YUANNENGJI Що таке світлодіод?
Світлодіод англійською мовою означає світловипромінюючий діод, який є напівпровідниковим твердим світловипромінюючим пристроєм. Він використовує тверді напівпровідникові чіпи як світловипромінювальні матеріали. Коли пряма напруга прикладена до обох кінців, носії в напівпровіднику рекомбінуються, викликаючи випромінювання фотонів і генеруючи світло. Світлодіод може безпосередньо випромінювати червоний колір, жовтий, блакитний, зелений, блакитний, помаранчевий, фіолетовий, і біле світло. Перший комерційний діод був виготовлений в 1960. Його основна структура - це шматок електролюмінесцентного напівпровідникового матеріалу, розміщений на стійці з проводами, а потім герметизують епоксидною смолою для захисту внутрішнього сердечника, тому світлодіод має хорошу сейсмостійкість. 2. Чому світлодіод є джерелом світла четвертого покоління (зелене освітлення )?
Класифікація за механізмом світловипромінювання електричних джерел світла:
Джерела світла першого покоління: резистор, що випромінює світло, наприклад лампи розжарювання.
Джерела світла другого покоління: дугові та газові світловипромінювачі, такі як натрієві лампи.
Джерела світла третього покоління: люмінофорні світловипромінювальні лампи, такі як люмінесцентні лампи.
Джерела світла четвертого покоління: твердотільні мікросхеми, що випромінюють світло, наприклад світлодіоди.
Які механізми випромінювання світла та принципи роботи світлодіодів?
Світлодіоди виготовляють із сполук III-IV груп, такі як GaAs (арсенід галію), GaP (фосфід галію), GaAsP (фосфід арсеніду галію) та інші напівпровідники, і їх серцевиною є PN-перехід. тому, він має I-N характеристики загального P-N переходу, тобто, пряма провідність, зворотне відсічення, і характеристики поломки. Крім того, за певних умов, він також має світловипромінювальні характеристики. Під прямою напругою, електрони інжектуються з області N в область P, і дірки вводяться з області P в область N. Частина міноритарних носіїв (носії меншості) які потрапляють в іншу область, рекомбінуються з основними носіями (більшість носіїв) випромінювати світло.
Які оптичні властивості світлодіодів?
(1) Світло, яке випромінює світлодіод, не є ні монохроматичним, ні широкосмуговим, але баланс між ними.
(2) Світлодіодне джерело світла схоже на точкове джерело світла, але не є точковим.
(3) Колір світла, випромінюваного світлодіодом, змінюється залежно від просторового напрямку.
(4) Температура переходу світлодіода при роботі постійного струму сильно впливає на пряму напругу VF.
Назвіть різні способи побудови світлодіодів?
Світлодіоди мають різний хімічний склад через різний колір:
Наприклад, червоний: алюміній-індій-галій-фосфід
Зелений і синій: індій-галій-нітрид
Білий та інші кольори утворюються шляхом змішування трьох основних кольорів RGB у відповідних пропорціях. Процес виробництва світлодіодів схожий на процес виробництва напівпровідників, але точність обробки не така висока, як у напівпровідників, і поточна вартість все ще відносно висока.
Які довжини хвиль різних кольорів?
Спектральний розподіл довжини хвилі кількох широко використовуваних надяскравих світлодіодів у Китаї становить 460-636 нм, а довжини хвиль сині, зелений, жовто-зелений, жовтий, жовто-оранжевий, і червоний від короткого до довгого. Типові пікові довжини хвилі кількох поширених кольорових світлодіодів::
Синій – 470Нм,
Синьо-зелений – 505Нм,
Зелений – 525Нм,
Жовтий – 590Нм,
Помаранчевий – 615Нм,
Червоний – 625Нм.
Які способи упаковки світлодіодів?
Спосіб упаковки:
(1) Шпильковий тип (Лампа) LED упаковка,
(2) Поверхневий монтаж (SMD) типу ( SMT-LED) упаковка,
(3) Чіп-на-платі (COB) LED упаковка,
(4) Система в комплекті (SiP) LED упаковка
(5) Склеювання пластин і чіпів.
Які існують методи класифікації світлодіодів?
1. За кольором світловипромінювальної трубки
За кольором світловипромінювальної трубки, її можна поділити на червону, помаранчевий, зелений (далі поділяються на жовто-зелені, стандартний зелений і чистий зелений), синє світло, Тощо. Крім того, деякі світлодіоди містять мікросхеми двох або трьох кольорів.
Відповідно до того, легований світлодіод розсіювальним агентом чи ні, і кольорове воно чи безбарвне, згадані вище світлодіоди різних кольорів також можна розділити на чотири види: кольорові прозорі, безбарвний прозорий, кольорове розсіювання і безбарвне розсіювання. Світлодіоди розсіюючого типу і використовуються як світлові індикатори.
2. За характеристиками світловипромінюючої поверхні світловипромінювальної трубки
За характеристиками світловипромінюючої поверхні світловипромінювальної трубки, її можна розділити на круглі лампи, квадратні лампи, прямокутні лампи, поверхневі світловипромінювальні трубки, бічні трубки, мікротрубки поверхневого монтажу, Тощо. Круглі лампи класифікуються на φ2 мм, φ4,4 мм, φ5 мм, φ8 мм, φ10 мм і φ20 мм відповідно до їх діаметрів. В чужих країнах, Світлодіоди φ3 мм зазвичай записуються як Т-1; φ5 мм як Т-1(3/4); і φ4,4 мм як Т-1(1/4). Кут напівзначення можна використовувати для оцінки кутового розподілу кругової інтенсивності світла. Існує три типи, засновані на кутовому розподілі сили світла:
(1) Висока спрямованість. Загалом, це загострений епоксидний пакет або пакет із металевою світловідбиваючою порожниною, і не додається агент розсіювання. Кут напівзначення становить 5°～20° або менше, з високою спрямованістю. Його можна використовувати як локальне джерело освітлення, або використовується в поєднанні з детектором світла для створення автоматичної системи виявлення.
(2) Стандартний тип. Зазвичай використовується як світловий індикатор, його кут половини становить 20°～45°.
(3) Тип розсіювання. Це світловий індикатор з більшим кутом огляду, кут напівзначення 45°～90° або більше, і більшу кількість розсіювача.
3. За будовою світлодіода
За будовою світлодіода, є повна епоксидна капсуляція, епоксидна капсуляція на металевій основі, епоксидна капсуляція на керамічній основі та скляна капсуляція.
4. За силою світла та робочим струмом
За силою світла та робочим струмом, є звичайні світлодіоди яскравості (інтенсивність світла>10mcd); світлодіоди надвисокої яскравості (інтенсивність світла<100mcd); інтенсивність світла між 10 і 100 мкд називається світловипромінюючим діодом високої яскравості. Робочий струм звичайного світлодіода становить від десятків мА до десятків мА, в той час як робочий струм слабкого струму LED нижче 2 мА (Яскравість така ж, як у звичайної світловипромінюючої трубки).
Крім наведених методів класифікації, існують також методи класифікації за матеріалом мікросхеми та за функціями.
Які етапи процесу виробництва світлодіодів?
1. процес:
a) прибирання: Використовуйте ультразвукове очищення друкованої плати або світлодіодного кронштейна та сушіння.
b) Монтаж: Приготуйте срібний клей на нижньому електроді серцевини світлодіодної трубки (велика вафля) і розширити його. Помістіть серцевину розширеної трубки (велика вафля) на кришталевому столі. Використовуйте кришталеву ручку, щоб установити серцевину трубки одну за одною на відповідну площадку друкованої плати або світлодіодного кронштейна під мікроскопом, а потім спікати для затвердіння срібного клею.
в) Зварювання тиском: Використовуйте зварювальний апарат із алюмінієвим або золотим дротом, щоб підключити електрод до серцевини світлодіодної трубки як провідник для введення струму. Світлодіод монтується безпосередньо на друкованій платі, зазвичай використовують зварювальний апарат для алюмінієвого дроту. (Для виготовлення білого світла TOP-LED потрібен апарат для зварювання золотого дроту)
d) Упаковка: Використовуйте епоксидну смолу для захисту серцевини світлодіодів і зварювального дроту шляхом дозування. Дозування на друковану плату має суворі вимоги до форми колоїду після затвердіння, яка безпосередньо пов'язана з яскравістю готового джерела підсвічування. Цей процес також виконуватиме завдання розподілу люмінофора (білий світлодіод).
д) Зварювання: Якщо джерелом підсвічування є SMD-LED або інший корпусний світлодіод, Світлодіод потрібно приварити до друкованої плати перед процесом складання.
f) Порізка плівки: Використовуйте перфораційну машину для висікання різних дифузійних плівок, світловідбиваючі плівки, Тощо. необхідні для джерела підсвічування.
g) Збірка: Відповідно до вимог креслення, вручну встановити різні матеріали джерела підсвічування в правильне положення.
ч) Тестування: Перевірте, чи хороші фотоелектричні параметри та рівномірність світла джерела заднього освітлення.
2. Завдання світлодіодної упаковки
полягає в підключенні зовнішнього проводу до електрода світлодіодного чіпа, водночас захистіть світлодіодний чіп, і грають роль у покращенні ефективності вилучення світла. Ключові процеси монтуються, пресування та пакування.
3. Світлодіодна упаковка
Можна сказати, що форми упаковки світлодіодів різноманітні, в основному відповідно до різних сценаріїв застосування з відповідними зовнішніми розмірами, вимірювання розсіювання тепла та ефекти світловіддачі. Світлодіоди класифікуються як Lamp-LED, TOP-LED, Бічний світлодіод, SMD-світлодіод, Світлодіод високої потужності, Тощо. згідно з формами упаковки.
4. Хід процесу пакування світлодіодів
5. Опис процесу пакування
(1). Перевірка мікросхем
Мікроскопічний огляд: чи немає механічних пошкоджень і ямок (Локхілл) на поверхні матеріалу, чи відповідають розмір мікросхеми та розмір електрода вимогам процесу, і чи повна схема електродів.
(2). Розширення мікросхеми
Оскільки світлодіодні мікросхеми все ще розташовані тісно, а відстань між ними дуже мала (приблизно 0,1 мм) після нарізки, це не сприяє функціонуванню подальшого процесу. Ми використовуємо розширювач плівки для розширення плівки склеєного чіпа, так що відстань між світлодіодним чіпом розтягується приблизно до 0,6 мм. Також можна використовувати ручне розширення, але це легко спричинити такі проблеми, як падіння стружки та відходи.
(3). Дозування клею
Нанесіть сріблястий клей або ізоляційний клей на відповідну позицію світлодіодного кронштейна. (Для провідних підкладок GaAs і SiC, червоний, жовтий, і жовто-зелені чіпи із зворотними електродами, використовується срібний клей. Для синіх і зелених світлодіодних чіпів із сапфіровою ізоляцією, для фіксації мікросхем використовується ізоляційний клей.) Складність процесу полягає в контролі кількості дозованого клею. Існують детальні вимоги до процесу щодо висоти колоїду та місця дозування клею. Так як срібний клей і ізоляційний клей мають суворі вимоги до зберігання і використання, пробудження, перемішування, і час використання срібного клею - все це питання, на які слід звернути увагу в процесі.
(4). Приготування клею
На відміну від дозування клею, підготовка клею полягає у використанні машини для приготування клею, щоб спочатку нанести срібний клей на задній електрод світлодіода, а потім встановіть світлодіод за допомогою сріблястого клею ззаду на світлодіодний кронштейн. Ефективність приготування клею набагато вище, ніж дозування клею, але не всі продукти підходять для процесу приготування клею.
(5). Ручне наколювання
Розмістіть розширений світлодіодний чіп (з клеєм або без) на кріпленні колючого столу, підставте світлодіодний кронштейн під світильник, і за допомогою голки проткніть світлодіодні чіпи одну за одною у відповідне положення під мікроскопом. У порівнянні з автоматичним монтажем, Перевага ручного наколювання полягає в тому, що можна легко замінити різні чіпи в будь-який час, який підходить для продуктів, які потребують встановлення кількох мікросхем.
(6). Автоматичний монтаж
Автоматичний монтаж фактично поєднує в собі два етапи нанесення клею та встановлення чіпу. перше, срібний клей (ізоляційний клей) наноситься на світлодіодний кронштейн, а потім світлодіодний чіп засмоктується та переміщується в положення з вакуумною насадкою, а потім поміщається у відповідне положення дужки. Основним процесом автоматичного монтажу є ознайомлення з програмуванням роботи обладнання, і при цьому регулювати дозування клею і точність монтажу обладнання. При виборі насадки, намагайтеся використовувати бакелітові насадки, щоб запобігти пошкодженню поверхні світлодіодного чіпа, особливо синя і зелена стружка повинна бути зроблена з бакеліту. Оскільки сталева насадка подряпає поточний дифузійний шар на поверхні мікросхеми.
(7). Спікання
Метою спікання є затвердіння срібного клею. Спікання вимагає контролю температури, щоб запобігти дефектам партії. Температура спікання срібного клею зазвичай контролюється на рівні 150 ℃, а час спікання становить 2 години. Відповідно до реальних умов, її можна відрегулювати до 170 ℃ для 1 година. Ізоляційний клей зазвичай становить 150 ℃ 1 година. Піч для спікання срібного клею необхідно відкривати щоразу 2 години (or 1 година) замінити спечений продукт відповідно до вимог процесу. Його не можна довільно відкривати в середині. Піч для спікання не можна використовувати для інших цілей, щоб запобігти забрудненню.
(8). Пресове зварювання
Метою пресового зварювання є підведення електрода до світлодіодного чіпа та завершення з’єднання внутрішнього та зовнішнього проводів виробу.. Існує два типи процесів зварювання світлодіодним пресом: зварювання кульками із золотого дроту та зварювання пресами з алюмінієвого дроту. Правий малюнок показує процес пресового зварювання алюмінієвого дроту. перше, натисніть першу точку на електроді світлодіодного чіпа, потім протягніть алюмінієвий дріт до верхньої частини відповідного кронштейна, натисніть на другу точку, а потім розірвіть алюмінієвий дріт. У процесі кулькового зварювання золотого дроту, м'яч спалюється перед натисканням першої точки, і решта процесу аналогічна. Зварювання під тиском є ключовою ланкою в технології світлодіодної упаковки. Головне, за чим потрібно стежити в процесі, - це дугоподібна форма золотого дроту (алюмінієвий дріт), форма паяного з’єднання, і напруга. Поглиблені дослідження процесу зварювання тиском охоплюють багато аспектів, наприклад золото (алюміній) матеріал дроту, потужність ультразвуку, тиск зварювання тиск, вибір спліттера (сталева насадка), траєкторія руху спліттера (сталева насадка), Тощо. (На малюнку нижче наведено мікроскопічне фото паяних з’єднань, стиснутих двома різними розгалужувачами за однакових умов. Існують відмінності в мікроструктурі обох, що впливає на якість продукції.) Ми не будемо повторюватися тут.
(9). Дозування клею Світлодіодна упаковка в основному включає в себе дозування клею, заливка, і формування. В основному, труднощі в контролі процесу - бульбашки, численні відсутні матеріали, і чорні плями. Дизайн в основному зосереджується на виборі матеріалів і виборі епоксидної смоли та кронштейнів з хорошим поєднанням. (Загальні світлодіоди не можуть пройти тест на герметичність) Як показано на правому малюнку, TOP-LED і Side-LED підходять для дозування клею. Упаковка ручного дозування вимагає високого рівня експлуатації (особливо для світлодіодів білого світла). Основна складність полягає в контролі кількості дозування, оскільки епоксидна смола загусне під час використання. Дозування світлодіодів білого світла також має проблему осадження люмінофора, що спричиняє різницю кольорів світла.
(10). Інкапсуляція клеєм
Інкапсуляція світлодіодної лампи приймає форму інкапсуляції. Процес інкапсуляції полягає в тому, щоб спочатку ввести рідку епоксидну смолу в порожнину світлодіодного лиття, потім вставте притиснутий світлодіодний кронштейн, поставте в духовку, щоб епоксидна смола затверділа, а потім вийміть світлодіод із порожнини, щоб сформувати його.
(11). Формована упаковка
Вставте запресований світлодіодний кронштейн у форму, закрийте верхню і нижню форми гідравлічним пресом і вакуумуйте їх.
Помістіть тверду епоксидну смолу у вхід ін’єкційного каналу, нагрійте його, і втисніть його в канал форми за допомогою гідравлічного штовхача. Епоксидна смола потрапляє в кожну канавку світлодіода вздовж каналу та застигає.
(12). Затвердіння та дозатвердіння
Затвердіння відноситься до затвердіння інкапсульованої епоксидної смоли. Загальні умови затвердіння епоксидної смоли становлять 135 ℃ 1 година. Формована упаковка зазвичай має температуру 150 ℃ 4 хвилин.
(13). Дозатвердіння
Метою затвердіння є повне затвердіння епоксидної смоли та термічне старіння світлодіода. Додаткове затвердіння дуже важливо для покращення міцності зв’язку між епоксидною смолою та брекетом (PCB). Загальні умови - 120 ℃ для 4 години.
(14). Нарізка та кубики
Так як світлодіоди з'єднані разом (не індивідуально) під час виробництва, Інкапсульовані світлодіоди лампи використовують різання, щоб відрізати сполучні ребра світлодіодного кронштейна. SMD-LED знаходиться на друкованій платі, і машина для нарізання кубиками необхідна для завершення роботи поділу. (15). Тестування
Перевірте фотоелектричні параметри світлодіода, перевірте зовнішні розміри, і сортувати світлодіодні продукти відповідно до вимог замовника.
(16). Упаковка
Підрахувати та розфасувати готову продукцію. Надяскраві світлодіоди потребують антистатичного пакування.