TWI613011B - 螢光粉塗佈裝置及塗佈方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種螢光材料塗佈裝置，其可以快速簡便地將螢光粉形成於基板上，並可應用於大量生產。本發明之螢光粉塗佈裝置，包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口之槽體；一隔板，位於該槽體中，並將該槽體分隔成一第一槽及第二槽；其中該隔板之高度低於該槽壁之高度；以及一螢光粉注料器。
Description
本發明係關於一種塗佈裝置及塗佈方法，尤指一種可於基板上均勻塗佈螢光材料之裝置及塗佈方法。
近年來，因發光二極體(LED)具有發光效率高、耗電量少、使用壽命長、及元件體積小等優點，已廣泛應用於各種發光裝置中，並取代數種照明設備。
目前用於照明之白光LED有利用紫外光發光二極體晶片配合紅光、綠光、以及藍光三色螢光粉，藉由紅藍綠三原色之混光機制，可混合成白光。
但傳統製造白光LED方法係將螢光粉可均勻分散於樹脂中。而後，將分散有螢光粉之樹脂與固化劑混合，以點膠機將分散有螢光粉之膠體覆蓋於LED晶片上，經烘乾及封裝製程，可製得一LED元件。依照上述方法所製得之LED元件，由於螢光粉之外型及尺寸不規則，故螢光粉層容易因螢光粉材質性質不統一，而導致色溫不準與混光不均等問題。
而以水面浮膜塗佈螢光粉於基板之方法，受限於材料及操作條件，目前僅能人工操作，需要熟練之有訓練操作員操作，並無法快速大量生產。
因此，目前亟需發展出一種螢光粉塗佈方法，其可快速大量地製作出塗佈均勻之基板，以應用於LED發光照明設備中。
本發明之主要目的係在提供一種螢光材料塗佈裝置，其可以快速簡便地將螢光粉形成於基板上，並可應用於大量生產。
本發明之另一目的係在提供一種螢光材料塗佈方法，其可以快速簡便地將螢光粉形成於基板上，並可應用於大量生產。
本發明之螢光粉塗佈裝置，包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口之槽體；一隔板，位於該槽體中，並將該槽體分隔成一第一槽及第二槽；其中該隔板之高度低於該槽壁之高度；以及一螢光粉注料器。
本發明之螢光粉塗佈方法，包含以下步驟：提供一基板以及一螢光粉塗佈裝置，其中該螢光粉塗佈裝置包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口之槽體；一隔板，位於該槽體中，並將該槽體分隔成一第一槽及第二槽；其中該隔板之高度低於該槽壁之高度；以及一具有中空空間之限制浮板；且該基板係置於該第二槽中；隨後依序將水自注液入口注入該第一槽及該第二槽；將螢光粉注入浮於該第一槽液面之限制浮板之中空空間內；於液面高於該隔板高度時，移動該限制浮板至該第二槽；以及自排液出口排水降低液面，以使該限制浮板內之螢光粉塗佈於該基板之表面。
本發明之螢光粉塗佈裝置，可選擇定地更包含一具有中空空間之限制浮板。此具有中空空間之限制浮板，係可於水注入槽體時，藉由本身之浮力漂浮於水面。本發明之限制浮板之形狀需為具有一中空空間以容置及限制注
入槽體之漂浮於水面之螢光粉範圍。本發明之限制浮板之形狀較佳為以具有中空空間之框體形狀。
本發明之螢光粉塗佈裝置，可選擇定地更包含一限制浮板移動器，以於製程中移動漂浮於水面之限制浮板。本發明之限制浮板移動器可為任何移動或推動限制浮板之機構，較佳為一機械臂，一機械爪，一托架，一桿，或其組合。
本發明之螢光粉塗佈裝置，可選擇定地更包含一基板載台，以固定該基板。本發明之基板載台較佳置於該第二槽中。本發明之基板載台可為移動式或固定式，以配合製程之需求。
本發明之螢光粉塗佈裝置，可選擇定地更包含一微處理器控制系統，以使用程式自動化控制各注液入口之閥門，排液出口之閥門，螢光粉注料器，以及限制浮板移動器之動作。
本發明之螢光粉塗佈裝置，可選擇定地於槽體上設有輔助注入口，輔助排出口，或其組合，以調整或加快塗佈之速度。
於本發明之螢光材料塗佈方法及塗佈有螢光材料之基板中，基板無限制，較佳可為任何LED晶片或LED元件半成品，更佳為一藍寶石基板、一形成有磊晶層之藍光磊晶片、或覆晶LED晶片。
利用本發明之螢光材料塗佈方法所製作之塗佈有螢光材料之基板，由於螢光材料粒徑及性質均一，而可於基板表面形成均勻之螢光材料薄膜。同時，透過螢光材料薄膜上之填充層，除了可保護螢光奈材料薄膜不會輕易從基板上剝離，更可提升所形成基板之折射率。
本發明螢光粉塗佈裝置之槽體數目或隔板數目可以因需要而增加，其配置也可以依照生產製程之需求而調整或排成陣列，以增加塗佈之效率及產量。
100‧‧‧螢光材料塗佈裝置
110‧‧‧槽體
111‧‧‧第一槽
112‧‧‧槽壁
113‧‧‧第二槽
114‧‧‧主注入口
115‧‧‧輔助注入口
116‧‧‧主排出口
117‧‧‧輔助排出口
120‧‧‧隔板
130‧‧‧螢光粉注料器
140‧‧‧載台
142‧‧‧基板
150‧‧‧限制浮板
152‧‧‧限制浮板移動器
160‧‧‧中空空間
圖1為本發明螢光材料塗佈裝置之側視圖。
圖2為本發明螢光材料塗佈裝置之頂視圖。
圖3A-3C為本發明螢光材料塗佈裝置之使用示意圖。
以下係利用特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之優點與其他功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，且本說明書中的各項細節亦可針對不同的觀點與應用，在不背離本發明精神下進行各種修飾與變更。
請參照圖1及圖2。圖1為本發明螢光材料塗佈裝置之側視圖。圖2為本發明螢光材料塗佈裝置之頂視圖。本發明螢光材料塗佈裝置100包含一具有一主注入口114，一主排出口116，以及槽壁112環繞之中空槽體110。槽體110之中央設有一隔板120，隔板將槽體分隔成第一槽111及第二槽113。而槽壁112之高度基本上高於分隔板120之高度，以方便製程之進行。本發明裝置100另包含一螢光粉注料器130，以於製造過程中，依序地依照預定量注入螢光粉。
本發明螢光粉塗佈裝置100，在槽壁112上並可設有多數個輔助注入口115以及多數個輔助排出口117，以於螢光粉塗佈過程中，加速注水或排水
以順便加快處理的速度。本發明螢光粉塗佈裝置於螢光粉塗佈尚需要配合使用一具有中空空間之限制浮板150，其為一具有密閉外框之框體，可浮於水面。
本發明螢光粉塗佈方法(請參照圖3A-3C)，於實施時係先將所需要塗佈螢光粉之基板142置於第二槽113內之一載台140，並將限制浮板150置入第一槽111中。本實施例中使用之基板142係為一覆晶LED晶片。而後將水經主注入口114注入第一槽111及第二槽113。此時，限制浮板150會因水之注入浮於第一槽111之水面，並隨水面之升高而升高。為加快製程速度，並可以選擇性地將水經輔助注入口115注入該兩槽體(111，113)。待水進入第一槽111未達分隔板120高度時，便可以將所要塗佈之螢光粉由螢光粉注料器130於水表面緩慢滴加螢光粉混合溶液以注入第一槽111中限制浮板150之中空空間160。螢光粉經注入後，浮於限制浮板150內之中空空間160水面，不會大量擴散於限制浮板外之水面。
本實施例中所使用之螢光粉注料器130中之螢光粉為一螢光粉溶液，係取螢光粉做為一螢光材料，其中螢光粉之球型載體係採用粒徑為500nm且材料為SiO2之奈米球，而螢光粉體則採用粒徑約30nm之Y2O3：La3+、YAG：La3+、以及CdSe：ZnS之混合物，且螢光粉體係透過矽烷分子(APTMS)鍵結在球型載體表面。將螢光粉混合於具有高分散性之乙醇中，得到一螢光粉混合溶液。
之後持續注入水以使第一槽111及第二槽113之液面繼續增高至高於隔板120.此時因為第一槽111及第二槽113水面同高，且高於隔板120，所以可以利用一限制浮板移動器152移動包有螢光粉的限制浮板150。將限制浮板150從第一槽111的水面移動到第二槽之113水面。而限制浮板150包住的螢光粉，也
就隨著限制浮板150的移動平穩地移至第二槽113水面。本實施例中所使用的限制浮板移動器152，可為機械爪或機械手臂。
待帶著螢光粉的限制浮板150移入第二槽113後，隨後將第二槽113之水自主排出口116排出，以降低第二槽113水面。於降低水面時，將限制浮板150之中空空間約略對準所要塗佈之基板142。於水面降低時，便可以穩定地均勻地將螢光粉塗佈於基板142之上表面及側表面。
接著，將基板142置於乾燥處理設備(圖中未示)中，以蒸發除去具高分散性之乙醇(圖中未示)。待乾燥完全後，則可得到一基板142表面具有螢光粉薄膜之基板。
該塗佈有螢光粉之基板可以用矽醇鹽(如：TEOS)之水溶液做為溶膠凝膠前趨溶液，及透過將YAG、及La3+鹽類溶解於一硝酸所配製而成之酸性溶液混合均勻後，以旋轉塗佈法將混合溶液塗佈於螢光粉薄膜21上，而形成一填充層22，製得填充層則為含有YAG：La3+之SiO2材料層。靜置後，將具有螢光粉薄膜21及填充層22之基板20進行熱處理，再進行退火處理，則完成本實施例之塗佈有螢光材料之基板。
本案因為利用限制浮板平穩地移動浮於水面的螢光粉，不會使螢光粉大量地擴散，節省材料。而藉由水面升降控制流程速度，成本低廉且速度改善，製程簡單，可以大量快速地將螢光粉塗佈於基板。螢光粉藉由限制浮板的限制以及水面平穩地下降，可以均勻地塗佈於基板表面。
100‧‧‧螢光材料塗佈裝置
110‧‧‧槽體
111‧‧‧第一槽
112‧‧‧槽壁
113‧‧‧第二槽
114‧‧‧主注入口
120‧‧‧隔板
130‧‧‧螢光粉注料器
140‧‧‧載台
142‧‧‧基板
150‧‧‧限制浮板
Claims (8)
- 一種螢光粉塗佈裝置，包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口之槽體；一隔板，位於該槽體中，並將該槽體分隔成一第一槽及第二槽；其中該隔板之高度低於該槽壁之高度；一螢光粉注料器；一具有中空空間之限制浮板；以及一限制浮板移動器。
- 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉塗佈裝置，其中該注液入口之高度高於該排液出口。
- 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉塗佈裝置，其更包含一基板載台。
- 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉塗佈裝置，其中該限制浮板移動器為一機械臂，一機械爪，一托架，一桿，或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉塗佈裝置，其中該槽體之槽壁設有一輔助注入口，輔助排出口，或其組合。
- 一種螢光粉塗佈方法，包含以下步驟：(a)提供一基板以及一螢光粉塗佈裝置，其中該螢光粉塗佈裝置包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口之槽體；一隔板，位於該槽體中，並將該槽體分隔成一第一槽及第二槽；其中該隔板之高度低於該槽壁之高度；以及一具有中空空間之限制浮板；且 該基板係置於該第二槽中；(b)將水自注液入口注入該第一槽及該第二槽；(c)將螢光粉注入浮於該第一槽液面之限制浮板之中空空間內；(d)於液面高於該隔板高度時，移動該限制浮板至該第二槽；以及(e)自排液出口排水降低液面，以使該限制浮板內之螢光粉塗佈於該基板之表面。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該基板系置於該第二槽內之一載台。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該限制浮板移動器為一機械臂，一機械爪，一托架，一桿，或其組合。
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