荧光膜片及半导体发光装置的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种荧光膜片及半导体发光装置。


背景技术：

2.白光led芯片发出的白光一般通过蓝光led芯片激发黄色荧光粉得到，封装过程一般包括：将蓝光led芯片固于封装支架中之后，在碗杯内进行点胶(荧光胶)操作。这一过程简单易操作，但仅适用于对荧光胶外观的要求比较低的小功率产品(通常功率≤0.5w)，如2835灯珠、emc系列灯珠等，且这类产品寿命较短。
3.对于特定性能需求的产品，如制作彩光(偏离黑体曲线的蓝光led芯片激发的非白光饱和的彩光颜色，如红色、绿色、金黄色、琥珀色等)led、低色温 (蓝光led芯片激发后沿着黑体曲线趋势上的区域色温低于2200k)led等，常规的封装方法，尤其由常规配比制备得到的荧光胶不再适用，需要高浓度的某种波段的荧光粉方能实现。在当前的制膜(为便于贴片制备荧光膜片)技术中，常使用折射率≥1.45的硅胶混合荧光粉对相应的荧光膜片进行制备。
4.对于折射率≥1.45的硅胶，在制备荧光膜片的过程中，常规的配比(硅胶: 荧光粉的质量比为1:(0.5～3))下，荧光胶在固化后较容易与其下部紧密接触的荧光膜支撑膜分离，但是当荧光粉浓度大到一定程度(由混合后荧光胶的状态确定，具体表现为混合荧光胶时较难搅拌，流动性较差，有明显的颗粒状；刷膜时几乎很难在支撑膜上成形，或刷膜后膜片表面不光滑，有明显的空洞/颗粒状)之后，无法制备得到外观平滑可正常使用的荧光膜片。因此有技术人员提出通过增加荧光胶中硅胶的配比，即降低荧光粉浓度增加荧光膜片厚度的方式达到目标色区点的位置。正常配比下，达到可成形而膜片表面不光滑的临界状态时，厚度通常≥120μm，在该方法下，增加后的膜片厚度通常≥160μm，这一厚度对于后续的工艺制程，将会较难操作，例如切割膜片将会花费更多的时间或需要更大的设备功率等，浪费人力物力财力；或由于膜片太厚，设备对膜片上下表面层的应力无法稳定控制，导致膜片表面凹凸不平不能达到生产要求。
5.有技术人员提出通过添加稀释剂的方式来调节荧光胶的流动性，以达到荧光胶可以操作制膜的目的，但是此种方法制成的荧光膜片固化后硬度通常较大，会使荧光膜片产生脆性，同样会在后续工艺操作中增加工艺成本，例如切割时需要特别注意荧光膜片的开裂问题等。


技术实现要素：

6.为了克服以上不足，本发明提供了一种荧光膜片及半导体发光装置，有效解决现有采用常规折射率≥1.45的硅胶制备用于彩光led、低色温led等半导体发光装置中的荧光膜片中，易出现的膜片凹凸不平有孔洞、开裂等技术问题。
7.本发明提供的技术方案为：
8.一方面，本发明提供了一种荧光膜片，所述荧光膜片中包括硅胶和荧光粉，所述硅
胶和荧光粉的质量比为1:(3～4)，且所述硅胶的折射率小于1.45。
9.进一步优选地，所述荧光膜片的厚度为40～135μm。
10.另一方面，本发明提供了一种半导体发光装置，所述半导体发光装置中包括蓝光led芯片，及贴于所述蓝光led芯片发光侧表面如上述的荧光膜片。
11.本发明提供的荧光膜片及半导体发光装置，使用折射率小于1.45的硅胶对荧光膜片进行制备，且制备中荧光粉与硅胶的质量比在(3～4):1，确保能够制备得到低色温(蓝光led芯片激发后沿着黑体曲线趋势上的区域色温低于2200k)/ 色区目标点距离坐标原点很远的色温(偏离黑体曲线的蓝光led芯片激发的非白光饱和的彩光颜色，如红色、绿色、金黄色、琥珀色等)的半导体发光装置。在制备过程中，不会出现荧光粉和硅胶混合后流动性很差、无法正常成膜的现象，可以达到能够正常使用的荧光膜片的外观标准，即表面光滑平整无空洞的膜片，且荧光膜片不会过脆导致切割过程中出现开裂等问题。
附图说明
12.图1为本发明构一种实例中发光半导体装置光谱图。
具体实施方式
13.为了更清楚地说明本发明实施案例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
14.本发明提供了一种荧光膜片，该荧光膜片中包括硅胶和荧光粉，硅胶和荧光粉的质量比为1:(3～4)，且硅胶的折射率小于1.45，荧光膜片的厚度为40～135μm。在制备过程中，首先，根据质量配比称量好硅胶和荧光粉，均匀搅拌后真空脱泡；之后，在制膜机平台上放一张支撑膜，设定刮刀高度，并刮出相应厚度的荧光膜片，并将此膜片烘烤固化。最后，将整个荧光膜片放在测试机台上测试，对其性能进行测试。
15.区别于常规荧光膜片，该荧光膜片不再使用折射率≥1.45的硅胶，将其替换为折射率＜1.45的硅胶(在折射率≥1.45的硅胶与荧光粉能够正常成膜的质量配比(1:(0.5～3))下，使用折射率＜1.45的硅胶会出现荧光胶固化后无法与支撑膜分离的现象)，在膜片的制备过程中，不会出现荧光粉和硅胶混合后流动性很差、无法正常成膜的现象(相同质量配比下使用折射率≥1.45的硅胶无法成膜)，可以达到能够正常使用的荧光膜片的外观标准，即表面光滑平整无空洞的膜片，且正常厚度40～135μm。且在该荧光膜片中不需要添加稀释剂，不会导致荧光膜出现脆性，无需担心切割过程中会开裂。
16.基于此，本发明还提供了一种半导体发光装置，该半导体发光装置中包括蓝光led芯片，及贴于蓝光led芯片发光侧表面的如上述的荧光膜片。
17.在该半导体发光装置中，蓝光led芯片可以为垂直结构蓝光led芯片、倒装结构蓝光led芯片或正装结构蓝光led芯片，这里不做具体限定，根据半导体发光装置的需求将上述荧光膜片贴于其发光侧的表面即可。如一实例中，蓝光 led芯片为倒装结构蓝光led芯片，该荧光膜片贴于led芯片电极相对侧的出光面表面得到半导体发光装置。该半导体发光装置的色温沿着黑体曲线趋势上的区域低于2200k，或色区目标点距离坐标原点较远，如红
光目标坐标点 (0.67,0.31)、绿光目标坐标点(0.25,0.64)、琥珀光目标坐标点(0.57,0.42)、金黄光目标坐标点(0.44,0.40)等。另外，荧光膜片同样适用于大功率(功率＞1w) 半导体发光装置中。
18.以下通过实例对本发明荧光膜片的性能进一步说明：
19.实施例一：
20.目标为半导体发光装置发出峰值波长为645nm、色区坐标点为(0.67,0.31) 的红光，要实现这一目标，需要使用蓝光led芯片直接激发峰值波长为650nm 的红色荧光粉制备荧光膜片。
21.采用常规配比对荧光膜片进行制备时：
22.使用的原材料包括：道康宁硅胶oe6630(折射率1.536)和三菱红色荧光粉br101j，且红色荧光粉与硅胶的质量比为3。这一条件下，荧光胶流动性极差甚至完全无法搅动，无法成膜。
23.通过多次比例实验，可以正常成膜的红色荧光粉与硅胶的质量比最大为1.5 时，荧光胶可以自由流动并可制成膜片，但此时制备得到的荧光膜片厚度达 180μm，且膜片表面凹凸不平有多处孔洞。按照当前荧光膜片的工艺技术要求，成型可用的荧光膜片表面应当光滑平整无孔洞，因此，虽然按照该配比能够制成荧光膜片，但是该荧光膜片依旧无法正常使用。
24.采用本发明配比对荧光膜片进行制备时：
25.使用的原材料包括：道康宁硅胶oe6370(折射率1.41)制膜和三菱红色荧光粉br101j，且红色荧光粉与硅胶的质量比为3。在这一条件下，荧光胶有正常的流动性，可以正常成膜。制备得到的荧光膜片表面光滑无孔洞且表面平整，膜片厚度为128μm。经封装后测试半导体发光装置的峰值波长均值为642nm，满足要求，其中一次测试的如图1所示，从图中可以看出，在波长为643nm时，激发强度最高，此时纵坐标为1表示相对强度。表1为其中的2组测试数据，其中，if表示测试电流，φ表示光通量，x和y表示色区坐标点，tc表示色温。
26.表1：实例一半导体发光装置测试数据
27.序号if(ma)φ(im)xytc(k)峰值波长(nm)1349.830.730.67510.31211001643.12349.930.340.67690.31231001642
28.实施例二：
29.目标为半导体发光装置发出目标色温2000k、目标色区中心坐标点为 (0.5066，0.4158)的白光，要实现这一目标，需要使用蓝光led芯片直接激发混合荧光粉及硅胶混合而成的荧光胶制成的荧光膜片才可完成。
30.采用常规配比对荧光膜片进行制备时：
31.使用的原材料包括：道康宁硅胶oe6630(折射率1.536)、有研黄色荧光粉 0754h4占荧光粉总量63％、有研红色荧光粉hr61o占荧光粉总量37％，且混合荧光粉总量与硅胶的质量比为1.8。这一条件下，荧光胶可以自由流动并可制成膜片，但此时制备得到的荧光膜片厚度达178μm，且膜片表面凹凸不平有多处孔洞。按照当前荧光膜片的工艺技术要求，成型可用的荧光膜片表面应当光滑平整无孔洞，因此，虽然按照该配比能够制成荧光膜片，但是该荧光膜片依旧无法正常使用。
32.将荧光膜片制成正常可成膜厚度上限135μm时，经测试，命中的色区落点完全无法满足色温要求，处于坐标区域中心点为(0.42，0.343)的区域范围内。也就是说，虽然可以成膜，但是完全无法满足目标要求。
33.采用本发明配比对荧光膜片进行制备时：
34.使用的原材料包括：道康宁硅胶oe6370(折射率1.41)制膜、有研黄色荧光粉0754h4占荧光粉总量63％、有研红色荧光粉hr61o占荧光粉总量37％，且混合荧光粉总量与硅胶的质量比为3.5。在这一条件下，荧光胶有正常的流动性，可以正常成膜。制备得到的荧光膜片表面光滑无孔洞且表面平整，膜片厚度为135μm。经封装后测试半导体发光装置的命中坐标区域中心点为(0.52，0.41)，满足要求，表2为其中的5组测试数据。
35.表2：实例一半导体发光装置测试数据
36.序号if(ma)φ(lm)xytc(k)11050430.40.52240.417205921050430.70.52220.4178206631050428.50.52230.4167205841050427.80.52230.4167205851050430.30.52350.41772054
37.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。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。

技术特征：
1.一种荧光膜片，其特征在于，所述荧光膜片中包括硅胶和荧光粉，所述硅胶和荧光粉的质量比为1∶(3～4)，且所述硅胶的折射率小于1.45。2.如权利要求1所述的荧光膜片，其特征在于，所述荧光膜片的厚度为40～135μm。3.一种半导体发光装置，其特征在于，所述半导体发光装置中包括蓝光led芯片，及贴于所述蓝光led芯片发光侧表面的如权利要求1或2所述的荧光膜片。

技术总结
本发明提供了一种荧光膜片及半导体发光装置，其中荧光膜，包括硅胶和荧光粉，硅胶和荧光粉的质量比为1∶(3～4)，且硅胶的折射率小于1.45。其使用折射率小于1.45的硅胶对荧光膜片进行制备，且制备中荧光粉与硅胶的质量比在(3～4)∶1，确保能够制备得到低色温/色区目标点距离坐标原点很远的色温的半导体发光装置。在制备过程中，不会出现荧光粉和硅胶混合后流动性很差、无法正常成膜的现象，可以达到能够正常使用的荧光膜片的外观标准，即表面光滑平整无空洞的膜片，且荧光膜片不会过脆导致切割过程中出现开裂等问题。程中出现开裂等问题。程中出现开裂等问题。


技术研发人员：余泓颖 魏水林 江柳杨
受保护的技术使用者：江西省晶能半导体有限公司
技术研发日：2021.10.14
技术公布日：2022/3/8