一种基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法与流程

本发明涉及属于LED封装领域，具体涉及一种基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法。

背景技术：

与传统光源相比，发光二极管(LED)由于具有高显色性(高色域、高显色指数)、高亮度、长寿命、节能环保、实时色彩可控、耐冲击震动等诸多优点而得到迅速发展。在整个LED产业链中，LED封装是至关重要的环节。当前的LED封装工艺主要包括固晶、焊线、点胶、分光、包装等工艺。其中，点胶工艺是先将荧光粉与封装胶水混合形成荧光胶，再将荧光胶注入到LED支架中，保护支架内芯片、键合线。除了保护之外，点胶工艺的另一重要作用是：封装胶水中的荧光粉在芯片的激发下可发出可见光，荧光粉发出的光可以与芯片发出的光相互复合，而实现不同颜色、亮度的光发射。

在点胶过程中，每颗LED中注入的荧光粉量，及荧光粉的涂覆均匀性，决定了这一批LED产品的实际颜色、亮度产出。当前，LED封装企业在进行点胶工艺时，首先将采购来的荧光粉(一般是两种或两种以上)直接与封装胶水混合，然后进行点胶。但由于不同种类荧光粉粒径大小不一致；即便是同种荧光粉，其粒径分布也不均匀(粒径分布范围大，荧光粉颗粒大一不一致)。而荧光粉粒径不一致，或粒径大小范围太广，荧光粉与封装胶水就难以混合均匀。混合不均匀就会导致在点胶时，注入每颗LED中的荧光胶水体积相同，但实际荧光胶中的荧光粉量会出现差异，同时，荧光粉难以在支架内难以实现均匀涂覆。最终，在批量生产时，由于荧光粉的量出现差异，就会导致封装所得LED产品的实际亮度、颜色出现变化，从而降低批量生产的产出集中度。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的瓶颈，从而提出一种基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法，首先采用荧光粉粒径筛分装置筛分荧光粉，所述筛分装置顶部设置有一个入料口，装置内部设置有一个填充分散溶液的容置腔，所述入料口与所述容置腔连接，所述容置腔底部设置有一个搅拌转子；所述装置外壁上设置至少一个收料隔板；所述收料隔板与所述容置腔的底部平行。

优选的，所述装置的容置腔上设置有至少2个插口，所述收料隔板通过所述插口安设在所述装置上。

优选的，所述装置上还设置有2～20个干燥通风口。

优选的，所述分散溶液为水、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、甲醇、异丙醇、乙醚、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、苯酚中的至少一种。

优选的，基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法步骤如下：

1)将第一荧光粉从入料口中倒入所述液相荧光粉粒径筛分装置中；

2)启动所述液相荧光粉粒径筛分装置中的搅拌转子进行搅拌，使第一荧光粉均匀分布于分散溶液中；

4)关闭搅拌转子，使第一荧光粉自由沉降，形成第一荧光粉混合液；

5)用收料隔板插入将步骤4)所得第一荧光粉混合液进行隔离；

6)将步骤5)所得已被隔离处理的第一荧光粉混合液进行静置处理，使隔离开的第一荧光粉继续充分沉降；

7)打开所述筛分装置所有干燥通风口，将每层混合液的上层清液排出，然后，对准筛所述分装置的所述干燥通风口进行吹风，使每层所述收料隔板上的所述第一荧光粉充分干燥；

8)分别收集步骤7)所得每层所述收料隔板上的所述第一荧光粉，完成了第一荧光粉的筛分；

9)取第二荧光粉，重复上述步骤2)～8)的方式，完成第二荧光粉的筛分；

10)取步骤8)和步骤9)中筛分后后属于同一级收料隔板上的第一荧光粉和第二荧光粉，两者的质量比为0.01～100:1；然后将两者共同置于封装胶水中，形成胶粉混合物；所述述第一荧光粉和第二荧光粉两者的总质量与形成的所述胶粉混合物的质量比为0.01～0.80：1；

11)将步骤10)所得胶粉混合物进行搅拌，使胶粉混合物均匀混合，获得搅拌均匀的荧光胶。所述搅拌机内温度20～40℃，搅拌机内真空度为0～2.6Kpa，搅拌机离心转速为320～1600rpm/min，搅拌时间为45～1500S。

12)将步骤11)所得荧光胶水滴入已经固定有LED芯片的支架中，滴入的所述荧光胶总体积占LED支架容积的77～100％；

13)将步骤12)所得LED支架进行烘烤处理，使荧光胶充分固化，冷却至室温，即得LED灯珠。

优选的，所述第一荧光粉粒径大小在0.1～100μm，第一荧光粉的发射光波长为480～550nm，发射光颜色为蓝色、蓝绿色或绿色；所述第二荧光粉粒径大小在0.2～140μm，第二荧光粉的发射光波长为550～680nm，发射光颜色为黄色、橙色或红色。

优选的，所述第一荧光粉和所述第二荧光粉均为稀土元素掺杂的硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、氮化物、氟化物无机荧光粉。

优选的，所述烘烤处理具体为：先以1～9℃/min的升温速率，升温至45～115℃，预烘烤0.5～8h；再以1～6℃/min的升温速率，再次升温至115～260℃，烘烤1～16h。

优选的，所述LED芯片是发射光波长为230～480nm的紫外光或蓝光芯片。

更为优选的，所述封装胶水混合的粘度≥1100mPa·S，为环氧类封装胶、有机硅类封装胶、聚氨酯封装胶中的一种。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明操作简单，使用液相荧光粉粒径筛分装置进行荧光粉的处理，可根据颗粒粒径大小对荧光粉进行自动筛分，适用于大批量的工业化操作。

(2)本发明利用液相荧光粉粒径筛分装置对荧光粉进行粒径筛分，提升了荧光粉颗粒粒径一致性，易于荧光粉与封装胶水的均匀混合，从而降低了胶水搅拌工艺的设备要求及操作难度。

(3)本发明对荧光粉进行粒径筛分处理，获得了均匀混合的荧光胶水，从而在点胶过程中，可有效控制注入LED灯珠中荧光粉量，保证了荧光粉的均匀涂覆，从而提升了封装所得LED产品的产出集中度，提高了封装企业出货率，可显著提升企业经济效益。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为实施例1中第一荧光粉加入筛分装置过程示意图。

图2为实施例2中第二荧光粉沉降过程示意图。

图3为实施例4中第一荧光粉混合液隔离过程示意图。

图4为实施例3中第一荧光粉二次沉降过程示意图。

图5为实施例6中溶液排出过程示意图。

图6为实施例5中第一荧光粉烘干过程示意图。

图7为实施例4中筛分之后收集的第二荧光粉示意图。

图8为实施例2中未经筛分的第一荧光粉粒径分布直方图。

图9为为实施例3中筛分后的第二荧光粉粒径分布直方图。

图10为实施例3所得LED灯珠的发射光谱。

图11为实施例6所得LED灯珠的发射光谱。

图中附图标记表示为：1-入料口；2-干燥通风口；3-容置腔；4-搅拌转子；5-收料隔板。

具体实施方式

实施例1本实施例公开了一种基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法(具体见图1-11所示)，所述方法工艺步骤如下：

1)首先采用荧光粉粒径筛分装置筛分荧光粉，所述筛分装置顶部设置有一个入料口1，装置内部设置有一个填充分散溶液的容置腔3，所述入料口2与所述容置腔3连接，所述容置腔2底部设置有一个搅拌转子4；所述装置外壁上设置至少一个收料隔板5；所述收料隔板5与所述容置腔3的底部平行。

根据不同粒径(重量)的荧光粉在分散液中下降速度不同，将混有荧光粉的溶液按照高度进行隔离隔离，从而实现荧光粉粒径的筛分。其中，分散溶液为水和甲醇，干燥通风口数量为20个。

2)在筛分装置中注入适量的分散溶液，然后取适量的第一荧光粉(第一荧光粉为稀土元素掺杂的硅酸盐荧光粉材料，第一荧光粉粒径大小在0.1～100μm之间，第一荧光粉的发射光波长为480nm，发射光颜色为蓝色)从入料口中倒入筛分装置中。

3)启动液相荧光粉粒径筛分装置的搅拌转子，控制搅拌转子的转速为2200rpm/min，搅拌转子工作时间为2min，使第一荧光粉均匀分布于分散溶液中。

4)关闭搅拌转子，静置350S，使第一荧光粉自由沉降，形成第一荧光粉混合液。

5)将收料隔板插入各插口中，将步骤4)所得第一荧光粉混合液按照高度隔离。

6)将步骤5)所得已被隔离的第一荧光粉混合液静置30h，使隔离开的第一荧光粉继续充分沉降(二次沉降)，直至每层混合液上层液清澈透明。

7)打开步骤6)所得的第一荧光粉完全沉降后的筛分装置所有干燥通风口，将每层混合液的上层清液排出。然后，启动鼓风机对准筛分装置的干燥通风口，控制筛分装置中的风速为4m/S，温度为45℃，使每层收料隔板上的第一荧光粉充分干燥。

8)分别收集步骤7)所得每层收料隔板上的第一荧光粉，即按照粒径大小完成了第一荧光粉的筛分。

9)取适量第二荧光粉(第二荧光粉可以为稀土元素掺杂的氮化物荧光粉材料，第二荧光粉粒径大小在10～140μm之间，第二荧光粉的发射光波长为550nm，发射光颜色为黄色)，重复上述步骤2)～8)的方式，即可完成不同粒径第二荧光粉的筛分与收集。

10)分别称取一定量的步骤8)和步骤9)中按照粒径范围进行分离后属于同一级收料隔板上的第一荧光粉和第二荧光粉，控制第一荧光粉的质量：第二荧光粉的质量＝0.5:1。将第一荧光粉和第二荧光粉共同置于封装胶水中，形成胶粉混合物。(其中，封装胶水混合粘度≥1500mPa·S，封装胶水为有机硅类封装胶。)控制荧光粉的质量：胶粉混合物(荧光粉和封装胶水)的总质量＝0.44：1。

11)将步骤10)所得胶粉混合物置于自动脱泡搅拌机中，控制搅拌机内温度40℃，搅拌机内真空度为2.6Kpa，搅拌机离心转速为1600rpm/min，搅拌时间为1500S。

12)将步骤11)所得荧光胶水滴入已经固定有LED芯片的支架中(LED芯片是发射光波长为230nm的紫外光芯片)，控制滴入的荧光胶总体积占LE D支架容积的100％。

13)将步骤12)所得LED支架置于烘箱中，先以9℃/min的升温速率，升温至115℃，预烘烤8h；再以6℃/min的升温速率，再次升温至220℃，烘烤1h，使荧光胶充分固化，随炉冷却至室温后取出，即得LED灯珠。

实施例2本实施例公开了一种基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法，所述方法工艺步骤如下：

1)首先采用荧光粉粒径筛分装置筛分荧光粉，所述筛分装置顶部设置有一个入料口1，装置内部设置有一个填充分散溶液的容置腔3，所述入料口2与所述容置腔3连接，所述容置腔2底部设置有一个搅拌转子4；所述装置外壁上设置至少一个收料隔板5；所述收料隔板5与所述容置腔3的底部平行。

根据不同粒径(重量)的荧光粉在分散液中下降速度不同，将混有荧光粉的溶液按照高度进行隔离隔离，从而实现荧光粉粒径的筛分。其中，分散溶液为乙醇，干燥通风口数量为4个。

2)在筛分装置中注入适量的分散溶液，然后取适量的第一荧光粉(第一荧光粉为稀土元素掺杂的氮化物荧光粉材料，第一荧光粉粒径大小在1～65μm之间，第一荧光粉的发射光波长为520nm之间，发射光颜色为绿色)从入料口中倒入筛分装置中。

3)启动液相荧光粉粒径筛分装置的搅拌转子，控制搅拌转子的转速为150rpm/min，搅拌转子工作时间为25min，使第一荧光粉均匀分布于分散溶液中。

4)关闭搅拌转子，静置35S，使第一荧光粉自由沉降，形成第一荧光粉混合液。

5)将收料隔板插入各插口中，将步骤4)所得第一荧光粉混合液按照高度隔离。

6)将步骤5)所得已被隔离的第一荧光粉混合液静置4h，使隔离开的第一荧光粉继续充分沉降(二次沉降)，直至每层混合液上层液清澈透明。

7)打开步骤6)所得的第一荧光粉完全沉降后的筛分装置所有干燥通风口，将每层混合液的上层清液排出。然后，启动鼓风机对准筛分装置的干燥通风口，控制筛分装置中的风速为0.25m/S，温度为35℃，使每层收料隔板上的第一荧光粉充分干燥。

8)分别收集步骤7)所得每层收料隔板上的第一荧光粉，即按照粒径大小完成了第一荧光粉的筛分。

9)取适量第二荧光粉(第二荧光粉可以为稀土元素掺杂的氟化物等无机荧光粉材料，第二荧光粉粒径大小在0.2～115μm之间，第二荧光粉的发射光波长为670nm，发射光颜色为红色)，重复上述步骤2)～8)的方式，即可完成不同粒径第二荧光粉的筛分与收集。

10)分别称取一定量的步骤8)和步骤9)中按照粒径范围进行分离后属于同一级收料隔板上的第一荧光粉和第二荧光粉，控制第一荧光粉的质量：第二荧光粉的质量＝0.8:1。将第一荧光粉和第二荧光粉共同置于封装胶水中，形成胶粉混合物。(其中，封装胶水混合粘度≥1250mPa·S，封装胶水为环氧类封装胶。)控制荧光粉的质量：胶粉混合物(荧光粉和封装胶水)的总质量＝0.73：1。

11)将步骤10)所得胶粉混合物置于自动脱泡搅拌机中，控制搅拌机内温度33℃，搅拌机内真空度为0.5Kpa，搅拌机离心转速为450rpm/min，搅拌时间为420S。

12)将步骤11)所得荧光胶水滴入已经固定有LED芯片的支架中(LED芯片是发射光波长为460nm的蓝光芯片)，控制滴入的荧光胶总体积占LED支架容积的91％。

13)将步骤12)所得LED支架置于烘箱中，先以4℃/min的升温速率，升温至105℃，预烘烤0.5h；再以3℃/min的升温速率，再次升温至225℃，烘烤2h，使荧光胶充分固化，随炉冷却至室温后取出，即得LED灯珠。

实施例3本实施例公开了一种基于荧光粉均匀涂覆的LED封装方法，所述方法工艺步骤如下：

1)一种液相荧光粉粒径筛分装置，包括入料口、干燥通风口、分散溶液、搅拌转子以及收料隔板等部分，搅拌转子置于分散溶液中，每个干燥通风口下设有插口。根据不同粒径(重量)的荧光粉在分散液中下降速度不同，将混有荧光粉的溶液按照高度进行隔离隔离，从而实现荧光粉粒径的筛分。分散溶液为水、二氯苯、乙二醇单甲醚的无机和有机溶液，干燥通风口数量为13个。

2)在筛分装置中注入适量的分散溶液，然后取适量的第一荧光粉(第一荧光粉可以为稀土元素掺杂的磷酸盐荧光粉材料，第一荧光粉粒径大小在4～75μm之间，第一荧光粉的发射光波长为510nm)从入料口中倒入筛分装置中。

3)启动液相荧光粉粒径筛分装置的搅拌转子，控制搅拌转子的转速为220rpm/min，搅拌转子工作时间为20min，使第一荧光粉均匀分布于分散溶液中。

4)关闭搅拌转子，静置45S，使第一荧光粉自由沉降，形成第一荧光粉混合液。

5)将收料隔板插入各插口中，将步骤4)所得第一荧光粉混合液按照高度隔离。

6)将步骤5)所得已被隔离的第一荧光粉混合液静置3h，使隔离开的第一荧光粉继续充分沉降(二次沉降)，直至每层混合液上层液清澈透明。

7)打开步骤6)所得的第一荧光粉完全沉降后的筛分装置所有干燥通风口，将每层混合液的上层清液排出。然后，启动鼓风机对准筛分装置的干燥通风口，控制筛分装置中的风速为2.5，温度为25℃，使每层收料隔板上的第一荧光粉充分干燥。

8)分别收集步骤7)所得每层收料隔板上的第一荧光粉，即按照粒径大小完成了第一荧光粉的筛分。

9)取适量第二荧光粉(第二荧光粉为稀土元素掺杂的铝酸盐荧光粉材料，第二荧光粉粒径大小在1.8～95μm之间，第二荧光粉的发射光波长为631nm之间，发射光颜色为红色)，重复上述步骤2)～8)的方式，即可完成不同粒径第二荧光粉的筛分与收集。

10)分别称取一定量的步骤8)和步骤9)中按照粒径范围进行分离后属于同一级收料隔板上的第一荧光粉和第二荧光粉，控制第一荧光粉的质量：第二荧光粉的质量＝41:1。将第一荧光粉和第二荧光粉共同置于封装胶水中，形成胶粉混合物(其中，封装胶水混合粘度≥2300mPa·S，封装胶水可以为环氧类封装胶)。控制荧光粉的质量：胶粉混合物(荧光粉和封装胶水)的总质量＝0.52：1。

11)将步骤10)所得胶粉混合物置于自动脱泡搅拌机中，控制搅拌机内温度31℃，搅拌机内真空度为0.3Kpa，搅拌机离心转速为1000rpm/min，搅拌时间为600S。

12)将步骤11)所得荧光胶水滴入已经固定有LED芯片的支架中(LED芯片是发射光波长为445nm的蓝光芯片)，控制滴入的荧光胶总体积占LED支架容积的82％。

13)将步骤12)所得LED支架置于烘箱中，先以8℃/min的升温速率，升温至55℃，预烘烤6h；再以5℃/min的升温速率，再次升温至200℃，烘烤3h，使荧光胶充分固化，随炉冷却至室温后取出，即得LED灯珠。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。