一种溶液式荧光粉胶涂覆方法以及应用技术

本发明专利技术公开了一种溶液式荧光粉胶涂覆方法以及应用，属于LED封装工艺。其在LED封装中的应用包含：S1:制备疏水/油纳米二氧化硅溶液；S2：将掩膜板覆盖于LED基板上方；S3：喷涂疏水/油纳米二氧化硅溶液改变未被掩膜板遮挡部分基板的表面润湿性能；S4：将LED芯片贴合在未喷涂疏水/油纳米二氧化硅的基板部分，并完成固晶和金线连接；S5：将荧光粉胶涂覆在芯片和未改性基板部分，待荧光粉胶稳定成形后将其固化并完成LED封装。本发明专利技术方法操作简单，成本低，可在平面基板上实现10°～160°任意接触角和形状的荧光粉胶形貌，从而提高LED的光效、空间颜色均匀性以及产品一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种溶液式荧光粉胶涂覆方法以及应用
本专利技术属于LED封装领域，更具体地，涉及利用图案化亲/疏胶表面改性方法进行荧光粉胶的涂覆以及应用。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点。其在高效节能上的优势使其迅速的在各种照明领域中得到应用并逐渐取代传统照明光源。大功率白光LED通常是由多色LED芯片混合发光或者单色LED芯片上涂覆荧光粉获得。由于单色LED芯片上涂覆荧光粉的封装方法工艺简单且成本低，其在工业生产中得到了广泛的应用。在实际生产中，常常在蓝色LED芯片上涂覆黄色YAG荧光粉或者黄色TAG荧光粉从而获得白光LED产品。从芯片辐射的光在经过荧光粉胶层时部分被荧光粉颗粒吸收并转化成荧光粉激发光，芯片辐射光和荧光粉激发光相互混合得到白光。因此荧光粉胶的形貌对LED的光学性能至关重要，不同形貌的荧光粉胶层具有不同的光学性能，如光效和空间颜色均匀性。荧光粉胶涂覆工艺决定了荧光粉胶层形貌，因此其对LED的光学性能至关重要。对于传统的自由点涂荧光粉胶涂覆工艺，荧光粉先和硅胶或者树脂等高分子聚合物均匀混合形成荧光粉胶，然后通过点胶设备涂覆在LED芯片和基板上，在重力和表面张力等力的驱动下，荧光粉胶会润湿并覆盖LED芯片和部分LED基板，最终达到稳定的球帽形荧光粉胶形貌。荧光粉胶的形貌主要由基板的物理特性、几何特性和荧光粉胶的流体特性决定。由于荧光粉胶的粘度大、表面张力小，荧光粉胶在绝大多数基板上的接触角小于30°，这导致荧光粉胶在平坦基板上铺展成接触角很小的球帽形，这样的荧光粉胶形貌会导致光效低和空间颜色均匀性差等问题。对于光效而言，半球形的荧光粉胶形貌能取得最好的光效，但是对于空间颜色均匀性而言，实现最好的空间颜色均匀性的荧光粉胶形貌随着LED封装结构和尺寸而改变。此外，对于一些特殊的应用场合，球帽形荧光粉胶几何形貌并不能满足需求。为了调控荧光粉胶的形貌，工业界常采用增加凸台或者模具来限制荧光粉胶形貌，但是，这样会增加成本并带来新的散热和可靠性问题。此外，这两种方法只适用于单芯片LED模块。随着LED产品向小尺寸和大功率的方向发展，在大尺寸平坦基板上阵列封装数十颗至数百颗的封装方式更加受到工业界的青睐。对于阵列LED封装方式，由于基板的尺寸为单芯片LED模块的数倍至数十倍，目前缺乏有效的荧光粉胶形貌调控技术。目前，市场上的阵列LED模块的荧光粉胶形貌为覆盖在阵列LED芯片上方的一层平面薄膜，这样的形貌对光效的损失极大，且空间颜色均匀性和可靠性也较差。因此，需要开发一种成本低且可以灵活调控荧光粉胶在大尺寸平坦基板上形貌的新型荧光粉胶涂覆方法，以提高LED的光效和空间颜色均匀性等光学性能。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种溶液式荧光粉胶涂覆方法以及应用，其目的在于，通过对平坦基板进行图案化亲/疏胶改性来控制荧光粉胶的形貌，实现10°～160°任意接触角的荧光粉胶形貌，从而提高LED的光效和空间颜色均匀性等光学性能。本专利技术还提供上述方法在阵列LED封装中的应用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用图案化亲/疏胶表面改性实现荧光粉胶涂覆的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1:制备疏水/油纳米二氧化硅溶液；S2：将掩膜板覆盖于LED基板上方；S3：喷涂疏水/油纳米二氧化硅溶液改变未被掩膜板遮挡部分基板的表面润湿性能；S4：将LED芯片贴合在未喷涂疏水/油纳米二氧化硅的基板部分，并完成固晶和金线连接；S5：将荧光粉胶涂覆在芯片和未改性基板部分，待荧光粉胶稳定成形后将其固化并完成LED封装。本专利技术的原理为：荧光粉胶在未改性基板上的接触角为θ1，在改性基板上的接触角为θ2，其中θ1＜θ2，当荧光粉胶涂覆后，其优先润湿未改性基板，因此荧光粉胶在基板上的润湿形状可以通过未改性基板的形状调控，此外，荧光粉胶的接触角可以为θ1～θ2之间的任意角度。进一步的，步骤S1中，所述疏水/油纳米二氧化硅溶液制备方法包含如下步骤：S11：将粒径为5nm～100nm二氧化硅颗粒和第一分散剂混合，通过超声振荡1小时～2小时以使二氧化硅颗粒均匀分散，获得二氧化硅分散液；S12：将二氧化硅分散液加热至50℃～70℃，加入蒸馏水并搅拌反应10小时～24小时，接着加入氟化处理剂并控制反应温度为30℃～80℃，搅拌反应1小时～24小时，以使二氧化硅表面具有疏水/油效果，获得超疏水/油二氧化硅；S13：用溶剂反复洗涤并过滤超疏水/油二氧化硅，以去除第一分散剂及剩余的反应物，接着在100℃～150℃真空下干燥10小时～24小时；S14：将干燥后的二氧化硅颗粒重新分散在第二分散剂中，并超声振荡1小时～2小时，以使二氧化硅颗粒均匀再分散。所述二氧化硅颗粒为沉淀法或气相法二氧化硅制得，粒径为5nm～100nm。所述的分散剂1和2包含丙酮、己烷、甲苯、二氯甲烷中的一种或几种，分散剂用量为二氧化硅重量的10～100倍。所述蒸馏水的用量为二氧化硅重量的1至5倍。所述氟化处理剂的化学分子式为X-(CF2)mR，R是甲基、乙烯基或乙炔基，X是氨基、巯基、氰基、脲基、酰氨基、环氧基或含卤基团，m为0至30范围内任一数，氟化处理剂的用量为二氧化硅重量的0.5～5倍。进一步的，所述掩膜板包含掩膜部分、连接部分和定位块。掩膜部分为单个模块或者为多个形状相同单模块组成，单个模块形状为圆形、矩形等形状，单个模块的面积为1mm2～30mm2。连接部分将掩膜部分和定位块连接在一起。定位块用于保证掩膜板和基板的准确配合，并防止掩膜板和基板接触，定位块的高度为0.1mm-5mm。进一步的，所述疏水/油纳米二氧化硅在基板上喷涂密度的范围为0.01～20g/m2，颗粒喷涂密度越高，荧光粉胶在改性基板上的接触角越大，通过调整疏水/油纳米二氧化硅喷涂密度，可以控制荧光粉胶在改性后基板上的接触角在30～160°所述荧光粉胶为胶体与荧光粉颗粒按一定的浓度配比均匀混合后的混合物。所述胶体为硅胶、环氧树脂的一种或多种，所述荧光粉包括YAG荧光粉、TAG荧光粉的一种或者多种。所述荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升～5克/毫升。进一步的，荧光粉胶的接触角可以为θ1～θ2之间的任意角度，其中θ1为荧光粉胶在未改性基板上的接触角，θ2为荧光粉胶在改性基板上的接触角，θ1＜θ2。通过调整基板原材料和疏水/油纳米二氧化硅喷涂密度，可以实现荧光粉胶接触角范围为10～160°。进一步的，荧光粉胶优先润湿未改性基板部分，通过控制掩膜板的形状，可以控制未改性基板部分的形状，从而控制荧光粉胶的润湿形状，实现圆形、椭圆形、矩形、三角形和棱形等润湿形状。本专利技术还提供上述方法在阵列LED封装中的应用。总而言之，通过本专利技术构思的以上技术与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术首先制备了疏水/油纳米二氧化硅溶液，然后将掩膜和LED基板贴合，将具有疏水/油纳米二氧化硅溶液喷涂在未被掩膜遮挡的基板部分，然后将LED芯片贴合在未喷涂表面改性剂的基板部分并完成电路连接，最后将荧光粉胶涂覆在未喷涂疏水/油纳米二氧化硅溶液的基板部分，待荧光粉胶形貌稳定后将固化并完成LED封装。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶液式荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1:制备疏水/油纳米二氧化硅溶液；S2：将掩膜板覆盖于LED基板上方；S3：喷涂疏水/油纳米二氧化硅溶液，以改变未被掩膜板遮挡的LED基板部分的表面润湿性能；S4：将LED芯片贴合在未喷涂疏水/油纳米二氧化硅的LED基板部分，接着完成固晶和金线连接；S5：将荧光粉胶涂覆在芯片和未喷涂疏水/油纳米二氧化硅的LED基板部分，待荧光粉胶稳定成形后将其固化并完成LED封装。

【技术特征摘要】
1.一种溶液式荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1:制备疏水/油纳米二氧化硅溶液；S2：将掩膜板覆盖于LED基板上方；S3：喷涂疏水/油纳米二氧化硅溶液，以改变未被掩膜板遮挡的LED基板部分的表面润湿性能；S4：将LED芯片贴合在未喷涂疏水/油纳米二氧化硅的LED基板部分，接着完成固晶和金线连接；S5：将荧光粉胶涂覆在芯片和未喷涂疏水/油纳米二氧化硅的LED基板部分，待荧光粉胶稳定成形后将其固化并完成LED封装。2.如权利要求1所述的一种溶液式荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，步骤S1中，所述疏水/油纳米二氧化硅溶液制备方法包含如下步骤：S11：将粒径为5nm～100nm二氧化硅颗粒和第一分散剂混合，通过超声振荡1小时～2小时以使二氧化硅颗粒均匀分散，获得二氧化硅分散液；S12：将二氧化硅分散液加热至50℃～70℃，加入蒸馏水并搅拌反应10小时～24小时，接着加入氟化处理剂并控制反应温度为30℃～80℃，搅拌反应1小时～24小时，以使二氧化硅表面具有疏水/油效果，获得超疏水/油二氧化硅；S13：用溶剂反复洗涤并过滤超疏水/油二氧化硅，以去除第一分散剂及剩余的反应物，接着在100℃～150℃真空下干燥10小时～24小时；S14：将干燥后的二氧化硅颗粒重新分散在第二分散剂中，并超声振荡1小时～2小时，以使二氧化硅颗粒均匀再分散。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小兵，余兴建，舒伟程，马预谱，谢斌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42