[發(fā)明專利]一種基于3D打印技術(shù)的白光LED熒光薄膜的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410249279.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN104051599A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱歸勝;徐華蕊;顏東亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/50
• 分類號(hào): H01L33/50
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 巢雄輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熒光薄膜的制備方法，特別是涉及一種基于3D打印技術(shù)的大功率白光LED熒光薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

LED（Light?Emitting?Diode），即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體全固態(tài)光源，因其具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、長(zhǎng)壽命、色彩豐富等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)的新光源。在所有半導(dǎo)體照明光源中，以白光LED的技術(shù)難度最大，高亮、大功率更是當(dāng)前白光LED進(jìn)入普通照明領(lǐng)域的需求熱點(diǎn)，也是當(dāng)前白光LED產(chǎn)品需要解決的技術(shù)關(guān)鍵。目前商業(yè)化的白光LED主流技術(shù)是以藍(lán)光芯片+黃色熒光粉而制成，而黃色熒光粉又以點(diǎn)膠工藝最為常見，其工藝過(guò)程是先將熒光粉與膠體混合，按一定比例經(jīng)攪拌配成漿料，然后再通過(guò)點(diǎn)膠工藝將熒光漿料涂覆于LED芯片表面，但采用點(diǎn)膠工藝制作的白光LED熒光層，存在以下幾個(gè)主要的問(wèn)題：（1）點(diǎn)膠過(guò)程中膠滴以球狀滴到芯片上后，對(duì)膠斑的擴(kuò)散形狀、厚度以及表面微觀形態(tài)難以控制，往往容易形成中間厚，四周薄的熒光層，膠斑的均勻性較差，從而容易造成局部偏黃或偏藍(lán)的不均勻光斑出現(xiàn)；（2）由于熒光粉的比重較大，在點(diǎn)膠后又需要一定時(shí)間后才能完全固化，因此容易出現(xiàn)熒光粉沉降現(xiàn)象，從而影響出光的均勻性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)光造成反射或散射，從而導(dǎo)致出光效率降低；（3）對(duì)熒光粉的量難以實(shí)現(xiàn)精確控制，再加上實(shí)際操作過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和差異，同批次產(chǎn)品中熒光膜的尺寸和形狀也容易產(chǎn)生差異，導(dǎo)致產(chǎn)品的一致性較差；（4）隨著大功率白光LED器件的發(fā)展，大面積均勻成膜要求日益增加，遠(yuǎn)程熒光粉技術(shù)（即將熒光粉與芯片分離）越來(lái)越受到重視，而傳統(tǒng)點(diǎn)膠工藝難以實(shí)現(xiàn)大面積的均勻成膜，因此該技術(shù)的應(yīng)用受到一定限制。正是由于上述問(wèn)題的存在，人們一直在努力尋求技術(shù)上的解決辦法。

公開號(hào)為CN101882663A的申請(qǐng)專利公開了一種采用噴涂方式制作LED熒光層的制備方法，其先制備適合于噴涂的熒光粉漿料，然后通過(guò)開孔掩膜版進(jìn)行物理掩膜，再利用噴涂技術(shù)在開孔區(qū)域噴涂熒光薄膜，該法在一定程度上提高了熒光薄膜的均勻性，但于由噴涂過(guò)程需要采用物理掩膜，而高精度的物理掩膜技術(shù)成本較高，且在掩膜孔的邊緣也容易發(fā)生陰影效應(yīng)，在一定程度上也會(huì)造成膜層的不均勻性，再者噴涂過(guò)程對(duì)熒光粉容易浪費(fèi)且其用量也較難控制。

公開號(hào)為CN10847680A的申請(qǐng)專利公開了一種采用絲網(wǎng)印刷工藝制作白光LED膜的方法，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)可以較大幅度提高熒光層的均勻性，但絲網(wǎng)印刷對(duì)于漿料的要求較高，而且還會(huì)造成熒光粉體的浪費(fèi)，不利于LED制造成本的降低。另外該法只能在其它透明的平面載體上進(jìn)行印刷，難以在在芯片上直接制作熒光層。

此外Lumileds公司以及公開號(hào)為CN102842655A申請(qǐng)發(fā)明專利公開了采用感光膠光刻工藝制備熒光膜層的技術(shù)，但該工藝復(fù)雜，成本較高，以至于該技術(shù)一直未能真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

3D打印是一種“增材制造”，3D打印獨(dú)特的制造技術(shù)讓我們能夠生產(chǎn)前所未有的各種形狀的物品。3D打印機(jī)在設(shè)計(jì)文件指令的導(dǎo)引下，先噴出固體粉末或固液混合漿料，使其固化為一個(gè)特殊的平面薄層。第一層固化后，3D打印機(jī)打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層。第二層固化后，打印頭再次返回，并在第二層外部形成另一薄層。如此往復(fù)，最終薄層累積成為三維物體，它具有打印精度和自動(dòng)化程度高，物料浪費(fèi)少，并可隨心所欲地在各種基片或物體上打印各種形狀和厚度的三維物體，是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，且現(xiàn)已有成熟的3D打印機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)，十分適合于熒光薄膜的制備。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于3D打印技術(shù)的白光LED熒光薄膜的制備方法，本發(fā)明具有工藝控制自動(dòng)化程度高，膜層均勻，批次一致性好，適用范圍廣等特點(diǎn)，特別適用于大功率白光LED熒光薄膜的制備。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：?

本發(fā)明的基于3D打印技術(shù)的白光LED熒光薄膜的制備方法，以微米或者納米級(jí)的熒光粉漿料為原料，在LED芯片或透明基片材料上利用3D打印技術(shù)，其具體包括以下步驟：

（1）配制熒光粉漿料：熒光粉加入有機(jī)膠，通過(guò)真空攪拌或球磨分散1~5h，形成均勻的熒光粉漿料，并加入消泡劑攪拌0.5~2h，并于真空室中進(jìn)一步消泡；

（2）通過(guò)計(jì)算機(jī)制圖軟件設(shè)計(jì)出相應(yīng)的熒光薄膜的三維尺寸，并通過(guò)分層切片處理后，導(dǎo)入3D打印機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制在LED芯片或其它透明基片上進(jìn)行熒光薄膜的打印；

（3）在打印的過(guò)程中，根據(jù)有機(jī)膠種類，選取熱風(fēng)吹掃或紫外光固化方式對(duì)打印出來(lái)的薄層進(jìn)行同步固化；