白光led封裝工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種白光LED封裝工藝，包括在LED晶片（2）上形成第一熒光粉層（3）的步驟和形成第二熒光粉層（4）的步驟，形成第二熒光粉層的步驟為：將第二熒光粉膠模封在第一熒光粉層（3）上，所述第二熒光粉膠包括第二熒光粉和第二膠體，所述第二熒光粉粒徑小于1μm。所述第二熒光粉為無機(jī)熒光粉、量子點(diǎn)、有機(jī)發(fā)光材料三者中的一種或多種；所述第二熒光粉和第二膠體質(zhì)量比例不高于5：100。本發(fā)明通過兩種粒徑熒光粉的搭配使用，既能使LED保持足夠的亮度，又能克服熒光粉的沉降問題，還可以調(diào)整藍(lán)光的吸收來提高LED顏色均勻性，可以獲得空間顏色均勻性很好的白光LED。
【專利說明】白光LED封裝工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED封裝工藝，特別涉及一種白光LED的封裝工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是一種半導(dǎo)體光源，LED與其它光源諸如白熾燈相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，LED通常具有較長的壽命、較好的穩(wěn)定性、較快的開關(guān)特性以及較低的能耗。隨著LED作為新一代光源日益深入人們的生活，其應(yīng)用也越來越廣泛。在合成白光方面，最常用的方式是在發(fā)藍(lán)光的LED晶片上放置波長轉(zhuǎn)換材料，例如黃色熒光粉，在LED晶片上的波長轉(zhuǎn)換材料層會吸收一些LED發(fā)出的光子,并將它們向下轉(zhuǎn)換(down-convert)為可見光波長的光，從而產(chǎn)生具有藍(lán)色和黃色波長光的雙色光源。如果產(chǎn)生的黃光和藍(lán)光有正確的比例，那么人眼會感受到白光。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，LED的封裝工藝一般包括固晶、焊線、涂膠、烘烤等步驟，其中涂膠步驟通常將粒徑在10-15 μ m的大粒徑熒光粉按照一定比例混合在硅膠中，用過點(diǎn)膠設(shè)備將熒光粉與膠的混合物涂覆在LED晶片上，然而，大粒徑熒光粉在點(diǎn)膠過程中容易出現(xiàn)熒光粉沉降的問題，使得熒光粉在膠體中的分布不均勻，由此導(dǎo)致封裝出的白光LED出現(xiàn)顏色偏差，就是通常所說的黃圈現(xiàn)象。在其它技術(shù)方案中，涂膠也可以通過保型涂覆技術(shù)LED晶片表面涂覆非常均勻的熒光粉層，但是，由于藍(lán)光LED晶片本身的發(fā)光強(qiáng)度在空間的分布具有不等值的特點(diǎn)，對于保型涂覆而言，強(qiáng)度值較大的藍(lán)光通過中心區(qū)域熒光粉層的距離比通過邊緣區(qū)域熒光粉層的距離短，由此導(dǎo)致中心區(qū)域色溫值高而邊緣區(qū)域色溫值低，同樣會出現(xiàn)顏色偏差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種白光LED封裝工藝，使用該工藝封裝的LED能夠獲得較好的空間顏色均勻性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的白光LED封裝工藝包括在LED晶片上形成第一熒光粉層的步驟，還包括形成第二熒光粉層的步驟?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了解決熒光粉沉降的問題，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員一般考慮使用熒光粉沉降、離心沉淀等方法來提高LED的顏色均勻性，但是由于這些手段需要精確控制沉降、離心的速度和時(shí)間問題，如果控制不好，不僅不能提高顏色均勻性，還可能影響LED的發(fā)光效率。在長期的實(shí)踐和探索中，發(fā)明人提出了增設(shè)第二熒光粉層的方案，該方案中采用納米級的無機(jī)熒光粉顆粒、量子點(diǎn)或有機(jī)發(fā)光材料等材料作為第二熒光粉層模封在LED上，可以有效克服熒光粉的沉降問題，提高LED顏色均勻性。
[0006]進(jìn)一步，上述形成第二熒光粉層的步驟為:將第二熒光粉膠模封在第一熒光粉層上，其中，第二熒光粉膠包括第二熒光粉和第二膠體，第二熒光粉粒徑小于I μ m。其中，本方案中的模封為LED封裝時(shí)常用的模封方式，其具體是指將第二熒光粉膠放置在模型中，模型及其內(nèi)的第二熒光粉膠對LED晶片及其上之前涂覆的第一熒光粉層的進(jìn)行密封，模封完后，第二熒光粉膠形成的第二熒光粉層的形狀與模型的形狀相同。
[0007]進(jìn)一步，上述第二熒光粉為無機(jī)熒光粉、量子點(diǎn)、有機(jī)發(fā)光材料三者中的一種或多種，可根據(jù)任意比例配置，其配比不影響空間顏色均勻性，上述第二熒光粉和第二膠體質(zhì)量比例不高于5:100，防止影響LED的發(fā)光效果。本方案中的量子點(diǎn)為常用的尺寸小于或者接近于波爾半徑、具有明顯的量子效應(yīng)的納米顆粒，例如CdS、ZnS、CdSe等，其可以被激發(fā)發(fā)光，具有光化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于發(fā)光器件中；無機(jī)熒光粉為LED封裝用的常規(guī)無機(jī)熒光粉，可以為釔鋁石榴石體系熒光粉、硅酸鹽熒光粉、氮化物或氮氧化物熒光粉等；有機(jī)發(fā)光材料為可以被420nnT470nm藍(lán)光有效激發(fā)的有機(jī)材料，例如羅丹明類染料、香豆素類染料、芴類染料或芪類染料等。
[0008]進(jìn)一步，上述白光LED封裝工藝還包括二次烘烤步驟，該步驟具體為:將形成了第二熒光粉層的LED晶片放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出。
[0009]進(jìn)一步，上述在LED晶片上形成第一熒光粉層的步驟為將第一熒光粉膠涂覆在LED晶片上，該第一突光粉膠包括第一突光粉和第一膠體，其中第一突光粉與第一膠體的質(zhì)量比例為3:100-10:100，第一熒光粉為粒徑為X的白光LED熒光粉，其中，8 μ m = X = 20 μ m ;在形成第一熒光粉層和形成第二熒光粉層步驟之間還包括烘烤步驟:將涂覆有第一熒光粉膠的LED晶片放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出。本方案中，烘烤步驟和二次烘烤步驟所采用的烘烤方式與現(xiàn)有的LED封裝中使用的烘烤方式相同，只是其烘烤時(shí)間為1-3小時(shí)，烘烤溫度為100-150攝氏度；本步驟中的白光LED熒光粉是指現(xiàn)有白光LED封裝過程中使用的熒光粉，其可以為釔鋁石榴石熒光粉、硅酸鹽熒光粉、氮化物熒光粉等；上述第一膠體和第二膠體為硅膠或環(huán)氧膠。
[0010]進(jìn)一步，在LED晶片上形成第一熒光粉層的步驟具體包括:
(a-Ι)配置第一突光粉膠:選擇第一膠體100份、粒徑為X的白光LED突光粉3_10份，其中，8μπι=χ = 20 μ m，混 合并攪拌均勻、除氣，獲得第一熒光粉膠；
(a-2)涂覆:將第一熒光粉膠采用點(diǎn)膠方式或保型涂覆方式涂覆在LED晶片上。
[0011]進(jìn)一步，上述形成第二熒光粉層的步驟包括:
(b-Ι)配置第二熒光粉膠:選擇粒徑小于I μ m的無機(jī)熒光粉、量子點(diǎn)、有機(jī)發(fā)光材料三者中的一種或多種作為第二突光粉，取第二膠體100份、第二突光粉5份以下,混合并攪拌均勻、除氣，獲得第二熒光粉膠；
(b-2)模封:將第二熒光粉膠模封在涂覆有第一熒光粉膠并經(jīng)烘烤步驟處理后的LED晶片上。
[0012]進(jìn)一步，為使第二熒光粉層更好地調(diào)整藍(lán)光的吸收從而提高LED顏色均勻性，步驟(b-2)中采用半球形透鏡外殼將第二熒光粉膠模封在烘烤后的LED晶片上，在第一熒光粉層上方形成半球狀第二突光粉層。
[0013]進(jìn)一步，上述第二熒光粉膠中，第二熒光粉與第二膠體的質(zhì)量比例不高于3:100,可以在完全不影響LED發(fā)光效率的情況下有效克服熒光粉沉降問題。
[0014]進(jìn)一步，上述第一突光粉的粒徑為15 μ m ;第一突光粉與第一膠體的質(zhì)量比例為7:100 ;上述第二熒光粉的粒徑為300nm ;第二熒光粉與第二膠體的質(zhì)量比例為1:100。本方案中，第一熒光粉和第二熒光粉粒徑的選擇以及與膠體的質(zhì)量比例選擇，可以使得白光LED的空間色溫偏差降到一個非常低的程度，可低至±50K以內(nèi)，獲得較佳的空間顏色均勻性。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過兩種粒徑熒光粉的搭配使用，可以非常容易的獲得空間顏色均勻性很好的白光LED產(chǎn)品。其中，第一熒光粉層使用大粒徑熒光粉，使LED保持足夠的亮度，第二熒光粉層使用粒徑為納米量級的無機(jī)熒光粉顆粒、量子點(diǎn)或有機(jī)發(fā)光材料，可以有效克服熒光粉的沉降問題，并且第二熒光粉層具有半球結(jié)構(gòu)，可以很好的調(diào)整藍(lán)光的吸收來提高LED顏色均勻性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例4的LED剖面結(jié)構(gòu)圖；
圖2為實(shí)施例3中的LED剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖例說明:1、基板；2、LED晶片；3、第一熒光粉層；4、第二熒光粉層；5、透鏡外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0019]【實(shí)施例1】 一種白光LED封裝工藝，包括以下步驟:
Ca)將藍(lán)光LED晶片2在基板I上固晶、焊線；
(b)配制第一熒光粉膠:選擇粒徑8μ m的商用黃色熒光粉YAG-04混合在信越5547硅膠中，熒光粉與膠的比例為10:100，攪拌、除氣，獲得第一熒光粉膠；
(c)將第一熒光粉膠采用保型涂覆方法在LED晶片2上形成第一熒光粉層3；
Cd)將涂覆有第一熒光粉層3的LED晶片2放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出；
Ce)配制第二熒光粉膠:將粒徑為300nm的YAG = Ce無機(jī)熒光粉混合在道康寧6650硅
膠中，YAG = Ce熒光粉與道康寧6650硅膠的比例控制在5:100，攪拌、除氣，獲得第二熒光粉膠；
Cf)將第二熒光粉膠通過半球形透鏡外殼模封在步驟(d)中涂覆有第一熒光粉層3并固化后的LED晶片2上，在第一熒光粉層3上方形成半球狀第二熒光粉層4，其剖面結(jié)構(gòu)圖見圖1，圖1中第二熒光粉層4外即為LED的透鏡外殼5 ；
(g)將步驟(f)的半成品放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出。
[0020]本實(shí)施例封裝的白光LED產(chǎn)品其空間色溫偏差在±200K以內(nèi)，具有極佳的空間顏色均勻性。
[0021]【實(shí)施例2】
一種白光LED封裝工藝，包括以下步驟:
Ca)將藍(lán)光LED晶片2在基板I上固晶、焊線；
(b)配制第一熒光粉膠:將粒徑10μ m的商用黃色熒光粉YAG-04與橙色熒光粉05742(黃色熒光粉YAG-04與橙色熒光粉05742的比例為7:3)混合在信越5547硅膠中，熒光粉與膠的比例為6.5:100，攪拌、除氣，獲得第一熒光粉膠；
(c)將第一熒光粉膠采用點(diǎn)膠涂覆方法在LED晶片2上形成第一熒光粉層3；(d)將涂覆有第一熒光粉層3的LED晶片2放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出；
Ce)配制第二熒光粉膠:將粒徑為5nm的CdS量子點(diǎn)混合在道康寧6650硅膠中，熒光
粉與膠的比例控制在3:100，攪拌、除氣，獲得第二熒光粉膠；
(f)將第二熒光粉膠通過半球形透鏡外殼模封在步驟(d)中涂覆有第一熒光粉層3并固化后的LED晶片2上，在第一熒光粉層3上方形成半球狀第二熒光粉層4，其剖面結(jié)構(gòu)圖見圖1 ;
(g)將步驟(f)的半成品放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出。
[0022]本實(shí)施例封裝的白光LED產(chǎn)品其空間色溫偏差在±200K以內(nèi)，具有極佳的空間顏色均勻性。
[0023]【實(shí)施例3】
一種白光LED封裝工藝，包括以下步驟:
Ca)將藍(lán)光LED晶片在基板上固晶、焊線；
(b)配制第一熒光粉膠:將粒徑20μ m的商用黃色熒光粉YAG-04與氮化物紅色熒光粉(黃色熒光粉YAG-04與氮化物紅色熒光粉的比例為6:4)混合在環(huán)氧膠中，熒光粉與膠的比例為3:100，混合、攪拌、除氣，獲得第一熒光粉膠；
(c)將第一熒光粉膠采用點(diǎn)膠涂覆方法在LED晶片2上形成第一熒光粉層3；
Cd)將涂覆有第一熒光粉層3的`LED晶片2放入烘箱中固化，烘烤時(shí)間為1-3小時(shí)，烘烤溫度為100-150攝氏度，冷卻至室溫后取出；
(e)配制第二熒光粉膠:將有機(jī)發(fā)光材料R-6G溶解在第二膠體一模封膠中，熒光粉與膠的比例控制在2:100，攪拌、除氣，獲得第二熒光粉膠；
Cf)將第二熒光粉膠用模封機(jī)直接在步驟(d)中涂覆有第一熒光粉層3的LED晶片2上模封成透鏡，在第一突光粉層3上方形成半球狀第二突光粉層4,即可獲得具有極佳空間顏色均勻性的白光LED產(chǎn)品，產(chǎn)品剖面圖見圖2。
[0024]本實(shí)施例封裝的白光LED產(chǎn)品其空間色溫偏差在±200K以內(nèi)，具有極佳的空間顏色均勻性。
[0025]【實(shí)施例4】
一種白光LED封裝工藝，包括以下步驟:
Ca)將藍(lán)光LED晶片2在基板I上固晶、焊線；
(b)配制第一熒光粉膠:選擇粒徑15μ m的商用黃色熒光粉YAG-04混合在信越5547硅膠中，熒光粉與膠的比例為7:100，攪拌、除氣，獲得第一熒光粉膠；
(c)將第一熒光粉膠采用保型涂覆方法在LED晶片2上形成第一熒光粉層3；
Cd)將涂覆有第一熒光粉層3的LED晶片2放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出；
Ce)配制第二熒光粉膠:將粒徑為300nm的YAG:Ce熒光粉混合在環(huán)氧膠中，熒光粉與
膠的比例控制在1: 100，除氣，獲得第二熒光粉膠；
Cf)將第二熒光粉膠通過半球形透鏡外殼模封在步驟(d)中涂覆有第一熒光粉層3的LED晶片2上，在第一熒光粉層3上方形成半球狀第二熒光粉層4，其剖面結(jié)構(gòu)圖見圖1 ;
(g)將步驟(f)的半成品放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出，即可獲得具有極佳空間顏色均勻性的白光LED產(chǎn)品，本實(shí)施例中的白光LED的空間色溫偏差在± 50K以內(nèi)。
[0026]【對比例】本對比例是實(shí)施例1至4與現(xiàn)有技術(shù)中常用LED封裝工藝的對比，通過對比例可以看出，本發(fā)明的LED封裝工藝可以使白光LED的空間色溫偏差降低到±200K以內(nèi)，而現(xiàn)有技術(shù)的封裝工藝的空間色溫偏差在±900Κ以上，使用本發(fā)明的封裝工藝獲得的空間顏色均勻性更好。
[0027]
【權(quán)利要求】
1.白光LED封裝工藝，包括在LED晶片(2)上形成第一熒光粉層(3)的步驟，其特征在于，還包括形成第二熒光粉層(4)的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，所述形成第二熒光粉層(4)的步驟為:將第二熒光粉膠模封在第一熒光粉層(3)上，所述第二熒光粉膠包括第二熒光粉和第二膠體，所述第二熒光粉粒徑小于I μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，所述第二熒光粉為無機(jī)熒光粉、量子點(diǎn)、有機(jī)發(fā)光材料三者中的一種或多種；所述第二熒光粉和第二膠體質(zhì)量比例不高于 5:100。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，還包括二次烘烤步驟，該步驟具體為:將形成了第二熒光粉層(4)的LED晶片(2)放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，所述在LED晶片(2)上形成第一熒光粉層(3)的步驟為將第一熒光粉膠涂覆在LED晶片(2)上，所述第一熒光粉膠包括第一熒光粉和第一膠體，其中第一熒光粉與第一膠體的質(zhì)量比例為3:100-10:100，所述第一熒光粉為粒徑為X的白光LED熒光粉，其中，8μπι = X ^ 20 μ m;在形成第一熒光粉層(3)和形成第二熒光粉層(4)步驟之間還包括烘烤步驟:將涂覆有第一熒光粉膠的LED晶片(2)放入烘箱中固化，冷卻至室溫后取出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，所述在LED晶片(2)上形成第一熒光粉層(3)的步驟具體`包括: (a-Ι)配置第一突光粉膠:選擇第一膠體100份、粒徑為X的白光LED突光粉3_10份，其中，8μπι = χ = 20 μ m，混合并攪拌均勻、除氣，獲得第一熒光粉膠； (a-2)涂覆:將第一熒光粉膠采用點(diǎn)膠方式或保型涂覆方式涂覆在LED晶片(2)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，所述形成第二熒光粉層(4)的步驟具體包括: (b-Ι)配置第二熒光粉膠:選擇粒徑小于I μ m的無機(jī)熒光粉、量子點(diǎn)、有機(jī)發(fā)光材料三者中的一種或多種作為第二突光粉，取第二膠體100份、第二突光粉5份以下,混合并攪拌均勻、除氣，獲得第二熒光粉膠； (b-2)模封:將第二熒光粉膠模封在涂覆有第一熒光粉膠并經(jīng)烘烤步驟處理后的LED晶片(2)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，步驟(b-2)中，采用半球形透鏡外殼將第二熒光粉膠模封在烘烤后的LED晶片(2)上，在第一熒光粉層(3)上方形成半球狀第二突光粉層(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，所述第二熒光粉膠中，第二熒光粉與第二膠體的質(zhì)量比例不高于3:100。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一所述的白光LED封裝工藝，其特征在于，所述第一熒光粉的粒徑為15 μ m ;第一熒光粉與第一膠體的質(zhì)量比例為7:100 ;所述第二熒光粉的粒徑為300nm ;第二熒光粉與第二膠體的質(zhì)量比例為1:100。
【文檔編號】H01L33/50GK103489996SQ201310403054
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】馬文波, 王建全, 梁麗, 陳可 申請人:四川柏獅光電技術(shù)有限公司