LED 制造工艺流程及细节
随着 20世纪 90年代 , 人类对氮化物 LED 的发明 ,LED 的效率有了非常快的发展 . 随着相关技术的 发展 , 不久的未来 LED 会代替现有的照明灯泡 . 近几年人们制造 LED 芯片过程中首先在衬底上制作氮 化镓 (GaN基的外延片 , 外延片所需的材料源 (碳化硅 SiC 和各种高纯的气体如氢气 H2或氩气 Ar 等惰 性气体作载体之后 , 按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好 . 接下来是对 LED-PN 结的两个电极进行 加工 , 并对 LED 进行减薄 , 划片 . 然后对进行测试和分选 , 就可以得到所需的 LED 芯片 . 由于制作 LED 芯片设备的造价都比较昂贵 , 同时也是生产的一个投资重点 , 具体的工艺做法 , 不作详细的说明 . 下 面简单介 绍一下 LED 生产流程图 , 如下 :
LED 生产流程图
(流程工艺 (使用设备
测试芯片芯片分选机
排支架 ( 把芯片固定在支架座 芯片
扩张机
点胶点胶机显微镜
QC
固晶倒膜机扩晶机显微镜
固晶座
QC
(*白光 固晶烘烤烘箱 150C/2H
配荧光粉焊线 (芯片焊两个电极 自动焊线机超声波焊线
机
点荧光粉 *二焊加固锒胶点胶机显微镜
(QC白光
烘烤 150C/1H -- *锒胶烘烤烘箱电子称抽真空机点胶
机显微镜水银滑环
*支架沾胶 ( 支架沾胶 点胶机烤箱 120C/20min
(下面说明植入工艺 植入支架 -- 灌胶机 ---- 自动灌胶机
DNA变性与杂交短烤 -- 烘箱
离模 -- 脱模机
长烤烘箱 130C/6H
- 切一切模具 (冲床
测试点数 LED 电脑测试机
QC
全切冲压机及全切模
QC
分光分 LED 分选机
QC
封口包装封口机
入库
一 , 工艺说明 (植入支架
LED 外型环氧树脂封装主要有以下几步 :模条预热 -- --树脂预热 --胶 --搅拌 --抽真空 --灌胶入支 架 . 所用物料 :支架 ,LED 芯片 , 锒胶绝缘胶 (解冻 , 搅拌 , 晶片 (倒膜 , 扩晶 , 金线 , 锒胶 , 荧光粉 , 胶带包装 , 模条 (铝条 , 合金 , 导热硅脂 , 焊接材料 , 树脂 (AB胶或有机硅胶 , 各种手动工具 , 各种测试材料 (如万用表 , 示波 器 , 电源等 .
二 ,LED 封装技术
LED 芯片只是一块很小的固体 , 它的两个电极要在显微镜下才能看见 , 加入电流后它才会发光 , 在 制作工艺上除了要对 LED 芯片的两个电极进行焊接 . 从而引出正负电极之外 . 同时还要对 LED 芯片和 两个电极进行保护 , 因此这就需要对 LED 芯片封装 . 如 :常见直径 5mm 的圆柱型引脚式封装 LED. 这种 技术就是将 LED 芯片粘结在引线架上 (一般称为支架 . 芯片的正极用金丝键合连到另一引线架上 , 负极 用银浆粘结在支架反射杯内或用金丝和反射杯引脚相连 , 然后顶部用环氧树脂包封 . 做成直径为 5mm 的圆形外形 . 这种封装技术的作用是保护芯片 , 焊线金丝不受外界侵蚀 . 固化后的环氧树脂 , 可以形成 不同形状而起到透镜的功能 . 选用透明的环氧树脂作为过渡 . 可以提高芯片的出光效率 . 环氧树脂构成 的管壳具有很好的耐湿性 , 绝缘性和高机械强度 , 对芯片发出的光的折射率和透光率都很高 . 但对于大 功率 LED 而言 , 在通电后会产生较大的热量 . 并且如果用于封装的环氧和金丝的膨胀系数不一样 , 那么 膨胀时就会使金丝拉断或造成焊点接触电阻较大 , 从而影响了发光器件的质量 . 特别应注意的是 , 封装 胶会因温度过高而出现胶体变黄 , 因此降低了透光度并影响光的输出 . 所以我们更应该考虑到 LED 的 长久使用效果 . 从而应该用有机硅胶材料来封装 . 如 :MOMENTIVE中的 XE14— B3445, XE14— B5778 型 硅胶就有良好的透光率 . 不会随时间而恶化 , 热膨胀系数非常好 , 在紫外线照射下稳定性很理想 . 这里 要注 意的问题是 ,LED 使用散热问题 . 目前散热也是选用铝或铜为散热器 , 但要特别注意热沉与散热器 之间的粘接材料一般应采用导热胶 . 如果是两个物体的表面接触 . 中间会有空气 , 而且空气的导热系数 很差 . 所以在界面之间应有一层导热胶来让它们紧密接触 . 这样导热效果才会好 . 如 GE 的 TSE-3081或 MOMENTIVE 品牌中的硅脂等都有很好的散热紧密连接的作用 .光化学衍生器
四 ,LED 的生产环境
制作 LED 的生产环境要有一万级到十万级的净化车间 , 并且温度和湿度都可调控的 .LED 的生产环 境中要有防静电措施 , 车间内的地板 , 墙壁 , 桌 , 椅等都要有防静电功能 , 特别是操作人员要穿上防静电 服并戴上防静电手套 . 为了尽量降低静电效应给器件带来的破坏和影响 , 对生产 LED 的洁净车间 , 整机 装配调试车间 , 精密电子仪器生产车间都有严格的环境要求 : (1地面 , 墙壁 , 工作台带静电情况 :光刻车间塑料板地面的静电电位约为 500 – 1000V 扩散间的 塑料墙地面为 700V, 塑料顶棚为 0 – 1000V .
(2工作台面为 500 – 2000V, 最高可达 5KV.
(3风口 , 扩散间铝孔板的送风口为 500 – 700V.
(4人和服装可为 30KV, 非接地操作人员一般可带 3 – 5KV, 高时可达 10KV .
(5喷射清洗液的高压纯水为 2KV, 聚四氟乙烯支架有 8 – 12KV, 蕊片托盘为 6KV, 硅片间的隔纸可 2KV.
五 , 防静电措施 .
静电击穿器件使其失效是在不知不觉中发生的 , 被静电损坏的 LED 不能用筛选方法排除 , 所以只
有做好预防措施 , 建立一套防静电 (ESD生产工艺和测试流程规范 . 这对提高 LED 产品质量及成品率是 十分关键的 . 主要的措施包括各环节要尽量减少接触这类 LED 器件的人数 , 限制人员不必要的走动 , 搬 推椅子 . 使用导电率好的包装袋来包装 LED. 应戴上手套接触 LED 器件 (但不能戴尼龙和橡皮手套 . 取出 备用的 LED 器件后不要堆叠在一起 , 器件尽量不要互相接触 . 从包装袋中取出而暂时不用的器件 , 应用 防静电袋包装起来 . 必须用手接触 LED 的器件时 , 应接触管壳而避免接触 LED 器件的引出端 . 要接触 LED 器件前 , 应将
手或身体接地一下 , 把静电释放干净 . 电烙铁要求永久接地 . 工作环境的相对湿度应保持 在 50%左右 , 不穿容易产生静电的工作服 . 车间地面应采用含碳塑料 , 含碳橡胶或导电乙烯做成 , 电阻率 ∩ <105欧 .cm 或用静电耗散性材料 , 电阻率应在 105欧 .cm – 109欧 .cm 之间 . 椅子和工作台上应附加 一层静电耗散材料 , 椅子的电阻率应是 105欧 .cm – 108欧 .cm 之间 . 工作服 , 棉制工作服有一定的导电 性 , 最好使用防静电服 . 工作鞋要用静电耗散型材料做成 , 电阻率在 105欧 .cm – 108欧 .cm 之间 , 也要 有防静电鞋 . 带上防静电手镯实际上是手镯与手接触 , 再把手镯接地 , 这样手与地就成为同电位 , 可将 人身上的静电释放 . 在工作区域使用离子风扇防止静电积累 , 因为离子风扇送出的负离子能与静电中 和 , 不会使静电积累成很高电压 . 车间里所用的设备都要有良好的接地 , 接地电阻不能大于 10欧 . 车间 入
数据波
口处一定要有接地金属球 , 人进入时先摸金属球 , 以释放身上的静电 .
登船梯LED 日光灯 LED 日光灯是采用超高亮 LED 白光作为发光光源, 外壳为亚克力 /铝合金。 外罩可用 PC 管制作,耐高温达 135度。 LED 日光灯与传统的日光灯在外型尺寸口径上都
一样,长度有 60cm 和 120cm 、 150cm 三种,其功率分别为 10W 、 16W 和 20W, 而 20W 传统日光灯(电感镇流器实际 耗电约为 53W,40W 传统日光灯(电感镇流器实际耗电约为 68W.
LED 日光灯 T8
[1]定义:
10WLED 日光灯亮度要比传统 40W 日光灯还要亮, 16WLED 日光灯要比传统 64W 日光灯还要亮, LED 日光灯亮度尤其显得更柔和更使人们容易接授。使用寿命在 5万 -8万小时供电电压为为 AC85V-260V (交流 ,无需起辉器和镇流器,启动快,功率小,无频闪,不容易视疲劳。它不但超 强节能更为环保。是国家绿节能照明工程重点开发的产品之一,是目前取代传统的日光灯的主要 产品。
LED 日光灯安装比较简单,它分电源内置和外置两种,电源内置的 LED 日光灯安装时,将原有 的日光灯取下换上 LED 日光灯,并将镇流器和起辉器去掉,让 220V 交流市电直接加到 LED 日光灯 两端即可。电源外置的 LED 日光灯一般配有专用灯架,更换原来的就可以使用了。
LED 日光灯节电高达 80%以上,寿命为普通灯管的 10倍以上,几乎是免维护,不存在要经常更 换灯管、镇流器、起辉器的问题,约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿环保型的半导体电 光源,光线柔和,光谱纯,有利于工人的视力保护及身体健康, 6000K 的冷光源给人视觉上清凉的 感受,有助于集中精神,提高效率 .
发光原理:
PN 结的端电压构成一定势垒, 当加正向偏置电压时势垒下降, P 区和 N 区的多数载流子向对方 扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多,所以会出现大量电子向 P 区扩散,构成对 P 区少数载 流子的注入。 这些电子与价带上的空穴复合, 复合时得到的能量以光能的形式释放出去。 这就是 PN 结发光的原理。
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