CN102136528A - 在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，涉及发光二极管生产过程中对发光二极管施加荧光粉的生产工艺，用于解决针对每个芯片精确施加荧光粉的问题，使产品的品质保持一致性。该技术方案包括：生成芯片数据文件的步骤：将点测获得的光学特征参数采集后，生成包含有芯片组内每个芯片的光学特征参数信息的数据文件；生成荧光粉分配数据文件的步骤：对所述数据文件进行数据处理，根据该数据文件中的数据生成针对每个芯片所需荧光粉的量的荧光粉分配数据文件；制作荧光粉封装片的步骤：荧光粉实施装置按照荧光粉分配数据文件的数据在封装片上分配混合料，制作荧光粉封装片；片体结合、切割的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管的生产制造方法，特别是涉及发光二极管生产过程中对发光二极管施加荧光粉的生产工艺。
背景技术
目前在半导体照明领域，实现白光的方法是用InGaAlN的LED发的蓝光激发YAG荧光粉，荧光粉发出黄光与原剩下的蓝光合成为白光。该技术方案的白光的色坐标起决于粉的厚度(决定了剩下蓝光的多少)以及激发波长。由于外延对片内波长均匀性及片与片之间的一致性难以控制，加上现在普遍是将荧光粉和封装材料(如硅胶)混在一起，易在固化时发生荧光粉沉淀，造成光强分布及色温和流明效率难以控制，成品率低。此外由于将荧光粉分散在封装材料中，也在一定程度上造成荧光粉的浪费。
出售直接涂好荧光粉的白光芯片，这种芯片为用户的产品可控性提供了极大的方便，加上可采用COB方式及硅胶塑封法，可提高散热效果，从而提高电光转换效率。目前有记载采用简单的喷雾或旋涂方法对芯片施加荧光粉，但是该方法对荧光粉的厚度难以精准控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，用于解决针对每个芯片精确施加荧光粉的问题，使产品的品质保持一致性。
为了解决上述的技术问题，本发明提出一种在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，包括以下步骤：
点测芯片的步骤：点测芯片，获取芯片组内每个芯片的光学特征参数；
生成芯片数据文件的步骤：将所述光学特征参数采集后，生成供系统执行或进一步加工处理的数据文件，该数据文件包含有芯片组内每个芯片的光学特征参数信息；
生成荧光粉分配数据文件的步骤：对所述数据文件进行数据处理，根据该数据文件中的数据生成针对每个芯片所需荧光粉的量的荧光粉分配数据文件；
固晶打线的步骤：将芯片固定在支架上，在芯片上打上电极引线；
混料的步骤：将荧光粉和载体胶混合在一起，形成混合料；
装料的步骤：将混合料装入对芯片施加荧光粉的荧光粉实施装置内；
制作荧光粉封装片的步骤：将所述荧光粉分配数据文件输入到荧光粉实施装置内，荧光粉实施装置按照荧光粉分配数据文件的数据在封装片上分配混合料，制作荧光粉封装片，其中，封装片被分隔成格子阵列，每个格子为一个装混合料的槽，封装片上的格子阵列结构与支架上的碗杯阵列结构对应；
片体结合的步骤：将荧光粉封装片粘附在芯片上，并用封装胶封装固化；
切割的步骤：切割荧光粉封装片以及支架，将连在一起的芯片分割开。
上述数据处理方法利用点测机先采集芯片组内每个芯片的光学特征参数，形成芯片组数据文件，这些数据传送给计算机，由计算机依据其内存储的芯片统一的发光标准，根据每个芯片的光学特性参数算出每个芯片所需要的荧光粉的量。这样可以得到针对每个芯片的荧光粉的精确用量，进而使芯片可以实现一致的亮度和色温。相比现有技术丝网印刷荧光粉技术，该丝网印刷荧光粉技术施加给每个芯片的荧光粉的量都是相同的，本发明施加给每个芯片的荧光粉的量可以有多有少，对每个芯片都有一对一的荧光粉定制量，这样既可以使芯片得到统一的更高品质，也可以提高荧光粉的利用效率，节约资源和成本。
优选地：所述荧光粉为单色或多色混合的荧光粉。
优选地：在荧光粉与载体胶中含有抗沉淀剂。
优选地，其还包括制作荧光粉分布图的步骤：将荧光粉分配数据文件转换成可以通过灰度或色彩显示图案的图文件。该图文件上可以包括每个芯片的坐标显示或者在鼠标移动到该芯片上的时候显示该芯片的坐标信息。
通过颜色的灰度或不同波长的色彩标识数据信息，可以更直观观察荧光粉的用量情况，该图文件上表示的每个芯片所需荧光粉的信息可以是经过加权放大处理的信息，以方便人们区分每个芯片所需荧光粉的用量差异。例如通过调整图片的对比度使图片灰度显示更为明显的视觉差异。
优选地，其还包括模拟发光效果的合成步骤：将芯片组的所述数据文件与所述图文件合成，生成模拟芯片发光的模拟现场图文件。
上述合成的目的是让人眼直接感知芯片涂敷了与其对应的荧光粉后的发光效果。例如，对于蓝光芯片加黄光荧光粉，由于荧光粉量偏多，造成整体芯片发光偏黄；或者荧光粉量偏少，造成整体芯片发光偏蓝；或者整体偏暗或偏亮。因为发光二极管的发光最终是被人眼感知，所以该步骤提供的模拟效果可以进一步有利于提高产品的品质。
该制作荧光粉分布图的方案以及模拟发光效果的合成步骤增加了人机互动的可能，使工作人员可以直观及时地获得荧光粉的配置情况，用非常简单的方式做出对芯片所需荧光粉量的判断和修改。虽然计算机处理数据可以得到使发光二极管保持发光一致性的荧光粉分配量，但是计算机虚拟的模型存在光强和色温的偏差，本发明的人工检查校正的反馈方式可以弥补计算机的不足。
优选地，其还包括模拟图的现场修改步骤：选中图模拟现场图文件表示的图中的芯片时，该芯片的参数显示出来供修改，修改生效后，该芯片的模拟效果显示修改后参数的发光效果。
上述模拟现场修改的步骤可以使操作人员对芯片的发光效果进行调试，对某个芯片或某几个芯片的调试后，该被调试的芯片的发光效果混在整体中，这样很容易感知调试效果，便于工作人员及时做出判断和人工干预。
优选地：所述荧光粉实施装置为印刷或激光喷涂装置。以及其它的现有打印、喷绘、印刷装置的等同装置。这些装置具有计算机控制、打印精度高、效率高的特点。
优选地：所述封装片为玻璃材质或者有机胶材质。
优选地：所述上片的步骤中的封装胶为环氧树脂、硅胶或硅橡胶材质。
优选地，所述制作荧光粉封装片的步骤包括：
在向所述封装片的格子内施加完混合料且固化后，再用封装胶将封装片表面填平并固化，填封装胶的高度至少要高于槽边最高处。
本发明的有益效果：
相比现有技术，本发明法利用点测机先采集芯片组内每个芯片的光学特征参数，形成芯片组数据文件，这些数据传送给计算机，由计算机依据其内存储的芯片统一的发光标准，根据每个芯片的光学特性参数算出每个芯片所需要的荧光粉的量，然后再将为每个芯片精心定制的荧光粉的量施加到封装片上，制作荧光粉封装片，在将荧光粉封装片转移到芯片上。这样可以得到针对每个芯片的荧光粉的精确用量，进而使芯片可以实现一致的亮度和色温。相比现有技术丝网印刷荧光粉技术，该丝网印刷荧光粉技术施加给每个芯片的荧光粉的量都是相同的，本发明施加给每个芯片的荧光粉的量可以有多有少，对每个芯片都有一对一的荧光粉定制量，这样既可以使芯片得到统一的更高品质，也可以提高荧光粉的利用效率，节约资源和成本。需要注意的是，在制作荧光粉封装片的时候，要保证每个荧光粉封装片单元对应的芯片的坐标(或编号)要与该芯片的保持关联，以便在后续的片体结合的步骤中，荧光粉封装片可以与相应的芯片正确配对。
应用本发明技术的芯片产品，光强、色温等的差异极小，发出的光颜色也高度一致，发光效果非常好。
附图说明
图1是本发明制作方法的结构框图。
图2是本发明数据处理方法的结构框图。
具体实施方式
本发明提出一种在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，参看图1所示，其包括以下步骤：
点测芯片的步骤：点测芯片，获取芯片组内每个芯片的光学特征参数。注意要确保每个芯片有唯一的坐标来保证它们之间的位置关系。
生成芯片数据文件的步骤：将所述光学特征参数采集后，生成供系统执行或进一步加工处理的数据文件，该数据文件包含有芯片组内每个芯片的光学特征参数信息。
生成荧光粉分配数据文件的步骤：对所述数据文件进行数据处理，根据该数据文件中的数据生成针对每个芯片所需荧光粉的量的荧光粉分配数据文件。
固晶打线的步骤：将芯片固定在支架上，在芯片上打上电极引线；在电测芯片完成后，需要按芯片序号将芯片固定在支架上，然后焊接金线。这个过程需要注意保持原有芯片的位置关系(坐标或编号)。
混料的步骤：将荧光粉和载体胶混合在一起，形成混合料；荧光粉可以是单一的荧光粉，如黄光荧光粉；也可以是多种荧光粉的混合，如黄光荧光粉和少量红光荧光粉，多色荧光粉粉之间的配比根据实际需要进行设计确定。载体胶可以是硅胶、环氧树脂等常见胶体。
装料的步骤：将混合料装入对芯片施加荧光粉的荧光粉实施装置内。
制作荧光粉封装片的步骤：将所述荧光粉分配数据文件输入到荧光粉实施装置内，荧光粉实施装置按照荧光粉分配数据文件的数据在封装片上分配混合料，制作荧光粉封装片，其中，封装片被分隔成格子阵列，每个格子为一个装混合料的槽，封装片上的格子阵列结构与支架上的碗杯阵列结构对应。在封装片上分配荧光粉是本发明的一个重要技术特点，这样的分配使得在整个封装片上形成一个个装有厚薄不一荧光粉胶体的槽，每个槽都对应一个支架上的碗杯内的晶粒，其可以罩在晶粒上。格子的主要作用是装不同量的荧光粉胶。由于每个芯片所需要的荧光粉的量并不一样，因此，给每个格子内施放的荧光粉胶也不一样，所以需要用格子束缚荧光粉胶的厚薄。本步骤的进一步改进是：在格子内施加完荧光粉胶固化后，再用封装胶将封装片表面填平，填封装胶的高度至少要高于槽边最高处。封装胶要盖过格子的高度以及将格子外的低处全部填高填平，然后固化，这样的结构就可以不用精确地使格子罩在碗杯上了。格子的大小基本上与支架上碗杯的大小相一致。
片体结合的步骤：将荧光粉封装片粘附在芯片上，并用封装胶封装固化；
切割的步骤：切割荧光粉封装片以及支架，将连在一起的芯片分割开。
上述方法中包括一种给LED施加荧光粉的数据处理方法，参看图2所示，在进行数据处理之前需要采集芯片的光学特征参数，光学特征参数主要是点测输出的主波长和光功率，也可以包括其它光学特征参数，如正向电压、反向击穿电压和寿命参数等。然后对采集来的芯片光学特征参数进行加工处理，制作生成芯片数据文件，该芯片数据文件可以转换成荧光粉施粉装置直接执行的数据文件，也可以是供进一步加工处理的数据文件。
生成的芯片数据文件结合预设的标准数据，进行数据处理，生成荧光粉分配数据文件。预设的标准数据主要为该芯片组整体应该具备光强标准、色温标准、荧光粉混合胶中荧光粉的含量等数据，根据该预设的标准数据以及荧光粉的用量与芯片波长、功率之间的函数关系算出荧光粉的用量，或者计算机根据预设的试验数据库中的数据选择对应的荧光粉的用量，然后将荧光粉的用量汇总生成荧光粉分配数据文件。该荧光粉分配数据文件输入到施粉装置中，作为荧光粉厚度及配比的重要依据。
然后计算机根据荧光粉分配数据文件制作生成荧光粉分布图，将荧光粉分配数据文件转换成可以通过灰度或色彩显示图案的图文件。这个步骤可选，以及以下步骤均可选。这个步骤是实现人机互动的关键步骤，工作人员可以根据荧光粉分布图非常直观的获知荧光粉在芯片组中分布情况，如果荧光粉的分布层次非常明显，说明芯片组中的芯片差异很大，甚至需要重新进行分选。工作人员可以参照该图以及该图对应的数据来调节配置荧光粉的浓度，即在施粉装置中输入该荧光粉参数，施粉装置根据该荧光粉参数自动配置荧光粉的浓度。在该图中荧光粉的参数可以修改，即可以点击该图中的对应芯片的点，出现修改的对话框，通过该对话框完成诸如荧光粉的量的修改。
为了便于观察实际效果，还可以增加模拟发光效果的合成步骤，即将芯片组的数据文件与所述图文件合成，生成模拟芯片发光的模拟现场图文件。工作人员可以根据该模拟出来的发光效果判断芯片的光强和色温情况，用人眼感知它们整体情况以及它们之间的差异情况。由于LED发光最终是被人感知，所以人工感知检验显得非常必要，工作人员可以根据人的舒适感调整荧光粉的量，进而使LED发光更加人性化，明显增加了LED芯片的品质。
该数据处理方法还包括模拟图的现场修改步骤：选中图模拟现场图文件表示的图中的芯片时，该芯片的参数显示出来供修改，修改生效后，该芯片的模拟效果显示修改后参数的发光效果。
保护胶可以是常用的光刻胶一类的保护胶。
另外，还可以在芯片上设置一些监测点，监测点可以在线点亮涂好荧光粉的芯片，用于监测涂粉效果。
需要补充说明的是荧光粉分布图可以是表示在显示器上的图案，还可以是具有与该图案类似功能的表格、视频等等可视文件，也不论其是二维还是3D的设计均在本发明所指的荧光粉分布图的概念延伸和等同的含义内。
Claims (10)
1.一种在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，包括以下步骤：
点测芯片的步骤：点测芯片，获取芯片组内每个芯片的光学特征参数；
生成芯片数据文件的步骤：将所述光学特征参数采集后，生成供系统执行或进一步加工处理的数据文件，该数据文件包含有芯片组内每个芯片的光学特征参数信息；
生成荧光粉分配数据文件的步骤：对所述数据文件进行数据处理，根据该数据文件中的数据生成针对每个芯片所需荧光粉的量的荧光粉分配数据文件；
固晶打线的步骤：将芯片固定在支架上，在芯片上打上电极引线；
混料的步骤：将荧光粉和载体胶混合在一起，形成混合料；
装料的步骤：将混合料装入对芯片施加荧光粉的荧光粉实施装置内；
制作荧光粉封装片的步骤：将所述荧光粉分配数据文件输入到荧光粉实施装置内，荧光粉实施装置按照荧光粉分配数据文件的数据在封装片上分配混合料，制作荧光粉封装片；其中，封装片被分隔成格子阵列，每个格子为一个装混合料的槽，封装片上的格子阵列结构与支架上的碗杯阵列结构对应；
片体结合的步骤：将荧光粉封装片粘附在芯片上，并用封装胶封装固化；
切割的步骤：切割荧光粉封装片以及支架，将连在一起的芯片分割开。
2.根据权利要求1所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于：所述荧光粉为单色或多色混合的荧光粉。
3.根据权利要求1所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于：在荧光粉与载体胶中含有抗沉淀剂。
4.根据权利要求1所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于还包括制作荧光粉分布图的步骤：将荧光粉分配数据文件转换成可以通过灰度或色彩显示图案的图文件。
5.根据权利要求4所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于还包括模拟发光效果的合成步骤：将芯片组的所述数据文件与所述图文件合成，生成模拟芯片发光的模拟现场图文件。
6.根据权利要求5所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于还包括模拟图的现场修改步骤：选中图模拟现场图文件表示的图中的芯片时，该芯片的参数显示出来供修改，修改生效后，该芯片的模拟效果显示修改后参数的发光效果。
7.根据权利要求1所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于：所述荧光粉实施装置为印刷或激光喷涂装置。
8.根据权利要求1所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于：所述封装片为玻璃材质或者有机胶材质。
9.根据权利要求1所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于：所述上片的步骤中的封装胶为环氧树脂、硅胶或硅橡胶材质。
10.根据权利要求1所述的在发光二极管晶粒表面制备荧光粉层的方法，其特征在于所述制作荧光粉封装片的步骤包括：
在向所述封装片的格子内施加完混合料且固化后，再用封装胶将封装片表面填平并固化，填封装胶的高度至少要高于槽边最高处。
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