紫外LED封装中粘结材料的对比研究
发布时间：2021-07-23 20:03
随着可见光发光二极管（Light Emitting Diode,LED）技术的日渐成熟,产品利润也逐渐降低。相关厂商不得不寻找新的产品、新的利润增长点,与此同时随者紫外LED芯片技术的不断进步,紫外LED技术在越来越多的领域中开始得到广泛的应用。例如,紫外LED替代传统的高压汞灯用于粘结、固化等领域中的光致固化,不仅可以提高效率、节约能源更可以避免汞元素对环境的污染,这些优势让人们对紫外LED技术的前景充满期待,也让更多的人参与到了紫外LED相关技术的研究中去。由于紫外LED芯片的光效很低、紫外大能量光子极易打断高分子有机物的分子链、紫外应用所要求的功率密度很高,故紫外LED的封装技术不同于普通可见光LED的,采用新的材料、新的工艺技术来提高紫外LED的可靠性和性能参数是很有必要。本文主要针对紫外LED封装中的粘结材料的可靠性进行研究,使用一款新的粘结材料—纳米银焊膏,相比于现在普遍商用的粘结材料—导电银胶,纳米银焊膏具有更高的导热系数、更小的有机材料间隙。在导热、导电性能及可靠性方面具有更好的的表现,因此使用纳米银焊膏作为芯片的粘结材料时,可以使紫外LED器件应用到更高温度要求的环境...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
紫外光分类①真空紫外（VacuumUV）线，波长范围在100-200nm之间，只能存在于真
紫外 LED 封装粘结材料的可靠性研究空当中；②短波紫外线（Short Wave UV，UV-C），波长范围在 200-280nm 之间，主要用于消毒和成分分析；③中波紫外线（Middle Wave UV，UV-B），波长范围在 280-315nm 之间，主要用于医疗和生物分析；④长波紫外线（Long WaveUV,UV-A），主要用于固化和印刷等。2.1.1 紫外 LED 发光原理LED 是一种自发辐射的发光器件，其发光部分为 PN 结，在 PN 结上施加正向电压时注入少数载流子，少数载流子的发光复合就是 LED 的工作机理。那么什么是 PN 结呢？PN 结是由 P 型半导体和 N 型半导体材料相互接触时，由于接触面的载流子（P 型半导体主要是空穴，N 型半导体主要是电子）浓度存在差异，在接触面形成空间电荷区，这就是 PN 结。LED 的工作机理如图 2 所示。
紫外 LED 封装粘结材料的可靠性研究2.1.2 紫外 LED 封装技术LED 制造流程通常分为两部分，一是芯片制作，二是封装。芯片制作的大致流程为：外延片清洗－光刻－等离子刻蚀－扩散和键合－镀金－晶圆芯片－抛光－检验－划片－崩裂－晶粒－成品检测。封装对于芯片来说是必不可少的，它不光是有保护芯片和增强导热性能的作用，而且还起到桥梁的作用沟通芯片内部世界与外部电路。LED 封装的主要作用有（1）物理保护，（2）电器连接，（3）标准规格化。自 LED 被研发出来后，经过四十几年的发展。LED 封装经过长久 10 多年的发展，从支架式（Lead LED）到贴片式（SMD LED）再到功率型（Power LED）。图 3 所示为不同封装结构图片。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十三五”我国半导体照明产业发展展望[J]. 吴玲. 集成电路应用. 2017(04)
[2]高热导率纳米银胶的可靠性研究[J]. 徐达,常青松,杨彦峰. 电子元件与材料. 2017(02)
[3]焊接层空洞率对LED背光源组件热阻的影响[J]. 刘志慧,柴广跃,闫星涛,刘琪,罗剑生. 照明工程学报. 2016(06)
[4]新一代功率芯片耐高温封装连接国内外发展评述[J]. 冯洪亮,黄继华,陈树海,赵兴科. 焊接学报. 2016(01)
[5]浅谈紫外LED芯片的应用与发展[J]. 袁章洁. 科技创新导报. 2015(30)
[6]LED的原理、术语、性能及应用[J]. 刘全恩. 电视技术. 2012(24)
[7]照明用大功率发光二极管封装材料的优化设计[J]. 刘一兵,戴瑜兴,黃志刚. 光子学报. 2011(05)
[8]真空环境下的共晶焊接[J]. 霍灼琴,杨凯骏. 电子与封装. 2010(11)
[9]白光LED能量转换效率的研究[J]. 宋国华,宋建新,缪建文,李雅丽,蔡红. 半导体技术. 2008(07)
[10]温度和电流对白光LED发光效率的影响[J]. 王健,黄先,刘丽,吴庆,褚明辉,张立功,侯凤勤,刘学彦,赵成久,范翊,罗劲松,蒋大鹏. 发光学报. 2008(02)
博士论文
[1]大功率白光LED照明器件中散热问题的研究[D]. 程婷.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]LED封装用导电银胶的研发与制备[D]. 丁宇辉.上海交通大学 2015
[2]蓝宝石CMP加工机理与工艺技术的研究[D]. 吴健.浙江工业大学 2012
本文编号：3299945
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
紫外光分类①真空紫外（VacuumUV）线，波长范围在100-200nm之间，只能存在于真
紫外 LED 封装粘结材料的可靠性研究空当中；②短波紫外线（Short Wave UV，UV-C），波长范围在 200-280nm 之间，主要用于消毒和成分分析；③中波紫外线（Middle Wave UV，UV-B），波长范围在 280-315nm 之间，主要用于医疗和生物分析；④长波紫外线（Long WaveUV,UV-A），主要用于固化和印刷等。2.1.1 紫外 LED 发光原理LED 是一种自发辐射的发光器件，其发光部分为 PN 结，在 PN 结上施加正向电压时注入少数载流子，少数载流子的发光复合就是 LED 的工作机理。那么什么是 PN 结呢？PN 结是由 P 型半导体和 N 型半导体材料相互接触时，由于接触面的载流子（P 型半导体主要是空穴，N 型半导体主要是电子）浓度存在差异，在接触面形成空间电荷区，这就是 PN 结。LED 的工作机理如图 2 所示。
紫外 LED 封装粘结材料的可靠性研究2.1.2 紫外 LED 封装技术LED 制造流程通常分为两部分，一是芯片制作，二是封装。芯片制作的大致流程为：外延片清洗－光刻－等离子刻蚀－扩散和键合－镀金－晶圆芯片－抛光－检验－划片－崩裂－晶粒－成品检测。封装对于芯片来说是必不可少的，它不光是有保护芯片和增强导热性能的作用，而且还起到桥梁的作用沟通芯片内部世界与外部电路。LED 封装的主要作用有（1）物理保护，（2）电器连接，（3）标准规格化。自 LED 被研发出来后，经过四十几年的发展。LED 封装经过长久 10 多年的发展，从支架式（Lead LED）到贴片式（SMD LED）再到功率型（Power LED）。图 3 所示为不同封装结构图片。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十三五”我国半导体照明产业发展展望[J]. 吴玲. 集成电路应用. 2017(04)
[2]高热导率纳米银胶的可靠性研究[J]. 徐达,常青松,杨彦峰. 电子元件与材料. 2017(02)
[3]焊接层空洞率对LED背光源组件热阻的影响[J]. 刘志慧,柴广跃,闫星涛,刘琪,罗剑生. 照明工程学报. 2016(06)
[4]新一代功率芯片耐高温封装连接国内外发展评述[J]. 冯洪亮,黄继华,陈树海,赵兴科. 焊接学报. 2016(01)
[5]浅谈紫外LED芯片的应用与发展[J]. 袁章洁. 科技创新导报. 2015(30)
[6]LED的原理、术语、性能及应用[J]. 刘全恩. 电视技术. 2012(24)
[7]照明用大功率发光二极管封装材料的优化设计[J]. 刘一兵,戴瑜兴,黃志刚. 光子学报. 2011(05)
[8]真空环境下的共晶焊接[J]. 霍灼琴,杨凯骏. 电子与封装. 2010(11)
[9]白光LED能量转换效率的研究[J]. 宋国华,宋建新,缪建文,李雅丽,蔡红. 半导体技术. 2008(07)
[10]温度和电流对白光LED发光效率的影响[J]. 王健,黄先,刘丽,吴庆,褚明辉,张立功,侯凤勤,刘学彦,赵成久,范翊,罗劲松,蒋大鹏. 发光学报. 2008(02)
博士论文
[1]大功率白光LED照明器件中散热问题的研究[D]. 程婷.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]LED封装用导电银胶的研发与制备[D]. 丁宇辉.上海交通大学 2015
[2]蓝宝石CMP加工机理与工艺技术的研究[D]. 吴健.浙江工业大学 2012
本文编号：3299945
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