一种用于白光led晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，首先制备高分子薄膜层，通过流延工艺制备均匀厚度的薄膜，随后在高分子薄膜上制造微纳米结构；将不同荧光粉、有机胶体和改变胶体流动特性的添加剂的混合物在真空环境下均匀涂覆高分子薄膜上，形成多层荧光粉层结构；随后经过不同的紫外光照射形成固化、半固化或流体状态下的用于实现白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜。本发明有利于大大提高LED封装效率，而且由于这种方法实现了荧光粉的保形涂覆，且在晶圆上荧光粉层厚度一致，将获得良好的空间颜色均匀性和整体色温一致性的LED白光芯片，将大大促进LED封装技术的发展和革新。
【专利说明】—种用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于LED封装【技术领域】，涉及LED封装中一种用于实现LED封装荧光粉涂覆工艺的荧光粉薄膜的制备方法，特别应用于实现大功率LED晶圆级封装。
[0003]
【背景技术】
[0004]LED (Light Emitting D1de)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，如能应用于传统照明领域将得到十分显著的节能效果，这在全球能源日趋紧张的当今意义重大。随着以氮化物为代表的第三代半导体材料技术的突破，基于大功率高亮度发光二极管(LED)的半导体照明产业在全球迅速兴起，正成为半导体光电子产业新的经济增长点，并在传统照明领域引发了一场革命。LED由于其独特的优越性，已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是未来照明技术的主要发展方向，具有巨大的市场潜力。
[0005]大功率白光LED通常是由两波长光(蓝色光+黄色光)或者三波长光(蓝色光+绿色光+红色光)混合而成。目前广泛采用的白光LED是通过蓝色LED芯片(GaN)和黄色荧光粉(YAG或TAG)组成。在LED封装中荧光粉层的几何形貌，浓度和厚度等参数严重影响LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能；为了获得良好光学性能的LED产品，荧光粉层的实现工艺是非常关键的。
[0006]目前的LED封装工艺是将从LED晶圆片上切割得到的芯片固定在基板或者支架上面，先实现电连接，再将荧光粉和环氧树脂或者硅胶的混合物涂覆到LED芯片周围，形成荧光粉层。由于荧光粉胶粘度很大，在涂覆荧光粉的过程中荧光粉胶量在不同的封装模块之间变化比较大，造成封装得到的LED产品光色变化很大，影响产品的一致性，由于当色温超过一定范围，LED产品将不能够使用，所以同时也影响LED的成品率，增大产品的成本。而且在国内的封装企业中荧光粉胶一般是通过点涂到LED周围，形成球帽状荧光粉形貌，这种形貌将导致LED产品的空间颜色不均匀，这将影响LED产品用户的照明舒适感。同时这种单颗封装形式在效率上往往不够理想。为此必须发展新型LED荧光粉涂覆工艺，克服目前封装工艺的低色温一致性、低成品率、空间颜色均匀性不高和低封装效率等不足。
[0007]
【发明内容】
[0008]为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法。
[0009]本发明所采用的技术方案是:一种用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:首先制备高分子薄膜层，通过流延工艺制备均匀厚度的薄膜，随后在高分子薄月旲上制造微纳米结构；
步骤2:将不同荧光粉、有机胶体和改变胶体流动特性的添加剂的混合物在真空环境下均匀涂覆在高分子薄膜层上，形成两层或多层荧光粉层结构；
步骤3:随后经过不同的紫外光照射或加热形成固化、半固化或流体状态下的用于实现白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜。
[0010]作为优选，所述的高分子薄膜层的材料为聚乙烯或涤纶树脂，薄膜的厚度为20-100 微米。
[0011]作为优选，所述的在高分子薄膜上制造微纳米结构，其制造方法采用的是微纳加工方法，包括纳米压印法、喷墨打印法。
[0012]作为优选，所述的改变胶体流动特性的添加剂为六氯钼酸。
[0013]作为优选，所述的两层或多层荧光粉层结构，其荧光粉层材料包括荧光粉材料和胶体材料；所述的荧光粉材料为光至发光材料，具体为YAG、TAG或量子点材料；所述的胶体材料为环氧树脂、硅胶或旋涂玻璃；所述的荧光粉层材料在涂覆时为固态、半固态或液态，浓度为 0.01g/ml-3g/ml。
[0014]作为优选，所述的将不同荧光粉、有机胶体和改变胶体流动特性的添加剂的混合物在真空环境下均匀涂覆在高分子薄膜层上，采用的工艺是卷对卷工艺、丝网印刷工艺或旋涂工艺。
[0015]作为优选，所述的两层或多层荧光粉层，其厚度为50-250微米。
[0016]本发明有利于大大提高LED封装效率，而且由于这种方法实现了荧光粉的保形涂覆，且在晶圆上荧光粉层厚度一致，将获得良好的空间颜色均匀性和整体色温一致性的LED白光芯片，将大大促进LED封装技术的发展和革新。
[0017]
【专利附图】
【附图说明】
[0018]附图1:为本发明第一实施例示意图；
附图2:为本发明第二实施例示意图；
附图3:为本发明第三实施例示意图；
附图4:为本发明第四实施例示意图；
图中符号说明
11、聚乙烯薄膜；12、荧光粉层；21、聚乙烯薄膜；22、荧光粉层；31、涤纶树脂薄膜；32、第一荧光粉层；33、第二荧光粉层；41、涤纶树脂薄膜；42、第一荧光粉层；43、第二荧光粉层。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]实施例1:
参见图1，本实施例首先通过流延工艺制备均匀，厚度为35微米的聚乙烯薄膜11，高分子薄膜上采用纳米压印的方法制造的尺寸为25微米的三角锥结构；将包含荧光粉、有机胶体和六氯钼酸混合物的荧光粉层12在真空环境下通过卷对卷工艺均匀涂覆聚乙烯薄膜上，其中荧光粉浓度为1.0g/ml,荧光粉层12厚度为150微米；最终形成单层，液体状态的的用于实现白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜。
[0022]实施例2
参见图2，本实施例首先通过流延工艺制备均匀，厚度为40微米的聚乙烯薄膜21，高分子薄膜上采用喷墨打印的方法制造的尺寸为30微米的半球形结构；将包含荧光粉、有机胶体和六氯钼酸混合物的荧光粉层22在真空环境下通过丝网印刷均匀涂覆聚乙烯薄膜上，其中荧光粉浓度为1.0g/ml,荧光粉层22厚度为150微米；最终形成单层，液体状态的的用于实现白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜。
[0023]实施例3
参见图3，本实施例首先通过流延工艺制备均匀，厚度为40微米的涤纶树脂薄膜31，高分子薄膜上采用喷墨打印的方法制造的尺寸为30微米的半球形结构；随后将含黄色荧光粉、有机胶体和六氯钼酸混合物的第一荧光粉层32在真空环境下通过丝网印刷均匀涂覆聚乙烯薄膜上，其中荧光粉浓度为1.0g/ml,荧光粉层厚度为50微米；接着采用功率为1W紫外灯照射实现第一荧光粉层32完全固化；接下来在第一荧光粉层32表面通过卷对卷工艺涂覆红色量子点荧光粉粉、有机胶体和六氯钼酸混合物，形成第二荧光粉层33，其中荧光粉浓度为，0.5g/ml，荧光粉层厚度为200微米；最终效果为制备双层，含固体和液体两种状态的的用于实现白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜。
[0024]实施例4
参见图4，本实施例首先通过流延工艺制备均匀，厚度为40微米的涤纶树脂薄膜41，高分子薄膜上采用喷墨打印的方法制造的尺寸为30微米的三角锥形结构；随后将含黄色荧光粉、有机胶体和六氯钼酸混合物的第一荧光粉层42在真空环境下通过丝网印刷均匀涂覆聚乙烯薄膜上，其中荧光粉浓度为1.0g/ml,荧光粉层厚度为50微米；接着采用功率为1W紫外灯照射I分钟实现第一荧光粉层42完全半固化；接下来在第一荧光粉层42表面通过卷对卷工艺涂覆红色荧光粉粉、有机胶体和六氯钼酸混合物，形成第二荧光粉层43，其中荧光粉浓度为，0.5g/ml，荧光粉层厚度为200微米，采用功率为1W紫外灯照射I分钟实现第二荧光粉层43完全半固化；最终效果为制备双层，半固化状态的的用于实现白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜。
[0025]尽管本说明书较多地使用了聚乙烯薄膜11、荧光粉层12、聚乙烯薄膜21、荧光粉层22、涤纶树脂薄膜31、第一荧光粉层32、第二荧光粉层33、涤纶树脂薄膜41、第一荧光粉层42、第二荧光粉层43等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
[0026]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0027]应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:首先制备高分子薄膜层，通过流延工艺制备均匀厚度的薄膜，随后在高分子薄月旲上制造微纳米结构； 步骤2:将不同荧光粉、有机胶体和改变胶体流动特性的添加剂的混合物在真空环境下均匀涂覆在高分子薄膜层上，形成两层或多层荧光粉层结构； 步骤3:随后经过不同的紫外光照射或加热形成固化、半固化或流体状态下的用于实现白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜。
2.根据权利要求1所述的用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于:所述的高分子薄膜层的材料为聚乙烯或涤纶树脂，薄膜的厚度为20-100微米。
3.根据权利要求1所述的用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于:所述的在高分子薄膜上制造微纳米结构，其制造方法采用的是微纳加工方法，包括纳米压印法、喷墨打印法。
4.根据权利要求1所述的用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于:所述的改变胶体流动特性的添加剂为六氯钼酸。
5.根据权利要求1所述的用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于:所述的两层或多层荧光粉层结构，其荧光粉层材料包括荧光粉材料和胶体材料；所述的荧光粉材料为光至发光材料，具体为YAG、TAG或量子点材料；所述的胶体材料为环氧树月旨、硅胶或旋涂玻璃；所述的荧光粉层材料在涂覆时为固态、半固态或液态，浓度为0.0lg/ml_3g/ml。
6.根据权利要求1所述的用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于:所述的将不同荧光粉、有机胶体和改变胶体流动特性的添加剂的混合物在真空环境下均匀涂覆在高分子薄膜层上，采用的工艺是卷对卷工艺、丝网印刷工艺或旋涂工艺。
7.根据权利要求1所述的用于白光LED晶圆级封装的荧光粉薄膜制备方法，其特征在于:所述的两层或多层荧光粉层，其厚度为50-250微米。
【文档编号】H01L33/50GK104465965SQ201410751412
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】刘胜, 郑怀, 陈斌, 郭醒, 雷翔, 占必红, 王国平, 周圣军 申请人:武汉大学