CN115566113A - 白光led装置的制备方法 - Google Patents
白光led装置的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115566113A CN115566113A CN202211332507.8A CN202211332507A CN115566113A CN 115566113 A CN115566113 A CN 115566113A CN 202211332507 A CN202211332507 A CN 202211332507A CN 115566113 A CN115566113 A CN 115566113A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- sapphire substrate
- white light
- layer
- led device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 148
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 77
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 12
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 10
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 10
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 10
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 102100032047 Alsin Human genes 0.000 claims description 6
- 101710187109 Alsin Proteins 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 claims description 4
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 claims description 4
- 229910016066 BaSi Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NXDJCCBHUGWQPG-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol;terephthalic acid Chemical compound OCC1CCC(CO)CC1.OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 NXDJCCBHUGWQPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims 3
- 229920002209 Crumb rubber Polymers 0.000 claims 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract description 55
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 239000010437 gem Substances 0.000 description 2
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 2
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
- H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本申请涉及LED制备工艺技术领域，尤其涉及一种白光LED装置的制备方法，包括如下步骤：将蓝宝石衬底的一表面进行刻蚀处理，形成图形化的蓝宝石衬底；在蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层，然后制作电极；将含有红色荧光粉的第一粉胶混合物涂覆在蓝宝石衬底背离外延层的表面得到第一粉胶层，然后将含有黄色荧光粉和绿色荧光粉的第二粉胶混合物涂覆在第一粉胶层上得到第二粉胶层；将结合有第一粉胶层和第二粉胶层的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片；采用倒装方式将单元芯片固定在支架上，然后封装得到白光LED装置。这种先对晶圆涂覆荧光粉、再切割、最后芯片倒装固定的制备方法，使白光LED装置具有更好的发光效率和稳定性。
Description
技术领域
本申请属于LED制备工艺技术领域，尤其涉及一种白光LED装置的制备方法。
背景技术
作为第四代绿色照明光源的白光二极管(w-LED)，因节能、环保和使用寿命长等优点，被广泛应用于诸多领域。发光二极管是一种通过电子与空穴复合释放能量发光的发光器件，LED经历了多年的发展，其产品的发光效率和稳定性得到了大幅改善，提升空间已处于极限水平，因此进一步提升其发光效率和稳定性具有重要意义。
现阶段白光LED器件的基本制作流程包括如下步骤：首先，以主要成分是氧化铝(Al2O3)的蓝宝石(Sapphire)为衬底，通过金属有机化学气相沉积(Metal-OrganicChemical Vapor Deposition，MOCVD)法在衬底上制作外延层(即n区，发光区，p区，透明导电层)，然后在外延片上制作电极(P极和N极)，最后利用激光切割机对外延片进行切割，形成一粒一粒的最小单元芯片；其次，封装厂将芯片即切割好的晶粒固焊在支架上，与外部电路导通的同时对晶粒进行保护；最后，利用点粉工艺将胶水和荧光粉按照一定比例配制好后涂覆在固焊好的支架表面，在高温下烘烤烤干，即可得到白光LED。
上述制作流程相对成熟，但是整个工艺较为繁琐，且点粉工艺是将几种粉混合后同时点在芯片表面，这样在蓝光芯片激发下，红色荧光粉易吸收黄绿色荧光粉发出的黄绿光，造成光互吸收，从而导致光效下降。另外，由于点粉工艺是将大量的有机硅胶树脂与荧光粉混合后涂覆在芯片表面，胶水在高电流大功率条件下易发生胶裂造成器件失效，因此现有封装工艺得到的器件一般在大功率市场应用受到了限制。
发明内容
本申请的目的在于提供一种白光LED装置的制备方法，旨在解决如何提高白光LED的发光效率和稳定性的技术问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
本申请提供一种白光LED装置的制备方法，包括如下步骤：
将蓝宝石衬底的一表面进行刻蚀处理，形成图形化的蓝宝石衬底；
在蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层，然后制作电极；
将含有红色荧光粉的第一粉胶混合物涂覆在蓝宝石衬底背离外延层的表面得到第一粉胶层，然后将含有黄色荧光粉和绿色荧光粉的第二粉胶混合物涂覆在第一粉胶层上得到第二粉胶层；
将结合有第一粉胶层和第二粉胶层的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片；
采用倒装方式将单元芯片固定在支架上，然后封装得到白光LED装置。
在一实施例中，刻蚀处理包括：将蓝宝石衬底待刻蚀的表面覆盖光刻胶掩膜，然后采用电感耦合等离子对蓝宝石衬底进行刻蚀。
在一实施例中，采用喷粉机的喷涂方式将第一粉胶混合物涂覆在蓝宝石衬底表面，将第二粉胶混合物涂覆在第一粉胶层上。
在一实施例中，喷粉机喷涂时，喷头每次移动间隔X轴为3～5mm，Y轴为3～5mm，喷头移动速度为30～50mm/秒。
在一实施例中，喷粉机喷涂时，以与蓝宝石衬底表面呈30～60°角度进行喷粉。
在一实施例中，红色荧光粉、黄色荧光粉和绿色荧光粉的粒径为5～10μm。
在一实施例中，第一粉胶混合物中粉胶重量比为1：(5～10)；和/或，
第二粉胶混合物中粉胶重量比为1：(5～10)。
在一实施例中，第一粉胶混合物的红色荧光粉选自(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、Ca2Si5N8:Eu2+和K2(Si,Ge)F6:Mn4+中的至少一种。
在一实施例中，第一粉胶混合物的黄色荧光粉选自Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、La3Si6N11:Ce3+和(Ca,Sr)2SiO4:Eu2+中的至少一种，绿色荧光粉选自(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Lu3Al5O12:Ce3 +、BaSi2O2N2:Eu2+和Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+中的至少一种。
在一实施例中，支架的选自聚邻苯二酰胺、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、氮化铝陶瓷和氧化铝陶瓷中的任意一种。
本申请提供的白光LED装置的制备方法，是一种集晶圆涂荧光粉、切割和封装等多个工序的白光LED装置的制备工艺，包括在蓝宝石衬底一表面刻蚀、生长外延层、制作电极，在蓝宝石衬底另一表面涂覆荧光粉，然后经切割成单元芯片、并采用倒装方式固在支架上封装，从而得到白光LED装置成品。这种先对晶圆涂覆荧光粉、再切割、最后芯片倒装固定的制备方法，一方面可以有效抑制荧光粉的互吸收效应，另一方面相对点胶工序可以降低时耗，而且可以适合制备大功率器件，最终本申请的制备方法得到的白光LED装置具有更好的发光效率和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的白光LED装置的制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，“多种”是指两种或两种以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例提供一种白光LED装置的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
S01：将蓝宝石衬底的一表面进行刻蚀处理，形成图形化的蓝宝石衬底；
S02：在蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层，然后制作电极；
S03：将含有红色荧光粉的第一粉胶混合物涂覆在蓝宝石衬底背离外延层的表面得到第一粉胶层，然后将含有黄色荧光粉和绿色荧光粉的第二粉胶混合物涂覆在第一粉胶层上得到第二粉胶层；
S04：将结合有第一粉胶层和第二粉胶层的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片；
S05：采用倒装方式将单元芯片固定在支架上，然后封装得到白光LED装置。
本申请实施例提供的白光LED装置的制备方法，是一种集晶圆涂荧光粉、切割和封装等多个工序的白光LED装置的制备工艺，该制备方法具体步骤包括有：先在蓝宝石衬底一表面刻蚀、生长外延层、制作电极；然后在蓝宝石衬底另一表面涂覆荧光粉，最后经切割成单元芯片、并采用倒装方式固在支架上封装，从而得到白光LED装置成品。本申请实施例提供的这种先对晶圆涂覆荧光粉、再切割、最后芯片倒装固定的制备方法，一方面可以有效抑制荧光粉的互吸收效应，另一方面相对点胶工序可以降低时耗，而且可以适合制备大功率器件，最终使得本申请实施例的制备方法得到的白光LED装置具有更好的发光效率和稳定性。
步骤S01中，衬底是蓝宝石材料，是刚玉宝石中除红宝石(Ruby)之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝，可以很好地用作蓝光晶片衬底材质。
在一实施例中，将蓝宝石衬底的一表面进行刻蚀处理的具体步骤包括：将蓝宝石衬底待刻蚀的表面覆盖光刻胶掩膜，然后采用电感耦合等离子(Inductive CoupledPlasma，ICP)对蓝宝石衬底进行刻蚀。具体地，采用ICP干法刻蚀技术，利用偏置电场下的等离子体垂直轰击覆盖有光刻胶掩膜的蓝宝石衬底，并与其反应达到刻蚀效果，最终形成具有不同形貌的高密度图形化的蓝宝石衬底。
通过蚀刻方式，将蓝宝石衬底衬底表面打磨成具有一定图形化的工作面后，后续就可以在刻蚀后的蓝宝石衬底工作面上通过MOCVD方法生长制作外延层，然后在外延片上制作电极。
步骤S02中，在蓝宝石衬底的图形化表面生长的外延层，具体可以包括依次生长的：n-GaN/InGaN层、MQWs层、p-GaN层。然后在外延层上制作电极，包括P极和N极。具体地，p型GaN层的p-GaN上刻蚀有一个或多个阴极电极槽，p-GaN上溅镀p型接触层，刻蚀后露出的n型GaN层上电镀n型欧姆接触层，从而制成P极和N极。
步骤S03中，因本申请是倒装结构，因此在蓝宝石衬底的背面(远离电极的一面)制备粉胶层。具体制备依次层叠的第一粉胶层和第二粉胶层。具体地，在一实施例中，采用喷粉机的喷涂方式将含有红色荧光粉的第一粉胶混合物喷涂在蓝宝石衬底背离外延层的表面得到第一粉胶层，然后将含有黄色荧光粉和绿色荧光粉的第二粉胶混合物喷涂在第一粉胶层上得到第二粉胶层。喷涂方式相对点胶工序，不仅降低时耗，而且使得器件的使用功率可以高于点胶技术，从而可以制备大功率器件。具体地，第一粉胶层的厚度可以是15～25微米，第二粉胶层的厚度可以是40～50微米。
在一实施例中，第一粉胶混合物或第一粉胶混合物采用喷粉机喷涂时，喷头每次移动间隔X轴为3～5mm，Y轴为3～5mm，喷头移动速度为30～50mm/秒。第一粉胶混合物可以是红色荧光粉和AB胶水的混合物，第二粉胶混合物可以是黄色荧光粉和绿色荧光粉与AB胶水的混合物。在喷粉过程中，装有第一粉胶混合物或第二粉胶混合物的搅拌桶本运转程序是：转速250～300转/每分钟，保持18～20s，转速450～500转/每分钟，保持55～60s，转速2000～2200转/每分钟，保持25～30s，转速800～1000转/每分钟，保持55～60s。另外，可以根据白光参数需求决定喷粉具体次数。
在一实施例中，上述红色荧光粉、黄色荧光粉和绿色荧光粉的粒径为5～10μm。这样粒径的荧光粉具有很好的分散性，可以更好地适合喷粉工艺。
在一实施例中，喷粉机喷涂时，以与蓝宝石衬底表面呈30～60°角度进行喷粉。将一定粒度大小的红色荧光粉(或黄色荧光粉和绿色荧光粉粉)与一定比例的AB胶水有机树脂混合均匀后注入到喷射针筒里，在喷粉机上以30～60°(例如45°)角度进行喷粉。喷粉过程先在蓝宝石衬底的背面(远离电极的一面)喷涂含红色荧光粉的第一粉胶混合物，然后喷涂混有黄色荧光粉和绿色荧光粉的第二粉胶混合物，这样芯片采用倒装技术封装后，在芯片蓝光激发下，先激发红色荧光粉发射红光，然后再激发黄绿粉而发生黄绿光，从而避免光的呼吸收效应，以提高光输出效率。具体的胶量、荧光粉粉量以及粉胶层的厚度可以依据最终白光LED装置所需的色温、显色指数、光效、光通量等参数进行设定。利用喷粉工艺封装的白光LED器件，在高功率电流驱动下，其粉胶层耐温特性要优于现有点胶和荧光膜技术，因此，使得本申请实施例制备得到的白光LED装置有效地提高了其高功率条件下的稳定性。
在一实施例中，第一粉胶混合物的红色荧光粉选自(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、Ca2Si5N8:Eu2+和K2(Si,Ge)F6:Mn4+中的至少一种。其中，第一粉胶混合物中粉胶重量比为1：(5～10)。进一步地，第一粉胶混合物的黄色荧光粉选自Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、La3Si6N11:Ce3+和(Ca,Sr)2SiO4:Eu2+中的至少一种，绿色荧光粉选自(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Lu3Al5O12:Ce3+、BaSi2O2N2:Eu2+和Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+中的至少一种。其中，第二粉胶混合物中粉胶重量比为1：(5～10)。具体根据白光色温、显色指数、显色指数等参数综合决定，使荧光粉总质量与胶的比例范围为1：(5～10)。
步骤S04为切割工序：将结合有第一粉胶层和第二粉胶层的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片；具体地，可以利用激光切割机对喷涂好荧光粉的蓝宝石衬底切割成具有一定粒径大小的基本单元(即晶粒)。
步骤S05为芯片倒装工序：采用倒装方式将单元芯片固定在支架上，然后封装得到白光LED装置。具体地，将切割好的单元芯片直接倒装固晶在支架上，然后将固晶好的半成品进行模顶，具体可以采用有机硅胶涂覆，也可利用半球透镜。其中，支架材料可以是有机材料，也可以是无机材料，具体选自聚邻苯二酰胺(PPA)或聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)等有机树脂类材料，也可以是选自氮化铝陶瓷或氧化铝陶瓷等无机基板材料。
上述单元芯片倒装技术封装，可以避免使用合金线或金线作为导线导通电路，通过采用无引线方式直接与支架基板导通，不仅节约成本，同时避免断线异常从而提高器件的稳定性；另外，还可以降低引线对光的吸收，从而提高最终的光输出量。该单元芯片倒装，在芯片蓝光激发下，先激发红色荧光粉发射红光，然后再激发黄绿粉而发生黄绿光，这样避免了光的呼吸收效应，从而提高了光输出率。
本申请实施例制备得到的白光LED装置具体可以是白光灯珠。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种白光LED装置的制备方法，包括如下步骤：
S11：采用ICP干法刻蚀对覆盖有光刻胶掩膜的蓝宝石衬底进行刻蚀，形成图形化的蓝宝石衬底，去掉光刻胶掩膜。
S12：在蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层(n-GaN/InGaN层、MQWs层、p-GaN层)，然后制作电极(P极和N极)。
S13：用喷粉机将(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+和AB胶按质量比1：5混合的第一粉胶混合物喷涂在蓝宝石衬底背离外延层的表面得到厚度为20微米的第一粉胶层，然后将Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+和AB胶按质量比0.5：0.5：5混合的第二粉胶混合物喷涂在第一粉胶层上得到厚度为40微米的第二粉胶层；(喷粉机喷涂时，以与蓝宝石衬底表面呈45°角度进行喷粉)。
S14：将上述结合有第一粉胶层和第二粉胶层的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片(每个尺寸17*34mil，其额定电压为3V，额定电流为150mA)。
S15：采用倒装方式将单元芯片固定在支架上，通过固晶、白胶胶封、烘烤，分光等步骤封装成色温为5000K、显色指数为95的白光灯珠即白光LED装置。
将上述白光灯珠进行点亮测试色温、光效、显色指数参数，同时将100颗灯珠在恒温恒湿条件下(85％湿度和85℃)点亮1000h，计算平均光效。记录在足功率0.5W条件下点亮1000h时光效，具体参数结果见表1。
实施例2
一种白光LED装置的制备方法，包括如下步骤：
S21：采用ICP干法刻蚀对覆盖有光刻胶掩膜的蓝宝石衬底进行刻蚀，形成图形化的蓝宝石衬底，去掉光刻胶掩膜。
S22：在蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层(n-GaN/InGaN层、MQWs层、p-GaN层)，然后制作电极(P极和N极)。
S23：用喷粉机将K2(Si,Ge)F6:Mn4+和AB胶按质量比1：10混合的第一粉胶混合物喷涂在蓝宝石衬底背离外延层的表面得到厚度为20微米的第一粉胶层，然后将Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、Lu3Al5O12:Ce3+和AB胶按质量比0.5：0.5：10混合的第二粉胶混合物喷涂在第一粉胶层上得到厚度为50微米的第二粉胶层；(喷粉机喷涂时，以与蓝宝石衬底表面呈45°角度进行喷粉)。
S24：将上述结合有第一粉胶层和第二粉胶层的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片(每个尺寸17*34mil，其额定电压为3V，额定电流为150mA)。
S25：采用倒装方式将单元芯片固定在支架上，通过固晶、白胶胶封、烘烤，分光等步骤封装成色温为5000K、显色指数为95的白光灯珠即白光LED装置。
采用实施例1相同方法对本实施例的白光灯珠进行相关性能测试，具体参数结果见表1。
对比例1
一种白光LED装置的制备方法，包括如下步骤：
S31：采用ICP干法刻蚀对覆盖有光刻胶掩膜的蓝宝石衬底进行刻蚀，形成图形化的蓝宝石衬底，去掉光刻胶掩膜。
S32：在蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层(n-GaN/InGaN层、MQWs层、p-GaN层)，然后制作电极(P极和N极)。
S33：将上述步骤S32形成的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片(每个尺寸17*34mil，其额定电压为3V，额定电流为150mA)。
S34：采用正装方式将单元芯片固定在支架上，将(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+和AB胶按质量比1：5混合的第一粉胶混合物涂覆在蓝宝石衬底的外延层表面得到厚度为20微米的第一粉胶层，然后将Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+和AB胶按质量比0.5：0.5：5混合的第二粉胶混合物涂覆在第一粉胶层上得到厚度为40微米的第二粉胶层；通过固晶、白胶胶封、烘烤，分光等步骤封装成色温为5000K、显色指数为95的白光灯珠即白光LED装置。
采用实施例1相同方法对本对比例的白光灯珠进行相关性能测试，具体参数结果见表1。
对比例2
一种白光LED装置的制备方法，包括如下步骤：
S41：采用ICP干法刻蚀对覆盖有光刻胶掩膜的蓝宝石衬底进行刻蚀，形成图形化的蓝宝石衬底，去掉光刻胶掩膜。
S42：在蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层(n-GaN/InGaN层、MQWs层、p-GaN层)，然后制作电极(P极和N极)。
S43：将上述步骤S32形成的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片(每个尺寸17*34mil，其额定电压为3V，额定电流为150mA)。
S44：采用倒装方式将单元芯片固定在支架上，将(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+和AB胶按质量比1：5混合的第一粉胶混合物涂覆在蓝宝石衬底背离外延层的表面得到厚度为20微米的第一粉胶层，然后将Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+和AB胶按质量比0.5：0.5：5混合的第二粉胶混合物附图在第一粉胶层上得到厚度为40微米第二粉胶层；通过固晶、白胶胶封、烘烤，分光等步骤封装成色温为5000K、显色指数为95的白光灯珠即白光LED装置。
采用实施例1相同方法对本对比例的白光灯珠进行相关性能测试，具体参数结果见表1。
测试结果
上述实施例1-2和对比例1-2的测试结果如表1所示。
表1
其中，正常条件是指：室温(25～27℃)、空气湿度为50-60％条件下，点亮1次。
表1数据表明：本申请实施例制备得到的白光LED装置具有更好的发光效率和稳定性。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种白光LED装置的制备方法，其特征在于，包括：
将蓝宝石衬底的一表面进行刻蚀处理，形成图形化的蓝宝石衬底；
在所述蓝宝石衬底的图形化表面生长外延层，然后制作电极；
将含有红色荧光粉的第一粉胶混合物涂覆在所述蓝宝石衬底背离所述外延层的表面得到第一粉胶层，然后将含有黄色荧光粉和绿色荧光粉的第二粉胶混合物涂覆在所述第一粉胶层上得到第二粉胶层；
将结合有所述第一粉胶层和所述第二粉胶层的蓝宝石衬底进行切割处理得到多个单元芯片；
采用倒装方式将所述单元芯片固定在支架上，然后封装得到白光LED装置。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀处理包括：将所述蓝宝石衬底待刻蚀的表面覆盖光刻胶掩膜，然后采用电感耦合等离子对所述蓝宝石衬底进行刻蚀。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用喷粉机的喷涂方式将所述第一粉胶混合物涂覆在所述蓝宝石衬底表面，将所述第二粉胶混合物涂覆在所述第一粉胶层上。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述喷粉机喷涂时，喷头每次移动间隔X轴为3～5mm，Y轴为3～5mm，喷头移动速度为30～50mm/秒。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述喷粉机喷涂时，以与所述蓝宝石衬底表面呈30～60°角度进行喷粉。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述红色荧光粉、所述黄色荧光粉和所述绿色荧光粉的粒径为5～10μm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一粉胶混合物中粉胶重量比为1：(5～10)；和/或，
所述第二粉胶混合物中粉胶重量比为1：(5～10)。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一粉胶混合物中的所述红色荧光粉选自(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、Ca2Si5N8:Eu2+和K2(Si,Ge)F6:Mn4+中的至少一种。
9.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二粉胶混合物中的所述黄色荧光粉选自Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、La3Si6N11:Ce3+和(Ca,Sr)2SiO4:Eu2+中的至少一种，所述绿色荧光粉选自(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Lu3Al5O12:Ce3+、BaSi2O2N2:Eu2+和Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+中的至少一种。
10.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述支架的选自聚邻苯二酰胺、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、氮化铝陶瓷和氧化铝陶瓷中的任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211332507.8A CN115566113A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 白光led装置的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211332507.8A CN115566113A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 白光led装置的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115566113A true CN115566113A (zh) | 2023-01-03 |
Family
ID=84767902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211332507.8A Pending CN115566113A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 白光led装置的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115566113A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118194611A (zh) * | 2024-05-17 | 2024-06-14 | 南通西屋智能科技有限公司 | 一种基于最小二乘法的点胶机配比推荐方法及系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102760820A (zh) * | 2012-07-10 | 2012-10-31 | 江苏博睿光电有限公司 | 一种白光led光源 |
| CN105390595A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-03-09 | 广州市信自达电子科技有限公司 | 一种单向高色阶一致性白光元件的制造方法 |
| CN107093600A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-25 | 导装光电科技（深圳）有限公司 | 无衬底led白光芯片及其制作工艺 |
| CN107316930A (zh) * | 2016-04-25 | 2017-11-03 | 三星电子株式会社 | 半导体发光器件 |
| TW201828506A (zh) * | 2017-01-26 | 2018-08-01 | 行家光電股份有限公司 | 具有斜面晶片反射結構之晶片級封裝發光裝置及其製造方法 |
| CN109545910A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-03-29 | 华中科技大学 | 一种具备高热稳定性的直接白光led芯片制造方法 |
| CN212062458U (zh) * | 2020-05-19 | 2020-12-01 | 江西鸿利智达光电有限公司 | 一种高光效高可靠性led灯丝灯封装结构 |
-
2022
- 2022-10-28 CN CN202211332507.8A patent/CN115566113A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102760820A (zh) * | 2012-07-10 | 2012-10-31 | 江苏博睿光电有限公司 | 一种白光led光源 |
| CN105390595A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-03-09 | 广州市信自达电子科技有限公司 | 一种单向高色阶一致性白光元件的制造方法 |
| CN107316930A (zh) * | 2016-04-25 | 2017-11-03 | 三星电子株式会社 | 半导体发光器件 |
| TW201828506A (zh) * | 2017-01-26 | 2018-08-01 | 行家光電股份有限公司 | 具有斜面晶片反射結構之晶片級封裝發光裝置及其製造方法 |
| CN107093600A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-25 | 导装光电科技（深圳）有限公司 | 无衬底led白光芯片及其制作工艺 |
| CN109545910A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-03-29 | 华中科技大学 | 一种具备高热稳定性的直接白光led芯片制造方法 |
| CN212062458U (zh) * | 2020-05-19 | 2020-12-01 | 江西鸿利智达光电有限公司 | 一种高光效高可靠性led灯丝灯封装结构 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118194611A (zh) * | 2024-05-17 | 2024-06-14 | 南通西屋智能科技有限公司 | 一种基于最小二乘法的点胶机配比推荐方法及系统 |
| CN118194611B (zh) * | 2024-05-17 | 2024-09-06 | 南通西屋智能科技有限公司 | 一种基于最小二乘法的点胶机配比推荐方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7414271B2 (en) | Thin film led | |
| CN100459192C (zh) | 白色发光元件及其制造方法 | |
| KR100839577B1 (ko) | 발광 다이오드, 광반도체 소자 및 광반도체 소자에 적합한에폭시 수지 조성물 및 그들의 제조방법 | |
| JP4924536B2 (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
| JP3407608B2 (ja) | 発光ダイオード及びその形成方法 | |
| JP3282176B2 (ja) | 発光ダイオードの形成方法 | |
| KR20100077213A (ko) | 반도체 발광장치 및 반도체 발광장치의 제조방법 | |
| WO2004097949A1 (en) | White semiconductor light emitting device | |
| JP5994628B2 (ja) | 発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置 | |
| CN101442095B (zh) | 白色发光二极管芯片及其制造方法 | |
| JP2003115614A (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| KR20070013289A (ko) | 발광 다이오드 및 그 제조방법 | |
| JP2006303001A (ja) | 発光ダイオード及びその製造方法 | |
| JP2003176334A (ja) | エポキシ樹脂組成物、その製造方法、それを用いた光半導体素子 | |
| CN108075025A (zh) | 发光器件封装件 | |
| CN115566113A (zh) | 白光led装置的制备方法 | |
| JP2007073733A (ja) | 発光ダイオード（ｌｅｄ）及び発光ダイオードの製造方法 | |
| JP3775268B2 (ja) | 発光装置の形成方法 | |
| KR20150066656A (ko) | 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법 | |
| JP2003224307A (ja) | 発光ダイオード及びその形成方法 | |
| JP2003224307A5 (zh) | ||
| CN202712260U (zh) | 平面结构白光led芯片 | |
| CN107611232B (zh) | 发光二极管及其制作方法 | |
| CN110875358A (zh) | Led与oled串联的白光发光芯片及其制备方法 | |
| CN202797075U (zh) | 垂直结构白光led芯片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230103 |