CN104485412B - 一种荧光粉胶的涂覆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荧光粉胶的涂覆方法，属于LED封装领域，其采用压印方式对LED芯片进行荧光粉胶涂覆，包括S1将LED芯片固定在封装基板上；S2将荧光粉胶涂覆在所述LED芯片上或者所述压印块的端面上，将所述压印块与所述LED芯片通过压印方式贴合一起；S3待荧光粉胶在所述压印块和所述LED芯片之间稳定成形后，对所述荧光粉胶进行固化处理获得荧光粉层，实现荧光粉胶的涂覆。本发明方法操作简单，成本低，可灵活控制荧光粉胶形貌，从而提升LED封装光色一致性，其封装成本低，可大规模应用在工业中进行LED封装。
Description
技术领域
本发明属于LED封装领域，更具体地，涉及一种采用压印方式进行LED荧光粉胶涂覆的方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)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。由于LED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。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。
大功率白光LED通常是由蓝色光与黄色光的两波长光或者蓝色光与绿色光以及红色光的三波长光混合而成。由于两波长光混合方式获得白光LED的工艺简单且成本低，得到了广泛采用。在实际生产中，常常在蓝色LED芯片上涂覆黄色YAG荧光粉或者黄色TAG荧光粉从而获得白光LED产品。在LED封装中荧光粉层形貌以及几何尺寸极大影响了LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能。在LED实际封装过程中，主要通过荧光粉胶涂覆来获得理想的荧光粉层几何形貌以及尺寸。
LED封装中最常用的荧光粉胶涂覆方式是通过点胶机将注射器中的荧光粉胶涂覆在LED芯片周围，获得的荧光粉胶形貌呈现球冠型，在实际的使用过程中，球冠状形貌常常会出现黄色的光斑。为了改善荧光粉点涂带来的空间颜色不均匀性并提高LED的出光效率，发展了荧光粉的保形涂覆和远离涂覆方式。目前，实现保形涂覆和远离涂覆的技术较为复杂，并存在环保问题，且成本较高。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种荧光粉胶的涂覆方法，其目的在于通过压印方式进行荧光粉胶涂覆并控制得到所需的荧光粉胶形貌，从而保证LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性，由此解决目前荧光粉涂覆方法复杂并不易获得理想荧光粉胶形貌的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种荧光粉胶的涂覆方法，其特征在于，采用压印方式对LED芯片进行荧光粉胶涂覆，包括如下步骤：
S1：将LED芯片固定在封装基板上，并使LED芯片与封装基板之间形成连通电路；
S2:将荧光粉胶涂覆在压印块的端面上，接着将所述压印块与所述LED芯片通过压印方式贴合一起；
S3：待荧光粉胶在所述压印块和所述LED芯片之间稳定成形后，对所述荧光粉胶进行固化处理获得荧光粉层，以此方式获得理想的荧光粉层形貌。
进一步的，所述步骤S2中采用的压印块的端面为涂胶面，所述涂胶面为圆形、矩形或者凹形球面状的一种；LED芯片的形状限定为矩形时，选用不同的涂胶面，涂上荧光粉胶后将压印块与LED芯片贴合一起，即可得到不同的荧光粉胶形貌。当选用压印块的涂胶面为矩形，可得到棱台状、或者矩形体、或者腰形矩形体或者鼓形矩形体的荧光粉胶形貌；当选用压印块的涂胶面为圆形，得到顶面为圆形、底面为矩形的类棱台状的荧光粉胶形貌；当选用凹形球面状的涂胶面，得到球帽状的荧光粉胶形貌。腰形矩形体为矩形体中间凹陷呈腰形的矩形体，鼓形矩形体为中间凸起呈鼓形状的矩形体。
进一步的，步骤S2中通过控制荧光粉胶的质量或/和所述涂胶面与所述LED芯片的距离或/和所述涂胶面投影面积与LED芯片投影面积的比例以控制荧光粉胶形貌，所述涂胶面投影面积与LED芯片投影面积分别为涂胶面和LED芯片平行于封装基板并向封装基板进行投影而获得的面积。当其他条件不变，荧光粉胶的用量相对较多时或者所述压印块涂胶面与所述LED芯片的距离较小时，可得到中间呈鼓形的荧光粉胶形貌；当其他条件不变，荧光粉胶的用量相对较少时或者所述压印块涂胶面与所述LED芯片的距离较大时，可得到中间呈腰形的荧光粉胶形貌。当涂胶面为矩形，且LED芯片也为矩形时，涂胶面投影面积相对LED芯片面积的较大时，可得到倒置的四棱台状的荧光粉胶形貌；当涂胶面为矩形，且LED芯片也为矩形时，涂胶面投影面积相对LED芯片面积的较小时，可得到四棱台状的荧光粉胶形貌；当涂胶面为矩形，且LED芯片也为矩形时，涂胶面投影面积相对LED芯片面积的相等且形状相同时，可得到矩形体的荧光粉胶形貌。
进一步的，步骤S2中的荧光粉胶中的荧光粉包括YAG荧光粉、TAG荧光粉的一种或者多种。
进一步的，步骤S2中每个所述压印块或者每个所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶为0.1微升～3微升，且荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升～5克/毫升。实验证明，每个所述压印块或者每个所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶为0.1微升～3微升且荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升～5克/毫升，能较好的保证LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性。
进一步的，所述的荧光粉胶包含的胶黏剂包含硅胶、环氧树脂或液态玻璃中的一种或多种。
本发明中，荧光粉胶为混合有荧光粉的胶黏剂；荧光粉胶形貌为涂覆荧光粉胶时荧光粉胶在所述压印块和所述LED芯片之间稳定成形后的形貌；荧光粉层为固化结束后获得的固定成型的荧光粉胶层；荧光粉层形貌为固化后获得的固定成型的荧光粉胶层的形貌。
本发明方法的有益技术效果为：
本发明方法先将LED芯片固定在封装基板上，并将LED芯片与封装基板之间形成连通的电路后，将荧光粉胶涂覆在LED芯片上或者压印块上，将模具通过压印方式对准贴合在LED芯片上，荧光粉胶会润湿芯片表面和涂胶面，荧光粉胶对涂胶面和LED芯片的润湿作用改变荧光粉胶在LED芯片上方及周围的几何形貌，从而在LED芯片和压印块之间形成特定的荧光粉胶形貌。通过选用不同的涂胶面形状、控制荧光粉胶的用量、改变所述压印块涂胶面与所述LED芯片的距离以及涂胶面投影面积相对LED芯片面积的比例可灵活控制荧光粉胶形貌，从而理想的荧光粉层形貌，最终可以提升LED封装光色一致性，并降低封装成本。本发明所构思的以上技术方案操作简单，成本低，可大规模快速应用在工业中进行LED封装。
附图说明
图1本发明方法的流程示意图；
图2(a)、(b)、(c)为三种不同荧光粉涂覆模具的三维结构示意图；
图3(a)、(b)、(c)为采用不同荧光粉涂覆模具得到的荧光粉胶形貌的三维示意图；
图4(a)、(b)、(c)为实施例1中改变荧光粉涂覆模具中压印块涂胶面投影面积时分别对应控制得到的荧光粉胶形貌的侧视图；
图5(a)、(b)、(c)为实施例2中改变压印块和LED芯片间距离时分别对应控制得到的荧光粉胶形貌的侧视图；
图6(a)、(b)、(c)为实施例3中改变荧光粉涂覆量时分别对应控制得到的荧光粉胶形貌的侧视图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1001-模具底座、1002-压印块、1003-定位块、1004-荧光粉胶、1005-LED芯片、1006-封装基板、1007-金线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明方法的流程示意图，本发明提出一种荧光粉涂覆方法，利用荧光粉涂覆模具采取压印方式实现对LED芯片的荧光粉胶涂覆，本发明的主要特征在于可灵活控制得到理想的荧光粉胶形貌。压印块安装在荧光粉涂覆模具的模具底座上。
图2(a)、(b)、(c)为三种不同荧光粉涂覆模具的三维结构示意图，其中，图2(a)为压印块的涂胶面为矩形时的荧光粉涂覆模具三维图，图2(b)为压印块的涂胶面为圆形时的荧光粉涂覆模具三维图，图2(c)为压印块的涂胶面为凹形球面状时的荧光粉涂覆模具三维图。
图3(a)、(b)、(c)分别为采用图2(a)、(b)、(c)的荧光粉涂覆模具获得的荧光粉胶形貌的三维图。图3(a)荧光粉胶形貌为四棱台形状，图3(b)荧光粉胶形貌为上顶面为圆形下底面为矩形的类棱台形状，图3(c)荧光粉胶形貌为球帽状。
下面借助实施例更加详细的说明本发明方法：
实施例1
本实施例说明改变荧光粉涂覆模具中压印块涂胶面投影面积时，可分别对应控制得到不同的荧光粉层形貌。
S1：将LED芯片固定在封装基板1006上，并将LED芯片1005与封装基板之间以金线1007形成连通的电路。
S2:将荧光粉胶1004涂覆在LED芯片1005上或者所述模具底座1001的压印块1002上，将所述压印块1002与所述LED芯片通过压印方式贴合一起，压印块端面为涂胶面，涂胶面为矩形，通过涂胶面投影面积相对LED芯片面积的比例以控制荧光粉胶形貌。荧光粉胶中的荧光粉包括YAG荧光粉和TAG荧光粉。每个压印块涂覆的荧光粉胶为3微升，且包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升，荧光粉胶的胶黏剂包含环氧树脂。
本实施例中压印块涂胶面的形状为正方形且边长分别为0.7mm、1.0mm和1.2mm，采用边长为1mm的垂直式的LED芯片。在完成LED芯片1005的固定并通过金线1007进行电路连接工序后，将封装基板1006固定在水平面上。通过点胶设备将荧光粉胶涂覆在压印块1002表面。然后将该模具与LED芯片贴合。上述实验过程进行多次，每次实验过程中采用不同边长的压印块，分别为0.7mm、1.0mm和1.2mm，但均采用边长为1mm的垂直式的LED芯片，将压印块的边长作为其特征尺寸，芯片的边长作为芯片的特征尺寸，从而得到压印块特征尺寸和芯片特征尺寸的比值分别为小于1、等于1和大于1的涂覆情况。
S3：等荧光粉胶在压印块和LED芯片之间的流动稳定后，将荧光粉胶在150℃下固化1小时，最后将压印块取下完成脱模过程，获得荧光粉层，实现荧光粉胶的涂覆。
图4(a)、(b)、(c)分别为实施例1中改变荧光粉涂覆模具中压印块涂胶面投影面积时分别对应控制得到的荧光粉层形貌侧视图。当涂胶面为矩形，且LED芯片也为矩形时，且涂胶面投影面积相对LED芯片面积较大时，可得到图4(c)所示的倒置的四棱台状的荧光粉胶形貌；当涂胶面为矩形，且LED芯片也为矩形时，且涂胶面投影面积相对LED芯片面积的较小时，可得到图4(a)所示的四棱台状的荧光粉胶形貌；当涂胶面为矩形，且LED芯片也为矩形时，且涂胶面投影面积相对LED芯片面积相等且形状相同时，可得到图4(b)所示的矩形体的荧光粉胶形貌。
实施例2
本实施例说明改变压印块和LED芯片间距时分别对应控制得到的不同的荧光粉胶形貌。
S1：将LED芯片固定在封装基板1006上，并将LED芯片与封装基板之间以金线1007形成连通的电路。
S2:将荧光粉胶1004涂覆在LED芯片1005上或者所述模具底座1001的压印块1002上，将所述压印块1002与所述LED芯片通过压印方式贴合一起，压印块端面为涂胶面，涂胶面为矩形，通过改变压印块和LED芯片间距以控制荧光粉胶形貌。荧光粉胶中的荧光粉包括YAG荧光粉。每个压印块涂覆的荧光粉胶为0.1微升，且包含的荧光粉的浓度为0.19克/毫升，荧光粉胶的胶黏剂包含玻璃胶。
压印块涂胶面为边长1.0mm的正方形，压印块的凸起高度分别为300um、200um、和100um，对边长为1mm的垂直式LED芯片进行封装，本实例只改变压印块的凸起高度，这样对于尺寸固定的LED芯片和固定的荧光粉胶涂覆用量，高度的改变会改变荧光粉胶在压印块和LED芯片之间的形状，即本实例中通过改变压印块的凸起高度来改变涂胶面和LED芯片之间的间距，从而可以控制得到如图5所示的几种典型的荧光粉层几何形貌。还可以通过具有不同高度的定位块1003的作用，改变涂胶面与所述LED芯片的距离。
S3：等荧光粉胶在压印块和LED芯片之间的流动稳定后，将荧光粉胶在150℃下固化1小时，最后将压印块取下完成脱模过程，获得荧光粉层，实现荧光粉胶的涂覆。
图5(a)、(b)、(c)分别为实施例2中改变压印块和LED芯片间距时分别对应控制得到的荧光粉胶形貌的侧视图。当其他条件不变，压印块涂胶面与所述LED芯片的距离较小时，可得到图5(a)所示的中间呈鼓形状的荧光粉胶形貌；当其他条件不变，压印块涂胶面与所述LED芯片的距离较大时，可得到图5(c)所示的中间呈腰形的荧光粉胶形貌；当其他条件不变，压印块涂胶面与所述LED芯片的距离为一临界值时，可得到图5(b)所示的荧光粉胶形貌。
实施例3
本实施例说明改变荧光粉胶涂覆用量时分别对应控制得到的不同的荧光粉胶形貌。
S1：将LED芯片固定在封装基板1006上，并将LED芯片与封装基板之间以金线1007形成连通的电路。
S2:将荧光粉胶1004涂覆在LED芯片1005上或者所述模具底座1001的压印块1002上，将所述压印块1002与所述LED芯片通过压印方式贴合一起，压印块端面为涂胶面，涂胶面为矩形，通过改变荧光粉胶涂覆用量分别对应控制得到不同的荧光粉胶形貌。荧光粉胶中的荧光粉包括TAG荧光粉。每个压印块涂覆的荧光粉胶为1.5微升，且包含的荧光粉的浓度为0.5克/毫升，荧光粉胶的胶黏剂为硅胶。
压印块涂胶面为边长1.0mm的正方形，LED芯片为边长为1mm的正方形形状。改变荧光粉胶的涂覆用量，可获得如图6所述的荧光粉胶形貌。
S3：等荧光粉胶在压印块和芯片之间的流动稳定后，将荧光粉胶在150℃下固化1小时，最后将压印块取下完成脱模过程，获得荧光粉层，实现荧光粉胶的涂覆。
图6(a)、(b)、(c)为实施例3中改变荧光粉涂覆用量时分别对应控制得到的荧光粉层几何形貌侧视图。当其他条件不变，荧光粉胶的用量相对较多时，可得到图6(a)中间呈鼓形状的荧光粉胶形貌；当其他条件不变，荧光粉胶的用量相对较少时，可得到图6(c)中间呈腰形的荧光粉胶形貌；当其他条件不变，荧光粉胶的用量为一临界值时，可得到图6(b)所示的荧光粉胶形貌。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种荧光粉胶的涂覆方法，其特征在于，采用压印方式对LED芯片进行荧光粉胶涂覆，包括如下步骤：
S1：将LED芯片固定在封装基板上，并使LED芯片与封装基板之间形成连通电路；
S2:将荧光粉胶涂覆在压印块的端面上或者LED芯片，接着将所述压印块与所述LED芯片通过压印方式贴合一起，
S2中所述压印块的端面为涂胶面，所述涂胶面为圆形、矩形或者凹形球面状的一种，
步骤S2中通过控制荧光粉胶的质量、所述涂胶面与所述LED芯片的距离和所述涂胶面投影面积与LED芯片投影面积的比例以控制荧光粉胶形貌，所述涂胶面投影面积与LED芯片投影面积分别为涂胶面和LED芯片平行于封装基板并向封装基板进行投影而获得的面积，
LED芯片的形状限定为矩形，选用不同的涂胶面，涂上荧光粉胶后将压印块与LED芯片贴合一起，即可得到不同的荧光粉胶形貌，压印块的涂胶面为矩形，得到腰形矩形体或者鼓形矩形体的荧光粉胶形貌；压印块的涂胶面为圆形，得到顶面为圆形、底面为矩形的类棱台状的荧光粉胶形貌；压印块的涂胶面为凹形球面状，得到球帽状的荧光粉胶形貌，
腰形矩形体为矩形体中间凹陷呈腰形的矩形体，鼓形矩形体为中间凸起呈鼓形状的矩形体，
步骤S2中的荧光粉胶中的荧光粉包括YAG荧光粉、TAG荧光粉的一种或者多种，
步骤S2中每个所述压印块或者每个所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶为0.1微升～3微升，且荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升～5克/毫升，
所述的荧光粉胶包含的胶黏剂包含硅胶、环氧树脂或液态玻璃中的一种或多种；
S3：待荧光粉胶在所述压印块和LED芯片之间稳定成形后，对所述荧光粉胶进行固化处理获得荧光粉层，以此方式获得理想的荧光粉层形貌。
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