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LED封装工艺设计及优化

作　者: 李长春
导　师: 汤勇；赖梓源
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械工程
关键词: LED 封装荧光粉涂覆显色指数流明效率
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

发光二极管(LED)作为第四代照明光源,拥有广阔的发展前景和生命活力,是21世纪最具社会意义和经济价值的高新技术之一,在未来几十年内在节能减排方面将会扮演重大角色。LED封装位于其产业链的中间环节,承上启下,是涉及光学、热学、电学、材料、力学、机械等多个学科的新型交叉技术,具有复杂性。当前LED封装所面临的光色、可靠性以及成本问题严重制约了其在通用照明领域的发展,亟待科研工作者解决。本文以贴片式SMD小功率封装工艺设计和优化为研究内容,对LED封装产业和技术的现状和存在的问题做了较为深入的阐述,探索LED最佳光色的工艺参数及其影响机制,寻求低成本,高可靠性的封装工艺技术。通过多方面实验分析得到如下成果:1.本文对贴片式LED封装工艺做出细致而全面的规范,并且对焊线工艺进行参数优化,同时增加了等离子清洗工艺,有效提高了LED支架碗杯镀银层表面质量,使其金线键合拉伸强度相对于未经清洗时增加了24.6%,为LED可靠性及良率提供了保证。2.对荧光粉涂覆进行优化,形成的具有微凸半球形荧光粉层结构,提高了颜色均匀性;而对于普通自由点胶涂覆法,实践证明支架干燥与否对气泡的产生有重要作用;从LED一致性并结合亮度方面的因素综合考虑,粒径为8μm左右荧光粉在中等粘度硅胶和良好的时间控制下具有较好表现。3.芯片与荧光粉匹配性影响LED光色性能,通过对峰值波长450-452.5nm,半波长20nm的蓝光芯片与4种YAG荧光粉进行匹配,对样品进行分析测试,当目标色温为5700K时,从亮度、显色性和色坐标位置等光色方面综合比较,YAG03与此蓝光芯片具有良好的匹配性。4.通过LED光色影响因素分析实验,发现对于同种芯片和荧光粉制成的LED,在一定范围内,LED显色指数随着色温升高而升高;而对于同种荧光粉,当相关色温一定时,LED显色与蓝光芯片峰值波长也呈现规律性变化,峰值波长较高的LED具有较好的显色性;红色荧光粉对于补充LED光谱红光成分具有显著作用,当含量达10%时,LED显色指数从70增加到超过80,但由于红色荧光粉量子效率较低,且对光有吸收作用,因此流明效率会大幅降低;此外还探索了通电电流和结温温度对LED光学性能的影响。5.对小功率贴片式LED光衰原因做了分析,从其光衰实验结果看,对于正白LED,蓝光芯片的衰减占主要因素,而对于暖白LED,荧光粉衰减占主要方面。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
主要符号表  11-13
第一章绪论  13-25
  1.1 概述  13-16
    1.1.1 引言  13
    1.1.2 LED 发展历史  13-15
    1.1.3 LED 照明应用  15-16
  1.2 产业及研究现状  16-23
    1.2.1 国内外产业现状  16-18
    1.2.2 国内外研究现状  18-23
  1.3 课题的目的和意义  23
  1.4 课题的主要研究内容  23-25
第二章白光LED 封装理论基础  25-33
  2.1 引言  25
  2.2 白光LED 的生成方法  25-27
  2.3 LED 光学参数  27-31
    2.3.1 色度学原理  27-29
    2.3.2 光度学基础  29-31
  2.4 LED 几何光学模型  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章 SMD 白光LED 制备与改进  33-49
  3.1 引言  33
  3.2 LED 封装工艺流程  33-42
    3.2.1 LED 固晶  34-36
    3.2.2 焊线（金丝键合）  36-38
    3.2.3 荧光粉涂覆和烘烤  38-41
    3.2.4 储存和静电管理  41-42
  3.3 封装工艺优化  42-47
    3.3.1 焊线工艺优化  42-45
    3.3.2 荧光粉涂覆工艺优化  45-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章 LED 光色参数优化  49-69
  4.1 引言  49
  4.2 芯片与荧光粉匹配特性分析  49-53
  4.3 重要LED 封装材料对光色的影响  53-58
    4.3.1 荧光粉浓度变化对LED 光色影响  53-55
    4.3.2 荧光粉颗粒大小与硅胶粘度的影响  55-58
  4.4 LED 显色性影响因素  58-61
  4.5 LED 工作环境对光色影响  61-67
    4.5.1 LED 电参数影响  61-62
    4.5.2 温度对LED 光色影响  62-64
    4.5.3 LED 光衰现象  64-67
  4.6 本章小结  67-69
结论  69-71
参考文献  71-77
攻读硕士学位期间取得的研究成果  77-78
致谢  78-79
附件  79

LED封装工艺设计及优化

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