一种LED的制备方法及LED与流程

本发明实施例涉及led技术领域，尤其涉及一种led的制备方法及led。

背景技术：

led属于固态的半导体器件，可以把电能转化为光能。白光led具有体积小、光效高、寿命长、环保等优点，现在已经广泛应用于照明领域。目前最常用的获取白光的led的方法是利用高能量的蓝光led芯片激发黄光荧光粉，产生黄光，通过蓝光和黄光的混合从而产生白光。led是电光转换的器件，因而电光转化效率对白光led器件尤为重要。尤其是目前白光led已经大量用于照明，提高白光led的出光效率对节能环保具有重大的意义。

但是，传统点掺杂荧光粉的硅胶到蓝光led的封装方法中，荧光粉层摊开并固化后是平面，大量的光由于全内反射的作用被限制在硅胶内部。相对于空气-硅胶介质层而言，只有一小部分入射角度较小的光可以发射到外部。由于光的全反射作用，利用硅胶封装后白光led的取光效率存在一定的限制。

技术实现要素：

本发明提供一种led的制备方法及led，以提高led的出光效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种led的制备方法，该方法包括：

利用微纳加工技术制作具有微纳结构的母板；

采用所述母板制作具有微纳图案的高分子薄膜；

将所述高分子薄膜覆盖于点好硅胶的led器件的硅胶上；

待所述硅胶固化之后取下所述高分子薄膜，与所述高分子薄膜上的微纳图案互补的图案留在所述led器件的硅胶表面。

优选地，所述将所述高分子薄膜覆盖于点好硅胶的led器件的硅胶上之前，还包括：

制作点好硅胶的led器件。

优选地，所述制作点好硅胶的led器件，包括：固晶；焊线；和点胶。

优选地，所述利用微纳加工技术制作具有微纳结构的母板，包括：

利用微纳加工技术在硅衬底上制作反金字塔阵列图案；或

利用微纳加工技术在石英衬底上制作反微球阵列图案。

优选地，所述利用微纳加工技术在硅衬底上制作反金字塔阵列图案，包括：

利用光刻方法在所述硅衬底上的二氧化硅层制作阵列排列的方孔；

利用带有阵列排列的方孔的所述二氧化硅层作为掩膜，在koh溶液中湿法刻蚀所述硅衬底，在所述硅衬底上形成反金字塔阵列图案；

在boe溶液中除去所述硅衬底上的二氧化硅层。

优选地，所述利用微纳加工技术在石英衬底上制作反微球阵列图案，包括：

利用光刻方法和剥离技术在所述石英衬底上制作cr金属图案层；

利用所述cr金属图案层作为掩膜，在boe溶液中湿法刻蚀所述石英衬底，在所述石英衬底上形成反微球阵列图案；

去除所述石英衬底上的cr金属图案层。

优选地，所述采用所述母板制作具有微纳图案的高分子薄膜，包括：

利用纳米压印技术将与所述母板上的微纳结构互补的微纳图案转移到高分子薄膜上。

优选地，所述采用所述母板制作具有微纳图案的高分子薄膜，包括：

采用所述母板制作与其微纳结构互补的模板；

利用纳米压印技术将与所述模板上的图案互补的微纳图案转移到所述高分子薄膜。

优选地，所述采用所述母板制作与其微纳结构互补的模板，包括：

在具有微纳结构的所述母板上蒸镀一层ni金属；

利用电镀方法生长ni金属层；

将电镀后的所述ni金属层揭下来作为ni模板。

第二方面，本发明实施例还提供了一种led，该led由第一方面所述的方法制备而成。

本发明利用图形转移的方法在led的硅胶表面制作微纳结构，在一定程度上打破光的全内反射，使得更多的光可以发射出来，提高led的取光效率，使得封装后的led更加节能。

附图说明

图1为本发明实施例一中的一种led的制备方法的流程图；

图2a-图2f是本发明中的利用微纳加工技术在硅衬底上制作反金字塔阵列图案的过程示意图；

图3a-图3b是图2f的俯视图；

图4a-图4f是本发明中的利用微纳加工技术在石英衬底上制作反微球阵列图案的过程示意图；

图5a-图5b是图4f的俯视图；

图6a-图6b是本发明中将硅母板上的反金字塔阵列图案转移到高分子薄膜上的过程示意图；

图7a-图7b是本发明中将石英母板上的反微球阵列图案转移到高分子薄膜上的过程示意图；

图8a-图8c是本发明中将硅母板上的反金字塔阵列图案转移到ni模板上的过程示意图；

图9a-图9c是本发明中将石英母板上的反微球阵列图案转移到ni模板上的过程示意图；

图10a-图10c是本发明中将ni模板上的微纳图案转移到高分子薄膜上的过程示意图；

图11a-图11b是本发明中在单个点好硅胶的led器件的硅胶表面形成正微球阵列图案的过程示意图；

图12a-图12b是本发明中在集成式的点好硅胶的led器件的硅胶表面形成正微球阵列图案的过程示意图；

图13为本发明实施例二中的一种led的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种led的制备方法的流程图。如图1所示，led的制备方法包括如下步骤：

步骤110、利用微纳加工技术制作具有微纳结构的母板；

具体地，利用微纳加工技术制作具有微纳结构的母板，包括：利用微纳加工技术在硅衬底上制作反金字塔阵列图案；或利用微纳加工技术在石英衬底上制作反微球阵列图案。

进一步地，举例说明，如图2a-图2f所示，利用微纳加工技术在硅衬底上制作反金字塔阵列图案，具体包括：

如图2a、在带有热氧化生长的二氧化硅层2的所述硅衬底3上涂一层光刻胶1；

其中，热氧化生长的二氧化硅层2为1μm，在二氧化硅层2上旋涂一层约2μm的光刻胶1。

如图2b、利用光刻方法在所述光刻胶1上制作阵列排列的方孔；

其中，利用光刻方法在光刻胶1上制作矩阵排列或蜂窝状排列的方孔。

如图2c、利用具有阵列排列的方孔的光刻胶1作为掩膜，刻蚀所述二氧化硅层2；

如图2d、去除所述光刻胶1；

图2a-图2d为利用光刻方法在硅衬底3上的二氧化硅层2制作具有阵列排列的方孔的过程，即在硅衬底3上制作掩膜的过程，在此例中示意的是利用紫外光进行光刻的方法，而为了实现更小尺寸的微纳图案，则可选择使用电子束光刻的技术，其中，紫外光刻可以制作5μm以上线宽的图形，电子束光刻可以制作50nm以上线宽的图形。利用电子束进行光刻的步骤此处不再举例详细说明。

如图2e、利用具有阵列排列的方孔的所述二氧化硅层2作为掩膜，在koh溶液中湿法刻蚀所述硅衬底3，在所述硅衬底3上形成反金字塔阵列图案；

其中，在koh溶液中利用硅的各向异性湿法刻蚀硅衬底3，在硅衬底3上制作反金字塔阵列图案。具体地，本实施例中的反金字塔为四棱锥状。

如图2f、在boe溶液中除去所述硅衬底3上的二氧化硅层2，至此，制成了具有微纳结构的硅母板。

具体地，如图2f中的制作反金字塔阵列图案的硅衬底3，即硅母板的俯视图如图3a-3b所示，当图2b中光刻胶1选择具有矩阵排列的方孔时，生成的硅衬底3具有矩阵排列的反金字塔结构31，俯视图如图3a所示；当图2b中光刻胶1选择具有蜂窝状排列的方孔时，生成的硅衬底3具有蜂窝状排列的反金字塔结构31，俯视图如图3b所示。

图3a和图3b中的正方形的方孔代表的是硅衬底3上的反金字塔结构31的俯视图，方孔的边长为反金字塔结构31的方形底的边长，边长的长度范围可以选择为250nm到200μm，边长与相邻方孔的间距的比例为5:1，即间距的范围为50nm到40μm。微纳加工技术能够实现这种尺寸的微纳结构，这种尺寸的微纳结构可以获得较佳的出光取光率。

进一步地，举例说明，如图4a-图4f所示，利用微纳加工技术在石英衬底上制作反微球阵列图案，具体包括：

如图4a、在所述石英衬底5上旋涂一层pmma4；

如图4b、利用光刻方法在pmma4上制作阵列排列的圆孔；

其中，利用光刻方法在pmma4上制作矩阵排列或蜂窝状排列的圆孔。

如图4c、在具有阵列排列的圆孔的所述pmma4上蒸镀cr金属层6；

如图4d、利用剥离技术去除所述pmma4，在所述石英衬底5上留下cr金属图案层6；

图4a-图4d为利用电子束光刻和剥离技术在石英衬底5上制作带有阵列排列的cr金属圆孔图案的cr金属图案层6的过程，即在石英衬底5上制作掩膜的过程。

如图4e、利用所述cr金属图案层作为掩膜，在boe溶液中湿法刻蚀所述石英衬底5，在所述石英衬底5上形成反微球阵列图案；

其中，在boe溶液中利用石英的各向同性湿法刻蚀所述石英衬底，在石英衬底上制作反微球阵列。

如图4f、去除所述石英衬底5上的cr金属图案层6，至此，制成了具有微纳结构的石英母板。

具体地，如图4f中的制作反微球阵列图案的石英衬底5，即石英母板的俯视图如图5a-5b所示，当图4b中pmma4选择具有矩阵排列的圆孔时，生成的石英衬底5具有矩阵排列的反微球结构51，俯视图如图5a所示；当图4b中pmma4选择具有蜂窝状排列的圆孔时，生成的石英衬底5具有蜂窝状排列的反金字塔结构51，俯视图如图5b所示。

图5a和图5b中的圆孔代表的是石英衬底5上的反微球结构51的俯视图，圆孔的直径为反微球结构51的直径，直径的长度范围可以选择为250nm到200μm,直径与相邻圆孔的间距的比例为5:1，即间距的范围为50nm到40μm。微纳加工技术能够实现这种尺寸的微纳结构，这种尺寸的微纳结构可以获得较佳的出光取光率。

步骤120、采用所述母板制作具有微纳图案的高分子薄膜；

一方面，采用所述母板制作具有微纳图案的高分子薄膜，包括：利用纳米压印技术将与所述母板上的微纳结构互补的微纳图案转移到高分子薄膜上。组成高分子薄膜的高分子材料包括：pmma、pc、pvc、或pet等。

具体地，如图6a-图7b所示，利用纳米压印技术采用硅母板或石英母板制作具有微纳图案的高分子薄膜包括：先将组成高分子薄膜的高分子材料加热到超过其玻璃化温度的50℃左右，使高分子材料变软，将硅母板(如图6a所示)，或石英母板(如图7a所示)有图案的一面覆盖于所述高分子材料上，再加上适当的压力，通常为5mpa，让硅母板或石英母板上的图案进入高分子薄膜8。然后将温度降到常温使高分子薄膜固化，去除硅母板(如图6b所示)或石英母板(如图7b所示)上的压力后，与硅母板上的反金字塔图案或者与石英母板上的反微球图案互补的图案便会转移到高分子薄膜8上。此方法下，高分子薄膜8上为正金字塔图案(如图6b所示)或正微球图案(如图7b所示)。

另一方面，采用所述母板制作具有微纳图案的高分子薄膜，包括：采用所述母板制作与其微纳结构互补的模板，如图8a-9c所示；利用纳米压印技术将与所述模板上的图案互补的微纳图案转移到所述高分子薄膜，如图10a-10c所示。

具体地，采用所述硅母板制作与其微纳结构互补的ni模板，如图8a-8c所示；采用所述石英母板制作与其微纳结构互补的ni模板，如图9a-9c所示。

采用硅母板制作与其微纳结构互补的ni模板，包括：如图8a、在具有反金字塔图案的硅衬底3上蒸镀一层ni金属；如图8b、利用电镀的方法生长ni金属层7；如图8c、将电镀后的ni金属层7揭下来，即为ni模板7。此时，ni模板7上为正金字塔图案。

采用石英母板制作与其微纳结构互补的ni模板，包括：如图9a、在具有反微球图案的石英衬底5上蒸镀一层ni金属；如图9b、利用电镀的方法生长ni金属层7；如图9c、将电镀后的ni金属层7揭下来，即为ni模板7。此时，ni模板7上为正微球图案。

再利用纳米压印技术将与所述模板上的图案互补的微纳图案转移到所述高分子薄膜，如图10a-10c所示，具体包括：如图10a、利用卷对卷纳米压印技术，在滚动的模式下，通过加热加压的方法将ni模板7上的图案转移到高分子薄膜8上。此方法下，高分子薄膜8上为反金字塔图案(如图10b所示)或反微球图案(如图10c所示)。

步骤130、将所述高分子薄膜覆盖于点好硅胶的led器件的硅胶上；步骤140、待所述硅胶固化之后取下所述高分子薄膜，与所述高分子薄膜上的微纳图案互补的图案留在所述led器件的硅胶表面。

其中，点好硅胶的led器件可以为单个led器件，也可为集成式led器件。

针对单个led器件，如图11a-11b所示，以具有反微球图案的高分子薄膜8为例进行说明。如图11a、具有反微球图案的高分子薄膜8覆盖于单个点好硅胶的led器件的硅胶9上；如图11b、将led器件放置于温度为120℃的环境下2小时，待所述硅胶9固化之后取下所述高分子薄膜8，与所述高分子薄膜8上的微纳图案互补的图案留在单个的所述led器件的硅胶9表面。此时，单个led器件的硅胶9表面为正微球阵列图案。

针对集成式led器件，如图12a-12b所示，以具有反微球图案的高分子薄膜8为例进行说明。如图12a、将高分子薄膜8覆盖于集成式的点好硅胶的led器件的硅胶9上；如图12b、将led器件放置于温度为120℃的环境下2小时，待所述硅胶9固化之后取下所述高分子薄膜8，与所述高分子薄膜8上的微纳图案互补的图案留在集成式的所述led器件的硅胶9表面。此时，集成式led器件的硅胶9表面为正微球阵列图案。

同样地，将具有反金字塔图案的高分子薄膜覆盖于点好硅胶的led器件的硅胶上，led硅胶上形成的是正金字塔阵列图案；将具有正金字塔图案的高分子薄膜覆盖于点好硅胶的led器件的硅胶上，led硅胶上形成的是反金字塔阵列图案；将具有正微球图案的高分子薄膜覆盖于点好硅胶的led器件的硅胶上，led硅胶上形成的是反微球阵列图案。

本实施例的技术方案，通过微纳加工技术制作具有微纳图案的母板，再将母板上的微纳图案转移到高分子薄膜上，最后将高分子薄膜上的图形转移到led的硅胶表面，在硅胶表面形成微纳结构，解决了硅胶的平面的光出射面对光线全反射造成的出光率低下的技术问题，达到提高led的取光效率的技术效果，使得封装后的led更加节能。以蓝光led的取光为例进行说明，硅胶不掺杂荧光粉，硅胶的出光面为反金字塔阵列结构、反微球阵列结构、正金字塔阵列结构或正微球阵列结构时，led的光通量可以提高15％左右。

实施例二

实施例二是本发明提供的另一种led的制备方法的流程图。实施例二是在实施例一的基础上的进一步限定，与实施例一的相同之处不再赘述，实施例二与实施例一不同之处仅在于，多了制作点好硅胶的led器件的步骤。如图13所示，该方法包括：

步骤210、利用微纳加工技术制作具有微纳结构的母板；

步骤220、采用所述母板制作具有微纳图案的高分子薄膜；

步骤230、制作点好硅胶的led器件；

具体地，步骤230包括：制作点好硅胶的单个的led器件或集成式的led器件。单个led的长和宽分别为几个毫米，例如4014的尺寸为4mm×1.4mm，3014的尺寸为3mm×1.4mm。led器件点的硅胶根据需要可以选择为硅胶或掺杂荧光粉的硅胶。

其中，制作点好硅胶的单个的led器件，具体包括：

再次参考图11a和11b，a.固晶：用固晶胶，例如银胶或绝缘胶，把蓝光led芯片11粘在由led支架15的支架基座14的中心，支架基座14形成反射凹腔13以提高出光效率，然后进行烘烤，银胶为在150℃的温度下烘烤2小时，绝缘胶为在150℃的温度下烘烤1小时；b.焊线：利用引线10，例如金丝或铝丝，将电极引脚12焊接到led芯片11上，金丝用球焊，铝丝采用压焊；c.点胶：在蓝光led11上点硅胶，如果仅用硅胶封装蓝光led芯片11，led器件发出的光为蓝光；如果在硅胶中掺杂黄色荧光粉，led器件发出的光则为白光。此为传统led封装工艺，此处仅具体举一例进行说明，并不具体限定点好硅胶的单个led器件的制备步骤。

制作点好硅胶的集成式的led器件，具体包括：

再次参考图12a和12b，a.固晶：在清洁后的pcb板上利用固晶胶(银胶或绝缘胶)把led芯片11粘在pcb板上的led支架15的支架基座14的中心，支架基座14形成反射凹腔13以提高出光效率，然后进行烘烤，银胶为在150℃的温度下烘烤2小时，绝缘胶为在150℃的温度下烘烤1小时；b.焊线：利用引线10，例如金丝或铝丝，将电极引脚12焊接到led芯片11上，金丝用球焊，铝丝采用压焊；c.点胶：在蓝光led11上点硅胶，如果仅用硅胶封装蓝光led芯片11，led器件发出的光为蓝光；如果在硅胶中掺杂黄色荧光粉，led器件发出的光则为白光。此为传统led封装工艺，此处仅具体举一例进行说明，并不具体限定点好硅胶的集成式led器件的制备步骤。

步骤240、将所述高分子薄膜覆盖于点好硅胶的led器件的硅胶上；

步骤250、待所述硅胶固化之后取下所述高分子薄膜，与所述高分子薄膜上的微纳图案互补的图案留在所述led器件的硅胶表面。

将带有微纳结构的高分子薄膜覆盖于led器件的硅胶上，然后将led器件放置于温度为120℃的环境下2小时，待硅胶固化之后将高分子薄膜揭下来，与高分子薄膜上互补的图案留在硅胶表面。集成式led器件的制备过程总体与单个led器件的制备过程类似。

若为单个led器件，在步骤250之后，还可以根据实际需要对led器件进行灌封和测试：用灌封胶将led器件按其需要固定或密封在一定的腔体里并进行产品测试；若为集成式的led器件，在步骤250之后，还根据实际需要对led器件进行分割、测试和包装。此为本领域常规技术，此处不再赘述。

本实施例的技术方案，通过光刻技术制作具有微纳图案的母板，再将母板上的微纳图案转移到高分子薄膜上，最后将高分子薄膜上的图形转移到led的硅胶表面，在硅胶表面形成微纳阵列结构，解决了硅胶的平面的光出射面对光线全反射造成的出光率低下的技术问题，达到提高led的取光效率的技术效果，使得封装后的led更加节能。以蓝光led的取光为例进行说明，硅胶不掺杂荧光粉，硅胶的出光面为反金字塔阵列结构、反微球阵列结构、正金字塔阵列结构或正微球阵列结构时，led的光通量可以提高15％左右。

实施例三

本发明实施例还提供一种led，采用上述实施例一或实施例二中任一方法制备而成。此led的硅胶出光面具有微纳阵列结构，能够打破硅胶的平面的光出射面对光的全反射，从而提高led的取光效率。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。