專利名稱：大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光粉的涂布方法，尤其是涉及一種大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Lighting Emitting Diod)具有壽命長(zhǎng)、省電節(jié)能、反應(yīng)速度快、可靠性高和環(huán)保安全等優(yōu)點(diǎn)(張國(guó)義，陳志國(guó).固態(tài)照明光源的基石--氮化鎵基白光二極管，物理學(xué)和高新技術(shù)，2004，34(11))。隨著科技的進(jìn)步，LED的光效得到了很大的提高，白光LED應(yīng)用層面也已經(jīng)逐步被開(kāi)發(fā)出來(lái)，被喻為21世紀(jì)的主要照明光源。近幾年，大功率白光LED得到了飛速發(fā)展，已經(jīng)有進(jìn)入照明領(lǐng)域的趨勢(shì)，全世界很多科研生產(chǎn)部門(mén)都積極投于大功率白光LED的研發(fā)行列(甘彬，馮紅年，金尚忠.大功率白色發(fā)光二極管的特性研究，光學(xué)儀器，2005，27(5))。在傳統(tǒng)的小功率白光LED制作工程中，熒光粉的涂布方法主要是點(diǎn)粉，即將熒光粉和所用樹(shù)脂，按一定比例混合以后，點(diǎn)涂在LED的芯片和反射杯之上(龍樂(lè).發(fā)光二極管機(jī)構(gòu)及技術(shù)，電子與封裝，2004，4(4))。由于小功率芯片很小，點(diǎn)粉方式對(duì)發(fā)光效果影響不大；而如今LED已經(jīng)發(fā)展到大功率，熒光粉的涂布方法卻沒(méi)有大的改進(jìn)。但是大功率LED用芯片占據(jù)面積較大，有的已經(jīng)達(dá)到1.00mm×1.00mm，點(diǎn)粉方式會(huì)造成熒光粉分布不均勻，如在芯片側(cè)面和楞邊上，熒光粉相對(duì)較少，在芯片上表面中間部分相對(duì)較多，往往導(dǎo)致在發(fā)光過(guò)程中，側(cè)面和楞邊位置會(huì)透出藍(lán)光，在芯片上方發(fā)出熒光粉的本身顏色(黃，紅，綠)，這樣就會(huì)造成LED燈光在空間分布的不均勻，色溫不一致，出現(xiàn)諸如黃圈或藍(lán)圈等現(xiàn)象，影響照明效果和顯色性(1、Cao X A，Stokes E B，Sandvik P.Optimization ofcurrent spreading metal layer for GaN/InGaN-based light emitting diodes[J].SolidState Electronics，2002，461235-1239；2、Guo X，Schubert E F.Current crowding in GaN/InGaN lightemitting diodes on insulating substrates[J].J.Appl.Phys，2000，90(8)4191-4195)。
日本和美國(guó)一些廠家，現(xiàn)在利用電泳，噴涂，濺射等方法來(lái)改進(jìn)熒光粉的涂覆均勻性，雖然效果可以，但是過(guò)程復(fù)雜，成本太高，不大適合低成本批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熒光粉在芯片上分布均勻，消除光圈的效果較好，LED空間發(fā)光色溫差明顯減小，適合低成本批量生產(chǎn)大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉新型涂布方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是選擇波長(zhǎng)為440～470nm的藍(lán)光倒裝芯片，尺寸規(guī)格為1.00mm×1.00mm×0.10mm；基片的尺寸規(guī)格為2.00mm×1.50mm×0.20mm，芯片和基片的厚度均在0.15～0.35mm，但厚度略微不同的不銹鋼片制作模具；選擇黃、紅、綠3種顏色的熒光粉a，b，c，3種熒光粉的激發(fā)和發(fā)射峰的半高寬分別是a粉，EXa＝440-480nm，EMa＝510～560nm；b粉Exb＝460～580nm，EMb＝590～690nm；EXc＝400～460nm，EMc＝490～550nm；選擇硅樹(shù)脂作為熒光粉配膠，分為A/B兩種成份，折射率為1.45，粘度為1200厘泊(A)，1000厘泊(B)，固化條件是80℃下30-40min；選擇納米SiO2粉末作為觸變劑，其比表面積為100m2/g-300m2/g。
本發(fā)明的具體操作步驟如下1)制備模具在第一塊不銹鋼片上刻方孔A，在第二塊不銹鋼片上刻方孔B，將方孔A和方孔B的中心對(duì)齊，然后將兩塊不銹鋼片粘合在一起，得模具待用；2)利用回流焊接的方法將倒裝芯片焊接到基片上；3)取硅樹(shù)脂A和B，稱取熒光粉，按質(zhì)量比熒光粉∶硅樹(shù)脂A∶硅樹(shù)脂B＝(50～250)∶100∶100，稱取納米SiO2，按質(zhì)量比SiO2∶A∶B＝(2～20)∶100∶100，先將硅樹(shù)脂A和硅樹(shù)脂B與熒光粉進(jìn)行混合攪拌，待混合均勻以后將SiO2添加其中，研磨得粉膠混合物；4)將模具嵌套在芯片和基片上，使方孔B嵌套基片，起固定作用，方孔A嵌套在芯片四周，將攪拌均勻的粉膠混合物置于模具上表面，利用刮刀勻速刮過(guò)，用勻速升降裝置取下模具，完成熒光粉涂布；5)將涂布過(guò)熒光粉的芯片放入烘箱固化，即得到厚度均勻的熒光粉層。
方孔A的規(guī)格最好為1.10mm×(1.10～1.30mm)×1.30mm。方孔B的規(guī)格最好為2.00mm×1.50mm。方孔A四周和芯片4個(gè)側(cè)面之間的距離等于不銹鋼片超出芯片的厚度，即所要得到熒光粉層的厚度。所述的研磨可采用錐形磨。烘箱的溫度最好為80℃，固化的時(shí)間最好為30～40min。
與現(xiàn)有的大功率白光LED的熒光粉的點(diǎn)粉的方法相比較，本發(fā)明所制備的熒光粉其涂布比較均勻，在發(fā)光過(guò)程中，光圈得到消除，空間色溫差明顯減小，發(fā)光效率提高。與電泳、噴涂和濺射等方法相比較，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本較低，同時(shí)發(fā)光效率不會(huì)降低，適合低成本批量生產(chǎn)。


圖1和2為本發(fā)明實(shí)施例使用的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)制造的模具結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例模具和芯片的嵌套組合方式示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例的涂覆效果示意圖。
具體實(shí)施例以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1參見(jiàn)圖1～5，首先制備模具，選擇不銹鋼片3和4，不銹鋼片3的厚度為0.20mm，在其上刻規(guī)格為1.10mm×1.10mm的方孔5，不銹鋼片4的厚度為0.15mm，其上的方孔6的規(guī)格為2.00mm×1.50mm。取硅樹(shù)脂A 10.00g和硅樹(shù)脂B 10.00g，稱取5.00g熒光粉黃粉a，將熒光粉黃粉a和硅樹(shù)脂A與硅樹(shù)脂B混合攪拌15min，待混合均勻以后稱取納米SiO2粉0.80g加入其中，并一起倒入錐形磨繼續(xù)混合均勻。將模具嵌套在芯片1和基片2上，使2.00mm×1.50mm的方孔6嵌套基片2，起固定作用，方孔5嵌套在芯片1四周，方孔5四周和芯片1四個(gè)側(cè)面之間的距離7約等于不銹鋼片超出芯片1的厚度，即所要得到熒光粉層的厚度。在模具上表面加上混合后的膠粉混合物，利用不銹鋼刮刀勻速刮過(guò)，利用勻速升降裝置取下模具，涂布完成。將涂布好的芯片放入烘箱，80℃下烘烤固化30min即可。這樣在芯片的四周和上表面上都涂布有厚度為0.10mm熒光粉層8，非常均勻。本實(shí)施例得到的熒光粉層8比較薄，可以得到色溫相對(duì)高的發(fā)光效果，同時(shí)消除了光圈，色溫分布一致。
芯片1選擇波長(zhǎng)為440～470nm的藍(lán)光倒裝芯片(參見(jiàn)圖1)，尺寸規(guī)格為1.00mm×1.00mm×0.10mm；基片2的尺寸規(guī)格為2.00mm×1.50mm×0.20mm；芯片1和基片2的厚度均在0.15～0.35mm，不銹鋼片3和4的厚度略微不同。熒光粉黃粉a的激發(fā)和發(fā)射峰的半高寬分別是EXa＝440-480nm，EMa＝510～560nm。選擇硅樹(shù)脂作為熒光粉配膠，分為硅樹(shù)脂A和硅樹(shù)脂B兩種成份，折射率為1.45，粘度分別為1200厘泊(A)，1000厘泊(B)，選擇納米SiO2粉末作為觸變劑，其比表面積為100～300m2/g。
實(shí)施例2與實(shí)施例1類似，首先制備模具，選擇不銹鋼片3和4，不銹鋼片3的厚度為0.25mm，在其上刻規(guī)格為1.15mm×1.15mm的方孔5，不銹鋼片4的厚度為0.15mm，其上的方孔6的規(guī)格為2.00mm×1.50mm。取10.00g硅樹(shù)脂A和10.00g硅樹(shù)脂B，稱取7.50g熒光粉黃粉a，將熒光粉黃粉a和硅樹(shù)脂A與硅樹(shù)脂B混合攪拌20min，待混合均勻以后稱取納米SiO2粉0.80g加入其中，并一起倒入錐形磨繼續(xù)混合均勻。將模具嵌套在芯片1和基片2上，使2.00mm×1.50mm的方孔6嵌套基片2，起固定作用，方孔5嵌套在芯片1四周，方孔5四周和芯片1四個(gè)側(cè)面之間的距離7約等于鋼片超出芯片的厚度，即所要得到熒光粉層的厚度。在模具上表面加上混合后的膠粉混合物，利用不銹鋼刮刀勻速刮過(guò)，利用勻速升降裝置取下模具，涂布完成。將涂布好的芯片放入烘箱，80℃下烘烤固化40min即可。這樣在芯片的四周和上表面上都涂布有厚度為0.15mm的熒光粉層8，非常均勻。本實(shí)施例得到的熒光粉層厚度中等，可以得到中等色溫的發(fā)光效果，同時(shí)消除了光圈，色溫分布也一致。
實(shí)施例3與實(shí)施例1類似，首先制備模具，選擇不銹鋼片3和4，不銹鋼片3的厚度為0.30mm，在其上刻規(guī)格為1.2mm×1.2mm的方孔。不銹鋼片4的厚度為0.15mm，其上的方孔規(guī)格為2.00mm×1.50mm。取10.00g硅樹(shù)脂A和10.00g硅樹(shù)脂B，稱取10.00g熒光粉黃粉a，將熒光粉黃粉a和硅樹(shù)脂A與硅樹(shù)脂B膠混合攪拌，待均勻以后稱取納米SiO2粉0.80g加入其中，并一起倒入錐形磨繼續(xù)混合均勻。將模具嵌套在芯片1和基片2上，使2.00mm×1.50mm的方孔6嵌套基片2，起固定作用，方孔5嵌套在芯片1四周，方孔5四周和芯片1四個(gè)側(cè)面之間的距離7約等于鋼片超出芯片的厚度，即所要得到熒光粉層的厚度。在模具上表面加上混合后的膠粉混合物，利用不銹鋼刮刀勻速刮過(guò)，利用勻速升降裝置取下模具，涂布完成。將涂布好的芯片放入烘箱，80℃下烘烤固化35min即可。這樣在芯片的四周和上表面上都涂布有熒光粉層0.20mm，非常均勻。本實(shí)施例得到的熒光粉層厚度較厚，適宜獲得低色溫的發(fā)光效果，同時(shí)消除光圈，使色溫分布一致。
實(shí)施例4與實(shí)施例1類似，首先制備模具，選擇不銹鋼片3和4，不銹鋼片3的厚度為0.20mm，在其上刻規(guī)格為1.10mm×1.10mm的方孔5，不銹鋼片4的厚度為0.15mm，其上的方孔6規(guī)格為2.00mm×1.50mm。取10.00g硅樹(shù)脂A和10.00g硅樹(shù)脂B，稱取7.00g熒光粉紅粉b和3.00g熒光粉綠粉c，將熒光粉紅粉b和熒光粉綠粉c以及硅樹(shù)脂A和硅樹(shù)脂B膠混合攪拌，待均勻以后稱取納米SiO2粉0.80g加入其中，并一起倒入錐形磨繼續(xù)混合，約10min即可。將模具嵌套在芯片1和基片2上，使2.00mm×1.50mm的方孔6嵌套基片2，起固定作用，方孔5嵌套在芯片1四周，方孔5四周和芯片1四個(gè)側(cè)面之間的距離7約等于鋼片超出芯片的厚度，即所要得到熒光粉層的厚度。在模具上表面加上混合后的膠粉混合物，利用不銹鋼刮刀勻速刮過(guò)，利用勻速升降裝置取下模具，涂布完成。將涂布好的芯片放入烘箱，80℃下烘烤固化36min即可。這樣在芯片的四周和上表面上都涂布有厚度為0.10mm的熒光粉層8，非常均勻。本實(shí)施例得到的熒光粉層厚度較薄，同時(shí)利用兩種顏色的熒光粉進(jìn)行調(diào)配，使色溫可以在大范圍內(nèi)變動(dòng)；可以消除光圈，使色溫分布一致。
本實(shí)施例選擇2種顏色的熒光粉，即熒光粉紅粉b和熒光粉綠粉c，2種熒光粉的激發(fā)和發(fā)射峰的半高寬分別是熒光粉紅粉bExb＝460～580nm，EMb＝590～690nm；熒光粉綠粉cEXc＝400～460nm，EMc＝490～550nm。
權(quán)利要求
1.大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，其特征在于其步驟如下1)制備模具在第一塊不銹鋼片上刻方孔A，在第二塊不銹鋼片上刻方孔B，將方孔A和方孔B的中心對(duì)齊，然后將兩塊不銹鋼片粘合在一起，得模具待用；2)利用回流焊接的方法將倒裝芯片焊接到基片上；3)取硅樹(shù)脂A和B，稱取熒光粉，按質(zhì)量比熒光粉∶硅樹(shù)脂A∶硅樹(shù)脂B＝(50～250)∶100∶100，稱取納米SiO2，按質(zhì)量比SiO2∶A∶B＝(2～20)∶100∶100，先將硅樹(shù)脂A和硅樹(shù)脂B與熒光粉進(jìn)行混合攪拌，待混合均勻以后將SiO2添加其中，研磨得粉膠混合物；4)將模具嵌套在芯片和基片上，使方孔B嵌套基片，起固定作用，方孔A嵌套在芯片四周，將攪拌均勻的粉膠混合物置于模具上表面，利用刮刀勻速刮過(guò)，用勻速升降裝置取下模具，完成熒光粉涂布；5)將涂布過(guò)熒光粉的芯片放入烘箱固化，即得到厚度均勻的熒光粉層。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，其特征在于方孔A的規(guī)格為1.10mm×(1.10～1.30mm)×1.30mm。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，其特征在于方孔B的規(guī)格為2.00mm×1.50mm。
4.如權(quán)利要求1所述的大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，其特征在于方孔A四周和芯片4個(gè)側(cè)面之間的距離等于不銹鋼片超出芯片的厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，其特征在于所述的研磨采用錐形磨。
6.如權(quán)利要求1所述的大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，其特征在于烘箱的溫度為80℃。
7.如權(quán)利要求1所述的大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，其特征在于固化的時(shí)間為30～40min。
全文摘要
大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉涂布方法，涉及一種熒光粉的涂布方法。提供一種熒光粉在芯片上分布均勻，消除光圈的效果較好，LED空間發(fā)光色溫差明顯減小，適合低成本批量生產(chǎn)大功率白光發(fā)光二極管的熒光粉新型涂布方法。在二塊不銹鋼片上分別刻方孔A與B，兩方孔中心對(duì)齊后粘在一起得模具；倒裝芯片焊接到基片上；取硅樹(shù)脂A和B，稱取熒光粉和納米SiO
文檔編號(hào)H01L33/00GK101071832SQ20071000898
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者熊兆賢, 劉永璽 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)