专利名称：：一种大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺的制作方法
技术领域：
：本发明属于功率型发光二极管封装
技术领域：
，特别涉及一种大功率发光二极管的荧光粉涂敷工艺。技术背景LED产业作为新一代半导体照明产品，其本身优越的光电特性，得到了世界各国的高度重视和大力支持，尤其以白光为主的大功率照明为重中之重。晶片本身效率的提高和封装技术的改进对发光效率的提高起着决定性的作用。在大功率白光LED的封装技术环节中，把握载体胶粘度特性，改善荧光粉的涂布技术，防止操作过程中荧光粉在载体胶内产生不均匀沉降，保证荧光粉得到充分而均匀的激发，对提高LED的发光效率和出光分布有着积极的意义。而荧光粉的不均匀沉降问题一直是影响封装效率重要环节之一，也是各企业和研究机构关注的热点之一，特别是对于大功率白光LED，由于其本身发展的历史较短，相关的实践、检验和创新经验更为缺乏。过去的一些操作经验，有些是把重点放在荧光粉和硅胶的搅拌均匀性上，有些是在喷涂工艺上作改进，还有一些是采用一些特殊高黏性胶水，但效果都不是很好，提高了分布均匀性又可能使材料本身对光吸收偏高或者透射率下降，顾及不到全面的提升。申请号为CN2006101230932的中国专利申请提供了"一种用于LED激发的荧光粉涂敷方法"，它将荧光粉填充到LED激发屏内部，制作荧光粉屏装置，通过调节荧光粉填充洞的形状、大小和排列，以及荧光粉的选择和填充，来实现对光色的控制。该工艺的目的是提高发光效率和焊捧的抗高温性，并不涉及控制荧光粉的不均匀沉降。
发明内容为克服上述技术缺陷，本发明人凭借多年的LED封装实践基础、大量的试验对比以及理论上的验证，通过深入研究现有特定中间胶体的温度与粘度特性，以及流体热不平衡引起的流动问题，得出了本发明的技术工艺。该工艺是根据胶体的特性，利用温度和时间控制胶体的粘性及热平衡，采用冷冻涂敷的荧光粉特殊工艺，以明显改善大功率白光LED的封装技术环节出现的荧光粉沉降不均匀现象，使出光效率、出光均匀性都得到较大提高。本发明的大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺是这样实现的在大功率白光LED荧光粉涂敷环节，进行如下涂敷准备a.将荧光粉和硅胶充分搅拌混合后，进行抽真空脱泡处理；b.将抽真空处理后的混合胶体放入冷冻箱中冷冻，冷冻后再装入点胶设备，准备涂敷，相关点胶设备和封装器件的温度与混合胶体的温度一致；c.将混合胶体均匀的涂敷在晶片表面；d.涂敷完成后，将晶片放入烤箱固化。优选的，所述荧光粉的中心粒径范围为6-15微米。优选的，荧光粉与硅胶按1:5的重量比进行搅拌混合。优选的，经抽真空处理后的混合胶体被放入-20士2"C冷冻箱冷冻，冷冻时间为l-2分钟。所述点胶设备、封装器件与冷冻后混合胶体的温度均为零度。优选的，所述固化是在温度为130-170'C烤箱内进行，固化时间为50-70分钟。此工艺包括拌胶、冷冻、涂敷和固化四个步骤，操作时，要注意处理好以下四方面的问题针对胶体特性拌胶，即荧光粉和胶体混合要均匀；冷冻要迅速；涂敷时，环境、器件和混合胶体的温度一致，涂敷均匀；固化要高温快速，控制好温度和时间。这样，才能有效地控制荧光粉在点胶过程中产生的荧光粉不均匀沉降现象。此外，在大功率白光LED的荧光粉涂敷封装环节，还要以遵循降低硅胶流动性、消除点胶过程中产生的热不平衡引起的胶体导热各向异性流动带动荧光粉不均匀沉降为基本原则，这样，才能最大限度地控制荧光粉沉降不均匀性。在此原则指导下，釆用本发明工艺步骤进行荧光粉涂敷封装，就可在设备、成本、效率三者综合指标不下降的前提下达到提高光效。该此工艺对提高荧光粉的激发效率、出光分布的均匀性和色温的一致性都有较好的效果。因此，采用此冷冻涂敷工艺，可以非常有效的改善荧光粉的不均匀沉降，在整个涂敷工艺中起到重要的作用，对光效提高有着积极的意义，而且产品批次的一致性较好。经对比测试，采用本发明冷冻涂敷方法涂敷后的效果与采用普通常温涂敷方法涂敷后的效果相比，出光率能提高5_15%。图1为本发明在零度涂敷条件下的操作示意图；图2为本发明冷冻涂敷方法与普通涂敷方法的光强分布测试对比示意图。具体实施方式本发明涂敷工艺的工艺步骤如下1、拌胶(1)在常温下，将荧光粉与硅胶按l:(4-6)重量分配比放入专业搅拌容器，搅拌均匀。在常温下，由于具有较好的流动性，便于搅拌均匀。(2)进行抽真空脱泡处理，以消除混合物中的残留气体。由于残留气体会在固化时导致荧光粉脱落开裂，或者在充凝胶后产生气泡，导致透镜脱落或出光变化。2、冷冻(1)把搅拌均匀抽真空后的混合胶体迅速放入-2(TC士2r冷冻箱中冷冻。(2)冷冻时间为l-2分钟，然后装入点胶设备内，准备涂敷，该点胶设备的温度与混合胶体的温度一致。将混合胶体迅速放入冷冻箱内冷冻，目的是为了迅速降温到一定温度((TC尤佳)，减少沉降。根据不同的胶体，在快速冷却时，其冷却温度和冷却时间会有一些差异。以道康宁(DOWCORNING)公司生产的JCR6175型硅胶或者与其有相同特性的胶体为例，快速冷却时，将冷冻箱的温度设置在-2(rc士2'c，冷却到0'C左右，冷却时间为1-2分钟左右，这比较符合此种硅胶的温度特性。这种情况下冷却时，不会凝固。而如果慢速冷时，会因为热不平衡各向异性流动导致不均匀沉降。实践证明，常温下胶体的流动更大，与荧光粉不均匀沉降有一定关系。在零度时，胶体的流动性、点胶的合适黏度以及温度的控制条件都可以达到一个较好的、综合的平衡点。3、涂敷(1)将相关点胶设备和封装器件冷却至一度温度条件下，并置于与该工作器件温度一致的温度环境下备用；(2)将混合胶体均匀地涂敷在晶片上；涂敷时，要求环境、器件和混合胶体的温度尽量保持一致。优选的温度为0。C。在点胶前，把点胶工具、封装支架都冷却至一定温度并置于相同工作台和相同工作环境下进行，有利于保证所有点胶环节的温度一致性，目的也是消除各接触器件对胶体的热不平衡而导致胶体因为热不平衡各向异性流动，最终影响荧光粉的不均匀沉降。图l为零度涂敷条件下的操作示意图。图中，l为胶体，2为点胶机构，3为工作台，4为封装器件在保证器件温度和环境温度后，更要做到涂敷的均匀性，否则直接导致出光的不均匀性。4、固化(1)涂敷完成后，将晶片放入130-170'C烤箱固化；(2)时间50-70分钟。根据凝胶的温度特性和相关材料的抗高温特性而选择一种快速固化工艺。在实施本发明大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺时，要注意特定条件和具体条件的结合，这是个系统性工艺，只有各个环节都做好了才可以保证工艺的效果。本发明的工艺条件对荧光粉沉降的控制是比较有效的。以下为采用本发明冷冻涂敷方法与普通涂敷方法的对比实施例。试验准备选用道康宁(DOWC0脂ING)公司生产的JCR6175型硅胶或者有相同特性的胶体，荧光粉的中心粒径范围为6-15微米，荧光粉与硅胶按重量份l:(4-6)进行搅袢混合。有合适制冷设备和相关恒温工作设施为保障。试验步骤如下1、在常温下，取中心粒径10微米的荧光粉1.2克，JCR6175硅胶6克放入搅拌机，混合搅拌约8-10分钟，搅拌均匀后放入真空机，抽真空脱泡处理；2、把经抽真空脱泡处理后的混合胶体平均分成A、B两部分，A部分按照本发明工艺方案进行涂敷，B部分按照普通工艺进行涂敷。2.1采用本专利工艺进行涂敷2.11把A样混合胶体迅速放入-2(TC士2t:冷冻箱中冷冻1-2分钟，然后装入零度点胶机，工作台、封装器件、点胶容器及导流系统等均冷却保持在零度状态。2.12把通过零度冷冻的大功率支架(已经固晶)固定在点胶机上，在零度环境中进行均匀涂敷。2.13涂敷完成后，取下大功率支架，放入烤箱进行高温固化，固化温度120°C，固化时间60分钟。在所有过程中产品和仪器要尽可能摆放端正，以免影响胶体的流动和荧光粉的沉降。2.14固化完成后，从烤箱中取出常温冷却，然后切脚，标样A1-A10共10个。2.2釆用普通工艺进行涂敷2.21在常温下把B样混合胶体装入常温下的点胶机。2.22把己经固晶的大功率支架(与2.l方案为相同支架，相同大功率晶片，相同固晶方法)装入点胶台，在常温下进行均匀点胶。2.23点胶完成后，取下大功率支架，放入烤箱进行高温固化，固化温度IOO'C，固化时间300分钟。2.24固化完成后，从烤箱中取出常温冷却，然后切脚，标样B1-B10共10个。3.进行光电参数对比检测3.1用光谱仪对两组标样进行光通量检测测试结果如表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1:本发明冷冻涂敷方法与普通涂敷方法光通量对比测试结果测试结果表明采用本发明工艺的A标样，其光通量平均值为70.31m比采用普通荧光粉涂敷工艺的B标样的光通量平均值65.01m高出8.15%，测试条件一样均为正向电流IF=350mA环境温度25°C。3.2用光强角分布测试机对两组标样进行光强分布测试测试结果见图2，图2a为采用本发明冷冻涂敷方法的光强分布的极坐标图，图2b为采用普通涂敷方法的光强分布的极坐标图，可以看出，A组(即图2a)的光强空间角分布比B组(图2b)均匀。权利要求1、一种大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺，其特征在于包括如下步骤a.将荧光粉和硅胶充分搅拌混合后，进行抽真空脱泡处理；b.将抽真空处理后的混合胶体放入冷冻箱中冷冻，冷冻后再装入点胶设备，准备涂敷，相关点胶设备和封装器件的温度与混合胶体的温度一致；c.将混合胶体均匀的涂敷在晶片表面；d.涂敷完成后，将晶片放入烤箱固化。2、根据权利要求l所述的大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺，其特征在于，所述荧光粉的中心粒径范围为6-15微米。3、根据权利要求2所述的大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺，其特征在于，荧光粉与硅胶按l:(4-6)的重量比进行搅拌混合。4、根据权利要求1所述的大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺，其特征在于，经抽真空处理后的混合胶体被放入-20土2'C冷冻箱冷冻，冷冻时间为1-2分钟。5、根据权利要求1或2或3或4所述的大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺，其特征在于，所述点胶设备、封装器件与冷冻后混合胶体的温度均为零度。6、根据权利要求5所述的大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺，其特征在于，所述固化是在温度为130-170'C的烤箱内进行，固化时间为50-70分钟。7、根据权利要求6所述的大功率发光二极管荧光粉涂敷工艺，其特征在于，所述固化是在温度为120'C的烤箱内进行，固化时间为60分钟。全文摘要本发明属于功率型发光二极管封装
技术领域：
，公开了一种大功率发光二极管的荧光粉涂敷工艺。该工艺包括如下步骤将荧光粉和硅胶充分搅拌混合后，进行抽真空脱泡处理；将抽真空处理后的混合胶体放入冷冻箱中冷冻，冷冻后再装入点胶设备，准备涂敷，相关点胶设备和封装器件的温度与混合胶体的温度一致；将混合胶体均匀的涂敷在晶片表面；涂敷完成后，将晶片放入烤箱固化。采用本发明的荧光粉涂敷工艺，可以有效的改善荧光粉的不均匀沉降的问题。文档编号H01L33/00GK101159305SQ200710156578公开日2008年4月9日申请日期2007年11月9日优先权日2007年11月9日发明者严钱军申请人:严钱军