CN107876320B - 荧光粉涂布装置及涂布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种荧光材料涂布装置，其可以快速简便地将荧光粉形成于基板上，并可应用于大量生产。本发明的荧光粉涂布装置，包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口的槽体；一隔板，位于该槽体中，并将该槽体分隔成一第一槽及第二槽；其中该隔板高度低于该槽壁高度；以及一荧光粉注料器。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂布装置及涂布方法，尤其涉及一种可于基板上均匀涂布荧光材料的装置及涂布方法。
背景技术
近年来，因发光二极管(LED)具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、及元件体积小等优点，已广泛应用于各种发光装置中，并取代数种照明设备。
目前用于照明的白光LED有利用紫外光发光二极管芯片配合红光、绿光、以及蓝光三色荧光粉，借由红蓝绿三原色的混光机制，可混合成白光。
但传统制造白光LED方法将荧光粉可均匀分散于树脂中。而后，将分散有荧光粉的树脂与固化剂混合，以点胶机将分散有荧光粉的胶体覆盖于LED芯片上，经烘干及封装工艺，可制得一LED元件。依照上述方法所制得的LED元件，由于荧光粉的外型及尺寸不规则，故荧光粉层容易因荧光粉材质性质不统一，而导致色温不准与混光不均等问题。
而以水面浮膜涂布荧光粉于基板的方法，受限于材料及操作条件，目前仅能人工操作，需要熟练的有训练操作员操作，并无法快速大量生产。
因此，目前亟需发展出一种荧光粉涂布方法，其可快速大量地制作出涂布均匀的基板，以应用于LED发光照明设备中。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种荧光材料涂布装置，其可以快速简便地将荧光粉形成于基板上，并可应用于大量生产。
本发明的另一目的在提供一种荧光材料涂布方法，其可以快速简便地将荧光粉形成于基板上，并可应用于大量生产。
本发明的荧光粉涂布装置，包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口的槽体；一隔板，位于该槽体中，并将该槽体分隔成一第一槽及第二槽；其中该隔板高度低于该槽壁高度；以及一荧光粉注料器。
本发明的荧光粉涂布方法，包含以下步骤：提供一基板以及一荧光粉涂布装置，其中该荧光粉涂布装置包含：一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口的槽体；一隔板，位于该槽体中，并将该槽体分隔成一第一槽及第二槽；其中该隔板高度低于该槽壁高度；以及一具有中空空间的限制浮板；且该基板置于该第二槽中；随后依序将水自注液入口注入该第一槽及该第二槽；将荧光粉注入浮于该第一槽液面的限制浮板的中空空间内；于液面高于该隔板高度时，移动该限制浮板至该第二槽；以及自排液出口排水降低液面，以使该限制浮板内的荧光粉涂布于该基板表面。
本发明的荧光粉涂布装置，可选择地还包含一具有中空空间的限制浮板。此具有中空空间的限制浮板，可于水注入槽体时，借由本身的浮力漂浮于水面。本发明的限制浮板的形状需为具有一中空空间以容置及限制注入槽体的漂浮于水面的荧光粉范围。本发明的限制浮板的形状较佳为以具有中空空间的框体形状。
本发明的荧光粉涂布装置，可选择地还包含一限制浮板移动器，以于工艺中移动漂浮于水面的限制浮板。本发明的限制浮板移动器可为任何移动或推动限制浮板的机构，较佳为一机械臂，一机械爪，一托架，一杆，或其组合。
本发明的荧光粉涂布装置，可选择地还包含一基板载台，以固定该基板。本发明的基板载台较佳置于该第二槽中。本发明的基板载台可为移动式或固定式，以配合工艺需求。
本发明的荧光粉涂布装置，可选择地还包含一微处理器控制***，以使用程序自动化控制各注液入口的阀门，排液出口的阀门，荧光粉注料器，以及限制浮板移动器的动作。
本发明的荧光粉涂布装置，可选择地于槽体上设有辅助注入口，辅助排出口，或其组合，以调整或加快涂布速度。
于本发明的荧光材料涂布方法及涂布有荧光材料的基板中，基板无限制，较佳可为任何LED芯片或LED元件半成品，更佳为一蓝宝石基板、一形成有磊晶层的蓝光磊芯片、或覆晶LED芯片。
利用本发明的荧光材料涂布方法所制作的涂布有荧光材料的基板，由于荧光材料粒径及性质均一，而可于基板表面形成均匀的荧光材料薄膜。同时，通过荧光材料薄膜上的填充层，除了可保护荧光奈材料薄膜不会轻易从基板上剥离，还可提升所形成基板的折射率。
本发明荧光粉涂布装置的槽体数目或隔板数目可以因需要而增加，其配置也可以依照生产工艺的需求而调整或排成阵列，以增加涂布效率及产量。
附图说明
图1为本发明荧光材料涂布装置的侧视图。
图2为本发明荧光材料涂布装置的顶视图。
图3A-3C为本发明荧光材料涂布装置的使用示意图。
【附图标记说明】
100 荧光材料涂布装置
110 槽体
111 第一槽
112 槽壁
113 第二槽
114 主注入口
115 辅助注入口
116 主排出口
117 辅助排出口
120 隔板
130 荧光粉注料器
140 载台
142 基板
150 限制浮板
152 限制浮板移动器
160 中空空间
具体实施方式
以下利用特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容轻易地了解本发明优点与其他功效。本发明也可借由其他不同的具体实施例加以施行或应用，且本说明书中的各项细节也可针对不同的观点与应用，在不背离本发明精神下进行各种修饰与变更。
请参照图1及图2。图1为本发明荧光材料涂布装置的侧视图。图2为本发明荧光材料涂布装置的顶视图。本发明荧光材料涂布装置100包含一具有一主注入口114，一主排出口116，以及槽壁112环绕的中空槽体110。槽体110的中央设有一隔板120，隔板将槽体分隔成第一槽111及第二槽113。而槽壁112的高度基本上高于分隔板120高度，以方便工艺进行。本发明装置100另包含一荧光粉注料器130，以于制造过程中，依序地依照预定量注入荧光粉。
本发明荧光粉涂布装置100，在槽壁112上并可设有多数个辅助注入口115以及多数个辅助排出口117，以于荧光粉涂布过程中，加速注水或排水以顺便加快处理的速度。本发明荧光粉涂布装置于荧光粉涂布尚需要配合使用一具有中空空间的限制浮板150，其为一具有密闭外框的框体，可浮于水面。
本发明荧光粉涂布方法(请参照图3A-3C)，于实施时先将所需要涂布荧光粉的基板142置于第二槽113内的一载台140，并将限制浮板150置入第一槽111中。本实施例中使用的基板142为一覆晶LED芯片。而后将水经主注入口114注入第一槽111及第二槽113。此时，限制浮板150会因水注入浮于第一槽111水面，并随水面升高而升高。为加快工艺速度，并可以选择性地将水经辅助注入口115注入该两槽体(111，113)。待水进入第一槽111未达分隔板120高度时，便可以将所要涂布的荧光粉由荧光粉注料器130于水表面缓慢滴加荧光粉混合溶液以注入第一槽111中限制浮板150的中空空间160。荧光粉经注入后，浮于限制浮板150内的中空空间160水面，不会大量扩散于限制浮板外水面。
本实施例中所使用的荧光粉注料器130中的荧光粉为一荧光粉溶液，取荧光粉做为一荧光材料，其中荧光粉的球型载体采用粒径为500nm且材料为SiO2纳米球，而荧光粉体则采用粒径约30nm的Y2O3：La3+、YAG：La3+、以及CdSe：ZnS的混合物，且荧光粉体通过硅烷分子(APTMS)键结在球型载体表面。将荧光粉混合于具有高分散性的乙醇中，得到一荧光粉混合溶液。
之后持续注入水以使第一槽111及第二槽113的液面继续增高至高于隔板120.此时因为第一槽111及第二槽113水面同高，且高于隔板120，所以可以利用一限制浮板移动器152移动包有荧光粉的限制浮板150。将限制浮板150从第一槽111的水面移动到第二槽113水面。而限制浮板150包住的荧光粉，也就随着限制浮板150的移动平稳地移至第二槽113水面。本实施例中所使用的限制浮板移动器152，可为机械爪或机械手臂。
待带着荧光粉的限制浮板150移入第二槽113后，随后将第二槽113的水自主排出口116排出，以降低第二槽113水面。于降低水面时，将限制浮板150的中空空间约略对准所要涂布的基板142。于水面降低时，便可以稳定地均匀地将荧光粉涂布于基板142的上表面及侧表面。
接着，将基板142置于干燥处理设备(图中未示)中，以蒸发除去具高分散性的乙醇(图中未示)。待干燥完全后，则可得到一基板142表面具有荧光粉薄膜的基板。
该涂布有荧光粉的基板可以用硅醇盐(如：TEOS)的水溶液作为溶胶凝胶前趋溶液，及通过将YAG、及La3+盐类溶解于一硝酸所配制而成的酸性溶液混合均匀后，以旋转涂布法将混合溶液涂布于荧光粉薄膜21上，而形成一填充层22，制得填充层则为含有YAG∶La3+的SiO2材料层。静置后，将具有荧光粉薄膜21及填充层22的基板20进行热处理，再进行退火处理，则完成本实施例的涂布有荧光材料的基板。
本案因为利用限制浮板平稳地移动浮于水面的荧光粉，不会使荧光粉大量地扩散，节省材料。而借由水面升降控制流程速度，成本低廉且速度改善，工艺简单，可以大量快速地将荧光粉涂布于基板。荧光粉借由限制浮板的限制以及水面平稳地下降，可以均匀地涂布于基板表面。
Claims (3)
1.一种荧光粉涂布方法，包含以下步骤：
(a)提供一基板以及一荧光粉涂布装置，其中该荧光粉涂布装置包含：
一具有一槽壁，一注液入口，及一排液出口的槽体；
一隔板，位于该槽体中，并将该槽体分隔成一第一槽及一第二槽；
其中该隔板高度低于该槽壁高度；
一荧光粉注料器；
一具有中空空间的限制浮板；
一限制浮板移动器，以移动该限制浮板；以及
一微处理器控制***，以控制该注液入口的阀门、该排液出口的阀门、该荧光粉注料器以及该限制浮板移动器；且
该基板置于该第二槽中；
(b)将水自该注液入口注入该第一槽及该第二槽；
(c)将荧光粉注入浮于该第一槽液面的该限制浮板的中空空间内；
(d)于液面高于该隔板高度时，该限制浮板移动器移动该限制浮板至该第二槽；以及
(e)自该排液出口排水降低液面，以使该限制浮板内的荧光粉涂布于该基板表面。
2.如权利要求1项所述的荧光粉涂布方法，其中该基板置于该第二槽内的一载台。
3.如权利要求1项所述的荧光粉涂布方法，其中该限制浮板移动器为一机械臂，一机械爪，一托架，一杆，或其组合。
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