CN101393955A

CN101393955A - 大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法及其制备工具

Info

Publication number: CN101393955A
Application number: CNA2008100720100A
Authority: CN
Inventors: 叶光; 刘小强
Original assignee: CANGYUE ELECTRONIC ENTERPRISE Co Ltd FUINAN PROV
Current assignee: CANGYUE ELECTRONIC ENTERPRISE Co Ltd FUINAN PROV
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2009-03-25

Abstract

本发明提供了一种大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法及其制备工具，该制备方法包括步骤10、将大功率白光发光二极管LED芯片限位并固定；步骤20、在LED芯片的发光层外围套接一用于限位荧光粉层尺寸的限位方孔，限位方孔的中心与所述LED芯片的中心对应，限位方孔的尺寸等于所需荧光粉层的尺寸；步骤30、制备粉胶混合物；步骤40、将粉胶混合物填满限位方孔并压实；步骤50、移去限位方孔，将粉胶混合物进行固化，所述粉胶混合物形成荧光粉层并与所述LED芯片紧密连接。该方法制备的荧光粉层均匀，消除了光圈，色温一致性得到明显提高，且通过辅助模具的配合使用，操作简单方便，成本较低，适合批量生产。

Description

大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法及其制备工具

【技术领域】

本发明涉及一种发光二极管荧光粉层的制备方法，特别涉及一种大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法及其制备工具。

【背景技术】

白光发光二极管(Lighting Emitting Diode)具有效率高，寿命长，可靠性高，环保节能，应用灵活等诸多优点，被普遍认可为第四代的照明光源，具有广阔的发展前景。目前白光LED的获得主要有三种途径，一种是在蓝光芯片上覆盖钇铝石榴石(YAG:Ce3+)荧光粉，利用蓝光芯片发出的蓝光未被吸收部分与荧光粉受蓝光激发射出的黄绿光混合形成白光；一种是用紫外LED芯片激发RGB三基色荧光粉混色形成白光；还有一种是用RGB的LED芯片分别发出RGB三基色光，再通过空间混色形成白光。目前较为成熟，已经商业化的方法是上述第一种途径，即蓝光LED+(YAG:Ce3+)荧光粉获得白光。

在大功率白光LED的制备工艺中，目前荧光粉的涂覆主要还是点粉方式，将荧光粉和所用硅胶按一定比例混合均匀后，利用气压控制方式点涂在LED芯片上方及四周。由于荧光粉和所用硅胶存在比重差异，这种点粉方式会造成荧光粉在LED芯片上方及四周的分布不均匀，LED芯片上方荧光粉沉积相对较多，而四周相对较少，加上气压控制的差异也会造成整体胶量的不一致，这样就会造成批量生产中，白光LED的色温不一致，离散性大，甚至出现如黄圈或蓝圈等光斑缺陷，影响白光LED的性能和照明效果。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，该方法制备的荧光粉层均匀，消除了光圈，色温一致性得到明显提高，其工艺简单，生产效率高，适合批量的生产。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种大功率白光发光二极管用于LED芯片限位并固定的定位模具。

本发明要解决的技术问题之三，在于提供一种大功率白光发光二极管用于荧光粉层尺寸的限位模具。

本发明要解决的技术问题之四，在于提供一种用于限位定位模具及限位模具的承载台。

本发明目的之一是这样实现的：一种大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，包括如下步骤：

步骤10、将大功率白光发光二极管LED芯片限位并固定；

步骤20、在LED芯片的发光层外围套接一用于限位荧光粉层尺寸的限位方孔，限位方孔的中心与所述LED芯片的中心重叠，限位方孔的尺寸等于所需荧光粉层的尺寸；

步骤30、制备粉胶混合物；

步骤40、将粉胶混合物填满限位方孔，并压实；

步骤50、移去限位方孔，将粉胶混合物进行固化，所述粉胶混合物形成荧光粉层并与所述LED芯片紧密连接。

其中，所述步骤20中的荧光粉层的的外围尺寸为1.3×1.3×0.3mm。所述步骤30中的粉胶混合物是用荧光粉、硅胶和气相SiO2粉末，按质量比为10:7:0.35的比例混合搅拌而成。所述步骤40中是用不锈钢刮刀将粉胶混合物刮入所述限位方孔并压实。所述步骤50中的固化方式是热固化或光固化的一种。

本发明目的之二是这样实现的：一种用于将LED芯片限位并固定在支架上的定位模具，该定位模具为片状陶瓷结构，该定位模具上设有复数个排列整齐的定位方孔，各定位方孔的中心距为所述支架的中心距，任一定位方孔的长和宽分别与LED芯片衬底的长和宽相等，该定位方孔的深度为0.5～1mm。

本发明目的之三是这样实现的：一种用于限位荧光粉层的尺寸的限位模具，该限位模具为片状陶瓷结构，该限位模具上设有复数个排列整齐的限位方孔，各限位方孔的中心距为所述支架的中心距，限位方孔的尺寸等于所需荧光粉层的外围尺寸。

本发明目的之四是这样实现的：一种用于限位定位模具及限位模具的承载台，其特征在于：该承载台为片状结构，边缘设有复数个限位用的凸柱。

本发明提供的一种大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法及其使用的辅助模具，该方法制备的荧光粉层均匀，消除了光圈，色温一致性得到明显提高，且通过辅助模具的配合例用，主要适用于LED封装企业，应用于大功率白光LED的荧光粉层制备，工艺简单，成本较低，适合批量生产。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法流程图。

图2是大功率白光发光二极管LED芯片的结构示意图。

图3是本发明定位模具结构图。

图4a是支架的俯视结构示意图。

图4b是图4a的A-A剖视示意图。

图5是本发明承载台的结构图。

图6是利用本发明定位模具对LED芯片进行定位时的结构示意图。

图7是本发明限位模具结构图。

图8是利用本发明限位模具与LED芯片对准时的结构示意图。

图9是利用本发明限位模具对LED芯片的荧光粉层进行限位时的结构示意图。

图10是本发明LED芯片涂覆上荧光粉层后的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，本发明提供的大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，包括如下步骤：

步骤10、将大功率白光发光二极管LED芯片限位并固定；

步骤20、在LED芯片外围套接一用于限位荧光粉层尺寸的限位方孔，限位方孔的中心与所述LED芯片的中心重叠，限位方孔的尺寸等于所需荧光粉层的尺寸；荧光粉层的外围尺寸为1.3×1.3×0.3mm。

步骤30、称取荧光粉、硅胶和气相SiO2粉末，按质量比为10:7:0.35的比例混合搅拌，形成粉胶混合物；

步骤40、用不锈钢刮刀将粉胶混合物刮入所述限位方孔填满并压实；

步骤50、移去限位方孔，将粉胶混合物进行固化，可采用热固化或光固化的一种，所述粉胶混合物形成荧光粉层并与所述LED芯片紧密连接。

请同时参阅图1至图9所示，上述步骤具体为：

步骤10、如图2所示，本发明的大功率白光发光二极管包括LED芯片1，LED芯片1包括上下设置的发光层11和衬底12，再如图3所示，为方便将LED芯片1固定，制作一定位模具3用来限位固定LED芯片1，该定位模具3为片状陶瓷结构，该定位模具3上设有复数个排列整齐的定位方孔32，定位模具3的定位方孔32的尺寸等于衬底12的尺寸。再由于业内LED芯片1的后续工艺通常都在支架4上进行。如图4a和图4b所示，为现有技术中常用的一种支架4结构，该支架4包括复数个铜柱42，因此可在该步骤就将LED芯片1通过定位模具3直接固定在支架4的铜柱42上，定位模具3的定位方孔32中心间距为LED支架4上铜柱42的中心间距。定位模具3任一定位方孔32的长和宽分别与衬底12的长和宽相等，该定位方孔32的深度为0.5～1mm，这样即可通过该定位模具3来将多个LED芯片1固定在支架4上，即可实现批量操作，以提高生产效率。当LED芯片1固定好后，即可移走定位模具3。再如图5和图3所示，为操作方便，可预设一承载台5来限位定位模具3，该承载台5为片状结构，边缘设有复数个限位用的凸柱52，并在定位模具3边缘设有相应的孔34，便于凸柱52穿过定位。如图6所示，是定位模具3对LED芯片1进行定位时的结构示意图，图中只显示单个LED芯片1的定位结构，固定时将支架4、定位模具3在承载台5上固定好，定位模具3的定位方孔32与支架4的铜柱42对应，再在支架4的铜柱42表面涂上胶，按入定位方孔32，LED芯片1即可通过衬底12精准地粘在支架4的铜柱42上。固定好后即可移走定位模具3。

步骤20、如图7和图8所示，制作限位模具6用来限位形成荧光粉层7，该限位模具6为片状陶瓷结构，该限位模具6上设有复数个排列整齐的限位方孔62，各限位方孔62的中心距为所述支架4上的铜柱42的中心距，限位方孔62的中心与所述LED芯片1的中心对应，该限位方孔62的尺寸等于所需荧光粉层7的外围尺寸，即限位方孔62的长和宽分别等于所需荧光粉层7的长和宽，也等于发光层11的长和宽加上2倍的荧光粉层7的厚度之和，限位方孔62深度则为发光层11的厚度加上发光层11上表面的荧光粉层7的厚度。同理，为方便通过承载台5将限位模具6固定，可在限位模具6边缘设置通孔64，限位时，首先将限位模具6套在承载台5及支架4上，并使承载台5的凸柱52穿过限位模具6的通孔64，同时限位方孔62的中心与所述LED芯片1的中心对准。

如图6、图8及图9所示，上述步骤中，为增加定位模具3和限位模具6的刚度，可在定位模具3和承载台5之间放置一模具底板8，并在限位模具6和承载台5之间放置另一模具底板9，所述模具底板8和另一模具底板9在对应支架4的铜柱42位置均开孔，便于铜柱42嵌入。

步骤30、称取荧光粉、硅胶和气相SiO2粉末，按按质量比为10:7:0.35的比例混合搅拌，形成粉胶混合物，该硅胶可采用折射率为1.51，透光率为92％的硅胶，荧光粉可采用YAG荧光粉。

步骤40、用不锈钢刮刀将粉胶混合物刮入所述限位模具的限位方孔填满并压实；如图9所示，粉胶混合物7’便具有限位方孔所限制并附在LED芯片1时的形状。

步骤50、移去限位模具6，将粉胶混合物7’进行固化，可采用热固化或光固化的一种，其中热固化是将支架4连同LED芯片1，2及粉胶混合物7’放入烘箱，120℃下加热烘烤30分钟，将粉胶混合物7’固化形成具有一定强度的粉层结构。通过调整荧光粉与硅胶的比例，可以获得不同的白光LED色温，最后如图10所示，所述粉胶混合物7’形成荧光粉层7并与所述LED芯片1紧密连接。

通过本发明的制备方法制备的荧光粉层均匀，消除了光圈，色温一致性得到明显提高，且通过辅助模具的配合例用，操作简单方便，成本较低，适合批量生产。

Claims

1、一种大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，该发光二极管包括LED芯片，该LED芯片包括上下设置的发光层和衬底，其特征在于，包括如下步骤：

步骤10、将LED芯片限位并固定；

步骤20、在LED芯片的发光层外围套接一用于限位荧光粉层尺寸的限位方孔，限位方孔的中心与所述LED芯片的中心重叠，限位方孔的尺寸等于所需荧光粉层的外围尺寸；

步骤30、制备粉胶混合物；

步骤40、将粉胶混合物填满限位方孔，并压实；

2、根据权利要求1所述的大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，其特征在于：所述步骤20中的荧光粉层的外围尺寸为1.3×1.3×0.3mm。

3、根据权利要求1所述的大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，其特征在于：所述步骤30中的粉胶混合物是将荧光粉、硅胶和气相SiO2粉末，按质量比为10:7:0.35的比例混合搅拌而成。

4、根据权利要求1所述的大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，其特征在于：所述步骤40中是用不锈钢刮刀将粉胶混合物刮入所述限位方孔并压实。

5、根据权利要求1所述的大功率白光发光二极管荧光粉层的制备方法，其特征在于：所述步骤50中的固化方式是热固化或光固化的一种。

6、一种用于权利要求1中将LED芯片限位并固定在支架上的定位模具，其特征在于：该定位模具为片状陶瓷结构，该定位模具上设有复数个排列整齐的定位方孔，任一定位方孔的长和宽分别与衬底的长和宽相等，该定位方孔的深度为0.5～1.0mm。

7、一种用于如权利要求1中限位荧光粉层的尺寸的限位模具，其特征在于：该限位模具为片状陶瓷结构，该限位模具上设有复数个排列整齐的限位方孔，该限位方孔的尺寸等于所需荧光粉层的外围尺寸。

8、一种用于限位如权利要求6的定位模具的承载台，其特征在于：该承载台为片状结构，边缘设有复数个限位用的凸柱。

9、一种用于限位如权利要求7的限位模具的承载台，其特征在于：该承载台为片状结构，边缘设有复数个限位用的凸柱。