YUANNENGJI Was ist LED??
LED ist auf Englisch Light Emitting Diode, Dabei handelt es sich um ein festes lichtemittierendes Halbleiterbauelement. Als lichtemittierende Materialien werden feste Halbleiterchips verwendet. Wenn an beiden Enden eine Durchlassspannung anliegt, Die Träger im Halbleiter rekombinieren, um eine Photonenemission zu verursachen und Licht zu erzeugen. LED kann direkt rot emittieren, gelb, blau, Grün, Cyan, orange, lila, und weißes Licht. Die erste kommerzielle Diode wurde in hergestellt 1960. Seine Grundstruktur ist ein Stück elektrolumineszierendes Halbleitermaterial, auf ein Gestell mit Leitungen gelegt, und dann rundherum mit Epoxidharz versiegelt, um den inneren Kerndraht zu schützen, Daher weist die LED eine gute seismische Beständigkeit auf. 2. Warum ist LED die Lichtquelle der vierten Generation? (grüne Beleuchtung )?
Klassifizierung nach dem Lichtemissionsmechanismus elektrischer Lichtquellen:
Lichtquellen der ersten Generation: lichtemittierende Widerstände wie Glühlampen.
Lichtquellen der zweiten Generation: Bogen- und Gaslicht emittierende Lampen wie Natriumdampflampen.
Lichtquellen der dritten Generation: Leuchtstoff emittierende Leuchtstofflampen wie Leuchtstofflampen.
Lichtquellen der vierten Generation: lichtemittierende Festkörperchips wie LEDs.
Was sind die lichtemittierenden Mechanismen und Funktionsprinzipien von LEDs??
Leuchtdioden bestehen aus Verbindungen der III-IV-Gruppe, wie GaAs (Galliumarsenid), Lücke (Galliumphosphid), GaAsP (Galliumarsenidphosphid) und andere Halbleiter, und ihr Kern ist ein PN-Übergang. Deshalb, Es weist die I-N-Eigenschaften eines allgemeinen P-N-Übergangs auf, das heißt, Vorwärtsleitung, Rückwärtsabschaltung, und Ausfalleigenschaften. Zusätzlich, unter bestimmten Bedingungen, es hat auch lichtemittierende Eigenschaften. Unter Durchlassspannung, Elektronen werden von der N-Region in die P-Region injiziert, und Löcher werden von der P-Region in die N-Region injiziert. Ein Teil der Minderheitstransportunternehmen (Minderheitstransportunternehmen) die in den anderen Bereich gelangen, rekombinieren mit den Mehrheitsträgern (Mehrheitstransportunternehmen) Licht auszusenden.
Was sind die optischen Eigenschaften von LED??
(1) Das von LED ausgestrahlte Licht ist weder monochromatisch noch breitbandig, aber ein Gleichgewicht zwischen beiden.
(2) Die LED-Lichtquelle ähnelt einer Punktlichtquelle, ist jedoch keine Punktlichtquelle.
(3) Die Farbe des von LED ausgestrahlten Lichts variiert mit der Raumrichtung.
(4) Die Sperrschichttemperatur der LED im Konstantstrombetrieb beeinflusst stark die Durchlassspannung VF.
Welche verschiedenen Arten gibt es, LED zu konstruieren??
LEDs haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Farben unterschiedliche chemische Zusammensetzungen:
Zum Beispiel, rot: Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid
Grün und Blau: Indium-Gallium-Nitrid
Weiß und andere Farben entstehen durch Mischen der drei Grundfarben RGB in geeigneten Anteilen. Der Herstellungsprozess von LED ähnelt dem von Halbleitern, Die Verarbeitungsgenauigkeit ist jedoch nicht so gut wie bei Halbleitern, und die aktuellen Kosten sind immer noch relativ hoch.
Welche Wellenlängen haben verschiedene Farben??
Die spektrale Wellenlängenverteilung mehrerer in China häufig verwendeter ultraheller LEDs beträgt 460–636 nm, und die Wellenlängen sind blau, Grün, gelbgrün, gelb, gelb-orange, und rot von kurz nach lang. Die typischen Spitzenwellenlängen mehrerer gängiger Farb-LEDs sind:
Blau – 470Nm,
Blaugrün – 505Nm,
Grün – 525Nm,
Gelb – 590Nm,
Orange – 615Nm,
Rot – 625Nm.
Welche Verpackungsmethoden gibt es für LED??
Verpackungsmethode:
(1) Pin-Typ (Lampe) LED-Verpackung,
(2) Oberflächenmontage (SMD) Typ ( SMT-LED) Verpackung,
(3) Chip-on-Board (COB) LED Verpackung,
(4) System-in-Pack (Schluck) LED-Verpackung
(5) Waferbonden und Chipbonden.
Was sind die Klassifizierungsmethoden von LED??
1. Entsprechend der Farbe der Leuchtröhre
Entsprechend der Farbe der Leuchtröhre, es kann in Rot unterteilt werden, orange, Grün (weiter unterteilt in Gelbgrün, Standardgrün und reines Grün), blaues Licht, usw. Zusätzlich, Einige Leuchtdioden enthalten Chips in zwei oder drei Farben.
Je nachdem, ob die Leuchtdiode mit Streumittel dotiert ist oder nicht, und ob es farbig oder farblos ist, Auch die oben genannten Leuchtdioden verschiedener Farben lassen sich in vier Typen einteilen: gefärbt transparent, farblos transparent, farbige Streuung und farblose Streuung. Leuchtdioden vom Streutyp werden als Anzeigeleuchten verwendet.
2. Entsprechend den Eigenschaften der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Röhre
Entsprechend den Eigenschaften der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Röhre, es kann in runde Lampen unterteilt werden, quadratische Lampen, rechteckige Lampen, oberflächenleuchtende Röhren, seitliche Rohre, oberflächenmontierte Mikroröhren, usw. Kreisförmige Lampen werden in φ2mm klassifiziert, φ4,4 mm, φ5mm, φ8mm, φ10mm und φ20mm je nach Durchmesser. Im Ausland, LEDs mit einem Durchmesser von 3 mm werden normalerweise als T-1 bezeichnet; φ5mm wie T-1(3/4); und φ4,4 mm wie T-1(1/4). Mithilfe des Halbwertswinkels lässt sich die Winkelverteilung der kreisförmigen Lichtstärke abschätzen. Basierend auf der Winkelverteilung der Lichtstärke gibt es drei Typen:
(1) Hohe Richtwirkung. Allgemein, Es handelt sich um eine spitze Epoxidharzverpackung oder eine Verpackung mit einem reflektierenden Hohlraum aus Metall, und es wird kein Streumittel hinzugefügt. Der Halbwertswinkel beträgt 5° bis 20° oder weniger, mit hoher Richtwirkung. Es kann als lokale Lichtquelle verwendet werden, oder in Verbindung mit einem Lichtdetektor verwendet, um ein automatisches Erkennungssystem zu bilden.
(2) Standardtyp. Wird normalerweise als Kontrollleuchte verwendet, sein Halbwertswinkel beträgt 20°～45°.
(3) Streutyp. Dies ist eine Anzeigeleuchte mit einem größeren Betrachtungswinkel, einen Halbwertswinkel von 45°~90° oder mehr, und eine größere Menge Streumittel.
3. Entsprechend der Struktur der Leuchtdiode
Entsprechend der Struktur der Leuchtdiode, Es gibt eine vollständige Epoxidverkapselung, Epoxidverkapselung auf Metallbasis, Epoxidverkapselung auf Keramikbasis und Glasverkapselung.
4. Je nach Lichtstärke und Arbeitsstrom
Je nach Lichtstärke und Arbeitsstrom, Es gibt LEDs mit normaler Helligkeit (Lichtstärke>10mcd); LEDs mit ultrahoher Helligkeit (Lichtstärke<100mcd); die Lichtstärke dazwischen 10 und 100 mcd wird als Leuchtdiode mit hoher Helligkeit bezeichnet. Der Arbeitsstrom allgemeiner LEDs liegt zwischen mehreren zehn mA und mehreren zehn mA, während der Arbeitsstrom der Niedrigstrom-LED unten liegt 2 mA (Die Helligkeit ist die gleiche wie bei einer gewöhnlichen Leuchtröhre).
Zusätzlich zu den oben genannten Klassifizierungsmethoden, Es gibt auch Klassifizierungsmethoden nach Chipmaterial und nach Funktion.
Was sind die Produktionsschritte von LED??
1. Verfahren:
A) Reinigung: Reinigen Sie die Leiterplatte oder LED-Halterung mit Ultraschall und trocknen Sie sie.
B) Montage: Bereiten Sie Silberkleber auf der unteren Elektrode des LED-Röhrenkerns vor (große Waffel) und erweitern Sie es. Platzieren Sie den aufgeweiteten Rohrkern (große Waffel) auf dem Kristalltisch. Verwenden Sie einen Kristallstift, um den Röhrenkern einzeln auf der entsprechenden Platine oder LED-Halterung unter einem Mikroskop zu installieren, und dann sintern, um den Silberkleber zu verfestigen.
C) Druckschweißen: Verwenden Sie ein Schweißgerät aus Aluminiumdraht oder Golddraht, um die Elektrode als Leitung für die Stromeinspeisung mit dem Kern der LED-Röhre zu verbinden. Die LED ist direkt auf der Leiterplatte montiert, Im Allgemeinen wird eine Aluminiumdrahtschweißmaschine verwendet. (Für die Herstellung von TOP-LED mit weißem Licht wird ein Golddrahtschweißgerät benötigt)
D) Verpackung: Verwenden Sie Epoxidharz, um den LED-Kern und den Schweißdraht beim Auftragen zu schützen. Beim Auftragen auf Leiterplatten werden strenge Anforderungen an die Form des Kolloids nach dem Aushärten gestellt, Dies steht in direktem Zusammenhang mit der Helligkeit der fertigen Hintergrundbeleuchtungsquelle. Dieser Prozess übernimmt auch die Aufgabe der Phosphorabgabe (Weißlicht-LED).
e) Schweißen: Wenn die Hintergrundbeleuchtungsquelle eine SMD-LED oder eine andere verpackte LED ist, Die LED muss vor dem Montageprozess mit der Leiterplatte verschweißt werden.
F) Filmschneiden: Verwenden Sie eine Stanzmaschine, um verschiedene Diffusionsfolien auszustanzen, reflektierende Folien, usw. für die Hintergrundbeleuchtungsquelle erforderlich.
G) Montage: Gemäß den Anforderungen der Zeichnung, Installieren Sie verschiedene Materialien der Hintergrundbeleuchtungsquelle manuell in der richtigen Position.
H) Testen: Überprüfen Sie, ob die fotoelektrischen Parameter und die Lichtgleichmäßigkeit der Hintergrundbeleuchtungsquelle gut sind.
2. Die Aufgabe der LED-Verpackung
besteht darin, die externe Leitung mit der Elektrode des LED-Chips zu verbinden, Schützen Sie gleichzeitig den LED-Chip, und spielen eine Rolle bei der Verbesserung der Lichtextraktionseffizienz. Die Schlüsselprozesse nehmen zu, Pressen und Verpacken.
3. LED-Verpackungsform
Man kann sagen, dass die LED-Verpackungsformen vielfältig sind, hauptsächlich nach unterschiedlichen Anwendungsszenarien mit entsprechenden Außenabmessungen, Wärmeableitungsmaßnahmen und Lichtleistungseffekte. LEDs werden in Lampen-LEDs eingeteilt, TOP-LED, Seitliche LED, SMD-LED, High-Power-LED, usw. nach Verpackungsformen.
4. Ablauf des LED-Verpackungsprozesses
5. Beschreibung des Verpackungsprozesses
(1). Spaninspektion
Mikroskopische Inspektion: ob es mechanische Beschädigungen und Löcher gibt (Lockhill) auf der Oberfläche des Materials, ob die Chipgröße und die Elektrodengröße den Prozessanforderungen entsprechen, und ob das Elektrodenmuster vollständig ist.
(2). Chip-Erweiterung
Da LED-Chips immer noch eng angeordnet sind und der Abstand sehr gering ist (ca. 0,1mm) nach dem Würfeln, es ist für den Ablauf des nachfolgenden Prozesses nicht förderlich. Um die Folie des verklebten Chips zu dehnen, nutzen wir einen Folienexpander, so dass der Abstand des LED-Chips auf etwa 0,6 mm gedehnt wird. Es kann auch eine manuelle Erweiterung verwendet werden, Es kann jedoch leicht zu Problemen wie herunterfallenden Spänen und Abfall kommen.
(3). Leimabgabe
Tragen Sie Silberkleber oder Isolierkleber auf die entsprechende Stelle der LED-Halterung auf. (Für GaAs- und SiC-leitende Substrate, rot, gelb, und gelbgrüne Chips mit Rückelektroden, Es wird Silberkleber verwendet. Für blaue und grüne LED-Chips mit Saphir-Isoliersubstrat, Zur Fixierung der Chips wird Isolierkleber verwendet.) Die Schwierigkeit des Prozesses liegt in der Kontrolle der Leimabgabemenge. Für die Höhe des Kolloids und den Ort der Leimabgabe gelten detaillierte Prozessanforderungen. Da Silberleim und Isolierkleber strenge Anforderungen an Lagerung und Verwendung stellen, das Aufwachen, rühren, und die Verwendungsdauer des Silberklebers sind alles Faktoren, auf die bei diesem Prozess geachtet werden muss.
(4). Klebervorbereitung
Im Gegensatz zum Leimauftrag, Bei der Klebervorbereitung wird mit einer Klebervorbereitungsmaschine zunächst Silberkleber auf die Rückelektrode der LED aufgetragen, und installieren Sie dann die LED mit Silberkleber auf der Rückseite der LED-Halterung. Die Effizienz der Leimvorbereitung ist weitaus höher als die der Leimabgabe, Allerdings sind nicht alle Produkte für den Leimvorbereitungsprozess geeignet.
(5). Manuelles Einstechen
Platzieren Sie den erweiterten LED-Chip (mit oder ohne Kleber) auf der Halterung des Stechtisches, Platzieren Sie die LED-Halterung unter der Leuchte, und stechen Sie die LED-Chips einzeln mit einer Nadel unter dem Mikroskop an die entsprechende Position. Im Vergleich zur automatischen Montage, Das manuelle Stechen hat den Vorteil, dass jederzeit ein einfacher Austausch verschiedener Chips möglich ist, Dies eignet sich für Produkte, bei denen mehrere Chips installiert werden müssen.
(6). Automatische Montage
Die automatische Montage kombiniert tatsächlich die beiden Schritte der Leimabgabe und der Chip-Installation. Zuerst, Silberkleber (Isolierkleber) wird auf die LED-Halterung aufgebracht, Anschließend wird der LED-Chip angesaugt und mit einer Vakuumdüse in die richtige Position gebracht, und dann in der entsprechenden Halterungsposition platziert. Der Hauptprozess der automatischen Montage besteht darin, mit der Programmierung des Gerätebetriebs vertraut zu sein, und gleichzeitig die Leimabgabe- und Installationsgenauigkeit der Ausrüstung anpassen. Bei der Auswahl der Düse, Versuchen Sie, Bakelitdüsen zu verwenden, um Schäden an der Oberfläche des LED-Chips zu vermeiden, Insbesondere blaue und grüne Chips müssen aus Bakelit bestehen. Denn die Stahldüse zerkratzt die Stromdiffusionsschicht auf der Oberfläche des Chips.
(7). Sintern
Der Zweck des Sinterns besteht darin, den Silberleim zu verfestigen. Beim Sintern ist eine Temperaturüberwachung erforderlich, um Chargenfehler zu vermeiden. Die Temperatur beim Sintern von Silberkleber wird im Allgemeinen auf 150 °C und die Sinterzeit auf 150 °C kontrolliert 2 Std.. Nach tatsächlichen Bedingungen, Es kann auf 170℃ eingestellt werden 1 Stunde. Der Isolierkleber hat im Allgemeinen eine Temperatur von 150℃ 1 Stunde. Der Silberleim-Sinterofen muss jeden Tag geöffnet werden 2 Std. (oder 1 Stunde) um das gesinterte Produkt entsprechend den Prozessanforderungen zu ersetzen. Es darf nicht beliebig in der Mitte geöffnet werden. Um Verschmutzungen vorzubeugen, darf der Sinterofen nicht für andere Zwecke verwendet werden.
(8). Pressschweißen
Der Zweck des Pressschweißens besteht darin, die Elektrode zum LED-Chip zu führen und die Verbindung der internen und externen Anschlüsse des Produkts abzuschließen. Es gibt zwei Arten von LED-Pressschweißverfahren: Golddraht-Kugelschweißen und Aluminiumdraht-Pressschweißen. Das rechte Bild zeigt den Prozess des Aluminiumdraht-Pressschweißens. Zuerst, Drücken Sie den ersten Punkt auf der LED-Chip-Elektrode, Ziehen Sie dann den Aluminiumdraht bis zur Oberseite der entsprechenden Halterung, Drücken Sie auf den zweiten Punkt und brechen Sie dann den Aluminiumdraht. Beim Golddraht-Kugelschweißen, Eine Kugel wird verbrannt, bevor der erste Punkt gedrückt wird, und der Rest des Prozesses ist ähnlich. Das Druckschweißen ist ein Schlüsselelement in der LED-Verpackungstechnologie. Dabei ist vor allem auf die Bogenform des Golddrahtes zu achten (Aluminiumdraht), die Form der Lötstelle, und die Spannung. Die eingehende Erforschung des Pressschweißverfahrens umfasst viele Aspekte, wie zum Beispiel Gold (Aluminium) Drahtmaterial, Ultraschallleistung, Druckschweißdruck, Auswahl des Splitters (Stahldüse), Bewegungsbahn des Splitters (Stahldüse), usw. (Die Abbildung unten ist ein mikroskopisches Foto der Lötstellen, die von zwei verschiedenen Splittern unter den gleichen Bedingungen gepresst wurden. Es gibt Unterschiede in der Mikrostruktur der beiden, was sich auf die Produktqualität auswirkt.) Wir werden es hier nicht wiederholen.
(9). Leimabgabe LED-Verpackungen umfassen hauptsächlich die Leimabgabe, Eintopfen, und Formen. Grundsätzlich, Die Schwierigkeiten bei der Prozesskontrolle sind Blasen, mehrere fehlende Materialien, und schwarze Flecken. Das Design konzentriert sich hauptsächlich auf die Auswahl der Materialien und die Auswahl von Epoxidharz und Halterungen mit guter Kombination. (Allgemeine LEDs können den Luftdichtheitstest nicht bestehen) Wie in der rechten Abbildung dargestellt, Für die Leimabgabe eignen sich TOP-LED und Side-LED. Das manuelle Dosieren von Verpackungen erfordert einen hohen Bedienaufwand (speziell für Weißlicht-LEDs). Die Hauptschwierigkeit besteht darin, die Abgabemenge zu kontrollieren, weil das Epoxidharz während des Gebrauchs dicker wird. Bei der Verwendung von Weißlicht-LEDs besteht außerdem das Problem, dass es durch Phosphorniederschlag zu Farbunterschieden im Licht kommt.
(10). Kleberverkapselung
Die Lampen-LED-Kapselung nimmt die Form der Kapselung an. Beim Einkapselungsprozess wird zunächst flüssiges Epoxidharz in den LED-Formhohlraum eingespritzt, Anschließend den gepressten LED-Halter einsetzen, Legen Sie es in einen Ofen, damit sich das Epoxidharz verfestigt, und entfernen Sie dann die LED aus dem Hohlraum, um sie zu formen.
(11). Geformte Verpackung
Legen Sie die gepresste LED-Halterung in die Form, Schließen Sie die Ober- und Unterform mit einer hydraulischen Presse und evakuieren Sie sie.
Geben Sie das feste Epoxidharz in den Eingang des Injektionskanals, erhitze es, und mit einer hydraulischen Druckstange in den Formkanal drücken. Das Epoxidharz dringt entlang des Kanals in jede LED-Formnut ein und verfestigt sich.
(12). Aushärten und Nachhärten
Unter Aushärtung versteht man die Aushärtung des eingekapselten Epoxidharzes. Die allgemeinen Aushärtungsbedingungen für Epoxidharz betragen 135℃ 1 Stunde. Die geformte Verpackung hat im Allgemeinen eine Temperatur von 150 °C 4 Minuten.
(13). Nachhärten
Der Zweck der Aushärtung besteht darin, das Epoxidharz vollständig auszuhärten und die LED thermisch zu altern. Das Nachhärten ist sehr wichtig, um die Haftfestigkeit zwischen Epoxidharz und Bracket zu verbessern (Leiterplatte). Die allgemeinen Bedingungen sind 120℃ für 4 Std..
(14). Schneiden und Würfeln
Da LEDs miteinander verbunden sind (nicht einzeln) während der Produktion, Bei lampenverkapselten LEDs werden die Verbindungsrippen der LED-Halterung durch Schneiden abgetrennt. SMD-LED befindet sich auf einer Platine, und eine Würfelschneidemaschine ist erforderlich, um die Trennarbeit abzuschließen. (15). Testen
Testen Sie die photoelektrischen Parameter der LED, Überprüfen Sie die Außenmaße, und sortieren die LED-Produkte nach Kundenwunsch.
(16). Verpackung
Zählen und verpacken Sie die fertigen Produkte. Ultrahelle LEDs erfordern eine antistatische Verpackung.