專利名稱：白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液及其配制方法和涂布方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白光發(fā)光二極管封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種白光發(fā)光二極管熒光粉 涂覆液及其配制方法和涂布方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保等優(yōu)點。白光LED的技術(shù)進(jìn)步為LED 進(jìn)入通用照明領(lǐng)域創(chuàng)造了條件，LED被業(yè)界普遍認(rèn)為是21世紀(jì)主要的照明光源。在技術(shù)上， 白光LED的實現(xiàn)途徑主要有利用RGB (紅、綠、藍(lán))三基色多個芯片或多個器件發(fā)光混合成 白色；在紫外光芯片涂上RGB熒光粉，利用紫光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生三基色混色形成白光，或者 在藍(lán)光LED芯片涂上YAG (釔鋁石榴石)熒光粉，利用芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出黃綠 光與藍(lán)光合成白光，或者其他顏色的熒光粉與芯片的配合形式。由于RGB芯片之間存在光 學(xué)參數(shù)(如波長、光強(qiáng))和電學(xué)參數(shù)(如正向電壓)差異，以及目前紫外光芯片和RGB熒光 粉效率較低等原因，藍(lán)色芯片涂覆YAG熒光粉仍是目前應(yīng)用最廣泛的LED白光實現(xiàn)方式。目前在LED芯片上熒光粉涂布方法主要是將熒光粉均勻分散到有機(jī)膠體(如環(huán) 氧、有機(jī)硅)中，然后涂覆到芯片上(或者直接將混合物對LED進(jìn)行封裝)，經(jīng)加熱固化形成 熒光粉涂層，然后進(jìn)行器件封裝。專利US5998925(Nichia，Japan)中熒光粉涂覆方法是將熒光粉如 Y3(All-sGa)5012Ce 或 Re3A15012:Ce (其中 s < 1，Re = Y、Ga、La)與環(huán)氧樹脂、脲酸 樹脂、硅脂等按照一定配比混合均勻，然后涂布在發(fā)光二極管芯片表面，涂布完成后烘干固 化。專利 US6603258 (Lumileds Lighting, US)則是把紅色熒光粉(Sr, Ca, Ba)S:Eu2+與 環(huán)氧樹脂混合均勻涂覆在藍(lán)綠色芯片上，涂布完成后烘干固化。專利US6245259 (Osram， Germany)是把熒光粉如YAG:Ce與環(huán)氧樹脂按照一定配比混合均勻，然后涂布在發(fā)光二極 管芯片表面，然后烘干固化。專利US6600175(Cree，US)是把有機(jī)或無機(jī)熒光粉與聚合物基 質(zhì)混合均勻然后涂覆在藍(lán)色或紫外發(fā)光二極管芯片表面。專利CN03821480 (Toyoda Gosei, Japan)是將紅、綠、藍(lán)和/或黃色熒光粉與環(huán)氧樹脂或硅樹脂混合對芯片進(jìn)行封裝。上述傳統(tǒng)的熒光粉涂覆方式容易產(chǎn)生以下問題1、有機(jī)膠體(如環(huán)氧、有機(jī)硅)不 能有效防護(hù)紫外線照射，導(dǎo)致熒光粉受到損害，如老化衰減、顏色漂移等。文獻(xiàn)《白光LED 中的熒光粉老化研究》(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院(自然科學(xué)版)，2007，25 (4)，6-8)分析和證實 了熒光粉在熱效應(yīng)、電流效應(yīng)下轉(zhuǎn)換率的衰減是影響白光LED老化的重要因素之一；專利 CN201062757Y(諸建平)即是將熒光粉層改變到透鏡上從而加大了熒光粉層與芯片的距離 來避免熒光粉的衰減和老化；2、涂覆過程中因為熒光粉與有機(jī)膠體密度差距較大引起快速 沉降，工藝上需要不停的攪拌熒光粉與膠液的混合液體以減輕這種趨勢；3、LED使用過程 中，非結(jié)晶有機(jī)高分子鏈段相對于分子中的其它部分的轉(zhuǎn)動、移動和取向等形式的熱運(yùn)動， 會導(dǎo)致熒光粉發(fā)生進(jìn)一步的遷移、沉降或團(tuán)聚，從而導(dǎo)致LED顏色的漂移。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種白光發(fā)光二極管熒光 粉涂覆液及其配制方法和涂布方法，該熒光粉涂覆液最大的優(yōu)點就是納米硅溶膠對熒光粉 起到“包膜”效應(yīng)，減少了有害的紫外輻射對熒光粉的損害，降低了熒光粉的熱淬滅性，從而 減小熒光粉的衰減和發(fā)光二極管的顏色漂移及改善發(fā)光二極管的耐老化性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案一種白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液，包括熒光粉和粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑為無機(jī)化 合物納米硅溶膠。其中，所述無機(jī)化合物納米硅溶膠和熒光粉的重量百分比分別為60-85%和 40-15%。其中，還包括用于調(diào)節(jié)所述硅溶膠粘度的溶劑、添加劑。其中，所述溶劑為去離子水或者蒸餾水。其中，所述添加劑為加固劑、增塑劑和分散劑。本發(fā)明還提供一種配制上述的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的方法，其特征在 于，包括將硅溶膠和熒光粉均勻混合。其中，所述將硅溶膠和熒光粉均勻混合具體包括將所述硅溶膠緩慢倒入盛有 15% -40%熒光粉的球磨罐中，再加入球磨球進(jìn)行混合磨。其中，所述球磨罐的轉(zhuǎn)速為80-100n/min，球磨時間為3_6h (視顆粒的粒度而定)。一種基于上述的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的涂布方法，其特征在于，將所述涂覆液加入液體精密定量點膠裝置對發(fā)光二極管芯片進(jìn)行點膠涂布，涂布 完成后的芯片放置在100-150°C烘箱內(nèi)烘20-30分鐘，當(dāng)溶劑揮發(fā)完后進(jìn)行下一步的樹脂 封裝工藝。本發(fā)明提供一種白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液及其配制方法和涂布方法，相對于 傳統(tǒng)的有機(jī)樹脂與熒光粉混合進(jìn)行涂布的方式，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明中的硅溶膠屬于納米膠，納米膠本身對熒光粉起到“包膜”效應(yīng)，減少了 紫外輻射對熒光粉的損害，降低了熒光粉的熱淬滅性，從而減小熒光粉的衰減和發(fā)光二極 管的顏色漂移及改善發(fā)光二極管的耐老化性。文獻(xiàn)《有機(jī)_無機(jī)雜化凝膠法合成YAG:Ce3+ 熒光粉的包膜及其穩(wěn)定性》(無機(jī)化學(xué)學(xué)報，2003. 11)證實了“包膜”對于熒光粉穩(wěn)定性的 良好的改進(jìn)作用。2、因熒光粉密度與樹脂密度差距較大，熒光粉會產(chǎn)生迅速的沉淀，從而影響其涂 布均勻性。而本發(fā)明的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液使用無機(jī)粘結(jié)劑，因其密度與熒光粉 密度差距變小，減緩了熒光粉沉淀速度，涂布均勻性變好。3、LED使用過程中，非結(jié)晶有機(jī)高分子鏈段相對于分子中的其它部分的轉(zhuǎn)動、移動 和取向等形式的熱運(yùn)動，會導(dǎo)致熒光粉發(fā)生進(jìn)一步的遷移、沉降或團(tuán)聚，從而導(dǎo)致LED顏色 的漂移。而本發(fā)明中的硅溶膠固化后為無機(jī)高分子，不會產(chǎn)生鏈段熱運(yùn)動，且與無機(jī)熒光粉 有更好的相容性。該發(fā)明很好的改善了 LED的可靠性和穩(wěn)定性。4、由于G aN芯片具有高的折射率(約為2. 2)，為了能夠有效的減少界面折射帶 來的光損失，盡可能提高取光效率，要求封裝材料的折射率盡可能高。例如，如果折射率從 1. 5增加到1. 6，取光效率能提高約20%。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂、硅膠或硅樹脂材料的折光指數(shù)僅為1.4左右，而理想封裝材料的折光指數(shù)應(yīng)該盡可能的接近GaN的折光指數(shù)。本發(fā)明熒 光粉涂覆液固化后LED芯片界面為SiO2,它具有較高的折射率(1. 54-1. 55)，較之傳統(tǒng)的有 機(jī)封裝材料折射率高，能進(jìn)一步提高封裝器件的出光效率。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液及其配制方法和涂布方法， 該熒光粉涂覆液最大的優(yōu)點就是納米硅溶膠對熒光粉起到“包膜”效應(yīng)，減少了有害的紫外 輻射對熒光粉的損害，降低了熒光粉的熱淬滅性，從而減小熒光粉的衰減和發(fā)光二極管的 顏色漂移及改善發(fā)光二極管的耐老化性能。本發(fā)明實施例提供一種白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液，包括熒光粉和粘結(jié)劑，所述粘 結(jié)劑為無機(jī)化合物納米硅溶膠。下面公開一種白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的優(yōu)選實施例。實施例一熒光粉涂覆液是由重量百分比分別為60%、35%和5%的硅溶膠、熒光 粉和去離子水組成。其中，硅溶膠采用無機(jī)化合物納米硅溶膠；去離子水的作用是調(diào)節(jié)涂覆 液的粘度。在其它實施例中，可以采用蒸餾水代替去離子水；在進(jìn)一步的實施例中，還可以 加入加固劑、增塑劑和分散劑等作為添加劑。該實施例中的硅溶膠屬于納米膠，納米膠本身對熒光粉起到“包膜”效應(yīng)，減少了 紫外輻射對熒光粉的損害，降低了熒光粉的熱淬滅性，從而減小熒光粉的衰減和發(fā)光二極 管的顏色漂移及改善發(fā)光二極管的耐老化性。該白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液使用無機(jī)粘 結(jié)劑，因其密度與熒光粉密度差距變小，減緩了熒光粉沉淀速度，涂布均勻性變好。本發(fā)明實施例提供一種配制上述的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的方法，將硅溶 膠和熒光粉均勻混合。下面公開一種上述實施例一中白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的配制 方法的優(yōu)選實施例。實施例二 在常溫下，將60%的中性硅溶膠及5%的去離子水、其他添加劑(如加 固劑、增塑劑和分散劑等)緩慢倒入盛有35%熒光粉的球磨罐中，再加入一定量的磨球混 合磨。其中直徑分別為Φ6、Φ 10、Φ 15的瑪瑙磨球的重量比根據(jù)所需粒徑而定，本實例優(yōu) 選比例為2 1 1。球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速90n/min，約磨4h。該實施例中的硅溶膠固化后為無機(jī) 高分子，不會產(chǎn)生鏈段熱運(yùn)動，且與無機(jī)熒光粉有更好的相容性。因而改善了 LED的可靠性 和穩(wěn)定性。本發(fā)明實施例提供一種基于上述的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的涂布方法，將 所述涂覆液加入液體精密定量點膠裝置對發(fā)光二極管芯片進(jìn)行點膠涂布，涂布完成后的芯 片放置在100-150°C烘箱內(nèi)烘20-30分鐘，當(dāng)溶劑揮發(fā)完后進(jìn)行下一步的樹脂封裝工藝。下 面公開一種基于上述實施例一和二的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的涂布方法的實施例。實施例三將調(diào)配好的涂覆液加入液體精密定量點膠裝置對發(fā)光二極管芯片進(jìn)行 點膠涂布，涂布完成的芯片放置在100-150°C烘箱內(nèi)烘20-30分鐘讓溶劑揮發(fā)完，然后進(jìn)行 樹脂封裝工藝。其中，以溫度為120°C、時間為20-30分鐘的烘箱固化條件作為優(yōu)選方案。 使用上述涂覆液較之傳統(tǒng)的有機(jī)封裝材料折射率高，能進(jìn)一步提高封裝器件的出光效率。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液，其特征在于，包括熒光粉和粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑 為無機(jī)化合物納米硅溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述涂覆液，其特征在于，所述無機(jī)化合物納米硅溶膠和熒光粉的 重量百分比分別為60-85%和40-15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述涂覆液，其特征在于，還包括用于調(diào)節(jié)所述硅溶膠粘度的溶劑、 添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述涂覆液，其特征在于，所述溶劑為去離子水或者蒸餾水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述涂覆液，其特征在于，所述添加劑為加固劑、增塑劑和分散劑。
6.一種配制權(quán)利要求1至5任一項所述的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的方法，其特 征在于，包括將硅溶膠和熒光粉均勻混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，所述將硅溶膠和熒光粉均勻混合具體包括 將所述硅溶膠緩慢倒入盛有15% -40%熒光粉的球磨罐中，再加入球磨球進(jìn)行混合磨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述球磨罐的轉(zhuǎn)速為SO-lOOn/min，球磨時 間為3-6h。
9.一種基于權(quán)利要求1至5任一項所述的白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液的涂布方法， 其特征在于，將所述涂覆液加入液體精密定量點膠裝置對發(fā)光二極管芯片進(jìn)行點膠涂布，涂布完成 后的芯片放置在100-150°C烘箱內(nèi)烘20-30分鐘，當(dāng)溶劑揮發(fā)完后進(jìn)行下一步的樹脂封裝工藝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種白光發(fā)光二極管熒光粉涂覆液及其配制方法和涂布方法，包括熒光粉和粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑為無機(jī)化合物納米硅溶膠。可根據(jù)需要加入溶劑，配制方法采用混合球磨而成。該熒光粉涂覆液是利用納米硅溶膠對熒光粉起到“包膜”效應(yīng)，減少了有害的紫外輻射對熒光粉的損害，降低了熒光粉的熱淬滅性，從而減小熒光粉的衰減和發(fā)光二極管的顏色漂移及改善發(fā)光二極管的耐老化性能。
文檔編號C09D7/12GK102002269SQ20091018997
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者余彬海, 李程, 李緒鋒, 陳燦偉 申請人:佛山市國星光電股份有限公司