一种芯片级led封装设备、方法以及荧光膜制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种芯片级LED封装设备、方法以及荧光膜制备方法，包括A型硅胶，B型硅胶，补强剂，增粘剂，荧光粉。该方法包括以下步骤：(1)依次称取适量A胶、B胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，(2)将胶和荧光粉均匀混合后真空脱泡，(3)将脱泡后的胶倒入模具并摊铺均匀，(4)将模具放入烘箱使胶水固化成膜；所述胶水与荧光粉混合物中荧光粉的含量为10％～40％，烘箱温度60～100℃，加热时间0.5～2h。本发明制备的荧光膜通过与倒装芯片热压结合，可以实现芯片级封装。
【专利说明】
一种芯片级LED封装设备、方法以及荧光膜制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种芯片级LED封装设备、封装方法以及荧光膜制备方法，属于半导体技术领域。
【背景技术】
[0002]半导体照明技术是21世纪最具发展前景的高科技领域之一，其中发光二极管(Lighting Emitting D1des，简称LED)是其核心技术之一。理论预计，半导体LED照明灯具的发光效率可以达到甚至超过白炽灯的10倍，日光灯的2倍。目前LED被广泛应用于各种领域，包括背光单元、汽车、电信号、交通灯、照明装置等。随着科技的进步以及发光效率的进一步提高，其应用领域也在进一步得到拓宽，在不久的将来LED必将替代传统的照明光源，成为新一代的绿色光源。
[0003]在整个LED产业链中，LED制造成本50%集中在封装上，因此封装在器件成本中占了很大比重。当前市场上主流的商品化LED由基板、芯片、荧光粉、金属线、硅胶透镜等组成，其封装工艺流程为:扩晶—固晶—焊线—涂覆荧光粉—灌胶—检测。通过点胶工艺在LED芯片上涂覆荧光粉与硅胶的混合体层是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控胶头与芯片距离，点胶量等参数，但是这样涂覆荧光粉存在致命缺点，通过点胶得到的荧光粉层结构不均匀。批量生产时，由于点胶后停留时间不一致，导致荧光胶沉降程度不同，造成荧光粉层结构不均匀，封装后色温、光色漂移。
[0004]目前，业界采取多种措施来改进荧光粉和胶混合物的涂覆量及涂覆方式，如部分公司通过改进点胶机设备的原理来保证荧光粉及胶的量的一致性，这就增加了封装厂家设备资金投入，虽然在一定程度上对产品的品质有改善，但将大幅度增加产品的生产成本。同时，该设备仍然难以从根本上解决胶体性能随时间变化而导致涂覆量难以控制的问题。其次封装过程需要采用金属引线引出LED芯片的P极和N极，一旦金属引线断裂，容易引起LED失效，降低了 LED的可靠性。
[0005]随着LED在器件材料、芯片工艺、封装制程技术等方面的研究不断进步，尤其是倒装芯片的逐渐成熟与荧光粉涂覆技术的多样化，一种新的芯片尺寸级封装CSP(Chip ScalePackage)技术应运而生。CSP具有诸多优点:1.稳定性更好，没有了金线和支架，故障率更低。安装、运输、储存过程中损坏的几率大幅降低，生产损耗降低。2.尺寸更小，光密度更高，更利于光的控制。3.热阻更低，直接接触芯片底部镀焊盘，减少热阻层。4.灵活性更好，可以任意组合成各种功率和串并数。5.性价比更高，减少了支架和硅胶的用量，减少了封装这一流通环节，整体成本降低。
[0006]CSP封装的核心技术是制备荧光膜。目前荧光膜制备技术掌握在国外大型半导体企业手中，国内涉及该领域的LED封装企业较少，能够满足批量供货的厂家暂时还不多，因而开发荧光膜的生产工艺显得尤为重要。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于开发一种芯片级LED封装设备、封装方法以及荧光膜制备方法，以解决目前CSP封装难以规模化生产的问题。采用该工艺封装，工艺简单，性能优良，有效降低了封装成本。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其包括以下步骤:
[0010](I)依次称取A型硅胶、B型硅胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，利用搅拌机将其搅拌均匀；
[0011 ] (2)将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡；
[0012](3)将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡；
[0013](4)将脱泡后的模具放入烘箱中加热，半固化成膜，脱模后即得荧光膜。
[0014]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述的A型硅胶、B型硅胶均为本公司研发的高折射率加成型液体硅胶，A胶与B胶的质量比为1:5?1:11.5ο
[0015]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述补强剂为乙烯基MQ硅树脂，白炭黑，石英粉，膨润土中的一种或几种。
[0016]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述补强剂用量为A胶，B胶总质量的5%。?5%。
[0017]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述增粘剂用量为A胶，B胶总质量的0.1 %?1.5 %
[0018]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述荧光粉为招酸盐系焚光粉，娃酸盐系焚光粉，氮化物系焚光粉中的一种或几种。
[0019]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述荧光粉色温为3000K?5000K。
[0020]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述荧光粉的质量为A胶，B胶总质量的1 %?40 %。
[0021]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述搅拌机的搅拌速度为100?200rpm，搅拌时间10_30min。
[0022]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述真空脱泡机压力为0.05?0.1MPa，脱泡时间10?20min。
[0023]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述述模具为304不锈钢材质且内衬为聚四氟乙烯。
[0024]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其进一步的技术方案是所述箱温度为60?100 °C，加热时间0.5?2h。
[0025]本发明的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于所述烘箱温度为60?100°C，加热时间0.5?2h。
[0026]本发明的另一种芯片级LED封装方法，其步骤包括:
[0027](I)依次称取A型硅胶、B型硅胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，利用搅拌机将其搅拌均匀；
[0028](2)将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡；
[0029](3)将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡，得到半固化片；
[0030](4)将待封装的LED结构使用吸附装置保持稳定，放置半固化片于基板上的LED上，并施压压力压合，使得LED芯片完全被包覆，加热固化所述半固化片，得到最终LED封装结构。
[0031]本发明公开了一种芯片级LED封装设备，该设备包括壳体，出气孔，低压室，封装室，支撑盘，其中出气孔与外界的真空设备相连，用于将低压室的气压降至常压以下，在低压室的下侧板具有过气孔，用于吸附待封装的LED结构，支撑盘是导热材料，用以支撑和固化半固化荧光膜。
[0032]本发明的有益效果:
[0033]本发明利用自制A、B硅胶，补强剂，增粘剂以及荧光粉，通过真空脱泡，灌模，加热固化等步骤成功制备了 LED封装用荧光膜或制备了半固化膜以直接封装，简化工艺步骤。采用该工艺制备的荧光膜，不仅工艺简单，而且性能优良，有效降低了企业生产成本。所提出的制备工艺得到的荧光膜450nm处透光率90.1 %?95.7%,邵尔硬度10?30A，色坐标0.35?0.45ο
【附图说明】
[0034]图1-1是A胶的红外光谱图；
[0035]图1-2是B胶的红外光谱图；
[0036]图2-1是荧光粉的XRD图；
[0037]图2-2是荧光粉的扫描电镜图；
[0038]图3是荧光膜封装LED时使用的设备示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护内容。
[0040]本发明的制备工艺采用以下步骤进行:
[0041](I)依次称取A型硅胶、B型硅胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，利用搅拌机将其搅拌均匀；
[0042](2)将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡；
[0043](3)将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡；
[0044](4)将脱泡后的模具放入烘箱中加热，半固化成膜，脱模后即得荧光膜。
[0045]实施例1
[0046]A胶、B胶的质量比为1: 5?1:9，补强剂含量5%。?2%，增粘剂含量0.1 %?0.5%，荧光粉的含量10%?20%，搅拌机转速100?150rpm，搅拌时间10?15min，真空脱泡机压力-0.05Mpa，脱泡时间10?15min，烘箱温度60?80°C，加热时间Ih。经搅拌，脱泡，灌模，加热固化等步骤得到的荧光膜450nm处透光率93.1%?95.7%，邵尔硬度10?16A，色坐标0.39?0.45。
[0047]实施例2
[0048]A胶、B胶的质量比为1:7?1:10，补强剂含量0.1%?3%，增粘剂含量0.4%?0.8%，焚光粉的含量15%?30%，搅拌机转速100?150rpm，搅拌时间10?15min，真空脱泡机压力-0.05Mpa，脱泡时间10?15min，烘箱温度70?90 °C，加热时间1.5h。经搅拌，脱泡，灌模，加热固化等步骤得到的荧光膜450nm处透光率92.8%?91.6 %，邵尔硬度15?20A，色坐标 0.38 ?0.39。
[0049]实施例3
[0050]A胶、B胶的质量比为1: 8?1: 11，补强剂含量0.8 %?4%，增粘剂含量0.8 %?1.2%，荧光粉的含量20%?35%，搅拌机转速150?200印111，搅拌时间20?301^11，真空脱泡机压力-0.08Mpa，脱泡时间15?20min，烘箱温度90?100°C，加热时间1.5h。经搅拌，脱泡，灌模，加热固化等步骤得到的荧光膜450nm处透光率91.5%?93.3 %，邵尔硬度15?25A，色坐标0.36?0.38。
[0051 ] 实施例4
[0052]A胶、B胶的质量比为1:9?1:11.5，补强剂含量2%?5%，增粘剂含量1.0%?1.5%,荧光粉的含量25 %?40 %，搅拌机转速150?200rpm，搅拌时间20?30min，真空脱泡机压力-0.08Mpa，脱泡时间15?20min，烘箱温度90?100°C，加热时间2h。经搅拌，脱泡，灌模，加热固化等步骤得到的荧光膜450nm处透光率90.1 %?92.4 %，邵尔硬度20?30A，色坐标0.35?0.37。
[0053]在上述荧光膜过程中，只施行前三步骤，SP
[0054](I)依次称取A型硅胶、B型硅胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，利用搅拌机将其搅拌均匀；
[0055](2)将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡；
[0056](3)将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡，得到半固化片。
[0057]接着，使用图3的设备进行封装，该设备包括壳体1，出气孔2，低压室3，封装室4，支撑盘5，其中出气孔2与外界的真空设备相连，用于将低压室3的气压降至常压以下，在低压室3的下侧板具有过气孔，用于吸附待封装的LED结构，支撑盘5可以是导热材料，例如金属，不仅具有支撑作用还要加热作用，用以固化荧光膜。具体封装步骤如下，低压室3吸附COB的LED结构，如图3，该LED结构为基板6上设置有LED芯片7，支撑板5上设置半固化片8(荧光膜半固化片)，在支撑板5和半固化片8之间可以设置一分离膜。
[0058]封装时，将支撑板5升至LED结构附近并给予适当压力，待荧光膜压平后，加热支撑盘5，使得半固化片8完全固化，分离得到封装后的LED结构，其封装步骤包括:
[0059](I)依次称取A型硅胶、B型硅胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，利用搅拌机将其搅拌均匀；
[0060](2)将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡；
[0061](3)将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡，得到半固化片；
[0062](4)将待封装的LED结构使用吸附装置保持稳定，放置半固化片于基板上的LED上，并施压压力压合，使得LED芯片完全被包覆，加热固化所述半固化片，得到最终芯片级LED封装结构。
【主权项】
1.一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)依次称取A型硅胶、B型硅胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，利用搅拌机将其搅拌均匀； (2)将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡； (3)将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡； (4)将脱泡后的模具放入烘箱中加热，半固化成膜，脱模后即得荧光膜。2.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于所述的A型硅胶、B型硅胶均高折射率加成型液体硅胶，A胶与B胶的质量比为1:5?1:11.5ο3.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于所述的补强剂为乙烯基MQ硅树脂，白炭黑，石英粉，膨润土中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于所述的荧光粉为招酸盐系焚光粉，娃酸盐系焚光粉，氮化物系焚光粉中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于所述荧光粉的质量为A胶，B胶总质量的1 %?4 O %。6.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于所述模具为304不锈钢材质且内衬为聚四氟乙烯。7.根据权利要求1所述的一种芯片级LED封装用荧光膜制备方法，其特征在于所述烘箱温度为60?100 °C，加热时间0.5?2h。8.一种芯片级LED的封装方法，其步骤包括: (1)依次称取A型硅胶、B型硅胶、补强剂、增粘剂、荧光粉，利用搅拌机将其搅拌均匀； (2)将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡； (3)将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡，得到半固化片； (4)将待封装的LED结构使用吸附装置保持稳定，放置半固化片于基板上的LED上，并施压压力压合，使得LED芯片完全被包覆，加热固化所述半固化片，得到最终LED封装结构。9.一种芯片级LED的封装设备，该设备包括壳体，出气孔，低压室，封装室，支撑盘，其中出气孔与外界的真空设备相连，用于将低压室的气压降至常压以下，在低压室的下侧板具有过气孔，用于吸附待封装的LED结构，支撑盘是导热材料，用以支撑和固化半固化荧光膜。10.如权利要求9所述的封装设备，其特征在于，在支撑盘上还设置有分离膜。
【文档编号】H01L33/50GK105932144SQ201610516820
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月3日
【发明人】罗雪方, 陈文娟, 罗子杰, 瞿澄
【申请人】江苏罗化新材料有限公司