CN109860164A - 一种基于陶瓷荧光片封装的车用led光源及其封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车用照明技术领域，且公开了一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，包括内部设置有固定板的氮化铝陶瓷拼版支架，氮化铝陶瓷拼版支架位于固定板两侧的内部分别设置有正极引脚和负极引脚，氮化铝陶瓷拼版支架的顶部通过涂覆的助焊剂焊接有三颗等距分布的倒装LED晶片。该基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，通过将无机的陶瓷荧光片均匀精准的贴装在三颗串联的倒装LED晶片表面，并固化成型，并通过回流焊共晶工艺将各晶片之间的间距控制在120微米以下，很好的解决了多晶片光源模组的重影和投射阴影问题，使得采用陶瓷荧光片封装的高可靠性车用LED光源具有量产可行性，能够满足市场的高可靠性要求。
Description
技术领域
本发明涉及车用照明技术领域，具体为一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺。
背景技术
LED光源主要作为照明类电子元件广泛应用于各类车用照明中，如摩托车照明，户外手电筒射灯照明、越野SUV汽车照明、以及其他中高端的改装车用照明领域等。
常规的大功率车用LED光源，都是在LED晶片的表面贴装硅胶材质的荧光膜片，黄色的荧光膜片在LED蓝光的激发下产生白光，由于车用LED光源对出光辐射通量和辐射照度有极高的要求，也就是说在单位发光角度内的光通量要求极其严苛，为满足这种高辐射照度的LED光源出光要求，车用光源都是采用高功率大电流驱动的倒装LED晶片，LED光源在大电流驱动下产生大量的热能，这种热量会直接作用于LED晶片表面的荧光粉层，造成硅胶材质的荧光膜片层在高温高热的作用的不断衰减和老化，硅胶层不断开裂，最终造成LED光源的亮度降低及至失效，其次是封装工艺复杂，制造成本高昂，以上种种原因导致此类车用LED光源很难满足大规模车用市场对功率型LED光源的高可靠性要求。
传统的大功率车用光源，对光源的出光角度和辐射照度和辐射光强要求极其苛刻，普通的大功率车用光源为了能达成这一高辐射照度的车用光源效果，通常采用倒装LED晶片，在LED晶片表面贴装混合荧光粉的硅胶材质的荧光膜片，LED蓝光激发荧光膜片产生白光，这种封装工艺的一个缺点就是车用光源都是采用大电流驱动，其点亮过程中产生的热直接作用于硅胶材质的荧光膜片上，荧光粉在高温的作用下很容易衰减，其次硅胶材质的荧光膜片在高温高热条件下长时间使用会逐渐开裂和碳化，因为这些原因导致车用LED光源的使用寿命的光衰特别严重。
发明内容
本发明提供了一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，具备光衰减较弱、满足市场的高可靠性要求等优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，包括内部设置有固定板的氮化铝陶瓷拼版支架，所述氮化铝陶瓷拼版支架位于固定板两侧的内部分别设置有正极引脚和负极引脚，所述氮化铝陶瓷拼版支架的顶部通过涂覆的助焊剂焊接有三颗等距分布的倒装LED晶片，且三颗倒装LED晶片的顶部均通过涂覆透明的粘接胶共同粘接有陶瓷荧光片，所述氮化铝陶瓷拼版支架的顶部填充有位于陶瓷荧光片外侧的围墙硅胶。
优选的，所述正极引脚与助焊剂接触的内侧面设置有三角形凸起。
优选的，所述三颗倒装LED晶片之间通过助焊剂进行串联，且倒装LED晶片之间的间距在微米以下，所述三颗倒装LED晶片组成一个模组。
优选的，所述正极引脚和负极引脚均通过助焊剂与串联的倒装LED晶片进行电连接。
一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，包含以下工艺流程：
S1、点助焊剂，在一整块由多个光源模组单元构成的氮化铝陶瓷拼版支架上，根据光源模组单个晶片分布位置点涂助焊剂，每个光源模组由三颗倒装LED晶片串联组成，每颗倒装LED晶片之间间距低于120微米；
S2、固晶，采用固晶机和固晶工艺将金锡合金忖底的倒装LED晶片绑定在氮化铝陶瓷拼版支架固晶区域上；
S3、回流焊及X-ray空洞率检查，通过设定回流炉温度参数(260度)和调整速度精确控制回流焊工艺使得倒装LED晶片与氮化铝陶瓷拼版支架实现牢固的机电气相连并实现晶片间距少于120微米，通过X-RAY工序对倒装LED晶片与氮化铝陶瓷拼版支架粘接的空洞率检查，空洞率低于20％；
S4、点涂粘接胶，在回流焊绑定倒装LED晶片与氮化铝陶瓷拼版支架后，采用固晶机点胶办法，在倒装LED晶片表面点涂透明粘接胶，精确控制粘接胶的胶量；
S5、固片，采用固晶机，调整合适的固晶设备及其工艺参数，将一整块陶瓷荧光片一次性的同时贴装在三颗倒装LED晶片表面，陶瓷荧光片同时覆盖在三颗倒装LED晶片上；
S6、填充白色的围墙硅胶，在已经粘接陶瓷荧光片的氮化铝陶瓷拼版支架上，每个光源模组单元之间的间隔处采用高精度点胶机及其点胶工艺，设置横向或纵向的点胶路径，将单元模组间隔填充白色的围墙硅胶；
S7、烘烤围墙硅胶，将已经涂覆好围墙硅胶的氮化铝陶瓷拼版支架进行高温烘烤固化成型；
S8、对氮化铝陶瓷拼版支架按每个模组为一个单元进行切割，切割位置沿着每个模组之间填充的围墙硅胶中心线剖切，切割后的光源模组由围墙硅胶、三颗倒装LED晶片串联的模组以及与倒装LED晶片面积重合的陶瓷荧光片以及氮化铝陶瓷拼版支架组成；
S9、对切割后的光源模组进行光色电参数的分选，依据客户端的应用要求，对成品色温，电压，辐射通量的分类包装。
优选的，所述工艺流程S5中，覆盖在三颗倒装LED晶片上的陶瓷荧光片在垂直方向上的投影面积与三颗倒装LED晶片的投影总面积重合。
优选的，所述工艺流程S6中，填充的围墙硅胶高度不得高于陶瓷荧光片的高度。
本发明具备以下有益效果：
1、该基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，通过在倒装LED晶片上安装陶瓷荧光片能够对车用LED光源使用时产生的高温进行隔离，陶瓷荧光片在高温高热条件下长时间也不会产生开裂和碳化，使得车用LED光源的光衰减较弱。
2、该基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，通过将无机的陶瓷荧光片均匀精准的贴装在三颗串联的倒装LED晶片表面，并固化成型，并通过回流焊共晶工艺将各晶片之间的间距控制在120微米以下，很好的解决了多晶片光源模组的重影和投射阴影问题，使得采用陶瓷荧光片封装的高可靠性车用LED光源具有量产可行性，能够满足市场的高可靠性要求。
附图说明
图1为本发明结构的剖视图；
图2为本发明结构的俯视图；
图3为本发明结构的底部示意图；
图4为本发明结构的工艺流程图。
图中：1、氮化铝陶瓷拼版支架；2、正极引脚；3、负极引脚；4、助焊剂；5、倒装LED晶片；6、陶瓷荧光片；7、围墙硅胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
本发明实施例中的附图：图中不同种类的剖面线不是按照国标进行标注的，也不对元件的材料进行要求，是对图中元件的剖视图进行区分。
如图1和图2所示，一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，包括内部设置有固定板的氮化铝陶瓷拼版支架1，氮化铝陶瓷拼版支架1位于固定板两侧的内部分别设置有正极引脚2和负极引脚3，氮化铝陶瓷拼版支架1的顶部通过涂覆的助焊剂4焊接有三颗等距分布的倒装LED晶片5，且三颗倒装LED晶片5的顶部均通过涂覆透明的粘接胶共同粘接有陶瓷荧光片6，氮化铝陶瓷拼版支架1的顶部填充有位于陶瓷荧光片6外侧的围墙硅胶7。
如图3所示，其中，正极引脚2与助焊剂4接触的内侧面设置有三角形凸起，利用三角形凸起能够对正极引脚2和负极引脚3的极性进行区分，方便车用LED光源电路的安装；
如图1所示，其中，三颗倒装LED晶片5之间通过助焊剂4进行串联，且倒装LED晶片5之间的间距在120微米以下，三颗倒装LED晶片5组成一个模组；
正极引脚2和负极引脚3均通过助焊剂4与串联的倒装LED晶片5进行电连接；
如图4所示，其中，一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，包含以下工艺流程：
S1、点助焊剂4，在一整块由多个光源模组单元构成的氮化铝陶瓷拼版支架1上，根据光源模组单个晶片分布位置点涂助焊剂4，每个光源模组由三颗倒装LED晶片5串联组成，每颗倒装LED晶片5之间间距低于120微米；
S2、固晶，采用固晶机和固晶工艺将金锡合金忖底的倒装LED晶片5绑定在氮化铝陶瓷拼版支架1固晶区域上；
S3、回流焊及X-ray空洞率检查，通过设定回流炉温度参数(260度)和调整速度精确控制回流焊工艺使得倒装LED晶片5与氮化铝陶瓷拼版支架1实现牢固的机电气相连并实现晶片间距少于120微米，通过X-RAY工序对倒装LED晶片5与氮化铝陶瓷拼版支架1粘接的空洞率检查，空洞率低于20％；
S4、点涂粘接胶，在回流焊绑定倒装LED晶片5与氮化铝陶瓷拼版支架1后，采用固晶机点胶办法，在倒装LED晶片5表面点涂透明粘接胶，精确控制粘接胶的胶量；
S5、固片，采用固晶机，调整合适的固晶设备及其工艺参数，将一整块陶瓷荧光片6一次性的同时贴装在三颗倒装LED晶片5表面，陶瓷荧光片6同时覆盖在三颗倒装LED晶片5上，且陶瓷荧光片6在垂直方向上的投影面积与三颗倒装LED晶片5的投影总面积重合；
S6、填充白色的围墙硅胶7，在已经粘接陶瓷荧光片6的氮化铝陶瓷拼版支架1上，每个光源模组单元之间的间隔处采用高精度点胶机及其点胶工艺，设置横向或纵向的点胶路径，将单元模组间隔填充白色的围墙硅胶7，且围墙硅胶7的高度不得高于陶瓷荧光片6的高度；
S7、烘烤围墙硅胶7，将已经涂覆好围墙硅胶7的氮化铝陶瓷拼版支架1进行高温烘烤固化成型，通过对氮化铝陶瓷拼版支架1进行烘烤能够使透明的粘接胶固化，实现陶瓷荧光片6与倒装LED晶片5的紧密结合；
S8、对氮化铝陶瓷拼版支架1按每个模组为一个单元进行切割，切割位置沿着每个模组之间填充的围墙硅胶7中心线剖切，切割后的光源模组由围墙硅胶7、三颗倒装LED晶片5串联的模组以及与倒装LED晶片5面积重合的陶瓷荧光片6以及氮化铝陶瓷拼版支架1组成，通过水切割工艺将每个模组单元从氮化铝陶瓷拼版支架1上进行分离，最终形成一个高辐射高照度，高可靠性的车用LED光源；
S9、对切割后的光源模组进行光色电参数的分选，依据客户端的应用要求，对成品色温，电压，辐射通量的分类包装。
车用LED光源使用时，将车用LED光源外接到应用端驱动电路，氮化铝陶瓷拼版支架1中的正极引脚2和负极引脚3通电，倒装LED晶片5发光激发陶瓷荧光片6，发出白光，由于采用倒装LED晶片5和无机的陶瓷荧光片6封装，LED光源的光衰减大大改善，使得基于陶瓷荧光片6封装的高度可靠的高功率车用LED光源具备量产可行性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，包括内部设置有固定板的氮化铝陶瓷拼版支架(1)，其特征在于：所述氮化铝陶瓷拼版支架(1)位于固定板两侧的内部分别设置有正极引脚(2)和负极引脚(3)，所述氮化铝陶瓷拼版支架(1)的顶部通过涂覆的助焊剂(4)焊接有三颗等距分布的倒装LED晶片(5)，且三颗倒装LED晶片(5)的顶部均通过涂覆透明的粘接胶共同粘接有陶瓷荧光片(6)，所述氮化铝陶瓷拼版支架(1)的顶部填充有位于陶瓷荧光片(6)外侧的围墙硅胶(7)。
2.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，其特征在于：所述正极引脚(2)与助焊剂(4)接触的内侧面设置有三角形凸起。
3.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，其特征在于：所述三颗倒装LED晶片(5)之间通过助焊剂(4)进行串联，且倒装LED晶片(5)之间的间距在120微米以下，所述三颗倒装LED晶片(5)组成一个模组。
4.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，其特征在于：所述正极引脚(2)和负极引脚(3)均通过助焊剂(4)与串联的倒装LED晶片(5)进行电连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，其特征在于，包含以下工艺流程：
S1、点助焊剂(4)，在一整块由多个光源模组单元构成的氮化铝陶瓷拼版支架(1)上，根据光源模组单个晶片分布位置点涂助焊剂(4)，每个光源模组由三颗倒装LED晶片(5)串联组成，每颗倒装LED晶片(5)之间间距低于120微米；
S2、固晶，采用固晶机和固晶工艺将金锡合金忖底的倒装LED晶片(5)绑定在氮化铝陶瓷拼版支架(1)固晶区域上；
S3、回流焊及X-ray空洞率检查，通过设定回流炉温度参数(260度)和调整速度精确控制回流焊工艺使得倒装LED晶片(5)与氮化铝陶瓷拼版支架(1)实现牢固的机电气相连并实现晶片间距少于120微米，通过X-RAY工序对倒装LED晶片(5)与氮化铝陶瓷拼版支架(1)粘接的空洞率检查，空洞率低于20％；
S4、点涂粘接胶，在回流焊绑定倒装LED晶片(5)与氮化铝陶瓷拼版支架(1)后，采用固晶机点胶办法，在倒装LED晶片(5)表面点涂透明粘接胶，精确控制粘接胶的胶量；
S5、固片，采用固晶机，调整合适的固晶设备及其工艺参数，将一整块陶瓷荧光片(6)一次性的同时贴装在三颗倒装LED晶片(5)表面，陶瓷荧光片(6)同时覆盖在三颗倒装LED晶片(5)上；
S6、填充白色的围墙硅胶(7)，在已经粘接陶瓷荧光片(6)的氮化铝陶瓷拼版支架(1)上，每个光源模组单元之间的间隔处采用高精度点胶机及其点胶工艺，设置横向或纵向的点胶路径，将单元模组间隔填充白色的围墙硅胶(7)；
S7、烘烤围墙硅胶(7)，将已经涂覆好围墙硅胶(7)的氮化铝陶瓷拼版支架(1)进行高温烘烤固化成型；
S8、对氮化铝陶瓷拼版支架(1)按每个模组为一个单元进行切割，切割位置沿着每个模组之间填充的围墙硅胶(7)中心线剖切，切割后的光源模组由围墙硅胶(7)、三颗倒装LED晶片(5)串联的模组以及与倒装LED晶片(5)面积重合的陶瓷荧光片(6)以及氮化铝陶瓷拼版支架(1)组成；
S9、对切割后的光源模组进行光色电参数的分选，依据客户端的应用要求，对成品色温，电压，辐射通量的分类包装。
6.根据权利要求5所述的一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，其特征在于：所述工艺流程S5中，覆盖在三颗倒装LED晶片(5)上的陶瓷荧光片(6)在垂直方向上的投影面积与三颗倒装LED晶片(5)的投影总面积重合。
7.根据权利要求5所述的一种基于陶瓷荧光片封装的车用LED光源及其封装工艺，其特征在于：所述工艺流程S6中，填充的围墙硅胶(7)高度不得高于陶瓷荧光片(6)的高度。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190607 |