CN102412347B

CN102412347B - 具荧光粉的基板的制造方法及发光组件的制造方法

Info

Publication number: CN102412347B
Application number: CN201010294265.9A
Authority: CN
Inventors: 林仁钧; 黄子菁; 蔡佩君
Original assignee: CHINA ENAMEL FRIT MAKING Co Ltd
Current assignee: CHINA ENAMEL FRIT MAKING Co Ltd; China Glaze Co Ltd
Priority date: 2010-09-25
Filing date: 2010-09-25
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-09-25
Also published as: CN102412347A

Abstract

本发明提供一种具荧光粉的基板的制造方法及发光组件的制造方法，基板的制造方法包括：混合一荧光粉与一液态玻璃前趋物以形成一浆料；将该浆料涂布于一基板上；以及进行一热处理使该基板上的该浆料固化成为一含荧光粉的固态玻璃。本发明技术方案可以解决现有制程中所需高温造成的问题，并且克服其涂布步骤上的限制。

Description

具荧光粉的基板的制造方法及发光组件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种具荧光粉的无机涂层的制造方法，尤其涉及一种可应用于发光组件的具荧光粉的基板的制造方法及发光组件的制造方法。

背景技术

固态发光组件如发光二极管具有低耗电量、寿命长、不易破损、低发热量、体积小、可塑性强等诸多优点，因此已广泛应用于如家电、仪表的指示灯、及光电产品等产品，而逐渐取代传统的发光材料，成为新一代市场的主流。

传统固态白光光源主要有以下三种。第一种白光光源是以红、蓝、绿三色发光二极管晶粒组成；第二种白光光源是以蓝光发光二极管，激发黄色钇铝石榴石荧光粉产生白光；第三种白光光源是以紫外发光二极管激发含有一定比例的蓝、绿、红荧光粉的透明光学胶，而得到三波长的白光。

高功率、大面积的发光二极管照明模块的封装技术，除了散热问题会严重影响到组件寿命外，目前常用的点胶、封灌、膜压工艺方式，也因为所采用的环氧树脂容易在使用过程中变稠，使其难以控制气泡、缺料、黑点、及荧光胶中荧光粉沉淀，因而导致发光均匀度不一致，而造成产品的色差。

为克服上述问题，现有另一种方法是利用荧光粉与陶瓷玻璃熔剂混合，加热至600℃至800℃而成为半熔状玻璃体。而后将玻璃体研磨成粉体并涂布于基板上，再将基板切割成适当大小贴合至发光二极管上。

然而，在上述方法中，因为陶瓷玻璃熔剂需要加热至特定高温才可以呈现透明，若是温度有偏差，则可能使玻璃材料失透(Devitrification)，而影响荧光材料的发光效率。且在高温热处理制程中，荧光粉可能与基板发生反应，而影响所制造发光组件的应用性，并增加制程的耗能。

另一方面，现有方法所形成的玻璃粉体的硬度大，因此将其涂布于基板上时，必须使用如丝网印刷(silk-screen printing)的涂布方法，但此方法分辨率较差，且应用时会产生漏光，色温不易控制，故难有稳定的品质。另外可以使用的方法如点胶涂布，但其涂布均匀性较难控制。以上述方法在基板上进行涂布时，荧光胶体的厚度较厚，因此会使发光二极管出光变差，且需要使用较多的荧光粉。

有鉴于上述问题使得发光二极管的应用受到限制并增加其制程的成本，因此亟需一种新的发光组件的制造方法，可避免制程中所需高温造成的问题，并且克服其涂布步骤上的限制。

发明内容

本发明提供一种具荧光粉的基板的制造方法及发光组件的制造方法，用以解决现有制程中所需高温造成的问题，并且克服其涂布步骤上的限制。

本发明提供一种具荧光粉的基板的制造方法，包括：混合一荧光粉与一液态玻璃前趋物以形成一浆料；将该浆料涂布于一基板上；以及进行一热处理使该基板上的该浆料固化成为一含荧光粉的固态玻璃。

本发明另外提供一种发光组件的制造方法，包括：提供一发光组件芯片；混合一荧光粉与一液态玻璃前趋物以形成一浆料，将该浆料涂布于该发光组件芯片上；以及进行一热处理使该浆料固化。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明一实施例的具荧光粉的基板的制造流程示意图。

图2为依照图1的流程所制造的白光LED封装体的剖面示意图。

图3为本发明一实施例的发光组件的制造流程示意图。

图4为依照图3的流程所制造的白光LED封装体的剖面示意图。主要组件符号说明：

200、400：荧光粉； 210、410：荧光玻璃膜；

220：基板； 230、430：蓝光LED芯片；

BL：蓝光； WL：白光；

S101、S103、S105、S301、S303、S305：步骤。

具体实施方式

以下将说明本发明各种实施例，在本说明书的各种例子中可能会出现重复的组件符号以便简化叙述，但这不代表在各个实施例及/或图示之间有何特定的关联。再者，当提到某一组件位于另一组件”之上”或”上方”，可代表两组件之间直接接触或中间插有其它组件或膜层。为了简化图标与突显本发明的特征，各组件之间可能未照实际比例描绘。

图1为本发明一实施例的具荧光粉的基板的制造流程示意图。首先将荧光粉与液态玻璃前趋物混合均匀，以形成浆料(步骤S101)。将上述浆料涂布于基板上(步骤S103)，而后进行热处理步骤，使该基板上的该浆料固化于该基板上(步骤S105)，以形成一具荧光粉的基板。

根据本发明一实施例，荧光粉可为在波长范围254～660nm可发生吸收及放射波谱的荧光材料，其至少包括钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，简称YAG)系统，铽铝石榴石(Terbium Aluminum Garnet，简称TAG)系统，硅酸盐(Silicate)系统，例如具(Sr_1-x-yBa_xM_y)₂SiO₄:Eu(M为钙(Ca)，镁(Mg)，锌(Zn)或镉(Cd)中其中一种)或(Sr_1-x-yBa_xM_y)₃SiO₅:Eu(M为Ca，Mg，Zn或Cd中其中一种)晶相的组合物，硫化物(Sulfate)系统，氮化物(Nitride)系统，氮氧化物(SiON)系统，或前述的组合。更明确地说，在紫外光(UV)或紫光、蓝光范围可被激发进而放出荧光的荧光粉皆可应用于本发明的实施例中。并根据需求搭配组合其使用比例。

将上述荧光粉材料与液态玻璃前趋物均匀混合。根据本发明一实施例，该液态玻璃前趋物为一无铅无镉的水相无机组合物，在常温常压下(即25℃、1atm)为液态。其组成包括氧化钠(Na₂O)：2.5～3.5％，五氧化二磷(P₂O₅)：0.3～0.9％，二氧化硅(SiO₂)：7.5～9％，氧化硼(B₂O₃)：0.2～0.4％，去离子水(D.Iwater)：85～90％。

混合后的荧光粉材料与液态玻璃前趋物形成一浆料，利用涂布法如网印法、转印法、喷墨法、刮刀涂布法、旋转涂布或其它涂布方法，使浆料可均匀涂布于基板上。在本发明另一实施例中，因为上述液态玻璃前趋物在室温下即为液态，因此所形成的浆料较现有技术的荧光粉浆料的硬度低，故可以利用刮刀成膜而不会造成刮刀损害，并使该基板上所涂布的膜厚小于100μm，且较佳可为25μm至75μm。较薄的膜厚可减少荧光粉的使用量，除避免影响到发光组件的出光外，并可藉膜厚来调整出光品质。

在本发明一实施例中，荧光粉及液态玻璃前趋物所形成的浆料涂布于陶瓷基板上，陶瓷基板可包括氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、或蓝宝石基板。在本发明另一实施例中，上述基板可为玻璃基板或硅基板。在本发明又一实施例中，上述基板可为可耐温至至少150℃的透明有机基板，包括聚亚醯胺(PI)透明塑料基板、聚醚醚酮(PEEK)透明塑料基板、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)透明塑料基板、或聚碳酸酯(PC)透明塑料基板。

将浆料涂布于基板上后，进行热处理步骤。将上述基板在100℃至150℃下加热5～10分钟，使浆料固化在基板上而成为含荧光粉的固态玻璃。由于此热处理步骤所需温度较现有技术低，故荧光粉不会因高温和基板发生反应或造成严重的热衰减，因而增加了本发明的应用性。另外，相较于传统的热处理步骤需在600℃至800℃下进行，本方法的热处理步骤可降低制程的能量消耗，且不会有玻璃失透等的问题。

之后，可将具有含荧光粉固态玻璃的基板切割成预定尺寸，例如为10mmx10mm，而后将其贴合至LED芯片上，以形成LED封装体，其中所使用的LED芯片可为应用到荧光粉的LED芯片如紫外光、紫光、或蓝光LED芯片等。

图2为依照图1的流程所制造的白光LED封装体的剖面示意图。将荧光粉200与液态玻璃前趋物均匀混合形成浆料，将浆料涂布于基板220上，经过热处理将该浆料固化形成荧光玻璃膜210，而后冷却并将其切割成适当大小，并与蓝光LED芯片230封装组合成一白光LED光源组件。由蓝光LED芯片230所发出的蓝光BL，经具荧光玻璃膜210的基板220转化成白光WL。

图3为本发明一实施例的发光组件的制造流程示意图。首先提供发光组件芯片(裸晶)(步骤S301)。将荧光粉与液态玻璃前趋物混合均匀以形成浆料，将该浆料涂布于发光组件芯片上(步骤S303)，而后进行热处理步骤，使该浆料固化(步骤S305)，以形成一发光组件。

在图3所示实施例中，荧光粉与液态玻璃前趋物所形成的浆料直接涂布在发光组件上，其中发光组件可以为应用荧光粉施作发光的LED裸晶，如紫外光、紫光、或蓝光LED裸晶等。而后在100至150℃下进行热处理步骤使浆料固化，以形成发光组件。现有使用陶瓷玻璃熔剂的热处理步骤需在600℃至800℃下进行，故无法先将含荧光粉的浆料直接涂布于LED裸晶上后于高温下进行热处理使之固化，而需要将浆料在基板上热处理固化后，才能黏贴至LED上。但本方法将热处理步骤的温度降低至100℃至150℃，故可直接将含荧光粉的浆料涂布于LED裸晶上。

图4为依照图3的流程所制造的白光LED封装体的剖面示意图。将荧光粉400与液态玻璃前趋物均匀混合形成浆料，将浆料涂布于蓝光LED芯片430上，经过热处理将该浆料固化而形成荧光玻璃膜410，即封装组合成一白光LED光源组件。由蓝光LED芯片430所发的蓝光BL，经荧光玻璃膜410转化成白光WL。

以下列举具体实施例来说明本发明的发光组件的制造方法。

【实施例1】

取液态玻璃前趋物60克，其组成为Na₂O：2.5～3.5％，P₂O₅：0.3～0.9％，SiO₂：7.5～9％，B₂O₃：0.2～0.4％，D.I water：85～90％，与40克的YAG荧光粉，在充份混合均匀后，以刮刀涂布法涂布50m到玻璃基板上，玻璃基板的厚度范围例如是0.3～0.4mm。接着，将印制后的玻璃基板放置到烘箱中，升温至150℃后并持温五分钟后停止加热，于室温条件下自然冷却。待冷却后，取出烧制完成具有荧光粉表面的玻璃基板并切割成2900μm×2900μm的大小，以银胶贴合于集成四个1.225W蓝光LED芯片的模块上(蓝光波长范围400～530nm)，即可得到各个产品间相互发光亮度均匀、散热良好的大功率白光LED光源。

【实施例2】

取液态玻璃前趋物50克，其组成为Na₂O：2.5～3.5％，P₂O₅：0.3～0.9％，SiO₂：7.5～9％，B₂O₃：0.2～0.4％，D.I water：85～90％，与50克的硅酸盐荧光粉，在充分混合均匀后，以旋转涂布法均匀涂布在放方波长为460nm的蓝光LED裸晶上。接着，将印制后的蓝光LED裸晶放置到烘箱中，升温至150℃后并持温7分钟后停止加热，于室温条件下自然冷却。待冷却后，取出烧制完成具有荧光粉表面的蓝光LED裸晶并切割成所需的大小，即可得到各个产品间相互发光亮度均匀、散热良好的大功率白光LED光源。

虽然本发明已以数个较佳实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意适当修改或等同替换，因此本发明的保护范围应以权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，包括：

混合一荧光粉与一液态玻璃前趋物以形成一浆料；

将所述浆料涂布于一基板上；以及

进行一热处理使所述基板上的所述浆料固化成为一含荧光的固态玻璃；

其中所述液态玻璃前趋物的组成包括氧化钠:2.5～3.5%,五氧化二磷:0.3～0.9%,二氧化硅:7.5～9%,氧化硼:0.2～0.4%,去离子水:85～90%。

2.根据权利要求1所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述荧光粉的材质为在波长范围254～660nm吸收及放射波谱的荧光材料，所述荧光材料包括钇铝石榴石系统，铽铝石榴石系统，硅酸盐系统，硫化物系统，氮化物系统，氮氧化物系统，或其组合。

3.根据权利要求2所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述硅酸盐系统包括具(Sr_1-x-yBa_xM_y)₂SiO₄:Eu或(Sr_1-x-yBa_xM_y)₃SiO₅:Eu晶相的组合物，其中M为钙、镁、锌或镉其中一种。

4.根据权利要求1所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述液态玻璃前趋物为一无铅无镉的水相组合物。

5.根据权利要求1所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述液态玻璃前趋物在25℃、1atm下为液态。

6.根据权利要求1所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述热处理的温度介于100℃至150℃间。

7.根据权利要求1所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述基板包括陶瓷基板、玻璃基板、硅基板、或透明有机基板。

8.根据权利要求7所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述陶瓷基板包括氧化铝、氮化铝、或蓝宝石。

9.根据权利要求7所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述透明有机基板为耐150℃的透明有机基板，所述透明有机基板包括聚亚醯胺透明塑料基板、聚醚醚酮透明塑料基板、聚对苯二甲酸乙二酯透明塑料基板、或聚碳酸酯透明塑料基板。

10.根据权利要求1所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述浆料的涂布方法包括网印法、转印法、喷墨法、刮刀涂布法、或旋转涂布，以使所述浆料均匀涂布于所述基板上。

11.根据权利要求1所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，还包括：

切割具所述固态玻璃的所述基板成预定尺寸，并与一发光二极管芯片组合。

12.根据权利要求11所述的具荧光粉的基板的制造方法，其特征在于，所述发光二极管芯片为应用荧光粉以产生发光的发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括紫外光、紫光、或蓝光发光二极管芯片。

13.一种发光组件的制造方法，其特征在于，包括：

提供一发光组件芯片；

混合一荧光粉与一液态玻璃前趋物以形成一浆料，将所述浆料涂布于所述发光组件芯片上；以及

进行一热处理使所述浆料固化；

其中，所述液态玻璃前趋物的组成包括氧化钠:2.5～3.5%,五氧化二磷:0.3～0.9%,二氧化硅:7.5～9%,氧化硼:0.2～0.4%,去离子水:85～90%。

14.根据权利要求14所述的发光组件的制造方法，其特征在于，所述液态玻璃前趋物为一无铅无镉的水相组合物。

15.根据权利要求14所述的发光组件的制造方法，其特征在于，所述液态玻璃前趋物在25℃、1atm下为液态。

16.根据权利要求14所述的发光组件的制造方法，其特征在于，所述热处理的温度介于100℃至150℃间。

17.根据权利要求13所述的发光组件的制造方法，其特征在于，所述发光组件芯片包括应用荧光粉施作发光的发光二极管裸晶，所述发光二极管裸晶包括紫外光、紫光、或蓝光发光二极管裸晶。

18.根据权利要求13所述的发光组件的制造方法，其特征在于，所述浆料的涂布方法包括网印法、转印法、喷墨法、刮刀涂布法、或旋转涂布，以使所述浆料均匀涂布于一基板上。