[发明专利]一种大功率白光LED荧光粉涂覆方法

说明书

技术领域：

本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及大功率白光LED封装技术，特别是荧光粉涂覆工艺，本发明可改善LED出光均匀度，减小LED空间光色差，同时不受封装后续工艺高温的影响。

背景技术：

半导体照明光源以其高效节能、长寿命、色彩丰富和环保等优点已经成为世界上新型的照明光源发展趋势，高亮度、大功率白光LED更是普通照明光源的需求热点。实现白光LED的方法有三种：蓝色LED芯片和黄色荧光粉，RGBLED芯片合成，紫外LED芯片和红绿蓝荧光粉。而在所述白光LED照明技术中以蓝LED芯片配合黄色荧光粉(PCLED，phosphor converted light emitting diode)方法简单易行、研究应用最为广泛。而PCLED白光实现的一个关键技术就是荧光粉层的涂覆工艺，荧光粉层的浓度、厚度和形状直接影响LED白光的出光均匀度、色度一致性和出光效率。

目前荧光粉涂敷方式有传统型和平面涂层(Uniform Distribution)。

a)“传统的荧光粉涂敷方式”，是采用传统的灌胶工艺，即直接在芯片表面点涂荧光粉胶。工艺过程是：将荧光粉与胶体(环氧树脂/硅胶)混合，按一定比例配成粉浆，搅拌均匀，然后在显微镜下用细针头将荧光粉胶涂于芯片表面。主要问题：1.由于胶滴实际微观表面的凹凸不平，当光线出射时，导致局部偏黄或偏蓝的不均匀光斑出现；2.荧光粉层的厚度和形状难以精确控制，导致光场分布不均匀；3.在实际操作中，无论手动或者机器操作，同一批次的LED之间荧光粉在形状上都会有一定差异，导致产品的光色一致性较差，产品的重复率也低。

b)平面涂层型

i)Lumileds公司开发的保形涂层(Conformal coating)技术(US6576488B2)，其采用采用了一种新型的感光胶成型工艺，将荧光粉与感光胶体混合后，通过电泳被覆技术将荧光胶被覆在芯片上，并进行光学曝光和显影，以形成均匀厚度的敷型涂布的结构。然而电泳被覆制程的制造成本昂贵，不利于降低LED的售价。

ii)电子科技大学课题组研发了基于水溶性聚乙烯醇(PVA)透明感光胶的LED平面涂层工艺，实现了自曝光技术和基于多层多相(PVA+硅胶)结构的荧光粉平面涂层。但是此方法采用的水溶性聚乙烯醇(PVA)透明感光胶不能承受后续封装如回流焊工艺的高温影响，从而可能造成器件失效。

发明内容：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大功率白光LED荧光粉涂覆方法，通过配置基于酚醛树脂负型光阻剂的新型耐高温荧光粉胶，再通过涂覆、曝光、显影、坚膜等处理，使在LED芯片表面所形成的荧光粉层形状厚度均匀一致，从而改善LED出光均匀度，减小LED空间光色差，同时可使器件不受封装后续工艺高温的影响，而且成本较低，工艺简单，便于大批量生产。

为实现上述目的，本发明包括以下步骤：

①配置基于酚醛树脂的耐高温负型光阻剂：将有机成分成膜剂、光致产酸剂、按浓度配比10％-30％∶0.5％-10％混合均匀，充分溶解于剩余的有机溶剂中，用聚四氟乙烯超滤膜过滤两次，制成新型耐高温负型光刻胶；

②配制基于光阻剂的荧光粉胶：将荧光粉、有机胶体(硅胶/环氧树脂)和由①制取的负型耐高温光阻剂按质量配比8～25∶65～80∶15～30，搅拌均匀，静止或抽真空至气泡消失。

③荧光粉胶涂覆：将②制取的含有荧光粉和光阻剂的荧光粉胶涂覆在LED芯片表面，形成荧光粉涂层，并在暗室中自然阴干、风干或者烘干。

④曝光显影：对LED表面进行自曝光或者曝光源加掩模板对准曝光，然后在显影液中显影，形成平整厚度均匀一致的荧光粉涂层。

⑤坚膜：对④得到的荧光粉层进行固化处理，如热固化或者光照固化。

按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，步骤①中，有机成分成膜剂为酚醛树脂，其浓度范围为10％-30％。

按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，步骤①中，所述的光致产酸剂为鎓盐、磺酸酯及三嗪类化合物中的一种或者几种，且光阻剂中光致产酸剂的浓度范围为0.5％-10％。

按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，步骤①中，所述的溶剂为乳酸乙酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二甲苯、苯甲醚、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇醚、醋酸丁酯中的一种或几种，且制成光阻剂中有机溶剂的浓度范围为60％-85％。

按照本发明所提供的大功率白光LED荧光粉涂覆方法，步骤③中，荧光粉胶的涂覆方法可采用旋转涂布、浸胶、点胶、喷涂、丝网或厚膜印刷中的一种。