大功率LED芯片、灯珠、灯具及其制程的100个疑难问题及其解答blse.docx
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1、大功率LLED芯芯片、灯灯珠、灯灯具及其其制程的的1000个疑难难问题及及其解答答1.LEED是什什么?答答LEDD是英文文Ligght Emiittiing Dioode,即发光光二极管管,是一一种半导导体固体体发光器器件,它它是利用用固体半半导体芯芯片作为为发光材材料,当当两端加加上正向向电压,半导体体中的载载流子发发生复合合引起光光子发射射而产生生光.LLED可可以直接接发出红红、黄、蓝蓝、绿、青青、橙、紫紫、白色色的光.第一个个商用二二极管产产生于 19660年.它的基基本结构构是一块块电致发发光的半半导体材材料,置置于一个个有引线线的架子子上,然然后四周周用环氧氧树脂密密封,起起到保
2、护护内部芯芯线的作作用,所所以LEED的抗抗震性能能好.22.LEED为什什么是第第四代光光源(绿绿色照明明)?答答:按电电光源的的发光机机理分类类:第一一代光源源:电阻阻发光如如白炽灯灯.第二二代光源源:电弧弧和气体体发光如如钠灯.第三代代光源:荧光粉粉发光如如荧光灯灯.第四四代光源源:固态态芯片发发光如LLED.3.LLED的的发光机机理和工工作原理理有哪些些?答:发光二二极管是是由-族化化合物,如如GaAAs(砷砷化镓)、GGaP(磷磷化镓)、GGaAssP(磷磷砷化镓镓)等半半导体制制成的,其其核心是是PN结结.因此此它具有有一般PP-N结结的I-N特性性,即正正向导通通,反向向截止、
3、击击穿特性性.此外外,在一一定条件件下,它它还具有有发光特特性.在在正向电电压下,电子由由N区注注入P区区,空穴穴由P区区注入NN区。进进入对方方区域的的少数载载流子(少少子)一一部分与与多数载载流子(多多子)复复合而发发光. 4.LLED有有哪些光光学特性性?答:1.LLED发发出的光光既不是是单色光光,也不不是宽带带光,而而是结余余二者之之间.22.LEED光源源似点光光源又非非点光源源.3.LEDD发出光光的颜色色随空间间方向不不同而不不同.44.恒流流操作下下的LEED的结结温强烈烈影响着着正向电电压VFF.5.LEDD有哪几几种构成成方式?答: LEDD 因其其颜色不不同,而而其化学
4、学成份不不同:如如红色 :铝-铟-镓镓-磷化化物绿色色和蓝色色: 铟铟-镓-氮化物物白色和和其它色色都是用用RGBB三基色色按适当当的比例例混合而而成的.LEDD 的制制造过程程类似于于半导体体,但加加工的精精度不如如半导体体,目前前成本仍仍然较高高。6.各种颜颜色的发发光波长长是多少少?答:目前国国内常用用几种颜颜色的超超高亮LLED的的光谱波波长分布布为46606636nnm,波波长由短短到长依依次呈现现为蓝色色、绿色色、黄绿绿色、黄黄色、黄黄橙色、红红色.常常见几种种颜色LLED的的典型峰峰值波长长是:蓝蓝色4700nm,蓝绿色色5505nnm,绿绿色5255nm,黄色5990nmm,橙
5、色色6615nnm,红红色6255nm.7.LLED有有哪几种种封装方方式?答答:封装装方式: 1、引引脚式(LLampp)LEED封装装, 22、表面面组装(贴贴片)式式(SMMTLLED)封封装, 3、板板上芯片片直装式式(COOB)LLED封封装, 4、系系统封装装式(SSiP)LLED封封装 55. 晶晶片键合合和芯片片键合.8.LLED有有哪几种种分类方方法?答答:1按发光光管发光光颜色分分按发光光管发光光颜色分分,可分分成红色色、橙色色、绿色色(又细细分黄绿绿、标准准绿和纯纯绿)、蓝蓝光等.另外,有的发发光二极极管中包包含二种种或三种种颜色的的芯片.根据发发光二极极管出光光处掺或或
6、不掺散散射剂、有有色还是是无色,上述各各种颜色色的发光光二极管管还可分分成有色色透明、无无色透明明、有色色散射和和无色散散射四种种类型。散散射型发发光二极极管和达达于做指指示灯用用.2按发光光管出光光面特征征分按发发光管出出光面特特征分圆圆灯、方方灯、矩矩形、面面发光管管、侧向向管、表表面安装装用微型型管等。圆圆形灯按按直径分分为22mm、4.44mm、5mmm、88mm、10mmm及20mmm等.国外通通常把3mmm的发光光二极管管记作TT-1;把55mm的的记作TT-1(33/4);把44.4mmm的记记作T-1(11/4).由半值值角大小小可以估估计圆形形发光强强度角分分布情况况.从发发
7、光强度度角分布布图来分分有三类类:(11)高指指向性.一般为为尖头环环氧封装装,或是是带金属属反射腔腔封装,且且不加散散射剂。半半值角为为520或更小小,具有有很高的的指向性性,可作作局部照照明光源源用,或或与光检检出器联联用以组组成自动动检测系系统.(22)标准准型.通通常作指指示灯用用,其半半值角为为20455.(33)散射射型.这这是视角角较大的的指示灯灯,半值值角为44590或更大大,散射射剂的量量较大.3按按发光二二极管的的结构分分按发光光二极管管的结构构分有全全环氧包包封、金金属底座座环氧封封装、陶陶瓷底座座环氧封封装及玻玻璃封装装等结构构.4按发光光强度和和工作电电流分按按发光强
8、强度和工工作电流流分有普普通亮度度的LEED(发发光强度度1000mccd);把发光光强度在在101000mcdd间的叫叫高亮度度发光二二极管.一般LLED的的工作电电流在十十几mAA至几十十mA,而低电电流LEED的工工作电流流在2mmA以下下(亮度度与普通通发光管管相同).除上述述分类方方法外,还还有按芯芯片材料料分类及及按功能能分类的的方法.9.LLED的的生产工工艺步骤骤有哪些些?答:1.工工艺: a)清清洗:采采用超声声波清洗洗PCBB或LEED支架架,并烘烘干. b)装装架:在在LEDD管芯(大大圆片)底底部电极极备上银银胶后进进行扩张张,将扩扩张后的的管芯(大大圆片)安安置在刺刺
9、晶台上上,在显显微镜下下用刺晶晶笔将管管芯一个个一个安安装在PPCB或或LEDD支架相相应的焊焊盘上,随后进进行烧结结使银胶胶固化. c)压焊:用铝丝丝或金丝丝焊机将将电极连连接到LLED管管芯上,以以作电流流注入的的引线。LLED直直接安装装在PCCB上的的,一般般采用铝铝丝焊机机.(制制作白光光TOPP-LEED需要要金线焊焊机) d)封封装:通通过点胶胶,用环环氧将LLED管管芯和焊焊线保护护起来.在PCCB板上上点胶,对对固化后后胶体形形状有严严格要求求,这直直接关系系到背光光源成品品的出光光亮度。这这道工序序还将承承担点荧荧光粉(白白光LEED)的的任务. e)焊接:如果背背光源是是
10、采用SSMD-LEDD或其它它已封装装的LEED,则则在装配配工艺之之前,需需要将LLED焊焊接到PPCB板板上. f)切切膜:用用冲床模模切背光光源所需需的各种种扩散膜膜、反光光膜等. g)装配:根据图图纸要求求,将背背光源的的各种材材料手工工安装正正确的位位置. h)测测试:检检查背光光源光电电参数及及出光均均匀性是是否良好好. 11.LEED的封封装的任任务 是是将外引引线连接接到LEED芯片片的电极极上,同同时保护护好LEED芯片片,并且且起到提提高光取取出效率率的作用用.关键键工序有有装架、压压焊、封封装. 2.LLED封封装形式式 LEED封装装形式可可以说是是五花八八门,主主要根
11、据据不同的的应用场场合采用用相应的的外形尺尺寸,散散热对策策和出光光效果.LEDD按封装装形式分分类有LLampp-LEED、TTOP-LEDD、Siide-LEDD、SMMD-LLED、HHighh-Poowerr-LEED等. 3.LEDD封装工工艺流程程 4.封装工工艺说明明 1.芯片检检验 镜镜检:材材料表面面是否有有机械损损伤及麻麻点麻坑坑(loockhhilll)芯片片尺寸及及电极大大小是否否符合工工艺要求求电极图图案是否否完整.2.扩扩片 由由于LEED芯片片在划片片后依然然排列紧紧密间距距很小(约约0.11mm),不不利于后后工序的的操作。我我们采用用扩片机机对黏结结芯片的的膜
12、进行行扩张,是是LEDD芯片的的间距拉拉伸到约约0.66mm.也可以以采用手手工扩张张,但很很容易造造成芯片片掉落浪浪费等不不良问题题. 33.点胶胶 在LLED支支架的相相应位置置点上银银胶或绝绝缘胶.(对于于GaAAs、SSiC导导电衬底底,具有有背面电电极的红红光、黄黄光、黄黄绿芯片片,采用用银胶。对对于蓝宝宝石绝缘缘衬底的的蓝光、绿绿光LEED芯片片,采用用绝缘胶胶来固定定芯片.) 工工艺难点点在于点点胶量的的控制,在在胶体高高度、点点胶位置置均有详详细的工工艺要求求. 由由于银胶胶和绝缘缘胶在贮贮存和使使用均有有严格的的要求,银银胶的醒醒料、搅搅拌、使使用时间间都是工工艺上必必须注意
13、意的事项项. 44.备胶胶 和点点胶相反反,备胶胶是用备备胶机先先把银胶胶涂在LLED背背面电极极上,然然后把背背部带银银胶的LLED安安装在LLED支支架上.备胶的的效率远远高于点点胶,但但不是所所有产品品均适用用备胶工工艺. 5.手手工刺片片 将扩扩张后LLED芯芯片(备备胶或未未备胶)安安置在刺刺片台的的夹具上上,LEED支架架放在夹夹具底下下,在显显微镜下下用针将将LEDD芯片一一个一个个刺到相相应的位位置上.手工刺刺片和自自动装架架相比有有一个好好处,便便于随时时更换不不同的芯芯片,适适用于需需要安装装多种芯芯片的产产品. 6.自自动装架架 自动动装架其其实是结结合了沾沾胶(点点胶)
14、和和安装芯芯片两大大步骤,先先在LEED支架架上点上上银胶(绝绝缘胶),然后用用真空吸吸嘴将LLED芯芯片吸起起移动位位置,再再安置在在相应的的支架位位置上.自动装装架在工工艺上主主要要熟熟悉设备备操作编编程,同同时对设设备的沾沾胶及安安装精度度进行调调整.在在吸嘴的的选用上上尽量选选用胶木木吸嘴,防防止对LLED芯芯片表面面的损伤伤,特别别是兰、绿绿色芯片片必须用用胶木的的。因为为钢嘴会会划伤芯芯片表面面的电流流扩散层层. 77.烧结结 烧结结的目的的是使银银胶固化化,烧结结要求对对温度进进行监控控,防止止批次性性不良.银胶烧烧结的温温度一般般控制在在1500,烧烧结时间间2小时时.根据据实
15、际情情况可以以调整到到1700,11小时.绝缘胶胶一般1150,1小小时. 银胶烧烧结烘箱箱的必须须按工艺艺要求隔隔2小时时(或11小时)打打开更换换烧结的的产品,中中间不得得随意打打开.烧烧结烘箱箱不得再再其他用用途,防防止污染染. 88.压焊焊 压焊焊的目的的将电极极引到LLED芯芯片上,完完成产品品内外引引线的连连接工作作. LLED的的压焊工工艺有金金丝球焊焊和铝丝丝压焊两两种。右右图是铝铝丝压焊焊的过程程,先在在LEDD芯片电电极上压压上第一一点,再再将铝丝丝拉到相相应的支支架上方方,压上上第二点点后扯断断铝丝。金金丝球焊焊过程则则在压第第一点前前先烧个个球,其其余过程程类似. 压焊
16、焊是LEED封装装技术中中的关键键环节,工工艺上主主要需要要监控的的是压焊焊金丝(铝铝丝)拱拱丝形状状,焊点点形状,拉拉力. 对压焊焊工艺的的深入研研究涉及及到多方方面的问问题,如如金(铝铝)丝材材料、超超声功率率、压焊焊压力、劈劈刀(钢钢嘴)选选用、劈劈刀(钢钢嘴)运运动轨迹迹等等.(下图图是同等等条件下下,两种种不同的的劈刀压压出的焊焊点微观观照片,两两者在微微观结构构上存在在差别,从从而影响响着产品品质量.)我们们在这里里不再累累述. 9.点点胶封装装 LEED的封封装主要要有点胶胶、灌封封、模压压三种.基本上上工艺控控制的难难点是气气泡、多多缺料、黑黑点.设设计上主主要是对对材料的的选
17、型,选选用结合合良好的的环氧和和支架.(一般般的LEED无法法通过气气密性试试验)如如右图所所示的TTOP-LEDD和Siide-LEDD适用点点胶封装装。手动动点胶封封装对操操作水平平要求很很高(特特别是白白光LEED),主主要难点点是对点点胶量的的控制,因因为环氧氧在使用用过程中中会变稠稠.白光光LEDD的点胶胶还存在在荧光粉粉沉淀导导致出光光色差的的问题.10.灌灌胶封装装 Laamp-LEDD的封装装采用灌灌封的形形式.灌灌封的过过程是先先在LEED成型型模腔内内注入液液态环氧氧,然后后插入压压焊好的的LEDD支架,放放入烘箱箱让环氧氧固化后后,将LLED从从模腔中中脱出即即成型. 1
18、11.模压压封装 将压焊焊好的LLED支支架放入入模具中中,将上上下两副副模具用用液压机机合模并并抽真空空,将固固态环氧氧放入注注胶道的的入口加加热用液液压顶杆杆压入模模具胶道道中,环环氧顺着着胶道进进入各个个LEDD成型槽槽中并固固化. 12.固化与与后固化化 固化化是指封封装环氧氧的固化化,一般般环氧固固化条件件在1335,11小时.模压封封装一般般在1550,44分钟. 133.后固固化 固固化是为为了让环环氧充分分固化,同同时对LLED进进行热老老化.后后固化对对于提高高环氧与与支架(PPCB)的的粘接强强度非常常重要。一一般条件件为1220,44小时. 144.切筋筋和划片片 由于于
19、LEDD在生产产中是连连在一起起的(不不是单个个),LLampp封装LLED采采用切筋筋切断LLED支支架的连连筋。SSMD-LEDD则是在在一片PPCB板板上,需需要划片片机来完完成分离离工作. 155.测试试 测试试LEDD的光电电参数、检检验外形形尺寸,同同时根据据客户要要求对LLED产产品进行行分选. 166.包装装 将成成品进行行计数包包装.超超高亮LLED需需要防静静电包装装.100.LEED的基基本照明明术语有有哪些?答:常常用照明明术语光光通量: 符号号 ,单单位 流流明 LLm,说说明 发发光体每每秒种所所发出的的光量之之总和,即即光通量量 光强强:符号号 I,单单位 坎坎德
20、拉 cd,说说明 发发光体在在特定方方向单位位立体角角内所发发射的光光通量 照度:符号 E,单单位 勒勒克斯 Lm/m2,说说明 发发光体照照射在被被照物体体单位面面积上的的光通量量 亮度度:符号号 L,单单位 尼尼脱 ccd/mm2,说说明 发发光体在在特定方方向单位位立体角角单位面面积内的的光通量量 光效效:单位位 每瓦瓦流明 Lm/w,说说明 电电光源将将电能转转化为光光的能力力,以发发出的光光通量除除以耗电电量来表表示 平平均寿命命:单位位 小时时,说明明 指一一批灯泡泡至百分分之五十十的数量量损坏时时的小时时数 经经济寿命命:单位位 小时时,说明明 在同同时考虑虑灯泡的的损坏以以及光
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