專利名稱：一種在led芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在LED芯片表面制備熒光粉薄膜 層的方法。
背景技術(shù)：
白光發(fā)光二極管由于其具有效率高；功耗??；壽命長；發(fā)光質(zhì)量高；光色 純；可靠性高；驅(qū)動電壓低；結(jié)構(gòu)牢固；綠色環(huán)保；應(yīng)用靈活等眾多優(yōu)點(diǎn)，預(yù) 計將成為繼白熾燈、熒光燈之后的第三代照明光源，具有重大的發(fā)展?jié)摿Α＠?用LED芯片激發(fā)熒光粉的光致轉(zhuǎn)換的方法是目前LED實(shí)現(xiàn)白光的主要途徑，一 種是在藍(lán)光芯片上涂覆釔鋁石榴石(Z4G:C,)熒光粉，利用芯片所發(fā)出的部分 未被吸收藍(lán)光與熒光粉受激發(fā)射的黃綠光混合成白光； 一種是用紫外LED激發(fā) RGB三基色熒光粉，空間混色形成白光。對于光致轉(zhuǎn)換的白光LED，熒光粉層 的結(jié)構(gòu)、特性對器件的性能有重大的影響。
在傳統(tǒng)顯示器件(如CRT、 PDP等)制備工藝中，都涉及到熒光粉層的涂 覆。目前較成熟的制備熒光粉層的方法主要有沉淀法(settlingmethod)、電泳沉 淀法(EPD)、粉漿法(slurry method)等。而對于白光LED的熒光粉層制備中， 目前主要采用將熒光粉顆粒與透明膠體(如環(huán)氧膠、硅膠等)混合，通過灌封、 噴涂等工藝在LED出光面涂覆熒光粉與膠體的混合層。這些工藝的不足之處在 于很難控制熒光粉層的形狀和厚度均勻性，影響器件的光通量和白光均勻性。 且混合熒光粉的膠體有一定的衰減性，對白光產(chǎn)品的壽命也有影響。
專利US6756186B2中采用自排列(self-aligned)與自曝光(self-exposed)感 光膠的方式在芯片表面形成熒光粉層。該方案主要通過光學(xué)曝光顯影的方法， 控制所形成的熒光粉層的形狀，主要有兩種方案， 一種是先在芯片表面涂覆一 層正性感光膠，通過自曝光的方式，顯影后，使感光膠形成固定的圖案，將芯
片表面需要涂覆熒光粉的部分暴露出來，然后沉淀熒光粉層，最后去掉未曝光 感光膠。另一種是直接將熒光粉與透明感光膠混合，如負(fù)性膠體，通過自曝光 后，將曝光的圖案部分留下，形成的是熒光粉顆?；旌显谪?fù)性膠體里的熒光粉 層。這種方案有利于實(shí)現(xiàn)芯片表面熒光粉層的平面結(jié)構(gòu)和厚度均勻。從而有利 于提高產(chǎn)品光通量，改善白光光斑的均勻性。但此專利方案一沒有考慮沉淀熒
光粉層對芯片表面的附著力， 一般來講，沉淀法的附著力是較差的；方案二沒
有考慮感光膠層引入對芯片及器件性能帶來的影響，膠體的折射率、透光性、 衰減性、熱穩(wěn)定性及在芯片表面的粘附性等都會對器件性能帶來重要的影響。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種在LED芯片表面制備熒光粉薄 膜層的方法，該方法與現(xiàn)在主流的灌封工藝和噴涂工藝相比，能夠使所形成的 熒光粉層形狀可控、厚度可控、均勻性一致好，并改善熒光粉層與芯片表面的 粘附性，提高光出射率，保護(hù)芯片，對芯片與粉層外部的空氣、水分等有隔絕 作用，且能抗UV、抗腐蝕。
本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種在LED芯片表面制備熒
光粉薄膜層的方法，包括以下步驟
① 熒光粉層形狀的控制將LED芯片上電極部分通過感光膠體遮擋住，形 成電極遮擋部分，只留下需要熒光粉覆蓋的芯片發(fā)光區(qū)域；
② 制備熒光粉層在LED芯片上未遮擋部分制備成厚度一致且均勻的熒光 粉層；
③ 去除電極遮擋部分將遮擋部分去除，得到固定形狀的熒光粉層；
④ 再形成電極遮擋部分重復(fù)步驟①，將LED芯片上電極部分通過感光膠 體遮擋形成電極遮擋部分，暴露出己形成的熒光粉層，并留出相應(yīng)空間；
⑤ 涂敷保護(hù)膠體層在步驟④所形成的熒光粉層區(qū)域內(nèi)，涂敷厚度均勻的 透明保護(hù)膠體層；
⑥去除電極遮擋部分除去電極遮擋部分，得到包裹一層透明膠體的熒光 粉層LED芯片結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明所提供的在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，其特征在 于，在步驟①和④中，電極遮擋部分可以采取以下兩種方法中的任意一種來制
備
A、 直接在電極部分設(shè)置感光膠體遮擋，留出需要熒光粉覆蓋的芯片發(fā)光區(qū)
域；
B、 在整個芯片上涂敷均勻一致的感光膠體，然后在感光膠體上覆蓋掩模板， 所述掩模板的形狀與LED芯片形狀相同或者對應(yīng)，感光膠體感光后通過顯影劑 分別形成溶解于顯影劑的部分和不溶解于顯影劑的部分，不溶解的剩余部分形 成電極遮擋部分。
按照本發(fā)明所提供的在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，其特征在 于，在步驟②中熒光粉層制備采用沉淀法(settling method)、電泳沉積法 (ElectrophoreticDeposition)和粉漿法(slurrymethod)中的一種。。
按照本發(fā)明所提供的在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，其特征在 于，在步驟⑤中，所述透明保護(hù)膠體層膠體可選用硅膠、環(huán)氧樹脂和PVA高分 子材料中的一種，膠體固化方式以是自然固化、熱固化和光照固化中的一種。
本發(fā)明的技術(shù)方案主要是在芯片表面形成形狀、厚度、均勻性一致的熒光 粉層后，在粉層上涂敷一層柔性的、具有高的光透過率、滿足一定折射率、抗 UV、防水汽、防腐蝕的保護(hù)層，該層能改善熒光粉層與芯片的粘附性，提高光 出射率，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性及壽命。本發(fā)明可應(yīng)用于白光LED的熒光粉層的制備 過程中，由于其具有保護(hù)芯片的作用，相當(dāng)于對熒光粉層有一定的密封保護(hù)作 用，既可以應(yīng)用于已切割的LED芯片上，主要適用于LED封裝企業(yè)，也可以應(yīng) 用于LED晶片切割之前，在LED芯片表明形成熒光粉層后，再進(jìn)行芯片切割， 具有很高的可重復(fù)操作性及量產(chǎn)性。


圖1是利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)具有均勻保護(hù)層的熒光粉層結(jié)構(gòu)的過程示意圖； 圖2是利用感光膠體實(shí)現(xiàn)遮擋層以控制熒光粉層形狀的過程示意圖； 圖3是利用感光膠體實(shí)現(xiàn)遮擋層以控制透明保護(hù)層形狀的過程示意圖； 圖4為利用電泳沉積的方法實(shí)現(xiàn)熒光粉結(jié)構(gòu)層的示意圖。 其中，1、 LED芯片，2、襯底，3、 P引線電極，4、 N引線電極，5、遮 擋層，6、熒光粉層，7、遮擋層，8、透明保護(hù)層，9、感光膠體，10、感光膠 體，11、透明導(dǎo)電層，9a、感光后溶解于顯影液的部分，9b、感光后不溶解的剩 余部分，10a、感光后溶解于顯影液的部分，10b、感光后不溶解的剩余部分。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 實(shí)現(xiàn)熒光粉層，并在熒光粉層上涂敷一層透明保護(hù)層的過程由圖1所示。 圖la為芯片結(jié)構(gòu)，LED芯片1倒裝焊接在一襯底2上，P引線電極3和N 引線電極4都位于芯片上方的同一方向，也可以采用正裝芯片，芯片的下方是 負(fù)極，上方是正極。
圖lb所示是控制粉層形狀，遮擋層5將芯片上不需要涂敷熒光粉的部分遮 擋住，只留下需要熒光粉覆蓋的芯片發(fā)光區(qū)域。遮擋層5必須覆蓋芯片上的P 引線電極3和N引線電極4部分，以不妨礙芯片以后的封裝過程中連接引線的 工藝，遮擋層5可以用粘貼的方式，或涂敷一層感光膠體，通過光學(xué)曝光、顯 影控制剩余膠體的形狀，感光膠體可以是正性膠體、或負(fù)性膠體。
圖lc是熒光粉層的制備，熒光粉層6涂敷在遮擋層5未遮擋的部分，可通 過沉淀、電泳沉積、粉漿法等用于CRT、 PDP等顯示器件熒光粉制作的工藝來 制備熒光粉層，通過這一步主要控制熒光粉的濃度(若采用熒光粉混合膠體的 方法)、厚度、致密度、均勻性等并通過遮擋層5實(shí)現(xiàn)確定的形狀。
圖ld為去除遮擋層5后，在芯片上固定區(qū)域形成確定形狀的熒光粉層6。 圖le為在涂敷熒光粉層后制作一層遮擋層7，以控制下一步在熒光粉層6 上涂敷一層透明保護(hù)層8的形狀，該層可與遮擋層5采用相同的材料及方法， 也可采用不同的方式來實(shí)現(xiàn)，其過程與圖lb類似，遮擋層7要遮住電極部分以 使涂敷的透明保護(hù)層8不覆蓋電極而影響電極引線的連接。
圖lf為熒光粉層上透明膠體層8的涂敷，膠體可選用硅膠、環(huán)氧樹脂、PVA 等各種高分子材料，膠體薄膜層可通過旋轉(zhuǎn)涂敷、壓力等方式使其表面均勻一 致，并控制其厚度，膠體固化方式可以是自然固化、熱固化、光照固化等各種 方式。
圖lg是將遮擋層7去掉，形成所需要的熒光粉層6上覆蓋一層透明保護(hù)層 8的結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)如圖lb或圖le中特定形狀遮擋層，可采用涂敷感光膠，通過光學(xué) 曝光、顯影的方法控制遮擋層形狀，如圖2所示 圖2a與圖la相同，為芯片結(jié)構(gòu)；
圖2b為在芯片上涂敷均勻一致的感光膠體9，膠體可選用各種感光膠體,可 以是正性感光膠或負(fù)性感光膠，選用的感光膠與掩模板的形狀對應(yīng)；
圖2c是曝光后結(jié)構(gòu)，膠體感光后對顯影液的溶解度不同，分別形成溶解于 顯影液的部分9a,和不溶解的剩余部分9b (即圖lb中的5)，通過掩模板的設(shè) 計，可控制感光膠體曝光后的形狀；
圖2d所示為通過這種光學(xué)曝光、顯影方式，形成固定形狀遮擋層的結(jié)構(gòu)， 與圖lb同，由于芯片上的感光膠體在特定波長光照后在對應(yīng)的顯影液的溶解度 不同，通過顯影，將溶解部分9a洗去，只留下不溶解部分9b，在芯片表面形成 了具有一定形狀的感光膠體的結(jié)構(gòu)。
采用感光膠，在已具備熒光粉層的結(jié)構(gòu)上，制作遮擋層，以控制熒光粉上 透明保護(hù)層的形狀的過程如圖3所示，其具體步驟與圖2類似。
熒光粉層的制備可以采用各種可得到的方法如沉淀法、電泳沉積法、粉漿
法等，采用電泳沉積的方法制作熒光粉層時不能直接在芯片上實(shí)施，需要先鍍 一層透明導(dǎo)電層(考慮出光的要求導(dǎo)電層是透明的)，其過程如圖4所示 圖4a與lb同，即已在芯片表面形成了遮擋層5;
圖4b為在芯片上形成一層透明導(dǎo)電層11，如采用濺射的方法形成一層厚度 可控的透明導(dǎo)電層ITO,該層ITO的形狀直接決定了在其上面沉積的熒光粉顆 粒層的形狀；
圖4c為電泳沉積后，在透明導(dǎo)電層上沉積一層熒光粉顆粒層，通過電泳沉 積可控制熒光粉顆粒層的厚度、致密度，但其粘附性可能不是很好，所以需要 在熒光粉顆粒層上再涂敷保護(hù)層以改善粉層與芯片的粘附性。
權(quán)利要求
1、一種在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，包括以下步驟①熒光粉層形狀的控制將LED芯片上電極部分通過感光膠體遮擋住，形成電極遮擋部分，只留下需要熒光粉覆蓋的芯片發(fā)光區(qū)域；②制備熒光粉層在LED芯片上未遮擋部分制備成厚度一致且均勻的熒光粉層；③去除電極遮擋部分將遮擋部分去除，得到固定形狀的熒光粉層；④再形成電極遮擋部分重復(fù)步驟①，將LED芯片上電極部分通過感光膠體遮擋形成電極遮擋部分，暴露出已形成的熒光粉層；⑤涂敷保護(hù)膠體層在步驟④所形成的熒光粉層區(qū)域內(nèi)，涂敷厚度均勻的透明保護(hù)膠體層；⑥去除電極遮擋部分除去電極遮擋部分，得到包裹一層透明膠體的熒光粉層LED芯片結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，其 特征在于，在步驟①和④中，電極遮擋部分采取以下兩種方法中的任意一種來帝'j備A、 直接在電極部分設(shè)置感光膠體遮擋，留出需要熒光粉覆蓋的芯片發(fā)光區(qū)域；B、 在整個芯片上涂敷均勻一致的感光膠體，然后在感光膠體上覆蓋掩模板， 所述掩模板的形狀與LED芯片形狀相同或者對應(yīng)，感光膠體感光后通過顯影分 別形成溶解于顯影劑的部分和不溶解于顯影劑的部分，不溶解的剩余部分形成 電極遮擋部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，其特 征在于，在步驟②中熒光粉層制備采用沉淀法、電泳沉積法和粉漿法中的一種。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，其特 征在于，在步驟⑤中，所述透明保護(hù)膠體層膠體選用硅膠、環(huán)氧樹脂和PVA高 分子材料中的一種或者它們的組合，膠體固化方式是自然固化、熱固化和光照 固化中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在LED芯片表面制備熒光粉薄膜層的方法，包括以下步驟①熒光粉層形狀的控制將LED芯片上電極部分通過感光膠體遮擋住，形成電極遮擋部分，只留下需要熒光粉覆蓋的芯片發(fā)光區(qū)域；②制備熒光粉層在LED芯片上未遮擋部分制備成厚度一致且均勻的熒光粉層；③去除電極遮擋部分將遮擋部分去除，得到固定形狀的熒光粉層；④再形成電極遮擋部分重復(fù)步驟①，將LED芯片上電極部分通過感光膠體遮擋形成電極遮擋部分，暴露出已形成的熒光粉層；⑤涂敷保護(hù)膠體層在步驟④所形成的熒光粉層區(qū)域內(nèi)，涂敷厚度均勻的透明保護(hù)膠體層；⑥去除電極遮擋部分除去電極遮擋部分，得到包裹一層透明膠體的熒光粉層LED芯片結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L33/00GK101101946SQ200710049460
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者余心梅, 斌 侯, 李君飛, 玥 胡, 饒海波 申請人:電子科技大學(xué)