[发明专利]一种LED荧光粉层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种LED荧光粉层的制备方法。

背景技术

LED是light emitting diode的简称。1993年，蓝色GaN 发光二极管上获得技术突破，并于1996年实现白光LED，目前以白光LED为主的半导体照明光源已经确立了其继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明技术的地位，是今后照明技术发展的必然趋势。白光LED具有低电压驱动、低功耗、高可靠、长寿命等优点，是一种符合环保、节能理念的绿色照明光源。因此，它的研发引起各国政府和诸多商家公司赋予极大热忱和高度重视。

白光的实现方式多种多样，可以用两种、三种或者更多种色光合成白光。所含色谱成份越丰富，白光显色性（色彩还原度）就相对较高，但是流明效率会有所降低，实现过程中可变因素增多。白光LED的合成途径大致可以分为以下几种。第一种是通过三基色LED芯片混光方式得到白光LED，即红光LED+蓝光LED+绿光LED，这种方法的主要问题是绿光的转换效率低，同时对LED光源的驱动电源要求较高，配置复杂。第二种方法是LED芯片+不同色荧光粉形成荧光粉转换型LED（即pc-LED），在各种方案中，考虑其成本、光效以及批量生产的可行性，目前广泛应用的是蓝色LED芯片+黄色荧光粉（例如YAG粉）的方案，因为其综合性能适中、成本低、实现工艺相对简单，通过改变YAG荧光粉的化学组成（光谱成份调节）以及调整荧光粉层的厚度，可以获得色温在3000K至10000K区间的各色白光。

对于光致转换型LED（pc-LED），荧光粉涂层的结构、形貌、特性对器件的性能有十分重要的影响，是决定白光颜色均匀性和亮度的关键因素。目前主流的荧光粉涂覆工艺是将荧光粉颗粒与透明胶体（如环氧胶、硅胶等）混合后，通过点胶，在LED芯片表面上涂覆荧光粉与胶体的混合体系。这种工艺存在的主要缺点就是形成的荧光粉层结构（形状、厚度以及浓度）不均匀，进而导致LED出光的一致性差，并且器件间的荧光粉涂层操作可重复性差，极大地制约了批量化生产和产品成品率。

目前，一种新的荧光粉平面涂层（conformal coating，或称保形涂层）概念和思路倍受重视，即在芯片表面形成一层厚度均匀的荧光粉层，与传统的点胶工艺相比，这种涂层的出光均匀性较好，平面结构荧光粉层的厚度容易控制，易采用平面化工艺适合集成规模化的生产。

中国专利ZL200710049460.3揭示了一种在LED表面制备荧光粉薄膜层的方法，使用感光胶形成图案来暴露出LED出光方向的表面（即需要涂覆荧光粉层的区域），然后在此区域涂覆荧光粉，从而获得具有确定图形的平面荧光粉层。

中国专利ZL200710049612.X揭示了一种基于水溶性感光胶的功率型白光LED平面涂层工艺，利用荧光粉感光胶分散体涂层，通过曝光显影，在LED出光方向的表面上形成需要的荧光粉涂层图形，但荧光粉涂层中存在有机成份，其较差的光热稳定性会给器件的物理化学性质带来相应的影响。

发明内容

本发明所要解决的问题是如何运用新的粉浆法工艺来实现LED的荧光粉平面涂层（conformal coating），解决现有技术中由于LED荧光粉涂层中存在的有机成份光热稳定性较差而导致器件的物理化学性质不稳定的问题。 

本发明的技术方案为：一种LED荧光粉层制备方法，包括以下步骤：

（1）将成膜剂、感光剂和水按一定比例混合均匀，获得感光胶体；

（2）将包含荧光粉的颗粒分散到步骤（1）获得的感光胶体中，形成荧光粉感光胶分散体结构的荧光粉粉浆；

（3）将步骤（2）所获得的荧光粉粉浆涂覆在LED出光方向的表面上，形成所需荧光粉感光胶分散体涂层；

（4）曝光、显影，得到所需图案的荧光粉感光胶分散体涂层；

（5）去除荧光粉感光胶分散体涂层中的有机成分，得到确定图案的荧光粉粉层；

所述感光剂为三氧化铬、重铬酸盐、高锰酸盐、重氮化合物和叠氮化合物中的一种或者几种的组合，其中至少含有三氧化铬或叠氮化合物中的一种；感光胶体中感光剂的浓度为0.002%～1%。

采用三氧化铬作为感光剂时，可以增加荧光粉粉浆以及显影后荧光粉感光胶分散体涂层对芯片出光表面的附着力，实现更好的显影效果；单位质量的三氧化铬比重铬酸盐具有更高的六价铬离子摩尔浓度。

叠氮化合物（如叠氮醌）是与重氮化合物感光机理相似的另一类感光材料，感光波长一般在320nm～460nm之间，与紫外、蓝光LED芯片发光匹配，且可以采用有机溶剂进行溶解配制和显影。