CN103325918A - 一种发光二极管的封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种发光二极管的封装工艺，采用环氧树脂、阳离子光引发剂、增感剂、链转移剂、环氧活性稀释剂、溶剂和助剂配制成封装胶；用紫外线光源对封装胶进行初步辐射固化；再用远红外加热***对封装胶进行二次辐射固化。采用本发明制备方法，可以大幅减少封装时间，提高生产效率数十倍。通过采用紫外-红外双重固化方式，并调节两段辐射的相对强度，既可避免紫外辐照过度造成胶体黄变，又能保证固化度。此外，红外二次固化还可以释放紫外固化所残留的应力。封装胶固化后的硬度、折射率、透过率、耐温性等可通过封装胶配方进行调整，以适应不同LED产品的要求，有利于更好地保护发光芯片，并适应电子、照明产品的新发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体元器件的封装方法，尤其是发光二极管的封装工艺。
背景技术
半导体发光二极管(LED)照明被认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一，它在引发照明革命的同时，也将为推动节能减排、建立节约型社会做出重大贡献。目前LED采用环氧、硅橡胶等有机树脂进行封装，封装工艺与电阻、电容等电子元器件的封装工艺相近，以加热固化的方式完成有机树脂的聚合反应和LED的封装环节。
热固化的封装工艺，可用的有机树脂种类较多，所得产品的性能优异。但是，封装树脂热固化所需的时间较长，大多需要2~5小时才能完成固化，导致LED的生产周期较长；另外，较长的固化周期中对温度的均匀性和稳定性要求也较高，有些封装胶需要在不同温度分段固化，更增加了生产和工艺控制的难度。
紫外光固化是一种正迅速发展的环保技术，它以低能耗、无污染和高品质等特点被广泛接受。其中，环氧树脂阳离子光固化体系具有体积收缩小、不易出现氧阻聚，具有后固化等特性。
但将紫外光固化技术直接应用于LED封装仍存在许多技术难点，如树脂固化不完全、残余应力过大、固化过程辐照过度造成黄变等，极大地影响了固化物性能及封装LED的可靠性。因此，为寻求节能、高效的LED封装工艺，亟需解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种发光二极管的快速封装工艺。
本发明的发光二极管的封装工艺，其步骤如下：
(1) 将环氧树脂、阳离子光引发剂、增感剂、链转移剂、环氧活性稀释剂、溶剂和助剂按质量比100：0.1～5：0.1～5：0.1～20：0～20：0～30：0～5混合搅拌均匀，得到均相透明的封装胶；
(2) 对已经在支架上固定发光芯片、键合焊接金线和点好荧光粉的二极管半成品，用步骤(1)的封装胶直接灌封；或者对已经在支架上固定发光芯片、键合焊接金线和未点荧光粉的二极管半成品，用步骤(1)的封装胶混合荧光粉后点胶；
(3) 用紫外能量密度为50～800mj/cm2的紫外线光源，对步骤(2)的封装胶辐射0.1~10min，完成初步固化；
(4) 用远红外加热***，以80~180°C的加热温度，对步骤(3)的封装胶二次辐射1~30min，完成封装。
本发明中，所说的环氧树脂为双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂和有机硅改性改氧树脂中的一种或几种。
本发明中，所说的阳离子光引发剂为芳香重氮盐、芳香碘鎓盐、芳香硫鎓盐、芳茂铁盐、芳香磷鎓盐、芳香吡啶盐、有机铝络合物/硅烷体系和肼中的一种或几种。
本发明中，所说的增感剂可为二苯甲酮及衍生物、苯乙酮及衍生物、苯丙酮、苯甲醛、芴、蒽、咔唑、N-乙烯基咔唑、三苯胺、安息香双甲醚、对二乙酰基苯、苯甲酰甲酸甲酯、苄基甲氧基缩酮、双（4-二甲氨基苯基）酮和2-甲基-1-[4-甲基硫基苯基]-2-吗啉丙酮中的一种或几种。
本发明中，所说的链转移剂为单醇、二醇、多元醇和硫醇化合物中的一种或几种。
本发明中，所说的环氧活性稀释剂为芳香或脂肪族缩水甘油醚型环氧化合物、芳香或脂肪族缩水甘油酯型环氧化合物、芳香或脂肪族缩水甘油胺型环氧化合物和脂环族环氧化合物中的一种或几种。
本发明中，所说的溶剂为烃、酯、酮和醚中的一种或几种。
本发明中，所说的助剂为消泡剂、光扩散剂、增稠剂、增粘剂和染料中的一种或几种。
本发明中，所说的紫外线光源为高压汞灯、无极灯或紫外激光。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明方法工艺简单，设备投入较低，可用于各种发光二极管(直插式Lamp、贴片式Top)的生产，能够大幅减少封装时间，提高生产效率数十倍到几百倍。采用紫外-红外双重固化方式可以防止紫外辐照过度造成胶体黄变，同时又能保证固化度。此外，红外二次固化还可以释放紫外固化所残留的应力。
具体实施方式
以下通过实例进一步对本发明进行描述。
实施例1
(1) 将双酚A环氧树脂DER-332
80g，脂环族环氧树脂ERL-4211 20g，二苯基碘鎓·六氟磷酸盐1g，N-乙烯基咔唑2g、丙三醇5g混合搅拌均匀，配成均相透明的封装胶；
(2) 对已经在支架上固定发光芯片、键合焊接金线和点好荧光粉的LED半成品，用步骤(1)的封装胶灌封；
(3) 采用5kw的高压汞灯，以800mj/cm2的紫外（UV）能量密度，对步骤(2)中的封装胶辐照90s，完成一次固化；
(4) 用远红外加热***，在130°C下对步骤(3)中的封装胶进行二次辐照10 min，完成LED的封装。
封装胶固化后硬度为84(邵氏硬度，shore D)，透光率（2mm，400nm）＞95%，折射率约1.54。
对比例1
采用实施例1所述封装工艺，但将步骤（3）中的辐照时间延长到5min，去除步骤（4）。
封装胶固化后硬度为70(邵氏硬度，shore D)，透光率（2mm，400nm）＜90%，折射率约1.54。与实施例1相比，对比例1由于在紫外光下辐照过度，胶体发生了一定程度的黄化。
对比例2
采用实施例1所述封装工艺，但将步骤（3）和步骤（4）的固化改成在130°C烤箱中烘烤5小时。
封装胶固化后硬度为82(邵氏硬度，shore D)，透光率（2mm，400nm）＞95%，折射率约1.54。与实施例1相比，对比例2的封装时间远超实施例1。
实施例2
(1) 将脂环族环氧树脂ERL-4211 70g，氢化双酚A环氧EP-4080E 20g，新戊二醇二缩水甘油醚10g，三苯基硫·六氟锑酸盐3g，二苯甲酮2g、三羟甲基丙烷5g，KH560 1g混合搅拌均匀，配成均相透明的封装胶；
(2) 对已经在支架上固定发光芯片、键合焊接金线和点好荧光粉的LED半成品，用步骤(1)中的封装胶灌封；
(3) 采用500w的无极灯，以50mj/cm2的UV能量密度，对步骤(2)中的封装胶辐照5min，完成一次固化；
(4) 用远红外加热***，在150°C下对步骤(3)中的封装胶进行二次辐照15 min，完成LED的封装。
封装胶固化后硬度为88(邵氏硬度，shore D)，透光率（2mm，400nm）＞95%，折射率约1.49。
实施例3
(1) 将脂环族环氧树脂ERL-4211 30g，脂环族环氧树脂EHPE 3150 30g，氢化双酚A环氧EP-4080E 10g，有机硅改性环氧树脂25g，三羟甲基丙烷二缩水甘油醚5g，三苯基硫·六氟磷酸盐5g，安息香双甲醚2g、季戊四醇5g混合搅拌均匀，配成均相透明的封装胶；
(2) 对已经在支架上固定发光芯片、键合焊接金线的LED半成品，用步骤(1)中的封装胶混合荧光粉后点胶；
(3) 采用1kw的高压汞灯，以100mj/cm2的UV能量密度，对步骤(2)中的封装胶辐照3min，完成一次固化；
(4) 用远红外加热***，在160°C下对步骤(3)中的封装胶进行二次辐照5min，完成LED的封装。
封装胶固化后硬度为85(邵氏硬度，shore D)，透光率（2mm，400nm）＞95%，折射率约1.50。
本发明所述的方法，可突破目前LED封装中热固化工艺对产能和效率的限制，制得的封装胶可以在数分钟到数十分钟内快速固化，可以大幅减少封装时间，提高生产效率数十倍；采用紫外-红外双重固化方式可以防止紫外辐照过度造成胶体黄变，同时又能保证固化度。此外，红外二次固化还可以释放紫外固化所残留的应力。封装胶固化后的硬度、折射率、透过率、耐温性等还可通过配方进行调整，以适应不同LED产品的要求，有利于更好地保护发光芯片，并适应电子、照明产品的新发展。
以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种发光二极管的封装工艺，其特征在于步骤如下：
(1) 将环氧树脂、阳离子光引发剂、增感剂、链转移剂、环氧活性稀释剂、溶剂和助剂按质量比100：0.1～5：0.1～5：0.1～20：0～20：0～30：0～5混合搅拌均匀，得到均相透明的封装胶；
(2) 对已经在支架上固定发光芯片、键合焊接金线和点好荧光粉的二极管半成品，用步骤(1)的封装胶直接灌封；或者对已经在支架上固定发光芯片、键合焊接金线和未点荧光粉的二极管半成品，用步骤(1)的封装胶混合荧光粉后点胶；
(3) 用紫外能量密度为50～800mj/cm2的紫外线光源，对步骤(2)的封装胶辐射0.1~10min，完成初步固化；
(4) 用远红外加热***，以80~180°C的加热温度，对步骤(3)的封装胶二次辐射1~30min，完成封装。
2.根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的环氧树脂为双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂和有机硅改性改氧树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的阳离子光引发剂为芳香重氮盐、芳香碘鎓盐、芳香硫鎓盐、芳茂铁盐、芳香磷鎓盐、芳香吡啶盐、有机铝络合物/硅烷体系和肼中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的增感剂为二苯甲酮及衍生物、苯乙酮及衍生物、苯丙酮、苯甲醛、芴、蒽、咔唑、N-乙烯基咔唑、三苯胺、安息香双甲醚、对二乙酰基苯、苯甲酰甲酸甲酯、苄基甲氧基缩酮、双（4-二甲氨基苯基）酮和2-甲基-1-[4-甲基硫基苯基]-2-吗啉丙酮中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的链转移剂为单醇、二醇、多元醇和硫醇化合物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的环氧活性稀释剂为芳香或脂肪族缩水甘油醚型环氧化合物、芳香或脂肪族缩水甘油酯型环氧化合物、芳香或脂肪族缩水甘油胺型环氧化合物和脂环族环氧化合物中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的溶剂为烃、酯、酮和醚中的一种或几种；
根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的助剂为消泡剂、光扩散剂、增稠剂、增粘剂和染料中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的发光二极管的封装工艺，其特征在于所说的紫外线光源为高压汞灯、无极灯或紫外激光。
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