專利名稱：用于構造發光二極管封裝件的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于構造發光二極管封裝件的方法和裝置，該發光二極管封裝件包含有發光芯片。
背景技術：
通常,發光二極管(LED: light-emitting diode)封裝件包含有載體(如引線框)、布置在載體表面上的LED芯片、用于連接LED芯片與載體的導電導線。每種類型的LED芯片僅僅能夠發出電磁波頻譜在可見光的頻率范圍內的窄波長范圍的光輻射，一具體地，藍色LED芯片僅僅發出窄波長范圍大約為450-475納米、正常被視為“藍”光的輻射；紅色LED芯片僅僅發出窄波長范圍大約為620-740納米、正常被視為“紅”光的輻射；綠色LED芯片僅僅發出窄波長范圍大約為520-570納米、正常被視為“綠”光的輻射。為了發出更寬波長范圍的光福射，LED封裝件可以包含有光致發光混合物(photoluminescent mixture),該光致發光混合物包括能夠吸收從LED芯片發出的具有特定波長范圍的光輻射的一部分和重新發出不同波長范圍的光福射的光致發光物質(photoluminescent material )。然后,從光致發光混合物重新發出的光輻射和從LED芯片發出的光輻射未被吸收的一部分合并以發出具有期望波長范圍的光輻射。例如，一種LED封裝件一其能夠發出名義上的“白”光一包含有具有光致發光物質的光致發光混合物，如磷(phosphor)，其吸收從LED芯片發出的藍光的一部分以重新發出黃光。然后，從該光致發光混合物重新發出的黃光與從LED芯片發出的未被吸收的藍光合并，以從LED封裝件發出名義上的“白”光。使用光致發光混合物以構造LED封裝件中存在的問題是:光致發光混合物的物質變化影響重新發出的光輻射的波長范圍。光致發光混合物的這種物質變化與光致發光混合物中光致發光物質朝向LED芯片底部的凝固效應(settling effect)有關,其影響了光致發光混合物吸收從LED芯片發出的期望數量的輻射的能力。這接著影響了將要從光致發光混合物重新發出的期望數量的光輻射，以致于期望顏色的光不會從所構造的LED封裝件發出。所以，本發明的目的在于尋求減少光致發光混合物的物質變化，以便于從包含有光致發光混合物的LED封裝件發出的最終的光的波長范圍是更為一致地產生所期望的顏色。
發明內容
于是,本發明第一方面提供一種用于構造發光二極管封裝件的方法，該發光二極管封裝件包含有發光芯片以用于發出具有第一波長范圍的光，該方法包含有以下步驟:將光致發光混合物滴注在發光芯片上，該光致發光混合物能夠用于吸收從發光芯片發出的具有第一波長范圍的光的部分，以重新發出具有第二波長范圍的光；以加熱光致發光混合物至預固化溫度的方式部分固化光致發光混合物，然后冷卻光致發光混合物至預固化溫度以下；以及完全固化光致發光混合物，以使得光致發光混合物硬化。
在光致發光混合物已經被滴注在發光芯片之后，通過包括將光致發光混合物加熱至預固化溫度而部分固化光致發光混合物的方式，光致發光混合物中的光致發光物質朝向發光芯片的底部的凝固效應得以被阻止，或者至少被減輕，以致于光致發光混合物能夠吸收期望數量的、從發光芯片發出的、具有第一波長的光，并重新發出期望數量的具有第二波長范圍的光，以便于從所構造的LED封裝件發出的光的CCT(相關色溫-Correlated ColourTemperature)將會有益地匹配于期望的光的CCT。本發明第一方面的一些優選步驟已經描述定義在從屬權利要求中。例如，部分固化光致發光混合物的步驟可以包括下面的步驟:將光致發光混合物的溫度以0.rc/s至15°C/s之間的速率加速上升至90°C的預固化溫度。花費來將光致發光混合物的溫度加速上升至預固化溫度越快，光致發光混合物中的光致發光物質朝向發光芯片底部的凝固效應將會減少得越多，從而，自LED封裝件發出的光的CCT距期望的光的CCT越近。該構造LED封裝件的方法還可進一步包括以下的步驟:在光致發光混合物被加熱至預固化溫度之后，將光致發光混合物保持在預固化溫度。另外，該構造LED封裝件的方法還可進一步包括以下的步驟:將多個載體存儲在存儲設備中，其中，每個載體具有多個帶部分固化光致發光混合物的發光芯片；以及隨同多個載體加熱該存儲設備，以完全固化該部分固化的光致發光混合物。本發明第二方面提供了一種用于構造發光二極管封裝件的裝置，該發光二極管封裝件包含有發光芯片以用于發出具有第一波長范圍的光，該裝置包含有:滴涂器，其用于將光致發光混合物滴注在發光芯片上，該光致發光混合物能夠用于吸收從發光芯片發出的具有第一波長范圍的光的部分，以重新發出具有第二波長范圍的光；第一加熱設備，其用于部分固化光致發光混合物；以及第二加熱設備，其用于完全固化該部分固化的光致發光混合物，以使得光致發光混合物硬化。通過提供有用于部分固化滴注在發光芯片上的光致發光混合物的第一加熱設備，光致發光混合物中的光致發光物質的凝固效應至少能夠被減少，以便于光致發光混合物能夠吸收期望數量的、從發光芯片發出的、具有第一波長的光，并重新發出期望數量的具有第二波長范圍的光。有益地，從所構造的LED封裝件發出的光的CCT將會匹配于期望的光的CCT。本發明第二方面的一些優選特征已經描述定義在從屬權利要求中。例如，該裝置還可進一步包括:存儲設備，其用于存儲多個載體，每個載體具有多個帶部分固化光致發光混合物的發光芯片，其中第二加熱設備被操作來加熱該存儲設備，以完全固化該部分固化的光致發光混合物。
根據本發明的實例現將以示例的方式，參考附圖加以詳細描述，其中。圖1所示為構造后的LED封裝件的實施例。圖2所示為用于構造圖1的LED封裝件的裝置的局部，該裝置包含有加熱設備。圖3所示為表明使用圖2的裝置構造LED封裝件的步驟的流程示意圖。圖4a所示為圖2裝置的加熱設備，而圖4b表明了在構造過程中位于LED封裝件的光致發光混合物的溫度曲線示意圖。圖5a_5d所示為在構造過程中傳輸通過圖4a的加熱設備的引線框，該引線框包含有LED封裝件陣列。圖6所示為在構造過程中位于LED封裝件的光致發光混合物的另一種溫度曲線。
具體實施例方式圖1所示為構造后的LED封裝件100的實施例，其包括:i)載體(在圖1中所示為引線框102) ;ii)布置在引線框102的孔洞表面上的發光芯片104 ；iii)導線106，將發光芯片104電性連接至引線框102 ；iv)完全固化(fully cured)的光致發光層108,其位于引線框102的孔洞中。圖2所示為用于構造LED封裝件100的裝置200。該裝置200包括:i)傳輸設備201，用于傳輸大量的引線框102通過該裝置200，每個引線框102具有LED封裝件原片(SP沒有完全固化的光致發光層108的LED封裝件)陣列；ii)第一滴涂器202，其用于滴涂第一預定濃度的光致發光混合物進入多個引線框102的孔洞和LED封裝件原片的各個LED芯片 104 上；ii)相關色溫(CCT !correlated colour temperature)測試儀(tester) 204,其能夠測試光的一個或多個特性；iii)第二滴涂器206，其用于滴涂第二預定濃度的光致發光混合物進入多個引線框102的孔洞和LED封裝件原片的各個LED芯片104上，其中第二預定濃度低于第一預定濃度；iv)加熱設備(在圖2中所示為加熱通道208)，用于部分地固化引線框102的各個孔洞中的光致發光混合物；v)存儲設備(所示為料盒210)，用于存儲多個引線框102。具體地，通過混合磷光粉和諸如硅樹脂之類的聚合物(或者膠粘物)，形成有第一和第二滴涂器202、206中的光致發光混合物。通過使用硅樹脂和適當數量的磷光粉混合，第一和第二預定濃度的光致發光混合物能夠被獲得。CCT測試儀204 包括具有:帶有可編程電氣參數的探測設備，能夠點亮選定的LED封裝件100 ;光學傳感器，能夠檢測從LED封裝件100陣列發出的光的CCT。然后，通過控制器比較所檢測的CCT和所期望的光的CCT，以確定第二滴涂器204應該滴注的光致發光混合物的數量，以補償所檢測的CCT和所期望的光的CCT之間的差值。圖3所示為表明使用裝置200構造LED封裝件100的步驟的流程示意圖300。首先，引線框102被順序地裝載302在傳輸設備201上，并被傳輸至第一滴涂器202。從而，在引線框102被傳輸設備201傳輸至CCT測試儀204以前，第一滴涂器202滴注304第一預定濃度的光致發光混合物進入每個被裝載的引線框102的孔洞中。其后，CCT測試儀204被激活，以測試306從設置在每個被裝載的引線框102上的相應的LED封裝件原片的陣列發出的光。值得注意的是，CCT測試儀204可以是光學傳感器，或者是其他能夠檢測從LED封裝件原片的陣列發出的光的一個或多個特性的測量傳感器。例如，CCT測試儀204可以是電荷率禹合器件(CCD:charge coupled device)或者檢測從LED封裝件原片的陣列發出的光的CCT的色度計(colorimeter)。可選的是，CCT測試儀204可以是分光儀(spectrometer)。特別是，CCT測試儀204和控制器相連，該控制器比較所檢測的CCT和所期望的光的CCT，以確定308所檢測的CCT距所期望的CCT是否在可接受的范圍內。如果所檢測的CCT距所期望的光的CCT不在可接受的范圍內，那么從而控制器確定應該由第二滴涂器206進一步滴注在已被裝載的引線框102的孔洞中的第二預定濃度的光致發光混合物的附加數量，以實現期望的光的CCT。否則，不需要由第二滴涂器206滴注附加數量的第二預定濃度的光致發光混合物。從而，和第一滴涂器202相比，由第二滴涂器206滴注的較低濃度的光致發光混合物允許引線框102的孔洞中的光致發光混合物的濃度能夠被調整至距期望的光的CCT在可接受的范圍之內。但是，值得注意的是，由第二滴涂器206所滴注的光致發光混合物的濃度也可以高于由第一滴涂器202所滴注的光致發光混合物的濃度。然后，將引線框102傳輸至第二滴涂器206。如果從LED封裝件原片陣列發出的光的CCT距期望的光的CCT不在可接受的范圍之內，那么第二滴涂器206相應地滴注310附加數量的第二預定濃度的光致發光混合物進入已裝載的引線框102的各個孔洞之中，以實現期望的光的CCT。否則，LED封裝件原片陣列將不會需要來自第二滴涂器206的任何附加數量的第二預定濃度的光致發光混合物。其后，將引線框102傳送至加熱通道208，在那里它會遭受部分固化(partialcuring) 312。部分固化312的步驟包括將光致發光混合物加熱至預固化的溫度。特別是，光致發光混合物是由熱能通過光致發光混合物的聚合物鏈(polymer chains)的交聯(cross-linking)而被部分地固化。更為重要的是,部分固化312光致發光混合物的步驟應該與完全固化處理相區分一部分固化312光致發光混合物的步驟不會導致光致發光混合物的完全硬化，在這個意義上，在部分固化處理的末期將會仍然存在一些不會發生交聯的光致發光混合物的聚合物鏈。所以，在部分固化處理的末期，給定合適的固化條件如熱量的情形下，部分固化的光致發光混合物將會經歷進一步的化學反應。對照而言，在完全固化處理的末期，當光致發光混合物在不經歷進一步的化學反應的情形下變得穩定時，光致發光混合物的完全固化保證了引線框102的孔洞中的光致發光混合物是安全硬化的，在這個意義上，光致發光混合物的所有聚合物鏈已經交聯。在光致發光物質的部分固化312步驟之后，然后將引線框102從加熱通道208處卸載314，并存儲在料盒210中。在成一批的多個引線框102已經被存儲在料盒210中以后，料盒210然后被傳送至一爐體中，在該爐體中成一批的多個弓I線框102完全被固化316。具體地，引線框102的完全固化的步驟316再次包括施加熱量，但與先前部分固化的步驟312相比，引線框102的完全固化316的步驟使得引線框102的孔洞中的光致發光混合物完全硬化。另外，完全固化處理花費的時間比部分固化處理更長。例如，光致發光混合物的完全固化處理可能花費在1-3小時之間，而其部分固化處理可能僅僅花費在幾十秒至幾分鐘(如10分鐘)。值得欣賞的是，本裝置200可被配置來執行從LED封裝件原片陣列發出的光的CCT的測試306和確定308步驟的更多重復，以及將附加數量的第二預定濃度的光致發光混合物滴注310進入已被裝載的引線框102的孔洞中，以提高將要從構造的LED封裝件發出的光的期望CCT的精度。本發明人已經發現:通過在光致發光混合物已經被滴注進入引線框102的孔洞中之后立即部分固化光致發光混合物，光致發光混合物中光致發光物質的凝固效應能夠得以顯著地減少。從而光致發光混合物完全固化之后的LED封裝件發出的光的CCT有益地和所期望的CCT相匹配。對比而言，在不進行光致發光混合物的部分固化312步驟的情形下，滴注光致發光混合物和光致發光混合物完全固化的步驟之間的空閑時間(通常大約I個小時，有時更多)常常導致光致發光混合物的光致發光物質朝向發光芯片104的底部凝固，藉此影響光致發光混合物吸收由發光芯片104發出光輻射的期望部分的能力，和從而重新發出不同波長范圍的光輻射的期望部分的能力。所以，從相應的LED封裝件發出的光沒有所期望的顏色。圖4a所示為裝置200的加熱通道208，而圖4b表明了當光致發光混合物在圖4a的加熱通道208中遭受部分固化312的步驟時的光致發光混合物的溫度曲線示意圖。具體地，加熱通道208包含有多個區域，即:i)第一和第二加熱區400、402 ;和ii)冷卻區404。在操作過程中，第一和第二加熱區400、402被加熱至它們各自的溫度。由于第一加熱區400是用于光致發光混合物溫度的加速上升，所以它的溫度應該高于大約90°C的預固化溫度。例如，第一加熱區400可以具有的溫度在150°C至300°C之間(如200°C)。所以，當包含有部分固化的LED封裝件陣列的引線框102被傳輸通過第一加熱區400時，光致發光混合物的溫度從大約為25°C的標準室內溫度加速上升至大約90°C的預固化溫度。值得注意的是，80°C-130°C之間的其他預固化溫度也是可能等同地適合于預固化處理的。另外，本發明人也已經發現:花費來將光致發光混合物的溫度加速上升至預固化溫度越快，光致發光混合物中的光致發光物質朝向發光芯片104底部的凝固效應將會減少得越多，自LED封裝件發出的光的CCT距期望的光的CCT越近。光致發光混合物的溫度被加速上升至預固化溫度的速率可以在0.1°C/s至15°C/s之間。顯然，光致發光混合物的溫度被加速上升至預固化溫度的速率也將會依賴于每個引線框102將被傳輸通過第一加熱區400所花費的時間。例如，如果每個引線框102將被傳輸通過第一加熱區400花費30秒的時間，那么光致發光混合物的溫度應被加速上升至90°C的預固化溫度的速率將會大約為 2°C/s。當引線框102被傳輸通過加熱通道208穿越第二加熱區402時，光致發光混合物的溫度被保持在90° C，如圖4b所示。具體地，第二加熱區402的溫度應該大約為90° C的預固化溫度，以便于將光致發光混合物的溫度保持在那個預固化溫度。光致發光混合物可能花費大約30秒來傳輸通過第二加熱區402，從而，光致發光混合物的溫度會保持在90° C —段相同的時間。當引線框102被傳輸通過加熱通道208穿越冷卻區404時，光致發光混合物相應地被冷卻至低于預固化溫度。光致發光混合物可能花費大約另一個30秒來冷卻至預固化溫度以下。圖5a_5d所示為傳輸通過圖4a的加熱通道208的引線框102，該引線框包含有LED封裝件陣列。圖5a所示為位于第一加熱區400的引線框102，在那里光致發光混合物的溫度被加速上升至預固化溫度。圖5b所示為位于第二加熱區402的引線框102，在那里光致發光混合物的溫度被保持在預固化溫度。圖5c所示為位于冷卻區404的引線框102，在那里光致發光混合物的溫度被冷卻至預固化溫度以下。最后，圖5d所示為從加熱通道208處被卸載的引線框102。具體地，在光致發光混合物的整個預固化處理過程中，加熱通道208被配置來連續地從在前的第一加熱區400傳輸引線框102至第二加熱區402，并最終穿過冷卻區404。但是，當光致發光混合物經歷預固化處理時，加熱通道208也可以被如此配置以便于引線框102在各個區域400、402、404中保持靜止。值得欣賞的是，光致發光混合物的其他溫度曲線分布圖可以用于其部分固化處理。例如，圖6所示為光致發光混合物的另一種溫度曲線，其另外包括加熱光致發光混合物至第二預固化溫度115°C，并將光致發光混合物保持在該第二預固化溫度，此后將光致發光混合物冷卻至該第二預固化溫度以下。例如，光致發光混合物的溫度被加速上升至第二預固化溫度的速率可大約在0.1°C/S至15°C/s之間。對于這個可選的溫度曲線，加熱通道208可被采用來包括五個區域，該五個區域包括四個加熱區和一個冷卻區。然而，在已經描述第二預固化溫度為115°C的同時，值得注意的是，第二預固化溫度可以為100°C -130°C之間的任何溫度。在不離開本發明的宗旨的情形下，其他實施例同樣也是可能的。例如，加熱通道208可以包括僅僅一個單獨的加熱區域，而不是各個加熱區域，來用于光致發光混合物的部分固化。而且，其他光致發光物質可以被用于取代磷粉，以制造光致發光混合物。
權利要求
1.一種用于構造發光二極管封裝件的方法，該發光二極管封裝件包含有發光芯片以用于發出具有第一波長范圍的光，該方法包含有以下步驟: 將光致發光混合物滴注在發光芯片上，該光致發光混合物能夠用于吸收從發光芯片發出的具有第一波長范圍的光的部分，以重新發出具有第二波長范圍的光； 以加熱光致發光混合物至預固化溫度的方式部分固化光致發光混合物，然后冷卻光致發光混合物至預固化溫度以下；以及 完全固化光致發光混合物，以使得光致發光混合物硬化。
2.如權利要求1所述的方法，其中加熱光致發光混合物至預固化溫度的步驟包括:以0.1° C/S至15° C/s之間的速率加熱光致發光混合物。
3.如權利要求1所述的方法，其中部分固化光致發光混合物的步驟還進一步包括:在光致發光混合物被加熱至預固化溫度以后，將光致發光混合物保持在預固化溫度。
4.如權利要求3所述的方法，其中部分固化光致發光混合物的步驟還進一步包括:在將光致發光混合物保持在預固化溫度之后，將光致發光混合物加熱至另一個預固化溫度。
5.如權利要求4所述的方法，其中將光致發光混合物加熱至另一個預固化溫度的步驟包括:以0.1° C/S至15° C/s之間的速率加熱光致發光混合物。
6.如權利要求5所述的方法，其中部分固化光致發光混合物的步驟還進一步包括:在光致發光混合物被加熱至該另一個預固化溫度以后，將光致發光混合物保持在該另一個預固化溫度。
7.如權利要求1 所述的方法，該方法還包含有以下步驟: 將多個載體存儲在存儲設備中，每個載體具有多個帶部分固化光致發光混合物的發光芯片；以及 隨同多個載體加熱該存儲設備，以完全固化該部分固化的光致發光混合物。
8.一種用于構造發光二極管封裝件的裝置，該發光二極管封裝件包含有發光芯片以用于發出具有第一波長范圍的光，該裝置包含有: 滴涂器，其用于將光致發光混合物滴注在發光芯片上，該光致發光混合物能夠用于吸收從發光芯片發出的具有第一波長范圍的光的部分，以重新發出具有第二波長范圍的光； 第一加熱設備，其用于部分固化光致發光混合物；以及 第二加熱設備，其用于完全固化該部分固化的光致發光混合物，以使得光致發光混合物硬化。
9.如權利要求8所述的裝置，其中加熱設備包括多個各自的用于將光致發光物質加熱至預固化溫度、用于將光致發光物質保持在預固化溫度和用于冷卻光致發光物質至預固化溫度以下的區域。
10.如權利要求8所述的裝置，其中加熱設備被操作來以0.l0C/s至15°C/s之間的速率加熱光致發光混合物至第一預固化溫度。
11.如權利要求10所述的裝置，其中第一預固化溫度位于80°C至130° C之間。
12.如權利要求10所述的裝置，其中加熱設備被操作來在光致發光混合物被加熱至第一預固化溫度以后，將光致發光混合物保持在第一預固化溫度。
13.如權利要求12所述的裝置，其中加熱設備被操作來將光致發光混合物保持在第一預固化溫度以后，將光致發光混合物加熱至第二預固化溫度。
14.如權利要求13所述的裝置，其中加熱設備被操作來以0.l°C/s至15°C/s之間的速率將光致發光混合物加熱至第二預固化溫度。
15.如權利要求14所述的裝置，其中第二預固化溫度位于100°C至130° C之間。
16.如權利要求14所述的裝置，其中加熱設備被操作來將光致發光混合物加熱至第二預固化溫度以后，將光致發光混合物保持在第二預固化溫度。
17.如權利要求16所述的裝置，其中加熱設備被操作來將光致發光混合物保持在第二預固化溫度之后，冷卻光致發光混合物至第二預固化溫度以下。
18.如權利要求8所述的裝置，該裝置還包括: 存儲設備，其用于存儲多個載體，每個載體具有多個帶部分固化光致發光混合物的發光芯片，其中第二加熱設備被操作來加熱該存儲設備，以完全固化該部分固化的光致發光混合物 。
全文摘要
本發明公開了一種用于構造發光二極管封裝件的方法，該發光二極管封裝件包含有發光芯片以發出具有第一波長范圍的光，該方法包含有以下步驟將光致發光混合物滴注在發光芯片上，該光致發光混合物能夠用于吸收從發光芯片發出的具有第一波長范圍的光的部分，以重新發出具有第二波長范圍的光；以加熱光致發光混合物至預固化溫度的方式部分固化光致發光混合物，然后冷卻光致發光混合物至預固化溫度以下；以及完全固化光致發光混合物，以使得光致發光混合物硬化。本發明同樣也公開了一種用于構造發光二極管封裝件的裝置。
文檔編號H01L33/48GK103199181SQ201210568209
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年1月10日
發明者林鉅淦, 麥家儀, 黃遙欣, 李明 申請人:先進科技新加坡有限公司