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1、24123959.doc- 1 -半导体发光二极管根本学问和工艺简介导 言自从 60 年月初期 GaAsP 红色发光器件小批量消灭进而十年后大批量生产以来,发光二极管材料取得很大进展。最早进展包括用 GaAs P 制成的同质结器件,以及 GaP1-x x掺锌氧对的红色器件,GaAs P 掺氮的红、橙、黄器件,GaP 掺氮的黄绿器件等等。到了1-x x80 年月中期消灭了 GaAlAs 发光二极管,由于 GaAlAs 材料为直接带材料,且具有高发光效率的双异质构造造,使 LED 的进展到达一个的阶段。这些 GaAlAs 发光材料使 LED 的发光效率可与白炽灯相媲美,到了1990 年,Hewle
2、tt-Packard 公司和东芝公司分别提出了一种以 AlGaIn 材料为根底的型发光二极管。由于 AlGaIn 在光谱的红到黄绿局部均可得到很高的发光效率,使 LED 的应用得到大大进展,这些应用包括汽车灯如尾灯和转弯灯等,户外可变信号,高速大路资料信号,户外大屏幕显示以及交通信号灯。近几年来,由于 CaN 材料制造技术的快速进步,使蓝、绿、白 LED 的产业化成为现实, 而且由于芯片亮度的不断提高和价格的不断下降,使得蓝、绿、白 LED 在显示、照明等领域得到越来越广泛的应用。本课程将介绍 LED 的根本构造、LED 主要的电学、光度学和色度学参数,并简洁介绍 LED 制造主要工艺过程。1
3、. 发光二极管Light Emitting Diode 的根本构造图是一般 LED 的根本构造图。它是用银浆把管芯装在引线框架支架上,再用金线把管芯的另一侧连接到支架的另一极,然后用环氧树脂封装成型。组成 LED 的主要材料包括:管芯、粘合剂、金线、支架和环氧树脂。1.1 管芯事实上,管芯是一个由化合物半导体组成的 PN 结。由不同材料制成的管芯可以发出不同的颜色。即使同一种材料,通过转变掺入杂质的种类或浓度,或者转变材料的组份,也可以得到不同的发光颜色。下表是不同颜色的发光 图一般 LED 根本构造图- 1 -24123959.doc- 2 -二极管所使用的发光材料。发光颜色使用材料表 不同
4、颜色的发光二极管所使用的发光材料一般红磷化镓GaP高亮度红磷砷镓(GaAsP)超高亮红镓铝砷(GaAlAs)超高亮红镓铟铝磷(AlGaInP)一般绿、黄绿磷化镓GaP高亮绿镓铟铝磷(AlGaInP)超高亮绿氮化镓( GaN )一般黄、橙磷砷镓(GaAsP)超高亮黄、橙镓铟铝磷(AlGaInP)蓝氮化镓( GaN )紫白 红外氮化镓氮化镓+荧光粉砷化镓( GaN )(GaAs)图是 LED 芯片图形。多数管芯正面为 P 面,连接到电源的正极,反面为 N 面, 连接到电源的负极(GaAlAs 芯片正面为 N,反面为 P;以蓝宝石为衬底的蓝、绿芯片 P、N 都在正面)。约在管芯2/3 高处,是 P
5、区和 N 区的交界处,称 PN 结。当有电流通过 PN 结时产生发光,发光颜色取决于芯片材料,- 2 -而发光强度除了和材料有关外,还和通过 PN 结电流的大小以及封装形式有关。电流越大,发光强度越高,但 当电流到达确定程度时消灭光的饱和,这时电流再增加,P ElectrodeP Epi Layer N Epi LayerSubstrateN Electrode光强不再增加。图LED 芯片示意图1.2 粘合剂粘合剂的作用是把管芯粘在支架的反射杯上,一般使用导电银浆作为粘合剂,但对于蓝宝石衬底的芯片,因两个电极都在正面,因此使用绝缘胶作为粘合剂。银浆有单 组份和双组份两种,目前使用的银浆大都为单
6、组份银浆,这种银浆必需在低温下保存。粘合剂的性能对制品的牢靠性及透光效果有直接影响,因此,必需依据实际状况,选 择适宜的粘合剂,并留意应在规定的期限内使用。1.3 金线金线的作用是把管芯的电极连接到支架上。主要有25m 和30m 两种规格,24123959.doc- 3 -一般场合使用25m 金线,对于通过电流较大,牢靠性要求较高的场合,则使用30 m 金线。1.4 支架支架也即 LED 的外引线,一般使用基体为铁并镀银的支架,但有时为了提高制品的散热性能,则使用基体为铜的支架,固然,其材料本钱也相应增加。1.5 环氧树脂LED 承受环氧树脂作为封装材料。环氧树脂的性能对 LED 的光电特性尤
7、其是牢靠性有很大影响。它的选择必需充分考虑其牢靠性、出光效果、工艺可行性及价格等。目前国内较常用的是台湾产的 EP 系列环氧树脂,而我公司外加工线则较多使用日本产的 502、512、514 等树脂。502 树脂的流淌性较好,但出光效果较差,512 树脂的出光效果好,但粘度较高,工艺可行性差,牢靠性也较差,514 树脂的最大优点是耐热性能好,因此,常用于牢靠性要求较高的制品。树脂分为主剂和硬化剂两局部,有的树脂在主剂中参与了颜料,因此得到了各种颜色的主剂,而大多数树脂主剂出厂时是一种淡蓝色的液体,封装时依据需要参与不同颜料,硬化剂是一种无色透亮的液体。在树脂中参与适量的散射剂可以提高发光的均匀性
8、,增大散射角,但同时法向发光强度降低。2. LED 的主要技术参数2.1 电学参数2.1.1 正向压降指每个 LED 通过的正向电流为规定值时,正、负极之间产生的电压降,用符号 V 表示。F由不同材料制成的 LED 具有不同的 V 值。此外电极材料的选择以及电极制造过F程工艺条件的把握也对 V 值有着重要影响。组装过程影响 V 值的因素主要是银浆的FF质量。银浆过期变质,使用双组份银浆时搅拌不均匀都可能造成 V 值增加。F2.1.2 反向漏电流是指给 LED 加上规定的反向电压时,通过 LED 的电流,- 3 -用符号 IR表示。正常的 LED,IR值应接近 0。反向漏电流的产生除了和管芯本身
9、的质量有关外,还和组装时管芯安放状态有关。银浆粘污 PN 结和管芯崩裂是造成漏电的最主要因素。当银浆沾污 PN 结时,似乎有一个电阻并联到结上,形成漏电通路,从而产生漏电。管芯崩裂是由于安放管芯时设备顶针位置调校不当,使管芯受损从而产生漏电,由于管芯崩裂现象镜检时较难觉察且由此造成的漏电现象呈不稳定状态,使得在成品检测时易消灭漏判,成为影响24123959.doc- 4 -产品质量的一大隐患。2.2 光度学及光度学参数2.2.1 能量的辐射分布光源的总辐射能量是各种波长能量之和,波长不同能量也不同。我们称发光器件的辐射能量随波长而变化的状况为发光器件辐射能量的光谱分布,以 P 表示。发光器件在
10、 和 范围内的辐射功率可表示为:12l- 4 -P1P2= l1 P l d l(1)2P是一个相对的分布函数。光谱分布的两个主要参数是它的峰值波长和光谱带宽。(1) 峰值波长p峰值波长p 是指光谱强度最大处的波长, 它可以由光谱图很简洁地确定。图是 CaN 绿色 LED 的光谱曲线, 由曲线可见, 其峰值波长是 505 nm。l(2) 半波宽度0.5半波宽度0. 5由p 两边的两个波长l”0.5 -0.5求得:0. 5 =”ll(2)0.5 -0.52.2.2 辐射度量及单位图 CaN 绿色 LED 的光谱曲线24123959.doc- 5 -辐射度学是有关某一给定辐射体的光辐射能量或功率的
11、, 光谱涉及从紫外光到红外光的整个范围, 与人眼对亮度和颜色的灵敏度无关。根本的辐射度参数有 4 个:(1) 辐射通量或辐射功率辐射功率 P 定义为一个光源在单位时间内放射的总功率:P =dQe3dt辐射功率的单位为瓦特W。(2) 辐射强度辐射强度 J 定义为单位时间、单位立体角内放射的功率:J = dP4dwrJ 的单位是:瓦/球面度 W/S 这里的立体角就是以点光源为顶点的一个封闭锥体的锥角,其大小等于锥体底面积与锥体的斜边边长 r 的平方之比,即:- 5 -d =d sr 25(3) 辐射照度落在单位面积上通量的数值,称为辐射照度 H。H = dP( 6 )dsdp 是落在元外表上的通量
12、值。辐射照度 H 用瓦/平方米W/m2作单位。由以上公式可推得某一点光源的辐射强度 J 和辐射照度之间的关系:dPJdwH = ds=ds= J/r2(7)(4) 辐射亮度考虑辐射源上外表 d,以此为顶点的立体角 d内的辐射通量为 dp,d的轴线 d 与 d的法线 n 成角,如图4所示。Ndp 与 d及 d在 d 方向的有效截面积 dcos有关,即:ddp = R dcosd8或:dR =dpds cos qdw9Cd24123959.doc- 6 -图 d轴线 d 与 d法向 n 的关系R就称为面辐射源在角所打算方向 d 上的亮度,也就是在给定方向上单位有效截面积在单位立体角内的辐射通量值。
13、 R的数值与辐射面的性质有关,并且随给定方向而转变。2.2.3 光度量及单位2.2.3.1 视见函数对于可见光的辐射通量常承受光度学的量来描述。为此,必需首先了解视见函数。一般发光器件的辐射都不是单色光,各有确定宽度的光谱分布曲线,人眼对各种波长的辐射的灵敏度是不同的,它不能感觉到红外线和紫外线,只能感受从 380760 nm 范围的可见光,而且在可见光中对各种波长的光的响应程度也是不同的。我们把人眼响应随波长而变化的函数关系称为视见函数,用 V表示。度量辐射能的各个量是仅与客观条件有关的物理量,但光度学的量不仅与客观条件有关,而且还与人的视见函数有关。在辐射度学中引入的各个量,乘上一个与视觉
14、有关的比例系数即视见度 K,就得到光度学中的各个量。2.2.3.2 光度学参数(1) 光通量假定某辐射体发出的光线是波长为的单色光,该辐射体单位时间内所辐射的能量就是辐射通量 P, 该量中能为人眼所感觉的那局部称为光通量 F, 它表示单位时间内流出光能的大小, 单位是流明lm。P与 F之间的关系可用下式表示:F= KP= VKmP10式中,K表示波长为的辐射通量每瓦可以产生多少流明的光通量,即同一波长下所测得的光通量与辐射通量之比。Km = 680 lm/W 表示人的日间视觉在 550nm 处能将 1W 功率转变成 680 lm 的光能。各波长发出的总光通则为:- 6 -24123959.do
15、c- 7 - 7 -F =Km 780nmV (l ) P d( 11 )l l780nm由它可以计算器件的效率, 用以判别发光器件或材料的性能好坏。(2) 发光强度一光源在单位立体角内所发出的光通量称为该光源的光强 I。dFI =dw12一个点光源所发出的光强是各向一样的,则总光通量F = 4I13就是说,一个光源的发光强度 I 确定后,它的总光输出也就完全确定了,其它的光学构造如反射腔等不能使它增大,而只是可以将光从其它方向往某一方向集中, 以提高该方向的光强。在芯片法向上的发光强度称为法向光强。发光强度的单位是坎德拉cd, 一单位立体角内发出一流明的光称为一坎德拉。坎德拉是一个光源在给定
16、方向上的发光强度。(3) 半值角在发光强度分布图形中,发光强度等于最大强度一半构成的角度称为半值角。如图所示。图中,沿 LED 法向为机械轴方向,最大发光强度方向为光轴方向,机械轴与光轴之间的夹角成为偏差角。芯片的厚度、封装模条的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的 插入深度都对半值角的大小有直接影响。制造中,可以依据客户要求,通过选取 不同的材料及选用不同的封装尺寸来得到不同大小的半值角。图 LED 光强分布图(4) 亮度亮度 B 与辐射亮度类似。发光体之外表 d在与其法向成角的方向上的亮度 B等于:dFB= ds cos qdw1424123959.doc- 8 -其中 dF 为立
17、体角 d的光通量,如图4所示。亮度单位 cd/m2尼特,也即每平方米外表沿法线方向产生一坎德拉的光强。(5) 照度照度 E 表示被照明物体的单位面积所承受的总光通量,即:- 8 -dFE =d15照度的单位是勒克斯。1 勒克斯为 1 平方米面积上承受一流明的光通量,即:lm/ m2。2.3 色度学及色度学参数显示器件的多色化明显可以大大增加显示的信息与功能 , 要了解和分析发光器件的颜色问题, 就必需了解色度学。试验证明,大多数颜色可以由三种根本的颜色以适当的比例合成,这三种根本的颜色可以任意选定,但它们之间是相互独立的,即其中的一种不能由另外二种以适当的比例合并而成,一般选择红、绿、蓝三种颜
18、色为三个基色,这就是所谓的三基色原理。依据三基色原理,任意颜色 C 可表示成:C = XR + YG + ZB16X、Y、Z 就是某一颜色 C 的三个重量,承受归一化的方法消去其中一个非独立变量而引入二个的变量。令:x = XX + Y + Zy =Y(17)X + Y + Zz = ZX + Y + Zx + y + z = 1只要确定其中的 x 和 y,则z 随之确定,因此颜色就可用图6所示的二维图形的某一点确定,其中的 x 和 y 都是从 0 变到 1。图6就是国际照明协会提出的 CIE 色度图,x,y,z 称三色系数。X,Y,Z 又称三色视觉值。各单色光的三色视觉值见表。2412395
19、9.doc- 9 -图CIE 色度图由表结合17式即可计算出各单色光的三个系数 x、y、z。例如= 590 nm 的单色光,从表得:X = 1.0263Y= 0.7570Z = 0.0011 有X- 9 -则x =y = z =X + Y + Z YX + Y + Z ZX + Y + Z= 0.5752= 0.4242= 0.0006表 各单色光的三色视觉值波长(nm)XYZ波长(nm)XYZ4000.01430.00040.06795700.76210.95200.00214100.04350.00120.20745800.91630.87000.00114200.13440.00400.
20、64565901.02630.75700.00114300.28390.01161.38566001.06220.63100.00084400.34830.02301.74716101.00260.50300.00034500.33620.03801.77216200.85440.38100.00024600.29080.06001.66926300.64240.265004700.19540.09101.28766400.44790.175004800.09560.13900.81306500.28350.107004900.03200.20800.45626600.16490.061005
21、000.00490.32300.27206700.08740.032005100.00930.50300.15826800.04680.017005200.06330.71000.07826900.02270.008205300.16550.86200.04227000.01140.004105400.29040.95400.02037100.00580.002105500.43340.99500.00875600.59450.99500.008924123959.doc- 10 -将可见光各波长的的x、y 值均在CIE 色度图上画出,则得全部可见光的色坐标, 其轨迹为一舌形曲线,见图6。自然
22、界中任何一种可能的颜色都在舌形及其下端连线之内,此范围外的点均为不存在的颜色。两种颜色合成的颜色位于这两个点的连线上。从色度图上可看到红色和绿色局部接近为始终线,这就表示从红到绿之橙、黄、黄绿等色都可以由红、绿两种光合成。白光是三种成分光的均匀混合,其 x、y 值分别为 1/3,故 CIE 色度图中的 W1 ,31 点便代表白色光。由于互补色的定义是它们之和组成白光,故通过 W 点而与舌形3轨迹线相交的 两点所代表的颜色便是互补色。12色度学的主要参数(1) 纯度和主波长纯度和主波长是色度学中的两个重要参数,它描述颜色的色调。在图6中给出了色坐标点为 F 的光源在色度图上的位置。我们通常选定白
23、光 W 作照明光源,因此光源 F 的纯度定义为,自 W 向 F 作始终线,与单色光轴相交于 G,距离 WF 占总长WG 的百分数即为 F 的纯度:WF- 10 -PF = WG18D图6中F 点的纯度为 75%,由此相应在光谱轨迹上的G 点,其纯度为 100%。此外还定义 G 点处光谱轨迹上的波长为光源 F 的主波长 ,在图6中,F 点的主波长为 600 nm。而当 F 连线的交点落在直线 PQ 上时,则其主波长的数值以其补偿波长来代表,而在其补偿波长下附以注脚“C”表示。例如光源 H,从 W 向 H 作直线的交点在 PQ 上,因此即由 H 向相反方向与 W 连直线,并延长与轨迹线相交于 I,
24、H 的主波长即为 502C nm,而H 点的纯度仍以 502C nm 的 I 点为准,与 F 点纯度求法一样。TKxy5000.7210.27910000.6520.34515000.5860.39318000.5490.40820230.5260.41323000.4950.41550000.3450.35160000.3220.33170000.3060.316100000.2800.288240000.2500.2530.2400.234(2) 色温当某辐射体与确定黑体在可见光区域0.40.7具有一样外形的光谱能量分布时的温度, 称为该辐射体的色温。即在此温度下,该辐射体的辐射色调与确定
25、黑体的辐射色调一样。所谓黑体,是指能够完全吸取由任何方向入射 的任何波长的辐射的热辐射体。不同温度下, 确定黑体的色坐标见表将表色坐标画于色度图上, 即得到表 确定黑体的色坐标24123959.doc- 11 -图中的黑体迹线。当某一光源的色坐标(x,y位于色度图上黑体迹线时,就以黑体确实定温度定义为该光源的色温。但是,有很多光源的色坐标并不在黑体迹线上,而是在此轨迹的四周。于是,我们又定义了相关色温,即在色度图上,和某一光源的色坐标点相距最近的那个黑体确实定温度就定义为该光源的相关色温。实际应用中,有时为便利起见,承受色温来表示颜色,明显,这是一种近似的表示方法。(3) 显色指数显色指数:灯
26、光下所显示的颜色与阳光下的颜色相比较之数值。3. LED 生产工艺简介3.1 支架式一般 LED支架式一般 LED 制造工艺流程如下:管芯安放金线键合封装成型热老化除披锋尺寸检查上连筋切断点灯检查特性检查包装抽检入库3.1.1 管芯安放管芯安放工序的目的是用粘合剂把管芯放在支架的反射杯中。粘合剂高度不行超过 PN 结位置管芯 2/3 高度处, 一般以 1/31/2 个管芯高为宜, 见图。管芯安放后应在硬化炉中进展粘合剂硬化,硬化后用推力计抽测其推力,一般要求推力大于 150g,否则视为粘附不牢。图 管芯安放示意图3.1.2 金线键合金线键合的目的是用金线把管芯的电极连接到支架上。本工序对产品的
27、牢靠性有着重要影响。键合后,要求 A 点应 2/3 以上在管芯电极内,E点应在支架平面中间且呈鱼尾状,金线弧度约 1/21 个管芯高见图。键合后用拉力计抽测拉力,要求拉力必需大于 7 g,且断点不能为 A、E 点,否则视为键合不良。3.1.3 封装成型本工序的目的是使用环氧树脂把完成金线键合的半成品图 金线键合示意图- 11 -24123959.doc- 12 -封装成型,使用不同的模具,可以得到不同规格的 LED。本工序对成品率影响重大,重点必需留意以下问题:1) 确保树脂配方正确无误,树脂配好后要进展脱泡处理;2) 树脂配好后存放时间不宜太长,一般不得超过 4 小时;3) 模具使用前要进展
28、除尘处理,并视使用次数打算是否需要喷涂离型剂,离型剂喷涂量应适中,太少可造成脱模困难,太多则可使制品外表变形;4) 把握好树脂注入份量,局部品种树脂注入后要做脱泡处理;5) 支架插入前要先“点树脂”否则会造成杯内气泡;6) 留意支架插入方向的正确性,同时确保支架完全插入模条定位槽中;7) 依据使用树脂的要求设定硬化条件,完成制品的硬化步骤;8) 留意对硬化完成品外表的检查,觉察有伤痕或变形时应准时更换模具;3.1.4 热老化热老化的目的是使树脂彻底硬化,从而确保制品有良好的牢靠性。3.1.5 除披锋和尺寸检查除披锋的目的是使用特地的器具除去制品裙边的毛刺。尺寸检查则是使用特地的检查工具,将支架
29、插入深度缺乏局部不良品分开。3.1.6 连筋切断连筋切断的目的是切除支架的上连筋,并将支架的正、负极分开,以便进展点灯检查。3.1.7 点灯检查点灯检查是将 LED 成排点亮后,剔除NL不亮及外观不良品,有的检查机还F和R可同时剔除 VI不良品。3.1.8 特性检查特性检查就是使用特性检查机,对经过点灯检查剔除了外观不良品的制品进展光F和R电参数检测,剔除 VI不良品,并将光强分为假设干个档次。使用台湾 T620 测试机,还可对主波长或峰值波长以及色度坐标进展分档。为了确保分档的正确性,通常使用更为准确的检测机对分档结果进展监控和校正。3.1.9 包装包装就是按规定的每包、每盒数量将制品包装好
30、,通常使用电子称称重的方法进展计数。3.1.10 抽检入库- 12 -24123959.doc- 13 -抽检是由质量监视部门对预备入库的产品进展抽检,以确保产品符合质量标准。通常承受 AQL合格质量水平抽样方案,如抽检不合格,则应退回生产部门进展复检,复检后再行抽检。3.1.11 LED 命名方法下面举例说明 LED 的命名方法:BT 104GEK-31-505E-C6“BT”是本公司生产的半导体发光二极管的代码,后面第 1 位数表示发光颜色,“1”为绿色,“2”为红色,“3”为黄色,“4”为橙色,“5”为蓝色,“6”为双色,“7”为红外管,“9”为白色;第 2、3 位数是产品的系列号,该系
31、列号打算了应当承受哪一种模具;第 3 位数后面的两个字母表示使用芯片的种类,如“BE”为台湾晶元芯片, “BU”为UOE 公司的芯片等等。第 3 个字母表示封装树脂种类,“K”为无色透亮, “N”为有色透亮,“W”为无色散射,“D”为有色散射等等;“31”表示连筋切断位不带卡位,如带卡位则为“30”;“505”表示芯片波长为 505,“E”为芯片光强档次, C6 表示使用模具卡位尺寸。3.2 LED 显示板3.2.1 外型图LED 显示板的外形图参见图3.2.2 工艺流程LED 显示板工艺流程如下:图 LED 显示板外形图管芯安放铝金线键合初 测热压贴膜终测包装抽检入库3.2.3 与支架式 L
32、ED 的主要区分由工艺流程图可见,LED 显示板的工艺流程与支架式 LED 工艺流程的主要区分主要在于:(1) 支架式 LED 承受金线作为内引线,显示板则更多的是承受铝线,这一方面是出于本钱考虑,另一方面是由于在 PCB 上键合金线对 PCB 的质量要求较苛刻,而键合铝线则较易进展;(2) 显示板无须树脂封装,而承受热压的方式,将反射腔与 PCB 嵌合在一块, 然后在其外表贴上散射膜;- 13 -24123959.doc- 14 -(3) 显示板不良品可进展翻修,LED 则不能;(4) 为确保各笔段发光效果尽量全都,显示板对芯片的全都性要求较高。3.3 几种主要产品介绍器件类3.3.1 一体
33、化红外接收器一体化红外接收器是为红外遥控系统生产的小型化器件,它将接收红外信号的光敏二极管芯片和前置放大器芯片组装在同一支架上,然后用环氧树脂封装成型。经前置放大器放大和检波后的输出信号可以直接送入微处理器解码,其主要优点是体积小, 能抑制各种光和电磁干扰,本钱较低。一体化红外接收器主要工艺流程如下:划片光敏管安放IC 安放粘合剂固化金线键合支架打弯封装打印切筋工艺筛选测试包装在一体化红外接收器的研制中,材料的选择格外重要,尤其是 IC 的性能在很大程度上打算了制品质量。本公司现有产品主要使用两大类 IC,一类是日本 NEC 的 pc 系列 IC,其优点是价格廉价,但其抗光干扰和抗电磁干扰力气
34、以及抗静电破坏力气都存在着一些问题,与整机的兼容性也不是很好。另一类是美国 Atmel 公司的 T2525 系列 IC,其各方面性能明显优于pc 系列 IC,但由于价格高,且对中国市场限制出售,选购困难,因此目前生产量并不大。除了 IC 以外,环氧树脂也是影响产品性能的关键材料。与一般LED 封装材料不同,用于一体化红外接收器的树脂必需只能够使波长为850nm 以上的红外光透过,对低于该波长的杂散光必需能够起很好的阻挡作用。否则不能保证制品有良好的抗光干扰性能。我公司于 1999 年开头一体化红外接收器的研制,2023 年 1 月通过省电子机械工业厅组织的科学技术成果鉴定,2023 年被评为佛
35、山市科技进步三等奖。3.3.2 片式 LED片式 LED 是一种型外表贴装式半导体发光器件,具有体积小、散射角大,发光均匀性好、功耗低、牢靠性好的优点,发光颜色和光强具有多种选择,可满足外表贴装- 14 -24123959.doc- 15 -图 0603 片式 LED PCB 板示意图构造的各种电子产品的需要。特别是在手机市场的应用格外广泛。由于片式 LED 构造微型化,技术含量较高,生产工艺较之传统 LED 难度大,目前国内尚无厂家批量生产。图 0603 片式 LED 外形图我公司目前主要生产规格为 0603 的片式 LED ,其外形如图所示。图为用于 0603 片式 LED 的 PCB 板
36、,其尺寸为 56mm126mm。在它上面设计了 41 组封装构造,每组由 44 只片式 LED 连为一个整体。封装承受塑封工艺以满足其体积小,精度高的要求。封装后承受半导体芯片的划片工艺,对PCB 板进展划片切割。另外承受专用的测试包装设备对成品进展测试包装编带。其工艺流程如下:管芯安放粘合剂固化金线键合封装硬化划片测试筛选编带包装我公司于 2023 年开头研制片式 LED,工程立项后得到省、市科技治理部门的大力支持,被列为佛山市 2023 年十大创工程工程,广东省 2023 年重大科技专项。今年5 月份通过了广东省科技厅组织的科技成果鉴定和工程结题验收。目前工程进入中试阶段,正在增购设备,预
37、备扩大生产规模和增加品种。3.3.3 白光 LED 系列产品本工程参与了最近广东省科技厅组织的广东省年重大科技工程竞标与中山大学合作,通过投标文件评审、现场考察及辩论、公开讲座等程序后一举中标,获得共 20万元的高技术产业化专项资金资助。工程包括支架式白光 LED、片式白光 LED 和功率型白光 LED。众所周知,白光是一种混合光,获得白光的技术途径主要有以下几种:(1) 在氮化镓蓝色或紫色发光二极管芯片上涂敷稀土发光材料荧光粉,当荧光粉受蓝紫光激发时发出黄光,与另一局部透过荧光粉的蓝紫光复合成白光, 如图所示;(2) 在氮化镓蓝色或紫色发光二极管芯片上,涂敷放射红光、绿光的稀土发光材- 15
38、 -24123959.doc- 16 -料,通过调整红、绿、蓝光三基色的放射强度比,使之放射白光。图 支架式白光 LED 示意图(3) 利用红、绿、蓝三基色 LED 混色或黄、蓝 LED混色产生白光;本公司现阶段主要承受以在氮化镓蓝色芯片激发黄色荧光粉的方法制造白光 LED,另外承受以紫光激发荧光粉以及用蓝光激发三基色荧光粉的方法,也已经作出了样品。支架式白光 LED 目前主要用于装饰照明、小夜灯、矿工灯、玩具、汽车、仪器设备等小功率照明领域,其图支架式白光 LED 示意图制造工艺与一般 LED 不同之处主要有几方面:(1) 芯片必需经过选择,要求主波长尽可能全都,否则将严峻影响制品性能的全都
39、性;(2) 金线键合后要在芯片上涂敷荧光粉。荧光胶的配方、涂敷方法以及工艺的把握对制品的性能都有重大影响;(3) 成品测试时必需进展色度坐标分档。片式白光 LED 主要用在手机、便携电脑等产品的液晶背光源等领域。与一般片式LED 不同之处在于所使用的固态胶不同,前者使用的是已经混入荧光粉的胶饼。功率型白光 LED 一般承受大尺寸的蓝光芯片,器件构造与传统 LED 完全不同,由于功率 LED 可在 300mA 以上的大电流下工作,器件的热设计和光学设计尤为重要。美国 LumiLED 承受特别的器件热沉和管座设计,协作优良的光学系统,其代表产品功率型白光 LED,在 350mA 电流下,白光光通到达 18 lm;我公司功率LED 目前尚出于研发阶段,已经进展了热学、光学构造分析和争论,并且利用与国外公司良好的合作关系, 由国外公司供给大尺寸、大功率 LED 芯片,研制出单管光通达 6 lm 的白光 LED。设计、制作良好的功率型 LED 单管的光通输出相当于几十只引线构造 LED,在家用照明和应用产品设计中使用功率 LED 可以降低应用产品的设计难度、提高产品的牢靠性、降低产品生产本钱,被认为是白光 LED 走进通用照明领域的必定选择。佛山光电器材公司光电子工程技术争论开发中心2023 年 8 月- 16 -
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