專利名稱：一種光刻膠組合物和一種led表面制備熒光層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光刻膠組合物和一種LED表面制備熒光粉層的方法。
背景技術(shù)：
LED (發(fā)光二極管，Light-Emitting Diode)是一類可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光和輻射能的發(fā)光器件，具有效率高、功耗小、壽命長、發(fā)光質(zhì)量高、光色純、可靠性高、驅(qū)動(dòng)電壓低、結(jié)構(gòu)牢固等優(yōu)點(diǎn)。利用LED芯片激發(fā)熒光粉的光致轉(zhuǎn)換的方法是目前LED實(shí)現(xiàn)白光的主要途徑，主要是通過藍(lán)光LED芯片加上黃色熒光粉制得的，因此熒光粉層的結(jié)構(gòu)、厚度、 特性對(duì)LED燈的性能有很大的影響。光刻膠主要用于與熒光粉共混使熒光粉均勻分散，目前市場(chǎng)上的光刻膠主要采用丙烯酸樹脂，但是丙烯酸樹脂粘度很稀，難以在LED芯片表面形成厚膜，另外光刻膠粘度太稀熒光粉也難以在光刻膠中均有分散。目前國內(nèi)的LED燈制備主要采用灌封工藝，主要是通過將熒光粉與硅膠或環(huán)氧樹脂混合均勻后再點(diǎn)膠于LED芯片表面。該工藝一方面導(dǎo)致熒光粉層的厚度不均勻，中間厚、 邊緣薄，呈球冠狀，LED燈中間通過熒光粉轉(zhuǎn)化的黃光明顯多于邊緣部分，使得LED燈發(fā)出的白光顏色不均勻，局部出現(xiàn)偏黃或者偏藍(lán)的不均勻光斑；另外，每個(gè)芯片的點(diǎn)膠量難以精確控制，導(dǎo)致同一批點(diǎn)膠的芯片色溫不一樣，LED燈的一致性不好，在對(duì)色溫一致性要求比較高的領(lǐng)域，限制了 LED燈的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的光刻膠粘度低、LED芯片表面熒光粉層厚度不均勻、LED燈一致性不好的技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種光刻膠組合物，所述光刻膠組合物中含有20_40wt%的樹脂， 20-30wt%的所述樹脂對(duì)應(yīng)的單體，l-16wt%的感光劑和M-50wt%的溶劑；所述樹脂選自甲基丙烯酸樹脂、有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚醚丙烯酸酯樹脂、聚丙烯酸丙酯樹脂中的至少一種。本發(fā)明還提供了一種LED表面制備熒光層的方法，包括以下步驟
1)將熒光粉與光刻膠組合物均勻混合后涂覆于LED芯片表面，在LED芯片表面形成熒光涂層；所述光刻膠組合物為本發(fā)明提供的光刻膠組合物；
2)對(duì)熒光涂層進(jìn)行曝光顯影，然后熱處理，在LED芯片表面形成熒光粉層；
3)在熒光粉層表面涂覆增透劑，干燥形成增透膜。本發(fā)明提供的光刻膠組合物中，通過對(duì)樹脂種類的選擇，以及對(duì)樹脂、樹脂對(duì)應(yīng)單體的含量控制在合適的范圍之內(nèi)，使得本發(fā)明的光刻膠組合物的粘度適當(dāng)，熒光粉在光刻膠組合物中的分散性良好，從而可在LED芯片表面形成厚度為10-100微米的厚膜熒光涂層。
本發(fā)明提供的LED表面制備熒光層的方法，光刻膠組合物的粘度適當(dāng)，熒光粉能均勻分散于光刻膠組合物中；另外，本發(fā)明中采用涂覆的方式在LED芯片表面形成熒光粉層，熒光粉層厚度均勻，涂覆用量可控，從而可使LED燈發(fā)出的白光顏色均勻，并提高其色
溫一致性。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種光刻膠組合物，所述光刻膠組合物中含有20_40wt%的樹脂， 20-30wt%的所述樹脂對(duì)應(yīng)的單體，l-16wt%的感光劑和M-50wt%的溶劑；所述樹脂選自甲基丙烯酸樹脂、有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚醚丙烯酸酯樹脂、聚丙烯酸丙酯樹脂中的至少一種。本發(fā)明的發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)樹脂種類進(jìn)行選擇，使熒光粉在光刻膠組合物中的分散性良好；然后控制光刻膠組合物中樹脂和對(duì)應(yīng)單體的含量，控制光刻膠組合物的粘度，使得采用本發(fā)明的光刻膠組合物能在LED芯片表面形成厚度為10-100微米的厚膜熒光涂層。具體地，本發(fā)明中，所述光刻膠組合物中，樹脂的含量為20_40wt%，樹脂對(duì)應(yīng)的單體的含量為20-30wt%，感光劑的含量為l_16wt%，溶劑的含量為M-50wt%。優(yōu)選情況下，光刻膠組合物中，樹脂的含量為30_40wt%，樹脂對(duì)應(yīng)的單體的含量為 20-25wt%o本發(fā)明中，所述樹脂為丙烯酸類樹脂，具體選自甲基丙烯酸樹脂、有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚醚丙烯酸酯樹脂、聚丙烯酸丙酯樹脂中的至少一種。本發(fā)明的光刻膠組合物中，感光劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的各種疊氮醌類化合物，例如可以采用偶氮二異丁腈(AIBN)U，2- 二疊氮醌-4-磺酸酯、1，2- 二疊氮-5-磺酸酯或1，2-二疊氮醌-6-磺酸酯。本發(fā)明中，溶劑采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的各種溶劑，例如可以選自為乙酸丙二醇單甲基醚酯、環(huán)己酮、乳酸乙酯中的至少一種。本發(fā)明還提供了一種LED表面制備熒光層的方法，包括以下步驟
1)將熒光粉與光刻膠組合物均勻混合后涂覆于LED芯片表面，在LED芯片表面形成熒光涂層；所述光刻膠組合物為本發(fā)明提供的光刻膠組合物；
2)對(duì)熒光涂層進(jìn)行曝光顯影，然后熱處理，在LED芯片表面形成熒光粉層；
3)在熒光粉層表面涂覆增透劑，干燥形成增透膜。根據(jù)本發(fā)明的方法，先將熒光粉與光刻膠組合物混合均勻，然后涂覆于LED芯片表面，從而在LED芯片表面形成熒光涂層。其中，所述光刻膠組合物即為本發(fā)明提供的光刻膠組合物。以100重量份的熒光粉為基準(zhǔn)，光刻膠組合物的用量為200-1000重量份。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，還包括在LED芯片表面形成熒光涂層之前，在 LED芯片表面涂覆增粘劑形成增粘層的步驟。所述增粘層用于提高熒光涂層與LED芯片的粘附力，使得熒光涂層在使用過程中不會(huì)從LED芯片表面脫離。所述增粘劑可采用各種硅烷類偶聯(lián)劑，例如可以采用HMDS、KH-560、KH-570或KH-550。本發(fā)明中，增粘層的厚度不宜過大，以免降低LED芯片的藍(lán)光透過率，因此增粘劑的用量不宜過大；例如，可以將LED芯片置于增粘劑噴霧中，從而在LED芯片表面涂覆上增粘劑形成增粘層。
根據(jù)本發(fā)明的方法，對(duì)熒光涂層進(jìn)行曝光顯影。所述對(duì)熒光涂層進(jìn)行曝光顯影的步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，即為將表面具有熒光涂層的LED芯片置于紫外光下進(jìn)行輻射；LED芯片表面紫外光輻射區(qū)域的熒光涂層在顯影后被保留，未輻射區(qū)域的熒光涂層被顯影去除，從而在LED芯片形成構(gòu)成所需圖案的熒光粉層。優(yōu)選情況下，曝光劑量為 100-500mj/cm2。曝光顯影完成后，然后進(jìn)行熱處理，以提高熒光粉層與LED芯片的附著力。 優(yōu)選情況下，熱處理溫度為100-150°C，熱處理時(shí)間為30-50min。本發(fā)明中，最后在熒光粉層表面涂覆增透劑，干燥形成增透膜。所述增透劑為硅烷樹脂的異丙醇溶液，增透劑中硅烷樹脂的含量為l_3wt%。本發(fā)明中，所述增透膜一方面可以提高可見光的透過率，尤其是提高黃光的透過率，使LED芯片表面熒光粉轉(zhuǎn)化的黃光的透過率提高，從而可降低熒光粉的用量，減少熒光粉對(duì)光線的散射作用，能有效降低成本；另一方面，增透膜覆蓋于熒光粉層表面，具有較高的硬度和耐水耐潮氣作用，對(duì)熒光粉層具有較好的保護(hù)作用。采用本發(fā)明的方法在LED芯片表面形成厚膜的熒光粉層和增透膜，所述熒光粉層的厚度為10-100微米，增透膜的厚度為1-3微米。本發(fā)明中，在LED芯片表面或者增粘層表面涂覆熒光粉與光刻膠組合物以及在熒光粉層表面涂覆增透劑所采用的涂覆方式可采用旋涂、刷涂、浸漬提拉法、噴涂、絲網(wǎng)印刷中的任意一種，本發(fā)明沒有特殊限定。優(yōu)選情況下，涂覆熒光粉與光刻膠組合物采用絲網(wǎng)印刷的涂覆方式，在熒光粉層表面涂覆增透劑采用噴涂的涂覆方式。本發(fā)明中，通過涂覆的方式能在LED芯片表面或者增透層表面均勻覆蓋熒光涂層，從而在LED芯片表面形成厚度均勻的熒光粉層，使得LED樣品發(fā)光顏色均勻，具有良好的色溫一致性，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的灌封工藝。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，LED芯片用于制作LED燈時(shí)，還需對(duì)芯片進(jìn)行切割、分選、固晶、焊線。所述切割、分選、固晶、焊線的步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本發(fā)明中不作贅述。所述切割、分選、固晶、焊線的步驟可在形成增透膜之前進(jìn)行，也可在形成增透膜之后進(jìn)行。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
(1)配制光刻膠組合物Sl甲基丙烯酸樹脂30wt%，甲基丙烯酸單體30wt%，感光劑AIBN 16wt%，溶劑乙酸丙二醇單甲基醚酯Mwt%。
(2)將LED芯片置于增粘劑HMDS噴霧中，在LED芯片表面形成一層增粘層。
(3)將100重量份的熒光粉與500重量份的步驟(1)配制的光刻膠組合物Sl混合均勻后，通過絲網(wǎng)印刷涂覆于步驟(2)的增粘層上。
(4)將經(jīng)過步驟(3)的LED芯片置于紫外燈下進(jìn)行曝光，曝光劑量為150mj/cm2；轉(zhuǎn)入烘箱中120°C下熱處理40min，得到表面形成有熒光粉層的LED芯片，熒光粉層的厚度為30 微米。
(5)在熒光粉層表面噴涂增透劑硅烷樹脂的異丙醇溶液，其中硅烷樹脂的含量為lwt%， 室溫干燥后形成厚度為1微米的增透膜，得到本實(shí)施例的LED樣品S11。實(shí)施例2
配制光刻膠組合物S2 聚丙烯酸丙酯樹脂15wt%，聚酯丙烯酸酯樹脂15wt%，聚丙烯酸丙酯單體10wt%，聚酯丙烯酸酯單體10wt%感光劑1，2-二疊氮醌-4-磺酸酯10wt%，溶劑乙酸丙二醇單甲基醚酯和環(huán)己酮(體積比為1 :l)40wt%。
然后采用與實(shí)施例1相同的步驟(2-5)制備本實(shí)施例的LED樣品S22。實(shí)施例3
(1)將100重量份的熒光粉與1000重量份的實(shí)施例1步驟(1)配制的光刻膠組合物Sl 混合均勻后，通過絲網(wǎng)印刷涂覆于LED芯片表面。
(2)將經(jīng)過步驟(1)的LED芯片置于紫外燈下進(jìn)行曝光，曝光劑量為300mj/cm2；轉(zhuǎn)入烘箱中120°C下熱處理40min，得到表面形成有熒光粉層的LED芯片，熒光粉層的厚度為80 微米。
(3)在熒光粉層表面噴涂增透劑硅烷樹脂的異丙醇溶液，其中硅烷樹脂的含量為2wt%， 室溫干燥后形成厚度為2微米的增透膜，得到本實(shí)施例的LED樣品S33。實(shí)施例4
采用與實(shí)施例1相同的步驟制備LED樣品S44，不同之處在于步驟(3)中，熒光粉與光刻膠組合物Sl的重量比為100 :200。實(shí)施例5
采用與實(shí)施例1相同的步驟制備LED樣品S55，不同之處在于步驟(4)中，曝光劑量為 200mj/cm2 ；熱處理的溫度為150°C，熱處理時(shí)間為50min，得到表面形成有熒光粉層的LED 芯片，熒光粉層的厚度為60微米。性能測(cè)試
將LED樣品S11-S55和DSll分別進(jìn)行如下測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
1、硬度測(cè)試
按照GB/6739T公開的方法，測(cè)試LED樣品表面的增透膜的硬度。使用鉛筆硬度測(cè)試儀， 在Ikg力下用三菱鉛筆在基材表面推過，劃3次，涂層表面無損傷，記為OK ；3次中1次有輕微劃傷為NO。
2、附著力測(cè)試
用鋒利的刀刃在LED樣品表面劃出大小均勻的間隔為Imm的小方格100個(gè)，統(tǒng)計(jì)膜脫落的小方格數(shù)Ni，在膜上的劃格區(qū)域貼上寬度為24mm的透明膠帶，并保證膠帶與有方格的膜之間結(jié)合緊密。5min后，用一垂直膜面的力將膠帶揭起，并再次統(tǒng)計(jì)膜脫落的小方格數(shù) N2。膜結(jié)合力分?jǐn)?shù) Z= (100-N1-N2)/100X100%。 表
權(quán)利要求
1.一種光刻膠組合物，其特征在于，所述光刻膠組合物中含有20_40wt%的樹脂， 20-30wt%的所述樹脂對(duì)應(yīng)的單體，l-16wt%的感光劑和M-50wt%的溶劑；所述樹脂選自甲基丙烯酸樹脂、有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚醚丙烯酸酯樹脂、聚丙烯酸丙酯樹脂中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于，所述光刻膠組合物中，樹脂的含量為30-40wt%，樹脂對(duì)應(yīng)的單體的含量為20-25wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光刻膠組合物，其特征在于，感光劑為疊氮醌類化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光刻膠組合物，其特征在于，溶劑選自乙酸丙二醇單甲基醚酯、環(huán)己酮、乳酸乙酯中的至少一種。
5.一種LED表面制備熒光層的方法，包括以下步驟1)將熒光粉與光刻膠組合物均勻混合后涂覆于LED芯片表面，在LED芯片表面形成熒光涂層；所述光刻膠組合物為權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的光刻膠組合物；2)對(duì)熒光涂層進(jìn)行曝光顯影，然后熱處理，在LED芯片表面形成熒光粉層；3)在熒光粉層表面涂覆增透劑，干燥形成增透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括在LED芯片表面形成熒光涂層之前，在LED芯片表面涂覆增粘劑形成增粘層的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述增粘劑為硅烷類偶聯(lián)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以100重量份的熒光粉為基準(zhǔn)，光刻膠組合物的用量為200-1000重量份。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)熒光涂層進(jìn)行曝光顯影的步驟包括將表面具有熒光涂層的LED芯片置于紫外光下輻射曝光，曝光劑量為100-500mj/cm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，熱處理的條件包括熱處理溫度為 100-150°C，熱處理時(shí)間為 30-50min。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，增透劑為硅烷樹脂的異丙醇溶液，增透劑中硅烷樹脂的含量為l_3wt%。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，熒光粉層的厚度為10-100微米，增透膜的厚度為1-3微米。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光刻膠組合物，所述光刻膠組合物中含有20-40wt%的樹脂，20-30wt%的所述樹脂對(duì)應(yīng)的單體，1-16wt%的感光劑和24-50wt%的溶劑；所述樹脂選自甲基丙烯酸樹脂、有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚醚丙烯酸酯樹脂、聚丙烯酸丙酯樹脂中的至少一種。本發(fā)明還提供了采用該光刻膠組合物在LED表面制備熒光層的方法。采用本發(fā)明的光刻膠組合物能在LED表面制備厚度為10-100微米的熒光粉層，且該熒光粉層厚度均勻，發(fā)光顏色均勻，具有良好的色溫一致性。
文檔編號(hào)H01L33/50GK102540721SQ20101060241
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者胡國兵 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司