專利名稱：一種led熒光粉涂層的集成制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED熒光粉涂層的集成制備方法。
背景技術(shù)：
LED即發(fā)光二極管是light emitting diode的簡稱,根據(jù)發(fā)光材料不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和屬性，可以分為無機LED (—般謂之LED)和有機LED (即OLEDs)，1993年，藍色GaN基發(fā)光二極管技術(shù)獲得突破，在此基礎(chǔ)上1996年實現(xiàn)了無機白光LED。由于具有低電壓驅(qū)動、全固態(tài)、低功耗、長效可靠等優(yōu)點，白光LED器件在照明相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究都受到了學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界的高度重視，是一種符合環(huán)保節(jié)能綠色照明理念的高效光源。因此，目前以白光LED為主的半導(dǎo)體照明技術(shù)(第四代照明技術(shù))在全世界范圍內(nèi)得到了大力的推動和發(fā)展，正在形成巨大的產(chǎn)業(yè)。目前最常見的白光LED實現(xiàn)方式是熒光粉轉(zhuǎn)換型，例如在藍光LED芯片表面涂敷一層黃色熒光粉的(黃+藍)白光LED。關(guān)于熒光粉層的實現(xiàn)技術(shù)，當前國內(nèi)主要采用的是傳統(tǒng)的灌封工藝，即熒光粉混合硅膠的點膠工藝。通過點膠，在LED芯片及周圍灌封熒光粉與膠體的混合體，這種熒光粉硅膠涂層，既作為LED芯片發(fā)光的散射層，又作為LED光的波長(顏色)轉(zhuǎn)換層(熒光粉轉(zhuǎn)換)，最后由LED芯片的散射光和熒光粉轉(zhuǎn)換光在空間混色達到要求的效果。但這樣得到的熒光粉涂層由于結(jié)構(gòu)不均勻，可控性差，從而導(dǎo)致LED出光的均勻性差。平面涂層(conformal coating,或稱保形涂層)是目前一種先進的白光LED突光粉涂層概念和方案，即在芯片表面形成一層厚度一致的熒光粉層，通過芯片表面熒光粉涂層的均勻化，來實現(xiàn)一致性的白光出射效果。與傳統(tǒng)的點膠工藝相比，熒光粉平面涂層的結(jié)構(gòu)、形狀以及熒光粉濃度都具有很好的均勻一致性，目前已見諸報道的各種平面涂層技術(shù)多具有半導(dǎo)體工藝屬性，其過程的可控性、集成性、穩(wěn)定性都應(yīng)該高于傳統(tǒng)點膠灌封工藝，生產(chǎn)應(yīng)用上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。 本實驗室早期的中國專利ZL200710049460. 3揭示了一種在LED表面制備平面熒光粉涂層的方法，利用感光膠形成的圖案來暴露出LED出光方向的表面(即需要涂覆熒光粉層的區(qū)域)，然后在此區(qū)域通過多種方法涂覆熒光粉，從而獲得具有確定圖形的平面熒光粉層。本實驗室早期的中國專利ZL200710049612. X揭示了一種基于水溶性感光膠的功率型白光LED熒光粉平面涂層工藝，利用熒光粉感光膠分散體涂層，通過曝光顯影，在LED出光方向的表面上形成需要的熒光粉涂層圖案，但此方案的熒光粉涂層中仍然存在著感光膠有機成份，即涂層成份是熒光粉感光膠分散體的結(jié)構(gòu)，其較差的光、熱穩(wěn)定性會給器件的性能帶來不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何運用基于感光原理的粉漿法工藝來實現(xiàn)LED芯片突光粉平面涂層(conformal coating)的集成涂覆,提供了一種晶圓級封裝的突光粉涂層粉漿法工藝以及芯片電極圖案的實現(xiàn)(清潔和暴露)方法，解決現(xiàn)有熒光粉涂層技術(shù)在LED芯片集成封裝應(yīng)用中如何實現(xiàn)電極圖案與熒光粉涂層分離的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，包括以下步驟
(1)配制熒光粉與感光膠體的分散體將包含熒光粉的顆粒與感光膠體(或稱感光液)均勻分散，形成熒光粉感光膠分散體一熒光粉粉漿；
(2)涂敷將步驟(I)得到的熒光粉粉漿涂敷在LED芯片(Wafer)的出光方向的表面上，形成熒光粉感光膠分散體涂層；、
(3)曝光、顯影通過曝光顯影得到所需厚度和形狀的熒光粉感光膠分散體涂層圖案；
(4)熒光粉分散介質(zhì)的置換去除熒光粉感光膠分散體涂層中的感光膠成份，得到不含有機感光膠成份的熒光粉粉層；然后用耐高溫透明膠體(例如硅膠)浸潤、灌封，得到由新膠體分散的熒光粉涂層圖案，通過分散膠體的置換，改善熒光粉涂層的物理化學(xué)性質(zhì)；
(5)實現(xiàn)電極圖案把電極表面的涂層殘留去除掉，即清潔電極表面，露出芯片(wafer)的電極圖案。在步驟(I)中，所述的感光膠體可以是正性光致抗蝕劑，也可以是負性光致抗蝕齊IJ;其屬性的不同不影響熒光粉感光膠分散體涂層圖案的實現(xiàn)，不同屬性的感光膠配合對應(yīng)圖案的掩膜板。在步驟(I)中，所述的包含熒光粉的顆?？梢允侵缸鳛槠渌δ艹煞荻氲钠渌w粒物質(zhì)，例如氧化鈦、氧化鋁、氧化釔、氧化硅、氧化鋅、氮化鎵、氮化硅、碳化硅和氧化鋯中的一種或其組合。這些除熒光粉之外的其他顆粒成份，可以起到粘接的作用(比如低熔點溫度的玻璃粉);可以起到勻光的作用(光線的均勻散射);增加光的抽取效率；也可以起到改善配制的熒光粉感光膠分散體(熒光粉粉漿)的觸變性(搖溶性)，以改善熒光粉粉漿的涂覆性能；也可以在粉漿中對熒光粉顆粒起到防沉淀劑的效果；也可以是起到加固劑的作用(比如氧化鋁)；這些顆粒的存在也能改善熒光粉層的致密性和熱傳導(dǎo)性能。在步驟(I)中，所述的感光膠體可以是以下類型的負性光致抗蝕劑
I)感光性化合物(感光劑)+高分子化合物(成膜劑)型，其中感光劑可以是重鉻酸鹽(包括重鉻酸銨、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉等)，鉻酸鹽(包括三氧化鉻(鉻酸酐)以及鉻酸銨、鉻酸鉀、鉻酸鈉等)，也可以是重氮化合物(重氮基化合物，包括重氮樹脂、對醌二疊氮化合物等)或者是疊氮基化合物中的一種或者多種的組合；相應(yīng)的成膜劑可以是聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯樹膠、聚酰亞胺、聚乙酸乙烯酯乳劑中的一種或者多種的組合。2)帶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-對-疊氮苯甲酸酯(PVAB)等中的一種或者多種的組合。3) SBQ感光膠(聚乙烯醇環(huán)縮醛苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠)、SBQ-PVA +高分子乳劑、SBQ-PVA +高分子乳劑+丙烯酸酯、有機苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠體系中的一種或者多種的組合。在步驟(I)中，所述的感光膠體可以是上述三種類型感光膠的一種或者多種的組
入
口 o在步驟(I)中，所述的熒光粉可以是黃色的熒光粉(例如黃色熒光粉+藍色LED芯片的白光方案);也可以是三基色的熒光粉(三基色熒光粉+紫外LED芯片)；同時還可以包含為提高顯色性而加入的綠色熒光粉或紅色熒光粉中的一種或多種的組合。在步驟(I)中，所述的熒光粉是適用于PC-LED器件的一種或者多種的熒光粉的組
口 o在步驟(2)中，所述的熒光粉層涂敷方法可以是灌注法(Overmolding)、旋涂(Spining)、吸涂、壓涂、噴涂(Spraying)、靜電噴涂、電泳沉積(EH))、浸潰(Flowing ordipping)、點膠 Dropping or dispensing)、印刷(printing)中的一種或多種的組合。在步驟(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，也可以是離開芯片表面一段距離的LED器件的任一出光面或者 光耦合結(jié)構(gòu)的輸出面，熒光粉涂層不直接接觸LED芯片表面就是所謂的remote coating結(jié)構(gòu)。在步驟(3)中，所述的曝光方式可以是采用LED自身發(fā)光的自曝光方式(適合于負性感光膠的熒光粉粉漿體系)，或者采用外光源結(jié)合掩膜板的外曝光方式，所述的外光源為紫外光源或感光膠體敏感的其他波長的光源。在步驟(3)中，通過所述曝光顯影過程，在LED出光方向的表面上獲得滿足確定形狀和厚度要求的熒光粉感光膠分散體涂層圖案。依據(jù)本發(fā)明思想，也可以是重復(fù)上述步驟(I) (2) (3)以獲得需要的粉層涂覆效果。在步驟(4)中，去除感光膠所用的方法包括加熱氧化去膠、等離子體轟擊去膠、激光去膠方法中的任何一種或者多種的組合；
通過加熱、激光輻照或者等離子體轟擊的去膠過程，在能量載體(熱輻射、激光、等離子體)的作用下，感光膠中的有機成份逐漸分解并揮發(fā)，步驟(3)中獲得的熒光粉感光膠分散體涂層最終轉(zhuǎn)換成包含熒光粉顆粒的粉層，顆粒之間由于去膠過程的能量(熱)作用，顆粒間相互結(jié)合，形成疏松的顆粒狀陶瓷結(jié)構(gòu)，即顆粒表面分子間由于去膠過程的能量激發(fā)作用形成穩(wěn)定的分子間作用力(范德瓦爾斯力)。所述的等離子體轟擊去膠方法中所涉及的氣體可以是氧、氬、氮其中的一種或者多種的組合，也可以是氫、氬-氫、空氣等。當然也可以是氧等離子體轟擊去膠、氬等離子體轟擊去膠等不同氣氛下等離子體轟擊過程的先后順序上的組合。通過步驟(4)中的去除感光膠過程，以達到去除步驟(3)中所獲得的熒光粉感光膠分散體涂層中的感光膠有機成份的目的，獲得具有確定形狀和厚度的熒光粉粉層，有助于改善原有涂層中由于感光膠等光熱穩(wěn)定性較差的有機成份的存在所帶來的器件光熱性能的低下。在步驟(4)去除感光膠的過程中，可以先在基片(基板、基座、支架、反光杯碗)除熒光粉涂層以外的表面以及其他部件上應(yīng)用鈍化層(遮擋層、保護層)，例如硅膠涂敷層，起到屏蔽去膠物理過程對基板表面及其相應(yīng)鍍層(電極、電路連線、引腳，金屬反射層等)損傷的作用，特別是等離子體去膠過程中等離子體對熒光粉涂層以外的基板其他部位(例如銀反射層)的轟擊作用。在步驟(4)中，當熒光粉粉漿中包含有低熔點玻璃粉成份時，加熱熒光粉感光膠分散體涂層到封接溫度并保持足夠的時間，以達到去除感光膠有機成份的同時軟化、熔融低熔點玻璃粉進而改善熒光粉粉層顆粒間結(jié)合力以及粉層對LED出光方向表面的附著力。在步驟(4)中，所述的膠體灌封，就是通過采用與步驟(I)中的感光膠不同的有機膠體成份來浸潤、灌封步驟(4)中去除感光膠過程后所得到的熒光粉粉層，以增加熒光粉粉層的結(jié)合力和對出光表面的附著力，例如硅膠、環(huán)氧以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)等，浸潤到熒光粉粉層中的膠體能起到替換感光膠作為涂層中熒光粉分散介質(zhì)的作用、改善其附著性，同時也能保證涂層較高的光熱穩(wěn)定性。在步驟(4)中，所述的膠體浸潤、灌封方法可以是灌注法(Overmolding)、旋涂(Spining)、吸涂、壓涂、噴涂(Spraying)、靜電噴涂、電泳沉積(EH))、浸潰(Flowing ordipping)、點膠(Dropping or dispensing)、印刷(printing)中的一種或多種的組合。此外步驟(4)的膠體灌封過程，也能同時起著完成器件光耦合結(jié)構(gòu)的作用，例如，一次性完成突光粉粉層和透鏡的灌封(娃膠光抽取透鏡)。在步驟(4)中，用于置換感光膠的灌封膠在涂覆后也可以進行烤干、加熱固化。在所述步驟(5)中，去除芯片電極表面由于上述(I) (2) (3) (4)步驟所引入的膠體和殘留的熒光粉粉漿，為后續(xù)芯片(Wafer)的焊線連接提供清潔的電極表面。去除電極表面的膠體或熒光粉粉漿時，可以結(jié)合掩膜板(芯片電極圖案制備所采用的對應(yīng)掩膜)，也可以采用CCD視頻圖像跟蹤定位的對準方式，有助于確定芯片電極的位置，實現(xiàn)準確的電極圖案。所述步驟(5)中的電極表面清潔方法可以是離子體轟擊、激光輻射和熱探針去膠方式中的一種或者多種的組合。在步驟(I)中，所述的感光膠體中，可以加入交聯(lián)劑成份。在步驟(I)中，所述的熒光粉感光膠分散體一熒光粉粉漿中可以加入粘結(jié)劑膠水，其中還可能包含有其他成份，如羧酸聚合物的銨鹽(A40)起到分散劑的作用，以便能得到更穩(wěn)定的分散體。按照本發(fā)明所提供的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，所指的LED芯片可是無機LED也可以是有機LED (0LED)，可以是藍光LED也可以是紫光或者紫外LED ;所述的LED芯片可以是多顆LED芯片的陣列，也可以是整個Wafer(晶圓)上的所有LED
-H-* I I
心/T 按照本發(fā)明所提供的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，所述的五個步驟可以多次組合、重復(fù)，或者次序上先后調(diào)整以完成所需要的熒光粉涂層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
本發(fā)明在利用感光工藝實現(xiàn)要求的熒光粉涂層圖案的基礎(chǔ)上，進一步采用光熱性能更優(yōu)異的熱固性或者熱塑性膠體作為介質(zhì)分散體來置換熒光粉涂層圖案中的感光膠成份，采用半導(dǎo)體去膠工藝先去除感光膠，然后再灌封新的膠體，實現(xiàn)以新膠體為分散介質(zhì)的熒光粉涂層圖案，達到改善熒光粉涂層光學(xué)、熱學(xué)性能，進而提升pc-LED器件整體性能的效果。此外，通過加熱、激光輻照或者等離子體轟擊等手段，去除前述步驟殘留在芯片電 極位置上的膠體，實現(xiàn)電極圖案的清潔和暴露，有利于后續(xù)封裝中的焊線(電連接)工藝，清潔的電極表面有利于克服電極表面污染所帶來的焊接不良從而導(dǎo)致的器件性能(電注入、光輸出、熱傳遞等)損失。按照本發(fā)明所提供的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法其特征在于，熒光粉涂層可以離開LED芯片表面(即remote phosphor或remote coating)能有效地解決白光LED器件的散熱和熒光粉的熱猝滅問題。
本發(fā)明技術(shù)不僅適合于黃光突光粉+藍光LED芯片的白光LED器件制備,也適合于藍色LED+多色熒光粉、紫外LED芯片+多色熒光粉(例如RGB三基色熒光粉)的白光LED實現(xiàn)方案，以及其他出光顏色的熒光粉轉(zhuǎn)換型(Pc-LEDs)器件。本專利所提出的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法是對前述專利技術(shù)思路的發(fā)展，是一種主要針對多芯片陣列或者wafer (晶圓)級的熒光粉集成涂覆并實現(xiàn)電極圖案(暴露和清潔)的技術(shù)，該技術(shù)可以實現(xiàn)在LED芯片未切割之前對其進行熒光粉平面涂層，然后再進行芯片切割、分選等步驟，給后期封裝尤其是集成封裝及其應(yīng)用帶來極大的便利并有利于封裝工藝和性能一致性的改善。現(xiàn)在，越來越多的場合需要高光通量而小型化的光源，為此，本專利提供了一種晶圓級封裝(Wafer level chip scale package, WLCSP)解決方案，能夠有效地克服單芯片封裝器件光通量輸出有限對其應(yīng)用的制約，實現(xiàn)從數(shù)百到數(shù)百萬流明光通量的可調(diào)性。本技術(shù)具有封裝集成度高、適應(yīng)于規(guī)模化量產(chǎn)運用的特點。


圖I-圖7為本發(fā)明的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖I是LED陣列(或者晶圓Wafer)的平面模型示意 圖2是在LED陣列(晶圓)表面涂覆熒光粉感光膠分散體一熒光粉粉漿；
圖3是經(jīng)過曝光、顯影后得到的熒光粉感光膠分散體涂層圖案；
圖4是去除感光膠有機成份后的熒光粉粉層圖案；
圖5新膠體灌封后的熒光粉灌封膠分散體涂層圖案；
圖6去除LED芯片(Wafer)電極表面上的涂層殘留物的過程；
圖7具有清潔電極表面和熒光粉平面涂層圖案的LED芯片陣列(晶圓)；
圖8-15本發(fā)明另一種實施方式的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖8是LED陣列(或者晶圓Wafer)的平面模型示意 圖9是在LED陣列(晶圓)表面涂覆熒光粉感光膠分散體一熒光粉粉漿；
圖10是經(jīng)過曝光、顯影后得到的熒光粉感光膠分散體涂層圖案；
圖11基板上熒光粉感光膠分散體涂層圖案以外的表面覆蓋鈍化保護層；
圖12是去除感光膠有機成份后的熒光粉粉層圖案；
圖13新膠體(硅膠)灌封后的熒光粉灌封膠(硅膠)分散體涂層圖案；
圖14去除LED芯片(Wafer)電極表面上的涂層殘留物的過程；
圖15具有清潔電極表面和熒光粉平面涂層圖案的LED芯片陣列(晶圓)。圖中所標識的I、襯底(基板)，2、LED芯片，3、電極，4、包含熒光粉的顆粒，5、感光膠(熒光粉涂層的分散介質(zhì))，6、顯影后熒光粉感光膠分散體涂層圖案，7、去膠后的熒光粉粉層，8、灌封膠分散的熒光粉涂層，9、電極掩膜板，10、電極表面清潔機構(gòu)(熱探針、激光、等離子體)，11、電極之外的熒光粉灌封膠分散體涂層，12、鈍化保護層(硅膠)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例I
取聚乙烯醇(PVA)、感光劑重鉻酸銨(ADC)、熒光粉和去離子水混合均勻，形成穩(wěn)定的包含熒光粉顆粒的粉體PVA分散體。采用灌涂法(Overmo I ding)將熒光粉感光膠分散體涂敷在LED芯片(Wafer，晶圓)表面，控制達到所需的涂層厚度。風(fēng)干或者烘干，用外光源(藍光或紫外光)結(jié)合掩膜板對其進行曝光，用熱水顯影后在LED芯片出光方向表面得到熒光粉感光膠分散體涂層圖案。將具有熒光粉感光膠分散體涂層圖案的LED芯片放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧等離子體轟擊的辦法去除涂層中的有機成份，得到包含熒光粉顆粒的粉層。把上面所制的帶有熒光粉粉層圖案的LED芯片放入真空設(shè)備中噴涂一層硅膠，待其浸潤熒光粉粉層后進行烘干，獲得熒光粉硅膠分散體結(jié)構(gòu)的平面涂層。在硅膠熒光粉平面涂層上運用電極掩膜板，電極位置開孔，用激光對準烘烤，控制 溫度，去除電極表面的硅膠等，最終制得所需的電極顯露的具有熒光粉硅膠分散體粉層的LED芯片(Wafer)。之后可以進一步的切割、封裝和應(yīng)用。實施例2
取聚乙烯醇(PVA)、重氮樹脂、熒光粉和去離子水按一定比例混合均勻(2%: 0. 02%:17. 98%: 80%)，形成穩(wěn)定的包含熒光粉顆粒的重氮感光膠分散體。采用旋涂法(Spinning)將熒光粉感光膠分散體涂敷在LED芯片(晶圓)表面，控制
一定厚度的涂層要求。風(fēng)干或者烘干，用紫外或藍光光源結(jié)合掩膜板對其進行曝光，然后用熱水顯影后在LED芯片的出光方向表面上得到熒光粉感光膠分散體涂層圖案。將具有熒光粉感光膠圖案的LED芯片(Wafer)放入等離子去膠設(shè)備中，采用氬/氫(85/15)等離子體轟擊的辦法去除感光膠中的有機成份，得到去除感光膠的熒光粉粉層。在上面所制的熒光粉粉層上旋涂一層硅膠，待其浸潤熒光粉層后進行烘干，獲得熒光粉硅膠分散體的平面涂層。在具有平面硅膠熒光粉涂層的基板(或者Wafer)上加電極掩膜板，然后用熱探針插刺電極表面的硅膠涂層，控制溫度以分解、清除電極表面的硅膠，實現(xiàn)電極暴露且具有所需圖案的硅膠熒光粉涂層，以方便下一步的切割、固晶、焊線、封裝和具體應(yīng)用。實施例3
取聚乙烯醇(PVA)、重氮樹脂、熒光粉、納米二氧化鈦粉和去離子水混合均勻，形成穩(wěn)定的包含熒光粉的顆粒的PVA感光膠分散體。采用浸潰法(Flowing)將熒光粉感光膠分散體涂敷在LED芯片(晶圓Wafer)表面，控制達到要求的厚度。熱風(fēng)烘干，用紫外光源結(jié)合掩膜板對其進行曝光，用熱水顯影后在LED芯片(Wafer)出光方向表面得到熒光粉感光膠分散體涂層圖案。將具有熒光粉感光膠涂層的LED芯片(Wafer)放入烘烤箱中，溫度在30(T500°C烘烤一段時間，加熱氧化，去除感光膠中的有機成份，得到熒光粉粉層的確定圖案。在上述帶有熒光粉粉層的LED芯片(或Wafer)表面噴涂一層硅膠，待其浸潤熒光粉粉層后加熱固化，獲得平面的硅膠熒光粉涂層。在平面硅膠熒光粉層上運用芯片電極掩膜板，然后用熱探針插刺電極表面的硅膠涂層，控制溫度以分解并去除電極表面的硅膠，制得需要的硅膠熒光粉涂層圖案。實施例4
取酚醛樹脂、重氮萘醌類光敏化合物、熒光粉和溶劑混合均勻，形成穩(wěn)定的熒光粉感光膠分散體一熒光粉粉漿。采用旋涂法(Spinning)將熒光粉感光膠分散體涂敷在LED芯片(晶圓)表面，控制
一定厚度的涂層要求。用紫外或藍光光源結(jié)合掩膜板對其進行曝光，顯影后在LED芯片出光方向的芯片表面得到熒光粉感光膠涂層。、
將具有熒光粉感光膠圖案的LED芯片(Wafer)放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧等離子體轟擊的辦法去除感光膠中的有機成份，得到不含有機成份的熒光粉粉層。在突光粉粉層上旋涂一層娃膠,待其浸潤突光粉粉層后加熱固化，形成突光粉娃膠分散體的平面涂層。進一步在具有平面硅膠熒光粉涂層LED芯片的基板(或者Wafer)上加電極掩膜板，然后用熱探針插刺電極表面的硅膠涂層，控制溫度以分解并去除電極表面的硅膠，實現(xiàn)電極暴露且具有所需硅膠熒光粉圖案的涂層，以方便下一步的切割、固晶、焊線、封裝和具體應(yīng)用。實施例5
將熒光粉和AZP4620正型光刻膠混合均勻，形成穩(wěn)定的熒光粉粉漿。采用浸潰(Flowing or dipping)和旋涂(Spinning)工藝將上述突光粉粉衆(zhòng)涂敷在LED芯片(晶圓Wafer)表面，控制一定厚度的涂層要求。用紫外光源結(jié)合掩膜板對其進行曝光，顯影后在LED芯片出光方向表面實現(xiàn)具有確定圖案的熒光粉感光膠涂層。將帶有熒光粉感光膠涂層圖案的LED芯片(或Wafer)放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧等離子體轟擊的辦法去除感光膠中的有機成份，獲得在LED出光表面上不含有機成份的熒光粉粉層。在突光粉粉層上浸潰(Flowing or dipping)涂覆一層娃膠,待其浸潤突光粉粉層后加熱固化，形成熒光粉硅膠分散體的平面涂層。進一步在平面硅膠熒光粉涂層上運用電極掩膜板，開孔對準芯片電極，用熱探針插刺電極表面的硅膠涂層，控制溫度以分解并去除電極表面的硅膠，實現(xiàn)電極暴露且具有所需硅膠熒光粉圖案的涂層，以方便下一步的切割、固晶、焊線、封裝和具體應(yīng)用。實施例6
取聚乙烯醇肉桂酸酯(Poly vinyl cinnamate, PVC)感光膠、突光粉顆粒和氧化招(Al2O3)顆?；旌暇鶆?，形成穩(wěn)定的包含熒光粉的顆粒在PVC感光液中的分散體，其中Iml感光膠中的聚乙烯醇肉桂酸酯濃度為2. 5%，Iml感光膠中熒光粉配量可以選用50 800mg的任一比例。通過點膠(Dropping, Dispensing)法并結(jié)合旋涂工藝將突光粉PVC感光膠分散體均勻涂覆在LED芯片(Wafer)出光方向的表面上。曝光過程可以采用外曝光、自曝光(內(nèi)曝光)以及兩種方法同時進行的方式，外曝光指用紫外(藍色)光源結(jié)合掩膜板對其進行曝光，用三氯化乙烯顯影后在LED芯片出光方向表面實現(xiàn)確定圖案的熒光粉感光膠涂層。自曝光(內(nèi)曝光)是指接通LED芯片正負極，利用芯片自發(fā)光實現(xiàn)感光膠交聯(lián)聚合的自曝光過程，用甲基乙二醇醋酸酯和二甲苯混合液顯影后在LED芯片出光方向的表面得到相應(yīng)的熒光粉感光膠涂層。將帶有熒光粉PVC感光膠涂層圖案的LED芯片(或Wafer )放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧等離子體轟擊的辦法去除感光膠中的有機成份，在LED出光表面上實現(xiàn)不含有機成份的突光粉粉層。在突光粉粉層上灌封(Dipping or Overmolding)涂覆一層娃膠,待其浸潤突光粉粉層后加熱固化，形成熒光粉硅膠分散體的平面涂層圖案。進一步在平面硅膠熒光粉涂層上運用電極圖案掩膜板，開孔對準芯片電極，放入等離子去膠機中，掩膜板與基板電極接通，用等離子體轟擊的辦法去除掉掩膜板開孔下方的硅膠涂層，暴露出芯片電極，實現(xiàn)電極暴露且發(fā)光方向表面有確定硅膠熒光粉涂層圖案的芯片(或Wafer)熒光粉涂敷封裝效果，以方便下一步的切割、固晶、焊線、封裝和具體應(yīng)用。實施例7
取聚乙烯醇(PVA)、重氮樹脂、熒光粉、低熔點玻璃粉和去離子水混合均勻，形成穩(wěn)定的包含熒光粉的顆粒的PVA感光膠分散體。通過點膠(Dropping, Dispensing)法并結(jié)合旋涂工藝將突光粉感光膠分散體涂敷在LED芯片(晶圓Wafer)表面，控制達到要求的厚度。熱風(fēng)烘干，用紫外光源結(jié)合掩膜板對其進行曝光，用熱水顯影后在LED芯片 (Wafer)出光方向表面上得到熒光粉感光膠分散體的涂層圖案。將具有熒光粉感光膠涂層的LED芯片(Wafer)放入烘烤箱中，溫度在30(T650°C烘烤一段時間，在加熱氧化去除感光膠中有機成份的同時，軟化、熔融低熔點玻璃粉，冷卻后達到固化熒光粉層的效果，由于低熔點玻璃粉的封接效果，有助于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、附著力強的熒光粉粉層圖案。在上述具有熒光粉粉層圖案的LED芯片(或Wafer)表面噴涂一層硅膠，待其浸潤熒光粉粉層后加熱固化，實現(xiàn)熒光粉硅膠分散體的平面涂層。進一步在平面硅膠熒光粉涂層上運用電極掩膜板，開孔對準芯片電極，用熱探針插刺電極表面的硅膠涂層，控制溫度以分解并去除電極表面的硅膠，實現(xiàn)電極暴露且具有所需硅膠熒光粉圖案的涂層，以方便下一步的切割、固晶、焊線、封裝和具體應(yīng)用。實施例8
取聚乙烯醇(PVA)、重氮樹脂、熒光粉和去離子水混合均勻，形成穩(wěn)定的包含熒光粉的顆粒的PVA感光膠分散體。通過點膠(Dropping, Dispensing)法并結(jié)合旋涂工藝將突光粉感光膠分散體涂敷在LED芯片基板(晶圓Wafer)表面，控制達到一定的厚度要求。30-50度干燥后，用紫外光源結(jié)合掩膜板對其進行曝光，用熱水顯影后在LED芯片(Wafer)出光方向表面上得到熒光粉感光膠分散體的涂層圖案。在LED基板(晶圓)表面熒光粉感光膠圖案之外的區(qū)域，采用點膠(Dropping，Dispensing)法并可結(jié)合傾斜旋涂(Flowing or tilted spinning)工藝涂覆一層娃膠的保護層(表面鈍化層)，其高度低于熒光粉感光膠分散體涂層圖案。將上述LED芯片基板(或Wafer)放入等離子去膠設(shè)備中，采用氧等離子體轟擊的辦法去除感光膠中的有機成份，獲得在LED出光表面上不含有機成份的熒光粉粉層。在上述涂層結(jié)構(gòu)為熒光粉粉層的LED芯片基板(或Wafer)表面噴涂或者點涂一層硅膠，待其充分浸潤熒光粉粉層后加熱固化，實現(xiàn)熒光粉硅膠分散體的平面涂層圖案。運用CXD圖像跟蹤定位的對準方式，進一步在具有平面硅膠熒光粉涂層的LED(或Wafer)基片上，用熱探針插刺(或者激光輻照)電極表面的硅膠涂層，控制溫度以分解并去除電極表面的硅膠，實現(xiàn)電極暴露且具有所需硅膠熒光粉圖案的涂層，以方便下一步的切害I]、固晶、焊線、封裝和具體應(yīng)用。權(quán)利要求
1.一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)配制熒光粉與感光膠體的分散體將包含熒光粉的顆粒與感光膠體均勻分散，形成熒光粉粉漿； (2)涂敷將步驟(I)得到的熒光粉粉漿涂敷在LED芯片(Wafer)的出光方向的表面上，形成熒光粉感光膠分散體涂層； (3)曝光、顯影通過曝光顯影得到所需厚度和形狀的熒光粉感光膠分散體涂層圖案； (4)熒光粉分散介質(zhì)的置換去除熒光粉感光膠分散體涂層中的感光膠成份，得到不含有機感光膠成份的熒光粉粉層；然后用耐高溫透明膠體浸潤、灌封，得到由新膠體分散的熒光粉涂層圖案； (5)實現(xiàn)電極圖案把電極表面的涂層殘留去除掉，露出芯片的電極圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于在步驟(I)中，所述的感光膠體包括以下三類負性感光膠①感光劑+成膜劑型，即感光性化合物+高分子化合物型，其中感光劑為重鉻酸鹽、鉻酸鹽、重氮化合物或者是疊氮基化合物中的一種或者多種的組合；成膜劑為聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯樹膠、聚酰亞胺或聚乙酸乙烯酯乳劑中的一種或者多種的組合；②帶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-對-疊氮苯甲酸酯(PVAB)中的一種或者多種的組合；(D SBQ感光膠(聚乙烯醇環(huán)縮醛苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠)、SBQ-PVA +高分子乳劑、SBQ-PVA +高分子乳劑+丙烯酸酯或有機苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠體系中的一種或者多種的組合；感光膠體為上述三類中的一類或多類的組口 o
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于所用的熒光粉是黃色的熒光粉或三基色的熒光粉；同時還可以包含為提高顯色性而加入的綠色熒光粉或紅色熒光粉中的一種或多種的組合；所述的包含熒光粉的顆粒中含有氧化鈦、氧化鋁、氧化釔、氧化硅、氧化鋅、氮化鎵、氮化硅、碳化硅或氧化鋯中的一種或多種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，步驟(2)中熒光粉粉漿的涂敷方法為灌注法、旋涂、吸涂、壓涂、噴涂、靜電噴涂、電泳沉積、浸潰、點膠或印刷中的一種或多種的組合；步驟(4)中所述的耐高溫透明膠體浸潤、灌封方法為灌注法、旋涂、吸涂、壓涂、噴涂、靜電噴涂、電泳沉積、浸潰、點膠、印刷中的一種或多種的組口 o
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述的曝光方式為采用LED自身發(fā)光的自曝光方式或者采用外光源結(jié)合掩膜板的外曝光方式，所述的外光源為紫外光源或感光膠體敏感的其他波長的光源；顯影用的顯影液包括去離子水、自來水、弱酸、弱堿或者有機溶劑中的一種或者多種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，在步驟(4)中去除熒光粉涂層中感光膠有機成份的過程中，采用加熱氧化去膠、等離子體轟擊去膠或激光去膠方法中的一種或者多種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，當步驟(I)所述的包含熒光粉的顆粒中包括有低熔點玻璃粉時，步驟(4)采用加熱熒光粉感光膠分散體涂層到封接溫度并保持足夠時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，在步驟(4)去除感光膠的過程中，先在基片上除熒光粉涂層以外的表面應(yīng)用鈍化保護層，屏蔽去膠物理過程對基板表面其他部分的損傷作用，所述的鈍化保護層是耐高溫透明膠體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，所述耐高溫透明膠體為硅膠、環(huán)氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚碳酸酯PC中的一種或者多種組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，步驟(5)實現(xiàn)電極圖案中去除電極表面涂層殘留物時，所用方法包括等離子體轟擊、激光照射或熱探針去膠方式中的一種或者多種的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，其特征在于，步驟(5)實現(xiàn)電極圖案中去除電極表面涂層殘留物時，采用電極圖案掩膜對準方式或CCD圖像跟蹤定位的對準方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED熒光粉涂層的集成制備方法，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，其包括以下步驟(1)配制熒光粉與感光膠體的分散體；(2)涂敷形成熒光粉感光膠分散體涂層；(3)通過曝光顯影得到所需厚度和形狀的熒光粉感光膠分散體涂層圖案；(4)熒光粉分散介質(zhì)的置換；(5)去除電極表面的涂層殘留，露出芯片的電極圖案。本專利提供了一種晶圓級封裝的熒光粉涂層粉漿法工藝以及芯片電極圖案的實現(xiàn)(清潔和暴露)方法，解決現(xiàn)有熒光粉涂層技術(shù)在LED芯片集成封裝應(yīng)用中如何實現(xiàn)電極圖案與熒光粉涂層分離的問題。
文檔編號H01L33/50GK102723425SQ20121023709
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者丁坤, 宋繼榮, 王瑋, 謝立坤, 饒海波 申請人:電子科技大學(xué)