CN106299088B - 一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法，包括沾取步骤和涂覆步骤，其中，沾取步骤为：将沾取棒浸入荧光粉胶中，利用胶体对沾取棒表面的粘附作用，沾取荧光粉胶；涂覆步骤为：将粘附有荧光粉胶的沾取棒垂直对准LED芯片，荧光粉胶粘附于所述LED芯片表面，完成涂覆。本发明方法无需气动点胶机就能实现荧光粉胶的自由点胶涂覆，适用于各种浓度和粘度的荧光粉胶，不会因为工艺参数的微小波动而造成点胶量的变化，工艺适应性强。
Description
技术领域
本发明属于LED封装领域，更具体地，涉及一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法。
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、高显色系数、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。
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。传统的荧光粉胶涂覆方式是自由点胶涂覆，涂覆过程中先通过点胶设备将配制好的一定浓度的荧光粉胶滴在固定在基板上的LED芯片上方及周围，待其流动成型之后送入加热固化设备进行加热固化。
目前，工业中主要是通过气动点胶机实现荧光粉胶的自由点胶涂覆，该设备通过气压将荧光粉胶压入一个封闭的活塞室，然后通过活塞下行将荧光粉胶从活塞室中挤出完成荧光粉胶的点涂。现有技术中存在以下问题：(1)荧光粉胶粘度大于一定值时，所提供的气压和活塞的驱动力将无法完成荧光粉胶的涂覆；(2)驱动气压和活塞驱动力的变化也会影响点胶量，点胶量的无法保持一致性，相应也影响LED封装的光色一致性；(3)自由点胶工艺一次只能对一颗LED芯片进行荧光粉胶的涂覆，其生产效率较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法，其目的在于，将沾取棒浸入荧光粉胶，利用胶体对沾取棒表面的粘附作用，沾取荧光粉胶，将沾取荧光粉胶的沾取棒对准LED芯片，利用流体对固体壁面的粘附作用进行荧光粉胶的涂覆，该方法可灵活控制荧光粉胶涂覆体积和形貌，克服了现有气动点胶机工艺适应性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，包括沾取步骤和涂覆步骤，其中，
沾取步骤为：将沾取棒浸入荧光粉胶中，利用胶体对沾取棒表面的粘附作用，沾取荧光粉胶；
涂覆步骤为：将粘附有荧光粉胶的沾取棒垂直对准LED芯片，荧光粉胶粘附于所述LED芯片表面，完成涂覆。
进一步的，所述沾取步骤中，沾取棒浸入所述荧光粉胶中停留5s～10s，所述沾取棒的直径为0.1mm～10mm；所述涂覆步骤中，粘附有荧光粉胶的沾取棒与所述LED芯片接触并停留5s～10s，荧光粉胶粘附于所述LED芯片表面，完成涂覆。
以上发明构思中，采用流体对沾取棒表面的粘附作用，沾取荧光粉胶，将沾取棒对准LED芯片，利用流体对固体壁面的粘附作用进行荧光粉胶的涂覆，通过改变沾取棒直径D、沾取棒浸入荧光粉胶中深度H、提出沾取棒和移走沾取棒的速度U、沾取棒底端面距芯片上表面高度h等工艺参数来实现荧光粉胶涂覆的控制，可灵活控制荧光粉胶涂覆体积和形貌。
试验证明，对应各种胶材、各种浓度的荧光粉胶，需要荧光粉胶中并停留5s～10s才能保证沾取棒上沾取上适量的荧光粉胶，浸渍时间太短，可能造成沾取棒上粘附的荧光粉胶量过少，浸渍时间太长，浪费时间，不利于效率提高。直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，并保证沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留5s～10s，才能保证荧光粉胶充分涂覆在芯片上，同样的，停留时间太短，涂覆质量得不到保证，停留时间过长，也不利于效率提高。试验还证明，直径为0.1mm～10mm沾取棒能实现涂覆，直径太小或者太大，涂覆质量均不能符合要求。
作为优选的，所述沾取棒的直径为1mm～3mm，所述沾取棒的外形为圆柱状或者棱柱状。直径为1mm～3mm沾取棒较为通用，这样直径范围的沾取棒能更好的兼顾涂覆效率和涂覆质量。
作为优选的，所述沾取步骤中，沾取棒浸入荧光粉胶中深度为0mm～10mm。沾取棒浸入荧光粉胶中深度越深，沾取在沾取棒的荧光粉胶量越大，适用于较大体积的涂覆。反之，则使用较小体积的涂覆。
作为优选的，所述沾取步骤和所述涂覆步骤中，提出沾取棒和移走沾取棒的速度均为1um/s～1m/s。提出沾取棒的速度适当快时，可使沾取棒上粘附相对多的荧光粉胶，涂覆后得到的荧光粉胶的体积相对较大。
作为优选的，涂覆步骤中，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触时，所述沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度为50um～3000um。沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度为500um～1500um时，是较为常用的，这样的相距高度更能兼顾涂覆效率和涂覆质量，相距高度低时，能实现大体积的涂覆，相距高度高时，能实现小体积的涂覆。
进一步的，采用直径为1mm～3mm的沾取棒，浸入胶材为硅胶或者环氧树脂的荧光粉胶中，沾取棒浸入荧光粉胶中深度为1mm～5mm，直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度为500um～1500um，沾取棒浸入荧光粉胶中5s～10s，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留5s～10s，以上参数的组合，能够高效、稳定可靠地在LED芯片上涂覆体积为0.5ul～5ul的荧光粉胶。
进一步的，所述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，所述的荧光粉胶的胶材包括硅胶、环氧树脂或液态玻璃中的一种或多种。
进一步的，所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为0.1ul～10ul。
进一步的，所述荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升～5克/毫升。
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，将荧光粉胶从盛放荧光粉胶的容器中转移至沾取棒上，然后将沾取棒和LED芯片对准，让荧光粉胶和LED芯片上表面对准并在表面张力的作用下铺展，待荧光粉胶在沾取棒和LED芯片之间流动成型后将沾取棒移开，最后将LED放在加热板上对荧光粉胶进行加热固化。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明采用沾取棒的毛细引力作用，吸取荧光粉胶，将沾取棒对准LED芯片，利用流体对固体壁面的粘附作用进行荧光粉胶的涂覆，通过改变沾取棒直径D、沾取棒浸入荧光粉胶中深度H、提出沾取棒和移走沾取棒的速度U、沾取棒底端面距芯片上表面高度h等工艺参数来实现荧光粉胶涂覆的控制，可灵活控制荧光粉胶涂覆体积和形貌。
(2)本发明相比传统的气动点胶机，不需要很高的驱动压力和很大的活塞驱动力，可适用于各种浓度和粘度的荧光粉胶。由于是利用流体对固体壁面的粘附作用进行荧光粉胶的涂覆，在工艺参数基本一致的情况下，工艺参数的微小波动并不会造成点胶量的变化，因此本发明方法可适用艺生产设备的波动，具有较强的工艺适应性，从而保证LED封装的光色一致性。
(3)本发明工艺简单，对设依赖度低，通过阵列点胶棒能实现一次性多颗LED芯片的荧光粉胶的涂覆相对传统自由点胶设备更适用于大规模阵列封装，生产效率高。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明方法的过程的示意图；
图3为本发明方法的芯片和沾取棒的对准偏差δ的示意图；
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沾取棒、1002盛放荧光粉胶的容器、1003荧光粉胶、1004芯片、1005金线、1006封装基板。
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。
本发明提供了一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，包括沾取步骤和涂覆步骤，其中，
沾取步骤为：将沾取棒浸入荧光粉胶中，利用胶体对沾取棒表面的粘附作用，沾取荧光粉胶；
涂覆步骤为：将粘附有荧光粉胶的沾取棒垂直对准LED芯片，荧光粉胶粘附于所述LED芯片表面，完成涂覆。
图1为本发明方法的流程图，其分为沾取步骤和涂覆步骤。
图2为本发明方法的过程的示意图，先将沾取棒1001浸入盛放在容器1002中的荧光粉胶1003中，并停留5s～10s，以将荧光粉胶转移至沾取棒1001上；直接将提出的沾取棒1001垂直对准LED芯片1004，并保证沾取棒1001上的荧光粉胶1003与所述LED芯片1001接触并停留5s～10s，移走沾取棒，实现涂覆。
采用沾取棒涂覆荧光粉胶，能克服气动点胶机涂覆的缺陷。通过改变沾取棒直径D、沾取棒浸入荧光粉胶中深度H、提出沾取棒和移走沾取棒的速度U、沾取棒底端面距芯片上表面高度h等工艺参数来实现荧光粉胶涂覆的控制，可灵活控制荧光粉胶涂覆体积和形貌。
下面以实施例具体说明本发明荧光粉胶的涂覆方法。
实施例1
本实施例中，荧光粉胶中的荧光粉为YAG荧光粉，胶材为环氧树脂，荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升。
沾取步骤：将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留5s，之后提出沾取棒,所述沾取棒的直径为5mm；所述沾取棒的外形为圆柱状或者棱柱状。沾取棒浸入荧光粉胶中深度H为0mm。提出沾取棒的速度U均为0.05m/s。
涂覆步骤：直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，并保证沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留10s，移走沾取棒，实现涂覆。移走沾取棒的速度U均为690um/s。沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触时，所述沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度h为50um。
检测获得，本实施例中，所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为10ul，形貌为球帽形。
实施例2
本实施例中，荧光粉胶中的荧光粉为TAG荧光粉，胶材为液态玻璃，荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为1克/毫升。
沾取步骤：将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留7s，之后提出沾取棒,所述沾取棒的直径为10mm；所述沾取棒的外形为圆柱状或者棱柱状。沾取棒浸入荧光粉胶中深度H为10mm。提出沾取棒的速度U均为0.11m/s。
涂覆步骤：直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，并保证沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留8s，移走沾取棒，实现涂覆。移走沾取棒的速度U均为1um/s。沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触时，所述沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度h为1500um。
检测获得，本实施例中，所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为10ul，形貌为球帽形。
实施例3
本实施例中，荧光粉胶中的荧光粉为YAG荧光粉，胶材为硅胶，荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为2克/毫升。
沾取步骤：将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留10s，之后提出沾取棒,所述沾取棒的直径为3mm；所述沾取棒的外形为圆柱状或者棱柱状。沾取棒浸入荧光粉胶中深度H为8mm。提出沾取棒的速度U均为1um/s。
涂覆步骤：直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，并保证沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留6s，移走沾取棒，实现涂覆。移走沾取棒的速度U均为0.02m/s。沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触时，所述沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度h为3000um。
检测获得，本实施例中，所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为6ul，形貌为球帽形。
实施例4
本实施例中，荧光粉胶中的荧光粉为YAG荧光粉，胶材为硅胶，荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为3.0克/毫升。
沾取步骤：将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留9s，之后提出沾取棒,所述沾取棒的直径为1mm；所述沾取棒的外形为圆柱状或者棱柱状。沾取棒浸入荧光粉胶中深度H为5mm。提出沾取棒的速度U均为1m/s。
涂覆步骤：直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，并保证沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留5s，移走沾取棒，实现涂覆。移走沾取棒的速度U均为0.5m/s。沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触时，所述沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度h为500um。
检测获得，本实施例中，所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为0.1ul，形貌为球帽形。
实施例5
本实施例中，荧光粉胶中的荧光粉为YAG荧光粉，胶材为硅胶，荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为5.0克/毫升
沾取步骤：将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留15s，之后提出沾取棒,所述沾取棒的直径为0.1mm；所述沾取棒的外形为圆柱状或者棱柱状。沾取棒浸入荧光粉胶中深度H为7mm。提出沾取棒的速度U均为5mm/s。
涂覆步骤：直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，并保证沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留7.5s，移走沾取棒，实现涂覆。移走沾取棒的速度U均为1m/s。沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触时，所述沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度h为1000um。
检测获得，本实施例中，所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为2ul，形貌为球帽形。
以下实施例用于说明沾取棒淹没深度(H)，沾取棒直径(D)、沾取棒上升速度(U)、沾取棒底端面距芯片上表面高度(h)等参数对荧光粉胶的涂覆体积的调节控制作用。
实施例6
本实施例是用于说明沾取棒淹没深度H对涂覆体积的调节作用。在具体实施中取沾取棒淹没深度H分别为1mm，2mm，3mm，取其他工艺参数分别为：荧光粉胶浓度为0.2g/ml，沾取棒直径2mm，沾取棒上升速度1mm/s，沾取棒底部距芯片上表面高度1mm，沾取步骤将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留7s，涂覆步骤中，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留10s。
检验发现，淹没深度为1mm时荧光粉胶的涂覆体积约为2ul,淹没深度为2mm时荧光粉胶的涂覆体积约为4.2ul,淹没深度为3mm时荧光粉胶的涂覆体积约为5.5ul，所用胶体为硅胶。
实施例7
本实施例是用于说明沾取棒直径D对涂覆体积的调节作用。在具体实施中取沾取棒直径分别为1mm，2mm，3mm，取其他工艺参数分别为：荧光粉胶浓度为0.2g/ml，淹没深度为2mm，沾取棒上升速度1mm/s，沾取棒底部距芯片上表面高度1mm，所用胶体为硅胶。沾取步骤将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留10s，涂覆步骤中，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留10s。
检验发现，沾取棒直径为1mm时荧光粉胶的涂覆体积约为2.4ul,沾取棒直径为2mm时荧光粉胶的涂覆体积约为4.2ul,沾取棒直径为3mm时荧光粉胶的涂覆体积约为5.6ul。
实施例8
本实施例是用于说明沾取棒上升速度U对涂覆体积的调节作用。在具体实施中取沾取棒上升速度分别为1mm/s，5mm/s，10mm/s，取其他工艺参数分别为：荧光粉胶浓度为0.2g/ml，淹没深度为2mm，沾取棒直径2mm，沾取棒底部距芯片上表面高度1mm，所用胶体为硅胶。沾取步骤将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留8s，涂覆步骤中，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留9s。
检验发现，沾取棒上升速度分别为1mm/s时荧光粉胶的涂覆体积约为4.2ul,沾取棒上升速度分别为5mm/s时荧光粉胶的涂覆体积约为4.8ul，沾取棒上升速度分别为10mm/s时荧光粉胶的涂覆体积约为5.2ul。
实施例9
本实施例是用于说明沾取棒底部距芯片上表面高度h对涂覆体积的调节作用。在具体实施中取高度分别为0.5mm，1mm，1.5mm，取其他工艺参数分别为：荧光粉胶浓度为0.2g/ml，沾取棒直径为2mm，淹没深度为2mm，沾取棒上升速度1mm/s，所用胶体为硅胶。沾取步骤将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留5s，涂覆步骤中，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留5s。
检验发现，高度为0.5mm时荧光粉胶的涂覆体积约为4.4ul,高度为1mm时荧光粉胶的涂覆体积约为4.2ul,高度为1.5mm时荧光粉胶的涂覆体积约为3.9ul。
以下实施例用于说明沾取棒的沾取转移法对荧光粉浓度和对准偏差δ对封装条件波动的适应性。
实施例10
本实施例是用于说明荧光粉浓度的变化对涂覆体积的影响。在具体实施中荧光粉浓度分别为0.2g/ml，0.4g/ml，0.6g/ml，取其他工艺参数分别为：沾取棒直径为2mm，淹没深度为2mm，沾取棒上升速度1mm/s，沾取棒底部距芯片上表面高度1mm，所用胶体为硅胶。沾取步骤将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留9s，涂覆步骤中，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留5s。
检验发现，荧光粉胶的涂覆体积在各个荧光粉浓度下基本一致，约为4.2ul。
实施例11
本实施例是用于说明芯片和沾取棒的对准偏差的变化对涂覆体积的影响，图3为芯片和沾取棒的对准偏差δ示意图。在具体实施中取芯片和沾取棒的对准偏差分别为0.3mm，0.6mm，0.9mm，取其他工艺参数分别为：荧光粉浓度分别为0.2g/ml，沾取棒直径为2mm，淹没深度为2mm，沾取棒上升速度1mm/s，沾取棒底部距芯片上表面高度1mm，所用胶体为硅胶。沾取步骤将沾取棒浸入荧光粉胶中并停留8s，涂覆步骤中，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触并停留8s。
检验发现，荧光粉胶的涂覆体积在不同对准偏差下基本一致，约为4.2ul。
以上实施例中，沾取棒为实心玻璃棒，原则上，沾取棒只要化学性质稳定，不与荧光粉胶进行反应，且能对胶体具有粘附作用，都是可行的。
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 (2)
1.一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，包括沾取步骤和涂覆步骤，其中，
沾取步骤为：将沾取棒浸入荧光粉胶中，利用胶体对沾取棒表面的粘附作用，沾取荧光粉胶，所述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，所述的荧光粉胶的胶材包括硅胶、环氧树脂或液态玻璃中的一种或多种，所述荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升～5克/毫升，沾取棒浸入所述荧光粉胶中停留5s～10s，所述沾取棒的直径为0.1mm～10mm，沾取棒的外形为圆柱状或者棱柱状,沾取棒浸入荧光粉胶中深度为0mm～10mm，
涂覆步骤为：将粘附有荧光粉胶的沾取棒垂直对准LED芯片，粘附有荧光粉胶的沾取棒与所述LED芯片接触并停留5s～10s，荧光粉胶粘附于所述LED芯片表面，沾取棒上的荧光粉胶与所述LED芯片接触时，所述沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度为50um～3000um，完成涂覆，所述LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为0.1ul～10ul，
所述沾取步骤和所述涂覆步骤中，提出沾取棒和移走沾取棒的速度均为1um/s～1m/s。
2.如权利要求1所述的一种沾取转移式荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，采用直径为1mm～3mm的沾取棒，浸入胶材为硅胶或者环氧树脂的荧光粉胶中，沾取棒浸入荧光粉胶中深度为1mm～5mm，直接将提出的沾取棒垂直对准LED芯片，沾取棒底端面和所述LED芯片上表面相距高度为500um～1500um，LED芯片上所涂覆的荧光粉胶体积为0.5ul～5ul。
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