專利名稱：一種led熒光粉層制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在LED芯片出光表面制備熒光粉層，實 現(xiàn)熒光粉轉(zhuǎn)換型LED器件(PCLED)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
LED 即發(fā)光二極管是 light emitting diode 或者 light emitting device 的簡 稱，根據(jù)發(fā)光材料不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和屬性，一般又常被分為無機LED和有機LED(即0LED， 或者OLEDs)。1993年，藍色GaN發(fā)光二極管技術(shù)獲得突破，在此基礎(chǔ)上1996年實現(xiàn)了無 機LED白光發(fā)射；而1987年美國Koda公司首次報道了一種新型的有機電致發(fā)光顯示器件 (OLEDs)，從而引發(fā)了 OLEDs器件研發(fā)的新熱潮。近年，無論是無機還是有機發(fā)光器件(LED/ 0LED)，白光LED器件及其在照明相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究都受到了學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界的高度重視， 由于具有低電壓驅(qū)動、全固態(tài)、低功耗、長效可靠等優(yōu)點，LED/0LED是一種符合環(huán)保節(jié)能綠 色照明理念的高效光源，因此，目前以白光LED/0LED為主的半導(dǎo)體照明技術(shù)(第四代照明 技術(shù))在全世界范圍內(nèi)得到了大力的推動和發(fā)展，正在形成巨大的產(chǎn)業(yè)。利用LED芯片激發(fā)熒光粉的光致轉(zhuǎn)換方式(即PCLED)可以實現(xiàn)各種顏色的光 輸出，也是目前LED實現(xiàn)照明白光的主要途徑一種是在藍光芯片上涂覆黃色熒光粉(如 YAG:Ce3+等)，利用芯片所發(fā)出的部分未被吸收藍光與熒光粉受激發(fā)射的黃光混合形成白 光；一種是用紫外LED激發(fā)RGB三基色熒光粉，空間混色形成白光。對于光致轉(zhuǎn)換的白光LED (PCLED)，熒光粉涂層的結(jié)構(gòu)、特性對器件的性能有著至 關(guān)重要的影響。目前主流的工藝是將熒光粉顆粒與透明膠體(如環(huán)氧膠、硅膠等)混合，通過點 膠，在LED芯片上涂覆熒光粉與膠體的混合體層，但這樣得到的熒光粉層結(jié)構(gòu)不均勻，從而 導(dǎo)致LED出光的均勻性差，并且器件間的熒光粉層重復(fù)性差，極大地制約了批量化生產(chǎn)和 成品率。目前，一種新的熒光粉平面涂層概念和思路(conformal coating)倍受重視，即在 芯片表面形成一層厚度均勻的熒光粉層，與傳統(tǒng)的點膠工藝相比，這種平面涂層的出光均 勻性較好，熒光粉層的厚度容易控制，且屬于平面化工藝適合集成規(guī)模化的生產(chǎn)。總之，PCLED中熒光粉層的特性、結(jié)構(gòu)及其制備方法直接影響著LED器件的性能。專利ZL200710049460. 3揭示了一種在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，使 用感光膠形成圖案來暴露出LED芯片出光面(即需要涂覆熒光粉層的區(qū)域)，在此區(qū)域涂覆 熒光粉，從而獲得具有確定圖形的平面熒光粉層。專利ZL200710049612. X揭示了一種基于水溶性感光膠的功率型白光LED平面涂 層工藝，采用熒光粉感光膠分散體涂層，通過曝光顯影，在LED出光面形成需要的熒光粉涂 層圖形，但熒光粉涂層中有機成份的存在，其較差的光熱性能是必會給器件的物理化學(xué)性 質(zhì)帶來相應(yīng)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種LED熒光粉層制備方法，該方法能克服 現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，在已獲得確定圖形的熒光粉涂層中去除掉制備工藝過程中所引入的有 機成份，改善了熒光粉層的物理化學(xué)性質(zhì)，能夠更好地滿足后續(xù)封裝工藝對熒光粉層物化 特性的要求，有利于實現(xiàn)高效的熒光粉轉(zhuǎn)換型LED(PCLED)器件。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種LED熒光粉層制備方法，其特 征在于，包括以下步驟①配制熒光粉與感光膠體(樹脂)的分散體包含熒光粉的顆粒與感光膠體混合， 均勻分散，形成熒光粉感光膠(樹脂)分散體_熒光粉粉漿；②涂覆將步驟①得到的分散體-熒光粉粉漿涂覆在LED出光面上，形成熒光粉感 光膠分散體涂層；③曝光、顯影得到所需圖案的熒光粉感光膠分散體涂層；④去除感光膠去除熒光粉涂層中的感光膠成份，得到具有確定圖案的熒光粉層。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟①中，包含熒 光粉的顆粒與感光膠體之間的比例為0. 05 1. 5g的顆粒物質(zhì)1ml的感光膠體。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟①中，所用的 感光膠體為正型膠或者負(fù)型膠；包含熒光粉的顆粒中包括低熔點的玻璃粉，或者包括氧化 鈦、氧化硅、氧化鋯、氧化鋁、氧化鋅、氮化鎵、氮化碳等其他粉體材料中的一種或者幾種組
I=I O按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟①中，所用的 感光膠體包括聚乙烯醇(PVA)及其衍生物、聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯和 聚乙烯吡咯烷酮，感光劑是重鉻酸鹽、高錳酸鹽和重氮化合物中的一種或者它們的組合。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟②中，涂覆是 旋涂法、噴涂法、點膠法、印刷法和浸漬法中的一種或者幾種組合。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟③中曝光、顯 影過程中，采用LED芯片自身發(fā)光的自曝光方式，或者采用UV光結(jié)合掩模板的外曝光方式。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟④中去除熒 光粉涂層中的感光膠成份過程中，采用加熱氧化去膠、等離子轟擊去膠、氧等離子去膠和激 光去膠方法中的任何一種或者幾種組合。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟②中的涂覆 過程，所指的LED出光面是LED芯片的出光表面，或者是LED芯片出光方向上任意的一個光 輸出耦合結(jié)構(gòu)的表面。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，所述LED包括有機 LED (OLED)、無機LED以及兩者的結(jié)合，所述LED是單顆的LED芯片，或者是同一基底上的多 顆LED芯片組。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，當(dāng)包含熒光粉的顆 粒中包括有低熔點的玻璃粉時，步驟④進一步包括加熱涂層到一定溫度(大于等于玻璃粉 熔點溫度)并保持一段的時間，以達到熔化低熔點玻璃粉和去除感光膠的效果。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備技術(shù)，包含熒光粉的顆粒中包括的其他成份，可以起到粘接的作用(比如低熔點溫度的玻璃粉)；可以起到勻光的作用(光線的均 勻散射)；也可以起到改善配制的熒光粉感光膠分散體(熒光粉粉漿)的觸變性(搖溶性)， 以改善熒光粉粉漿的涂覆性能；也可以在粉漿中對熒光粉顆粒起到防沉淀劑的效果；這些 顆粒的存在也能改善熒光粉層的致密性和熱傳導(dǎo)性能。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備技術(shù)，其特征在于，所指的包含熒光粉 的顆?？梢允呛衅渌煞莅鼘拥臒晒夥垲w粒，也可以是熒光粉與其他成份顆粒的混合 體。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備技術(shù)，其特征在于，運用本技術(shù)可以在 LED出光面上實現(xiàn)一種以上的、各種形狀的熒光粉層。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備技術(shù)，其特征在于，對于含有多種熒光 粉層的應(yīng)用，不同的熒光粉分別重復(fù)本技術(shù)的步驟①②③就可以實現(xiàn)由不同區(qū)域的多種 熒光粉分散體層組成的涂層結(jié)構(gòu)，最后經(jīng)過步驟④來實現(xiàn)LED出光面上的多種熒光粉層結(jié) 構(gòu)。按照本發(fā)明所提供的LED熒光粉層的制備技術(shù)，其特征在于，在多種顏色熒光粉 層實現(xiàn)的應(yīng)用中，采用含有低熔點玻璃粉的熒光粉粉漿料，由于低熔點玻璃粉熔化后的粘 接作用，每一種熒光粉粉層的實現(xiàn)都可以通過重復(fù)本技術(shù)的步驟①②③④來實現(xiàn)，即在第 一種粉層的旁邊通過運用含有第二種熒光粉的漿料重復(fù)步驟①②③④來實現(xiàn)第二種熒光 粉層的涂覆，如此類推，可以實現(xiàn)具有多種熒光粉的粉層結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明技術(shù)不僅適合于黃光熒光粉+藍光LED芯片的白光LED器件制備，也 適合于紫外LED芯片+多色熒光粉(例如RGB三基色熒光粉)的白光LED實現(xiàn)方案。本發(fā)明特別在PCLED型白光LED的熒光粉層的制備過程中具有應(yīng)用價值，既可以 應(yīng)用于已切割好的LED芯片上，符合目前多數(shù)LED封裝企業(yè)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)要求，也可以應(yīng)用于 LED晶片切割之前(晶圓即wafer規(guī)模上)，在LED芯片組的表面形成熒光粉層后，再進行 芯片切割、封裝，具有很高的可重復(fù)操作性及量產(chǎn)一致性。


圖1是本發(fā)明的制作功率型白光LED熒光粉層的工藝過程示意圖。其中，1、襯底，2、P區(qū)電極，3、N區(qū)電極，4、LED芯片，5、包含有熒光粉的顆粒，6、感 光膠成份，7、顯影后的熒光粉感光膠分散體涂層，8、去膠后的熒光粉層。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明作進一步描述本發(fā)明的制作方法如圖1所示其中圖Ia是LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖Ib是涂覆 有熒光粉粉漿(包含有熒光粉的顆粒的感光膠分散體)的LED芯片的示意圖，圖Ic是曝光 顯影后得到的熒光粉感光膠分散體涂層圖案示意圖，圖Id是去除感光膠成份后得到的包 含熒光粉顆粒的粉層示意圖。實施例1取聚乙烯醇(PVA)、感光劑重鉻酸銨(ADC)、熒光粉、低熔點玻璃粉和去離子水混 合均勻，形成穩(wěn)定的包含熒光粉的顆粒在PVA中的分散體。
采用點膠法將熒光粉感光膠分散體涂覆在藍色LED芯片表面。接通LED芯片正負(fù)極，利用芯片自發(fā)光實現(xiàn)感光膠的自曝光過程，熱水顯影后在 LED芯片出光表面得到熒光粉感光膠涂層。將具有熒光粉感光膠涂層的LED芯片放入加熱爐中，加熱到超過玻璃粉熔點的溫 度，并保持一段時間，待感光膠中的有機成份燒去后才降溫取出。加熱過程同時起到氧化去除有機成份，并通過低熔點玻璃粉的熔融后再冷卻固化 的過程，加強了熒光粉顆粒間以及與LED出光表面間的結(jié)合度。實施例2將熒光粉與低熔點玻璃粉均勻混合后，加熱熔化玻璃粉使其在熒光粉顆粒的表面 形成一層包裹層。得到的材料再經(jīng)過碾磨、篩選，得到具有玻璃包裹層的熒光粉粉末。取聚乙烯醇(PVA)、感光劑重鉻酸銨(ADC)、具有玻璃包裹層的熒光粉顆粒和去離 子水混合均勻，形成穩(wěn)定的熒光粉顆粒在PVA中的分散體。采用點膠法將熒光粉感光膠分散體涂覆在藍色LED芯片表面。接通LED芯片正負(fù)極，利用芯片自發(fā)光實現(xiàn)感光膠的自曝光過程，熱水顯影后在 LED芯片出光表面得到熒光粉感光膠涂層。將具有熒光粉感光膠涂層的LED芯片放入加熱爐中，加熱到超過玻璃粉熔點的溫 度，并保持一段時間，待感光膠中的有機成份燒去后才降溫取出。加熱過程同時起到氧化去除有機成份，并通過低熔點玻璃粉的熔融后再冷卻固化 的過程，加強了熒光粉顆粒間以及與LED出光表面間的結(jié)合度。實施例3取聚乙烯醇(PVA)、感光劑重氮樹脂(Diazo)、熒光粉和去離子水混合均勻，形成 穩(wěn)定的熒光粉PVA分散體。采用點膠法將熒光粉感光膠分散體涂覆在藍色LED芯片表面。接通LED芯片正負(fù)極，利用芯片自發(fā)光實現(xiàn)感光膠的自曝光過程，熱水顯影后在 LED芯片出光表面得到熒光粉感光膠涂層。將具有熒光粉感光膠涂層的LED芯片放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧等離子轟擊 的辦法去除掉感光膠中的有機成份。實施例4取聚乙烯醇(PVA)、感光劑重鉻酸銨(ADC)、熒光粉、納米二氧化鈦粉和去離子水 混合均勻，形成穩(wěn)定的包含熒光粉的顆粒在PVA中的分散體。采用點膠法將熒光粉感光膠分散體涂覆在藍色LED芯片表面。接通LED芯片正負(fù)極，利用芯片自發(fā)光實現(xiàn)感光膠的自曝光過程，熱水顯影后在 LED芯片出光表面得到熒光粉感光膠涂層。將具有熒光粉感光膠涂層的LED芯片放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧等離子轟擊 的辦法去除感光膠中的有機成份。實施例5取聚乙烯醇(PVA)、感光劑重氮樹脂(Diazo)、熒光粉和去離子水混合均勻，形成 穩(wěn)定的熒光粉PVA分散體。采用點膠法將熒光粉感光膠分散體涂覆在晶圓上LED芯片組的表面。
接通LED芯片組的正負(fù)極，利用芯片自發(fā)光實現(xiàn)感光膠的自曝光過程，熱水顯影 后在各個LED芯片出光表面得到相應(yīng)的熒光粉感光膠涂層。將帶有熒光粉感光膠涂層的LED芯片組(晶圓)放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧 等離子轟擊的辦法去除掉感光膠中的有機成份。實施例6取聚乙烯醇(PVA)、感光劑重氮樹脂(Diazo)、熒光粉和去離子水混合均勻，形成 穩(wěn)定的熒光粉PVA分散體。采用點膠法將熒光粉感光膠分散體涂覆在晶圓上LED芯片組的表面。接通LED芯片組的正負(fù)極，利用芯片自發(fā)光實現(xiàn)感光膠的自曝光過程，熱水顯影 后在每個LED芯片出光表面得到相應(yīng)的熒光粉感光膠涂層。將帶有熒光粉感光膠涂層的LED芯片放入加熱設(shè)備中，300 350度加熱一段時間 直到燒掉涂層中的感光膠有機成份。
權(quán)利要求
一種LED熒光粉層制備方法，其特征在于，包括以下步驟①配制熒光粉與感光膠體的分散體將包含熒光粉的顆粒與感光膠體混合，均勻分散，形成熒光粉感光膠分散體-熒光粉粉漿；②涂覆將步驟①得到的分散體-熒光粉粉漿涂覆在LED出光面上，形成熒光粉感光膠分散體涂層；③曝光、顯影得到所需圖案的熒光粉感光膠分散體涂層；④去除感光膠去除熒光粉涂層中的感光膠成份，得到具有確定圖案的熒光粉層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟①中，包含熒 光粉的顆粒與感光膠體之間的比例為0. 05 1. 5g的顆粒物質(zhì)1ml的感光膠體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟①中，所用的 感光膠體為正型膠或者負(fù)型膠；包含熒光粉的顆粒中包括低熔點的玻璃粉，或者包括氧化 鈦、氧化硅、氧化鋯、氧化鋁、氧化鋅、氮化鎵、氮化碳中的一種或者幾種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟①中，所用的 感光膠體包括聚乙烯醇及其衍生物、聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯和聚乙烯 吡咯烷酮，感光劑是重鉻酸鹽、高錳酸鹽和重氮化合物中的一種或者它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟②中，涂覆是 旋涂法、噴涂法、點膠法、印刷法和浸漬法中的一種或者幾種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟③中曝光、顯 影過程中，采用LED芯片自身發(fā)光的自曝光方式，或者采用UV光結(jié)合掩模板的外曝光方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟④中去除熒光 粉涂層中的感光膠成份過程中，采用加熱氧化去膠、等離子轟擊去膠、氧等離子去膠和激光 去膠方法中的任何一種或者幾種組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，在步驟②中的涂覆過 程，所指的LED出光面是LED芯片的出光表面，或者是LED芯片出光方向上任意的一個光輸 出耦合結(jié)構(gòu)的表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，所述LED包括有機 LED、無機LED以及兩者的結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，對于不同熒光粉，重 復(fù)步驟①②③④實現(xiàn)LED出光面上的多種熒光粉層結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED熒光粉層的制備方法，其特征在于，當(dāng)包含熒光粉的顆 粒中包括有低熔點的玻璃粉時，步驟④進一步包括加熱涂層以達到熔化低熔點玻璃粉和去 除感光膠的效果。全文摘要
一種LED熒光粉層制備方法①配制熒光粉與感光膠體的分散體將包含熒光粉的顆粒與感光膠體按適當(dāng)比例混合，均勻分散，形成熒光粉感光膠分散體-熒光粉粉漿；②涂覆將步驟①得到的分散體-熒光粉粉漿涂覆在LED出光面上，形成熒光粉感光膠分散體涂層；③曝光、顯影得到所需圖案的熒光粉感光膠分散體涂層；④去除感光膠去除熒光粉涂層中的感光膠成份，得到具有確定圖案的熒光粉層。該方法能克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，在已獲得確定圖形的熒光粉涂層中去除掉制備工藝過程中所引入的有機成份，改善了熒光粉層的物理化學(xué)性質(zhì)，更好地滿足了后續(xù)封裝工藝對熒光粉層物化特性的要求，有利于實現(xiàn)高效的熒光粉轉(zhuǎn)換型LED(PCLED)器件。
文檔編號H01L33/50GK101887941SQ201010028129
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者萬遠濤, 何遠, 俱劍君, 胡玥, 饒海波, 高寒松 申請人:電子科技大學(xué)