专利名称：一种大功率白光led荧光粉涂覆方法
技术领域：
本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及大功率白光LED封装技术，特别是荧光粉涂覆エ艺，本发明可改善LED出光均匀度，减小LED空间光色差，同时不受封装后续エ艺高温的影响。
背景技术：
半导体照明光源以其高效节能、长寿命、色彩丰富和环保等优点已经成为世界上新型的照明光源发展趋势，高亮度、大功率白光LED更是普通照明光源的需求热点。实现白光LED的方法有三种蓝色LED芯片和黄色荧光粉，RGBLED芯片合成，紫外LED芯片和红绿蓝荧光粉。而在所述白光LED照明技术中以蓝LED芯片配合黄色荧光粉(PCLED，phosphor 的一个关键技术就是荧光粉层的涂覆エ艺，荧光粉层的浓度、厚度和形状直接影响LED白光的出光均匀度、色度一致性和出光效率。目前突光粉涂敷方式有传统型和平面涂层(Uniform Distribution)。a) “传统的荧光粉涂敷方式”，是采用传统的灌胶エ艺，即直接在芯片表面点涂荧光粉胶。エ艺过程是将荧光粉与胶体(环氧树脂/硅胶)混合，按ー定比例配成粉浆，搅拌均匀，然后在显微镜下用细针头将荧光粉胶涂于芯片表面。主要问题1.由于胶滴实际微观表面的凹凸不平，当光线出射吋，导致局部偏黄或偏蓝的不均匀光斑出现；2.荧光粉层的厚度和形状难以精确控制，导致光场分布不均匀；3.在实际操作中，无论手动或者机器操作，同一批次的LED之间荧光粉在形状上都会有一定差异，导致产品的光色一致性较差，广品的重复率也低。b)平面涂层型i) Lumileds 公司开发的保形涂层(Conformal coating)技术(US6576488 B2),其采用采用了ー种新型的感光胶成型エ艺，将荧光粉与感光胶体混合后，通过电泳被覆技术将荧光粉被覆在芯片上和光学曝光、显影过程，以形成均匀厚度的敷型涂布的结构。然而电泳被覆制程的制造成本昂贵，不利于降低LED的售价。ii)电子科技大学课题组研发了基于水溶性聚こ烯醇(PVA)透明感光胶的LED平面涂层エ艺，实现了自曝光技术和基于多层多相(PVA+硅胶)结构的荧光粉平面涂层。但是此方法采用的水溶性聚こ烯醇透明感光胶不能承受后续封装如回流焊エ艺的高温影响，从而可能造成器件失效。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供ー种大功率白光LED荧光粉涂覆方法，通过配置基于酚醛树脂正型光阻剂的新型耐高温荧光粉胶，再通过涂覆、对准曝光、显影、坚膜等处理，使在LED芯片表面所形成的荧光粉层形状厚度均匀一致，从而改善LED出光均匀度，减小LED空间光色差，同时可使器件不受封装后续エ艺高温的影响，而且成本较低，エ艺简单，便于大批量生产。为实现上述目的，本发明包括以下步骤①配置基于酚醛树脂的正型光阻剂将有机成分成膜剂、感光剂按浓度配比10% -35% 2%-10%混合均匀，充分溶解于剩余的有机溶剂中，用聚四氟こ烯超滤膜过滤两次，制成新型耐高温正型光刻胶。②配制含有光阻剂的荧光粉胶将荧光粉、胶体(硅胶/环氧树脂)和由①制取的正型耐高温光阻剂按质量配比8 25 65 80 15 30混合，搅拌均匀，静止或抽真空至气泡消失。③荧光粉胶涂覆将②制取的含有荧光粉和光阻剂的荧光粉胶涂覆在LED芯片表面，形成荧光粉涂层，并在暗室中自然阴干，风干或烘干。④曝光显影用事先做好的掩模板和适当的曝光源对LED表面进行对准曝光，然 后在显影液中显影，形成平整厚度均匀一致的荧光粉涂层。⑤坚膜对④得到的荧光粉层进行固化处理，如烘烤、二次曝光和深紫外固化。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，其特征在于步骤①中，有机成分成膜剂成为膜剂酚醛树脂，且其浓度范围为10% -35%。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，其特征在于步骤①中，感光剂为偶氮基萘醌及其衍生物或者重氮化合物或邻重氮萘醌中的ー种或几种，且感光剂的浓度范围为2% -10%。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，其特征在于步骤①中，有机溶剂为乳酸こ酷、こニ醇醚例如2-甲氧基醚、こニ醇单甲基醚、こニ醇单甲基醚、こ酸丙ニ醇单甲基醚酯(PGMEA)中的ー种或几种，且有机溶剂的浓度范围为50%-80%。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，其特征在于步骤③中，荧光粉胶的涂覆方法可采用旋转涂布、浸胶、点胶、喷涂、丝网或厚膜印刷中的ー种。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，其特征在于步骤④中，对准曝光前要进行软烘5min(80 100°C )，之后要进行后烘5 IOmin (100 150°C )，然后再进行显影。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，其特征在于步骤④中，对准曝光线为X光射线、电子束射线、紫外光射线、可见光射线或其他可作为曝光射线的光源。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，其特征在于步骤⑤中，坚膜可采用烘烤、二次曝光和深紫外固化。按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，以有机成分酚醛树脂为成膜剂、偶氮基萘醌及其衍生物或者重氮化合物或邻重氮萘醌为感光剂、こ酸丙ニ醇苯甲基醚酯等为溶剂制成耐高温正型光阻剂，再将此光阻剂与荧光粉及硅胶/环氧树脂按一定比例混合均匀，制成基于酚醛树脂光阻剂的荧光粉胶。再通过涂覆、对准曝光、显影、坚膜等エ艺过程在LED芯片表面形成厚度均匀一致的荧光粉层，从而改善LED出光均匀度，减小LED空间光色差，同时可使器件不受封装后续エ艺高温的影响。
图I是LED芯片及支架的结构图。图2是已涂覆了荧光粉感光胶的LED结构图。图3是对LED表面用适当的曝光源和事先做好的掩模板进行对准曝光的示意图。图4显影后的得到厚度均匀一致的荧光粉涂层的结构图。图5是固化后的荧光粉层示意图。固化的方式可以是烘烤、二次自曝光和深UV固化，可使涂层性能更加稳定。图中标识说明LED芯片I、固晶胶2、金线3、电极4、支架5、未曝光显影的荧光粉层6、掩模板7、曝光显影后的突光粉层8、固化后的突光粉层9。
具体实施例方式
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进ー步说明。图I-图5是本发明制作基于酚醛树脂光刻胶的荧光粉胶涂覆エ艺过程。图I是LED芯片及支架的结构图(LED芯片I、固晶胶2、金线3、电极4、支架5)。图2是已涂覆了荧光粉感光胶的LED结构图。将粘合剂酚醛树脂、感光剂如偶氮基萘醌衍生物或者重氮化合物、溶剂如こ酸醚酯等按一定比例混合均匀，充分溶解，制成正型光阻剂，然后采用灌封、点胶、旋转涂布、浸胶、喷涂或丝网印刷等方式将上述荧光粉胶涂覆在LED芯片表面，形成ー层荧光粉层，应在暗室自然阴干、风干或烘干。图3是对LED表面用适当的曝光源和事先做好的掩模板进行对准曝光的示意图。通过改变曝光的強度和时间，从而控制荧光粉层的厚度和形状。在曝光之前，需在80°C 120°C温度下软烘I到5分钟。之后用紫外光、远紫外线、电子线、X线等通过事先做好的掩模板照射形成的涂布层，根据需要实施曝光后进行后烘，再进行显影液显影，去除芯片周围及电极部分的荧光粉胶，从而形成预订需要的图案。图4显影后的得到厚度均匀一致的荧光粉涂层的结构图。图5是固化后的荧光粉层示意图。固化的方式可以是烘烤、二次自曝光和深UV固化，可使涂层性能更加稳定。以下是本发明的具体实施实例。实施例一将酚醛树脂、偶氮基萘醌和こ酸丙ニ醇单甲基醚酯按浓度配比25 10 65混合均匀，充分溶解，用O. 25 μ m聚四氟こ烯超滤膜过滤两次，制成新型耐高温正型光刻胶，置于5 20°C冰箱并密封避光保存。将AB硅胶按I : I的比例配好，然后与适量的荧光粉混合，搅拌均匀，制成荧光粉胶。将制成的突光粉胶和光刻胶按质量75份、25份混合搅拌均勻,制成含有突光粉的光刻胶，静止放置待气泡消失。将含有荧光粉的光刻胶涂覆在LED芯片上，在匀胶机上匀胶转速350rpm下20s，形成含有光阻剂的荧光粉层，并在暗室自然阴干。对LED表面的荧光粉层用UV光和事先做好的掩模板进行对准曝光，G_line，10 30mff/cm2,10 100 秒。
在显影液中显影。用2. 38%的四甲基氢氧化铵水溶液显影15s，再用纯水进行漂洗，形成平整厚度均匀一致的荧光分层。再对形成的荧光粉层进行热固化，120 150°C烘烤15 30分钟，増加荧光粉层的稳定性。实施例ニ将酚醛树脂、偶氮基萘醌和こ酸丙ニ醇单甲基醚酯按浓度配比15 7 78混合，搅拌均匀，充分溶解，用O. 25 μ m聚四氟こ烯超滤膜过滤两次，制成新型耐高温正型光刻胶，置于5 20°C冰箱并密封避光保存。将AB硅胶按I : I的比例配好，然后与适量的荧光粉混合，搅拌均匀，制成荧光粉 胶。将制成的突光粉胶和光刻胶按质量65份、35份混合搅拌均勻,制成含有突光粉的光刻胶，静止放置待气泡消失。将含有荧光粉的光刻胶喷涂在LED芯片正表面，形成含有光阻剂的荧光粉层，并在暗室风干。对LED表面的荧光粉层用UV光和事先做好的掩模板进行对准曝光。G-Iine, 20 35mff/cm2,10 100 秒。在显影液中显影。用浓度为O. 26的四甲基氢氧化铵水溶液显影10S，再用纯水进行漂洗，形成平整厚度均匀一致的荧光分层。再对形成的荧光粉层进行深紫外光固化，增加荧光粉层的稳定性。以上是对本发明所提供的一种基于酚醛树脂光刻胶的荧光粉涂覆エ艺进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.ー种大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于该エ艺包含以下步骤 a配置基于酚醛树脂的正型光阻剂将有机成分成膜剂、感光剂、按浓度配比10%-35% 2%-10%混合均匀，充分溶解于剩余的有机溶剂中，用聚四氟こ烯超滤膜过滤两次，制成新型耐高温正型光刻胶； b配制含有光阻剂的荧光粉胶将荧光粉、胶体(硅胶/环氧树脂)和由①制取的正型耐高温光阻剂按质量配比8 25 65 80 15 30混合，搅拌均匀，静止或抽真空至气泡消失； c荧光粉胶涂覆将②制取的含有荧光粉和光阻剂的荧光粉胶涂覆在LED芯片表面，形成荧光粉涂层，并在暗室中自然阴干，风干或烘干； d曝光显影用事先做好的掩模板和适当的曝光源对LED表面进行对准曝光，然后在显影液中显影，形成平整厚度均匀一致的荧光粉涂层； e坚膜对④得到的荧光粉层进行固化处理，如烘烤、二次曝光和深紫外固化，使涂层性能更加稳定。
2.根据权利要求I所述的大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于步骤a中所述的有机成分成膜剂为酚醛树脂，且其浓度范围为10% -35%。
3.根据权利要求I所述的大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于步骤a中感光剂为偶氮基萘醌及其衍生物或者重氮化合物或邻重氮萘醌中的ー种或几种，且感光剂的浓度范围为2% -10%。
4.根据权利要求I所述的大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于步骤a中有机溶剂为乳酸こ酷、こニ醇醚例如2-甲氧基醚、こニ醇单甲基醚、こニ醇单甲基醚、丙ニ醇单甲基醚酯中的ー种或几种，且有机溶剂的浓度范围为50% -80%。
5.根据权利要求I所述的大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于步骤c中荧光粉胶的涂覆方法可采用旋转涂布、浸胶、点胶、喷涂、丝网或厚膜印刷中的ー种。
6.根据权利要求I所述的大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于步骤d中对准曝光前要进行在80 100°C软烘5min，之后要进行后在100 150°C下烘5 lOmin，然后再进行显影。
7.根据权利要求I所述的大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于步骤d中对准曝光线为X光射线、电子束射线、紫外光射线、可见光射线或其他可作为曝光射线的光源。
8.根据权利要求I所述的大功率白光LED荧光粉涂覆新方法，其特征在于步骤e中坚膜可采用烘烤、二次曝光和深紫外固化。
全文摘要
本发明涉及大功率白光LED封装技术，特别是荧光粉涂覆工艺，包括以下步骤配置基于酚醛树脂的正型光阻剂、配制含有光阻剂的荧光粉胶、荧光粉胶涂覆、曝光显影、坚膜，按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，以有机成分酚醛树脂为成膜剂、偶氮基萘醌及其衍生物或者重氮化合物或邻重氮萘醌为感光剂、乙酸丙二醇苯甲基醚酯等为溶剂制成耐高温正型光阻剂，再将此光阻剂与荧光粉及硅胶/环氧树脂按一定比例混合均匀，制成基于酚醛树脂光阻剂的荧光粉胶。再通过涂覆、对准曝光、显影、坚膜等工艺过程在LED芯片表面形成厚度均匀一致的荧光粉层，从而改善LED出光均匀度，减小LED空间光色差，同时可使器件不受封装后续工艺高温的影响。
文档编号H01L33/00GK102842656SQ20111017415
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者刘沛, 郭伦春, 夏鼎智, 陈建昌 申请人:深圳市九洲光电科技有限公司