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大功率LED晶圆级封装荧光粉涂覆技术研究

余珊  
【摘要】:大功率发光二极管(light-emitting diode,LED)具有光效高、体积小、寿命长、节能环保等优点,已成为未来照明技术的主要发展方向。随着LED高密度、高集成化应用产品的增加,晶圆级封装(Wafer Level Packaging, WLP)开始进入LED封装市场,从而提高产品的一致性和可靠性,降低成本,实现批量化生产。WLP封装技术主要包括基底材料和制作、晶圆级贴片材料和工艺、荧光粉涂覆工艺、透镜阵列成型技术等,其中荧光粉涂覆工艺是影响白光LED光色品质的主要因素。本文提出了一种针对大功率LED晶圆级封装的模具法荧光粉胶层保形涂覆技术,并采用在荧光粉胶层上制作微结构图形来提高其出光效率。 文中首先建立了荧光粉胶层保形涂覆LED封装的光学模型,通过模拟仿真分析了一定大小荧光粉浓度下,荧光粉胶层宽度与厚度的变化对LED出光效率和空间颜色均匀性的影响,为模具法荧光粉涂覆工艺参数的选择提供了理论依据。其次,通过模具法荧光粉涂覆工艺实现了3×3LED封装阵列,在不同色温区域内封装得到的LED模块光通量与VisEra公司ALTIS3535系列白光LED的光通量相近,在有效光强的空间角度范围内,颜色均匀度达到了94.1%。同时,对3×3LED封装阵列进行了光色一致性测试,测试结果表明,封装阵列中任意一颗LED模块的光通量和色温偏差分别不超过5.73%和3.31%,满足晶圆级LED封装的一致性要求。最后,通过模具压印法在荧光粉胶层表面制作微结构图形,验证了采用荧光粉胶层表面微结构提高LED取光效率的有效性。实验结果表明,与表面光滑荧光粉胶层封装的LED相比,微圆柱形荧光粉胶层表面LED光效可提高8.3%,而采用微半球形荧光粉胶层表面可以提高10.1%。


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