【涂覆硅胶】国内厂家成功开发芯片级荧光粉涂覆技术
随着市场需求对大功率LED 封装技术不断提高,对器件的出光均性也提出了更高的要求,特别是便携式照明和室内照明,传统的点胶方式制得的器件的一致性很控制,在分光时,器件间的色坐标点的分布较散,BINBCODE较多,对产品入库和销售都带来很大的困难,器件会出现蓝心,有黄圈的现象,影响了器件的出光质量,降低了器件的整体性能,对整个LED 器件的结构和工序而言,封装工艺是一个非常重要的环节,否则,LED器件难以散热、光损失严重、光通量及光效率低、光色不均匀、光衰严重、使用寿命短,封装工艺已成为制约功率LED 器件使用及性能好坏的关键因素。当前国内PCLED 产业采用的传统灌封工艺已经难以满足作为照明光源的功率型LED 技术和性能增长的要求。
目前国内PCLED 产业主要采用的是传统的灌封工艺,直接在芯片表面点涂荧光粉胶,即将荧光粉粉末与胶体(如硅胶或环氧树脂等)按一定配比混合,制成粉浆,搅拌均匀,然后用细针头类工具将其涂覆于芯片表面,理想情况下形成类似球冠状的涂层(参见图一 a)。但这种方法及涂层存在明显的结构缺陷,这种荧光粉涂层,除中心到边缘的结构性非均匀外,在实际操作中,无论手动或机器操作,同一批次的LED 管之间,荧光粉层在形状上都会有一定的差异,很难控制均匀性和一致性,是必带来器件间较大的色度差异;同时,由于涂层胶滴实际微观表面的凹凸不平,当光线出射时,就会形成白光颜色的不均匀,导致局部偏黄或偏蓝的不均匀性光斑出现。
基于此,世界著名的LED生产商:Lumileds 公司首先开发了一种以平面荧光粉涂覆工艺,这种工艺技术改善了功率白光LED 的光斑空间分布均匀性以及管间色度、亮度的均匀一致性,改变了现有荧光粉涂层的形状和工艺,使芯片表面的荧光粉层厚度均匀化,得到均匀一致的出射白光,即实现荧光粉涂层的浓度、厚度和形状的可控性,荧光粉层的平面结构应该是一种有效的解决途经。具有平面结构的荧光粉涂层如图一b 所示意。
当今以Lumileds 公司上述技术为基础提出的平面涂层(conformal coating)概念已经成为了现在功率型白光LED封装技术的一个重要发展方向,目前,国际上先进的白光LED 生产厂家(Cree、Philips(即Luminleds)、Osram)已经有平面涂层结构的产品开始出售,说明国外先进生产厂家都已经完成了各自的平面涂层技术的开发并在部分产品上得到成功运用。但国内尚未见相关产品的报道。
在这种背景下,国内的一些厂家成功地开发了一种荧光粉平面涂覆技术,晶片级荧光粉涂覆着重解决传统封过程中器件出光不均匀、蓝心或黄圈等问题,同时降低器件单位生产成本。克服白光LED 传统封装技术中主流灌封工艺在粉层结构和形状上的弊端,实现涂层形状、及均匀性的可控一致性,采用该技术得到的荧光粉平面涂层结构照片如图二所示,可见规则、均匀的荧光粉层平面图案。
采用该技术的平面涂层新技术的器件基本能达到以下性能指标:
1)光斑9 点测试色度差≤5%;
2)单管间色度差范围(X±6%,Y±6% );
3)显色指数达到70 以上,色温2500K-8000K 可控(需配合适当的荧光粉);
4)光通量与传统点胶方式的相同物料和制程得到的器件基本一致;
5)荧光粉的利用率提高50%以上。(具体以封装形式而定)
晶片级荧光粉涂覆技术改善了传统点胶方式下难以解决的功率型LED出光不均匀、有光斑以及荧光粉浪费严重等问题,提高了器件的整体性能,同时,可以提高荧光粉的利用率,降低了生产成本,使产品在市场上更具有竞争力。