YUANNENGJI 什麼是LED?
LED的英文是Light Emitting Diode, 這是一種半導體固體發光裝置. 它採用固體半導體晶片作為發光材料. 當兩端施加正向電壓時, 半導體中的載子複合引起光子發射並產生光. LED可直接發出紅光, 黃色的, 藍色的, 綠色的, 青色, 橘子, 紫色的, 和白光. 第一個商用二極體於 1960. 其基本結構為一片電致發光半導體材料, 放置在有引線的架子上, 然後周圍用環氧樹脂密封，保護內部芯線, 所以LED具有良好的抗震能力. 2. 為什麼LED是第四代光源 (綠色照明 )?
按電光源發光機制分類:
第一代光源: 電阻發光，如白熾燈.
第二代光源: 弧光和氣體發光，例如鈉燈.
第三代光源: 螢光燈等磷光體發光.
第四代光源: 固態晶片發光，例如 LED.
LED的發光機制和工作原理是什麼?
發光二極體由III-IV族化合物製成, 例如砷化鎵 (砷化鎵), 差距 (磷化鎵), 砷化鎵 (砷化鎵磷化物) 和其他半導體, 他們的核心是PN結. 因此, 具有一般P-N結的I-N特性, 那是, 正向傳導, 反向截止, 和擊穿特性. 另外, 在某些條件下, 它還具有發光特性. 正向電壓下, 電子從N區注入P區, 電洞從P區注入N區. 少數載流子的一部分 (少數載子) 進入其他區域的與多數載子重新結合 (多數載子) 發光.
LED的光學特性有哪些?
(1) LED發出的光既不是單色光也不是寬頻光, 但兩者之間的平衡.
(2) LED光源類似點光源但不是點光源.
(3) LED發出的光的顏色隨空間方向變化.
(4) LED在恆定電流工作下的結溫強烈影響正向電壓VF.
LED 的建造方式有哪些不同?
LED由於顏色不同，其化學成分也不同:
例如, 紅色的: 磷化鋁銦鎵
綠色和藍色: 氮化銦鎵
白色等顏色是由RGB三基色以適當比例混合而成. LED的製造過程與半導體類似, 但加工精度不如半導體, 而且目前成本還是比較高.
各種顏色的波長是多少?
國內常用的幾種超高亮LED的光譜波長分佈為460-636nm, 波長為藍色, 綠色的, 黃綠色, 黃色的, 黃橙色, 和紅色由短到長. 幾種常見顏色LED的典型峰值波長為:
藍色的 – 470納米,
藍綠色 – 505納米,
綠色的 – 525納米,
黃色的 – 590納米,
橘子 – 615納米,
紅色的 – 625納米.
LED的封裝方式有哪些?
包裝方式:
(1) 針式 (燈) LED封裝,
(2) 表面貼裝 (貼片式) 類型 ( 貼片LED) 包裝,
(3) 板上晶片 (COB) 引領 包裝,
(4) 系統級封裝 (啜飲) LED封裝
(5) 晶圓鍵合和晶片鍵合.
LED的分類方法有哪些?
1. 根據發光管的顏色
根據發光管的顏色, 它可以分為紅色, 橘子, 綠色的 (進一步細分為黃綠色, 標準綠色和純綠), 藍光, 等. 另外, 有些發光二極體包含兩種或三種顏色的晶片.
根據發光二極體是否摻雜散射劑, 以及它是有色還是無色, 上述各種顏色的發光二極體還可分為四種類型: 有色透明, 無色透明, 有色散射和無色散射. 散射型發光二極體，用作指示燈.
2. 根據發光管發光面的特性
根據發光管發光面的特性, 可分為圓形燈, 方形燈, 長方形燈, 表面發光管, 側管, 表面安裝微管, 等. 圓形燈管分類為φ2mm, φ4.4mm, φ5mm, φ8mm, 依直徑分 φ10mm 和 φ20mm. 在國外, φ3mm LED通常記為T-1; φ5mm同T-1(3/4); φ4.4mm為T-1(1/4). 半值角可以用來估計圓形發光強度的角分佈. 根據發光強度的角度分佈可分為三種類型:
(1) 高指向性. 一般來說, 它是尖頭環氧樹脂封裝或帶有金屬反射腔的封裝, 並且不添加散射劑. 半值角5°～20°或更小, 具有高方向性. 可作為局部照明光源, 或與光探測器配合使用，組成自動偵測系統.
(2) 標準型. 通常用作指示燈, 半值角20°～45°.
(3) 散射型. 這是一個可視角度更大的指示燈, 半值角45°～90°以上, 和較大量的散射劑.
3. 按發光二極體的結構分類
按發光二極體的結構分類, 有全環氧樹脂封裝, 金屬基環氧樹脂封裝, 陶瓷基環氧樹脂封裝和玻璃封裝.
4. 根據發光強度和工作電流
根據發光強度和工作電流, 有普通亮度LED (發光強度>10毫燭光); 超高亮度 LED (發光強度<100毫燭光); 之間的發光強度 10 100mcd稱為高亮度發光二極體. 一般LED的工作電流在幾十mA到幾十mA之間, 而小電流LED的工作電流則低於 2 mA (亮度與普通發光管相同).
In addition to the above classification methods, there are also classification methods by chip material and by function.
LED的生產流程步驟有哪些?
1. Process:
一個) Cleaning: Use ultrasonic cleaning of PCB or LED bracket and drying.
b) Mounting: Prepare silver glue on the bottom electrode of LED tube core (large wafer) and expand it. Place the expanded tube core (large wafer) on the crystal table. Use a crystal pen to install the tube core one by one on the corresponding pad of PCB or LED bracket under a microscope, and then sinter to solidify the silver glue.
c) Pressure welding: Use aluminum wire or gold wire welding machine to connect the electrode to the LED tube core as a lead for current injection. LED is directly mounted on PCB, generally using aluminum wire welding machine. (Gold wire welding machine is needed to make white light TOP-LED)
d) Packaging: 透過點膠使用環氧樹脂來保護LED核心和焊線. PCB板上點膠對固化後膠體形狀有嚴格要求, 與成品背光源的亮度有直接關係. 該工序也將承擔點膠螢光粉的任務 (白光LED).
e) 焊接: 如果背光源是SMD-LED或其他封裝的LED, 在組裝過程之前，LED需要焊接到PCB板上.
f) 薄膜切割: 使用沖床模切各種擴散膜, 反光膜, 等. 背光源所需.
g) 集會: 根據圖紙要求, 手動將各種材質的背光源安裝到正確的位置.
小時) 測試: 檢查背光源光電參數及光線均勻性是否良好.
2. LED封裝的任務
就是將外部引線連接到LED晶片的電極上, 同時保護LED晶片, 並起到提高出光效率的作用. 關鍵工序正在安裝, 壓制和包裝.
3. LED封裝形式
LED封裝形式可以說是多種多樣, 主要根據不同的應用場景有對應的外形尺寸, 散熱措施及光輸出效果. LED分為Lamp-LED, 頂部LED, 側面LED, 貼片LED, 高功率LED, 等. 按包裝形式分.
4. LED封裝流程
5. 包裝工藝說明
(1). 晶片檢查
顯微鏡檢查: 是否有機械性損傷和凹坑 (洛克希爾) 在材料表面, 晶片尺寸、電極尺寸是否符合製程要求, 以及電極圖案是否完整.
(2). 晶片擴充
由於LED晶片仍然緊密排列，間距很小 (約0.1毫米) 切塊後, 不利於後續工序的運行. 我們使用薄膜擴展器來擴展鍵合晶片的薄膜, 使LED晶片的間距拉長至0.6mm左右. 也可以使用手動擴展, 但容易造成掉屑、浪費等問題.
(3). 點膠
在LED支架對應位置塗抹銀膠或絕緣膠. (用於GaAs和SiC導電基板, 紅色的, 黃色的, 和帶有背面電極的黃綠色晶片, 使用銀膠. 用於藍寶石絕緣基板的藍色和綠色LED晶片, 絕緣膠用於固定晶片。) 製程難度在於點膠量的控制. 對於膠體的高度、點膠的位置都有詳細的製程要求. 由於銀膠和絕緣膠對儲存和使用有嚴格的要求, 醒來的時候, 攪拌, 銀膠的使用時間等都是使用過程中必須注意的事項.
(4). 膠水配製
與點膠相比, 備膠是先用備膠機將銀膠塗在LED背面電極上, 然後將LED背面用銀膠安裝在LED支架上. 配膠效率遠高於點膠, 但並非所有產品都適合配膠工藝.
(5). 手動穿刺
放置擴充的LED晶片 (有或沒有膠水) 在刺破台的固定裝置上, 將 LED 支架放在燈具下方, 並在顯微鏡下用針將LED晶片一顆顆刺穿至對應位置. 與自動貼裝相比, 手動刺孔的優點是可以方便隨時更換不同的晶片, 適用於需要安裝多顆晶片的產品.
(6). 自動安裝
自動貼裝實際上結合了點膠和晶片安裝兩個步驟. 第一的, 銀膠 (絕緣膠) 應用於LED支架, 然後用吸嘴將LED晶片吸起移至有位置, 然後放入對應的括號位置. 自動貼裝的主要流程是熟悉設備操作編程, 同時調整設備的點膠量和安裝精度. 選擇噴嘴時, 盡量使用膠木噴嘴，防止損壞LED晶片表面, 特別是藍色和綠色晶片必須由電木製成. 因為鋼嘴會刮傷晶片表面的電流擴散層.
(7). 燒結
燒結的目的是使銀膠凝固. 燒結需要溫度監控以防止批次缺陷. 銀膠燒結溫度一般控制在150℃，燒結時間為 2 小時. 根據實際情況, 可調式至170℃ 1 小時. 絕緣膠一般為150℃ 1 小時. 銀膠燒結爐必須每 2 小時 (或者 1 小時) 依製程要求更換燒結品. 中途不得隨意打開. 燒結爐不得移作他用，防止污染.
(8). 壓焊
壓焊的目的是將電極引到LED晶片上，完成產品內外引線的連接. LED壓焊製程有兩種: 金絲球焊和鋁絲壓焊. 右圖為鋁絲壓焊過程. 第一的, 將第一個點壓在LED晶片電極上, 然後將鋁線拉至對應支架的頂部, 按下第二點，然後將鋁線折斷. 金絲球焊接過程中, 在按下第一個點之前，球會被燒毀, 其餘過程類似. 壓焊是LED封裝技術的關鍵環節. 過程中主要需要監控的是金線的拱形形狀 (鋁線), 焊點的形狀, 和緊張. 對壓焊工藝的深入研究涉及多方面, 比如黃金 (鋁) 線材, 超音波功率, 壓力焊接壓力, 分配器的選擇 (鋼噴嘴), 分離器運動軌跡 (鋼噴嘴), 等. (下圖是兩種不同分流器在相同條件下壓合焊點的顯微照片. 兩者微觀結構存在差異, 從而影響產品品質。) 我們這裡不再重複.
(9). LED封裝點膠主要包括點膠, 灌封, 和成型. 基本上, 製程控制的困難是氣泡, 多項材料缺失, 和黑點. 設計主要注重材料的選擇以及結合良好的環氧樹脂和支架的選擇. (一般LED無法通過氣密測試) 如右圖所示, TOP-LED和Side-LED適用於點膠. 手動點膠包裝需要較高的操作水平 (特別適用於白光 LED). 主要困難在於控制點膠量, 因為環氧樹脂在使用過程中會變得濃稠. 白光LED點膠也存在著螢光粉沉澱造成光色差的問題.
(10). 膠水封裝
Lamp-LED封裝採用封裝形式. 封裝製程是先將液態環氧樹脂注入LED成型腔內, 然後插入壓好的LED支架, 放入烤箱讓環氧樹脂固化, 然後將LED從腔體中取出成型.
(11). 模壓包裝
將壓好的LED支架放入模具中, 用液壓機將上下模具合模並抽真空.
將固體環氧樹脂放入註射通道入口, 加熱它, 並用液壓推桿將其壓入模具通道. 環氧樹脂沿著通道進入每個LED成型槽並固化.
(12). 固化和後固化
固化是指封裝環氧樹脂的固化. 一般環氧樹脂固化條件為135℃ 1 小時. 模壓封裝一般在150℃下進行 4 minutes.
(13). 後固化
固化的目的是使環氧樹脂充分固化並對LED進行熱老化. 後固化對於提高環氧樹脂與支架之間的黏接強度非常重要 (印刷電路板). 一般條件為120℃ 4 小時.
(14). 切割和切塊
由於 LED 是連接在一起的 (不是單獨的) 生產過程中, 燈具封裝LED採用切割方式切斷LED支架的連接筋. SMD-LED 位於 PCB 板上, 還需要一台切塊機來完成分離工作. (15). 測試
測試LED光電參數, 檢查外部尺寸, 並依客戶要求對LED產品進行分類.
(16). Packaging
成品計數、包裝. 超亮 LED 需要防靜電封裝.