一种白光LED的点胶工艺方法

《一种白光LED的点胶工艺方法》涉及白光LED的点胶工艺方法。

截至2010年1月8日，LED因节能、环保、长寿命等诸多优点而被越来越广泛地应用于各种领域，白光LED以高亮度、高光效、低衰减等特性正逐步替代传统的荧光灯管，成为新一代的照明明星，同时在背光领域，白光LED也正在取代CCFL的霸主地位。但是无论哪个领域，对成批的白光LED颜色的一致性都有较高的要求，市场上都希望封装工厂能做到他们所需要的某个点或一个色差及其轻微变化的色温段，但是LED在做白光时，采用蓝光芯片 载体胶水 荧光粉的方式，白光LED中蓝光芯片的参数与荧光粉的量决定了白光LED在1931CIE色品图上的坐标和色温，所以白光LED产品颜色、亮度、色温的一致性与集中性主要是取决于蓝光芯片的参数和LED中荧光粉的量和荧光粉胶水的均匀度。目前，蓝光芯片我们可以分光筛选，而荧光粉是通过载体胶水点注到LED支架中，因此在工厂作业过程中都是采用将荧光粉与胶水混合在一起搅拌均匀后注入到LED支架中，现在大多数的工厂都是采用针筒点胶的模式完成荧光粉与载体胶水的注入，在点胶之前，只是对荧光粉和胶水进行混合，混合后的荧光粉胶水的黏度不定，当将混合的荧光粉胶水倒入到针筒内后，容易产生沉淀，即下层比上层的荧光粉胶水的黏度大，造成点入到蓝光芯片上的荧光粉胶水的里层比外层的黏度大，每个地方的荧光粉的量不同，因此，白光LED的颜色、亮度及色温会出现不一致性的现象；为了改善产品发出光的颜色、亮度和色温的一致性，载体胶水的粘度、荧光粉颗粒的大小、点胶与烘烤工艺的管控就成了关键性的技术。现在一些大的工厂普遍采用了大批量做库存，从中筛选客户所需要的颜色色温段出货的方法，即使是这样，还会有大批量的尾料，这样就增加了工厂的成本。

图1为偏心夹具的主视图；

图2为偏心夹具的俯视图；

图3为偏心夹具的立体视图；

图4为温度可调针筒的剖视图；

图5为图4中A的放大视图；

图6为筒体的立体视图；

图7为保温型料盒的立体视图；

图8为保温型料架的主视图；

图9为保温型料架的右视图；

图10为图8中A-A的剖视图；

图11为胶水黏度随温度时间变化曲线图。

2018年12月20日，《一种白光LED的点胶工艺方法》获得第二十届中国专利奖优秀奖。

白光LED的点胶工艺方法，包括以下步骤：

（1）将荧光粉和胶水按比例加入到配胶容器中；《一种白光LED的点胶工艺方法》的荧光粉为YAG系列或硅酸盐系列或氮化物系列荧光粉；《一种白光LED的点胶工艺方法》的胶水为硅胶或硅树脂胶；

（2）将配胶容器用偏心夹具固定放入到行星式离心搅拌机中密闭容腔内；如图1至图3所示的偏心夹具包括配胶容器放置空腔101，配胶容器放置空腔101的中心轴线偏离于偏心夹具1的旋转中心。

（3）启动行星式离心搅拌机，使配胶容器产生自传和公转，同时，将密闭容腔抽成真空，使荧光粉与胶水的混合物混合均匀并脱泡，一方面防止点胶后荧光粉和胶水混合物中有气孔而影响发光颜色、亮度及色温，另一方面提高了产品的良品率；所述荧光粉和胶水的搅拌时间为10-35分钟。

（4）将抽完气泡的荧光粉和胶水混合物放置到50-80℃的恒温箱内保存15-40分钟，使荧光粉和胶水混合物的黏度到达4000-8000厘帕秒；同时将支架放入到恒温箱内；这一工序的目的是为了提高荧光粉和胶水混合物的黏度，使得荧光粉和胶水混合物不易发生沉淀现象。如图11所示，在常温下，荧光粉和胶水混合物的黏度随时间的增长速度较小，即在胶长时间内黏度较低；当在40℃时，荧光粉和胶水的黏度随着时间的变化为先降低然后升高，升高的速度相对于常温快；当在50℃的环境中时，荧光粉和胶水的黏度随着时间的变化为先降低然后升高，升高的速度相对于在40℃时快；当在60℃时，荧光粉和胶水的黏度随着时间的变化为先降低然后升高，升高的速度相对于50℃快；当在80℃时，荧光粉和胶水的黏度随着时间的变化为先降低然后升高，升高的速度相对于60℃快。从图11中可以看出，在50-80℃之间荧光粉和胶水混合的黏度升高速度快，且成规律性变化，这样我们就可以根据不同胶水的粘度随温度时间的变化曲线制定最佳的保温温度，即在短时间内提升胶水的黏度，使其粘度升高到4000-8000厘帕秒，有效的防止沉淀现象的发生，提升了成品的集中率与良品率，降低了成本。

（5）再一次将配胶容器放入到行星式离心搅拌机，对配胶容器内的荧光粉胶水混合物进行搅拌；进一步提高荧光粉和胶水混合物的搅拌均匀性，提高产品的良品率；

（6）将搅拌均匀的荧光粉胶水混合物倒入到温度可调针筒内，控制温度可调针筒的温度控制在30-55℃之间，增加胶水的流动性；并将支架从恒温箱内取出放置到支架加热保温器内，利用温度可调针筒将荧光粉和胶水混合物点到支架上；如图4至图6所示，所述的温度可调针筒包括筒体201、机械螺杆吐胶器，机械螺杆吐胶器包括吐胶筒204及挤出螺杆202，筒体201壁上设有胶水出口205，吐胶筒204上设有胶水进口206，胶水出口205和胶水进口206相连通，所述的挤出螺杆202设在吐胶筒204内，吐胶筒204的出胶口为锥形；筒体201外表面上缠绕有加热线圈203。荧光粉和胶水混合物先倒入到筒体201内，然后通过胶水出口205进入到吐胶筒204内，加热圈203对筒体进行加热，加热的温度通过加热圈来调整，在点胶时，根据点胶量的多少旋转挤出螺杆202，吐胶筒204内的荧光粉和胶水混合物在挤出螺杆202的作用下通过出胶口被挤出。这种结构的温度可调针筒，由于装入到温度可调针筒的荧光粉和胶水混合物的黏度大，将筒体的出胶口设置为锥形，荧光粉和胶水混合物与针头口的接触面积小，不容易出现“拉丝”现象；在筒体的外表面上缠绕加热圈，增加荧光粉与胶水混合物的流动性，从而筒体内的荧光粉和胶水混合物的黏度均匀；采用机械螺杆吐胶器，与气压式的活塞结构相比，吐胶的量容易控制，点胶均匀。

（7）将点好荧光粉和胶水混合物的支架放入到保温型料盒内；如图7所示，所述的保温型料盒包括箱体301，所述的箱体301为铸铁材料，当然，也可以为铝材，铸铁材料的热导率较低，比热容胶大，密度大，所以单位体积的储能较多，单位时间的温度变化较小，因此，烘烤的效果好；在箱体301的一侧设有开口302，开口302处设有密封门303，所述的箱体301顶部设有通气孔304，所述的箱体内壁上设有支架导轨槽305。设置开口302便于放置点有荧光粉和胶水混合物的支架，在烘烤时，关闭箱体上的封闭门303，能够有效的限制气体在箱体301内形成对流，防止气体中的物质与荧光粉和胶水混合物发生化学反应，提高荧光粉和胶水混合物的稳定性，设置通气孔304便于排出支架、荧光粉与胶水混合物内的气体和蒸汽；设置支架导轨槽305便于放置支架，且能放置多层支架，提高了烘烤效率。

（8）将装有点好荧光粉和胶水混合物支架的保温型料盒放入到烤箱内进行烘烤；

（9）将烘烤完的点有荧光粉和胶水混合物的支架连同保温型料盒放入到保温型料架内缓慢冷却；如图8至图10所示，保温型料架上设有二个以上的放置腔体401，放置腔体与空气之间有隔热层，使用时将点有荧光粉和胶水混合物的支架连同保温型料盒放入到放置腔体401内，使放置腔体401处于密封状态，在本实施方式中保温型料架用铸铁材料制造，当然，还可以为其他金属材料，见表1铸铁材料自身的热导率低，放置腔体内的温度不易散失，荧光粉和胶水混合物的冷却速度缓慢，因此，荧光粉和胶水的内部组织不会发生剧烈的变化，使得白光LED的结构稳定，不易变形，提高产品的良品率；设置隔热层，降低了保温型料架中各放置腔体内的保温型料盒与空气的热对流，起到保温作用。

（10）待冷却后取出点有荧光粉和胶水混合物的支架。

综上所述，《一种白光LED的点胶工艺方法》的点胶工艺方法改善了荧光粉在胶水中出现沉淀现象的问题，使得不同时间先后点在芯片上的荧光粉和胶水混合物均匀，提高了批量生产产品发光颜色、色品坐标和色温的一致性；同时提高了产品的良品率；并且降低了能耗，降低了生产成本。

表1.几种常见金属材料的熔点、热导率和比热容的参数

一种白光LED的点胶工艺方法专利目的

《一种白光LED的点胶工艺方法》的目的是为了提供一种白光LED的点胶工艺方法，利用《一种白光LED的点胶工艺方法》的工艺方法能提高白光LED发光颜色、亮度和色温的一致性，提高产品的良品率，缩短白光LED的生产工艺周期，节约能源，降低生产成本。

一种白光LED的点胶工艺方法技术方案

（1）将荧光粉和胶水按比例加入到配胶容器中；

（2）将配胶容器用偏心夹具固定在行星式离心搅拌机中；

（3）启动行星式离心搅拌机，行星式离心搅拌机使配胶容器在密闭的腔体内绕偏心夹具的中心自转，并绕腔体中心公转，使荧光粉与胶水混合均匀；行星式离心搅拌机将密闭腔体抽成真空状态，脱去荧光粉和胶水混合物中的气泡；荧光粉和胶水的搅拌时间为10-35分钟；

（4）将抽完气泡的荧光粉和胶水混合物放置到50-80℃的恒温箱内保存15-40分钟，使荧光粉和胶水混合物的黏度到达4000-8000厘帕秒；同时将支架放入到恒温箱内；

（5）再一次将配胶容器放入到行星式离心搅拌机，对配胶容器内的荧光粉胶水混合物进行搅拌；

（6）将搅拌均匀的荧光粉胶水混合物倒入到温度可调针筒内，控制温度可调针筒的温度，使其比恒温箱内保存胶水的温度低10-25℃控制在30-55℃之间；

（7）将支架从恒温箱内取出放置到支架加热保温器内，利用温度可调针筒将荧光粉和胶水混合物点到支架上；

（8）将点好荧光粉和胶水混合物的支架从加热保温器内取出放入到保温型料盒内；

（9）将装有点好荧光粉和胶水混合物支架的保温型料盒放入到恒温烤箱内进行烘烤，避免材料在恒温烤箱内温度的迅速升高，使胶体与支架结合不紧密；

（10）将烘烤完的点有荧光粉和胶水混合物的支架连同保温型料盒放入到保温型料架内冷却，可避免材料在出烤后温度迅速降低，影响产品品质；

（11）取出点有荧光粉和胶水混合物的支架。

上述工艺，配胶容器放置在行星式离心搅拌机密闭腔体内，在混合搅拌荧光粉和胶水时，配胶容器既产生自转又产生公转，使荧光粉与胶水混合搅拌均匀；密闭的容器抽真空的目的是为了脱去荧光粉和胶水混合物中的气泡，防止点胶后荧光粉和胶水混合物中有气泡而影响发光颜色、亮度、色温以及产品的一致性，同时能提高产品的良品率；在点胶之前对荧光粉和胶水混合物进行恒温保存能提高胶水混合物的黏度，黏度增大，荧光粉在胶水中不容易沉淀，使得不同时间内先后从温度可调针筒内吐出的荧光粉和胶水混合物一致性大大提高，从而保证了不同时间段同一杯胶点在芯片上的荧光粉和胶水混合物的量一致、均匀，提高了批量生产的产品发光颜色、色品坐标和色温的一致性和集中性；在恒温保存后再一次进行搅拌是为了进一步提高荧光粉和胶水混合物的均匀度，提高产品的良品率；点胶时，维持温度可调针筒上的温度在30-55℃是为了维持荧光粉和胶水混合物的黏度，即继续保证荧光粉和胶水混合物的黏度在4000-8000厘帕秒之间，降低荧光粉在胶水中的沉淀速度；对支架进行加热，一方面为了除潮，另一方面荧光粉和胶水混合物的流动性更好，提高产品的良品率；在烘烤过程中，将点有荧光粉和胶水混合物的支架放入到保温型料盒然后整体放入到烤箱内，这样的烘烤方式，保温型料盒因为其较低的导热率与较高的比热容使保温型料盒内的温度变化平缓，避免在恒温烤箱内温度突然升高使胶水与支架结合不紧密，胶体突然热膨胀导致LED灯内部结构被破坏，造成不必要的损失；将烘烤完的点有荧光粉和胶水混合物的支架连同保温型料盒同时放入到保温型料架内缓慢冷却，这种冷却方式能缓慢降温，同时减少在恒温烤箱中的加热时间，节约能源，有效合理利用资源，荧光粉和胶水的内部组织不会发生剧烈的变化，使得白光LED的结构稳定，不易变形，提高产品的良品率。

作为具体化，所述的偏心夹具上设有配胶容器放置空腔，配胶容器放置空腔的中心轴线偏离于偏心夹具的旋转中心。

作为改进，所述的温度可调针筒包括筒体、机械螺杆吐胶器，机械螺杆吐胶器包括吐胶筒及挤出螺杆，筒体壁上设有胶水出口，吐胶筒上设有胶水进口，筒体壁上的胶水出口和吐胶筒上的胶水进口相连通，所述的挤出螺杆设在吐胶筒内，吐胶筒的出胶口为锥形；筒体外表面上缠绕有加热线圈。所述的筒体给吐胶筒提供荧光粉与胶水的混合物；所述的荧光粉和胶水混合物通过挤出螺杆的转动挤出，黏度在3000-9000厘帕秒的情况下能精确的控制吐胶的量，克服气压式点胶浮动过大的缺陷；所述的针头为锥形口，减少吐胶时与胶水的接触面积，避免出现“拉丝”现象；所述的筒体外表面上缠绕有加热线圈，可增加胶体的流动性；所述的筒体壁上设有胶水进口。

作为改进，所述的保温型料盒包括箱体，箱体的一侧设有开口，开口处设有密封门，所述的箱体顶部设有通气孔，所述的箱体内壁上设有支架导轨槽。

设置开口便于放置点有荧光粉和胶水混合物的支架，在烘烤时，关闭箱体上的封闭门，能够有效的限制气体在保温型料盒内形成对流，防止气体中的物质与荧光粉和胶水混合物发生化学反应，提高荧光粉和胶水混合物的稳定，设置通气孔便于排出荧光粉与胶水混合物以及支架中的气体和水蒸汽。

作为改进，所述的保温型料盒为铸铁材料。铸铁材料的热导率较低，比热容高，密度大，同体积材料可以存储较多的热量，因此，温度变化率较小，烘烤的效果好。

作为改进，所述的保温型料架包括架体，架体内设有放置腔体，放置腔体与空气之间设有隔热层。这种结构降低保温型料架中各放置腔体内的保温型料盒与空气的热对流，起到保温作用。

1.一种白光LED的点胶工艺方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将荧光粉和胶水按比例加入到配胶容器中；（2）将配胶容器用偏心夹具放入到行星式离心搅拌机中；（3）启动行星式离心搅拌机，配胶容器在行星式离心搅拌机的作用下产生自转和公转；配胶容器在运动的同时，将配胶容器抽成真空状态，脱去荧光粉和胶水混合物中的气泡；荧光粉和胶水的搅拌时间为10-35分钟；（4）将抽完气泡的荧光粉和胶水混合物放置到50-80℃的恒温箱内保存15-40分钟，使荧光粉和胶水混合物的黏度到达4000-8000厘帕秒；同时将支架放入到恒温箱内；（5）再一次将配胶容器放入到行星式离心搅拌机，对配胶容器内的荧光粉胶水混合物进行搅拌；（6）将搅拌均匀的荧光粉胶水混合物倒入到温度可调针筒内，控制温度可调针筒的温度控制在30-55℃之间；（7）将支架从恒温箱内取出放置到支架加热保温器内，利用温度可调针筒将荧光粉和胶水混合物点到支架上；（8）将点好荧光粉和胶水混合物的支架从加热保温器内取出放入到保温型料盒内；（9）将装有点好荧光粉和胶水混合物支架的保温型料盒放入到烤箱内进行烘烤；（10）将烘烤完的点有荧光粉和胶水混合物的支架放入到保温型料架内缓慢冷却；（11）取出点有荧光粉和胶水混合物的支架。

2.根据权利要求1所述的白光LED的点胶工艺方法，其特征在于：所述的偏心夹具上设有配胶容器放置空腔，配胶容器放置空腔的中心轴线偏离于偏心夹具的旋转中心。

3.根据权利要求1所述的白光LED的点胶工艺方法，其特征在于：所述的温度可调针筒包括筒体、机械螺杆吐胶器，机械螺杆吐胶器包括吐胶筒及挤出螺杆，筒体壁上设有胶水出口，吐胶筒上设有胶水进口，胶水出口和胶水进口相连通，所述的挤出螺杆设在吐胶筒内，吐胶筒的出胶口为锥形；筒体外表面上缠绕有加热线圈。

4.根据权利要求1所述的白光LED的点胶工艺方法，其特征在于：所述的保温型料盒包括箱体，箱体的一侧设有开口，开口处设有密封门，所述的箱体顶部设有通气孔，所述的箱体内壁上设有支架导轨槽。

5.根据权利要求4所述的白光LED的点胶工艺方法，其特征在于：所述的箱体为铸铁材料。

6.根据权利要求1所述的白光LED的点胶工艺方法，其特征在于：所述的保温型料架包括架体，架体内设有放置腔体，放置腔体与空气之间设有隔热层。

一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法专利目的

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》所要解决的一个技术问题是提供一种白光LED芯片制造方法，通过该方法制得的白光LED芯片，在产品封装时，不需要采用荧光粉点胶封装工艺，并且发光亮度均匀，出光效率高，生产成本低。

一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法技术方案

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供一种垂直结构的白光LED芯片的制造方法，包括如下步骤：在生长衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜，形成垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片，在所述晶圆片的电极焊盘上形成一层掩膜层，在所述晶圆片上涂覆一层混有荧光粉的硅胶并对其进行热固化，形成一层荧光粉硅胶层，切割所述电极焊盘上的荧光粉硅胶层，使其与晶圆片台面上的其他硅胶分离，刻蚀所述电极焊盘上的掩膜层及荧光粉硅胶层，暴露出电极焊盘，对所述晶圆片划片获得单颗芯片。

优选地，所述掩膜层为光刻胶柱体。

优选地，所述光刻胶柱体的厚度为10~150微米，形成方法包括但不限于下列方法中的一种：光刻法，直接点滴光刻胶法，成型的光刻胶柱体粘结在电极焊盘法，预先成型的掩膜图形通过热压方法实现掩膜方法，金属图形用胶粘剂粘合在晶圆片上的方法。

优选地，所述生长衬底包括但不限于下列衬底中的一种：Cu，Cr，Si，SiC，蓝宝石。

优选地，所述切割的方法包括但不限于下列方法中的一种：激光切割，机械切割。

优选地，所述荧光粉硅胶层的涂覆方法包括但不限于下列方法中的一种：旋涂法，喷涂法，印刷法。

优选地，所述荧光粉硅胶层至少覆盖金属焊盘1微米，在芯片边缘，所述荧光粉硅胶层至少大于铟镓铝氮薄膜台面2微米。

优选地，所述所述刻蚀的方法包括但不限于下列方法中的一种：湿法刻蚀，ICP刻蚀，RIE刻蚀。

优选地，所述划片切割的切割方法包括但不限于下列方法中的一种：激光划片，机械划片。

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》所要解决的另一个技术问题是提供一种白光LED 芯片，该芯片发光时光斑现象得到大大改善，且出光率高，成本低。

为了解决上述技术问题，《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供一种垂直结构的白光LED 芯片，该垂直结构的白光LED 芯片采用上述所述的垂直结构的白光LED 芯片的制造方法制得，包括垂直结构的铟镓铝氮发光二极管晶圆片，位于所述晶圆片上的荧光粉硅胶层，并且所述荧光粉硅胶层覆盖了所述晶圆片的除电极焊盘外的所有表面。

优选地，所述荧光粉至少包括下列中的一种：钇铝石榴石荧光粉、铝酸盐荧光粉、红色氮化物荧光粉、绿色铝酸盐荧光粉。

优选地，所述荧光粉硅胶层的荧光粉与硅胶的质量比介于1:10至5:1之间，荧光粉硅胶层的厚度小于100微米。

一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法有益效果

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供的垂直结构的白光LED芯片的制造方法的有益效果在于：该发明制造方法工艺简单，而且通过该方法制得的白光LED 芯片，在LED 产品封装时，不需要采用荧光粉点胶封装工艺，并且发出的白光均匀，出光效率高，生产成本低。

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》提供的垂直结构的白光LED芯片的有益效果在于：该发明白光LED芯片的封装工艺简单，不需要荧光粉点胶工艺，同时发出的白光亮度均匀，且出光率高，成本低。

《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》属于LED生产技术领域，更具体地说，该发明涉及一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法。

2020年7月14日，《一种垂直结构的白光LED芯片及其制造方法》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。