[发明专利]一种用于制备LED封装用玻璃荧光层的浆料

说明书

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，主要涉及大功率发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)光源的封装技术，尤其是浆料制备技术。

技术背景

白光二极管照明，也称半导体白光照明。真正发射白光的LED是不存在的，因为LED的特点是只发射一个波长，需要利用红、绿、蓝三基色的半导体发光二极管芯片的合理组合合成白光，或在发射蓝光的基料(芯片)上覆盖转换材料(荧光粉)，这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光，于是得到蓝光和黄光的混合物，在肉眼看来是白色的。

在LED使用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时产生的损失，主要包括以下三个方面：芯片内部结构缺陷以及材料的吸收；光子在出射界面由于折射率差引起的反射损失；以及由于入射角大于全反射临界角而引起的全反射损失。因此，很多光线无法从芯片中出射到外部。通过在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的硅胶，处于芯片和空气之间，从而有效减少了光子在界面的损失，提高了出光效率。加入荧光粉后的硅胶，被蓝光芯片激发，可出射白光。此外，硅胶的作用还包括对芯片进行机械保护，应力释放，并作为一种光导结构，加强散热，以降低芯片结温，提高LED性能。目前常用的灌封胶包括环氧树脂和硅胶，硅胶优于环氧树脂。研究表明，提高硅胶折射率可有效减少折射率物理屏障带来的光子损失，提高外量子效率，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。目前广泛采用的荧光粉涂覆工艺是人工点胶涂覆，容易造成荧光粉涂覆层的厚度不均匀，直接影响出光的均匀性，增加工艺的复杂性。

玻璃与荧光体的结合是解决传统荧光粉涂覆方式所带来的一系列问题的一个方向。发明专利CN102121591A公开了一种LED光源及荧光体的制备方法，用整体型的玻璃荧光体取代传统白光LED有机封装荧光层，解决白光LED器件的老化问题，与现有市售荧光粉相比，该专利提出的荧光激发品种单一，采用的锗酸盐和碲酸盐玻璃体系价格高昂，且需要制备整体的封装玻璃荧光层，成型工艺复杂。发明专利CN101643315A公开了一种白光LED用低熔点荧光玻璃的制备方法，但该专利公开的配方B₂O₃及氧化钠含量过高，易于水解，不适用于采用水基浆料的涂布工艺制备荧光层。

为了确保低熔点玻璃烧成范围宽和适用于水基浆料的制备，应严格控制配方中钠盐和B₂O₃，尽量采用硼酸替代全部或部分硼砂，同时需要加入一定量的SiO₂，以确保低熔点玻璃不发生水解反应。低温玻璃的配方选择还要考虑到基体材料的热膨胀系数，以保证玻璃荧光涂层经烧结后不发生剥离。

本发明专利提出了一种用于制备LED封装用玻璃荧光层的浆料，采用目前成熟的荧光粉混合低熔点玻璃粉，经添加浆料添加剂后制备成水基浆料。该浆料采用了以SiO₂为主要的玻璃网络形成物，并在大幅降低硼酸盐含量的同时，以硼酸取代硼砂，有效提高了低熔点玻璃的抗水性能。浆料涂覆在玻璃等基体表面后经烧结可形成玻璃荧光层，可替代硅胶或整体玻璃型的白光LED荧光层。该玻璃荧光层可解决硅胶易老化、易潮解而整体玻璃型成本高、制备复杂等问题，采用廉价的原材料制备出低熔点玻璃粉，掺入目前市售成熟的荧光粉共同烧结在玻璃或微晶玻璃等基体上，比已有的整体型玻璃荧光层专利制备技术成本低、发光性能好。有利于延长大功率LED照明器件的使用寿命。本发明采用浆料涂覆工艺制备荧光层，操作简单，制造成本低、使用范围广。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种用于制备LED用玻璃荧光层的浆料，用于制备LED用玻璃荧光层，该技术工艺简单，可延长白光LED光源的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

所述的一种用于制备LED封装用玻璃荧光层的浆料，由低熔点玻璃粉、荧光粉及浆料添加剂组成；制备的浆料质量百分含量为：低熔点玻璃粉：25～40％，荧光粉：3～10％，水：40～60％，分散剂：0.1～1％，增稠剂：0.1～9％。

所述的低熔点玻璃粉具有透明、抗水解的性能，其氧化物质量百分比配方为：

SiO₂    40～55％，

Al₂O₃   1～5％，

K₂O     8～18％，

TiO₂    0～3％，