CN102718492A - 一种led用透明陶瓷荧光基板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，包括如下步骤：（1）混料；（2）造粒；（3）成型；（4）等静压；（5）排胶烧结；（6）抛光研磨；（7）划片。本发明提供的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法制得的基板，能够实现传统基板的所有功能，并且具备荧光特性，可以将LED芯片直接固定在该基板上，实现白光LED，由于消除了荧光粉在硅胶或者树脂中浓度的不等，有利提高LED产品的一致性，本方法制得的基板出光均匀性较好，同时厚度容易控制，属于平面化工艺，适合集成规模化的生产。
Description
技术领域
本发明LED光源，尤其涉及一种LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法。
背景技术
近年，无论是无机还是有机发光器件（LED/OLED），白光LED器件及其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。白光LED产生白光主要有两条途径：第一种是将红光、绿光和蓝光三种LED芯片进行组合产生白光；第二种是用LED去激发光致转换荧光粉形成白光，这种途径较为成熟的方式是使用蓝光LED芯片搭配黄色荧光粉（如YAG: Ce3+等）实现白光发射。
对于光致转换的白光LED，荧光粉涂层的结构、特性等对白光LED的性能有着至关重要的影响。目前制备该类荧光粉涂层的工艺是将荧光粉颗粒与透明胶体（如环氧胶、硅胶等）混合后，通过点胶机，在LED芯片上涂覆荧光粉颗粒与透明胶体的混合体层。具体工艺方法为：
（1）将LED芯片固定在带杯口的支架上；
（2）用金线键合LED芯片正负极；
（3）将胶体（硅胶、环氧树脂等）与荧光粉进行混合形成荧光粉混合液；
（4）通过点胶机进行点胶将荧光粉混合液涂覆在LED芯片上。
但是上述工艺存在如下缺点：1、荧光粉混合液会受支架杯口形状的影响而产生黄圈或蓝圈现象，影响出光质量；2、点胶的方式是运用重力等力学作用让荧光粉混合液流动后将LED芯片包裹，很难保证荧光粉涂层的均匀性，影响出光均匀性；3、涂覆在LED芯片上的荧光粉涂层的可重复性差，极大地制约了批量化生产和成品率。
发明内容
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LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，提高荧光粉的分布均匀性，同时改善了透明陶瓷基板的物理化学性质，使之更好地满足后续封装工艺对荧光粉层物化特性的要求，有利于实现高效的荧光粉转换型LED器件。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，包括如下步骤：
（1）混料：将荧光粉与透明陶瓷粉末按比例化学合成，形成荧光粉陶瓷分散体；
（2）造粒：将荧光粉陶瓷分散体通过造粒技术，形成粒径及成分均匀的荧光粉陶瓷颗粒；
（3）成型：将荧光粉陶瓷颗粒通过干压成型或流延成型方式制得透明陶瓷板；
（4）等静压：将步骤（3）中获得的透明陶瓷板进行等静压处理，使其厚度更加均匀、尺寸更加精确，增强其机械强度和物理性能；
（5）排胶烧结：将步骤（4）中获得的透明陶瓷板在空气或氮气气氛中进行低温烧结以排除其有机成分，制得透明陶瓷基板；
（6）抛光研磨：将步骤（5）中获得的透明陶瓷基板进行抛光研磨处理，提高其表面光洁度；
（7）划片：将步骤（6）中获得的透明陶瓷基板通过机械或激光方法切割成透明陶瓷基板制品。
上述方法制得的基板，在保证了基板的传统功能的基础上，增加了荧光功能，能够过实现光之转换功能；使用该结构的基板，能够避免传统的将荧光粉直接涂覆在LED芯片上的各种缺陷，提高了荧光粉的分散均匀性，改善了LED芯片的散热性能；该方法过程中，去除了制备过程中引入的有机成分，改善了荧光粉的物理化学性质，能够更好地满足后续封装过程中对荧光粉物化特性的要求，有利于实现高效的荧光粉转化型LED器件；并且，该方法适合工业批量化生产。
优选地，所述步骤（1）中，透明陶瓷粉末为钇铝石榴石（YAG）。
优选地，所述步骤（1）中，陶瓷粉粉末内掺杂有铝酸盐或者氮化物中的一种或两种物质。
优选地，所述步骤（1）中，荧光粉为掺稀土元素的荧光粉颗粒。荧光粉可以为一种荧光粉或两种以上荧光粉的混合体。
优选地，所述步骤（1）中，荧光粉材料占总的荧光粉与透明陶瓷粉末材料的摩尔比例为0.02%～2%；步骤（2）中，荧光粉陶瓷颗中的荧光物质在每升荧光粉陶瓷颗粒中的含量为0.05～0.1mol，荧光粉陶瓷颗粒的大小在5μm～25μm范围内。
优选地，所述步骤（2）中，造粒技术为搅拌造粒法、沸腾造粒法、喷雾干燥式造粒法、压力成型造粒法、模压造粒法、挤压造粒法、挤出滚圆造粒法、喷雾和分散弥雾造粒法或者热熔融成型造粒法中一种或两种以上的组合。
优选地，所述步骤（3）中，干压成型或流延成型的温度在100℃～140℃范围内。
优选地，所述步骤（4）中，对透明陶瓷板进行等静压处理，使其厚度均匀性小于1%。
优选地，所述步骤（5）中，低温烧结的方法为加热氧化去胶法、等离子去胶法和激光去胶法中一种或一种以上的组合。
优选地，所述步骤（6）中，对透明陶瓷基板进行抛光研磨处理，使其光洁度Ra＜0.2mm。
本案提供的方法，不仅适合黄光荧光粉+蓝光LED芯片的白光LED器件制备，也适合于紫外LED芯片+多色荧光粉（例如RCTB三基色荧光粉）的白光LED实现方案。
有益效果：本发明提供的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法制得的基板，能够实现传统基板的所有功能，并且具备荧光特性，可以将LED芯片直接固定在该基板上，实现白光LED，由于消除了荧光粉在硅胶或者树脂中浓度的不等，有利提高LED产品的一致性，本方法制得的基板出光均匀性较好，同时厚度容易控制，属于平面化工艺，适合集成规模化的生产。
附图说明
图1为本发明的制作工艺流程图；
图2为使用本发明制品的LED器件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法的工艺流程图，下面就一种具体步骤加以描述：
（1）混料：将一种或两种以上荧光粉的混合体与钇铝石榴按1:99的摩尔比例化学合成，形成荧光粉陶瓷分散体，其中钇铝石榴内掺杂有铝酸盐或者氮化物中的一种或两种物质；
（2）造粒：将荧光粉陶瓷分散体通过搅拌造粒法、沸腾造粒法、喷雾干燥式造粒法、压力成型造粒法、模压造粒法、挤压造粒法、挤出滚圆造粒法、喷雾和分散弥雾造粒法或者热熔融成型造粒法中一种或两种以上的组合进行造粒，形成粒径在5μm～25μm范围内、成分均匀的荧光粉陶瓷颗粒，且荧光粉陶瓷颗中的荧光物质在每升荧光粉陶瓷颗粒中的含量为0.05～0.1mol；
（3）成型：将荧光粉陶瓷颗粒在100℃～140℃温度范围内，通过干压成型或流延成型方式制得透明陶瓷板；
（4）等静压：将步骤（3）中获得的透明陶瓷板进行等静压处理，使其厚度更加均匀、尺寸更加精确，增强其机械强度和物理性能；
（5）排胶烧结：将步骤（4）中获得的透明陶瓷板在空气或氮气气氛中进行低温烧结以排除其有机成分，制得透明陶瓷基板；
（6）抛光研磨：将步骤（5）中获得的透明陶瓷基板进行抛光研磨处理，提高其表面光洁度；
（7）划片：将步骤（6）中获得的透明陶瓷基板通过机械或激光方法切割成透明陶瓷基板制品。
如图2所示，为使用上述方法制得的基板的LED器件的结构示意图，其包括基板4、LED芯片1、荧光薄膜3和导电图案2，导电图案2覆在基板4上，LED芯片1固定在基板4上、并排布在导电图案2上的LED结合区上，荧光薄膜3将LED芯片1进行封装；该结构为双面出光的LED器件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）混料：将荧光粉与透明陶瓷粉末按比例化学合成，形成荧光粉陶瓷分散体；
（2）造粒：将荧光粉陶瓷分散体通过造粒技术，形成粒径及成分均匀的荧光粉陶瓷颗粒；
（3）成型：将荧光粉陶瓷颗粒通过干压成型或流延成型方式制得透明陶瓷板；
（4）等静压：将步骤（3）中获得的透明陶瓷板进行等静压处理，使其厚度均匀，增强其机械强度和物理性能；
（5）排胶烧结：将步骤（4）中获得的透明陶瓷板在空气或氮气气氛中进行低温烧结以排除其有机成分，制得透明陶瓷基板；
（6）抛光研磨：将步骤（5）中获得的透明陶瓷基板进行抛光研磨处理，提高其表面光洁度；
（7）划片：将步骤（6）中获得的透明陶瓷基板通过机械或激光方法切割成透明陶瓷基板制品。
2.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，透明陶瓷粉末为钇铝石榴石。
3.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，陶瓷粉粉末内掺杂有铝酸盐或者氮化物中的一种或两种物质。
4.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，荧光粉为掺稀土元素的荧光粉颗粒。
5.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，荧光粉材料占总的荧光粉与透明陶瓷粉末材料的摩尔比例为0.02%～2%；步骤（2）中，荧光粉陶瓷颗中的荧光物质在每升荧光粉陶瓷颗粒中的含量为0.05～0.1mol，荧光粉陶瓷颗粒的大小在5μm～25μm范围内。
6.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，造粒技术为搅拌造粒法、沸腾造粒法、喷雾干燥式造粒法、压力成型造粒法、模压造粒法、挤压造粒法、挤出滚圆造粒法、喷雾和分散弥雾造粒法或者热熔融成型造粒法中一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，干压成型或流延成型的温度在100℃～140℃范围内。
8.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，对透明陶瓷板进行等静压处理，使其厚度均匀性小于1%。
9.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，低温烧结的方法为加热氧化去胶法、等离子去胶法和激光去胶法中一种或一种以上的组合。
10.根据权利要求1所述的LED用透明陶瓷荧光基板的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中，对透明陶瓷基板进行抛光研磨处理，使其光洁度Ra＜0.2mm。
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