本發(fā)明涉及LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著LED技術(shù)發(fā)展與成本壓縮，LED器件的封裝體積越來越小，功率密度不斷提高。芯片尺寸封裝（CSP）器件可免去金線，基板極小甚至不需要基板，從而極大減小器件體積，同時(shí)降低封裝成本高達(dá)20%；此外，CSP器件熱阻也有所降低，CSP的發(fā)光密度得到提高，且CSP小、薄、輕的特點(diǎn)使得其設(shè)計(jì)應(yīng)用的靈活性大大提高。因此，CSP封裝在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)需求正出現(xiàn)快速增長(zhǎng)。

目前，CSP熒光粉涂覆方法包括有晶圓級(jí)涂覆、點(diǎn)膠法、噴涂法、熒光膠模塑和熒光膜片模壓。其中，點(diǎn)膠法是通過熒光膠自身的表面張力約束成型，因一致性和均勻性較差基本不被CSP廠商所采納，目前常用的工藝主要是噴涂法、熒光膠模塑和熒光膜片模壓，尤其熒光膜片模壓因具有一致性和均勻性在業(yè)內(nèi)被普遍采用。

CSP器件的熒光粉涂覆工藝中，熒光膜片模壓工藝需要依靠模壓塑封機(jī)來實(shí)現(xiàn)。由于CSP器件具有多面發(fā)光、體積微小的特點(diǎn)，對(duì)封裝膠體的厚度一致性要求非常高。因此，模壓工藝對(duì)溫度控制和操作者的要求苛刻?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)CSP生產(chǎn)廠家在該工藝的自動(dòng)化程度較低，主要依靠人工裝夾LED芯片上下料及熒光膜片的調(diào)整。生產(chǎn)過程中，常出現(xiàn)熒光膜片在未模壓時(shí)，就因過熱而融化流動(dòng)的工藝缺陷。這是因?yàn)椴僮髡呱舷铝霞盁晒饽て{(diào)整的時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致夾具體與發(fā)熱下模具大面積長(zhǎng)時(shí)間接觸而過熱，引起熒光膜片長(zhǎng)時(shí)間過熱而提前融化。這大大降低了良品率，增加生產(chǎn)成本。

本發(fā)明針對(duì)上述生產(chǎn)中亟待解決的工藝缺陷，提出一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置及方法，解決由于操作人員操作時(shí)間的差異而導(dǎo)致的夾具體過熱、熒光膜片提前融化的工藝問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置及方法。

CSP熒光膜片模壓工序，因放置LED芯片和熒光膜片的操作時(shí)間不可控，易導(dǎo)致下夾具與發(fā)熱的下壓模大面積長(zhǎng)時(shí)間接觸而過熱，熒光膜片在未合模時(shí)過早融化流動(dòng)，從而降低良品率。本發(fā)明可有效防止此類封裝缺陷的產(chǎn)生，降低模壓工藝對(duì)操作熟練度的依賴，極大提高良品率。

一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置，包括機(jī)架、壓模裝置、測(cè)力裝置、控制裝置和進(jìn)給裝置；所述壓模裝置在機(jī)架內(nèi)，測(cè)力裝置設(shè)置在壓模裝置的底部；控制裝置和進(jìn)給裝置設(shè)置在機(jī)架外； 所述測(cè)力裝置采用測(cè)力傳感器和采集卡實(shí)現(xiàn)；所述進(jìn)給裝置采用電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)；所述控制裝置采用閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)和工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

所述壓模裝置包括上壓模、上夾具、下壓模、導(dǎo)柱、彈性支撐結(jié)構(gòu)和下夾具；

所述上壓模包括上壓模主體和上壓模加熱裝置；所述下壓模包括下壓模主體和下壓模加熱裝置；所述上壓模加熱裝置設(shè)置在上壓模主體內(nèi)，壓模時(shí)對(duì)上壓模主體進(jìn)行加熱；所述下壓模加熱裝置設(shè)置在下壓模主體內(nèi)，壓模時(shí)對(duì)下壓模主體進(jìn)行加熱；

所述上夾具固定在上壓模主體的靠近下夾具的側(cè)面上；所述下夾具與下壓模主體通過彈性支撐結(jié)構(gòu)連接；未合模時(shí)，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)未受壓模力，分離下夾具的底面與下壓模主體的上表面；合模時(shí)，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)受壓模力，收縮變形使得下夾具的底面與下壓模主體的上表面接觸；所述下夾具的上表面是光滑的表面；

所述上壓模和下壓模安裝在導(dǎo)柱上，通過進(jìn)給裝置的控制，上壓?；蛳聣耗Ｔ趯?dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位合?；蚍蛛x；未合模時(shí)，上壓模和下壓模處于分離狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述上夾具和下夾具通過夾具兩端對(duì)應(yīng)互補(bǔ)的斜面或夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上進(jìn)行精準(zhǔn)定位；測(cè)力裝置用于測(cè)定合模時(shí)的合模力。

進(jìn)一步地，未合模時(shí)，下夾具的底面和下壓模主體的上表面分離的距離為1~10mm；合模時(shí)，下夾具的底面和下壓模主體的上表面的接觸面積大于下夾具的下底面面積的90%。

進(jìn)一步地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)連接下夾具的接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體的上表面面積的5%；彈性支撐結(jié)構(gòu)連接下壓模主體的接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體的上表面面積的5%。

進(jìn)一步地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)為螺旋型彈簧、彈簧片、具有彈性的原件或具有彈性的裝置；彈性支撐結(jié)構(gòu)垂直于模壓方向的剛度大于1000N/cm，沿模壓方向的剛度為10-25N/cm，兩個(gè)方向的剛度在溫度的變化范圍小于120℃時(shí)的變化值不超過5%。

一種基于上述任一項(xiàng)所述裝置的防過熱CSP熒光膜片模壓方法，包括如下步驟：

（1）啟動(dòng)上壓模加熱裝置和下壓模加熱裝置，對(duì)上壓模主體和下壓模主體進(jìn)行預(yù)熱；

（2）將LED芯片裝夾在下夾具的上表面，同時(shí)將熒光膜片放置于LED芯片的上方；

（3）進(jìn)給裝置控制只上壓模向下運(yùn)動(dòng)或只下壓模向上運(yùn)動(dòng)，使上壓模和下壓模相互靠近，同時(shí)測(cè)力裝置實(shí)時(shí)測(cè)量合模力；

（4）保持合模狀態(tài)，上夾具靠近下夾具，上夾具與熒光膜片接觸，并開始擠壓下夾具，實(shí)時(shí)測(cè)量的合模力出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)，彈性支撐結(jié)構(gòu)被不斷壓縮，下夾具的底面不斷靠近發(fā)熱下壓模主體的上表面；直至下夾具的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體的上表面，實(shí)時(shí)測(cè)量的合模力出現(xiàn)第二個(gè)拐點(diǎn)時(shí)，進(jìn)給裝置加壓，同時(shí)通過加熱裝置使上壓模主體和下壓模主體升溫，保溫保壓；

（5）進(jìn)給裝置控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述預(yù)熱是預(yù)熱至并維持溫度為78-82℃。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，只上壓模向下運(yùn)動(dòng)或只下壓模向上運(yùn)動(dòng)的的進(jìn)給速度控制為5-10cm/s。

進(jìn)一步地，測(cè)力裝置實(shí)時(shí)測(cè)得的合模力存在兩個(gè)拐點(diǎn)，合模開始到第一拐點(diǎn)階段為空壓階段；第一拐點(diǎn)到第二拐點(diǎn)階段為模壓彈性支撐結(jié)構(gòu)階段；第二拐點(diǎn)到模壓結(jié)束為模壓熒光膜片階段；第二拐點(diǎn)為升溫起始點(diǎn)，升溫后的溫度為熒光膜片融化流動(dòng)溫度。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述加壓是加壓至1000-2000Pa；所述升溫是升溫至118-122℃；所述保溫保壓的時(shí)間為2-3min。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

（1）本發(fā)明操作固定LED芯片和放置熒光模片時(shí)，易于控制LED夾具體的溫度，防止長(zhǎng)時(shí)間大面積接觸熱源而過熱，可有效避免熒光膜片提前流動(dòng)，降低了工序的操作要求難度，提高工序的良品率；

（2）本發(fā)明裝置的彈性支撐結(jié)構(gòu)具有防過熱功能，增加了LED固定及熒光膜片調(diào)整的操作時(shí)間，增加工序的可操作性，降低了操作者的培訓(xùn)成本；

（3）本發(fā)明增加壓縮彈性支撐結(jié)構(gòu)階段，使得模壓的合模力增加有較為平穩(wěn)的增長(zhǎng)，減少合模裝置的力沖擊，降低裝置的沖擊磨損，提高模壓裝置的使用壽命；

（4）本發(fā)明壓縮彈性支撐結(jié)構(gòu)與模壓熒光膜片，測(cè)力裝置所測(cè)得的合模力對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)有明顯突變，有利于確定模壓熒光膜片的起始點(diǎn)，便于模具升溫起始點(diǎn)選取和保溫時(shí)間的控制，提高工序的模壓質(zhì)量和良品率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置中的壓模裝置裝夾有LED芯片和熒光膜片的示意圖；

圖3a為本發(fā)明裝置中上夾具和下夾具通過夾具兩端的斜面定位的示意圖；

圖3b為本發(fā)明裝置中上夾具和下夾具通過夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上定位的示意圖；

圖4a為本發(fā)明裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為彈簧的示意圖；

圖4b為本發(fā)明裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為彈簧滑球的示意圖；

圖4c為本發(fā)明裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為彎曲板簧的示意圖；

圖4d為本發(fā)明裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為折疊板簧的示意圖；

圖5a為本發(fā)明裝置模壓過程中的壓空階段的示意圖；

圖5b為本發(fā)明裝置模壓過程中的模壓彈性支撐結(jié)構(gòu)階段的示意圖；

圖5c為本發(fā)明裝置模壓過程中的模壓熒光膜片階段的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。

如圖1所示為本發(fā)明一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置的示意圖，包括機(jī)架12、壓模裝置13、測(cè)力裝置14、控制裝置15和進(jìn)給裝置16；壓模裝置13在機(jī)架12內(nèi)，測(cè)力裝置14設(shè)置在壓模裝置13的底部，測(cè)力裝置14用于測(cè)定合模時(shí)的合模力；控制裝置15和進(jìn)給裝置16設(shè)置在機(jī)架12外；測(cè)力裝置14采用測(cè)力傳感器和采集卡實(shí)現(xiàn)；進(jìn)給裝置16采用電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)；控制裝置15采用閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)和工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；

壓模裝置13包括上壓模、上夾具3、下壓模、導(dǎo)柱4、彈性支撐結(jié)構(gòu)10和下夾具5；壓模裝置13裝夾有LED芯片9和熒光膜片8的示意圖如圖2所示，LED芯片9裝夾在下夾具5的上表面，熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

上壓模包括上壓模主體1和上壓模加熱裝置2；下壓模包括下壓模主體6和下壓模加熱裝置7；上壓模加熱裝置2設(shè)置在上壓模主體1內(nèi)，壓模時(shí)對(duì)上壓模主體1進(jìn)行加熱；下壓模加熱裝置7設(shè)置在下壓模主體6內(nèi)，壓模時(shí)對(duì)下壓模主體6進(jìn)行加熱；

上夾具3固定在上壓模主體1的靠近下夾具5的側(cè)面上；下夾具5與下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)10連接；未合模時(shí)，彈性支撐結(jié)構(gòu)10未受合模力，分離下夾具5的底面與下壓模主體6的上表面；合模時(shí)，彈性支撐結(jié)構(gòu)10受合模力，收縮變形使得下夾具5的底面與下壓模主體6的上表面接觸；下夾具5的上表面是光滑的表面；

上壓模和下壓模安裝在導(dǎo)柱4上，通過進(jìn)給裝置16的控制，上壓模或下壓模在導(dǎo)柱4上運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位合?；蚍蛛x；未合模時(shí)，上壓模和下壓模處于分離狀態(tài)；

上夾具3和下夾具5通過夾具兩端對(duì)應(yīng)互補(bǔ)的斜面或夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上進(jìn)行精準(zhǔn)定位；上夾具和下夾具通過夾具兩端的斜面定位的示意圖如圖3a所示，上夾具和下夾具通過夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上定位的示意圖如圖3b所示；

未合模時(shí)，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面分離的距離為1~10mm；合模時(shí)，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積大于下夾具5的下底面面積的90%；

彈性支撐結(jié)構(gòu)10連接下夾具5的接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體6的上表面面積的5%；彈性支撐結(jié)構(gòu)10連接下壓模主體6的接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體6的上表面面積的5%；

彈性支撐結(jié)構(gòu)10為螺旋型彈簧、彈簧片、具有彈性的原件或具有彈性的裝置；彈性支撐結(jié)構(gòu)為彈簧、彈簧滑球、彎曲板簧和折疊板簧的示意圖分別如圖4a~圖4d所示；彈性支撐結(jié)構(gòu)10垂直于模壓方向的剛度大于1000N/cm，沿模壓方向的剛度為10-25N/cm，兩個(gè)方向的剛度在溫度變化范圍小于120℃時(shí)的變化值不超過5%。

實(shí)施例1

該實(shí)施例采用的裝置中，彈性支持結(jié)構(gòu)為彈簧片，彈簧片沿壓模方向的剛度為10N/cm；彈簧片連接下夾具5的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的3%，彈簧片連接下壓模主體6的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的3%；合模時(shí)，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積為下夾具5的下底面面積的95%。

采用上述的一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置實(shí)現(xiàn)CSP熒光膜片模壓。

（1）上壓模、下壓模的加熱裝置啟動(dòng)，壓模預(yù)熱，維持溫度在78℃；

（2）上夾具3與下夾具5通過進(jìn)給裝置16控制分離，下夾具5和下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)分離1mm；

（3）將LED芯片9裝夾于下夾具5的上表面，同時(shí)將熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

（4）進(jìn)給裝置16控制只上壓模向下運(yùn)動(dòng)，使上壓模和下壓模相互靠近，只移動(dòng)上壓模的進(jìn)給速度控制在5cm/s，同時(shí)測(cè)力裝置14時(shí)實(shí)測(cè)量合模力；

（5）上夾具3靠近下夾具5，過程如圖5a所示；上夾具3與熒光膜片8接觸，并開始擠壓下夾具5，過程如圖5b所示，合模力出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)，彈性支撐結(jié)構(gòu)10被不斷壓縮，下夾具5的底面不斷靠近發(fā)熱的下壓模主體6的上表面；

（6）下夾具5的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體6的上表面，過程如圖5c所示，合模力出現(xiàn)第二個(gè)拐點(diǎn)，進(jìn)給裝置16加壓到1000 Pa；

（7）在第二個(gè)合模力拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)將上壓模和下壓模的溫度升高到118℃，保溫保壓 2min，進(jìn)給裝置16控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓工序。

模壓得到的帶熒光膜片的CSP產(chǎn)品厚度均一，熒光粉濃度分布均勻，空間光色分布良好，未出現(xiàn)因熒光膜片過熱造成的工藝缺陷。

實(shí)施例2

該實(shí)施例采用的裝置中，彈性支持結(jié)構(gòu)為彈簧片，彈簧片沿壓模方向的剛度為25N/cm；彈簧片連接下夾具5的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%，彈簧片連接下壓模主體6的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%；合模時(shí)，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積為下夾具5的下底面面積的90%。

采用上述的一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置實(shí)現(xiàn)CSP熒光膜片模壓。

（1）上壓模、下壓模的加熱裝置啟動(dòng)，壓模預(yù)熱，維持溫度在82℃；

（2）上夾具3與下夾具5通過進(jìn)給裝置16控制分離，下夾具5和下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)分離10mm；

（3）將LED芯片9裝夾于下夾具5的上表面，同時(shí)將熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

（4）進(jìn)給裝置16控制只上壓模向下運(yùn)動(dòng)，使上壓模和下壓模相互靠近，只移動(dòng)上壓模或下壓模的進(jìn)給速度控制在10cm/s，同時(shí)測(cè)力裝置14時(shí)實(shí)測(cè)量合模力；

（5）上夾具3靠近下夾具5，過程參見圖5a；上夾具3與熒光膜片8接觸，并開始擠壓下夾具5，過程參見圖5b，合模力出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)，彈性支撐結(jié)構(gòu)10被不斷壓縮，下夾具5的底面不斷靠近發(fā)熱的下壓模主體6的上表面；

（6）下夾具5的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體6的上表面，過程參見圖5c，合模力出現(xiàn)第二個(gè)拐點(diǎn)，進(jìn)給裝置16加壓到2000 Pa；

（7）在第二個(gè)合模力拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)將上壓模和下壓模的溫度升高到122℃，保溫保壓 3min，進(jìn)給裝置16控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓工序。

模壓得到的帶熒光膜片的CSP產(chǎn)品厚度均一，熒光粉濃度分布均勻，空間光色分布良好，未出現(xiàn)因熒光膜片過熱造成的工藝缺陷。

實(shí)施例3

該實(shí)施例采用的裝置中，彈性支持結(jié)構(gòu)為彈簧片，彈簧片沿壓模方向的剛度為20N/cm；彈簧片連接下夾具5的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%，彈簧片連接下壓模主體6的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%；合模時(shí)，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積為下夾具5的下底面面積的93%。

采用上述的一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置實(shí)現(xiàn)CSP熒光膜片模壓。

（1）上壓模、下壓模的加熱裝置啟動(dòng)，壓模預(yù)熱，維持溫度在80℃；

（2）上夾具3與下夾具5通過進(jìn)給裝置16控制分離，下夾具5和下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)分離8mm；

（3）將LED芯片9裝夾于下夾具5的上表面，同時(shí)將熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

（4）進(jìn)給裝置16控制只下壓模向上運(yùn)動(dòng)，使上壓模和下壓模相互靠近，只移動(dòng)上壓?；蛳聣耗５倪M(jìn)給速度控制在8cm/s，同時(shí)測(cè)力裝置14時(shí)實(shí)測(cè)量合模力；

（5）上夾具3靠近下夾具5，過程參見圖5a；上夾具3與熒光膜片8接觸，并開始擠壓下夾具5，過程參見圖5b，合模力出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)，彈性支撐結(jié)構(gòu)10被不斷壓縮，下夾具5的底面不斷靠近發(fā)熱的下壓模主體6的上表面；

（6）下夾具5的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體6的上表面，過程參見圖5c，合模力出現(xiàn)第二個(gè)拐點(diǎn)，進(jìn)給裝置16加壓到1800 Pa；

（7）在第二個(gè)合模力拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)將上壓模和下壓模的溫度升高到120℃，保溫保壓 3min，進(jìn)給裝置16控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓工序。

模壓得到的帶熒光膜片的CSP產(chǎn)品厚度均一，熒光粉濃度分布均勻，空間光色分布良好，未出現(xiàn)因熒光膜片過熱造成的工藝缺陷。

如上所述便可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。