LED封装师技能鉴定指导-中级工封装材料准备

1、 1 任 务LED封装师技能鉴定指导（中、高级工）LED封装师技能鉴定指导-中级工封装材料准备 封装材料1.1 金属材料在LED封装中，会用到金属材料的主要是键合线部分，因此，分析键合线的分类、性能及注意事项是非常重要的。（一）键合线的分类键合线按材质分类有金线、银线、银合金线、铝线和铜线。（二）金线与银合金线的性能比较金线的特点：性能稳定，价格高，电阻率相对比较大，断裂负荷比较小。银合金线的特点：比较软，对垫片无限制，断裂负荷大，电阻率一般，用于中高端封装产品。 封装材料1.1 金属材料（三）键合线的使用注意事项1）不能用手直接接触金线。2）放置时轴心应水平放置。3）除盖时不应碰线，避免线轴

2、飞出线盒。4）一定要轻拿轻放。5）应用镊子小心去掉始端胶带，不要碰伤金线，切记不要用手直接揭掉胶带，以免手指碰伤金线，使用时一定要注意始末标志，末端固定胶带一定不能揭掉。 封装材料1.2 绝缘体材料在LED封装中，封装胶水和衬底材料属于绝缘体部分。（一）LED封装胶水的材料、分类及应用（1）材料LED封装胶水的主要材料有环氧树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、有机硅材料等高透明材料。其中，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃等用做外层透镜材料；环氧树脂、改性环氧树脂、有机硅材料等主要作为封装材料，也可以作为透镜材料，而高性能有机硅材料是LED封装材料的发展方向之一。 封装材料1.2 绝缘体材料

3、（2）分类LED封装胶水根据材料组分可分为（3）LED胶材的应用固晶胶用于固定芯片，附有导热作用或导电作用，有固晶银胶（导电胶）、环氧树脂型固晶胶、硅树脂型固晶胶和特殊固晶胶四种。环氧树脂有机硅胶 封装材料1.2 绝缘体材料（二）LED衬底材料衬底材料一般有蓝宝石、硅（Si）、碳化硅（SiC）三种，砷化镓（GaAs）、氮化铝（AlN）、氧化锌（ZnO）、氮化镓（GaN）也可以做衬底材料。蓝宝石的缺点有导热性能不佳，且需要在芯片表面制作两个电极，减少了有效发光面积。硅衬底芯片电极可采用L型电极和V型电极两种接触方式。 封装材料1.3 荧光粉材料荧光粉是LED发光的关键性材料，对LED的发光颜色、

4、发光强度起到决定性的作用。因此，荧光粉的成分、特性、影响因素等是重要的知识基础。（一）LED常用荧光粉分类LED常用荧光粉按化学成分分类YAG铝酸盐荧光粉硅酸盐荧光粉氮化物荧光粉硫化物荧光粉优点是亮度高，发射峰宽，成本低，工艺成熟，应用广泛，黄粉效果较好优点是激发波段宽，绿粉和澄粉效果较好，化学稳定性和热稳定性良好。 封装材料1.3 荧光粉材料（二）彩色荧光粉的主要成分黄色荧光粉的组成分子式是Tb3Al5O12:Ce,Ga,Cd。黄绿色荧光粉的组成分子式是Y3Al5O12:Ce,Ga,Cd或(Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu。在白光LED的产生方式中，以“蓝光LED黄色荧光粉”的技术最为成熟

5、，这也是目前商品化白光LED的主要实现形式，其中所用的黄色荧光粉多为业界所熟悉的铝酸盐YAG:Ce和TAG:Ce。这两种比较起来，前者的发光效率好，后者的应用面较窄。近年来开发研究成功的LED黄色荧光粉还有硅酸盐如 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu。 封装材料1.3 荧光粉材料（三）荧光粉的特性荧光粉的主要特性包括晶体结构、结晶性、发光特性、色度、表面形态、粉体粒径、活化中心价数等。荧光粉的分析工具包括X光粉末绕射仪，用于分析荧光粉的纯度和晶体结构；光激发光光谱仪，用于分析荧光粉的激发光谱和放射光谱特性；反射式紫外光/可见光吸收光谱仪，用于分析荧光粉的吸收特性并借以研究其能量转换机制；电子

6、显微镜，用于分析荧光粉表面形态及粒径大小差异；X光吸收光谱近边缘结构，用于分析荧光粉活化中心的价数。 封装材料1.3 荧光粉材料（四）芯片与荧光粉的搭配绿色荧光粉配合黄色荧光粉和蓝色LED芯片，可获得高亮度白光LED；绿色荧光粉配合蓝光LED芯片，可以直接获得绿光LED；绿色荧光粉配合黄色荧光粉与蓝色LED芯片，可以获得冷色调白光LED；绿色荧光粉也可配合红色荧光粉与蓝色LED芯片而获得白光LED。白光LED的显色指数（CRI）与蓝色芯片、YAG荧光粉、相关色温等有关，其中最重要的是YAG荧光粉。 封装材料1.3 荧光粉材料（五）荧光粉配比的影响根据芯片的光谱特性、白光LED的色标范围和显色指

7、数要求选定荧光粉的种类和数量，主要影响白光LED的y方向的是光色、发光效率和显色指数。荧光粉的用量配比是根据白光LED的色标范围要求调整用量，主要影响白光LED的x值大小的是色温。 封装材料1.3 荧光粉材料（六）湿温度对荧光粉的影响荧光粉是在大于1000的高温条件下合成的，所以温度对荧光粉的性质影响不大。温度作为一项重要的考量因素，主要是针对铝酸盐类的荧光粉。铝酸盐稀土荧光粉的最大缺点是防湿性差，对水性不稳定，在水溶液中极易水解。即使空气中的水分也能使其发光亮度和余晖时间大大降低。大部分的硅酸盐是不溶于水的，硅酸盐的相对防湿性较好。 封装材料1.4 半导体材料（一）闪锌矿、金刚石结构大多数族

8、化合物半导体晶体是闪锌矿结构，而锗、硅等的金刚石结构则可以认为是闪锌矿结构的一个特例。闪锌矿结构的晶胞是由沿晶胞的对角线方向，相距1/4对角线长度的两种不同原子的面心立方布拉菲格子相套而成的。 封装材料1.4 半导体材料（二）半导体晶体材料的电学性质半导体晶体材料的电学性质，通常以一些描述材料中载流子的运动和行为来表征，包括费米能级和载流子、载流子的漂移和迁移率、电阻率和载流子浓度、寿命。载流子在电场作用下的运动称漂移，其漂移速度的度量是迁移率。电阻率和载流子浓度也是描述载流子运动的重要参数。寿命是反映材料中非平衡载流子复合行为的。 封装材料1.4 半导体材料（三）常见的半导体发光材料半导体发

9、光材料有砷化镓、磷化镓（GaP）、磷砷化镓（GaAsP）、镓铝砷（GaAlAs）、铝镓铟磷（AlGaInP）、铟镓氮（InGaN）等， 封装材料1.4 半导体材料（四）半导体发光材料的晶体结构自然界物质存在的形态大致可以分为固体、液体、气体三大类。晶体是指由原子、离子、分子或某些基团的重心有规则排列而成的固体。晶体又可分为单晶体和多晶体。单晶体是指其内部的原则都是有规则排列的晶体。半导体发光材料的晶体结构有闪锌矿结构、金刚石结构和纤锌矿结构等。 封装材料1.4 半导体材料（五）发光二极管材料的生长方法大多数族二元化合物半导体都能直接从熔体中生长单晶体，这些材料应用扩散、离子注入等技术以形成PN结，可以制成场效应管和双极型晶体管，也可以制造同质结构的便宜的LED，但GaAs和GaP都是在红外光谱区域。高亮度LED材料只能用外延技术生长。液相外延是早期较多用在GaP和GaAlAs材料生长。两种更现代的技术成为研制和生产先进器件的主要方法，那就是分子束外延和金属有机物化学气相沉淀。由于金属有机物化学气相沉淀