光二極管具有低光衰、長壽命、高穩(wěn)定性等優(yōu)點。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種白光發(fā)光二極管的封裝方法，包括如下步驟點膠，即將絕緣膠點入支架反射杯內(nèi)；固晶，即將已經(jīng)準(zhǔn)備好的晶粒放置于已經(jīng)點好的絕緣膠的支架上面；固晶后烘烤，即將已經(jīng)固好晶粒的半成品進(jìn)行烘烤，使晶粒與支架進(jìn)行固定粘著；焊線，即將已經(jīng)烘烤出的晶粒在正負(fù)極引出兩根金線；配熒光粉，即按比例取出聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉進(jìn)行配制，然后進(jìn)行攪拌，使其充分混合；點熒光粉，即將由聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉調(diào)配而成的調(diào)配物依次點入已經(jīng)焊好金線的支架反射杯內(nèi)；
點熒光粉后烘烤，即將點好熒光粉的支架進(jìn)行烘烤，以使其固化；以及配膠、灌膠、灌膠后烘烤步驟。
所述配熒光粉步驟中，聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉的比例為3∶3∶1。
所述點熒光粉后烘烤步驟中，烘烤溫度在130-150度。
所述點熒光粉后烘烤步驟中，烘烤時間在1-2小時。
在步驟點熒光粉后，步驟點熒光粉后烘烤前，還有一抽真空步驟，即對由聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉調(diào)配而成的調(diào)配物進(jìn)行真空脫泡。
所述熒光粉可以為YAG釔鋁石榴石熒光粉、TAG鋱鋁石榴石熒光粉、硅酸鹽熒光粉或者硫化物熒光粉。
所述發(fā)光二極管封裝用固化劑為二丁基二月桂酸錫或者可起硅醇縮合反應(yīng)的催化作用的酸和堿或者鉛、鈷、錫、鐵和其它金屬的可溶性有機(jī)鹽類。
在步驟灌膠后、步驟灌膠后烘烤前，還有一抽真空步驟。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明白光發(fā)光二極管的封裝方法通過在配熒光粉步驟中采用由聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑按比例形成的調(diào)配物進(jìn)行配粉，并對烘烤溫度、時間進(jìn)行控制，大大地降低了白光發(fā)光二極管的光衰率，如采用標(biāo)準(zhǔn)20mA電流驅(qū)動時，168小時時發(fā)光二極管的光通量有4％的上升，到336小時時，仍保持4％的上升率，到1000小時時，其仍沒有出現(xiàn)光衰減，且有3％的上升，從而大幅度地提高了白光發(fā)光二極管的壽命。

圖1為同樣情況下，選用銅支架和鐵支架進(jìn)行封裝的白光發(fā)光二極管光衰實驗結(jié)果曲線圖。
圖2為同樣情況下，分別采用銀漿和絕緣膠固晶封裝的白光發(fā)光二極管光衰實驗結(jié)果曲線圖。
圖3為同樣情況下，用兩種不同熒光粉封裝的白光發(fā)光二極管和藍(lán)光發(fā)光二極管對比的光衰曲線圖。
圖4為同樣情況下，分別用環(huán)氧樹脂和傳統(tǒng)硅膠配粉的白光發(fā)光二極管進(jìn)行光衰實驗的結(jié)果曲線圖。
圖5為本發(fā)明白光發(fā)光二極管封裝方法的封裝流程圖。
圖6為同樣情況下，采用標(biāo)準(zhǔn)20mA電流驅(qū)動時，本發(fā)明所揭示的采用聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑調(diào)配物進(jìn)行封裝與采用傳統(tǒng)硅膠封裝和采用環(huán)氧樹脂封裝進(jìn)行光衰實驗的結(jié)果曲線圖。
圖7為同樣情況下，采用標(biāo)準(zhǔn)40mA電流驅(qū)動時，本發(fā)明所揭示的采用聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑調(diào)配物進(jìn)行封裝與采用傳統(tǒng)硅膠封裝和采用環(huán)氧樹脂封裝進(jìn)行光衰實驗的結(jié)果曲線圖。
具體實施方式按照本發(fā)明封裝方法封裝的白光發(fā)光二極管包括支架、發(fā)光二極管晶粒、配粉膠和熒光粉，所述發(fā)光二極管晶粒固定在支架上，所述熒光粉與配粉膠按比例調(diào)配，所述配粉膠由聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑按比例調(diào)配形成。
請參閱圖5所示，本實施例中所揭示的白光發(fā)光二極管的封裝過程為包括如下步驟步驟一點膠，即將絕緣膠點入支架反射杯內(nèi)。
步驟二固晶，即將已經(jīng)準(zhǔn)備好的晶粒放置于已經(jīng)點好的絕緣膠的支架上面。
步驟三固晶后烘烤，即將已經(jīng)固好晶粒的半成品放入高溫烤箱內(nèi)進(jìn)行烘烤，使晶粒與支架進(jìn)行固定粘著。
步驟四焊線，即將已經(jīng)烘烤出的晶粒在正負(fù)極引出兩根金線。
步驟五配熒光粉，即按3∶3∶1的比例(質(zhì)量，下同)取出聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、碳酸鹽熒光粉進(jìn)行配制，然后進(jìn)行攪拌，使其充分混合，攪拌時間在5分鐘左右。
步驟六抽真空，即對由聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、碳酸鹽熒光粉調(diào)配而成的調(diào)配物進(jìn)行真空脫泡，抽真空時間在5-10分鐘左右。
步驟七點熒光粉，即將抽好真空的由聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉調(diào)配而成的調(diào)配物倒入點膠機(jī)的針筒內(nèi)，調(diào)節(jié)好膠劑量后，將其依次點入已經(jīng)焊好金線的支架反射杯內(nèi)。
步驟八點熒光粉后烘烤，即將點好熒光粉的支架放入高溫烤箱內(nèi)進(jìn)行烘烤，以使其固化，溫度在130-150度，烘烤時間在1-2小時。
步驟九配膠，即將已經(jīng)預(yù)熱好的A、B劑環(huán)氧膠水按一定，一般為11比例進(jìn)行配制，并進(jìn)行攪拌，以致其充分混合。
步驟十抽真空，即對步驟九中配制的調(diào)配物進(jìn)行真空脫泡，抽真空時間在5-10分鐘左右。
步驟十一灌膠，即利用灌膠機(jī)將膠水依次注入模腔或支架內(nèi)。
步驟十二灌膠后烘烤，即進(jìn)行高溫烘烤，使步驟十一中所注入的膠固化，烘烤溫度為125度，時間8-10小時。
步驟十三切腳即利用沖壓模具，將其正負(fù)極分開。
步驟十四分光，即利用分光機(jī)，根據(jù)產(chǎn)品之電壓、亮度、顏色等相關(guān)電性參數(shù)進(jìn)行分類。
在本實施例中，所述芯片選用藍(lán)光發(fā)光波長為455-465nm之發(fā)光二極管晶粒，固晶膠用絕緣膠(當(dāng)然也可以采銀漿)，熒光粉采用硅酸鹽熒光粉(當(dāng)然也可以是YAG釔鋁石榴石熒光粉、TAG鋱鋁石榴石熒光粉或者硫化物熒光粉等)，發(fā)光二極管支架采用鐵支架(當(dāng)然也可以采用銅支架)，而配粉膠則采用由聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑(本實施例中采用二丁基二月桂酸錫，當(dāng)然也可以是可起硅醇縮合反應(yīng)的催化作用的酸和堿或者鉛、鈷、錫、鐵和其它金屬的可溶性有機(jī)鹽類)按比例調(diào)配形成，在本實施例中，聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑的調(diào)配比例為1∶1，所述配粉膠的粘度為3.8pa.s，所述聚二甲基硅酮調(diào)配前的粘度為5.7pa.s，所述固化劑調(diào)配前的粘度為3.2pa.s，所述熒光粉、聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑的調(diào)配比例(質(zhì)量)為1∶3∶3。
為了驗證上述封裝方法所封裝的白光發(fā)光二極管的光衰狀況，本發(fā)明做了大量的實驗。請參閱圖6所示，該圖為同樣情況下，采用標(biāo)準(zhǔn)20mA電流驅(qū)動時，采用聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑調(diào)配物進(jìn)行封裝與采用硅膠封裝和采用環(huán)氧樹脂封裝進(jìn)行光衰實驗的結(jié)果曲線圖。從該圖我們可以看出，序號1為傳統(tǒng)硅膠封裝之產(chǎn)品，168小時時只有1％的光衰率，但到336小時時，出現(xiàn)了7％衰減，且直到1000小時時，其光衰率達(dá)到28％。序號2為環(huán)氧樹脂封裝之產(chǎn)品，168小時時已有8％的光衰率，到336小時時，衰減了16％，到1000小時時，其光衰率達(dá)到54％，非常嚴(yán)重。序號3為本發(fā)明揭示的采用聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑調(diào)配物進(jìn)行封裝的產(chǎn)品，168小時時其光通量有4％的上升，到336小時時，仍保持4％的上升率，到1000小時時，其仍沒有出現(xiàn)光衰減，仍保持上升3％。
為了進(jìn)一步驗證本發(fā)明揭示的采用聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑調(diào)配物進(jìn)行封裝的白光發(fā)光二極管的光衰狀況，發(fā)明人又采用標(biāo)準(zhǔn)40mA電流驅(qū)動時，對其光衰狀況進(jìn)行了大量實驗。請參閱圖7所示，該圖為采用標(biāo)準(zhǔn)40mA電流驅(qū)動時，本發(fā)明所揭示的采用聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑調(diào)配物進(jìn)行封裝與采用傳統(tǒng)硅膠封裝和采用環(huán)氧樹脂封裝進(jìn)行光衰實驗的結(jié)果曲線圖。從該圖我們可以看出，序號1為傳統(tǒng)硅膠封裝之產(chǎn)品，168小時時即出現(xiàn)42％的光衰率，到504小時時，其光衰率達(dá)到65％。光衰減非常嚴(yán)重。序號2為環(huán)氧樹脂封裝之產(chǎn)品，168小時時出現(xiàn)41％的光衰率，到500小時時，其光衰率達(dá)到79％，光衰減非常嚴(yán)重。序號3為本發(fā)明揭示的采用聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑調(diào)配物進(jìn)行封裝的產(chǎn)品，168小時時其光通量有3％的上升，到504小時時，仍保持3％的上升率，仍沒有出現(xiàn)光衰減。由此可見，通過本發(fā)明所揭示的封裝方法封裝的白光發(fā)光二極管較目前市場上環(huán)氧樹脂或傳統(tǒng)硅膠封裝之產(chǎn)品具有很低的光衰，很長的壽命。
需要說明的是，上述同樣情況是指(1)每一項實驗均在同一實驗室、同樣的時間段和環(huán)境條件下進(jìn)行；(2)每一個測試項目都是從若干單管中隨機(jī)抽取其中的20支發(fā)光二極管，作為測試的樣品。
本發(fā)明是在大量實驗的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，發(fā)明人經(jīng)過一系列的實驗，將大量的封裝材料與發(fā)光二極管的芯片進(jìn)行匹配測試，最終發(fā)現(xiàn)使用由聚二甲基硅酮和發(fā)光二極管封裝用固化劑按比例形成的調(diào)配物進(jìn)行配粉封裝，可以大大地降低白光發(fā)光二極管的光衰率，顯著地提高白光發(fā)光二極管的壽命。
以上描述僅為本發(fā)明的實施例，諒能理解，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，對本發(fā)明的簡單修改和替換，皆應(yīng)包含在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種白光發(fā)光二極管的封裝方法，包括如下步驟點膠，即將絕緣膠點入支架反射杯內(nèi)；固晶，即將已經(jīng)準(zhǔn)備好的晶粒放置于已經(jīng)點好的絕緣膠的支架上面；固晶后烘烤，即將已經(jīng)固好晶粒的半成品進(jìn)行烘烤，使晶粒與支架進(jìn)行固定粘著；焊線，即將已經(jīng)烘烤出的晶粒在正負(fù)極引出兩根金線；配熒光粉，即按比例取出聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉進(jìn)行配制，然后進(jìn)行攪拌，使其充分混合；點熒光粉，即將由聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉調(diào)配而成的調(diào)配物依次點入已經(jīng)焊好金線的支架反射杯內(nèi)；點熒光粉后烘烤，即將點好熒光粉的支架進(jìn)行烘烤，以使其固化；以及配膠、灌膠、灌膠后烘烤步驟。
2.如權(quán)利要求1所述白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于所述配熒光粉步驟中，聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉的比例為3∶3∶1。
3.如權(quán)利要求1或2所述白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于所述點熒光粉后烘烤步驟中，烘烤溫度在130-150度。
4.如權(quán)利要求1或2所述白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于所述點熒光粉后烘烤步驟中，烘烤時間在1-2小時。
5.如權(quán)利要求1所述白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于在步驟點熒光粉后，步驟點熒光粉后烘烤前，還有一抽真空步驟，即對由聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉調(diào)配而成的調(diào)配物進(jìn)行真空脫泡。
6.如權(quán)利要求1所述白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于所述熒光粉可以為YAG釔鋁石榴石熒光粉、TAG鋱鋁石榴石熒光粉、硅酸鹽熒光粉或者硫化物熒光粉。
7.如權(quán)利要求1或6所述白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于所述發(fā)光二極管封裝用固化劑為二丁基二月桂酸錫或者可起硅醇縮合反應(yīng)的催化作用的酸和堿或者鉛、鈷、錫、鐵和其它金屬的可溶性有機(jī)鹽類。
8.如權(quán)利要求1所述白光發(fā)光二極管的封裝方法，其特征在于在步驟灌膠后、步驟灌膠后烘烤前，還有一抽真空步驟。
全文摘要
一種白光發(fā)光二極管的封裝方法，包括如下步驟點膠，即將絕緣膠點入支架反射杯內(nèi)；固晶，即將已經(jīng)準(zhǔn)備好的晶粒放置于已經(jīng)點好的絕緣膠的支架上面；固晶后烘烤，即將已經(jīng)固好晶粒的半成品進(jìn)行烘烤，使晶粒與支架進(jìn)行固定粘著；焊線，即將已經(jīng)烘烤出的晶粒在正負(fù)極引出兩根金線；配熒光粉，即按比例取出聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉進(jìn)行配制，然后進(jìn)行攪拌，使其充分混合；點熒光粉，即將由聚二甲基硅酮、發(fā)光二極管封裝用固化劑、熒光粉調(diào)配而成的調(diào)配物依次點入已經(jīng)焊好金線的支架反射杯內(nèi)；點熒光粉后烘烤，即將點好熒光粉的支架進(jìn)行烘烤，以使其固化；以及配膠、灌膠、灌膠后烘烤步驟。
文檔編號H01L21/50GK101068034SQ200710036400
公開日2007年11月7日 申請日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者占賢武 申請人:寧波安迪光電科技有限公司