本實用新型涉及LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置。

背景技術(shù)：

隨著LED技術(shù)發(fā)展與成本壓縮，LED器件的封裝體積越來越小，功率密度不斷提高。芯片尺寸封裝（CSP）器件可免去金線，基板極小甚至不需要基板，從而極大減小器件體積，同時降低封裝成本高達20%；此外，CSP器件熱阻也有所降低，CSP的發(fā)光密度得到提高，且CSP小、薄、輕的特點使得其設(shè)計應(yīng)用的靈活性大大提高。因此，CSP封裝在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，市場需求正出現(xiàn)快速增長。

目前，CSP熒光粉涂覆方法包括有晶圓級涂覆、點膠法、噴涂法、熒光膠模塑和熒光膜片模壓。其中，點膠法是通過熒光膠自身的表面張力約束成型，因一致性和均勻性較差基本不被CSP廠商所采納，目前常用的工藝主要是噴涂法、熒光膠模塑和熒光膜片模壓，尤其熒光膜片模壓因具有一致性和均勻性在業(yè)內(nèi)被普遍采用。

CSP器件的熒光粉涂覆工藝中，熒光膜片模壓工藝需要依靠模壓塑封機來實現(xiàn)。由于CSP器件具有多面發(fā)光、體積微小的特點，對封裝膠體的厚度一致性要求非常高。因此，模壓工藝對溫度控制和操作者的要求苛刻?，F(xiàn)階段國內(nèi)CSP生產(chǎn)廠家在該工藝的自動化程度較低，主要依靠人工裝夾LED芯片上下料及熒光膜片的調(diào)整。生產(chǎn)過程中，常出現(xiàn)熒光膜片在未模壓時，就因過熱而融化流動的工藝缺陷。這是因為操作者上下料及熒光膜片調(diào)整的時間過長，導(dǎo)致夾具體與發(fā)熱下模具大面積長時間接觸而過熱，引起熒光膜片長時間過熱而提前融化。這大大降低了良品率，增加生產(chǎn)成本。

本實用新型針對上述生產(chǎn)中亟待解決的工藝缺陷，提出一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置及方法，解決由于操作人員操作時間的差異而導(dǎo)致的夾具體過熱、熒光膜片提前融化的工藝問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置及方法。

CSP熒光膜片模壓工序，因放置LED芯片和熒光膜片的操作時間不可控，易導(dǎo)致下夾具與發(fā)熱的下壓模大面積長時間接觸而過熱，熒光膜片在未合模時過早融化流動，從而降低良品率。本實用新型可有效防止此類封裝缺陷的產(chǎn)生，降低模壓工藝對操作熟練度的依賴，極大提高良品率。

一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置，包括機架、壓模裝置、測力裝置、控制裝置和進給裝置；所述壓模裝置在機架內(nèi)，測力裝置設(shè)置在壓模裝置的底部；控制裝置和進給裝置設(shè)置在機架外； 所述測力裝置采用測力傳感器和采集卡實現(xiàn)；所述進給裝置采用電機絲桿驅(qū)動、氣壓驅(qū)動或液壓驅(qū)動實現(xiàn)；所述控制裝置采用閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)和工業(yè)計算機實現(xiàn)。

所述壓模裝置包括上壓模、上夾具、下壓模、導(dǎo)柱、彈性支撐結(jié)構(gòu)和下夾具；

所述上壓模包括上壓模主體和上壓模加熱裝置；所述下壓模包括下壓模主體和下壓模加熱裝置；所述上壓模加熱裝置設(shè)置在上壓模主體內(nèi)，壓模時對上壓模主體進行加熱；所述下壓模加熱裝置設(shè)置在下壓模主體內(nèi)，壓模時對下壓模主體進行加熱；

所述上夾具固定在上壓模主體的靠近下夾具的側(cè)面上；所述下夾具與下壓模主體通過彈性支撐結(jié)構(gòu)連接；未合模時，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)未受壓模力，分離下夾具的底面與下壓模主體的上表面；合模時，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)受壓模力，收縮變形使得下夾具的底面與下壓模主體的上表面接觸；所述下夾具的上表面是光滑的表面；

所述上壓模和下壓模安裝在導(dǎo)柱上，通過進給裝置的控制，上壓?；蛳聣耗Ｔ趯?dǎo)柱上運動并實現(xiàn)精準(zhǔn)定位合?；蚍蛛x；未合模時，上壓模和下壓模處于分離狀態(tài)。

進一步地，所述上夾具和下夾具通過夾具兩端對應(yīng)互補的斜面或夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上進行精準(zhǔn)定位；測力裝置用于測定合模時的合模力。

進一步地，未合模時，下夾具的底面和下壓模主體的上表面分離的距離為1~10mm；合模時，下夾具的底面和下壓模主體的上表面的接觸面積大于下夾具的下底面面積的90%。

進一步地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)連接下夾具的接觸為點接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體的上表面面積的5%；彈性支撐結(jié)構(gòu)連接下壓模主體的接觸為點接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體的上表面面積的5%。

進一步地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)為螺旋型彈簧、彈簧片、具有彈性的原件或具有彈性的裝置；彈性支撐結(jié)構(gòu)垂直于模壓方向的剛度大于1000N/cm，沿模壓方向的剛度為10-25N/cm，兩個方向的剛度在溫度的變化范圍小于120℃時的變化值不超過5%。

基于上述任一項所述裝置的防過熱CSP熒光膜片模壓方法，包括如下步驟：

（1）啟動上壓模加熱裝置和下壓模加熱裝置，對上壓模主體和下壓模主體進行預(yù)熱；

（2）將LED芯片裝夾在下夾具的上表面，同時將熒光膜片放置于LED芯片的上方；

（3）進給裝置控制只上壓模向下運動或只下壓模向上運動，使上壓模和下壓模相互靠近，同時測力裝置實時測量合模力；

（4）保持合模狀態(tài)，上夾具靠近下夾具，上夾具與熒光膜片接觸，并開始擠壓下夾具，實時測量的合模力出現(xiàn)第一個拐點，彈性支撐結(jié)構(gòu)被不斷壓縮，下夾具的底面不斷靠近發(fā)熱下壓模主體的上表面；直至下夾具的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體的上表面，實時測量的合模力出現(xiàn)第二個拐點時，進給裝置加壓，同時通過加熱裝置使上壓模主體和下壓模主體升溫，保溫保壓；

（5）進給裝置控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓。

進一步地，步驟（1）中，所述預(yù)熱是預(yù)熱至并維持溫度為78-82℃。

進一步地，步驟（3）中，只上壓模向下運動或只下壓模向上運動的的進給速度控制為5-10cm/s。

進一步地，測力裝置實時測得的合模力存在兩個拐點，合模開始到第一拐點階段為空壓階段；第一拐點到第二拐點階段為模壓彈性支撐結(jié)構(gòu)階段；第二拐點到模壓結(jié)束為模壓熒光膜片階段；第二拐點為升溫起始點，升溫后的溫度為熒光膜片融化流動溫度。

進一步地，步驟（4）中，所述加壓是加壓至1000-2000Pa；所述升溫是升溫至118-122℃；所述保溫保壓的時間為2-3min。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

（1）本實用新型操作固定LED芯片和放置熒光模片時，易于控制LED夾具體的溫度，防止長時間大面積接觸熱源而過熱，可有效避免熒光膜片提前流動，降低了工序的操作要求難度，提高工序的良品率；

（2）本實用新型裝置的彈性支撐結(jié)構(gòu)具有防過熱功能，增加了LED固定及熒光膜片調(diào)整的操作時間，增加工序的可操作性，降低了操作者的培訓(xùn)成本；

（3）本實用新型增加壓縮彈性支撐結(jié)構(gòu)階段，使得模壓的合模力增加有較為平穩(wěn)的增長，減少合模裝置的力沖擊，降低裝置的沖擊磨損，提高模壓裝置的使用壽命；

（4）本實用新型壓縮彈性支撐結(jié)構(gòu)與模壓熒光膜片，測力裝置所測得的合模力對時間的一階導(dǎo)數(shù)有明顯突變，有利于確定模壓熒光膜片的起始點，便于模具升溫起始點選取和保溫時間的控制，提高工序的模壓質(zhì)量和良品率。

附圖說明

圖1為本實用新型一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置的示意圖；

圖2為本實用新型裝置中的壓模裝置裝夾有LED芯片和熒光膜片的示意圖；

圖3a為本實用新型裝置中上夾具和下夾具通過夾具兩端的斜面定位的示意圖；

圖3b為本實用新型裝置中上夾具和下夾具通過夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上定位的示意圖；

圖4a為本實用新型裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為彈簧的示意圖；

圖4b為本實用新型裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為彈簧滑球的示意圖；

圖4c為本實用新型裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為彎曲板簧的示意圖；

圖4d為本實用新型裝置中的彈性支撐結(jié)構(gòu)為折疊板簧的示意圖；

圖5a為本實用新型裝置模壓過程中的壓空階段的示意圖；

圖5b為本實用新型裝置模壓過程中的模壓彈性支撐結(jié)構(gòu)階段的示意圖；

圖5c為本實用新型裝置模壓過程中的模壓熒光膜片階段的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述，但本實用新型不限于以下實施例。

如圖1所示為本實用新型一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置的示意圖，包括機架12、壓模裝置13、測力裝置14、控制裝置15和進給裝置16；壓模裝置13在機架12內(nèi)，測力裝置14設(shè)置在壓模裝置13的底部，測力裝置14用于測定合模時的合模力；控制裝置15和進給裝置16設(shè)置在機架12外；測力裝置14采用測力傳感器和采集卡實現(xiàn)；進給裝置16采用電機絲桿驅(qū)動、氣壓驅(qū)動或液壓驅(qū)動實現(xiàn)；控制裝置15采用閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)和工業(yè)計算機實現(xiàn)；

壓模裝置13包括上壓模、上夾具3、下壓模、導(dǎo)柱4、彈性支撐結(jié)構(gòu)10和下夾具5；壓模裝置13裝夾有LED芯片9和熒光膜片8的示意圖如圖2所示，LED芯片9裝夾在下夾具5的上表面，熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

上壓模包括上壓模主體1和上壓模加熱裝置2；下壓模包括下壓模主體6和下壓模加熱裝置7；上壓模加熱裝置2設(shè)置在上壓模主體1內(nèi)，壓模時對上壓模主體1進行加熱；下壓模加熱裝置7設(shè)置在下壓模主體6內(nèi)，壓模時對下壓模主體6進行加熱；

上夾具3固定在上壓模主體1的靠近下夾具5的側(cè)面上；下夾具5與下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)10連接；未合模時，彈性支撐結(jié)構(gòu)10未受合模力，分離下夾具5的底面與下壓模主體6的上表面；合模時，彈性支撐結(jié)構(gòu)10受合模力，收縮變形使得下夾具5的底面與下壓模主體6的上表面接觸；下夾具5的上表面是光滑的表面；

上壓模和下壓模安裝在導(dǎo)柱4上，通過進給裝置16的控制，上壓模或下壓模在導(dǎo)柱4上運動并實現(xiàn)精準(zhǔn)定位合?；蚍蛛x；未合模時，上壓模和下壓模處于分離狀態(tài)；

上夾具3和下夾具5通過夾具兩端對應(yīng)互補的斜面或夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上進行精準(zhǔn)定位；上夾具和下夾具通過夾具兩端的斜面定位的示意圖如圖3a所示，上夾具和下夾具通過夾具兩端安裝在微型導(dǎo)柱上定位的示意圖如圖3b所示；

未合模時，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面分離的距離為1~10mm；合模時，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積大于下夾具5的下底面面積的90%；

彈性支撐結(jié)構(gòu)10連接下夾具5的接觸為點接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體6的上表面面積的5%；彈性支撐結(jié)構(gòu)10連接下壓模主體6的接觸為點接觸或線接觸，接觸面積不大于下壓模主體6的上表面面積的5%；

彈性支撐結(jié)構(gòu)10為螺旋型彈簧、彈簧片、具有彈性的原件或具有彈性的裝置；彈性支撐結(jié)構(gòu)為彈簧、彈簧滑球、彎曲板簧和折疊板簧的示意圖分別如圖4a~圖4d所示；彈性支撐結(jié)構(gòu)10垂直于模壓方向的剛度大于1000N/cm，沿模壓方向的剛度為10-25N/cm，兩個方向的剛度在溫度變化范圍小于120℃時的變化值不超過5%。

實施例1

該實施例采用的裝置中，彈性支持結(jié)構(gòu)為彈簧片，彈簧片沿壓模方向的剛度為10N/cm；彈簧片連接下夾具5的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的3%，彈簧片連接下壓模主體6的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的3%；合模時，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積為下夾具5的下底面面積的95%。

采用上述的一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置實現(xiàn)CSP熒光膜片模壓。

（1）上壓模、下壓模的加熱裝置啟動，壓模預(yù)熱，維持溫度在78℃；

（2）上夾具3與下夾具5通過進給裝置16控制分離，下夾具5和下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)分離1mm；

（3）將LED芯片9裝夾于下夾具5的上表面，同時將熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

（4）進給裝置16控制只上壓模向下運動，使上壓模和下壓模相互靠近，只移動上壓模的進給速度控制在5cm/s，同時測力裝置14時實測量合模力；

（5）上夾具3靠近下夾具5，過程如圖5a所示；上夾具3與熒光膜片8接觸，并開始擠壓下夾具5，過程如圖5b所示，合模力出現(xiàn)第一個拐點，彈性支撐結(jié)構(gòu)10被不斷壓縮，下夾具5的底面不斷靠近發(fā)熱的下壓模主體6的上表面；

（6）下夾具5的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體6的上表面，過程如圖5c所示，合模力出現(xiàn)第二個拐點，進給裝置16加壓到1000 Pa；

（7）在第二個合模力拐點出現(xiàn)時將上壓模和下壓模的溫度升高到118℃，保溫保壓 2min，進給裝置16控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓工序。

模壓得到的帶熒光膜片的CSP產(chǎn)品厚度均一，熒光粉濃度分布均勻，空間光色分布良好，未出現(xiàn)因熒光膜片過熱造成的工藝缺陷。

實施例2

該實施例采用的裝置中，彈性支持結(jié)構(gòu)為彈簧片，彈簧片沿壓模方向的剛度為25N/cm；彈簧片連接下夾具5的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%，彈簧片連接下壓模主體6的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%；合模時，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積為下夾具5的下底面面積的90%。

采用上述的一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置實現(xiàn)CSP熒光膜片模壓。

（1）上壓模、下壓模的加熱裝置啟動，壓模預(yù)熱，維持溫度在82℃；

（2）上夾具3與下夾具5通過進給裝置16控制分離，下夾具5和下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)分離10mm；

（3）將LED芯片9裝夾于下夾具5的上表面，同時將熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

（4）進給裝置16控制只上壓模向下運動，使上壓模和下壓模相互靠近，只移動上壓?；蛳聣耗５倪M給速度控制在10cm/s，同時測力裝置14時實測量合模力；

（5）上夾具3靠近下夾具5，過程參見圖5a；上夾具3與熒光膜片8接觸，并開始擠壓下夾具5，過程參見圖5b，合模力出現(xiàn)第一個拐點，彈性支撐結(jié)構(gòu)10被不斷壓縮，下夾具5的底面不斷靠近發(fā)熱的下壓模主體6的上表面；

（6）下夾具5的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體6的上表面，過程參見圖5c，合模力出現(xiàn)第二個拐點，進給裝置16加壓到2000 Pa；

（7）在第二個合模力拐點出現(xiàn)時將上壓模和下壓模的溫度升高到122℃，保溫保壓 3min，進給裝置16控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓工序。

模壓得到的帶熒光膜片的CSP產(chǎn)品厚度均一，熒光粉濃度分布均勻，空間光色分布良好，未出現(xiàn)因熒光膜片過熱造成的工藝缺陷。

實施例3

該實施例采用的裝置中，彈性支持結(jié)構(gòu)為彈簧片，彈簧片沿壓模方向的剛度為20N/cm；彈簧片連接下夾具5的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%，彈簧片連接下壓模主體6的接觸為線接觸，接觸面積為下壓模主體6的上表面面積的5%；合模時，下夾具5的底面和下壓模主體6的上表面的接觸面積為下夾具5的下底面面積的93%。

采用上述的一種防過熱CSP熒光膜片模壓裝置實現(xiàn)CSP熒光膜片模壓。

（1）上壓模、下壓模的加熱裝置啟動，壓模預(yù)熱，維持溫度在80℃；

（2）上夾具3與下夾具5通過進給裝置16控制分離，下夾具5和下壓模主體6通過彈性支撐結(jié)構(gòu)分離8mm；

（3）將LED芯片9裝夾于下夾具5的上表面，同時將熒光膜片8放置于LED芯片9的上方；

（4）進給裝置16控制只下壓模向上運動，使上壓模和下壓模相互靠近，只移動上壓?；蛳聣耗５倪M給速度控制在8cm/s，同時測力裝置14時實測量合模力；

（5）上夾具3靠近下夾具5，過程參見圖5a；上夾具3與熒光膜片8接觸，并開始擠壓下夾具5，過程參見圖5b，合模力出現(xiàn)第一個拐點，彈性支撐結(jié)構(gòu)10被不斷壓縮，下夾具5的底面不斷靠近發(fā)熱的下壓模主體6的上表面；

（6）下夾具5的底面接觸發(fā)熱的下壓模主體6的上表面，過程參見圖5c，合模力出現(xiàn)第二個拐點，進給裝置16加壓到1800 Pa；

（7）在第二個合模力拐點出現(xiàn)時將上壓模和下壓模的溫度升高到120℃，保溫保壓 3min，進給裝置16控制上壓模和下壓模分離，取下模壓好的LED芯片，完成模壓工序。

模壓得到的帶熒光膜片的CSP產(chǎn)品厚度均一，熒光粉濃度分布均勻，空間光色分布良好，未出現(xiàn)因熒光膜片過熱造成的工藝缺陷。

如上所述便可較好的實現(xiàn)本實用新型。