專利名稱：具有熒光粉的基板與白光led光源元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種具有熒光粉基板，特別是有關(guān)一種應(yīng)用于白光發(fā)光元件的 熒光粉陶瓷玻璃基板。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)固態(tài)半導(dǎo)體白光光源主要有以下三種方式，第一種白光光源是以紅、藍(lán)、 綠三色發(fā)光二極管芯片組成白光發(fā)光組件，其具有高發(fā)光效率、高演色性優(yōu)點(diǎn)，但 同時(shí)也因不同的顏色芯片，需配合不同的磊晶材料，連帶使得電壓特性也隨之不同。 因此，導(dǎo)致制造成本偏高，控制線路設(shè)計(jì)復(fù)雜，且混光調(diào)整不易。
第二種白光光源是以藍(lán)光發(fā)光二極管，并激發(fā)黃色釔鋁石榴石(YAG)熒光粉產(chǎn) 生白光。此種方式為目前市場(chǎng)主流趨勢(shì)，在藍(lán)光發(fā)光二極管芯片的外圍，填充混有 黃光YAG熒光粉的光學(xué)膠，此藍(lán)光發(fā)光二極管芯片所發(fā)出藍(lán)光的波長(zhǎng)約為 400~530nm，利用藍(lán)光發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光線激發(fā)黃光熒光粉產(chǎn)生黃色光。 但同時(shí)也會(huì)有部份的藍(lán)色光發(fā)射出來(lái)，此部份藍(lán)色光配合上熒光粉所發(fā)出的黃色 光，即形成藍(lán)黃混合的二波長(zhǎng)的白光。然而，此種利用藍(lán)光發(fā)光二極管芯片與黃光 熒光粉組合而成的白光發(fā)光二極管，有下列數(shù)種缺點(diǎn)第一、由于藍(lán)光占發(fā)光光譜 的大部分，因此會(huì)有色溫偏高與點(diǎn)膠所造成發(fā)光不均勻的現(xiàn)象。第二、因藍(lán)光發(fā)光 二極管發(fā)光波長(zhǎng)會(huì)隨溫度提升而改變，進(jìn)而造成白光源顏色控制不易，甚至導(dǎo)致散 熱不易的問(wèn)題。第三、因發(fā)光紅色光譜較弱，造成演色性較差的現(xiàn)象。
第三種白光光源是以紫外光發(fā)光二極管激發(fā)透明光學(xué)膠中含均勻混有一定比 例的藍(lán)色、綠色、紅色熒光粉，激發(fā)后可得到三波長(zhǎng)的白光。此三波長(zhǎng)白光發(fā)光二 極管具有高演色性的優(yōu)點(diǎn)，但卻有發(fā)光效率不足、透明光學(xué)膠易老化的缺點(diǎn)。
再者，針對(duì)白光LED封裝技術(shù)方面，在發(fā)展高功率以及大面積LED照明組件 時(shí)，其散熱問(wèn)題將嚴(yán)重影響到元件壽命之外，現(xiàn)行LED封裝上常用的點(diǎn)膠、封灌、 模壓工藝方式，因所采用的環(huán)氧樹(shù)脂易在使用過(guò)程中變稠，導(dǎo)致較難控制氣泡、缺 料、黑點(diǎn)以及熒光膠中熒光粉沉淀等缺陷，進(jìn)而使得發(fā)光均勻度無(wú)法保持一致，且易造成產(chǎn)品的發(fā)光色差。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提出一種通過(guò)結(jié)合陶瓷玻璃熔劑與熒光粉材料，并可施用
于玻璃、陶瓷基板上，進(jìn)而制得一種應(yīng)用于白光LED光源發(fā)光元件。
本實(shí)用新型的一方面提供一種具有熒光粉的基板，包括含熒光粉和助熔劑的 均勻混合物，經(jīng)覆燒后，成為半熔狀的玻璃體；其中該玻璃體經(jīng)研磨后成熒光玻璃 粉體，并涂布該熒光玻璃粉體于一基板上，并經(jīng)加熱后，成為一熒光膜于該基板上。 本實(shí)用新型的另一方面提供一種白光LED光源元件，包括含熒光粉和助熔 劑的均勻混合物，經(jīng)覆燒后，成為半熔狀的玻璃體；其中該玻璃體經(jīng)研磨后成熒光 玻璃粉體，并涂布該熒光玻璃粉體于一基板上，并經(jīng)加熱后，成為一熒光膜于該基 板上，以及其中該具熒光膜的基板與紫外光(UV)、紫光或藍(lán)光LED芯片組合成一 白光LED光源元件。


為使本實(shí)用新型能更明顯易懂，下面將配合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)
說(shuō)明，其中
圖1是顯示根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的制造白光LED光源元件的流程示意圖。
圖2是顯示本實(shí)用新型實(shí)施例的白光LED光源封裝體的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式

以下以各實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明并伴隨著附圖說(shuō)明的范例，做為本實(shí)用新型的參考依 據(jù)。在附圖或說(shuō)明書(shū)描述中，相似或相同的部分皆使用相同的標(biāo)號(hào)。且在附圖中， 實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，并以簡(jiǎn)化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中各元件的部 分將以分別予以描述說(shuō)明，值得注意的是，圖中未繪示或描述的元件，為所屬技術(shù) 領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者所知的形式，另外，特定的實(shí)施例僅為揭示本實(shí)用新型使用 的特定方式，其并非用以限定本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型的一實(shí)施例提供一種可制得白光LED光源熒光粉陶瓷基板元件的 制造方法。更明確地說(shuō)，利用陶瓷玻璃熔劑搭配上各種熒光粉燒制在玻璃或陶瓷基 板上，以制作成為高功率白光LED發(fā)光元件。圖1是顯示根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的制造白光LED光源元件的流程示意 圖。請(qǐng)參閱圖l，首先分別提供熒光粉(步驟S10b)和助熔劑(步驟S10b)，并使其一 定比例均勻混合。接著，覆燒混合后的該熒光粉和該助熔劑(步驟S20),并使其淬 冷，使其成為半熔狀的玻璃體(步驟S30)。將該玻璃體研磨成一熒光玻璃粉體(步驟 S40)，并涂布該熒光玻璃粉體于一基板上(步驟S50)。加熱該熒光玻璃粉體使其成 一熒光膜于該基板上(步驟S60)。裁切具有熒光膜的該基板成預(yù)定尺寸并與一藍(lán)光 LED芯片封裝組合成一 白光LED光源元件(步驟S70)。
本實(shí)用新型的一實(shí)施例提供一種具有熒光粉陶瓷基板的制造方法，該熒光粉陶 瓷基板可做為白光LED光源元件的光學(xué)轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，利 用陶瓷玻璃熔劑配合熒光粉材料，經(jīng)過(guò)適當(dāng)比例混合之后，將混合物進(jìn)行熱處理成 為均一的熔融狀態(tài)玻璃物、此熔融狀物質(zhì)經(jīng)水淬后，成為一種均一狀態(tài)玻璃，將此 玻璃經(jīng)過(guò)研磨、烘干、粉碎、過(guò)篩程序后，即得熒光玻璃顏料。
將此熒光玻璃顏料涂布于一基板上，例如以涂布法、網(wǎng)印法、轉(zhuǎn)印法、噴墨法 形成于陶瓷或玻璃基板上，以達(dá)成一均勻的熒光涂布層，經(jīng)過(guò)加熱處理讓涂布層與 基板能夠充分結(jié)合，可得到所要的熒光粉陶瓷基板，將此基板按白光LED封裝所 需尺寸需求進(jìn)行裁切之后，并組裝，即可應(yīng)用于白光LED光源封裝時(shí)的發(fā)光元件。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述的陶瓷玻璃熔劑，其主要特征在于無(wú)鉛無(wú)鎘， 并且與熒光粉在熱處理時(shí)不發(fā)生反應(yīng)的組成配方，組成范圍(氧化物重量百分比)例 如為Si02: 30~65%; A1203: 0.1~12%; K20+Na20: 4 腦;ZnO: 0.1 30%; B203: 6 20%; Zr02: 0.1~7%; Li20: 3~11%; La203: 0.1 5%; BaO: 0.1~5%; CaO: 0.1 8%; Ti02: 0.1~5%，依實(shí)際配方組成將原料進(jìn)行配料混合、熔解、淬冷、研 磨、過(guò)篩、干燥、粉碎等工序之后即可得到陶瓷玻璃熔劑粉體。
再者，所述的熒光粉材料為在波長(zhǎng)范圍254~550nm可發(fā)生吸收及放射波譜的 熒光材料，其至少包括黃色釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Gamet，簡(jiǎn)稱YAG)，黃 色鋱鋁石榴石(Terbium Aluminum Garnet，簡(jiǎn)稱TAG)，黃色硅酸鹽(Silicate)，例如 具Sr2Si04或Sr3Si05晶相的組合物，硫化物(Sulfate)，氮化物(Nitrate)，或上述材料 的任意組合。更明確地說(shuō)，在紫外光(UV)或紫光、藍(lán)光范圍可被激發(fā)進(jìn)而放出熒 光的熒光粉皆可應(yīng)用于本實(shí)用新型的實(shí)施例中。并根據(jù)白光LED調(diào)光目的，進(jìn)行 搭配組合其使用比例的材料。
根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例，所述的陶瓷玻璃熔劑粉體與熒光粉經(jīng)適當(dāng)比例調(diào) 配后進(jìn)行混合，不限于采取何種混合方式，過(guò)程之中應(yīng)避免任何形式鐵的污染。完
6成混合后的混合物置入耐火匣缽之中，視玻璃陶瓷色料的組成條件，例如在70(TC 100(TC的溫度范圍進(jìn)行熱處理。熱處理時(shí)間為4 10分鐘，經(jīng)過(guò)熱處理后，混合 物變成半熔融狀態(tài)均質(zhì)的玻璃相，此時(shí)急速投入冷水之中進(jìn)行淬冷。
接著，經(jīng)去除水分后，以濕法球磨方式將淬冷后的固態(tài)材料研磨至細(xì)度可通過(guò) 400目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的粒度大小的粉末，經(jīng)烘干粉碎后，即得所欲的熒光玻璃顏料。
上述的熒光顏料利用涂布、網(wǎng)印、轉(zhuǎn)印、噴墨等方式，形成在八1203、 A1N或 玻璃、藍(lán)寶石基板上，構(gòu)成一均勻的熒光涂布層，并將涂上涂布層的整塊基板置入 電爐中，其溫度視陶瓷玻璃熔劑的組成所測(cè)出的軟化點(diǎn)溫度而定，例如在550°C 100(TC的溫度范圍進(jìn)行加熱燒成。
上述燒成完成的熒光粉陶瓷基板，按白光LED封裝所需尺寸需求進(jìn)行裁切并 封裝后，即可應(yīng)用于白光LED光源封裝時(shí)的發(fā)光元件。
圖2是顯示本實(shí)用新型實(shí)施例的白光LED光源封裝體的剖面示意圖。如先前 所述，將具熒光膜120的基板100成所欲的尺寸，并與一藍(lán)光LED芯片200封裝 組合成一白光LED光源元件。由藍(lán)光LED芯片200所發(fā)的藍(lán)光BL，經(jīng)具有熒光 膜120的基板100轉(zhuǎn)化成白光WL。以下列舉兩個(gè)具體實(shí)施例，說(shuō)明本實(shí)用新型的 白光LED光源封裝體的制造方法。
具體實(shí)施例一
取80(TC陶瓷低溫熔劑粉末60克，其組成為Si02: 50~65%; A1203: 8 12%; Na20: 2 5%; K20: 2 5%; B203: 6~10%; Zr02: 4 7%; Li20: 4~8%; La203: 2~5%; BaO: 2~5%，與40克的YAG熒光粉，在充份混合均勻后，置于莫來(lái)石坩 堝中于95(TC進(jìn)行加熱，保持溫度八分鐘后，將熔制成半熔融狀態(tài)的均勻混合物到 入冷水的中淬冷。在淬冷后，取出此半熔融狀態(tài)混合物并將其研磨到可通過(guò)400 目篩網(wǎng)的粒度大小，研磨完成后的漿料進(jìn)行烘干粉碎后備用。
取上述完成的粉末100克，并加入60克印油(例如Hereaus， Silk Screen Oil HT-590015)進(jìn)行調(diào)合，為了使分散可以均勻一致，可使用攪拌器或是三軸滾筒?；?合好的油膏以51T全透墨網(wǎng)版印制到氧化鋁基板上，氧化鋁基板的厚度范圍例如 是0.1 0.3mm。接著，將印制后的氧化鋁基板放置到高溫爐中，升溫至83(TC后并 持溫五分鐘后停止加熱，于室溫條件下自然冷卻。待冷卻后，取去出燒制完成具有 熒光粉表面的氧化鋁基板并切割成2900nmx2900iim的大小，以銀膠貼合于集成四 個(gè)1.225W藍(lán)光LED芯片的組件上(藍(lán)光波長(zhǎng)范圍400~530nm)，即可得到各別產(chǎn)品 間相互發(fā)光亮度均勻、散熱良好的大功率白光LED光源。
7具體實(shí)施例二
取60(TC陶瓷低溫熔劑粉末70克，其組成為Si02: 30~40%; A1203: 0.1 12%; K20: 2 5; Na20: 2 5%; ZnO: 25 30%; B203: 15 20%; Zr02: 2~5%; Li20: 8~11%; CaO: 5~8%; Ti02: 2~5%，與30克的硅酸鹽(Silicate)熒光粉(例女卩LWB， Fluoroscent Powder, Type: LP-F560-20)，充份混合均勻后，置于莫來(lái)石柑堝中于750 ^進(jìn)行加熱，保持溫度時(shí)間五分鐘后將熔制成半熔融狀態(tài)的均勻混合物倒入冷水之 中淬冷，淬冷后取出此半熔融狀態(tài)混合物并將其研磨到可通過(guò)400目篩網(wǎng)的粒度大 小，研磨完成后的漿料進(jìn)行烘干粉碎后備用。
取上述完成的粉末100克，并加入65克印油(例如Hereaus， Silk Screen Oil HT-590015)進(jìn)行調(diào)合，為了使分散可以均勻一致，可使用攪拌器或是三軸滾筒?；?合好的油膏以IOOT全透墨網(wǎng)版印制到厚度為0.2 1.0mm的玻璃基板上。印制完成 后的玻璃基板將其放置到高溫爐中，升溫至61(TC后恒溫五分鐘并停止加熱，于室 溫條件下自然冷卻。冷卻后，取去出燒制完成具有熒光粉表面的玻璃基板并切割成 100(Himxl00(Him的大小，以銀膠貼合于藍(lán)光LED芯片上(藍(lán)光波長(zhǎng)范圍 400~530nm)，即可得到各別產(chǎn)品間相互發(fā)光亮度均勻、散熱良好的白光LED光源。
本實(shí)用新型雖以較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本實(shí)用新型的范 圍，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)， 當(dāng)可作出種種等同的改變或替換，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請(qǐng)權(quán) 利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種具有熒光粉的基板，其特征在于，包括含熒光粉和助熔劑均勻混合物，經(jīng)覆燒后，成為半熔狀的玻璃體；其中該玻璃體經(jīng)研磨后成熒光玻璃粉體，并涂布該熒光玻璃粉體于一基板上，并經(jīng)加熱后，成為一熒光膜于該基板上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光粉的基板，其特征在于，該熒光粉的材質(zhì)為 在波長(zhǎng)范圍254~550nm吸收及放射波譜的熒光材料，其包括黃色釔鋁石榴石、黃 色鋱鋁石榴石、黃色硅酸鹽、硫化物和氮化物或上述材料的任意組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光粉的基板，其特征在于，該助熔劑的材質(zhì)包 括無(wú)鉛無(wú)鎘的陶瓷玻璃熔劑，并且與熒光粉在熱處理時(shí)不發(fā)生反應(yīng)的組成配方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有熒光粉的基板，其特征在于，該無(wú)鉛無(wú)鎘的陶瓷 玻璃熔劑的組成包括Si02: 30~65%; A1203: 0.1~12%; K20+Na20: 4 10%; ZnO: 0.1 30%; B203: 6 20%; Zr02: 0.1 7%; Li20: 3~11%; La203: 0.1~5%; BaO: 0.1 5%; CaO: 0.1~8%; Ti02: 0.1~5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光粉的基板，其特征在于，該基板包括一陶瓷 基板或一玻璃基板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光粉的基板，其特征在于，該陶瓷基板包括 A1203、 A1N、和藍(lán)寶石。
7. —種白光LED光源元件，其特征在于，包括 含熒光粉和助熔劑的均勻混合物，經(jīng)覆燒后，成為半熔狀的玻璃體； 其中該玻璃體經(jīng)研磨后成熒光玻璃粉體，并涂布該熒光玻璃粉體于一基板上，并經(jīng)加熱后，成為熒光膜于該基板上，以及其中該具熒光膜的基板與一紫外光、紫光或藍(lán)光LED芯片組合成一白光LED 光源元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的白光LED光源元件，其特征在于，該熒光粉的材質(zhì) 為在波長(zhǎng)范圍254~550nm吸收及放射波譜的熒光材料，其包括黃色釔鋁石榴石、 黃色鋱鋁石榴石、黃色硅酸鹽、硫化物和氮化物或上述材料的任意組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的白光LED光源元件，其特征在于，該助熔劑的材質(zhì) 包括無(wú)鉛無(wú)鎘的陶瓷玻璃熔劑，并且與熒光粉在熱處理時(shí)不發(fā)生反應(yīng)的組成配方。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的白光LED光源元件，其特征在于，該無(wú)鉛無(wú)鎘的陶 瓷玻璃熔劑的組成包括Si02: 30~65%; A1203: 0.1~12%; K20+Na20: 4~10%; ZnO: 0.卜30%; B203: 6~20%; Zr02: 0.1~7%; Li20: 3~11%; La203: 0.~5%; BaO: 0.1~5%; CaO: 0.卜8%; Ti02: 0.卜5%。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的白光LED光源元件，其特征在于，該基板包括一陶瓷基板或一玻璃基板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的白光LED光源元件的制造方法，其特征在于，該陶瓷基板包括A1203和A1N和藍(lán)寶石。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種具有熒光粉的基板與白光LED光源元件。該具有熒光粉的基板含有熒光粉和助熔劑的均勻混合物。該熒光粉和該助熔劑覆燒混合后成為半熔狀的一玻璃體。該玻璃體經(jīng)研磨成一熒光粉體，并涂布該熒光玻璃粉體于一基板上，以及該熒光粉體被加熱成一熒光膜于該基板上。該具有熒光粉的基板與白光LED芯片組裝后，即可應(yīng)用于白光LED光源封裝的發(fā)光元件。
文檔編號(hào)H01L33/50GK201408781SQ20092000187
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者林仁鈞, 王書(shū)任, 蔡憲宗 申請(qǐng)人:中國(guó)制釉股份有限公司