一種芯片級led封裝設備、方法以及熒光膜制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種芯片級LED封裝設備、方法以及熒光膜制備方法，包括A型硅膠，B型硅膠，補強劑，增粘劑，熒光粉。該方法包括以下步驟：(1)依次稱取適量A膠、B膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，(2)將膠和熒光粉均勻混合后真空脫泡，(3)將脫泡后的膠倒入模具并攤鋪均勻，(4)將模具放入烘箱使膠水固化成膜；所述膠水與熒光粉混合物中熒光粉的含量為10％～40％，烘箱溫度60～100℃，加熱時間0.5～2h。本發明制備的熒光膜通過與倒裝芯片熱壓結合，可以實現芯片級封裝。
【專利說明】
一種芯片級LED封裝設備、方法以及熒光膜制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種芯片級LED封裝設備、封裝方法以及熒光膜制備方法，屬于半導體技術領域。
【背景技術】
[0002]半導體照明技術是21世紀最具發展前景的高科技領域之一，其中發光二極管(Lighting Emitting D1des，簡稱LED)是其核心技術之一。理論預計，半導體LED照明燈具的發光效率可以達到甚至超過白熾燈的10倍，日光燈的2倍。目前LED被廣泛應用于各種領域，包括背光單元、汽車、電信號、交通燈、照明裝置等。隨著科技的進步以及發光效率的進一步提高，其應用領域也在進一步得到拓寬，在不久的將來LED必將替代傳統的照明光源，成為新一代的綠色光源。
[0003]在整個LED產業鏈中，LED制造成本50%集中在封裝上，因此封裝在器件成本中占了很大比重。當前市場上主流的商品化LED由基板、芯片、熒光粉、金屬線、硅膠透鏡等組成，其封裝工藝流程為:擴晶—固晶—焊線—涂覆熒光粉—灌膠—檢測。通過點膠工藝在LED芯片上涂覆熒光粉與硅膠的混合體層是LED封裝技術中的關鍵環節，工藝上主要需要監控膠頭與芯片距離，點膠量等參數，但是這樣涂覆熒光粉存在致命缺點，通過點膠得到的熒光粉層結構不均勻。批量生產時，由于點膠后停留時間不一致，導致熒光膠沉降程度不同，造成熒光粉層結構不均勻，封裝后色溫、光色漂移。
[0004]目前，業界采取多種措施來改進熒光粉和膠混合物的涂覆量及涂覆方式，如部分公司通過改進點膠機設備的原理來保證熒光粉及膠的量的一致性，這就增加了封裝廠家設備資金投入，雖然在一定程度上對產品的品質有改善，但將大幅度增加產品的生產成本。同時，該設備仍然難以從根本上解決膠體性能隨時間變化而導致涂覆量難以控制的問題。其次封裝過程需要采用金屬引線引出LED芯片的P極和N極，一旦金屬引線斷裂，容易引起LED失效，降低了 LED的可靠性。
[0005]隨著LED在器件材料、芯片工藝、封裝制程技術等方面的研究不斷進步，尤其是倒裝芯片的逐漸成熟與熒光粉涂覆技術的多樣化，一種新的芯片尺寸級封裝CSP(Chip ScalePackage)技術應運而生。CSP具有諸多優點:1.穩定性更好，沒有了金線和支架，故障率更低。安裝、運輸、儲存過程中損壞的幾率大幅降低，生產損耗降低。2.尺寸更小，光密度更高，更利于光的控制。3.熱阻更低，直接接觸芯片底部鍍焊盤，減少熱阻層。4.靈活性更好，可以任意組合成各種功率和串并數。5.性價比更高，減少了支架和硅膠的用量，減少了封裝這一流通環節，整體成本降低。
[0006]CSP封裝的核心技術是制備熒光膜。目前熒光膜制備技術掌握在國外大型半導體企業手中，國內涉及該領域的LED封裝企業較少，能夠滿足批量供貨的廠家暫時還不多，因而開發熒光膜的生產工藝顯得尤為重要。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于開發一種芯片級LED封裝設備、封裝方法以及熒光膜制備方法，以解決目前CSP封裝難以規模化生產的問題。采用該工藝封裝，工藝簡單，性能優良，有效降低了封裝成本。
[0008]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0009]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其包括以下步驟:
[0010](I)依次稱取A型硅膠、B型硅膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，利用攪拌機將其攪拌均勻；
[0011 ] (2)將混合均勻的硅膠與熒光粉的混合物放入真空脫泡機中進行真空脫泡；
[0012](3)將脫泡后的混合物注入模具中并攤鋪均勻，對其再次進行真空脫泡；
[0013](4)將脫泡后的模具放入烘箱中加熱，半固化成膜，脫模后即得熒光膜。
[0014]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述的A型硅膠、B型硅膠均為本公司研發的高折射率加成型液體硅膠，A膠與B膠的質量比為1:5?1:11.5ο
[0015]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述補強劑為乙烯基MQ硅樹脂，白炭黑，石英粉，膨潤土中的一種或幾種。
[0016]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述補強劑用量為A膠，B膠總質量的5%。?5%。
[0017]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述增粘劑用量為A膠，B膠總質量的0.1 %?1.5 %
[0018]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述熒光粉為招酸鹽系焚光粉，娃酸鹽系焚光粉，氮化物系焚光粉中的一種或幾種。
[0019]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述熒光粉色溫為3000K?5000K。
[0020]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述熒光粉的質量為A膠，B膠總質量的1 %?40 %。
[0021]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述攪拌機的攪拌速度為100?200rpm，攪拌時間10_30min。
[0022]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述真空脫泡機壓力為0.05?0.1MPa，脫泡時間10?20min。
[0023]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述述模具為304不銹鋼材質且內襯為聚四氟乙烯。
[0024]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其進一步的技術方案是所述箱溫度為60?100 °C，加熱時間0.5?2h。
[0025]本發明的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于所述烘箱溫度為60?100°C，加熱時間0.5?2h。
[0026]本發明的另一種芯片級LED封裝方法，其步驟包括:
[0027](I)依次稱取A型硅膠、B型硅膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，利用攪拌機將其攪拌均勻；
[0028](2)將混合均勻的硅膠與熒光粉的混合物放入真空脫泡機中進行真空脫泡；
[0029](3)將脫泡后的混合物注入模具中并攤鋪均勻，對其再次進行真空脫泡，得到半固化片；
[0030](4)將待封裝的LED結構使用吸附裝置保持穩定，放置半固化片于基板上的LED上，并施壓壓力壓合，使得LED芯片完全被包覆，加熱固化所述半固化片，得到最終LED封裝結構。
[0031]本發明公開了一種芯片級LED封裝設備，該設備包括殼體，出氣孔，低壓室，封裝室，支撐盤，其中出氣孔與外界的真空設備相連，用于將低壓室的氣壓降至常壓以下，在低壓室的下側板具有過氣孔，用于吸附待封裝的LED結構，支撐盤是導熱材料，用以支撐和固化半固化熒光膜。
[0032]本發明的有益效果:
[0033]本發明利用自制A、B硅膠，補強劑，增粘劑以及熒光粉，通過真空脫泡，灌模，加熱固化等步驟成功制備了 LED封裝用熒光膜或制備了半固化膜以直接封裝，簡化工藝步驟。采用該工藝制備的熒光膜，不僅工藝簡單，而且性能優良，有效降低了企業生產成本。所提出的制備工藝得到的熒光膜450nm處透光率90.1 %?95.7%,邵爾硬度10?30A，色坐標0.35?0.45ο
【附圖說明】
[0034]圖1-1是A膠的紅外光譜圖；
[0035]圖1-2是B膠的紅外光譜圖；
[0036]圖2-1是熒光粉的XRD圖；
[0037]圖2-2是熒光粉的掃描電鏡圖；
[0038]圖3是熒光膜封裝LED時使用的設備示意圖。
【具體實施方式】
[0039]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出一些非本質的改進和調整均屬于本發明的保護內容。
[0040]本發明的制備工藝采用以下步驟進行:
[0041](I)依次稱取A型硅膠、B型硅膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，利用攪拌機將其攪拌均勻；
[0042](2)將混合均勻的硅膠與熒光粉的混合物放入真空脫泡機中進行真空脫泡；
[0043](3)將脫泡后的混合物注入模具中并攤鋪均勻，對其再次進行真空脫泡；
[0044](4)將脫泡后的模具放入烘箱中加熱，半固化成膜，脫模后即得熒光膜。
[0045]實施例1
[0046]A膠、B膠的質量比為1: 5?1:9，補強劑含量5%。?2%，增粘劑含量0.1 %?0.5%，熒光粉的含量10%?20%，攪拌機轉速100?150rpm，攪拌時間10?15min，真空脫泡機壓力-0.05Mpa，脫泡時間10?15min，烘箱溫度60?80°C，加熱時間Ih。經攪拌，脫泡，灌模，加熱固化等步驟得到的熒光膜450nm處透光率93.1%?95.7%，邵爾硬度10?16A，色坐標0.39?0.45。
[0047]實施例2
[0048]A膠、B膠的質量比為1:7?1:10，補強劑含量0.1%?3%，增粘劑含量0.4%?0.8%，焚光粉的含量15%?30%，攪拌機轉速100?150rpm，攪拌時間10?15min，真空脫泡機壓力-0.05Mpa，脫泡時間10?15min，烘箱溫度70?90 °C，加熱時間1.5h。經攪拌，脫泡，灌模，加熱固化等步驟得到的熒光膜450nm處透光率92.8%?91.6 %，邵爾硬度15?20A，色坐標 0.38 ?0.39。
[0049]實施例3
[0050]A膠、B膠的質量比為1: 8?1: 11，補強劑含量0.8 %?4%，增粘劑含量0.8 %?1.2%，熒光粉的含量20%?35%，攪拌機轉速150?200印111，攪拌時間20?301^11，真空脫泡機壓力-0.08Mpa，脫泡時間15?20min，烘箱溫度90?100°C，加熱時間1.5h。經攪拌，脫泡，灌模，加熱固化等步驟得到的熒光膜450nm處透光率91.5%?93.3 %，邵爾硬度15?25A，色坐標0.36?0.38。
[0051 ] 實施例4
[0052]A膠、B膠的質量比為1:9?1:11.5，補強劑含量2%?5%，增粘劑含量1.0%?1.5%,熒光粉的含量25 %?40 %，攪拌機轉速150?200rpm，攪拌時間20?30min，真空脫泡機壓力-0.08Mpa，脫泡時間15?20min，烘箱溫度90?100°C，加熱時間2h。經攪拌，脫泡，灌模，加熱固化等步驟得到的熒光膜450nm處透光率90.1 %?92.4 %，邵爾硬度20?30A，色坐標0.35?0.37。
[0053]在上述熒光膜過程中，只施行前三步驟，SP
[0054](I)依次稱取A型硅膠、B型硅膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，利用攪拌機將其攪拌均勻；
[0055](2)將混合均勻的硅膠與熒光粉的混合物放入真空脫泡機中進行真空脫泡；
[0056](3)將脫泡后的混合物注入模具中并攤鋪均勻，對其再次進行真空脫泡，得到半固化片。
[0057]接著，使用圖3的設備進行封裝，該設備包括殼體1，出氣孔2，低壓室3，封裝室4，支撐盤5，其中出氣孔2與外界的真空設備相連，用于將低壓室3的氣壓降至常壓以下，在低壓室3的下側板具有過氣孔，用于吸附待封裝的LED結構，支撐盤5可以是導熱材料，例如金屬，不僅具有支撐作用還要加熱作用，用以固化熒光膜。具體封裝步驟如下，低壓室3吸附COB的LED結構，如圖3，該LED結構為基板6上設置有LED芯片7，支撐板5上設置半固化片8(熒光膜半固化片)，在支撐板5和半固化片8之間可以設置一分離膜。
[0058]封裝時，將支撐板5升至LED結構附近并給予適當壓力，待熒光膜壓平后，加熱支撐盤5，使得半固化片8完全固化，分離得到封裝后的LED結構，其封裝步驟包括:
[0059](I)依次稱取A型硅膠、B型硅膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，利用攪拌機將其攪拌均勻；
[0060](2)將混合均勻的硅膠與熒光粉的混合物放入真空脫泡機中進行真空脫泡；
[0061](3)將脫泡后的混合物注入模具中并攤鋪均勻，對其再次進行真空脫泡，得到半固化片；
[0062](4)將待封裝的LED結構使用吸附裝置保持穩定，放置半固化片于基板上的LED上，并施壓壓力壓合，使得LED芯片完全被包覆，加熱固化所述半固化片，得到最終芯片級LED封裝結構。
【主權項】
1.一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)依次稱取A型硅膠、B型硅膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，利用攪拌機將其攪拌均勻； (2)將混合均勻的硅膠與熒光粉的混合物放入真空脫泡機中進行真空脫泡； (3)將脫泡后的混合物注入模具中并攤鋪均勻，對其再次進行真空脫泡； (4)將脫泡后的模具放入烘箱中加熱，半固化成膜，脫模后即得熒光膜。2.根據權利要求1所述的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于所述的A型硅膠、B型硅膠均高折射率加成型液體硅膠，A膠與B膠的質量比為1:5?1:11.5ο3.根據權利要求1所述的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于所述的補強劑為乙烯基MQ硅樹脂，白炭黑，石英粉，膨潤土中的一種或幾種。4.根據權利要求1所述的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于所述的熒光粉為招酸鹽系焚光粉，娃酸鹽系焚光粉，氮化物系焚光粉中的一種或幾種。5.根據權利要求1所述的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于所述熒光粉的質量為A膠，B膠總質量的1 %?4 O %。6.根據權利要求1所述的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于所述模具為304不銹鋼材質且內襯為聚四氟乙烯。7.根據權利要求1所述的一種芯片級LED封裝用熒光膜制備方法，其特征在于所述烘箱溫度為60?100 °C，加熱時間0.5?2h。8.一種芯片級LED的封裝方法，其步驟包括: (1)依次稱取A型硅膠、B型硅膠、補強劑、增粘劑、熒光粉，利用攪拌機將其攪拌均勻； (2)將混合均勻的硅膠與熒光粉的混合物放入真空脫泡機中進行真空脫泡； (3)將脫泡后的混合物注入模具中并攤鋪均勻，對其再次進行真空脫泡，得到半固化片； (4)將待封裝的LED結構使用吸附裝置保持穩定，放置半固化片于基板上的LED上，并施壓壓力壓合，使得LED芯片完全被包覆，加熱固化所述半固化片，得到最終LED封裝結構。9.一種芯片級LED的封裝設備，該設備包括殼體，出氣孔，低壓室，封裝室，支撐盤，其中出氣孔與外界的真空設備相連，用于將低壓室的氣壓降至常壓以下，在低壓室的下側板具有過氣孔，用于吸附待封裝的LED結構，支撐盤是導熱材料，用以支撐和固化半固化熒光膜。10.如權利要求9所述的封裝設備，其特征在于，在支撐盤上還設置有分離膜。
【文檔編號】H01L33/50GK105932144SQ201610516820
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月3日
【發明人】羅雪方, 陳文娟, 羅子杰, 瞿澄
【申請人】江蘇羅化新材料有限公司