基于量子点的白光led器件的无机封装方法
【专利摘要】本发明一种基于量子点的白光LED器件的无机封装方法，其特征在于：包括如下步骤：制备无机二氧化硅溶胶：将氨水加到TEOS、H2O和丙三醇混合溶液中，控制溶液的pH在9.5–10；充分搅拌后加入少量PVA水溶液搅拌1.5h后，通过慢速滤纸过滤得粒状二氧化硅胶粒溶胶，40℃温度下熟化一个星期得到浓度较大的二氧化硅溶胶；无机封装：包括固晶、焊线、点胶、盖透镜以及注胶固化。本发明的基于量子点的白光LED器件的无机封装方法，可以方便、有效的改善传统环氧树脂和硅胶封装方法，有利于提高白光LED器件的透光率；本发明的制作工艺简单、效率高、成本低；使得基于量子点的白光LED器件应用更广泛。
【专利说明】基于量子点的白光LED器件的无机封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于量子点的白光LED器件的无机封装方法；该方法有利于提高白光LED器件的透光率，制作工艺简单、效率高、成本低；使得基于量子点的白光LED器件应用更广泛。
【背景技术】
[0002]白光LED作为一种新型固体冷光源，具有低阈值电压、高亮度、长寿命、结构紧凑、体积小、重量轻、响应快和无辐射等优点，被称为第四代照明光源。LED制造流程一般分为前道工序(芯片制作)和后道工序(封装)。其中，LED封装会直接影响到LED的使用性能和寿命。为了能实现LED具有长寿命和高光效的优势，在封装这个环节必须从LED芯片中引出更多的光，并通过好的散热设计控制工作结温。
[0003]目前白光LED器件封装常用的灌胶材料为环氧树脂和硅胶。虽然环氧树脂具有良好的介电性、黏结性等优点，但随着封装要求的提高，环氧树脂作为封装材料逐渐呈现出劣势，如固化后内应力大、不耐机械冲击、耐热性差等。同样，硅胶作为封装材料，具有极佳的吸振性、缓冲性及良好的耐热性、抗紫外光性等优点，但硅胶性能受环境温度影响较大，随着温度升高，硅胶内部的热应力加大，导致硅胶的折射率降低，从而影响LED光效和光强分布。使用硅胶封装时需要在150°C条件下固化?2h，量子点易损坏，量子产率下降很多。使用有机硅胶透光率不是很高，不能使光有效发射出来，这将使量子点在白光LED中的应用受限。
[0004]相比较之下，无机二氧化硅溶胶制作简单，存储方便，透光性好。封装过程简单，与水溶性量子点混合好，固化条件不苛刻，量子点的光效得到保障，这将使量子点在白光LED中的应用更广。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够缩短了封装时间、降低了封装成本、提高白光LED器件的透光率的无机封装方法。
[0006]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的基于量子点的白光LED器件的无机封装方法，所述无机二氧化硅溶胶制备后，与水性量子点混合来得到白光LED器件。
[0007]包括如下步骤:
(1)制备无机二氧化硅溶胶:
(11)将TEOS、H2O和丙三醇加到反应容器中，充分混合；
(12)加入氨水，控制步骤(11)中溶液的pH在9.5- 10 ；
(13)加入少量PVA水溶液搅拌1.5h后，通过慢速滤纸过滤得粒状二氧化硅胶粒溶胶，40°C温度下熟化一个星期得到浓度较大的二氧化硅溶胶；
(2)无机封装:
(21)固晶:在支架上要固晶的地方点银浆，然后放置芯片，150°C下烘烤2h ； (22)焊线:用金丝将芯片电极与支架连接；
(23)点胶:将水性量子点与步骤(1)制备的无机二氧化硅溶胶按质量比为1:5充分混合，真空除气30min,点胶至白光,60°C下烘烤30min ；
(24)盖透镜；
(25)灌胶固化:将步骤(1)制备的无机二氧化硅溶胶装入针筒，将针头抵住模具内表面底部将胶注入，40°C下烘烤lh封装完成。
[0008]其中所述的TE0S、H20和NH3的摩尔比为:5:150.4:0.178。
[0009]其中所述的水性量子点由实验直接制备得到或由油相量子点通过转水或在其表面包覆二氧化硅获得。
[0010]本发明封装方法包括二氧化硅溶胶的制备步骤和LED的封装步骤，其中二氧化硅溶胶采用TE0S水解得到，并在LED的封装时将制备好的二氧化硅溶胶与水性量子点混合后形成含有量子点的封装胶体。与现有技术相比，具有如下优点:
1、制备无机二氧化硅溶胶时加入少量的丙三醇和PVA用于防止薄膜开裂提高薄膜质量。在保证其黏度性的情况下尽可能少的加入有机物，以便得到无机的封装材料，提高出光率和稳定性。
[0011]2、PH值在9.5^10,既能催化TE0S水解又防止形成较大颗粒，且与水性量子点溶液PH值相同，不影响量子点的性质。
[0012]3、聚合反应24_36h，以使TE0S反应完全。
[0013]4、熟化一个星期使溶胶黏稠度增加，以便更好的用在LED封装上。
[0014]5、本发明过程是先制备二氧化硅溶胶，再与水性量子点混合，而不是直接将水性量子点加到TE0S中水解得到，这样是为了保证量子点分散均匀，不会出现多个量子点包在二氧化硅颗粒中的团聚现象。
[0015]6、封装材料为无机材料，使得水相量子点在白光LED中的应用不受限制，扩大量子点的使用范围。
[0016]7、无机二氧化硅溶胶可以和水性量子点很好的混合，均匀性保证发光品质好。
[0017]8、封装条件简单，烘烤温度低，不会破坏量子点的性能，使其发光效率得到保证，可以改善LED的光效。
[0018]本发明相对于现有技术而言，本发明的基于量子点的白光LED器件的无机封装方法，可以很好的制备得到全无机的白光LED器件，有效改善其透光率，有利于提高器件的稳定性，延长了纳米晶体光电器件的寿命；本发明的制作工艺简单、效率高、成本低；使得基于量子点的白光LED器件应用更广泛。
【具体实施方式】
[0019]下面结合一个具体是实施例对本发明基于量子点的白光LED器件的无机封装方法作详细说明。
[0020]本发明基于量子点的白光LED器件的无机封装方法包括两大步骤:
一、无机二氧化硅溶胶的制备，具体方法是:
取10.4g TE0S (0.05mol),加入到27g去离子水(L 5mol)和2g丙三醇的混合溶液中,加入氨水并控制介质pH在9.5 - 10，通过充分搅拌，使TE0S水解，聚合反应约24 - 36h完成。溶液由非均相变为均匀透明的二氧化硅胶粒溶胶后，再加入2mL 5wt%的PVA水溶液搅拌1.5h后，通过慢速滤纸过滤可得粒状二氧化硅胶粒溶胶，然后再在40°C温度下搅拌蒸发1个星期，得到浓度较大的二氧化硅溶胶。
[0021]二、白光LED的无机封装，具体方法是:
(1)固晶:在支架上要固晶的地方点银浆，然后放置芯片，150°C下烘烤2h。
[0022](2)焊线:用金丝将芯片电极与支架连接。
[0023](3)点胶:将水相量子点与实施例一中制备的无机二氧化硅溶胶按质量比为1:5充分混合，真空除气30min，点胶至白光，60°C下烘烤30min。
[0024](4)盖透镜。
[0025](5)灌胶固化:将步骤(1)制备的无机二氧化硅溶胶装入针筒，将针头抵住模具内表面底部将胶注入，40°C下烘烤lh封装完成。
[0026]以上所述量子点为水相，如果是油相量子点可通过转水或在表面包覆二氧化硅来实施。应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于量子点的白光LED器件的无机封装方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)制备无机二氧化硅溶胶: (11)将TEOS、H2O和丙三醇加到反应容器中，充分混合； (12)加入氨水，控制步骤(11)中溶液的pH在9.5- 10 ； (13)加入少量PVA水溶液搅拌1.5h后，通过慢速滤纸过滤得粒状二氧化硅胶粒溶胶，40°C温度下熟化一个星期得到浓度较大的二氧化硅溶胶； (2)无机封装: (21)固晶:在支架上要固晶的地方点银浆，然后放置芯片，150°C下烘烤2h； (22)焊线:用金丝将芯片电极与支架连接； (23)点胶:将水性量子点与步骤(I)制备的无机二氧化硅溶胶按质量比为1:5充分混合，真空除气30min,点胶至白光，60°C下烘烤30min ； (24)盖透镜； (25)灌胶固化:将步骤(I)制备的无机二氧化硅溶胶装入针筒，将针头抵住模具内表面底部将胶注入，40°C下烘烤Ih封装完成。
2.根据权利要求1所述的基于量子点的白光LED器件的无机封装方法，其特征在于:TE0S、H20 和 NH3 的摩尔比为:5:150.4:0.178。
3.根据权利要求1所述的基于量子点的白光LED器件的无机封装方法，其特征在于:所述的水性量子点由实验直接制备得到、由油相量子点通过转水或在其表面包覆二氧化硅获得。
【文档编号】H01L33/48GK104409612SQ201410604606
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】张家雨, 高小钦, 廖晨 申请人:东南大学