LED_基础知识(新辉).

LED芯片基础知识2013.08.15•一、LED简介•二、LED封装简介•三、LED封装原物料•四、LED基础知识什么是LEDLED是取自LightEmittingDiode三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED光源的特点•电压：LED使用低压电源，单颗电压在1.9-4V之间，比使用高压电源更安全的电源。•效能：光效高，目前实验室最高光效已达到251lm/w,是目前光效最高的照明产品。•抗震性：LED是固态光源，由于它的特殊性，具有其他光源产品不能比拟的抗震性。•稳定性：10万小时，光通量为初始的70%。•响应时间：LED灯的响应时间为纳秒级，是目前所有光源中响应时间最快的产品。•环保：无金属汞等对身体有害物质。•颜色：LED的带快相当窄，所发光颜色纯，无杂色光，覆盖整过可见光的全部波段，且可由R\G\B组合成任何想要可见光。LED色彩丰富•由于LED带宽比较窄，颜色纯度高，因此LED的色彩比其他光源的色彩丰富得多。•据有关专家计算，LED的色彩比其他光源丰富30%,因此，它能够更准确的反应物体的真实性，当然也更受消费者的青睐！LED发光原理发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。LED产业链衬底（、蓝宝石、、金属；）外延（发光材料）（芯片）光源（封装）灯具（应用）工程（应用）各种各样的LEDLED规格类型（我司常用）•A直插：Φ5草帽头、子弹头、食人鱼•B贴片（以外形尺寸定义的）：3020、3528、3014、5060（5050）•C大功率：CREE、CITILIGHT、Edison、Osram、SEOUL•DCOB光源：15*12mm、12*8mm、20*20mm•E集成大功率：芯片：三安晶元隆达晶发乾照蓝光士兰华灿109*1110*128*1510*16产品型号：Φ3Φ5Φ8草帽头346546椭圆形食人鱼等发光角度：15°18°20°30°150°180°等亮度：50-1800mcd电压：1.8-2.3V、2.8-3.6V电流：20mA30mA色温：RGB2700-12000K（其它色温可订做）A、DIP直插芯片：三安晶元隆达晶发乾照蓝光同方璨元10*1610*2323*4514*28产品型号：3014、3528、5050、2835、5630、3020、3030等发光角度：120°加透镜显指：708090亮度：50-1800mcd波长：470nm520nm620nm电压：1.8-2.3V、2.8-3.6V电流：20mA30mA色温：RGB2700-12000K（其它色温可订做）B、SMD表贴（SurfaceMountedDevices）芯片：科锐欧司朗三安晶元迪源蓝宝30mil35mil38mil45mil23*45产品型号：3030、3535等发光角度：120°加透镜显指：708090亮度：50-1800mcd波长：470nm520nm620nm电压：1.8-2.3V、2.8-3.6V电流：20mA30mA色温：RGB2700-6500K（其它色温可订做）C、1W大功率芯片：夏普西铁城普瑞三安晶元22*3022*4520*38产品型号：4W5W6W7W8W10W13W15W23W33W63W等发光角度：120度加透镜显色性：8090流明(Lm)：280-5500LM光效（Lm/W）：70-113电压：9.6—50V单颗3.2-3.5V电流：400-950mA3串3并单颗60-150mA色温：2700K3000K3500K4000K5000K6500KD、COB（ChipOnBoard）面光源64串并6series4parallelE、集成大功率芯片：晶元三安新世纪光宏迪源蓝宝30mil35mil38mil45mil等产品型号：10W30W50W70W100W等散热发光角度：120度加二次光学透镜改变角度流明(Lm)：1000-1200LM8000-10000LM电压：9—12V单颗3.5V电流：1050MA3串3并350MA10串1并单颗150mA色温：6000-6500K3000-3200K（其它色温可订做）LED封装一、LED封装工艺流程由于LED芯片在切割后依然排列紧密间距很小(约0.1mm)，不利于固晶工序的操作。故采用扩晶机对粘结芯片的膜进行扩张，使LED芯片的间距拉伸到约0.4mm。（一）、扩晶撕蓝膜正确手法扩张机温度设置工艺要求：1、待实际温度显示为50±5℃,方可将晶片环套至伸张盘上作业；2、晶片与离型纸分开时必须非常的小心及慢慢撕开,不可一下将离型纸撕开；3、待扩张之晶片必须放于引伸盘之正中央方可操作；4、作业人员须穿静电服，戴静电帽、口罩静电环（接地型）及静电手套（或静电指套）。（二）、胶水回温工艺要求：1、固晶胶冷冻于-40℃。2、解冻的银胶（绝缘胶），8（12）小时内用完.3、每瓶银胶解冻最多不多于三次4、置放在室温下解冻（约25℃）1.5小时，直到完全达到室温才可使用，解冻时，严格注意密封，以防止胶可能吸潮。5、搅拌银胶应使用扁平棒同方向均匀搅拌，不可快速搅拌，以避免空气进入形成气泡。搅拌棒使用完后必须清洗干净，且不可放入存储容器内与银胶或绝缘胶放在一起。6、银胶或绝缘胶不能出现分层、变色；不能有杂质、毛丝及颗粒状。银胶（三）、固晶固晶是结合了点胶和固晶两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。工艺要点固晶、点胶位置银胶量(1/3-1/2晶片高度)支架、晶片放置方向固晶后及时烘烤银胶点胶头银胶点胶动作顶针晶片吸嘴固晶动作胶量控制除流程卡规定外，PLCC双电极用DX-10硅胶，硅胶高度控制在1/3~1/2晶片高之间，晶片三面以上粘胶；其他涂覆银胶，银胶牌号：CT850或CT220；银胶高度控制在1/2~3/4晶片高之间，晶片三面以上粘胶，如图以银胶为例所示：胶量太少（不合格）h1/2H(不合格)h≤1/3H（合格）支架晶片、方向90°蓝膜晶片方向固晶后晶片方向对UG、UB以及UW系列产品，需要加反向齐纳二极管以保护LED免受静电击穿的，齐纳二极管需先固晶、烘烤固化完毕后，再按放LED晶片；对全彩RGB机种，也是同样的处置方法。常规固晶位置图如下：检验、烘烤烘烤的目的是使银胶固化，使晶片固着于支架上，利于后续工艺作业。银胶烘烤的温度一般控制在150℃，2小时。正在烘烤银胶的烤箱必须按工艺要求作业，中间不得随意打开。银胶与不导电胶应用不同的烤箱区分烘烤，防止污染。晶片倒置晶片破损晶片裂片晶片粘胶晶片重叠（四）、焊线（特殊重点控制工序）使用自动焊线设备，完成自动进料、焊线、出料工作。将晶片通过金丝连接在PCB或金属框架对应电极上，形成电路回路。单电极双电极(对角)双电极(左右)金线打线方式及弧形要求：打线方式(1)SingleBond(2)DoubleBondBBOSBSOBForwardbonding(正打)Reversebonding(反打)BBOSBSOS-正打BSOS-反打晶片/Die支架/L/F魚尾/Stitch线颈/Neck峰端/Peak金球/Ball支架/L/F焊垫/BondPad金线/Wire线颈/NeckDCBAE说明：A点球径为金丝直径的2-3倍；晶线拉力试验断点在A或E点时,无论拉力有多大均为不良；晶线拉力试验断点在B、C、D点晶线拉力值须在6g(含)以上焊线工艺要求1、双电极之负极（小区）金球不允许超出电极区，正极金球同单电极要求，无金球短路（含透明电极）现象；单电极金球偏出电极应≤1/4球，如下图所示：金球未超出电极金球偏出电极≤1/4球(r≤1/4R)金球偏出电极≥1/4球(r≥1/4良好合格不合格2、焊球大小及形状要求2.1、第一焊点金球形状要求：第一焊点球径为金丝直径的2-3倍合格金球不对称（不合格）缩径（不合格）2.2、第二焊点形状及大小要求：1、合格（3dW5d）1、合格（楔形对称）2、楔形太宽（W5d）2、不合格（楔形不对称）3、楔形太窄太长（W3d）特殊重点工序质量控制要求1、质控项目：金丝拉力F、焊球推力、第一焊点，第二焊点及金丝形状、焊接机台2、质控方法：2．1、当更换材料、品种或者机台异常停机后必须做首件检验、测试拉力、推力，做好记录。2．2、有拉力或金球，第二焊点，金丝高度等不符合要求的情况，应立刻向工艺人员反应以便查清原因，及时纠正。2．3、机台如出现异常，需及时向机修人员或工艺员反应。（五）封装LED的封装主要有灌封、点胶、模压三种。目的是保护内部的电路免受外部电路的破坏或不受影响。1、Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模粒内注入液态环氧树脂，然后插入焊好线的LED支架，放入烤箱让环氧树脂固化后，将LED从模粒中脱出即成型。2、对带框架产品，通过点胶等手段将液态环氧树脂涂覆于框架内，保护晶片及内引线，形成制成品。3、将热固性环氧树脂通过模塑成形法实现对管芯及内引线的保护，并使封装出来的LED具有规定的尺寸外形。本工序不适用PLCC型带框架产品。点胶工艺要点胶水、荧光粉配胶、抽真空（50±5℃,15min)点胶量烘烤英特美YAG-04YAG黄粉YAG-05YAG-06O5742硅酸盐红粉G2762硅酸盐绿粉目前常用的灌封胶包括环氧树脂和硅胶。硅胶由于具有透光率高，折射率大，热稳定性好，应力小，吸湿性低等特点，明显优于环氧树脂，在白光、功率型灯珠中广泛应用，但成本较高。硅胶：道康宁6630、6301、6650等，长兴GD531环氧：信越1012、1016、1018配胶方式配胶精确度凹碗口NG平碗口OK凸碗口NG封装烘烤1、开启烤箱电源开关，使其升温，按所烘烤产品对烤箱进行时间温度设定。2、达到设定温度后，将待长烤的产品以每托盘为一组排列于烤箱中，达到设定时间后，关掉电源开关待其自然冷却后取出产品（烤箱温度必须达到135℃或150℃，才开始进行烘烤固化流程）。3、长烤时长烤是为了让环氧树脂充分固化，同时对LED进行热老化。一定要注意烘烤温度，以免产品过热变形、外壳黄化变色及电极氧化。4、每次长烤的数量不可过多，且注意通风，以保证烤箱内部温度均衡。5、硅胶固化时,一定要与使用环氧树脂的机种区分烤箱固化,且注意固化烤箱的清洁与保养。6、烘烤用烘箱内隔层要求保持水平，材料盒不可正对进出风口，以防倾斜偏光。工艺要点：温度、时间、摆放胶水型号短烤（温度/时间）长烤（温度/时间）支架预热70℃1/H//630170℃1/H150℃4/H673070℃2/H150℃4/H663080℃1/H150℃4/H6650120℃1/H150℃4/H1018/GD531100℃1/H150℃4/HHL2002140℃1/H150℃4/H不同封装胶水烘烤参数一览表：（六）、外观检验1、气泡：材料芯片和焊线上方及周围(5mil以内)不能有气泡出现，其它位置5mil以下气泡不可超4个，5~10mil气泡不可超2个，不可有10mil以上气泡。2、杂物：以肉眼看不明显且不影响材料发光为原则，不得有金属残留物存在(例金线未挑干净)。3、塌线：线受外力影响造成下塌而严重变形导致碰到芯片非焊线部位。4、少胶：不可因少胶而导致有金钱外露情形。5、胶体脏：胶体表面出现之脏污程度不得影响到材料的正常发光。6、支架沾胶：支架引脚不得有沾胶现象。7、支架脏：支架表面附着之脏污不得影响材料的可焊性。8、溢胶：胶盖上不得有沾胶现象9、PIN受损：支架脚不得有受损现象。10、支架氧化：支架不得有氧化现象。11、毛刺：胶盖不得有毛刺现象，如果毛刺剥落后肉眼外观无明显异常时，可以作良品。（七）、冲裁剥离1、清洁上下模面及集料盘,确认模具内无残料、污垢，集料盘清洁干燥。2、