YUANNENGJI Какво е LED?
LED е светлоизлъчващ диод на английски, което е полупроводниково твърдо светлоизлъчващо устройство. Той използва твърди полупроводникови чипове като светлоизлъчващи материали. Когато към двата края се приложи напрежение в права посока, носителите в полупроводника се рекомбинират, за да предизвикат фотонно излъчване и да генерират светлина. LED може директно да излъчва червено, жълто, синьо, зелено, циан, оранжево, лилаво, и бяла светлина. Първият търговски диод е произведен през 1960. Основната му структура е част от електролуминисцентен полупроводников материал, поставен върху стелаж с изводи, и след това запечатан с епоксидна смола наоколо, за да защити вътрешната сърцевина, така че LED има добра сеизмична устойчивост. 2. Защо LED е източник на светлина от четвърто поколение (зелено осветление )?
Класификация по механизма на излъчване на светлина на електрически източници на светлина:
Източници на светлина от първо поколение: резистор, излъчващ светлина, като лампи с нажежаема жичка.
Второ поколение източници на светлина: дъгова и газова светлина, като натриеви лампи.
Светлинни източници от трето поколение: фосфор, излъчващ светлина, като флуоресцентни лампи.
Светлинни източници от четвърто поколение: твърдотелни чипове, излъчващи светлина, като светодиоди.
Какви са механизмите за излъчване на светлина и принципите на работа на светодиодите?
Светодиодите са направени от съединения от III-IV група, като GaAs (галиев арсенид), GaP (галиев фосфид), GaAsP (галиев арсенид фосфид) и други полупроводници, и тяхната сърцевина е PN преход. Следователно, той има I-N характеристиките на общ P-N преход, Тоест, forward conduction, reverse cutoff, and breakdown characteristics. Освен това, under certain conditions, it also has light-emitting characteristics. Under forward voltage, electrons are injected from the N region into the P region, and holes are injected from the P region into the N region. A part of the minority carriers (minority carriers) that enter the other area recombine with the majority carriers (majority carriers) to emit light.
Какви са оптичните свойства на LED?
(1) The light emitted by LED is neither monochromatic nor broadband, but a balance between the two.
(2) The LED light source is similar to a point light source but not a point light source.
(3) The color of the light emitted by LED varies with the spatial direction.
(4) The junction temperature of the LED under constant current operation strongly affects the forward voltage VF.
Какви са различните начини за конструиране на LED?
Светодиодите имат различен химичен състав поради различните си цветове:
Например, червено: алуминий-индий-галиев фосфид
Зелено и синьо: индий-галиев-нитрид
Бялото и другите цветове се получават чрез смесване на трите основни цвята RGB в подходящи пропорции. Производственият процес на LED е подобен на този на полупроводниците, но точността на обработка не е толкова добра, колкото тази на полупроводниците, и текущата цена все още е сравнително висока.
Какви са дължините на вълните на различните цветове?
Спектралното разпределение на дължината на вълната на няколко често използвани ултра-ярки светодиода в Китай е 460-636 nm, и дължините на вълните са сини, зелено, жълто-зелено, жълто, жълто-оранжев, и червено от късо към дълго. Типичните пикови дължини на вълните на няколко често срещани цветни светодиода са:
Синьо – 470nm,
Синьо-зелено – 505nm,
Зелено – 525nm,
Жълто – 590nm,
портокал – 615nm,
червено – 625nm.
Какви са методите за опаковане на LED?
Метод на опаковане:
(1) Тип карфица (Лампа) LED опаковка,
(2) Повърхностен монтаж (SMD) тип ( SMT-LED) опаковка,
(3) Чип на борда (COB) LED опаковка,
(4) Система в опаковка (SiP) LED опаковка
(5) Лепене на вафли и чипове.
Какви са методите за класификация на LED?
1. Според цвета на светоизлъчващата тръба
Според цвета на светоизлъчващата тръба, може да се раздели на червено, оранжево, зелено (допълнително подразделени на жълто-зелени, стандартно зелено и чисто зелено), синя светлина, и така нататък. Освен това, някои светодиоди съдържат два или три цвята чипове.
Според това дали диодът, излъчващ светлина, е легиран с разсейващ агент или не, и дали е цветен или безцветен, гореспоменатите диоди, излъчващи светлина от различни цветове, също могат да бъдат разделени на четири типа: оцветен прозрачен, безцветен прозрачен, цветно разсейване и безцветно разсейване. Светодиоди от разсейващ тип и се използват като светлинни индикатори.
2. Според характеристиките на светлоизлъчващата повърхност на светлоизлъчващата тръба
Според характеристиките на светлоизлъчващата повърхност на светлоизлъчващата тръба, може да се раздели на кръгли лампи, квадратни лампи, правоъгълни лампи, повърхностни светоизлъчващи тръби, странични тръби, повърхностно монтирани микротръби, и така нататък. Кръглите лампи се класифицират в φ2 mm, φ4,4 мм, φ5 мм, φ8 мм, φ10mm и φ20mm според диаметрите им. В чужди страни, φ3mm светодиодите обикновено се записват като T-1; φ5mm като T-1(3/4); и φ4.4mm като T-1(1/4). Ъгълът на полустойността може да се използва за оценка на ъгловото разпределение на кръговия интензитет на светлината. Има три типа въз основа на ъгловото разпределение на интензитета на светлината:
(1) Висока насоченост. Обикновено, това е заострен епоксиден пакет или пакет с метална отразяваща кухина, и не се добавя разпръскващ агент. Ъгълът на полустойността е 5°～20° или по-малко, с висока насоченост. Може да се използва като локален източник на осветление, или се използва във връзка със светлинен детектор за формиране на автоматична система за откриване.
(2) Стандартен тип. Обикновено се използва като светлинен индикатор, неговият ъгъл на полустойност е 20°～45°.
(3) Тип разпръскване. Това е светлинен индикатор с по-голям ъгъл на видимост, ъгъл на полустойност от 45°～90° или повече, и по-голямо количество разпръскващ агент.
3. Според структурата на светодиода
Според структурата на светодиода, има пълно епоксидно капсулиране, епоксидно капсулиране на метална основа, епоксидно капсулиране на керамична основа и стъклено капсулиране.
4. Според интензитета на светлината и работния ток
Според интензитета на светлината и работния ток, има обикновени светодиоди за яркост (интензитет на светлината>10mcd); светодиоди със свръхвисока яркост (интензитет на светлината<100mcd); интензитета на светлината между 10 и 100mcd се нарича светодиод с висока яркост. Работният ток на общия светодиод е между десетки mA и десетки mA, докато работният ток на светодиода с нисък ток е под 2 mA (яркостта е същата като тази на обикновената светлоизлъчваща тръба).
В допълнение към горните методи за класификация, има и методи за класификация по материал на чипа и по функция.
Какви са стъпките на производствения процес на LED?
1. Процес:
а) Почистване: Използвайте ултразвуково почистване на PCB или LED скоба и изсушаване.
b) Монтаж: Подгответе сребърно лепило върху долния електрод на сърцевината на LED тръбата (голяма вафла) и го разширете. Поставете сърцевината на разширената тръба (голяма вафла) на кристалната маса. Използвайте кристална писалка, за да инсталирате сърцевината на тръбата една по една върху съответната подложка на PCB или LED конзола под микроскоп, и след това синтеровайте, за да втвърдите сребърното лепило.
c) Заваряване под налягане: Използвайте машина за заваряване на алуминиева или златна тел, за да свържете електрода към сърцевината на LED тръбата като проводник за инжектиране на ток. Светодиодът е директно монтиран на печатна платка, обикновено използвайки машина за заваряване на алуминиева тел. (Необходима е машина за заваряване на златна тел, за да се направи бяла светлина TOP-LED)
d) Опаковка: Използвайте епоксидна смола за защита на сърцевината на LED и заваръчната тел чрез дозиране. Дозирането върху PCB платка има строги изисквания за формата на колоида след втвърдяване, което е пряко свързано с яркостта на готовия източник на фоново осветление. Този процес ще поеме и задачата за разпръскване на фосфор (бяла светлина LED).
д) Заваряване: Ако източникът на подсветка е SMD-LED или друг пакетиран LED, светодиодът трябва да бъде заварен към печатната платка преди процеса на сглобяване.
f) Рязане на филм: Използвайте перфорираща машина за щанцоване на различни дифузионни филми, отразяващи филми, и така нататък. необходими за източника на фоново осветление.
ж) Сглобяване: Според изискванията на чертежа, ръчно инсталирайте различни материали на източника на фоново осветление в правилната позиция.
ч) Тестване: Проверете дали фотоелектричните параметри и равномерността на светлината на източника на задно осветяване са добри.
2. Задачата на LED опаковката
е да свържете външния проводник към електрода на LED чипа, защита на LED чипа в същото време, и играят роля за подобряване на ефективността на извличане на светлина. Ключовите процеси се монтират, пресоване и опаковане.
3. Форма за LED опаковка
Може да се каже, че LED опаковъчните форми са разнообразни, главно според различни сценарии на приложение със съответните външни размери, мерки за разсейване на топлината и ефекти на светлинния поток. Светодиодите се класифицират като Lamp-LED, TOP-LED, Страничен LED, SMD-LED, Светодиод с висока мощност, и така нататък. според опаковъчните форми.
4. LED процес на опаковане
5. Описание на процеса на опаковане
(1). Проверка на чипове
Микроскопско изследване: дали има механични повреди и ями (Локхил) върху повърхността на материала, дали размерът на чипа и размерът на електрода отговарят на изискванията на процеса, and whether the electrode pattern is complete.
(2). Chip expansion
Since LED chips are still closely arranged and the spacing is very small (about 0.1mm) after dicing, it is not conducive to the operation of the subsequent process. We use a film expander to expand the film of the bonded chip, so that the spacing of the LED chip is stretched to about 0.6mm. Manual expansion can also be used, but it is easy to cause problems such as chip falling and waste.
(3). Glue dispensing
Apply silver glue or insulating glue to the corresponding position of the LED bracket. (For GaAs and SiC conductive substrates, червено, жълто, and yellow-green chips with back electrodes, silver glue is used. For blue and green LED chips with sapphire insulating substrates, insulating glue is used to fix the chips.) Трудността на процеса се състои в контрола на количеството дозирано лепило. Има подробни изисквания към процеса за височината на колоида и мястото на дозиране на лепилото. Тъй като сребърното лепило и изолационното лепило имат строги изисквания за съхранение и употреба, събуждането, разбъркване, и времето за използване на сребърното лепило са въпроси, на които трябва да се обърне внимание в процеса.
(4). Подготовка на лепило
За разлика от дозирането на лепило, подготовката на лепилото е да използвате машина за подготовка на лепило, за да нанесете първо сребърно лепило върху задния електрод на светодиода, и след това инсталирайте светодиода със сребърно лепило на гърба на LED скобата. Ефективността на подготовката на лепилото е много по-висока от дозирането на лепилото, но не всички продукти са подходящи за процеса на приготвяне на лепило.
(5). Ръчно убождане
Поставете разширения LED чип (с или без лепило) върху приспособлението на убождащата маса, поставете LED скобата под осветителното тяло, и използвайте игла, за да пробиете LED чиповете един по един до съответната позиция под микроскоп. В сравнение с автоматичния монтаж, ръчното пробиване има предимството, че е лесно да се сменят различни чипове по всяко време, който е подходящ за продукти, които трябва да инсталират множество чипове.
(6). Автоматичен монтаж
Автоматичният монтаж всъщност съчетава двете стъпки на нанасяне на лепило и поставяне на чип. Първо, сребърно лепило (изолационно лепило) се прилага към LED конзолата, и след това LED чипът се засмуква и премества в позиция с вакуумна дюза, и след това поставен в съответната позиция на скобата. Основният процес на автоматичен монтаж е да се запознаете с програмирането на работата на оборудването, и в същото време регулирайте дозирането на лепилото и точността на монтаж на оборудването. При избора на дюза, опитайте се да използвате бакелитни дюзи, за да предотвратите повреда на повърхността на LED чипа, особено сините и зелените чипове трябва да са направени от бакелит. Тъй като стоманената дюза ще надраска текущия дифузионен слой върху повърхността на чипа.
(7). Агломериране
Целта на синтероването е да втвърди сребърното лепило. Агломерирането изисква наблюдение на температурата, за да се предотвратят дефекти на партидата. Температурата на синтероване на сребърно лепило обикновено се контролира при 150 ℃ и времето за синтероване е 2 часове. Според действителните условия, може да се регулира до 170 ℃ за 1 час. Изолационното лепило обикновено е 150 ℃ за 1 час. The silver glue sintering oven must be opened every 2 часове (или 1 час) to replace the sintered product according to the process requirements. It must not be opened at will in the middle. The sintering oven must not be used for other purposes to prevent pollution.
(8). Press welding
The purpose of press welding is to lead the electrode to the LED chip and complete the connection of the internal and external leads of the product. There are two types of LED press welding processes: gold wire ball welding and aluminum wire press welding. The right picture shows the process of aluminum wire press welding. Първо, press the first point on the LED chip electrode, then pull the aluminum wire to the top of the corresponding bracket, press the second point and then break the aluminum wire. В процеса на заваряване на топка със златна тел, топка е изгорена преди натискане на първата точка, и останалата част от процеса е подобна. Заваряването под налягане е ключово звено в LED опаковъчната технология. Основните неща, които трябва да се следят в процеса, са дъговидната форма на златната тел (алуминиева тел), формата на спойката, и напрежението. Задълбоченото изследване на процеса на заваряване под налягане включва много аспекти, като злато (алуминий) материал за тел, ултразвукова мощност, налягане при заваряване под налягане, избор на сплитер (стоманена дюза), траектория на движение на сплитера (стоманена дюза), и така нататък. (Фигурата по-долу е микроскопична снимка на спойките, притиснати от два различни сплитера при еднакви условия. Има разлики в микроструктурата на двете, което се отразява на качеството на продукта.) Тук няма да го повтаряме.
(9). Glue dispensing LED packaging mainly includes glue dispensing, potting, and molding. Basically, the difficulties in process control are bubbles, multiple missing materials, and black spots. The design mainly focuses on the selection of materials and the selection of epoxy and brackets with good combination. (General LEDs cannot pass the airtightness test) As shown in the right figure, TOP-LED and Side-LED are suitable for glue dispensing. Manual dispensing packaging requires a high level of operation (especially for white light LEDs). The main difficulty is to control the amount of dispensing, because the epoxy will thicken during use. The dispensing of white light LEDs also has the problem of phosphor precipitation causing light color difference.
(10). Glue encapsulation
Lamp-LED encapsulation adopts the form of encapsulation. Процесът на капсулиране е първо да се инжектира течен епоксид в кухината за формоване на LED, след това поставете натиснатата LED скоба, поставете го във фурна, за да оставите епоксида да се втвърди, и след това извадете светодиода от кухината, за да го оформите.
(11). Формована опаковка
Поставете пресованата LED скоба в Поставете я във формата, затворете горната и долната форма с хидравлична преса и ги вакуумирайте.
Поставете твърдия епоксид във входа на инжекционния канал, загрейте го, и го натиснете в канала на формата с хидравличен тласкач. Епоксидът навлиза във всеки жлеб за формоване на LED по протежение на канала и се втвърдява.
(12). Втвърдяване и последващо втвърдяване
Втвърдяването се отнася до втвърдяването на капсулования епоксид. Общите условия на епоксидно втвърдяване са 135 ℃ за 1 час. Формованата опаковка обикновено е при 150 ℃ за 4 минути.
(13). Пост-втвърдяване
Целта на втвърдяването е пълното втвърдяване на епоксида и термичното състаряване на светодиода. Пост-втвърдяването е много важно за подобряване на здравината на свързване между епоксида и скобата (PCB). Общите условия са 120 ℃ за 4 часове.
(14). Рязане и нарязване на кубчета
Тъй като светодиодите са свързани заедно (не индивидуално) по време на производството, Капсулираните в лампа светодиоди използват рязане, за да отрежат свързващите ребра на LED скобата. SMD-LED е на печатна платка, и машина за нарязване на кубчета е необходима за завършване на работата по разделяне. (15). Тестване
Тествайте фотоелектричните параметри на LED, проверете външните размери, и сортирайте LED продуктите според изискванията на клиента.
(16). Опаковка
Преброяване и пакетиране на готовите продукти. Свръхярките светодиоди изискват антистатична опаковка.