抗荧光粉沉淀的LED封装粉胶以及LED封装器件

摘要

本发明公开了一种抗荧光粉沉淀的LED封装粉胶以及LED封装器件，涉及LED器件的封装技术，其用于解决粉胶固化后荧光粉在粉胶中分布不均的问题。该技术方案为：该粉胶成份包括混粉胶、荧光粉、受热释水物和高分子吸水树脂；其中受热释水物与高分子吸水树脂的配比要求在混粉胶处于封装固化过程中时，受热释水物释放的水量被高分子吸水树脂吸收。本发明解决了LED封装器件内的荧光粉分布不均的问题，其提高了荧光粉的利用率，使器件发出的光颜色更加均匀，效果更好，品质更高。

说明书

本发明申请是以下专利的分案：

专利号：201110173857.x

申请日：2011.06.24

名称：对荧光粉进行分散处理的LED封装方法

技术领域

本发明涉及一种LED封装胶以及LED器件的封装器件。

背景技术

现有应用的大功率白光LED，均为蓝光LED激发其表面的黄光荧光粉发出黄光，蓝光混合黄光后呈现白光视觉。由于荧光粉为稀土化合物，其密度一般在3g/cm³以上，相对于作为混粉胶的环氧树脂和硅胶的1g/cm³大很多。在LED芯片点胶固化的时候，在粉胶中容易产生荧光粉沉淀现象，这种现象导致荧光粉的利用率降低而造成浪费，且存在荧光粉分布不均匀的问题，致使灯具发出的光局部偏黄。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对荧光粉进行分散处理的LED封装方法，其用于解决粉胶固化后荧光粉在粉胶中分布不均的问题，该方法涉及的一种抗荧光粉沉淀的LED封装粉胶也是用于解决该技术问题。

为解决上述问题，本发明提出一种对荧光粉进行分散处理的LED封装方法，

在混粉胶中加入荧光粉以及掺杂的混合物制成粉胶，所述掺杂包括受热释水物和高分子吸水树脂SAP粉末，所述受热释水物在粉胶加热固化的过程中会释放水分子；

在粉胶中混入固化剂，在LED芯片上点胶；

然后加热，使受热释水物释放水分子，高分子吸水树脂吸收该水分子膨胀，膨胀后的高分子吸水树脂携带荧光粉，使荧光粉在粉胶中分散，至粉胶固化。

本发明涉及到的粉胶成份包括混粉胶、荧光粉、受热释水物和高分子吸水树脂；其中受热释水物与高分子吸水树脂的配比要求在混粉胶处于封装固化过程中时，受热释水物释放的水量被高分子吸水树脂吸收。受热释水物和高分子吸水树脂的成份比例可以根据实际需要进行调制配比确定，一般不产生余量的水。掺杂还可以包括稳定剂和分散剂。粉胶配合固定剂使用。混粉胶可以是环氧树脂和硅胶，还可以是其它封装用胶体。

优选地：所述受热释水物包括结晶水合物、氧化物水合物和有机物水合物中一种或多种。

优选地：所述受热释水物包括七水硫酸镍、七水硫酸锌、七水硫酸镁、二水柠檬酸钠、高岭土、二水氯化钡、二水硫酸钙、明矾、芒硝、胆矾、七水硫酸铁、九水硅酸钠、水合三氯乙醛、Co(ClO₄)₂·6H₂O以及[Cr(H₂O)₄Cl₂]C1·2H₂O中的一种或多种的混合。

优选地：所述SAP为聚丙烯酸钠或聚乙二醇双丙烯酸酯。

优选地：所述掺杂包括稳定剂和分散剂。

优选地：配制成粉胶后，对粉胶进行研磨至达到粒度的要求。

优选地：所述LED芯片为无需打金线的通孔垂直结构LED，其表面具有钝化层。

优选地：所述荧光粉为黄光荧光粉，所述LED芯片为蓝光芯片，蓝光芯片激发黄光荧光粉发出白光。

优选地：所述荧光粉为黄光荧光粉、红光荧光粉、蓝光荧光粉或绿光荧光粉中的一种或多种的混合。

该发明的有益效果：

相比现有技术，本发明在粉胶中添加如释水粉末和SAP吸水膨胀物质，在粉胶受热固化的过程中，释水粉末释放出水分子，该水分子被SAP粒子吸收，SAP粒子体积急剧膨胀，在SAP粒子膨胀的过程中，SAP粒子上携带的荧光粉也跟随分布到粉胶中的各处，此时，SAP粒子会对荧光粉的流动形成一种阻碍，且由于其对荧光粉粒子起到一定的支撑作用，荧光粉粒子不容易在重力的作用下沉淀，在粉胶固化完成的时候，荧光粉便会均匀的分布在粉胶中的各处。本发明解决了LED封装器件内的荧光粉分布不均的问题，其提高了荧光粉的利用率，使器件发出的光颜色更加均匀，效果更好，品质更高。

附图说明

图1本发明的结构图。

图2是本发明的流程示意图。

具体实施方式

本发明提出一种对荧光粉进行分散处理的LED封装方法，在混粉胶中加入荧光粉以及掺杂的混合物制成粉胶，掺杂包括受热释水物和高分子吸水树脂SAP粉末，受热释水物在粉胶加热固化的过程中会释放水分子；在粉胶中混入固化剂，在LED芯片上点胶；然后加热，使结晶水合物释放水分子，高分子吸水树脂吸收该水分子膨胀，膨胀后的高分子吸水树脂携带荧光粉，使荧光粉在粉胶中分散，至粉胶固化。

本发明涉及到的粉胶成份为本发明的重要特点。其为一种抗荧光粉沉淀的LED封装粉胶，该粉胶包括混粉胶、荧光粉、受热释水物和高分子吸水树脂组成。受热释水物和高分子吸水树脂的成份比例可以根据实际需要进行调制配比确定。掺杂还可以包括稳定剂和分散剂。粉胶配合固定剂使用。本发明还提出一种使用上述粉胶的LED封装器件。

以下通过实施例对本发明进行详细说明，步骤参见图2所示。

先选用荧光粉、受热释水物、高分子吸水树脂(简称SAP)的粉末与环氧树脂进行混合。

LED芯片选用蓝光芯片，荧光粉是激发黄光的钇铝石榴石型稀土化合物即YAG。该荧光粉可以在300°保持稳定状态。LED芯片的类型可选，根据LED芯片的发光类型，荧光粉还可以是TAG，以及其它激发各种颜色的荧光粉，如三基色混合荧光粉、紫罗兰、粉红等。

受热释水物为芒硝。芒硝的分子式为Na₂SO₄·12H₂O，其32.38摄氏度开始脱水，100摄氏度完全脱水。所以受热释水物如果为芒硝，则粉胶在110～180摄氏度的固化温度范围内可以保证吸水树脂膨胀稳定。

受热释水物不限于芒硝，也可以选用七水硫酸镍、七水硫酸锌(白矾)、七水硫酸镁、二水氯化钡；

二水柠檬酸钠，以及其它的盐类，水合柠檬酸钠一般在70°～75°开始脱水；

高岭土，高岭土主要成份为水合氧化铝/氧化硅，其在40至60度开始脱水，110度的时候发生较为明显的脱水；

二水硫酸钙(石膏)，其在152°开始脱水成半水石膏，半水石膏呈现较强碱性，因此作为受热释水材料并不是很好的选择，同理所有的呈现对封装胶具有破坏性的腐蚀性盐或加热后呈现酸性或碱性的释水材料均不是很好的选择；

明矾，其在64.5°开始脱水，92.5度左右开始失去9个水分子，其在200°才会失去全部的12个水分子，因此，一般的粉胶固化温度下，明矾脱水不完整；

胆矾，常温下呈现蓝色，在113°下开始失去4个水分子，同时呈现白色或无色，258°的时候才能脱去最后一个水分子，因此，其在粉胶固化期间内，不能完全脱水；

七水硫酸铁，又称绿矾，常温下呈绿色，64°开始脱水，脱水后呈现白色或无色，300°可以脱去20％的水，为一种不完全脱水受热释水材料；

九水硅酸钠，俗称水玻璃，100°即可完全脱水；

水合三氯乙醛、Co(ClO₄)₂·6H₂O以及[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl·2H₂O。

芒硝还可以与上述备选物质混合在一起作为受热释水物。上述受热释水材料即受热释水物可以是单一的化合物，也可以是它们的一种或多种的混合物。其中有些材料脱水后呈现酸性或碱性，因此选择其作为受热释水材料应该谨慎，以免产生不利影响，影响LED器件的性能和寿命。

上述例举的受热释水物主要归类为结晶水合物、氧化物水合物和有机物水合物，它们可以单一材料作为受热释水物，也可以是多种混合。

SAP为聚丙烯酸钠或聚乙二醇双丙烯酸酯。由于目前高分子吸水树脂众多，因此，不限于上述两种成份的材料的选择。高分子吸水树脂根据其成份的不同具有不相同的膨胀倍数。膨胀倍数还与所吸收的水量有关，目前比较常见的膨胀倍数在30～1000倍之间，优选为白色的SAP，也有黄色的SAP。SAP吸水后在LED发热环境下仍然可以保持住水份。在周围环氧树脂的包围下，不会轻易释放水分子。即使LED温度达到100°甚至以上，SAP都能稳定的锁水。

用荧光粉、受热释水物、SAP配置粉胶，例如荧光粉的中心粉径D50/um为6.0，则选用的高分子吸水树脂的颗粒大小在1～2um。荧光粉的该尺寸范围最佳为5～10um，而高分子树脂的颗粒大小为荧光粉尺寸的三分之一到十分之一，但不限于这个比例范围。受热释水物的颗粒尺寸可以参照荧光粉的颗粒大小进行筛选。

另外，掺杂包括稳定剂和分散剂。它们有利于提高其它掺杂的在加热过程之前或过程中的分布。它们可以少量使用，也可以不使用。

配制成粉胶后，对粉胶进行研磨至达到粒度的要求。研磨主要是清除粉胶中存在的明显偏大的颗粒。研磨除了可以改善颗粒大小以外，还可以使粉胶中的颗粒更加均匀的分布，相互交错参合和依附，甚至形成轻度交联，这个步骤可以改善掺杂在粉胶中的分布状况。但是此步骤可选。

研磨完成后，再混入固化剂搅拌，然后点胶，将粉胶点到LED芯片的碗杯内。

参见图1，LED芯片为无需打金线的通孔垂直结构LED，在芯片1的表面覆盖有粉胶2，粉胶2内有SAP粒子3，该SAP粒子3吸水后发生膨胀的状态。其表面具有钝化层，钝化层可选，其主要是起漏电、导电作用。本发明芯片的结构不限于图1中结构，如有打金线的结构也在本发明的保护范围内。

点胶完成后，在对粉胶进行加热。本实施方式是在常温下进行的，环境温度假设为20摄氏度左右。芒硝的释放水分子的温度在32.38°开始释放水分子，逐渐对粉胶进行升温。芒硝释放的水分子被SAP粒子吸收，SAP粒子吸水后膨胀。

配胶的体积比例，如环氧树脂与固化剂(即A胶B胶)配比为1∶1。其中掺杂的荧光粉为0.09个单位，但不限于上述0.09个单位，例如可以是0.15个单位，即A胶、B胶和荧光粉也可以是1∶1∶0.15。芒硝也可以是0.15个单位，高分子吸水树脂为0.05个单位。需要说明的是，芒硝的量可以根据需要进行调整，而高分子吸水树脂的量也可以根据受热释水物释放的水量的多少进行调整。

事实上，受热释水材料释放的水量的多少跟材料本身含水比例有关，还与受热的温度有关。不同的材料所含水量是不一样的。即使同样的材料，不同的固化温度下，释放的水分子数量也是不一样的。例如，明矾在92.5°释放9个水分子，而在200°便会失去全部的水分子。除此以外，还与固化的时间有关，很多释水材料受热的时间越长，分解出来的水越多。一般粉胶的固化时间为1小时，固化时间由环氧树脂的固化属性决定。对于释水量小的释水材料需要加大其用量，而对释水量大的材料可以减小其用量。

高分子吸水树脂也存在很多类型，具有不同的吸水能力和膨胀体积。一般吸水倍数为100倍即可，如果吸水能力很强，如最高可以达到1400倍的，则可以进一步减少高分子吸水树脂的量，但是为了有利于高分子吸水树脂在粉胶中的分布，其需要加工成更小目数的颗粒，如5000目(2.6um)，甚至1万目(1.3um)及以上。一般情况下受热释水物释放的水会被高分子吸水树脂直接吸附，悬浮在粉胶中，粉胶吸水后急剧膨胀，其表面携带荧光粉颗粒向粉胶内各个方向扩张，从而将荧光粉扩散到粉胶的各个角落，使荧光粉非常均匀的分布在粉胶中。

有些受热释水物常温下显色，如绿矾常温下显绿色，但是受热脱水后，变成无色透明晶体，因此不会影响LED芯片的发光。对于脱水后呈弱酸性、弱碱性的释水材料一般不进行优化改造，而首选中性的材料或对芯片和环氧树脂破坏性小的材料。

本发明的受热释水物和高分子吸水树脂不限于上述提及的材料，所有能够应用于本发明技术的材料替换物均在本发明的保护范围内。