一种LED荧光粉涂层的集成制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，属于光电技术领域，其包括以下步骤：（1）配制荧光粉与感光胶体的分散体；（2）涂敷形成荧光粉感光胶分散体涂层；（3）通过曝光显影得到所需厚度和形状的荧光粉感光胶分散体涂层图案；（4）荧光粉分散介质的置换；（5）去除电极表面的涂层残留，露出芯片的电极图案。本专利提供了一种晶圆级封装的荧光粉涂层粉浆法工艺以及芯片电极图案的实现（清洁和暴露）方法，解决现有荧光粉涂层技术在LED芯片集成封装应用中如何实现电极图案与荧光粉涂层分离的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电
，具体涉及一种LED荧光粉涂层的集成制备方法。
技术介绍
LED即发光二极管是light emitting diode的简称,根据发光材料不同的化学结构和属性，可以分为无机LED (—般谓之LED)和有机LED (即OLEDs)，1993年，蓝色GaN基发光二极管技术获得突破，在此基础上1996年实现了无机白光LED。由于具有低电压驱动、全固态、低功耗、长效可靠等优点，白光LED器件在照明相关领域的应用研究都受到了学术和产业界的高度重视，是一种符合环保节能绿色照明理念的高效光源。因此，目前以白光LED为主的半导体照明技术(第四代照明技术)在全世界范围内得到了大力的推动和发展，正在形成巨大的产业。目前最常见的白光LED实现方式是荧光粉转换型，例如在蓝光LED芯片表面涂敷一层黄色荧光粉的(黄+蓝)白光LED。关于荧光粉层的实现技术，当前国内主要采用的是传统的灌封工艺，即荧光粉混合硅胶的点胶工艺。通过点胶，在LED芯片及周围灌封荧光粉与胶体的混合体，这种荧光粉硅胶涂层，既作为LED芯片发光的散射层，又作为LED光的波长(颜色)转换层(荧光粉转换)，最后由LED芯片的散射光和荧光粉转换光在空间混色达到要求的效果。但这样得到的荧光粉涂层由于结构不均匀，可控性差，从而导致LED出光的均匀性差。平面涂层(conformal coating,或称保形涂层)是目前一种先进的白光LED突光粉涂层概念和方案，即在芯片表面形成一层厚度一致的荧光粉层，通过芯片表面荧光粉涂层的均匀化，来实现一致性的白光出射效果。与传统的点胶工艺相比，荧光粉平面涂层的结构、形状以及荧光粉浓度都具有很好的均匀一致性，目前已见诸报道的各种平面涂层技术多具有半导体工艺属性，其过程的可控性、集成性、稳定性都应该高于传统点胶灌封工艺，生产应用上表现出明显的优势。 本实验室早期的中国专利ZL200710049460. 3揭示了一种在LED表面制备平面荧光粉涂层的方法，利用感光胶形成的图案来暴露出LED出光方向的表面(即需要涂覆荧光粉层的区域)，然后在此区域通过多种方法涂覆荧光粉，从而获得具有确定图形的平面荧光粉层。本实验室早期的中国专利ZL200710049612. X揭示了一种基于水溶性感光胶的功率型白光LED荧光粉平面涂层工艺，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案，但此方案的荧光粉涂层中仍然存在着感光胶有机成份，即涂层成份是荧光粉感光胶分散体的结构，其较差的光、热稳定性会给器件的性能带来不良影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是如何运用基于感光原理的粉浆法工艺来实现LED芯片突光粉平面涂层(conformal coating)的集成涂覆,提供了一种晶圆级封装的突光粉涂层粉浆法工艺以及芯片电极图案的实现(清洁和暴露)方法，解决现有荧光粉涂层技术在LED芯片集成封装应用中如何实现电极图案与荧光粉涂层分离的问题。本专利技术的技术方案为一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，包括以下步骤 (1)配制荧光粉与感光胶体的分散体将包含荧光粉的颗粒与感光胶体(或称感光液)均匀分散，形成荧光粉感光胶分散体一荧光粉粉浆； (2)涂敷将步骤(I)得到的荧光粉粉浆涂敷在LED芯片(Wafer)的出光方向的表面上，形成荧光粉感光胶分散体涂层；、 (3)曝光、显影通过曝光显影得到所需厚度和形状的荧光粉感光胶分散体涂层图案； (4)荧光粉分散介质的置换去除荧光粉感光胶分散体涂层中的感光胶成份，得到不含有机感光胶成份的荧光粉粉层；然后用耐高温透明胶体(例如硅胶)浸润、灌封，得到由新胶体分散的荧光粉涂层图案，通过分散胶体的置换，改善荧光粉涂层的物理化学性质； (5)实现电极图案把电极表面的涂层残留去除掉，即清洁电极表面，露出芯片(wafer)的电极图案。在步骤(I)中，所述的感光胶体可以是正性光致抗蚀剂，也可以是负性光致抗蚀齐IJ;其属性的不同不影响荧光粉感光胶分散体涂层图案的实现，不同属性的感光胶配合对应图案的掩膜板。在步骤(I)中，所述的包含荧光粉的颗粒可以是指作为其他功能成份而引入的其他颗粒物质，例如氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅、氧化锌、氮化镓、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的一种或其组合。这些除荧光粉之外的其他颗粒成份，可以起到粘接的作用(比如低熔点温度的玻璃粉);可以起到匀光的作用(光线的均匀散射);增加光的抽取效率；也可以起到改善配制的荧光粉感光胶分散体(荧光粉粉浆)的触变性(摇溶性)，以改善荧光粉粉浆的涂覆性能；也可以在粉浆中对荧光粉颗粒起到防沉淀剂的效果；也可以是起到加固剂的作用(比如氧化铝)；这些颗粒的存在也能改善荧光粉层的致密性和热传导性能。在步骤(I)中，所述的感光胶体可以是以下类型的负性光致抗蚀剂 I)感光性化合物(感光剂)+高分子化合物(成膜剂)型，其中感光剂可以是重铬酸盐(包括重铬酸铵、重铬酸钾、重铬酸钠等)，铬酸盐(包括三氧化铬(铬酸酐)以及铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠等)，也可以是重氮化合物(重氮基化合物，包括重氮树脂、对醌二叠氮化合物等)或者是叠氮基化合物中的一种或者多种的组合；相应的成膜剂可以是聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯树胶、聚酰亚胺、聚乙酸乙烯酯乳剂中的一种或者多种的组合。2)带感光基的高分子化合物型主要有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯醇肉桂叉乙酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇-对-叠氮苯甲酸酯(PVAB)等中的一种或者多种的组合。3) SBQ感光胶(聚乙烯醇环缩醛苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶)、SBQ-PVA +高分子乳剂、SBQ-PVA +高分子乳剂+丙烯酸酯、有机苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶体系中的一种或者多种的组合。在步骤(I)中，所述的感光胶体可以是上述三种类型感光胶的一种或者多种的组入口 o在步骤(I)中，所述的荧光粉可以是黄色的荧光粉(例如黄色荧光粉+蓝色LED芯片的白光方案);也可以是三基色的荧光粉(三基色荧光粉+紫外LED芯片)；同时还可以包含为提高显色性而加入的绿色荧光粉或红色荧光粉中的一种或多种的组合。在步骤(I)中，所述的荧光粉是适用于PC-LED器件的一种或者多种的荧光粉的组口 o在步骤(2)中，所述的荧光粉层涂敷方法可以是灌注法(Overmolding)、旋涂(Spining)、吸涂、压涂、喷涂(Spraying)、静电喷涂、电泳沉积(EH))、浸溃(Flowing ordipping)、点胶 Dropping or dispensing)、印刷(printing)中的一种或多种的组合。在步骤(2)中，所述的LED芯片出光方向的表面可以是芯片的光出射面，也可以是离开芯片表面一段距离的LED器件的任一出光面或者 光耦合结构的输出面，荧光粉涂层不直接接触LED芯片表面就是所谓的remote coating结构。在步骤(3)中，所述的曝光方式可以是采用LED自身发光的自曝光方式(适合于负性感光胶的荧光粉粉浆体系)，或者采用外光源结合掩膜板的外曝光方式，所述的外光源为紫外光源或感光胶体敏感的其他波长的光源。在步骤(3)中，通过所述曝光显影过程，在LED出光方向的表面上获得满足确定形状和厚度要求的荧光粉感光胶分散体涂层图案。依据本专利技术思想，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)配制荧光粉与感光胶体的分散体将包含荧光粉的颗粒与感光胶体均匀分散，形成荧光粉粉浆； (2)涂敷将步骤(I)得到的荧光粉粉浆涂敷在LED芯片(Wafer)的出光方向的表面上，形成荧光粉感光胶分散体涂层； (3)曝光、显影通过曝光显影得到所需厚度和形状的荧光粉感光胶分散体涂层图案； (4)荧光粉分散介质的置换去除荧光粉感光胶分散体涂层中的感光胶成份，得到不含有机感光胶成份的荧光粉粉层；然后用耐高温透明胶体浸润、灌封，得到由新胶体分散的荧光粉涂层图案； (5)实现电极图案把电极表面的涂层残留去除掉，露出芯片的电极图案。2.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于在步骤(I)中，所述的感光胶体包括以下三类负性感光胶①感光剂+成膜剂型，即感光性化合物+高分子化合物型，其中感光剂为重铬酸盐、铬酸盐、重氮化合物或者是叠氮基化合物中的一种或者多种的组合；成膜剂为聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯树胶、聚酰亚胺或聚乙酸乙烯酯乳剂中的一种或者多种的组合；②带感光基的高分子化合物型，主要有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯醇肉桂叉乙酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇-对-叠氮苯甲酸酯(PVAB)中的一种或者多种的组合；(D SBQ感光胶(聚乙烯醇环缩醛苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶)、SBQ-PVA +高分子乳剂、SBQ-PVA +高分子乳剂+丙烯酸酯或有机苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶体系中的一种或者多种的组合；感光胶体为上述三类中的一类或多类的组口 o3.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于所用的荧光粉是黄色的荧光粉或三基色的荧光粉；同时还可以包含为提高显色性而加入的绿色荧光粉或红色荧光粉中的一种或多种的组合；所述的包含荧光粉的颗粒中含有氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅、氧化锌、氮化镓、氮化硅、碳化硅或氧化锆中的一种或多种的组合。4.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶海波，丁坤，宋继荣，谢立坤，王玮，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：