CN110835517B - 一种荧光胶的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种荧光胶、其制备方法及应用，该荧光胶包括以下质量份的组分：硅胶：90质量份至110质量份；荧光粉：40质量份至60质量份；二氧化硅粉末：1质量份至5质量份；DP胶：1质量份至3质量份。本发明的荧光胶能够提高荧光胶的光效，加强粘结力，更好控制荧光膜的厚薄度，并且提高后续的切割效率。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片封装技术领域，具体涉及一种荧光胶、其制备方法及应用。
背景技术
在LED灯的制造过程中，需要对LED芯片进行封装。传统的LED芯片封装工艺是对LED芯片逐个点胶，较为费时，生产成本高，而且难以控制并且减少LED芯片封装的体积以及厚度。新型的芯片级封装技术即CSP能够减少封装体积，使封装件更薄，有助于散热。LED芯片封装通常采用含有荧光粉的荧光胶包覆芯片的发光面，从而获得具有一定显色特性的封装产品。但现有的荧光胶普遍存在胶水与粉体混合后整体粘度不够、粉体沉降过快、颜色偏移等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种荧光胶，该荧光胶具有良好光效、抗沉淀性能和加工性能。
本发明的第二目的是提供上述荧光胶的制备方法，该制备方法简单，并且能够提高荧光胶的性能。
本发明的第三目的是提供上述荧光胶的应用，上述荧光胶能够用于制备单面或五面发光LED芯片。
为实现本发明的第一目的，本发明提供了一种荧光胶，其包括以下质量份的组分：
硅胶：90质量份至110质量份；
荧光粉：40质量份至60质量份；
二氧化硅粉末：1质量份至5质量份；
DP胶：1质量份至3质量份。
由上可见，本发明提供了一种荧光胶，该荧光胶用于制备LED芯片的封装件时，能够提高光效，减少颜色偏移。本发明的荧光胶具有适中的加工流动性，能够形成荧光膜，同时具有适中的粘稠度，能够防止粉状物料的过快沉淀，而且粉料的添加不影响胶水的粘合度，固化后的荧光胶具有较好的强度和柔韧性，当需要切割时，能够提高切割效率，减少切割损坏，避免切割时变形或破裂。具体地，硅胶用量可以在90质量份至110质量份范围内，高于该用量会导致荧光胶容易裂膜，低于该用量会导致荧光胶不能成型；荧光粉用量可以在40质量份至60质量份范围内，高于该用量会导致颜色偏黄，低于该用量会导致颜色偏蓝；二氧化硅粉末用量可以在1质量份至5质量份的范围内，高于该用量会导致荧光胶粘稠度增加，低于该用量会导致荧光粉沉淀过快；DP胶用量可以在1质量份至3质量份的范围内，高于该用量会导致光效降低，高于该用量会导致模糊效果差，能够看到芯片内部结构。
进一步的技术方案是，硅胶由A胶和B胶组成；A胶包含乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷和铂二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液；B胶包含苯基硅树脂、苯基含氢聚硅氧烷和乙炔基环己醇。
由上可见，本发明的荧光胶中的硅胶组分由A胶和B胶组成，A胶作为主剂，主要由含不饱和键的聚硅氧烷和催化剂组成，B胶作为交联剂，主要由苯基硅树脂、含硅氢键的聚硅氧烷和抑制剂组成。在使用前，A胶与B胶可以分开储存，提高硅胶的使用期限；在制备荧光胶时，将A胶、B胶与其他粉料组分混合；在固化过程中，A胶与B胶中的交联组分反应，使得荧光胶固化。
进一步的技术方案是，荧光粉为石榴石荧光粉、铝酸盐荧光粉、硫化锌荧光粉、氮氧化硅荧光粉、氮化物荧光粉、氟化物荧光粉和硅酸盐荧光粉中的至少一种。
由上可见，本发明的荧光粉可以根据实际需要在现有荧光粉种类进行选择和配合，以获得所需的显色效果。
进一步的技术方案是，DP胶包括环氧树脂和光扩散剂。更进一步的技术方案是，DP胶为DF-090。
由上可见，本发明采用由环氧树脂和光扩散剂组成的DP胶，DP胶与硅胶胶体相容性较高，DP胶具有光扩散作用，能够提高封装胶的模糊度，避免看到芯片内部结构。
进一步的技术方案是，硅胶由质量比1∶5的A胶和B胶组成；相对于硅胶质量百分数为100wt％，A胶由16wt％至17wt％的乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷和0.03wt％至0.05wt％的铂二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液组成，B胶由63wt％至64wt％的苯基硅树脂、19wt％至20wt％的苯基含氢聚硅氧烷和0.05wt％至0.07wt％的乙炔基环己醇组成。更进一步的技术方案是，相对于硅胶质量百分数为100wt％，A胶由16.63wt％的乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷和0.04wt％的铂二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液组成，B胶由63.5wt％的苯基硅树脂、19.77wt％的苯基含氢聚硅氧烷和0.06wt％的乙炔基环己醇组成。
由上可见，本发明进一步限定了A胶和B胶中各组分的用量，当采用上述用量时，A胶和B胶能够很好地配合交联，且胶体具有较好的加工性能和粘合性能。
进一步的技术方案是，A胶在80rpm下粘度为5700mPa s至8400mPa s，B胶在80rpm下粘度为4600mPa s至7000mPa s。
由上可见，本发明进一步限定了A胶和B胶的粘度，在上述粘度范围内的胶体具有较好的加工流动性能。
进一步的技术方案是，荧光胶包括以下质量份的组分：
硅胶：110质量份；
荧光粉：58.3质量份；
二氧化硅粉末：1.5质量份；
DP胶：1.5质量份。
由上可见，本发明进一步限定了荧光胶的优选配方，该配方能够取得抗沉淀、高光效、颜色一致性稳定的效果并且能够达到所需模糊度，综合性能较佳。
为实现本发明的第二目的，本发明提供了一种荧光胶的制备方法，其包括以下步骤：
步骤A：根据上述荧光胶准备各组分原料并添加各组分原料；
步骤B：将各组分原料混合分散均匀；
步骤C：脱泡处理。
由上可见，本发明还提供了上述荧光胶的制备方法，该制备方法简单，通过原料的分散和脱泡，进一步提高了荧光胶的性能，避免荧光胶内存在气泡而导致封装缺陷。
进一步的技术方案是，在步骤A中，按照荧光粉、二氧化硅粉末、DP胶、硅胶的顺序依次添加各组分原料；在步骤B中，使用玻璃棒顺时针或逆时针搅拌3至5分钟，使原料分散均匀；在步骤C中，将步骤B所得的混合物放入真空脱泡机公转、自转5至8分钟进行搅拌脱泡。
由上可见，本发明各组分按一定顺序添加能够使得各组分更好地分散，避免硅胶过早固化，按一定方向搅拌有利于分散并减少胶体中的气泡，真空脱泡搅拌可以除去荧光胶中的气泡同时起到分散作用。
为实现本发明的第三目的，本发明提供了一种荧光胶的应用，将上述荧光胶涂覆于LED芯片的发光面。
由上可见，本发明提供了荧光胶在制备LED芯片中的应用，其中LED芯片可以是正装芯片或倒装芯片，LED芯片可以采用现有的封装结构，采用本发明的荧光胶进行发光面封装，能够达到较好的光效，同时具有良好的抗沉淀性能和加工性能。
进一步的技术方案是，荧光胶的应用包括以下步骤：
步骤1：提供载体，以及排布在载体上的LED芯片的矩阵阵列，相邻的LED芯片之间具有空隙；
步骤2：在矩阵阵列上涂覆遮光胶，遮光胶填充空隙；固化遮光胶；除去倒装LED芯片上表面的遮光胶；
步骤3：在所述矩阵阵列上涂覆所述荧光胶，固化所述荧光胶；
步骤4：切割所述矩阵阵列，得到LED芯片封装件；
或者包括以下步骤：
步骤1：提供载体，以及排布在所述载体上的LED芯片的矩阵阵列，相邻的LED芯片之间具有空隙；
步骤2：在所述矩阵阵列上涂覆所述荧光胶，所述荧光胶填充所述空隙并覆盖所述LED芯片的上表面；固化所述荧光胶；
步骤3：切割所述矩阵阵列，得到LED芯片封装件。
由上可见，本发明的荧光胶适用于LED芯片阵列上的LED芯片单面或五面的封装，能够批量化生产封装的LED芯片，尤其适用于倒装LED芯片的封装。本发明的荧光胶具有较高的强度和柔韧性，能够提高切割效率，避免切割时胶层变形或破裂。
附图说明
图1是本发明的荧光胶制备倒装LED芯片CSP实施例的示意图。
图2是本发明的荧光胶制备正装LED芯片封装件实施例的示意图。
具体实施方式
在本发明的实施例中使用的荧光胶包括以下组分：硅胶在90质量份至110质量份，荧光粉40质量份至60质量份，二氧化硅粉末1质量份至5质量份，DP胶1质量份至3质量份。其中，硅胶由质量比1∶5的A胶和B胶组成，相对于硅胶质量百分数为100wt％，A胶由16.63wt％的乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷和0.04wt％的铂二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液组成，B胶由63.5wt％的苯基硅树脂、19.77wt％的苯基含氢聚硅氧烷和0.06wt％的乙炔基环己醇组成。采用上述组分能够提高荧光胶的光效，加强粘结力，更好控制荧光膜的厚薄度，并且提高后续的切割效率。
荧光胶的制备步骤包括：按照荧光粉、二氧化硅、DP胶、硅胶A、硅胶B的先后顺序依次添加物料，通过玻璃棒顺时针搅拌5分钟，放入真空脱泡机公转、自转8分钟进行搅拌脱泡。采用上述制备方法制得的不同组分用量的荧光胶的实施例和对比例及其性能参数如下表1所示。其中，模糊度通过对比确定。在表1的实施例和对比例中，荧光粉由黄绿粉和氮化物红粉按0.48∶0.033质量比配合组成，其中，黄绿粉的发射波长为530nm至540nm，组成成分为Y3Al(Ga，Gd)5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)；氮化物红粉的发射波长为620nm至635nm，组成成分为(Sr，Ca)AlSiN3:Eu2+。
表1荧光胶实施例及对比例组分及性能
由上可见，在本发明限定的荧光胶组分用量范围内，实施例1至3能够达到抗沉淀、高光效、颜色一致性稳定并且能够达到所需模糊度，其中实施例1综合效果更佳。而对比例1中荧光粉用量过低，DP胶用量过高，模糊度过高，严重影响光效。对比例2中荧光粉用量过高，颜色偏移过大。此外，本发明的荧光胶具有适中的粘度，配合本发明的制造方法能够很好控制荧光膜的厚薄度。且本发明的荧光胶具有适合的力学性能，具有较高的强度和柔韧性，能够提高切割效率，减少切割破坏，避免切割时变形或破裂。
将上述实施例荧光胶用于制备倒装LED芯片CSP，包括以下步骤：
步骤a：如图1(a)所示，在载板10上贴第一热解膜11，在第一热解膜11上贴第一双面膜12。其中，载板10为钢板，载板10上设有倒装LED芯片20的矩阵定位标记；第一热解膜11具有粘结性，在加热后粘结性消失，易于剥离；第一双面膜12可以是硅胶双面膜，其双面具有粘性。载板10、第一热解膜11和第一双面膜12共同构成倒装LED芯片20的载体，载板10、第一热解膜11和第一双面膜12可以通过具有压膜辊的冷裱机进行贴合。
步骤b：如图1(b)所示，在第一双面膜12上排布倒装LED芯片20的矩阵阵列，具体地，由于第一热解膜11和第一双面膜12具有一定的透明度，可以在第一双面膜12上方确定载板10上的矩阵定位标记，例如可以通过视觉检测仪器进行定位，再根据矩阵定位标记在第一双面膜12上排布倒装LED芯片20的矩阵阵列，排布可以通过排片机等装置进行。相邻的倒装LED芯片20之间具有空隙21。第一双面膜12包括涂胶区域以及在涂胶区域之外的第一空余区域，矩阵阵列设置在涂胶区域内。在本实施例中，第一空余区域设置在涂胶区域的四周。
步骤c：在矩阵阵列上涂覆遮光胶30。遮光胶30的涂覆过程可以将带有倒装LED芯片20的载体用夹具固定，采用涂胶机进行覆膜。遮光胶包括以下组分：硅胶在90质量份至110质量份，二氧化硅粉末1质量份至5质量份，氧化铝粉末1质量份至5质量份，二氧化钛粉末50质量份至80质量份。采用上述组分时能够有效填充空隙，起到遮光作用，不影响胶水的粘合度，加强散热效果并且防止粉状物料的过快沉淀，同时便于后续切割。
步骤d：如图1(c)所示，将第一压件压在遮光胶30上，使得遮光胶30填充空隙21，遮光胶30不超出涂胶区域。其中，第一压件包括第一压板40和保护膜41，保护膜41与遮光胶30接触，第一压板40设置在保护膜41上，第一压板40平行于载板10。保护膜41可以保持遮光胶30固化表面的光滑洁净，第一压板40可以是玻璃板，用来提供一定的压力。将第一压板40下压，使保护膜41靠近倒装LED芯片20的上表面，减少倒装LED芯片20上表面的残留遮光胶30。
步骤e：固化遮光胶30。固化条件可以是在75℃至90℃下固化45min至80min，在115℃至125℃下固化15min至45min。具体在本实施例中，固化过程可以在烘箱内进行，80℃下烘烤1h，120℃下烘烤0.5h。
步骤f：如图1(d)所示，剥离第一压件，除去倒装LED芯片20上表面的遮光胶30。具体地，可以使用消膜剂除去倒装LED芯片20上表面的遮光胶30，将消膜剂沾在无纺布上，手动使用镊子夹紧无纺布拭擦倒装LED芯片20上表面。消膜剂包括以下组分：稀释剂50质量份至70质量份，工业酒精30质量份至40质量份，丙酮10质量份至30质量份。采用该消膜剂能够有效清除芯片表面多余的残膜，且清除残膜后，后续烘烤不会发泡，加强了芯片与荧光膜的粘结度。
步骤g：在矩阵阵列上涂覆荧光胶50。荧光胶50的涂覆过程可以将带有倒装LED芯片20的载体用夹具固定，采用涂胶机进行覆膜。
步骤h：如图1(e)所示，在第一空余区域放置支撑块60，支撑块60的高度大于倒装LED芯片20的高度。在本实施例中，支撑块60的数目为4个，每一个支撑块60的高度相同，4个支撑块分别设置在涂胶区域四周的第一空余区域上。
步骤i：如图1(e)所示，将第二压件放置在支撑块60上，第二压件在矩阵阵列上方压平荧光胶50。第二压件包括第二压板70、第二热解膜71、第二双面膜72和高温膜73，第二热解膜71贴在第二压板70上，第二双面膜72贴在第二热解膜71上，第二双面膜72包括贴合区域以及在贴合区域之外的第二空余区域，贴合区域与涂胶区域对应设置，第二空余区域与第一空余区域对应设置，高温膜73贴在贴合区域上。第二压件以第二压板70朝上、高温膜73朝下的方式放置在支撑块60上，高温膜73与荧光胶50接触，第二双面膜72与支撑块60接触。其中，第二热解膜71具有粘结性，在加热后粘结性消失，易于剥离；第二双面膜72可以是硅胶双面膜，其双面具有粘性；高温膜73没有粘性，表面光滑，避免粘荧光层或导致荧光层表面粗糙。第二压板70、第二热解膜71、第二双面膜72和高温膜73可以通过具有压膜辊的冷裱机进行贴合。支撑块60支撑在第一双面膜12和第二双面膜72之间，第一双面膜12和第二双面膜72对支撑块60有一定的粘结作用，避免固化等过程中第二压件相对于载体位移而导致封装厚度变化。本发明可以根据CSP封装件的厚度要求，选择合适的支撑块60的高度以及高温膜73的厚度，CSP封装件的厚度等于支撑块60的高度减去高温膜73的厚度。具体在本实施例中，支撑块60的高度为0.55mm，高温膜的厚度为0.15mm，可以得到厚度为0.4mm的封装芯片。
步骤j：固化荧光胶50；固化条件为：在75℃至90℃下固化45min至80min，在115℃至125℃下固化15min至45min；具体在本实施例中，固化可以在烘箱中进行，固化条件为80℃烘烤1h，120℃烘烤0.5h。
步骤k：剥离第二压件，剥离载板10，切割矩阵阵列，得到倒装LED芯片20的CSP封装件。第一热解膜11或第一双面膜12上可以设有切割标记，根据切割标记切割矩阵阵列。
将上述实施例荧光胶用于制备正装LED芯片封装件，包括以下步骤：
步骤a：如图2(a)所示，准备平面型支架10。平面型支架10相当于载体，其上可以设有矩阵定位标记和切割标记，便于后续定位排布正装LED芯片20并切割覆胶后的芯片阵列。在本发明的其他实施例中，平面型支架10也可以不设置标记。平面型支架10设有导引结构，导引结构被构造为使得每个正装LED芯片20两侧分别各对应有一个导引结构，导引结构是具有导电性能的通路。
步骤b：如图2(b)所示，在平面型支架10上排布正装LED芯片20的矩阵阵列。具体地，可以根据矩阵定位标记，例如可以通过视觉检测仪器，定位排布正装LED芯片20的矩阵阵列，正装LED芯片20可以通过胶粘剂粘贴到平面型支架10上，排布可以通过排片机等装置进行。相邻的正装LED芯片20之间具有空隙21，空隙21用于打线且打线后还留有空间进行切割。
步骤c：如图2(c)所示，每个正装LED芯片20的正负极分别通过金线30在空隙21处与平面型支架10连接，相邻的正装LED芯片20连接的金线30相互分开，相邻的正装LED芯片20连接的金线30与平面支架10的连接点相互分开，使得带有金线30的正装LED芯片20能够切割分开。具体地，正装LED芯片20的正负极分别通过金线30与正装LED芯片20两侧的导引结构连接。金线30的连接可以通过打线装置进行。
步骤d：如图2(d)所示，在矩阵阵列上涂覆荧光胶40，荧光胶40填充空隙21并覆盖正装LED芯片20的上表面。荧光胶40的涂覆过程可以将带有正装LED芯片20的平面型支架10用夹具固定，采用涂胶机进行覆膜。
步骤e：固化荧光胶40。固化条件为：在75℃至90℃下固化45min至80min，在115℃至125℃下固化15min至45min。具体在本实施例中，固化可以在烘箱中进行，固化条件为80℃烘烤1h，然后120℃烘烤0.5h。
步骤f：如图2(d)中的虚线所示，切割矩阵阵列，得到正装LED芯片的封装件。
以上仅为本发明荧光胶应用的优选实施例，本发明的荧光胶可以应用于不同工艺来制造单面或五面发光LED芯片封装件，尤其适用于利用芯片阵列批量封装LED芯片的场合。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种荧光胶的应用，其特征在于所述荧光胶包括以下质量份的组分：
硅胶：90质量份至110质量份；
荧光粉：40质量份至60质量份；
二氧化硅粉末：1质量份至5质量份；
DP胶：1质量份至3质量份；
所述硅胶由质量比1∶5的所述A胶和所述B胶组成；相对于所述硅胶质量百分数为100wt％，所述A胶由16wt％至17wt％的乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷和0.03wt％至0.05wt％的铂二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液组成，所述B胶由63wt％至64wt％的苯基硅树脂、19wt％至20wt％的苯基含氢聚硅氧烷和0.05wt％至0.07wt％的乙炔基环己醇组成；
所述应用包括以下步骤：
步骤1：提供载体，以及排布在所述载体上的LED芯片的矩阵阵列，相邻的所述LED芯片之间具有空隙；
步骤2：在所述矩阵阵列上涂覆遮光胶，所述遮光胶填充所述空隙；固化所述遮光胶；除去所述LED芯片上表面的遮光胶；
步骤3：在所述矩阵阵列上涂覆所述荧光胶，固化所述荧光胶；
步骤4：切割所述矩阵阵列，得到倒装LED芯片封装件；
或者包括以下步骤：
步骤1：提供载体，以及排布在所述载体上的LED芯片的矩阵阵列，相邻的LED芯片之间具有空隙；
步骤2：在所述矩阵阵列上涂覆所述荧光胶，所述荧光胶填充所述空隙并覆盖所述LED芯片的上表面；固化所述荧光胶；
步骤3：切割所述矩阵阵列，得到LED芯片封装件。
2.根据权利要求1所述的一种荧光胶的应用，其特征在于：
所述硅胶由A胶和B胶组成；所述A胶包含乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷和铂二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液；所述B胶包含苯基硅树脂、苯基含氢聚硅氧烷和乙炔基环己醇；
所述荧光粉为石榴石荧光粉、铝酸盐荧光粉、硫化锌荧光粉、氮氧化硅荧光粉、氮化物荧光粉、氟化物荧光粉和硅酸盐荧光粉中的至少一种；
所述DP胶包括环氧树脂和光扩散剂。
3.根据权利要求1所述的一种荧光胶的应用，其特征在于：
相对于所述硅胶质量百分数为100wt％，所述A胶由16.63wt％的乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷和0.04wt％的铂二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液组成，所述B胶由63.5wt％的苯基硅树脂、19.77wt％的苯基含氢聚硅氧烷和0.06wt％的乙炔基环己醇组成。
4.根据权利要求1所述的一种荧光胶的应用，其特征在于：
所述A胶在80rpm下粘度为5700mPa s至8400mPa s，所述B胶在80rpm下粘度为4600mPas至7000mPa s；
所述DP胶为DF-090。
5.根据权利要求1所述的荧光胶的应用，其特征在于包括以下质量份的组分：
硅胶：110质量份；
荧光粉：58.3质量份；
二氧化硅粉末：1.5质量份；
DP胶：1.5质量份。
6.根据权利要求1至5任一项所述的荧光胶的应用，其特征在于所述荧光胶的制备方法包括以下步骤：
步骤A：根据权利要求1至5任一项所述的一种荧光胶的应用准备荧光胶的原料并添加各组分原料；
步骤B：将各组分原料混合分散均匀；
步骤C：脱泡处理。
7.根据权利要求6所述的一种荧光胶的应用，其特征在于：
在所述步骤A中，按照荧光粉、二氧化硅粉末、DP胶、硅胶的顺序依次添加各组分原料；
在所述步骤B中，使用玻璃棒顺时针或逆时针搅拌3至5分钟，使原料分散均匀；
在所述步骤C中，将所述步骤B所得的混合物放入真空脱泡机公转、自转5至8分钟进行搅拌脱泡。
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