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LED芯片 基础知识 2013.08.151.一、LEDLED简介 二、LEDLED封装简介三、LEDLED封装原物料四、LEDLED基础知识2.什么是LED LED LED 是取自 Light Emitting Diode 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。3.LEDLED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 251 lm/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RGB组合成任何想要可见光。4.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！5.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。6.LED产业链7.各种各样的LED8.LED规格类型（我司常用）A 直插：5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、SEOUL9.D COB光源：15*12mm、12*8mm、20*20mmE 集成大功率：10.芯片：三安 晶元 隆达 晶发 乾照 蓝光 士兰 华灿 10 9*11 10*12 8*15 10*16 产品型号：3 5 8草帽头 346 546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：20mA 30mA 色 温：R G B 2700-12000K（其它色温可订做）A、DIP直插11.芯片：三安 晶元 隆达 晶发 乾照 蓝光 同方 璨元 10*16 10*23 23*45 14*28 产品型号：3014、3528、5050、2835、5630、3020、3030等发光角度：120加透镜 显指：70 80 90 亮度：50-1800mcd 波长：470nm 520nm 620nm电压：1.8-2.3V、2.8-3.6V 电流：20mA 30mA 色 温：R G B 2700-12000K（其它色温可订做）B、SMD表贴（Surface Mounted Devices）12.芯片：科锐 欧司朗 三安 晶元 迪源 蓝宝 30mil 35mil 38mil 45mil23*45 产品型号：3030、3535等发光角度：120加透镜 显指：70 80 90 亮度：50-1800mcd 波长：470nm 520nm 620nm电压：1.8-2.3V、2.8-3.6V 电流：20mA 30mA 色 温：R G B 2700-6500K（其它色温可订做）C、1W大功率13.芯片：夏普 西铁城 普瑞 三安 晶元 22*30 22*45 20*38 产品型号：4W 5W 6W 7W 8W 10W 13W 15W 23W 33W 63W等发光角度：120度 加透镜 显色性：80 90 流明(Lm)：280-5500LM 光效（Lm/W）：70-113电压：9.650V 单颗3.2-3.5V 电流：400-950mA 3串3并 单颗60-150mA 色 温：2700K 3000K 3500K 4000K 5000K 6500K D、COB（Chip On Board）面光源14.E、集成大功率芯片：晶元 三安 新世纪 光宏 迪源 蓝宝 30mil 35mil 38mil 45mil 等产品型号：10W 30W 50W 70W 100W等 散热 发光角度：120度 加二次光学透镜改变角度 流明(Lm)：1000-1200LM 8000-10000LM电压：912V 单颗3.5V 电流：1050MA3串3并 350MA10串1并 单颗150mA 色 温：6000-6500K 3000-3200K（其它色温可订做）15.LED封装16.一、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17.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 505,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）。18.19.（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20.（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21.银胶点胶头银胶点胶动作22.顶针晶片吸嘴固晶动作23.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1/31/2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1/23/4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)h1/3H（合格）24.支架晶片、方向90蓝膜晶片方向固晶后晶片方向25.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：26.27.28.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29.（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)30.金线打线方式及弧形要求：打线方式(1)Single Bond(2)Double BondBBOSBSOBForward bonding(正打)Reverse bonding(反打)31.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/Bond Pad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32.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(r1/4R)金球偏出电极1/4球(r1/4 良好 合格 不合格33.2、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）2、不合格（楔形不对称）3、楔形太窄太长（W640BGInGaN蓝绿色490510SRHR6000KAMAlGaInP高亮琥珀600610WWInGaN暖白色色温900nmGGaP黄绿色565580PD光敏二极管/AGAlGaInP高亮黄绿色565580PT光敏三极管/PGGaP纯绿色550565UGInGaN高亮绿色51055054.2、芯片的组成材料 LED晶片的元素为III-V族化合半导体55.红黄光：二元 GaP 磷化镓三元 GaAsP 磷砷化鎵三元 GaAlAs 砷化铝镓四元 AlGaInP磷化铝镓铟蓝绿光：GaN氮化鎵 InGaN氮化镓铟56.3、芯片的参数 电压：单电极 1.8V-2.6V 双电极 2.8V-3.6V 波长：同上 亮度：裸晶参数90-100mcd 200-220mcd 60-70mcd 4、芯片厂家 CREE、普瑞、晶元、隆达、新世纪、晶发、奇力、奇美、广稼、华上、泰谷、三安、华灿、迪源、蓝光、蓝宝、士兰、乾照、路美、华光、立德、德豪、同方、映伦等5、部分芯片图 57.华上10*10 10*10 晶发7*9 7*9 奇力12*1212*12 路美10mil 10mil 乾照9mil 9mil 三安9mil 9mil 58.59.（二）、原物料-支架14*2014*20202060.61.1、按尺寸类型分类：发光管、点阵数码管、食人鱼、SMD0603、SMD3014、SMD3528、SMD2835、SMD5050、SMD5630、1W伯朗型、集成大功率、集成COB等2、厂家：大铎、一诠、博罗冲压、宏磊达等3、性能：（1）红墨水实验无渗透 （2）镀银层膜厚测试:40-100u（1麦为0.026um）（3）打线测拉力、推力、残金符合要求 （4）高温150烘烤4H，PPA塑壳无黄化、支架无变形、碗壁内镀银无变色 （5）镀层表面无氧化、露铜、起泡、发黑 （6）外观尺寸符合要求等62.（三）、原物料-金线1、按类型分类：（1）金线 （2）铝线 （3）铜线 （4）铜钯线 （5）金铝合金线2、线径：0.8mil 1.0mil 1.2mil 1.5mil3、厂家：贺利氏、达博 4、性能：（1）导电、导热性 （2）延展性 （3）焊线参数设置63.（四）、原物料-胶水1、按类型分类：（1）、固晶胶水：银胶CT220、CT850-6；硅胶DX-10、DX-20 （2）、封装胶水：a、硅胶：道康宁6630、6301、6650等，信越SCR-1018、KER-3000，长兴GD531；b、环氧：信越1012、1016、10182、厂家：信越、道康宁、京瓷、三越、杰果、长兴化工 3、性能：（1）导电、导热性 （2）折射率、透光率 （3）使用注意事项：a：应避免与含有N、P、S等有机化合物，Sn、Pb、Hg、Sb、Bi、As等重金属的离子性化合物，含有乙炔基等不饱和基的有机化合物接触；b：应避免与有机酸等可能与固化剂反应的物质接触；c：搅拌混合时要使用金属或玻璃制品；d：要在阴凉处密封保存，开封后要密封好，防止受潮。64.（五）、原物料-荧光粉1、按类型分类：（1）YAG铝酸盐荧光粉，优点：亮度高，发射峰宽，成本低，应用广泛，黄粉效果较好 缺点：激发波段窄，光谱中缺乏红粉的成分，显色指数不高，（2）硅酸盐荧光粉 优点：激发波段宽，绿粉较好 缺点：发射峰窄，对湿度较敏感，不耐高温，适合用在小功率LED （3）氮化物荧光粉 优点：激发波段宽，温度稳定性好，红粉较好：缺点：制造成本高2、厂家：英特美、宏大、虹耀、优彩65.66.LEDLED基础知识1 1、LEDLED结温和热阻2 2、温度对LEDLED的影响3 3、常用LEDLED光电参数介绍 4 4、应用照明常用光源67.LEDLED的结温结温：是指管芯 PN 结的平均温度，用 T J 表示。LED结温高低 直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题。68.热 阻总热阻为各层热阻之和 热阻：是指反映阻止热量传递能力的综合参量。单位：/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。69.LED的寿命 一切事物都有发生、发展和消亡的过程，LED也不例外，是有一定寿命的。早期的LED只是手电筒、台灯这类的礼品，用的时间不长，寿命问题不突出。但是现在LED已经开始广泛地用于室外和室内的照明之中，尤其是大功率的LED照明，其功率大、发热高、工作时间长，寿命问题就十分突出。LED的寿命10万小时，其实只是理论上实验室的寿命。假如不考虑电源和驱动的故障，LED的寿命表现为它的光衰，也就是时间长了，亮度就越来越暗，直到最后熄灭。通常定义衰减30%的时间作为其寿命。单色光 光衰50%为失效；照明 光衰30%为失效70.结温与寿命 大多数白色LED是由蓝色LED照射黄色荧光粉而得到的。引起LED光衰的主要原因有两个，一个是蓝光LED本身的光衰，蓝光LED的光衰远比红光、黄光、绿光LED要快。还有一个是荧光粉的光衰，荧光粉在高温下的衰减十分严重。各种品牌的LED它的光衰是不同的。LED的光衰是和它的结温有关，所谓结温就是半导体PN结的温度，结温越高越早出现光衰，也就是寿命越短。从图上可以看出，假如结温为105度，亮度降至70%的寿命只有一万多小时，95度就有2万小时，而结温降低到75度，寿命就有5万小时，65度时更可以延长至9万小时。所以延长寿命的关键就是要降低结温。71.LED的特性（1）V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系。在正向电压正小于某一值 （叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正 向电流随电压迅速增加，正向的发光管反向漏电流IR10A 以下。（2）由于LED具有单向导通、正常工作时阻值小、电压低、随温 度升高阻值下降等特点，因此在给LED供电时，要求恒流直 流供电，驱动器是否恒流将直接影响LED的稳定与否。常见的LED:16-700mA；72.LED防静电处理1环境 空气湿度的控制，小于60%时，须加强防静电操作系统。工作台面防静电桌布良好接地，定期检查有效性。2机台、设备、工具 机台、设备、工具良好接地线。（不可与人体静电地线共用，防止机台、设备、工具漏电电击人员）3人体 人体配有绳防静电腕，良好接地，每天定期测试有效性能。检查静电腕与人体皮肤良好接触，接地端与地线良好接触。73.4测试 除了测试仪接地外，还要了解测试仪的测试线路，特别是恒流测试的电源开路电压不能过高，以免LED受到负反馈脉冲电压的冲击而失效。5包装 包装静电敏感器件应采取保护性包装；静电敏感器件包装器具必须采用防静存放盒，防静电塑料袋。6储运 运输、存储静电敏感器件必须放在防静电容器(箱、袋)内，并用防静电运输工具(车)。库房满足防静电操作系统要求，静电敏感器件须放防静电容器内，贮运中要远离静电，电磁场或放射场的位置。静电敏感器件应分类拿放，静电敏感符号。74.75.LEDLED常见品牌一、欧美日品牌：（此类公司能生产晶片也做封装）CREE、飞利浦（Lumileds）、欧司朗(Osram)、日亚化学(Nichia)、丰田合成、西铁城、斯坦雷、东芝、昭和电工(SDK)，普瑞等。二、台湾韩国品牌：芯片：晶元光电，广镓光电，新世纪，华上，奇美，光宏等封装：亿光、光宝、宏齐、东贝；首尔、三星、LG等三、国内品牌：芯片：三安光电、上海蓝光、士兰明芯、大连路美等封装：佛山国星光电、广东鸿利光电、深圳瑞丰光电、江苏稳润光电和佳光电子76.谢谢！77.