一種白光LED的點膠工藝方法

《一種白光LED的點膠工藝方法》是廣州市鴻利光電股份有限公司於2010年1月8日申請的專利，該專利的公布號為CN101783383A，授權公布日為2010年7月21日，發明人是胡康樂、李德偉、鐘金文、殷小平、李國平。

《一種白光LED的點膠工藝方法》公開了一種白光LED的點膠工藝，具體是公開一種能提高白光LED顏色集中性與可靠性，最大限度合理利用資源與能源的方法，步驟是混合攪拌螢光粉和膠水—恆溫保存螢光粉和膠水混合物—攪拌經恆溫保存的螢光粉和膠水混合物—將螢光粉和膠水混合物倒入到溫度可調針筒內用機械螺桿點膠器點膠——用特殊的保溫型料盒送進恆溫烤箱烘烤—縮短烘烤時間出口並保存在保溫型料架內。利用該發明的工藝方法能提高白光LED發光顏色、色品坐標與色溫的一致性，提高產品的良品率與可靠性，縮短白光LED的生產工藝周期，節約能源，合理利用資源，降低生產成本。

2018年12月20日，《一種白光LED的點膠工藝方法》獲得第二十屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種白光LED的點膠工藝方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種白光LED的點膠工藝方法
• 公告號：CN101783383A
• 授權日：2010年7月21日
• 申請號：2010100192874
• 申請日：2010年1月8日
• 申請人：廣州市鴻利光電股份有限公司
• 地址：廣東省廣州市花都區汽車城東風大道西側
• 發明人：胡康樂、李德偉、鐘金文、殷小平、李國平
• Int.Cl.：H01L33/48(2010.01)I
• 代理機構：廣州中浚雄傑智慧財產權代理有限責任公司
• 代理人：周永強
• 類別：發明專利

專利背景

截至2010年1月8日，LED因節能、環保、長壽命等諸多優點而被越來越廣泛地套用於各種領域，白光LED以高亮度、高光效、低衰減等特性正逐步替代傳統的螢光燈管，成為新一代的照明明星，同時在背光領域，白光LED也正在取代CCFL的霸主地位。但是無論哪個領域，對成批的白光LED顏色的一致性都有較高的要求，市場上都希望封裝工廠能做到他們所需要的某個點或一個色差及其輕微變化的色溫段，但是LED在做白光時，採用藍光晶片+載體膠水+螢光粉的方式，白光LED中藍光晶片的參數與螢光粉的量決定了白光LED在1931CIE色品圖上的坐標和色溫，所以白光LED產品顏色、亮度、色溫的一致性與集中性主要是取決於藍光晶片的參數和LED中螢光粉的量和螢光粉膠水的均勻度。目前，藍光晶片我們可以分光篩選，而螢光粉是通過載體膠水點注到LED支架中，因此在工廠作業過程中都是採用將螢光粉與膠水混合在一起攪拌均勻後注入到LED支架中，現在大多數的工廠都是採用針筒點膠的模式完成螢光粉與載體膠水的注入，在點膠之前，只是對螢光粉和膠水進行混合，混合後的螢光粉膠水的黏度不定，當將混合的螢光粉膠水倒入到針筒內後，容易產生沉澱，即下層比上層的螢光粉膠水的黏度大，造成點入到藍光晶片上的螢光粉膠水的裡層比外層的黏度大，每個地方的螢光粉的量不同，因此，白光LED的顏色、亮度及色溫會出現不一致性的現象；為了改善產品發出光的顏色、亮度和色溫的一致性，載體膠水的粘度、螢光粉顆粒的大小、點膠與烘烤工藝的管控就成了關鍵性的技術。現在一些大的工廠普遍採用了大批量做庫存，從中篩選客戶所需要的顏色色溫段出貨的方法，即使是這樣，還會有大批量的尾料，這樣就增加了工廠的成本。

發明內容

專利目的

《一種白光LED的點膠工藝方法》的目的是為了提供一種白光LED的點膠工藝方法，利用《一種白光LED的點膠工藝方法》的工藝方法能提高白光LED發光顏色、亮度和色溫的一致性，提高產品的良品率，縮短白光LED的生產工藝周期，節約能源，降低生產成本。

技術方案

（1）將螢光粉和膠水按比例加入到配膠容器中；

（2）將配膠容器用偏心夾具固定在行星式離心攪拌機中；

（3）啟動行星式離心攪拌機，行星式離心攪拌機使配膠容器在密閉的腔體內繞偏心夾具的中心自轉，並繞腔體中心公轉，使螢光粉與膠水混合均勻；行星式離心攪拌機將密閉腔體抽成真空狀態，脫去螢光粉和膠水混合物中的氣泡；螢光粉和膠水的攪拌時間為10-35分鐘；

（4）將抽完氣泡的螢光粉和膠水混合物放置到50-80℃的恆溫箱內保存15-40分鐘，使螢光粉和膠水混合物的黏度到達4000-8000厘帕秒；同時將支架放入到恆溫箱內；

（5）再一次將配膠容器放入到行星式離心攪拌機，對配膠容器內的螢光粉膠水混合物進行攪拌；

（6）將攪拌均勻的螢光粉膠水混合物倒入到溫度可調針筒內，控制溫度可調針筒的溫度，使其比恆溫箱內保存膠水的溫度低10-25℃控制在30-55℃之間；

（7）將支架從恆溫箱內取出放置到支架加熱保溫器內，利用溫度可調針筒將螢光粉和膠水混合物點到支架上；

（8）將點好螢光粉和膠水混合物的支架從加熱保溫器內取出放入到保溫型料盒內；

（9）將裝有點好螢光粉和膠水混合物支架的保溫型料盒放入到恆溫烤箱內進行烘烤，避免材料在恆溫烤箱內溫度的迅速升高，使膠體與支架結合不緊密；

（10）將烘烤完的點有螢光粉和膠水混合物的支架連同保溫型料盒放入到保溫型料架內冷卻，可避免材料在出烤後溫度迅速降低，影響產品品質；

（11）取出點有螢光粉和膠水混合物的支架。

上述工藝，配膠容器放置在行星式離心攪拌機密閉腔體內，在混合攪拌螢光粉和膠水時，配膠容器既產生自轉又產生公轉，使螢光粉與膠水混合攪拌均勻；密閉的容器抽真空的目的是為了脫去螢光粉和膠水混合物中的氣泡，防止點膠後螢光粉和膠水混合物中有氣泡而影響發光顏色、亮度、色溫以及產品的一致性，同時能提高產品的良品率；在點膠之前對螢光粉和膠水混合物進行恆溫保存能提高膠水混合物的黏度，黏度增大，螢光粉在膠水中不容易沉澱，使得不同時間內先後從溫度可調針筒內吐出的螢光粉和膠水混合物一致性大大提高，從而保證了不同時間段同一杯膠點在晶片上的螢光粉和膠水混合物的量一致、均勻，提高了批量生產的產品發光顏色、色品坐標和色溫的一致性和集中性；在恆溫保存後再一次進行攪拌是為了進一步提高螢光粉和膠水混合物的均勻度，提高產品的良品率；點膠時，維持溫度可調針筒上的溫度在30-55℃是為了維持螢光粉和膠水混合物的黏度，即繼續保證螢光粉和膠水混合物的黏度在4000-8000厘帕秒之間，降低螢光粉在膠水中的沉澱速度；對支架進行加熱，一方面為了除潮，另一方面螢光粉和膠水混合物的流動性更好，提高產品的良品率；在烘烤過程中，將點有螢光粉和膠水混合物的支架放入到保溫型料盒然後整體放入到烤箱內，這樣的烘烤方式，保溫型料盒因為其較低的導熱率與較高的比熱容使保溫型料盒內的溫度變化平緩，避免在恆溫烤箱內溫度突然升高使膠水與支架結合不緊密，膠體突然熱膨脹導致LED燈內部結構被破壞，造成不必要的損失；將烘烤完的點有螢光粉和膠水混合物的支架連同保溫型料盒同時放入到保溫型料架內緩慢冷卻，這種冷卻方式能緩慢降溫，同時減少在恆溫烤箱中的加熱時間，節約能源，有效合理利用資源，螢光粉和膠水的內部組織不會發生劇烈的變化，使得白光LED的結構穩定，不易變形，提高產品的良品率。

作為具體化，所述的偏心夾具上設有配膠容器放置空腔，配膠容器放置空腔的中心軸線偏離於偏心夾具的旋轉中心。

作為改進，所述的溫度可調針筒包括筒體、機械螺桿吐膠器，機械螺桿吐膠器包括吐膠筒及擠出螺桿，筒體壁上設有膠水出口，吐膠筒上設有膠水進口，筒體壁上的膠水出口和吐膠筒上的膠水進口相連通，所述的擠出螺桿設在吐膠筒內，吐膠筒的出膠口為錐形；筒體外表面上纏繞有加熱線圈。所述的筒體給吐膠筒提供螢光粉與膠水的混合物；所述的螢光粉和膠水混合物通過擠出螺桿的轉動擠出，黏度在3000-9000厘帕秒的情況下能精確的控制吐膠的量，克服氣壓式點膠浮動過大的缺陷；所述的針頭為錐形口，減少吐膠時與膠水的接觸面積，避免出現“拉絲”現象；所述的筒體外表面上纏繞有加熱線圈，可增加膠體的流動性；所述的筒體壁上設有膠水進口。

作為改進，所述的保溫型料盒包括箱體，箱體的一側設有開口，開口處設有密封門，所述的箱體頂部設有通氣孔，所述的箱體內壁上設有支架導軌槽。

設定開口便於放置點有螢光粉和膠水混合物的支架，在烘烤時，關閉箱體上的封閉門，能夠有效的限制氣體在保溫型料盒內形成對流，防止氣體中的物質與螢光粉和膠水混合物發生化學反應，提高螢光粉和膠水混合物的穩定，設定通氣孔便於排出螢光粉與膠水混合物以及支架中的氣體和水蒸汽。

作為改進，所述的保溫型料盒為鑄鐵材料。鑄鐵材料的熱導率較低，比熱容高，密度大，同體積材料可以存儲較多的熱量，因此，溫度變化率較小，烘烤的效果好。

作為改進，所述的保溫型料架包括架體，架體內設有放置腔體，放置腔體與空氣之間設有隔熱層。這種結構降低保溫型料架中各放置腔體內的保溫型料盒與空氣的熱對流，起到保溫作用。

附圖說明

圖1為偏心夾具的主視圖；

圖2為偏心夾具的俯視圖；

圖3為偏心夾具的立體視圖；

圖4為溫度可調針筒的剖視圖；

圖5為圖4中A的放大視圖；

圖6為筒體的立體視圖；

圖7為保溫型料盒的立體視圖；

圖8為保溫型料架的主視圖；

圖9為保溫型料架的右視圖；

圖10為圖8中A-A的剖視圖；

圖11為膠水黏度隨溫度時間變化曲線圖。

技術領域

《一種白光LED的點膠工藝方法》涉及白光LED的點膠工藝方法。

權利要求

1.一種白光LED的點膠工藝方法，其特徵在於包括以下步驟：（1）將螢光粉和膠水按比例加入到配膠容器中；（2）將配膠容器用偏心夾具放入到行星式離心攪拌機中；（3）啟動行星式離心攪拌機，配膠容器在行星式離心攪拌機的作用下產生自轉和公轉；配膠容器在運動的同時，將配膠容器抽成真空狀態，脫去螢光粉和膠水混合物中的氣泡；螢光粉和膠水的攪拌時間為10-35分鐘；（4）將抽完氣泡的螢光粉和膠水混合物放置到50-80℃的恆溫箱內保存15-40分鐘，使螢光粉和膠水混合物的黏度到達4000-8000厘帕秒；同時將支架放入到恆溫箱內；（5）再一次將配膠容器放入到行星式離心攪拌機，對配膠容器內的螢光粉膠水混合物進行攪拌；（6）將攪拌均勻的螢光粉膠水混合物倒入到溫度可調針筒內，控制溫度可調針筒的溫度控制在30-55℃之間；（7）將支架從恆溫箱內取出放置到支架加熱保溫器內，利用溫度可調針筒將螢光粉和膠水混合物點到支架上；（8）將點好螢光粉和膠水混合物的支架從加熱保溫器內取出放入到保溫型料盒內；（9）將裝有點好螢光粉和膠水混合物支架的保溫型料盒放入到烤箱內進行烘烤；（10）將烘烤完的點有螢光粉和膠水混合物的支架放入到保溫型料架內緩慢冷卻；（11）取出點有螢光粉和膠水混合物的支架。

2.根據權利要求1所述的白光LED的點膠工藝方法，其特徵在於：所述的偏心夾具上設有配膠容器放置空腔，配膠容器放置空腔的中心軸線偏離於偏心夾具的旋轉中心。

3.根據權利要求1所述的白光LED的點膠工藝方法，其特徵在於：所述的溫度可調針筒包括筒體、機械螺桿吐膠器，機械螺桿吐膠器包括吐膠筒及擠出螺桿，筒體壁上設有膠水出口，吐膠筒上設有膠水進口，膠水出口和膠水進口相連通，所述的擠出螺桿設在吐膠筒內，吐膠筒的出膠口為錐形；筒體外表面上纏繞有加熱線圈。

4.根據權利要求1所述的白光LED的點膠工藝方法，其特徵在於：所述的保溫型料盒包括箱體，箱體的一側設有開口，開口處設有密封門，所述的箱體頂部設有通氣孔，所述的箱體內壁上設有支架導軌槽。

5.根據權利要求4所述的白光LED的點膠工藝方法，其特徵在於：所述的箱體為鑄鐵材料。

6.根據權利要求1所述的白光LED的點膠工藝方法，其特徵在於：所述的保溫型料架包括架體，架體內設有放置腔體，放置腔體與空氣之間設有隔熱層。

實施方式

白光LED的點膠工藝方法，包括以下步驟：

（1）將螢光粉和膠水按比例加入到配膠容器中；《一種白光LED的點膠工藝方法》的螢光粉為YAG系列或矽酸鹽系列或氮化物系列螢光粉；《一種白光LED的點膠工藝方法》的膠水為矽膠或矽樹脂膠；

（2）將配膠容器用偏心夾具固定放入到行星式離心攪拌機中密閉容腔內；如圖1至圖3所示的偏心夾具包括配膠容器放置空腔101，配膠容器放置空腔101的中心軸線偏離於偏心夾具1的旋轉中心。

（3）啟動行星式離心攪拌機，使配膠容器產生自傳和公轉，同時，將密閉容腔抽成真空，使螢光粉與膠水的混合物混合均勻並脫泡，一方面防止點膠後螢光粉和膠水混合物中有氣孔而影響發光顏色、亮度及色溫，另一方面提高了產品的良品率；所述螢光粉和膠水的攪拌時間為10-35分鐘。

（4）將抽完氣泡的螢光粉和膠水混合物放置到50-80℃的恆溫箱內保存15-40分鐘，使螢光粉和膠水混合物的黏度到達4000-8000厘帕秒；同時將支架放入到恆溫箱內；這一工序的目的是為了提高螢光粉和膠水混合物的黏度，使得螢光粉和膠水混合物不易發生沉澱現象。如圖11所示，在常溫下，螢光粉和膠水混合物的黏度隨時間的增長速度較小，即在膠長時間內黏度較低；當在40℃時，螢光粉和膠水的黏度隨著時間的變化為先降低然後升高，升高的速度相對於常溫快；當在50℃的環境中時，螢光粉和膠水的黏度隨著時間的變化為先降低然後升高，升高的速度相對於在40℃時快；當在60℃時，螢光粉和膠水的黏度隨著時間的變化為先降低然後升高，升高的速度相對於50℃快；當在80℃時，螢光粉和膠水的黏度隨著時間的變化為先降低然後升高，升高的速度相對於60℃快。從圖11中可以看出，在50-80℃之間螢光粉和膠水混合的黏度升高速度快，且成規律性變化，這樣我們就可以根據不同膠水的粘度隨溫度時間的變化曲線制定最佳的保溫溫度，即在短時間內提升膠水的黏度，使其粘度升高到4000-8000厘帕秒，有效的防止沉澱現象的發生，提升了成品的集中率與良品率，降低了成本。

（5）再一次將配膠容器放入到行星式離心攪拌機，對配膠容器內的螢光粉膠水混合物進行攪拌；進一步提高螢光粉和膠水混合物的攪拌均勻性，提高產品的良品率；

（6）將攪拌均勻的螢光粉膠水混合物倒入到溫度可調針筒內，控制溫度可調針筒的溫度控制在30-55℃之間，增加膠水的流動性；並將支架從恆溫箱內取出放置到支架加熱保溫器內，利用溫度可調針筒將螢光粉和膠水混合物點到支架上；如圖4至圖6所示，所述的溫度可調針筒包括筒體201、機械螺桿吐膠器，機械螺桿吐膠器包括吐膠筒204及擠出螺桿202，筒體201壁上設有膠水出口205，吐膠筒204上設有膠水進口206，膠水出口205和膠水進口206相連通，所述的擠出螺桿202設在吐膠筒204內，吐膠筒204的出膠口為錐形；筒體201外表面上纏繞有加熱線圈203。螢光粉和膠水混合物先倒入到筒體201內，然後通過膠水出口205進入到吐膠筒204內，加熱圈203對筒體進行加熱，加熱的溫度通過加熱圈來調整，在點膠時，根據點膠量的多少旋轉擠出螺桿202，吐膠筒204內的螢光粉和膠水混合物在擠出螺桿202的作用下通過出膠口被擠出。這種結構的溫度可調針筒，由於裝入到溫度可調針筒的螢光粉和膠水混合物的黏度大，將筒體的出膠口設定為錐形，螢光粉和膠水混合物與針頭口的接觸面積小，不容易出現“拉絲”現象；在筒體的外表面上纏繞加熱圈，增加螢光粉與膠水混合物的流動性，從而筒體內的螢光粉和膠水混合物的黏度均勻；採用機械螺桿吐膠器，與氣壓式的活塞結構相比，吐膠的量容易控制，點膠均勻。

（7）將點好螢光粉和膠水混合物的支架放入到保溫型料盒內；如圖7所示，所述的保溫型料盒包括箱體301，所述的箱體301為鑄鐵材料，當然，也可以為鋁材，鑄鐵材料的熱導率較低，比熱容膠大，密度大，所以單位體積的儲能較多，單位時間的溫度變化較小，因此，烘烤的效果好；在箱體301的一側設有開口302，開口302處設有密封門303，所述的箱體301頂部設有通氣孔304，所述的箱體內壁上設有支架導軌槽305。設定開口302便於放置點有螢光粉和膠水混合物的支架，在烘烤時，關閉箱體上的封閉門303，能夠有效的限制氣體在箱體301內形成對流，防止氣體中的物質與螢光粉和膠水混合物發生化學反應，提高螢光粉和膠水混合物的穩定性，設定通氣孔304便於排出支架、螢光粉與膠水混合物內的氣體和蒸汽；設定支架導軌槽305便於放置支架，且能放置多層支架，提高了烘烤效率。

（8）將裝有點好螢光粉和膠水混合物支架的保溫型料盒放入到烤箱內進行烘烤；

（9）將烘烤完的點有螢光粉和膠水混合物的支架連同保溫型料盒放入到保溫型料架內緩慢冷卻；如圖8至圖10所示，保溫型料架上設有二個以上的放置腔體401，放置腔體與空氣之間有隔熱層，使用時將點有螢光粉和膠水混合物的支架連同保溫型料盒放入到放置腔體401內，使放置腔體401處於密封狀態，在本實施方式中保溫型料架用鑄鐵材料製造，當然，還可以為其他金屬材料，見表1鑄鐵材料自身的熱導率低，放置腔體內的溫度不易散失，螢光粉和膠水混合物的冷卻速度緩慢，因此，螢光粉和膠水的內部組織不會發生劇烈的變化，使得白光LED的結構穩定，不易變形，提高產品的良品率；設定隔熱層，降低了保溫型料架中各放置腔體內的保溫型料盒與空氣的熱對流，起到保溫作用。

（10）待冷卻後取出點有螢光粉和膠水混合物的支架。

綜上所述，《一種白光LED的點膠工藝方法》的點膠工藝方法改善了螢光粉在膠水中出現沉澱現象的問題，使得不同時間先後點在晶片上的螢光粉和膠水混合物均勻，提高了批量生產產品發光顏色、色品坐標和色溫的一致性；同時提高了產品的良品率；並且降低了能耗，降低了生產成本。

表1.幾種常見金屬材料的熔點、熱導率和比熱容的參數

表1

名稱	熔點℃	熱導率 W/(m·K)	比熱容 J/(kg·K)	名稱	熔點℃	熱導率w/(m·K)	比熱容 J/(kg·K)
灰鑄鐵	1200	46.4-92.8	544.3	鋁	658	203	904.3
鑄鋼	1425		489.9	鉛	327	34.8	129.8
低碳鋼	1400-1500	46.4	502.4	錫	232	62.6	234.5
黃銅	950	92.8	393.6	鋅	419	110	393.6
青銅	995	63.8	385.2	鎳	1452	59.2	452.2

榮譽表彰

2018年12月20日，《一種白光LED的點膠工藝方法》獲得第二十屆中國專利獎優秀獎。