专利名称：一种led荧光粉涂层的集成制备方法
技术领域：
本发明属于光电技术领域，具体涉及一种LED荧光粉涂层的集成制备方法。
背景技术：
LED即发光二极管是light emitting diode的简称,根据发光材料不同的化学结构和属性，可以分为无机LED (—般谓之LED)和有机LED (即OLEDs)，1993年，蓝色GaN基发光二极管技术获得突破，在此基础上1996年实现了无机白光LED。由于具有低电压驱动、全固态、低功耗、长效可靠等优点，白光LED器件在照明相关领域的应用研究都受到了学术和产业界的高度重视，是一种符合环保节能绿色照明理念的高效光源。因此，目前以白光LED为主的半导体照明技术(第四代照明技术)在全世界范围内得到了大力的推动和发展，正在形成巨大的产业。目前最常见的白光LED实现方式是荧光粉转换型，例如在蓝光LED芯片表面涂敷一层黄色荧光粉的(黄+蓝)白光LED。关于荧光粉层的实现技术，当前国内主要采用的是传统的灌封工艺，即荧光粉混合硅胶的点胶工艺。通过点胶，在LED芯片及周围灌封荧光粉与胶体的混合体，这种荧光粉硅胶涂层，既作为LED芯片发光的散射层，又作为LED光的波长(颜色)转换层(荧光粉转换)，最后由LED芯片的散射光和荧光粉转换光在空间混色达到要求的效果。但这样得到的荧光粉涂层由于结构不均匀，可控性差，从而导致LED出光的均匀性差。平面涂层(conformal coating,或称保形涂层)是目前一种先进的白光LED突光粉涂层概念和方案，即在芯片表面形成一层厚度一致的荧光粉层，通过芯片表面荧光粉涂层的均匀化，来实现一致性的白光出射效果。与传统的点胶工艺相比，荧光粉平面涂层的结构、形状以及荧光粉浓度都具有很好的均匀一致性，目前已见诸报道的各种平面涂层技术多具有半导体工艺属性，其过程的可控性、集成性、稳定性都应该高于传统点胶灌封工艺，生产应用上表现出明显的优势。 本实验室早期的中国专利ZL200710049460. 3揭示了一种在LED表面制备平面荧光粉涂层的方法，利用感光胶形成的图案来暴露出LED出光方向的表面(即需要涂覆荧光粉层的区域)，然后在此区域通过多种方法涂覆荧光粉，从而获得具有确定图形的平面荧光粉层。本实验室早期的中国专利ZL200710049612. X揭示了一种基于水溶性感光胶的功率型白光LED荧光粉平面涂层工艺，利用荧光粉感光胶分散体涂层，通过曝光显影，在LED出光方向的表面上形成需要的荧光粉涂层图案，但此方案的荧光粉涂层中仍然存在着感光胶有机成份，即涂层成份是荧光粉感光胶分散体的结构，其较差的光、热稳定性会给器件的性能带来不良影响。
发明内容
本发明所要解决的问题是如何运用基于感光原理的粉浆法工艺来实现LED芯片突光粉平面涂层(conformal coating)的集成涂覆,提供了一种晶圆级封装的突光粉涂层粉浆法工艺以及芯片电极图案的实现(清洁和暴露)方法，解决现有荧光粉涂层技术在LED芯片集成封装应用中如何实现电极图案与荧光粉涂层分离的问题。本发明的技术方案为一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，包括以下步骤
(1)配制荧光粉与感光胶体的分散体将包含荧光粉的颗粒与感光胶体(或称感光液)均匀分散，形成荧光粉感光胶分散体一荧光粉粉浆；
(2)涂敷将步骤(I)得到的荧光粉粉浆涂敷在LED芯片(Wafer)的出光方向的表面上，形成荧光粉感光胶分散体涂层；、
(3)曝光、显影通过曝光显影得到所需厚度和形状的荧光粉感光胶分散体涂层图案；
(4)荧光粉分散介质的置换去除荧光粉感光胶分散体涂层中的感光胶成份，得到不含有机感光胶成份的荧光粉粉层；然后用耐高温透明胶体(例如硅胶)浸润、灌封，得到由新胶体分散的荧光粉涂层图案，通过分散胶体的置换，改善荧光粉涂层的物理化学性质；
(5)实现电极图案把电极表面的涂层残留去除掉，即清洁电极表面，露出芯片(wafer)的电极图案。在步骤(I)中，所述的感光胶体可以是正性光致抗蚀剂，也可以是负性光致抗蚀齐IJ;其属性的不同不影响荧光粉感光胶分散体涂层图案的实现，不同属性的感光胶配合对应图案的掩膜板。在步骤(I)中，所述的包含荧光粉的颗粒可以是指作为其他功能成份而引入的其他颗粒物质，例如氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅、氧化锌、氮化镓、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的一种或其组合。这些除荧光粉之外的其他颗粒成份，可以起到粘接的作用(比如低熔点温度的玻璃粉);可以起到匀光的作用(光线的均匀散射);增加光的抽取效率；也可以起到改善配制的荧光粉感光胶分散体(荧光粉粉浆)的触变性(摇溶性)，以改善荧光粉粉浆的涂覆性能；也可以在粉浆中对荧光粉颗粒起到防沉淀剂的效果；也可以是起到加固剂的作用(比如氧化铝)；这些颗粒的存在也能改善荧光粉层的致密性和热传导性能。在步骤(I)中，所述的感光胶体可以是以下类型的负性光致抗蚀剂
I)感光性化合物(感光剂)+高分子化合物(成膜剂)型，其中感光剂可以是重铬酸盐(包括重铬酸铵、重铬酸钾、重铬酸钠等)，铬酸盐(包括三氧化铬(铬酸酐)以及铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠等)，也可以是重氮化合物(重氮基化合物，包括重氮树脂、对醌二叠氮化合物等)或者是叠氮基化合物中的一种或者多种的组合；相应的成膜剂可以是聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯树胶、聚酰亚胺、聚乙酸乙烯酯乳剂中的一种或者多种的组合。2)带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-对-叠氮苯甲酸酯(PVAB)等中的一种或者多种的组合。3) SBQ感光胶(聚乙烯醇环缩醛苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶)、SBQ-PVA +高分子乳剂、SBQ-PVA +高分子乳剂+丙烯酸酯、有机苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶体系中的一种或者多种的组合。在步骤(I)中，所述的感光胶体可以是上述三种类型感光胶的一种或者多种的组
入
口 o在步骤(I)中，所述的荧光粉可以是黄色的荧光粉(例如黄色荧光粉+蓝色LED芯片的白光方案);也可以是三基色的荧光粉(三基色荧光粉+紫外LED芯片)；同时还可以包含为提高显色性而加入的绿色荧光粉或红色荧光粉中的一种或多种的组合。在步骤(I)中，所述的荧光粉是适用于PC-LED器件的一种或者多种的荧光粉的组
口 o在步骤(2)中，所述的荧光粉层涂敷方法可以是灌注法(Overmolding)、旋涂(Spining)、吸涂、压涂、喷涂(Spraying)、静电喷涂、电泳沉积(EH))、浸溃(Flowing ordipping)、点胶 Dropping or dispensing)、印刷(printing)中的一种或多种的组合。在步骤(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，也可以是离开芯片表面一段距离的LED器件的任一出光面或者 光耦合结构的输出面，荧光粉涂层不直接接触LED芯片表面就是所谓的remote coating结构。在步骤(3)中，所述的曝光方式可以是采用LED自身发光的自曝光方式(适合于负性感光胶的荧光粉粉浆体系)，或者采用外光源结合掩膜板的外曝光方式，所述的外光源为紫外光源或感光胶体敏感的其他波长的光源。在步骤(3)中，通过所述曝光显影过程，在LED出光方向的表面上获得满足确定形状和厚度要求的荧光粉感光胶分散体涂层图案。依据本发明思想，也可以是重复上述步骤(I) (2) (3)以获得需要的粉层涂覆效果。在步骤(4)中，去除感光胶所用的方法包括加热氧化去胶、等离子体轰击去胶、激光去胶方法中的任何一种或者多种的组合；
通过加热、激光辐照或者等离子体轰击的去胶过程，在能量载体(热辐射、激光、等离子体)的作用下，感光胶中的有机成份逐渐分解并挥发，步骤(3)中获得的荧光粉感光胶分散体涂层最终转换成包含荧光粉颗粒的粉层，颗粒之间由于去胶过程的能量(热)作用，颗粒间相互结合，形成疏松的颗粒状陶瓷结构，即颗粒表面分子间由于去胶过程的能量激发作用形成稳定的分子间作用力(范德瓦尔斯力)。所述的等离子体轰击去胶方法中所涉及的气体可以是氧、氩、氮其中的一种或者多种的组合，也可以是氢、氩-氢、空气等。当然也可以是氧等离子体轰击去胶、氩等离子体轰击去胶等不同气氛下等离子体轰击过程的先后顺序上的组合。通过步骤(4)中的去除感光胶过程，以达到去除步骤(3)中所获得的荧光粉感光胶分散体涂层中的感光胶有机成份的目的，获得具有确定形状和厚度的荧光粉粉层，有助于改善原有涂层中由于感光胶等光热稳定性较差的有机成份的存在所带来的器件光热性能的低下。在步骤(4)去除感光胶的过程中，可以先在基片(基板、基座、支架、反光杯碗)除荧光粉涂层以外的表面以及其他部件上应用钝化层(遮挡层、保护层)，例如硅胶涂敷层，起到屏蔽去胶物理过程对基板表面及其相应镀层(电极、电路连线、引脚，金属反射层等)损伤的作用，特别是等离子体去胶过程中等离子体对荧光粉涂层以外的基板其他部位(例如银反射层)的轰击作用。在步骤(4)中，当荧光粉粉浆中包含有低熔点玻璃粉成份时，加热荧光粉感光胶分散体涂层到封接温度并保持足够的时间，以达到去除感光胶有机成份的同时软化、熔融低熔点玻璃粉进而改善荧光粉粉层颗粒间结合力以及粉层对LED出光方向表面的附着力。在步骤(4)中，所述的胶体灌封，就是通过采用与步骤(I)中的感光胶不同的有机胶体成份来浸润、灌封步骤(4)中去除感光胶过程后所得到的荧光粉粉层，以增加荧光粉粉层的结合力和对出光表面的附着力，例如硅胶、环氧以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)等，浸润到荧光粉粉层中的胶体能起到替换感光胶作为涂层中荧光粉分散介质的作用、改善其附着性，同时也能保证涂层较高的光热稳定性。在步骤(4)中，所述的胶体浸润、灌封方法可以是灌注法(Overmolding)、旋涂(Spining)、吸涂、压涂、喷涂(Spraying)、静电喷涂、电泳沉积(EH))、浸溃(Flowing ordipping)、点胶(Dropping or dispensing)、印刷(printing)中的一种或多种的组合。此外步骤(4)的胶体灌封过程，也能同时起着完成器件光耦合结构的作用，例如，一次性完成突光粉粉层和透镜的灌封(娃胶光抽取透镜)。在步骤(4)中，用于置换感光胶的灌封胶在涂覆后也可以进行烤干、加热固化。在所述步骤(5)中，去除芯片电极表面由于上述(I) (2) (3) (4)步骤所引入的胶体和残留的荧光粉粉浆，为后续芯片(Wafer)的焊线连接提供清洁的电极表面。去除电极表面的胶体或荧光粉粉浆时，可以结合掩膜板(芯片电极图案制备所采用的对应掩膜)，也可以采用CCD视频图像跟踪定位的对准方式，有助于确定芯片电极的位置，实现准确的电极图案。所述步骤(5)中的电极表面清洁方法可以是离子体轰击、激光辐射和热探针去胶方式中的一种或者多种的组合。在步骤(I)中，所述的感光胶体中，可以加入交联剂成份。在步骤(I)中，所述的荧光粉感光胶分散体一荧光粉粉浆中可以加入粘结剂胶水，其中还可能包含有其他成份，如羧酸聚合物的铵盐(A40)起到分散剂的作用，以便能得到更稳定的分散体。按照本发明所提供的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，所指的LED芯片可是无机LED也可以是有机LED (0LED)，可以是蓝光LED也可以是紫光或者紫外LED ;所述的LED芯片可以是多颗LED芯片的阵列，也可以是整个Wafer(晶圆)上的所有LED
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心/T 按照本发明所提供的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，所述的五个步骤可以多次组合、重复，或者次序上先后调整以完成所需要的荧光粉涂层结构。本发明与现有技术相比具有如下优点
本发明在利用感光工艺实现要求的荧光粉涂层图案的基础上，进一步采用光热性能更优异的热固性或者热塑性胶体作为介质分散体来置换荧光粉涂层图案中的感光胶成份，采用半导体去胶工艺先去除感光胶，然后再灌封新的胶体，实现以新胶体为分散介质的荧光粉涂层图案，达到改善荧光粉涂层光学、热学性能，进而提升pc-LED器件整体性能的效果。此外，通过加热、激光辐照或者等离子体轰击等手段，去除前述步骤残留在芯片电 极位置上的胶体，实现电极图案的清洁和暴露，有利于后续封装中的焊线(电连接)工艺，清洁的电极表面有利于克服电极表面污染所带来的焊接不良从而导致的器件性能(电注入、光输出、热传递等)损失。按照本发明所提供的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法其特征在于，荧光粉涂层可以离开LED芯片表面(即remote phosphor或remote coating)能有效地解决白光LED器件的散热和荧光粉的热猝灭问题。
本发明技术不仅适合于黄光突光粉+蓝光LED芯片的白光LED器件制备,也适合于蓝色LED+多色荧光粉、紫外LED芯片+多色荧光粉(例如RGB三基色荧光粉)的白光LED实现方案，以及其他出光颜色的荧光粉转换型(Pc-LEDs)器件。本专利所提出的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法是对前述专利技术思路的发展，是一种主要针对多芯片阵列或者wafer (晶圆)级的荧光粉集成涂覆并实现电极图案(暴露和清洁)的技术，该技术可以实现在LED芯片未切割之前对其进行荧光粉平面涂层，然后再进行芯片切割、分选等步骤，给后期封装尤其是集成封装及其应用带来极大的便利并有利于封装工艺和性能一致性的改善。现在，越来越多的场合需要高光通量而小型化的光源，为此，本专利提供了一种晶圆级封装(Wafer level chip scale package, WLCSP)解决方案，能够有效地克服单芯片封装器件光通量输出有限对其应用的制约，实现从数百到数百万流明光通量的可调性。本技术具有封装集成度高、适应于规模化量产运用的特点。
图I-图7为本发明的工艺流程结构示意图，其中
图I是LED阵列(或者晶圆Wafer)的平面模型示意 图2是在LED阵列(晶圆)表面涂覆荧光粉感光胶分散体一荧光粉粉浆；
图3是经过曝光、显影后得到的荧光粉感光胶分散体涂层图案；
图4是去除感光胶有机成份后的荧光粉粉层图案；
图5新胶体灌封后的荧光粉灌封胶分散体涂层图案；
图6去除LED芯片(Wafer)电极表面上的涂层残留物的过程；
图7具有清洁电极表面和荧光粉平面涂层图案的LED芯片阵列(晶圆)；
图8-15本发明另一种实施方式的工艺流程结构示意图，其中
图8是LED阵列(或者晶圆Wafer)的平面模型示意 图9是在LED阵列(晶圆)表面涂覆荧光粉感光胶分散体一荧光粉粉浆；
图10是经过曝光、显影后得到的荧光粉感光胶分散体涂层图案；
图11基板上荧光粉感光胶分散体涂层图案以外的表面覆盖钝化保护层；
图12是去除感光胶有机成份后的荧光粉粉层图案；
图13新胶体(硅胶)灌封后的荧光粉灌封胶(硅胶)分散体涂层图案；
图14去除LED芯片(Wafer)电极表面上的涂层残留物的过程；
图15具有清洁电极表面和荧光粉平面涂层图案的LED芯片阵列(晶圆)。图中所标识的I、衬底(基板)，2、LED芯片，3、电极，4、包含荧光粉的颗粒，5、感光胶(荧光粉涂层的分散介质)，6、显影后荧光粉感光胶分散体涂层图案，7、去胶后的荧光粉粉层，8、灌封胶分散的荧光粉涂层，9、电极掩膜板，10、电极表面清洁机构(热探针、激光、等离子体)，11、电极之外的荧光粉灌封胶分散体涂层，12、钝化保护层(硅胶)。
具体实施例方式下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述实施例I
取聚乙烯醇(PVA)、感光剂重铬酸铵(ADC)、荧光粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉颗粒的粉体PVA分散体。采用灌涂法(Overmo I ding)将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED芯片(Wafer，晶圆)表面，控制达到所需的涂层厚度。风干或者烘干，用外光源(蓝光或紫外光)结合掩膜板对其进行曝光，用热水显影后在LED芯片出光方向表面得到荧光粉感光胶分散体涂层图案。将具有荧光粉感光胶分散体涂层图案的LED芯片放入等离子去胶设备中，采用氧等离子体轰击的办法去除涂层中的有机成份，得到包含荧光粉颗粒的粉层。把上面所制的带有荧光粉粉层图案的LED芯片放入真空设备中喷涂一层硅胶，待其浸润荧光粉粉层后进行烘干，获得荧光粉硅胶分散体结构的平面涂层。在硅胶荧光粉平面涂层上运用电极掩膜板，电极位置开孔，用激光对准烘烤，控制 温度，去除电极表面的硅胶等，最终制得所需的电极显露的具有荧光粉硅胶分散体粉层的LED芯片(Wafer)。之后可以进一步的切割、封装和应用。实施例2
取聚乙烯醇(PVA)、重氮树脂、荧光粉和去离子水按一定比例混合均匀(2%: 0. 02%:17. 98%: 80%)，形成稳定的包含荧光粉颗粒的重氮感光胶分散体。采用旋涂法(Spinning)将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED芯片(晶圆)表面，控制
一定厚度的涂层要求。风干或者烘干，用紫外或蓝光光源结合掩膜板对其进行曝光，然后用热水显影后在LED芯片的出光方向表面上得到荧光粉感光胶分散体涂层图案。将具有荧光粉感光胶图案的LED芯片(Wafer)放入等离子去胶设备中，采用氩/氢(85/15)等离子体轰击的办法去除感光胶中的有机成份，得到去除感光胶的荧光粉粉层。在上面所制的荧光粉粉层上旋涂一层硅胶，待其浸润荧光粉层后进行烘干，获得荧光粉硅胶分散体的平面涂层。在具有平面硅胶荧光粉涂层的基板(或者Wafer)上加电极掩膜板，然后用热探针插刺电极表面的硅胶涂层，控制温度以分解、清除电极表面的硅胶，实现电极暴露且具有所需图案的硅胶荧光粉涂层，以方便下一步的切割、固晶、焊线、封装和具体应用。实施例3
取聚乙烯醇(PVA)、重氮树脂、荧光粉、纳米二氧化钛粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉的颗粒的PVA感光胶分散体。采用浸溃法(Flowing)将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED芯片(晶圆Wafer)表面，控制达到要求的厚度。热风烘干，用紫外光源结合掩膜板对其进行曝光，用热水显影后在LED芯片(Wafer)出光方向表面得到荧光粉感光胶分散体涂层图案。将具有荧光粉感光胶涂层的LED芯片(Wafer)放入烘烤箱中，温度在30(T500°C烘烤一段时间，加热氧化，去除感光胶中的有机成份，得到荧光粉粉层的确定图案。在上述带有荧光粉粉层的LED芯片(或Wafer)表面喷涂一层硅胶，待其浸润荧光粉粉层后加热固化，获得平面的硅胶荧光粉涂层。在平面硅胶荧光粉层上运用芯片电极掩膜板，然后用热探针插刺电极表面的硅胶涂层，控制温度以分解并去除电极表面的硅胶，制得需要的硅胶荧光粉涂层图案。实施例4
取酚醛树脂、重氮萘醌类光敏化合物、荧光粉和溶剂混合均匀，形成稳定的荧光粉感光胶分散体一荧光粉粉浆。采用旋涂法(Spinning)将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED芯片(晶圆)表面，控制
一定厚度的涂层要求。用紫外或蓝光光源结合掩膜板对其进行曝光，显影后在LED芯片出光方向的芯片表面得到荧光粉感光胶涂层。、
将具有荧光粉感光胶图案的LED芯片(Wafer)放入等离子去胶设备中，采用氧等离子体轰击的办法去除感光胶中的有机成份，得到不含有机成份的荧光粉粉层。在突光粉粉层上旋涂一层娃胶,待其浸润突光粉粉层后加热固化，形成突光粉娃胶分散体的平面涂层。进一步在具有平面硅胶荧光粉涂层LED芯片的基板(或者Wafer)上加电极掩膜板，然后用热探针插刺电极表面的硅胶涂层，控制温度以分解并去除电极表面的硅胶，实现电极暴露且具有所需硅胶荧光粉图案的涂层，以方便下一步的切割、固晶、焊线、封装和具体应用。实施例5
将荧光粉和AZP4620正型光刻胶混合均匀，形成稳定的荧光粉粉浆。采用浸溃(Flowing or dipping)和旋涂(Spinning)工艺将上述突光粉粉衆涂敷在LED芯片(晶圆Wafer)表面，控制一定厚度的涂层要求。用紫外光源结合掩膜板对其进行曝光，显影后在LED芯片出光方向表面实现具有确定图案的荧光粉感光胶涂层。将带有荧光粉感光胶涂层图案的LED芯片(或Wafer)放入等离子去胶设备中，采用氧等离子体轰击的办法去除感光胶中的有机成份，获得在LED出光表面上不含有机成份的荧光粉粉层。在突光粉粉层上浸溃(Flowing or dipping)涂覆一层娃胶,待其浸润突光粉粉层后加热固化，形成荧光粉硅胶分散体的平面涂层。进一步在平面硅胶荧光粉涂层上运用电极掩膜板，开孔对准芯片电极，用热探针插刺电极表面的硅胶涂层，控制温度以分解并去除电极表面的硅胶，实现电极暴露且具有所需硅胶荧光粉图案的涂层，以方便下一步的切割、固晶、焊线、封装和具体应用。实施例6
取聚乙烯醇肉桂酸酯(Poly vinyl cinnamate, PVC)感光胶、突光粉颗粒和氧化招(Al2O3)颗粒混合均匀，形成稳定的包含荧光粉的颗粒在PVC感光液中的分散体，其中Iml感光胶中的聚乙烯醇肉桂酸酯浓度为2. 5%，Iml感光胶中荧光粉配量可以选用50 800mg的任一比例。通过点胶(Dropping, Dispensing)法并结合旋涂工艺将突光粉PVC感光胶分散体均匀涂覆在LED芯片(Wafer)出光方向的表面上。曝光过程可以采用外曝光、自曝光(内曝光)以及两种方法同时进行的方式，外曝光指用紫外(蓝色)光源结合掩膜板对其进行曝光，用三氯化乙烯显影后在LED芯片出光方向表面实现确定图案的荧光粉感光胶涂层。自曝光(内曝光)是指接通LED芯片正负极，利用芯片自发光实现感光胶交联聚合的自曝光过程，用甲基乙二醇醋酸酯和二甲苯混合液显影后在LED芯片出光方向的表面得到相应的荧光粉感光胶涂层。将带有荧光粉PVC感光胶涂层图案的LED芯片(或Wafer )放入等离子去胶设备中，采用氧等离子体轰击的办法去除感光胶中的有机成份，在LED出光表面上实现不含有机成份的突光粉粉层。在突光粉粉层上灌封(Dipping or Overmolding)涂覆一层娃胶,待其浸润突光粉粉层后加热固化，形成荧光粉硅胶分散体的平面涂层图案。进一步在平面硅胶荧光粉涂层上运用电极图案掩膜板，开孔对准芯片电极，放入等离子去胶机中，掩膜板与基板电极接通，用等离子体轰击的办法去除掉掩膜板开孔下方的硅胶涂层，暴露出芯片电极，实现电极暴露且发光方向表面有确定硅胶荧光粉涂层图案的芯片(或Wafer)荧光粉涂敷封装效果，以方便下一步的切割、固晶、焊线、封装和具体应用。实施例7
取聚乙烯醇(PVA)、重氮树脂、荧光粉、低熔点玻璃粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉的颗粒的PVA感光胶分散体。通过点胶(Dropping, Dispensing)法并结合旋涂工艺将突光粉感光胶分散体涂敷在LED芯片(晶圆Wafer)表面，控制达到要求的厚度。热风烘干，用紫外光源结合掩膜板对其进行曝光，用热水显影后在LED芯片 (Wafer)出光方向表面上得到荧光粉感光胶分散体的涂层图案。将具有荧光粉感光胶涂层的LED芯片(Wafer)放入烘烤箱中，温度在30(T650°C烘烤一段时间，在加热氧化去除感光胶中有机成份的同时，软化、熔融低熔点玻璃粉，冷却后达到固化荧光粉层的效果，由于低熔点玻璃粉的封接效果，有助于实现结构稳定、附着力强的荧光粉粉层图案。在上述具有荧光粉粉层图案的LED芯片(或Wafer)表面喷涂一层硅胶，待其浸润荧光粉粉层后加热固化，实现荧光粉硅胶分散体的平面涂层。进一步在平面硅胶荧光粉涂层上运用电极掩膜板，开孔对准芯片电极，用热探针插刺电极表面的硅胶涂层，控制温度以分解并去除电极表面的硅胶，实现电极暴露且具有所需硅胶荧光粉图案的涂层，以方便下一步的切割、固晶、焊线、封装和具体应用。实施例8
取聚乙烯醇(PVA)、重氮树脂、荧光粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉的颗粒的PVA感光胶分散体。通过点胶(Dropping, Dispensing)法并结合旋涂工艺将突光粉感光胶分散体涂敷在LED芯片基板(晶圆Wafer)表面，控制达到一定的厚度要求。30-50度干燥后，用紫外光源结合掩膜板对其进行曝光，用热水显影后在LED芯片(Wafer)出光方向表面上得到荧光粉感光胶分散体的涂层图案。在LED基板(晶圆)表面荧光粉感光胶图案之外的区域，采用点胶(Dropping，Dispensing)法并可结合倾斜旋涂(Flowing or tilted spinning)工艺涂覆一层娃胶的保护层(表面钝化层)，其高度低于荧光粉感光胶分散体涂层图案。将上述LED芯片基板(或Wafer)放入等离子去胶设备中，采用氧等离子体轰击的办法去除感光胶中的有机成份，获得在LED出光表面上不含有机成份的荧光粉粉层。在上述涂层结构为荧光粉粉层的LED芯片基板(或Wafer)表面喷涂或者点涂一层硅胶，待其充分浸润荧光粉粉层后加热固化，实现荧光粉硅胶分散体的平面涂层图案。运用CXD图像跟踪定位的对准方式，进一步在具有平面硅胶荧光粉涂层的LED(或Wafer)基片上，用热探针插刺(或者激光辐照)电极表面的硅胶涂层，控制温度以分解并去除电极表面的硅胶，实现电极暴露且具有所需硅胶荧光粉图案的涂层，以方便下一步的切害I]、固晶、焊线、封装和具体应用。权利要求
1.一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)配制荧光粉与感光胶体的分散体将包含荧光粉的颗粒与感光胶体均匀分散，形成荧光粉粉浆； (2)涂敷将步骤(I)得到的荧光粉粉浆涂敷在LED芯片(Wafer)的出光方向的表面上，形成荧光粉感光胶分散体涂层； (3)曝光、显影通过曝光显影得到所需厚度和形状的荧光粉感光胶分散体涂层图案； (4)荧光粉分散介质的置换去除荧光粉感光胶分散体涂层中的感光胶成份，得到不含有机感光胶成份的荧光粉粉层；然后用耐高温透明胶体浸润、灌封，得到由新胶体分散的荧光粉涂层图案； (5)实现电极图案把电极表面的涂层残留去除掉，露出芯片的电极图案。
2.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于在步骤(I)中，所述的感光胶体包括以下三类负性感光胶①感光剂+成膜剂型，即感光性化合物+高分子化合物型，其中感光剂为重铬酸盐、铬酸盐、重氮化合物或者是叠氮基化合物中的一种或者多种的组合；成膜剂为聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯树胶、聚酰亚胺或聚乙酸乙烯酯乳剂中的一种或者多种的组合；②带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-对-叠氮苯甲酸酯(PVAB)中的一种或者多种的组合；(D SBQ感光胶(聚乙烯醇环缩醛苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶)、SBQ-PVA +高分子乳剂、SBQ-PVA +高分子乳剂+丙烯酸酯或有机苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶体系中的一种或者多种的组合；感光胶体为上述三类中的一类或多类的组口 o
3.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于所用的荧光粉是黄色的荧光粉或三基色的荧光粉；同时还可以包含为提高显色性而加入的绿色荧光粉或红色荧光粉中的一种或多种的组合；所述的包含荧光粉的颗粒中含有氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅、氧化锌、氮化镓、氮化硅、碳化硅或氧化锆中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，步骤(2)中荧光粉粉浆的涂敷方法为灌注法、旋涂、吸涂、压涂、喷涂、静电喷涂、电泳沉积、浸溃、点胶或印刷中的一种或多种的组合；步骤(4)中所述的耐高温透明胶体浸润、灌封方法为灌注法、旋涂、吸涂、压涂、喷涂、静电喷涂、电泳沉积、浸溃、点胶、印刷中的一种或多种的组口 o
5.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的曝光方式为采用LED自身发光的自曝光方式或者采用外光源结合掩膜板的外曝光方式，所述的外光源为紫外光源或感光胶体敏感的其他波长的光源；显影用的显影液包括去离子水、自来水、弱酸、弱碱或者有机溶剂中的一种或者多种的组合。
6.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，在步骤(4)中去除荧光粉涂层中感光胶有机成份的过程中，采用加热氧化去胶、等离子体轰击去胶或激光去胶方法中的一种或者多种组合。
7.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，当步骤(I)所述的包含荧光粉的颗粒中包括有低熔点玻璃粉时，步骤(4)采用加热荧光粉感光胶分散体涂层到封接温度并保持足够时间。
8.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，在步骤(4)去除感光胶的过程中，先在基片上除荧光粉涂层以外的表面应用钝化保护层，屏蔽去胶物理过程对基板表面其他部分的损伤作用，所述的钝化保护层是耐高温透明胶体层。
9.根据权利要求I或8所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，所述耐高温透明胶体为硅胶、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚碳酸酯PC中的一种或者多种组合。
10.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，步骤(5)实现电极图案中去除电极表面涂层残留物时，所用方法包括等离子体轰击、激光照射或热探针去胶方式中的一种或者多种的组合。
11.根据权利要求I所述的一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，其特征在于，步骤(5)实现电极图案中去除电极表面涂层残留物时，采用电极图案掩膜对准方式或CCD图像跟踪定位的对准方式。
全文摘要
本发明公开了一种LED荧光粉涂层的集成制备方法，属于光电技术领域，其包括以下步骤(1)配制荧光粉与感光胶体的分散体；(2)涂敷形成荧光粉感光胶分散体涂层；(3)通过曝光显影得到所需厚度和形状的荧光粉感光胶分散体涂层图案；(4)荧光粉分散介质的置换；(5)去除电极表面的涂层残留，露出芯片的电极图案。本专利提供了一种晶圆级封装的荧光粉涂层粉浆法工艺以及芯片电极图案的实现(清洁和暴露)方法，解决现有荧光粉涂层技术在LED芯片集成封装应用中如何实现电极图案与荧光粉涂层分离的问题。
文档编号H01L33/50GK102723425SQ20121023709
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者丁坤, 宋继荣, 王玮, 谢立坤, 饶海波 申请人:电子科技大学