第七章荧光粉、封装与散热剖析讲解
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2、平面式封装 （2）结构
3、表贴式封装 表面贴片LED（SMD）是一种新型的表面贴装式半导体发光器
件，具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。 其发光颜色可以是白光在内的各种颜色，可以满足表面贴装结构
的各种电子产品的需要，特别是手机、笔记本电脑。 应用最为广泛
3、表贴式封装
§6.2 LED的封装方式
成本低，便于大规模生产，主流制备方法。
喷雾热解法
喷雾热解法是将原材料溶于水或有机溶剂， 然后通过喷雾装置将其雾化喷入反应容器内，在 高温下使溶液迅速挥发，反应物发生热分解或其 它化学反应，生成与初始反应物不同的纳米粒子。
干燥所需时间短，可以获得组分均匀的颗粒。 操作简单，可连续进行生产。 容易产生有毒有害的腐蚀性气体 容易造成设备的老化和破损。
蓝光激发黄色荧光粉，可配合蓝光芯片产 生白光。
YAG:日亚专利，目前最主流的产品。
TAG:欧士朗专利，不容易做亮。
ZnS系, S易分解，恶臭且腐蚀支架，淘汰 产品。
N化物（CaSiAlON: Eu2+等)：稳定，激 发光谱宽，是优质红粉，但贵，40RMB/g 以上。
荧光粉的使用 就白光LED而言，荧光粉的使用是否合理，对其发光
效率影响较大。 首先要选用与芯片波长相匹配的高受激转换效率的荧
光粉； 其次是选用合适的载体胶调配荧光粉，并使其以良
好的涂布方式均匀而有效地覆盖在芯片的表面及四周，以 达到最佳的激发效果。
固相反应法的特点
合成温度高、反应时间长 粉体团聚严重，球磨后质量又降低 形貌不规则，粒径分布过大 容易产生杂相
第七章 荧光粉、封装与 散热
内容
荧光粉种类及制备方法 LED封装概述 LED封装工艺 LED散热设计
荧光粉分类
荧光粉是一种颗粒状发光材料，也称发光 粉或荧光体。
分类： 按余辉时间：长余辉材料，短余辉材料 按转换方式：上转换材料，下转换材料 按激发方式：光致发光，电致发光，
阴极射线发光 我们关注光致发光的灯用荧光粉，短余辉，
其中既有电参数又有光参数的设计及技术要求。 研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新 型LED走向实用、走向市场的产业化必经之路.
三、LED封装的方式的选择 对LED封装，要根据LED芯片的大小、功率大小来选
择合适的封装方式。
常用的LED芯片封装方式包括： 引脚式封装 平面式封装 表贴封装 食人鱼封装 功率型封装
一、封装的必要性 LED芯片只是一块很小的固体，它的两个电极要在
显微镜下才能看见，加入电流之后他才会发光。 在制作工艺上，除了要对LED芯片的两个电极进行
焊接，从而引出正极、负极之外，同时还需要对LED芯片 和两个电极进行保护。
二、封装的作用 实现输入电信号、 保护芯片正常工作、 输出可见光的功能，
水热合成法 水热合成法的原理是在密闭的容器中，
在水热条件下原始混合物进行反应的一种 合成方法。水热合成法在荧光粉的合成上 有独到之处，制备出的产品发光均匀、颗 粒度细小且分布均匀、不需研磨。
对设备要求高，产量低。
水热法制备的ZnO球形介观晶体
内容
荧光粉种类及制备方法 LED封装概述 LED封装工艺 LED散热设计
LED的封装方式
1. 引脚式封装 （1）引脚式封装结构
LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外型的引脚，常见的是 直径为5mm的圆柱型（简称Φ5mm）封装。
1、引脚式封装 （2）引脚式封装过程（Φ5mm引脚式封装） ① 将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上（一般称为支架）； ② 芯片的正极用金属丝键合连到另一引线架上； ③ 负极用银浆粘结在支架反射杯内或用金丝和反射杯引脚相连； ④ 然后顶部用环氧树脂包封，做成直径5mm的圆形外形
4、食人鱼式封装 （2）优点
食人鱼LED比φ3mm、φ5mm引脚式的管子传热快，从而可以延长器 件的使用寿命。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。 顶部包封的环氧树脂做成一定形状，采用不同的形状和材料性质（掺或 不掺散色剂）起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角。
3PIN支架 特点:可做两晶片LED.可共阴极或共阳极
3 PIN带杯支架
3 PIN侧光支架
4 PIN支架 特点:可做三晶片LED.可共阴极或共阳极
Eu3+窄红光， Eu2+，Ce3+宽带发光， Tb3+绿光。
稀土离子发光与在晶格中所处的对称环 境密切相关。
白光LED用荧光粉
适用激发波长：蓝光或近紫外光。 发光效率高：5微米以上至十几微米的球形
颗粒，结晶良好，无杂相。 稳定 无毒 生产成本低
YAG（Y3Al5O12:Ce3+)， TAG（ Tb3Al5O12:Ce3+)
下转换
目前荧光粉种类繁多，按基质材料包括铝 酸盐系，磷酸盐系，硅酸盐系，钨酸盐系， 钼酸盐系，硼酸盐系，钒酸盐系， ZnO,ZnS等II-VI族系，以及Y2O3， Gd2O3等稀土氧化物基质。 绝大多数基质均要采用254 nm或365 nm深紫外线激发。
常用的掺杂激活剂包括Ce,Eu,Tb等稀土元 素及Mn,Ag等非稀土元素。
4 PIN带杯支架
4 PIN侧光支架
LED金线
0.8MIL产品说明: 金含量≥99．99 ％，微量添加元 素总和0.01％
LED封装树脂
一般分A,B胶，按 1:1混合，加热能 加速其固化
银胶与导热胶
2、平面式封装 （1）原理
平面式封装LED器件是由多个LED芯片组合而成的结构型器件。 通过LED的适当连接（包括串联和并联）和合适的光学结构，可 构成发光显示器的发光段和发光点，然后由这些发光段和发光点组 成各种发光显示器，如数码管、“米”字管、矩阵管等。
4、食人鱼式封装 （1）结构
4、食人鱼式封装 （2）优点
为什么把着这种LED称为食人鱼，因为它的形状很像亚马孙河中 的食人鱼Piranha 。
食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支架是铜制 的，面积较大，因此传热和散热快。
LED点亮后， pn结产生的热量很快就可以由支架的四个支脚导 出到PCB的铜带上。
2、平面式封装 （2）结构
3、表贴式封装 表面贴片LED（SMD）是一种新型的表面贴装式半导体发光器
件，具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。 其发光颜色可以是白光在内的各种颜色，可以满足表面贴装结构
的各种电子产品的需要，特别是手机、笔记本电脑。 应用最为广泛
3、表贴式封装
§6.2 LED的封装方式
成本低，便于大规模生产，主流制备方法。
喷雾热解法
喷雾热解法是将原材料溶于水或有机溶剂， 然后通过喷雾装置将其雾化喷入反应容器内，在 高温下使溶液迅速挥发，反应物发生热分解或其 它化学反应，生成与初始反应物不同的纳米粒子。
干燥所需时间短，可以获得组分均匀的颗粒。 操作简单，可连续进行生产。 容易产生有毒有害的腐蚀性气体 容易造成设备的老化和破损。
蓝光激发黄色荧光粉，可配合蓝光芯片产 生白光。
YAG:日亚专利，目前最主流的产品。
TAG:欧士朗专利，不容易做亮。
ZnS系, S易分解，恶臭且腐蚀支架，淘汰 产品。
N化物（CaSiAlON: Eu2+等)：稳定，激 发光谱宽，是优质红粉，但贵，40RMB/g 以上。
荧光粉的使用 就白光LED而言，荧光粉的使用是否合理，对其发光
效率影响较大。 首先要选用与芯片波长相匹配的高受激转换效率的荧
光粉； 其次是选用合适的载体胶调配荧光粉，并使其以良
好的涂布方式均匀而有效地覆盖在芯片的表面及四周，以 达到最佳的激发效果。
固相反应法的特点
合成温度高、反应时间长 粉体团聚严重，球磨后质量又降低 形貌不规则，粒径分布过大 容易产生杂相
第七章 荧光粉、封装与 散热
内容
荧光粉种类及制备方法 LED封装概述 LED封装工艺 LED散热设计
荧光粉分类
荧光粉是一种颗粒状发光材料，也称发光 粉或荧光体。
分类： 按余辉时间：长余辉材料，短余辉材料 按转换方式：上转换材料，下转换材料 按激发方式：光致发光，电致发光，
阴极射线发光 我们关注光致发光的灯用荧光粉，短余辉，
其中既有电参数又有光参数的设计及技术要求。 研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新 型LED走向实用、走向市场的产业化必经之路.
三、LED封装的方式的选择 对LED封装，要根据LED芯片的大小、功率大小来选
择合适的封装方式。
常用的LED芯片封装方式包括： 引脚式封装 平面式封装 表贴封装 食人鱼封装 功率型封装
一、封装的必要性 LED芯片只是一块很小的固体，它的两个电极要在
显微镜下才能看见，加入电流之后他才会发光。 在制作工艺上，除了要对LED芯片的两个电极进行
焊接，从而引出正极、负极之外，同时还需要对LED芯片 和两个电极进行保护。
二、封装的作用 实现输入电信号、 保护芯片正常工作、 输出可见光的功能，
水热合成法 水热合成法的原理是在密闭的容器中，
在水热条件下原始混合物进行反应的一种 合成方法。水热合成法在荧光粉的合成上 有独到之处，制备出的产品发光均匀、颗 粒度细小且分布均匀、不需研磨。
对设备要求高，产量低。
水热法制备的ZnO球形介观晶体
内容
荧光粉种类及制备方法 LED封装概述 LED封装工艺 LED散热设计
LED的封装方式
1. 引脚式封装 （1）引脚式封装结构
LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外型的引脚，常见的是 直径为5mm的圆柱型（简称Φ5mm）封装。
1、引脚式封装 （2）引脚式封装过程（Φ5mm引脚式封装） ① 将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上（一般称为支架）； ② 芯片的正极用金属丝键合连到另一引线架上； ③ 负极用银浆粘结在支架反射杯内或用金丝和反射杯引脚相连； ④ 然后顶部用环氧树脂包封，做成直径5mm的圆形外形
4、食人鱼式封装 （2）优点
食人鱼LED比φ3mm、φ5mm引脚式的管子传热快，从而可以延长器 件的使用寿命。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。 顶部包封的环氧树脂做成一定形状，采用不同的形状和材料性质（掺或 不掺散色剂）起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角。
3PIN支架 特点:可做两晶片LED.可共阴极或共阳极
3 PIN带杯支架
3 PIN侧光支架
4 PIN支架 特点:可做三晶片LED.可共阴极或共阳极
Eu3+窄红光， Eu2+，Ce3+宽带发光， Tb3+绿光。
稀土离子发光与在晶格中所处的对称环 境密切相关。
白光LED用荧光粉
适用激发波长：蓝光或近紫外光。 发光效率高：5微米以上至十几微米的球形
颗粒，结晶良好，无杂相。 稳定 无毒 生产成本低
YAG（Y3Al5O12:Ce3+)， TAG（ Tb3Al5O12:Ce3+)
下转换
目前荧光粉种类繁多，按基质材料包括铝 酸盐系，磷酸盐系，硅酸盐系，钨酸盐系， 钼酸盐系，硼酸盐系，钒酸盐系， ZnO,ZnS等II-VI族系，以及Y2O3， Gd2O3等稀土氧化物基质。 绝大多数基质均要采用254 nm或365 nm深紫外线激发。
常用的掺杂激活剂包括Ce,Eu,Tb等稀土元 素及Mn,Ag等非稀土元素。
4 PIN带杯支架
4 PIN侧光支架
LED金线
0.8MIL产品说明: 金含量≥99．99 ％，微量添加元 素总和0.01％
LED封装树脂
一般分A,B胶，按 1:1混合，加热能 加速其固化
银胶与导热胶
2、平面式封装 （1）原理
平面式封装LED器件是由多个LED芯片组合而成的结构型器件。 通过LED的适当连接（包括串联和并联）和合适的光学结构，可 构成发光显示器的发光段和发光点，然后由这些发光段和发光点组 成各种发光显示器，如数码管、“米”字管、矩阵管等。
4、食人鱼式封装 （1）结构
4、食人鱼式封装 （2）优点
为什么把着这种LED称为食人鱼，因为它的形状很像亚马孙河中 的食人鱼Piranha 。
食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支架是铜制 的，面积较大，因此传热和散热快。
LED点亮后， pn结产生的热量很快就可以由支架的四个支脚导 出到PCB的铜带上。