大功率LED由于具有高光效、优良的节能性能和长寿命的特点,已经在各种照明领域得到广泛的应用,如汽车大灯、投影仪等。在现有封装工艺中,平面硅胶层和球帽形荧光粉层会引起黄圈现象,严重影响了LED的光色品质,降低了LED的取光效率、空间颜色均匀性等光学性能。为了获得高光色品质的白光LED,本文从调整荧光粉的分布和形貌的角度出发,研究大功率LED荧光粉涂覆技术,提出基于液滴挤压的远离荧光粉涂覆技术和基于方孔掩模板的晶圆级荧光粉涂覆技术。具体研究内容和创新点如下:1)针对典型的大功率LED,利用酒精-水液滴与纯硅胶的不相溶并形成明显的分层界面的特性,加工自由曲面结构,在自由曲面结构上点涂荧光胶,由此调整荧光粉层的分布,提高LED模块的颜色均匀性和出光效率。测试结果表明,在平均相关色温依次为4500 K,5500 K,6500 K,7500 K时,基于液滴挤压实现远离荧光粉涂覆的白光LED模块的最大相关色温偏差依次为245 K、549 K、812 K、1636 K,相比于传统点胶涂覆的白光LED模块,基于液滴挤压的远离荧光粉涂覆的白光LED模块最大相关色温偏差值分别降低了64.1%、61.7%、57.7%、41.2%。2)针对大功率倒装LED,通过构建CSP-LED封装结构的光学模型,模拟分析了荧光层的宽度和厚度对CSP-LED模块的出光效率和颜色均匀性的影响。仿真分析表明:当荧光层的宽度hwidth在1100μm～1600μm范围、厚度在200μm～450μm范围时,在相近的平均相关色温下,荧光胶层的宽度、荧光胶层的厚度对出光效率几乎没有影响;荧光层宽度hwidth尽可能小,荧光层厚度hthickness尽可能大,可以有效提高LED的颜色均匀性。3)针对大功率倒装LED,基于仿真分析的规律,设计了方孔掩模板,并利用方孔掩模板实现晶圆级荧光粉涂覆工艺,加工出CSP-LED阵列,然后分析了CSP-LED模块的光色品质与光色一致性,测试结果表明:平均相关色温为5615 K的CSP-LED模块,在-90°～90°视角范围内,颜色均匀度高达89.4%,而-75°～75°视角内,颜色均匀度高达96.1%;驱动电流从300 m A增大到400 m A,平均相关色温仅增大61 K,出光效率也仅降低了2.63%,因此在额定驱动电流350m A附近,CSP-LED的光色品质比较稳定。从整体来看,所有样品的平均相关色温都在5000 K～6000 K范围内,属于正白光的色温范围,样品间的最大相关色温差为509 K,与所有样品的平均色温相比,最大的色温偏差率不超过4.65%;所有样品的平均流明效率为123.46 lm/W,样品间的最大流明差值为15.86 lm/W,相对于平均流明效率的最大偏差率为6.61%;所有样品的平均出光效率为33.98%,样品间的最大出光效率偏差为4.59%。因此,基于方孔掩模板的晶圆级荧光粉涂覆能较好的满足LED产品一致性要求。