水滴凝结法制备微结构及其硅基LED封装应用
发布时间：2021-09-05 10:56
多基色无荧光粉LED以其高品质、高可靠性的优点成为下一代半导体照明的必然趋势。对于多基色LED封装模块,光提取效率和空间颜色均匀性是评价其性能的关键指标之一。传统的封装结构无法同时满足多基色无荧光粉LED对高光提取效率和高空间颜色均匀性的要求,这限制了其在高品质照明领域的发展。本文基于表面微结构阵列在光提取和混光方面的显著优势,提出一种新的基于主动制冷的水滴凝结压印技术,在紫外聚合物薄膜表面实现不同形貌的凹形微结构阵列的制备。将所制备的表面凹形微结构阵列紫外聚合物薄膜应用在多基色LED封装中能有效提高其光提取效率和空间颜色均匀性。与传统的表面微结构阵列制备工艺相比,本技术方案具有工艺简单、成本低和形貌灵活可控的优点。全文具体研究内容如下:理论分析了水滴与聚合物胶体的相互作用过程,验证了工艺的可行性。同时分析了不同表面张力对水滴-胶体相互作用的影响。结果表明,表面张力是调节微结构形貌的关键因素。搭建实验平台并开展基于主动制冷水滴凝结的表面微结构阵列制备实验。通过改变水滴的凝结温度、凝结时间、牺牲层材料种类和体积,实现对微结构的大小、间距和截面形貌的调控。基于主动制冷水滴凝结法,通过调节制...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＬＥＤ在显示、照明和通信领域的应用??裸露的ＬＥＤ芯片和金线十分脆弱，常常采用硅胶作为封装材料对其进行保??
?第１章绪论???护。然而当光线从ＬＥＤ芯片发出经过硅胶－空气界面时，由于硅胶的折射率大于??空气的折射率，大量光线在界面处会发生全反射进而被ＬＥＤ封装基板和芯片吸??收，最终导致大量的光损耗［１４－１６］。同时多颗ＬＥＤ芯片位置分布存在差异，使封??装模块出光在空间不同视角存在差异，导致其色温在空间分布不均匀，光照射在??目标平面上会出现分色的现象［１７－２（）］。??｜ｘ??ｍｍａｒｎｊｄ??ＬｔＤ?Ｉ?ＦＩ＞?Ｉ．Ｆ．Ｄ?ＬＥＤ?ＬＥＤ?Ｗ??图１．２?（ａ）多基色ＬＥＤ封装示意图；（ｂ）、（ｃ）ＬＥＤ出光不均匀问题??为了解决传统封装出光效率低的问题和提高多基色白光ＬＥＤ的空间颜色均??匀性，国内外学着开展了大量工作，包括在封装硅胶中添加Ｓｉ０２颗粒［２１＿２２］、??Ｚｒ０２［２３］、Ｔｉ０２［２４］和ＺｎＯ［２５］等散射颗粒，或者设计如反光杯［气自由曲面透镜間??和具有微结构阵列的薄膜［２８＿Ｍ］等光学结构，这些方法通过增加光的散射从而达??到混光的目的。在这些方法中，微结构阵列薄膜备受关注，因为微结构阵列薄膜??不仅可以提高多基色白光ＬＥＤ的混光效果还可以增加其出光效率。实际上，微??结构阵列薄膜在ＬＥＤ封装、三维成像、显示、传感器和太阳能电池等领域都有??广泛的应用［３１＿３４］。因此，研究大面积、低成本且形貌参数灵活可控的微结构制备??工艺具有非常重要的现实意义。??（ａ）?？．?（ｂ）?細；＝二（Ｃ．）??＃?％银％級费?＇?ｆｌｉｇｈｔ?ｈｙｃｒ?广．??？．；．ｉ?．ｖｙｖ?＊?夸?Ｂａ?＋?Ｉ?（）??Ｍ?＾?？＊?—丨，ｘ／ｊ．，?／?■ＵＳ?ＪＬ＿ｉ／?ｖ?ｉ．ｎ?
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【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体黄光发光二极管新材料新器件新设备[J]. 江风益,刘军林,张建立,徐龙权,丁杰,王光绪,全知觉,吴小明,赵鹏,刘苾雨,李丹,王小兰,郑畅达,潘拴,方芳,莫春兰. 物理学报. 2019(16)
[2]热纳米压印技术的研究进展[J]. 韩丽娟,孙洪文,殷敏琪,王海滨. 传感器与微系统. 2019(04)
[3]五基色LED照明光源技术进展[J]. 刘军林,莫春兰,张建立,王光绪,徐龙权,丁杰,李树强,王小兰,吴小明,潘拴,方芳,全知觉,郑畅达,郭醒,陈芳,江风益. 照明工程学报. 2017(01)
[4]Angular color uniformity enhancement of white light-emitting diodes by remote micro-patterned phosphor film[J]. Shudong Yu,Zongtao Li,Guanwei Liang,Yong Tang,Binhai Yu,Kaihang Chen. Photonics Research. 2016(04)
[5]LED背光显示器对不同年龄人视网膜照度、节律效应和蓝光危害的影响[J]. 饶丰,朱锡芳,徐安成,褚静,张燕. 光子学报. 2015(04)
[6]飞秒激光诱导有机薄膜自组装微结构[J]. 张子辰,马洪良,安保礼,韩咏梅,刘丽萍. 强激光与粒子束. 2014(08)
[7]纳米压印光刻技术的研究与发展[J]. 陈建刚,魏培,陈杰峰,赵知辛,何雅娟. 陕西理工学院学报(自然科学版). 2013(05)
[8]多反光杯LED封装技术的应用研究[J]. 王彬,高益庆,付晓辉,李凤,罗宁宁,万军,王国贵,许广涛. 半导体光电. 2013(04)
[9]COB封装对LED光学性能影响的研究[J]. 祁姝琪,丁申冬,郑鹏,秦会斌. 电子与封装. 2012(03)
[10]侧背光式三色RGB LED混色技术研究[J]. 杨芳,张小芸,王勇. 光电子技术. 2011(04)
博士论文
[1]LED室内照明舒适性视觉评价方法及技术的研究[D]. 王庆.浙江大学 2015
[2]微纳米结构增强蓝光LED发光效率的研究[D]. 陈新莲.山东大学 2013
[3]大功率LED封装设计与制造的关键问题研究[D]. 刘宗源.华中科技大学 2010
[4]激光干涉光刻技术[D]. 张锦.四川大学 2003
硕士论文
[1]高显色可调色温LED白光的研究[D]. 郑利红.东华大学 2010
本文编号：3385221
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＬＥＤ在显示、照明和通信领域的应用??裸露的ＬＥＤ芯片和金线十分脆弱，常常采用硅胶作为封装材料对其进行保??
?第１章绪论???护。然而当光线从ＬＥＤ芯片发出经过硅胶－空气界面时，由于硅胶的折射率大于??空气的折射率，大量光线在界面处会发生全反射进而被ＬＥＤ封装基板和芯片吸??收，最终导致大量的光损耗［１４－１６］。同时多颗ＬＥＤ芯片位置分布存在差异，使封??装模块出光在空间不同视角存在差异，导致其色温在空间分布不均匀，光照射在??目标平面上会出现分色的现象［１７－２（）］。??｜ｘ??ｍｍａｒｎｊｄ??ＬｔＤ?Ｉ?ＦＩ＞?Ｉ．Ｆ．Ｄ?ＬＥＤ?ＬＥＤ?Ｗ??图１．２?（ａ）多基色ＬＥＤ封装示意图；（ｂ）、（ｃ）ＬＥＤ出光不均匀问题??为了解决传统封装出光效率低的问题和提高多基色白光ＬＥＤ的空间颜色均??匀性，国内外学着开展了大量工作，包括在封装硅胶中添加Ｓｉ０２颗粒［２１＿２２］、??Ｚｒ０２［２３］、Ｔｉ０２［２４］和ＺｎＯ［２５］等散射颗粒，或者设计如反光杯［气自由曲面透镜間??和具有微结构阵列的薄膜［２８＿Ｍ］等光学结构，这些方法通过增加光的散射从而达??到混光的目的。在这些方法中，微结构阵列薄膜备受关注，因为微结构阵列薄膜??不仅可以提高多基色白光ＬＥＤ的混光效果还可以增加其出光效率。实际上，微??结构阵列薄膜在ＬＥＤ封装、三维成像、显示、传感器和太阳能电池等领域都有??广泛的应用［３１＿３４］。因此，研究大面积、低成本且形貌参数灵活可控的微结构制备??工艺具有非常重要的现实意义。??（ａ）?？．?（ｂ）?細；＝二（Ｃ．）??＃?％银％級费?＇?ｆｌｉｇｈｔ?ｈｙｃｒ?广．??？．；．ｉ?．ｖｙｖ?＊?夸?Ｂａ?＋?Ｉ?（）??Ｍ?＾?？＊?—丨，ｘ／ｊ．，?／?■ＵＳ?ＪＬ＿ｉ／?ｖ?ｉ．ｎ?
?第１章绪论???护。然而当光线从ＬＥＤ芯片发出经过硅胶－空气界面时，由于硅胶的折射率大于??空气的折射率，大量光线在界面处会发生全反射进而被ＬＥＤ封装基板和芯片吸??收，最终导致大量的光损耗［１４－１６］。同时多颗ＬＥＤ芯片位置分布存在差异，使封??装模块出光在空间不同视角存在差异，导致其色温在空间分布不均匀，光照射在??目标平面上会出现分色的现象［１７－２（）］。??｜ｘ??ｍｍａｒｎｊｄ??ＬｔＤ?Ｉ?ＦＩ＞?Ｉ．Ｆ．Ｄ?ＬＥＤ?ＬＥＤ?Ｗ??图１．２?（ａ）多基色ＬＥＤ封装示意图；（ｂ）、（ｃ）ＬＥＤ出光不均匀问题??为了解决传统封装出光效率低的问题和提高多基色白光ＬＥＤ的空间颜色均??匀性，国内外学着开展了大量工作，包括在封装硅胶中添加Ｓｉ０２颗粒［２１＿２２］、??Ｚｒ０２［２３］、Ｔｉ０２［２４］和ＺｎＯ［２５］等散射颗粒，或者设计如反光杯［气自由曲面透镜間??和具有微结构阵列的薄膜［２８＿Ｍ］等光学结构，这些方法通过增加光的散射从而达??到混光的目的。在这些方法中，微结构阵列薄膜备受关注，因为微结构阵列薄膜??不仅可以提高多基色白光ＬＥＤ的混光效果还可以增加其出光效率。实际上，微??结构阵列薄膜在ＬＥＤ封装、三维成像、显示、传感器和太阳能电池等领域都有??广泛的应用［３１＿３４］。因此，研究大面积、低成本且形貌参数灵活可控的微结构制备??工艺具有非常重要的现实意义。??（ａ）?？．?（ｂ）?細；＝二（Ｃ．）??＃?％银％級费?＇?ｆｌｉｇｈｔ?ｈｙｃｒ?广．??？．；．ｉ?．ｖｙｖ?＊?夸?Ｂａ?＋?Ｉ?（）??Ｍ?＾?？＊?—丨，ｘ／ｊ．，?／?■ＵＳ?ＪＬ＿ｉ／?ｖ?ｉ．ｎ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体黄光发光二极管新材料新器件新设备[J]. 江风益,刘军林,张建立,徐龙权,丁杰,王光绪,全知觉,吴小明,赵鹏,刘苾雨,李丹,王小兰,郑畅达,潘拴,方芳,莫春兰. 物理学报. 2019(16)
[2]热纳米压印技术的研究进展[J]. 韩丽娟,孙洪文,殷敏琪,王海滨. 传感器与微系统. 2019(04)
[3]五基色LED照明光源技术进展[J]. 刘军林,莫春兰,张建立,王光绪,徐龙权,丁杰,李树强,王小兰,吴小明,潘拴,方芳,全知觉,郑畅达,郭醒,陈芳,江风益. 照明工程学报. 2017(01)
[4]Angular color uniformity enhancement of white light-emitting diodes by remote micro-patterned phosphor film[J]. Shudong Yu,Zongtao Li,Guanwei Liang,Yong Tang,Binhai Yu,Kaihang Chen. Photonics Research. 2016(04)
[5]LED背光显示器对不同年龄人视网膜照度、节律效应和蓝光危害的影响[J]. 饶丰,朱锡芳,徐安成,褚静,张燕. 光子学报. 2015(04)
[6]飞秒激光诱导有机薄膜自组装微结构[J]. 张子辰,马洪良,安保礼,韩咏梅,刘丽萍. 强激光与粒子束. 2014(08)
[7]纳米压印光刻技术的研究与发展[J]. 陈建刚,魏培,陈杰峰,赵知辛,何雅娟. 陕西理工学院学报(自然科学版). 2013(05)
[8]多反光杯LED封装技术的应用研究[J]. 王彬,高益庆,付晓辉,李凤,罗宁宁,万军,王国贵,许广涛. 半导体光电. 2013(04)
[9]COB封装对LED光学性能影响的研究[J]. 祁姝琪,丁申冬,郑鹏,秦会斌. 电子与封装. 2012(03)
[10]侧背光式三色RGB LED混色技术研究[J]. 杨芳,张小芸,王勇. 光电子技术. 2011(04)
博士论文
[1]LED室内照明舒适性视觉评价方法及技术的研究[D]. 王庆.浙江大学 2015
[2]微纳米结构增强蓝光LED发光效率的研究[D]. 陈新莲.山东大学 2013
[3]大功率LED封装设计与制造的关键问题研究[D]. 刘宗源.华中科技大学 2010
[4]激光干涉光刻技术[D]. 张锦.四川大学 2003
硕士论文
[1]高显色可调色温LED白光的研究[D]. 郑利红.东华大学 2010
本文编号：3385221
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