CN104821366A - 一种led封装结构及其封装材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED封装结构及其LED封装材料,所述容置空间内由下至上依次填充有封胶层和磨砂表面层,磨砂表面层包括以下组分:质量比为99.5%~99.9%的胶料、以及质量比为0.1%~0.5%的石墨烯或质量比为0.1%~0.5%的纳米材料。本发明中容置空间内由下至上依次填充有封胶层和磨砂表面层,在不影响屏幕亮度的同时,提高透光率和对比度。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED封装结构及其封装材料。
背景技术
目前,LED显示器件主要采用透明或浅色封装材料进行封装,这样做出来的屏幕表面发白,导致屏幕的对比度差,图像缺乏层次感。
现有技术中,为了解决上述问题,就必须把屏幕做黑,所以需要黑色封装胶。然而,通过向封装材料中添加传统的黑色颜料或填料,包括炭黑、铁黑等材料,会导致LED的亮度大幅下降。
美国专利US7986050公开了一种用丁基取代环氧树脂作为LED封装材料,经过260℃回流焊和-40~100℃冷热冲击后,器件良好率100%。但改环氧树脂分子量大,室温为固体,限制了LED的灌装使用。
韩国专利KR2010117978公开了一种通过加入炭黑提高LCD显示对比度的方法,但并不适用LED显示。日本专利JP11142640同样通过黑色颜料提高对比度,但也不适用于LED显示。
因此,亟需一种既不影响屏幕亮度又提高屏幕对比度的LED封装结构及其封装材料。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种LED封装结构及其封装材料。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
本发明提供一种LED封装结构,包括基座、正极引脚、负极引脚和LED芯片,基座内部设有容置空间,正极引脚和负极引脚分别设置于基座的两侧,正极引脚、负极引脚的一端设置于基座外侧且另一端穿过基座下部设置于容置空间内,容置空间内由下至上依次填充有封胶层和磨砂表面层。
本发明中容置空间内由下至上依次填充有封胶层和磨砂表面层,在不影响屏幕亮度的同时,提高透光率和对比度。
本发明中上述的磨砂表面层为黑色磨砂表面层或灰色磨砂表面层。另外,封胶层为一层或多层设置,磨砂表面层为一层或多层设置,具体根据需求选择。
本发明还提供一种LED封装材料,磨砂表面层包括以下组分:质量比为99.5%~99.9%的胶料、以及质量比为0.1%~0.5%的石墨烯或质量比为0.1%~0.5%的纳米材料。
本发明中上述的胶料包括质量比为35%~40%的双环氧官能团脂环族树脂、质量比为8%~10%的二聚酸改性环氧、质量比为45%~55%的甲基六氢苯酐、质量比为0.3%~1%的溴化季鏻、质量比为0.1%~0.5%的受阻酚型抗氧剂和质量比为0.1%~0.3%的硅烷偶联剂。其中,上述的石墨烯由质量比为55∶44∶1的氧化石墨、聚乙烯吡咯烷酮和水合肼组成,所述氧化石墨由质量比0.15∶0.075∶0.006∶0.46∶0.3的石墨粉、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾和双氧水组成。
作为优选的方案,上述的磨砂表面层包括质量比为99.9∶0.1的加成型有机硅和石墨烯。
作为优选的方案,上述的磨砂表面层包括质量比为99.5∶0.5的加成型有机硅和纳米粉末。
作为优选的方案,上述的磨砂表面层包括质量比为35%~40%的双环氧官能团脂环族树脂、质量比为8%~10%的二聚酸改性环氧、质量比为45%~55%的甲基六氢苯酐、质量比为0.3%~1%的溴化季鏻、质量比为0.1%~0.5%的受阻酚型抗氧剂和质量比为0.1%~0.5%的碳纳米管。
作为优选的方案,上述的磨砂表面层包括质量比为50%~55%的环硫树脂、质量比为42%~45%的酸酐、质量比为0.3%~0.5%的溴化季膦、质量比为0.2%~0.5%的受阻酚型抗氧剂、质量比为0.2%~0.5%的环氧基硅烷偶联剂和质量比为0.1%~0.5%的碳纳米管。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图。
其中,1.基座,2.负极引脚,3.正极引脚,4.封胶层,5.磨砂表面层。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的,如图1所示,在本发明的其中一种实施方式中提供一种LED封装结构,包括基座1、正极引脚3、负极引脚2和LED芯片,基座1内部设有容置空间,正极引脚3和负极引脚2分别设置于基座1的两侧,正极引脚3、负极引脚2的一端设置于基座1外侧且另一端穿过基座1下部设置于容置空间内,容置空间内由下至上依次填充有封胶层4和磨砂表面层5。
本实施方式中容置空间内由下至上依次填充有封胶层4和磨砂表面层5,在不影响屏幕亮度的同时,提高透光率和对比度。
本实施方式中上述的磨砂表面层5为黑色磨砂表面层或灰色磨砂表面层。另外,封胶层4为一层或多层设置,磨砂表面层5为一层或多层设置,具体根据需求选择。
本实施方式还提供一种LED封装材料,磨砂表面层包括以下组分:质量比为99.5%~99.9%的胶料、以及质量比为0.1%~0.5%的石墨烯或质量比为0.1%~0.5%的纳米材料。
本实施方式中上述的胶料包括质量比为35%~40%的双环氧官能团脂环族树脂、质量比为8%~10%的二聚酸改性环氧、质量比为45%~55%的甲基六氢苯酐、质量比为0.3%~1%的溴化季鏻、质量比为0.1%~0.5%的受阻酚型抗氧剂和质量比为0.1%~0.3%的硅烷偶联剂。其中,上述的石墨烯由质量比为55∶44∶1的氧化石墨、聚乙烯吡咯烷酮和水合肼组成,所述氧化石墨由质量比0.15∶0.075∶0.006∶0.46∶0.3的石墨粉、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾和双氧水组成。
在本发明的另一种实施方式中,上述的磨砂表面层包括质量比为99.9∶0.1的加成型有机硅和石墨烯。
在本发明的另一种实施方式中,上述的磨砂表面层包括质量比为99.5∶0.5的加成型有机硅和纳米粉末。
在本发明的另一种实施方式中,上述的磨砂表面层包括质量比为35%~40%的双环氧官能团脂环族树脂、质量比为8%~10%的二聚酸改性环氧、质量比为45%~55%的甲基六氢苯酐、质量比为0.3%~1%的溴化季鏻、质量比为0.1%~0.5%的受阻酚型抗氧剂和质量比为0.1%~0.5%的碳纳米管。
在本发明的另一种实施方式中,上述的磨砂表面层包括质量比为50%~55%的环硫树脂、质量比为42%~45%的酸酐、质量比为0.3%~0.5%的溴化季膦、质量比为0.2%~0.5%的受阻酚型抗氧剂、质量比为0.2%~0.5%的环氧基硅烷偶联剂和质量比为0.1%~0.5%的碳纳米管。
实施例1
根据上述的各个组分的质量比,磨砂表面层选取组分如下:
上述表格中的石墨烯的制备方法如下:
第一,将110mg氧化石墨及88mg聚乙烯吡咯烷酮分散于100g水溶液中,得到棕黄色的悬浮液,再在超声条件下分散1h,得到稳定的分散液;
第二,将分散液移入四口烧瓶中,升温至80℃后滴加2mL的水合肼,在上述条件下反应24h后过来;
第三,将得到的产物依次用甲醇和水冲洗,再在60℃的真空干燥箱中充分干燥,即可得到石墨烯。
其中,氧化石墨的制备方法如下:
第一,在冰浴中将10g石墨粉(质量分数>99.85%)、5g硝酸钠与230mL浓硫酸混合均匀,搅拌条件下缓慢加入30g KMnO4;
第二,将上述混合溶液转移至35℃水浴中反应30min,然后逐步加入460mL去离子水,并升温至98℃继续反应40min,混合物由棕褐色变成亮黄色;
第三,继续向上述混合溶液中加水稀释并用质量分数30%的H2O2溶液处理,中和未反应的KMnO4,离心过滤并反复洗涤滤饼至中性,50℃真空干燥48h即得到氧化石墨。
实施例2
根据上述的各个组分的质量比,磨砂表面层还可选取组分如下:99.9g的加成型有机硅和1g的石墨烯。
实施例3
根据上述的各个组分的质量比,磨砂表面层还可选取组分如下:99.5g的加成型有机硅和5g的纳米粉末。
实施例4
根据上述的各个组分的质量比,磨砂表面层还可选取组分如下:
实施例5
根据上述的各个组分的质量比,磨砂表面层还可选取组分如下:
组分名称 | 质量1(g) | 质量2(g) | 质量3(g) |
环硫树脂 | 100 | 74 | 100 |
酸酐 | 84 | 86 | 90 |
溴化季膦 | 0.6 | 0.8 | 1 |
受阻酚型抗氧剂 | 0.4 | 0.6 | 1 |
碳纳米管 | 0.4 | 0.6 | 1 |
采用上述五种实施例的封装材料制成的磨砂表面层对LED产品进行封装,并对封装后的产品进行如下性能测试,以检测产品的性能。
测试项目及测试方法如下:
(1)耐热性
将封装材料注入LED封装件固化好后,将所得样品在恒温箱中在500度下保存168小时后,对各样品,每20个进行亮度测试,以下基准评价耐热性:
A:亮度衰减<10%;
B:亮度衰减10%~20%;
C:亮度衰减30%~50%;
D:亮度衰减50%。
(2)耐光性
将封装材料注入LED封装件固化好后,将所得样品放入抗UV环境试验机内,条件:63度,50%湿度,光照强度0.5kw/平方米下500小时后,对各样品,每20个进行亮度测试,以下基准评价耐光性:
A:亮度衰减<10%;
B:亮度衰减10%~20%;
C:亮度衰减30%~50%;
D:亮度衰减50%。
(3)吸湿和回流焊时的耐剥离性和耐裂纹性
将封装材料注入LED封装件固化好后,将所得样品在恒温恒湿箱中在85℃/85%RH下保存168小时后,使用台式回流焊装置进行3次MAX 260℃/10秒的回流焊工序。用超声波扫描仪观测回流焊处理后的封装件内封装材料与发光元器件及铅支架的剥离。对各样品,每20个进行同样观察,以下基准评价耐剥离性和耐裂纹性:
A:没有剥离;
B:剥离面积占总面积的10%~20%;
C:剥离面积占总面积的30%~50%;
D:剥离面积超过总面积的50%。
(4)耐冷热冲击性
使用冷热冲击试验装置,对上述评价用样品,以1℃/min的速度从-60℃升温到150℃,并从150℃冷却到-60℃,以此为1个循环,实施冷热冲击试验1000次循环。用超声波扫描仪观测回流焊处理后的封装件内封装材料与发光元器件及铅支架的剥离。对各样品,每20个进行同样观察,以下基准评价耐剥离性和耐裂纹性:
A:没有剥离;
B:剥离面积占总面积的10%~20%;
C:剥离面积占总面积的30%~50%;
D:剥离面积超过总面积的50%。
(5)对比度测试
将封装材料注入LED封装件固化好后,用0%和100%点亮测得亮度比值和现有技术产品进行比较:
A:亮度比值最大;
B:亮度比值略小于5%;
C:亮度比值小于5%~10%。
(6)亮度测试
将封装材料注入LED封装件固化好后,用20mA点亮测得亮度和现有技术产品进行比较:
A:和在亮度最亮那组的亮度相差<5%;
B:和在亮度最亮那组的亮度相差5~10%;
C:和在亮度最亮那组的亮度相差>10%。
五种实施例中的LED产品测试结果,以及该测试结果及与现有技术的对比情况见下表:
从上述实验结果可见,采用上述五种实施例中的封装结构和封装材料对LED产品进行封装,都可以使LED产品在不影响屏幕亮度的同时,提高屏幕的对比度,并且对屏幕的白平衡没有等影响,对耐UV和其他性能也不产生影响。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,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。
Claims (10)
1.一种LED封装结构,包括基座、正极引脚、负极引脚和LED芯片,所述基座内部设有容置空间,所述正极引脚和负极引脚分别设置于所述基座的两侧,所述正极引脚、负极引脚的一端设置于所述基座外侧且另一端穿过所述基座下部设置于所述容置空间内,其特征在于,所述容置空间内由下至上依次填充有封胶层和磨砂表面层。
2.根据权利要求1所述的LED封装结构,其特征在于,所述磨砂表面层为黑色磨砂表面层或灰色磨砂表面层。
3.根据权利要求2所述的LED封装结构,其特征在于,所述封胶层为一层或多层设置,所述磨砂表面层为一层或多层设置。
4.一种LED封装材料,其特征在于,磨砂表面层包括以下组分:质量比为99.5%~99.9%的胶料、以及质量比为0.1%~0.5%的石墨烯或质量比为0.1%~0.5%的纳米材料。
5.根据权利要求4所述的LED封装材料,其特征在于,所述胶料包括质量比为35%~40%的双环氧官能团脂环族树脂、质量比为8%~10%的二聚酸改性环氧、质量比为45%~55%的甲基六氢苯酐、质量比为0.3%~1%的溴化季鏻、质量比为0.1%~0.5%的受阻酚型抗氧剂和质量比为0.1%~0.3%的硅烷偶联剂。
6.根据权利要求4所述的LED封装材料,其特征在于,磨砂表面层包括质量比为99.9∶0.1的加成型有机硅和石墨烯。
7.根据权利要求5或6所述的LED封装材料,其特征在于,所述石墨烯由质量比为55∶44∶1的氧化石墨、聚乙烯吡咯烷酮和水合肼组成,所述氧化石墨由质量比0.15∶0.075∶0.006∶0.46∶0.3的石墨粉、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾和双氧水组成。
8.根据权利要求4所述的LED封装材料,其特征在于,磨砂表面层包括质量比为99.5∶0.5的加成型有机硅和纳米粉末。
9.根据权利要求4所述的LED封装材料,其特征在于,磨砂表面层包括质量比为35%~40%的双环氧官能团脂环族树脂、质量比为8%~10%的二聚酸改性环氧、质量比为45%~55%的甲基六氢苯酐、质量比为0.3%~1%的溴化季鏻、质量比为0.1%~0.5%的受阻酚型抗氧剂和质量比为0.1%~0.5%的碳纳米管。
10.根据权利要求4所述的LED封装材料,其特征在于,磨砂表面层包括质量比为50%~55%的环硫树脂、质量比为42%~45%的酸酐、质量比为0.3%~0.5%的溴化季膦、质量比为0.2%~0.5%的受阻酚型抗氧剂、质量比为0.2%~0.5%的环氧基硅烷偶联剂和质量比为0.1%~0.5%的碳纳米管。
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