LED封装产品基础知识

LED封装产品基础知识2011.07.19广东德豪润大功率LED封装厂讲师：董新立-1-目录什么是LED和LED基本概念白光LED相关名词解释白光LED生产工艺说明白光LED量测说明ETILED产品图片LED产品应用案例-2-第一部分：什么是LED和LED基本概念一.LED简介LED(LightEmittingDiode)俗称发光二级体或发光二极管它包含了可见光和不可见光。属于光电半导体的一类,在结构上包括P极与N极,是一种依靠半导体PN结发光的光电元件！以PLCCLED来讲，它是由电子原材料（晶片,金线，支架，银胶或绝缘胶），封装材料（环氧树脂或硅胶，色剂，扩散剂），以及辅助材料三大材料构成。定义：LED就是由电子材料，封装材料，辅助材料联结而成的一个发光的闭路电子元件。-4-五大物料五大製程晶片支架固晶銀膠金線銲線環氧樹脂封膠切割測試二.LED的五大物料與五大製程-5-LED是由P层半导体元素，N层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的PN结合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态在晶片被一定的电压施加到正向电极时，P侧电极即注入电洞，N侧电极即注入电子，电洞在P区移动扩散，电子同时也是N区移动扩散，若电洞与电子的能量达到某定值以上时，则电洞即跨越P区，源源不断的游向N区，N区的电子同时也会跨越N区，向P区移动。电洞与电子在移动扩散时，电洞与电子两者将会互相结合，激发出光子，产生光能HOLE電洞++++++------發光P層N層電子發光三.LED晶片发光原理四.LED的通电状况•LED之通電狀況P極接正電,N極接負電,則LED發光;反之,則不發光在顺向电流(IF)的驱动下，LED开始发光：光强(IV),波长(WD),电压(VF)順向電壓逆向電壓VF(對應IF)VR(對應IR)四.光的種類γ射線X射線遠紫外線近紫外線可見光線中紫外線近紅外線中紅外線遠紅外線10-3nm1nm10nm100nm280nm315nm380nm780nm1000nm1.5μm5μm100μm1mm極超短波紫外線區紅外線區短波長長波長白色光分成七色光譜稜鏡化學線(由日照產生化學線作用引起)光(人眼所見電磁波範圍)接近光性質有大熱能電波熱線(熱能也稱為熱波)五.可见光LED顏色區分380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm700nm紫色(Purple)藍色(Blue)藍綠色(BluishGreen)翠綠色(Green)純綠色(PureGreen)黃綠色(YellowGreen)黃色(Yellow)橙色(Orange)琥珀色(Amber)紅色(Red)-9-第二部分：白光LED相关名词解释-10-所谓白光是多种颜色混合而成的光，以人类眼睛所能见的白光形式至少须两种光混合，如二波长光(蓝色光+黄色荧光粉)或三波长光(蓝色光+绿色光+红色光)，目前已商品化的产品蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉，在未来较被看好的是三波长光，以无机紫外光晶片加R.G.B三基色荧光粉，此外有机单层三波长型白光LED也有成本低、制作容易的优点。预计三波长白光LED今年有商品化的机机会，未来应用在取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LCD背光源等市场，对白光LED的市场成长有很大的帮助自从出现发光二极管LED以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着发光二极管LED制造工艺的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，使发白色光的LED半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段。白光LED的出现，使高亮度LED应用领域跨足至高效率照明光源市场。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一。六.白光原理-11-在技术方面白光LED目前主要分为两种发光方式:目前主要的商品化作法是日亚化学(Nichia)以460nm波长的InGaN蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质，利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光LED技术方面仍以日亚化学领先，拥有众多专利权。第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe（锌，硒）为材料的白光LED，不过发光效率较差，但由于目前白光LED市场热销，仍呈现供不应由求现象。七.荧光粉+蓝光晶片的白光LED简介(1)-12-3chips型:RedChip+GreenChip+BlueChip2chips型:BlueChip+YellowChip1chip型:BlueChip+Yellow荧光粉UVChip+RGB荧光粉ZnSe（锌，硒）CIE座标图白光产生的种类七.荧光粉+蓝光晶片的白光LED简介(2)-13-八.白光LED相关名词(光电参数定义1)一，顺向电压（ForwardVoltage）单位（V）红，黄，黄绿：Typ：2.0VMax:2.4V紫，蓝，绿，白：Typ：3.2VMax:4.0V测试条件：IF=20mATa=25℃IF=30mATa=25℃IF=120mATa=25℃IF=350mATa=25℃ForwardVoltagevs.ForwardCurrent(Ta=25℃)1101001.52.02.53.03.54.04.55.05.5ForwardVoltageVF(V)ForwardCurrentIF(mA)-14-二，发光颜色，波长（ColorHueWavelengthSpectrum）单位（nm)a.λp:發光體或物體(經由反射或穿透)在分光儀上量得的能量分佈,其峰值位置對應的波長,稱為λp(peak).b.λd:而λd(dominant)是以人眼所見的可見光區(400-700),決定發光體或物體的光線主要落在什麼波長.c.△λ:(半波寬)PeakWavelengthλp:610nm(峰值波長)DominantWavelengthλd:624nm(主波長)△λ:22nm(半波寬)SpectralRadiance(Peak@610nm)0.00.20.40.60.81.0520540560580600620640660680700WaveLength(nm)NormalizedResponse△λ八.白光LED相关名词(光电参数定义2)-15-三，发光强度（luminousIntensity）单位﹕cd(Candla)表示光源在一定方向范圍內發出的光通量的大小。一般而言，光源之光线会向不同方向以不同强度放射出其光通量，在特定方向所放出之可见光之强度称为光强IV与IF成正比ForwardCurrentvs.RelativeLuminosity(Ta=25℃)0.00.51.01.52.02.53.03.54.0020406080100120ForwardCurrentIF(mA)RelativeLuminosity(a.u)八.白光LED相关名词(光电参数定义3)-16-四，发光角度（2θ1/2ViewingAngle）LED為指向性元件½表示發光強度50%時的角度LED亮度与角度成反比，亮度相同的兩顆LED,2θ1/2愈大則Iv愈小八.白光LED相关名词(光电参数定义4)-17-五，色温（ColorTemperature)单位：绝对温度（Kelvin,K)一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之“标准黑体（Blackbobyradiator)”本身之绝对温度值，以量化光源的光色表现。根据MaxPlanck(普朗克)的理论，将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIE色座标上的黑体曲线（Blackbodylocus）显示黑体由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温度，此温度可以在色度图上之普朗克轨迹上找到其对应点。标准黑体之温度越高，其辐射出之光线光谱中蓝色成份就越多，红色成份也就相对越少，反之标准黑体之温度越低,其辐射出之光线光谱中的蓝色成份就越少,红色成份就越多一个灯的光色可以简单的以色温来表示,以发出光色为暖白色之普通白炽灯泡为例,其色温为2700K，而一般日光灯之色温为6000K，光之色温主要可分成三大类：暖白：＜3500K自然白：3500至5000K正白：5000至7500K冷白：＞7500K八.白光LED相关名词(光电参数定义5)-18-•标准黑体曲线（Blackbodylocus）Planckcurve八.白光LED相关名词(光电参数定义6)-19-第三部分：白光LED生产工艺说明-20-电浆清洗Plasma焊线测试检查WBTest/Inspection装支架LeadFrameInsert支架预热L/Fprecure固ZenerZenerchipDieBonding固ChipChipDieBondingChip烘烤ChipEpoxyCure焊线WireBonding资材入库IncomingMaterials预热烘烤Precure晶片推力测试DieShearTest电浆清洗Plasma九.白光生产流程概要(1)-21-外观检查VisualInspection抽真空Degasing封胶Dispensing硅胶烘烤DPSiliconCure冲压Trim测试SortingTest包装TapingTest出荷检查OQC配胶Mixing九.白光生产流程概要(2)-22-胶深支架图晶片图焊线图焊线图点胶图成品图十.白光LED相关物料图片-23-第四部分：ETILED产品图片-24-十一.白光LED图片集锦(1)HPHP505050745630COB-25-十一.白光LED图片集锦(2)3014380330205252525235283535P-LED-26-十二.白光LED应用图片集锦(室内照明)-27-十二.白光LED应用图片集锦(室外照明)-28-十二.白光LED应用图片集锦(室外照明)-29-TotalLuminousFluxAveragedLEDIntensityGoniophotometer十三.白光LED量测说明积分球(全光通量测试)说明：LED特点垂直最上方光束最强(垂直量测光强IV,单位为cd)，向外光束逐渐减弱，所有光束的总和为光通量，单位是(lm)[(W)]角度测试仪(角度测试)套筒(轴向光测试)-30-第五部分：LED产品应用案例-31-十四.车用LED(指示，车饰，车灯等)-32-十四.照明用LED(室内，室外，景观)-33-十四.背光显示用LED(RGB显示屏，BLU背光)-34-由于超高亮度LED具有非常广泛的用途，特别是白光LED的出现，给应用面带来更丰富的内容。目前国内有几百个单位在开发、生产超高亮度LED的各种应用，热点应用主要包括以下几个主要方面：化工程景观、装饰灯作为一种冷光源，LED照明灯具有绿色环保、节能、色彩绚丽等传统光源不可比拟的优点。目前，LED轮廓灯、LED护栏灯、LED灯带、LED灯泡等被广泛应用于桥梁、大厦广场、标志物、仿古建筑、招牌广告等轮廓勾勒以及立交桥护栏、危险路段、警戒标志及其高楼轮廓、庭院护栏等场所，对美化城市、塑造景观有重要作用白光照明：已开始从小功率白光LED灯用起，如安全照明灯、显微镜灯、白光背光源、手电筒、太阳能灯，特种白光照明等，并逐步向白光照明迈进，将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品大、中、小屏幕显示器：各种广告牌、体育记分牌、金融和交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏，全国共有100多个单位在开发生产，现已成立LED显示屏分会，2002年全国市场超过20亿元，几乎全部采用国产显示屏。交通信号灯：主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用LED信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广的速度很快，市场需求量很大.汽车用灯：包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯、头灯等均在逐步采用LED显示。据报道，2001年全世界超高亮度LED在汽车上的