LED封裝產(chǎn)品基礎(chǔ)知識(shí)

1、LED封裝產(chǎn)品基礎(chǔ)知識(shí)2011.07.192011.07.19廣東德豪潤大功率廣東德豪潤大功率LEDLED封裝廠封裝廠講師講師：董新立：董新立-1- 什么是什么是LEDLED和和LEDLED基本概念基本概念 白光白光LEDLED相關(guān)名詞解釋相關(guān)名詞解釋 白光白光LEDLED生產(chǎn)工藝說明生產(chǎn)工藝說明 白光白光LEDLED量測(cè)說明量測(cè)說明 ETI LEDETI LED產(chǎn)品圖片產(chǎn)品圖片 LEDLED產(chǎn)品應(yīng)用案例產(chǎn)品應(yīng)用案例-2-第一部分：什么是第一部分：什么是LEDLED和和LEDLED基本概念基本概念一一. .LEDLED簡介簡介 LED(Light Emitting Diode)俗稱發(fā)光二級(jí)體或

2、發(fā)光二極管俗稱發(fā)光二級(jí)體或發(fā)光二極管 它包含了可見光和不可見光。它包含了可見光和不可見光。屬于光電半導(dǎo)體的一類屬于光電半導(dǎo)體的一類, ,在結(jié)構(gòu)上包在結(jié)構(gòu)上包括括P P極與極與N N極極, ,是一種依靠半導(dǎo)體是一種依靠半導(dǎo)體PNPN結(jié)發(fā)光的光電元件！結(jié)發(fā)光的光電元件！ 以以PLCC LED來講，它是由電子原材料（晶片來講，它是由電子原材料（晶片,金線，支架，銀膠金線，支架，銀膠或絕緣膠），封裝材料（環(huán)氧樹脂或硅膠，色劑，擴(kuò)散劑），以或絕緣膠），封裝材料（環(huán)氧樹脂或硅膠，色劑，擴(kuò)散劑），以及輔助材料三大材料構(gòu)成。及輔助材料三大材料構(gòu)成。 定義：定義：LED就是由電子材料，封裝材料，輔助材料聯(lián)結(jié)而成

3、的一就是由電子材料，封裝材料，輔助材料聯(lián)結(jié)而成的一個(gè)發(fā)光的閉路電子元件。個(gè)發(fā)光的閉路電子元件。-4-二二. .LEDLED的五大物料與五大製程的五大物料與五大製程-5- LED是由是由P層半導(dǎo)體元素，層半導(dǎo)體元素，N層半導(dǎo)體元素靠電子移動(dòng)而重新排列組合成的層半導(dǎo)體元素靠電子移動(dòng)而重新排列組合成的PN結(jié)結(jié)合體。也正是這種變化使晶片能夠處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)合體。也正是這種變化使晶片能夠處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài) 在晶片被一定的電壓施加到正向電極時(shí)，在晶片被一定的電壓施加到正向電極時(shí)，P側(cè)電極即注入電洞，側(cè)電極即注入電洞，N側(cè)電極即注入電側(cè)電極即注入電子，電洞在子，電洞在P區(qū)移動(dòng)擴(kuò)散，電子同時(shí)也是區(qū)移

4、動(dòng)擴(kuò)散，電子同時(shí)也是N區(qū)移動(dòng)擴(kuò)散，若電洞與電子的能量達(dá)到區(qū)移動(dòng)擴(kuò)散，若電洞與電子的能量達(dá)到某定值以上時(shí)，則電洞即跨越某定值以上時(shí)，則電洞即跨越P區(qū)，源源不斷的游向區(qū)，源源不斷的游向N區(qū)，區(qū)， N區(qū)的電子同時(shí)也會(huì)區(qū)的電子同時(shí)也會(huì)跨越跨越N區(qū)，向區(qū)，向P區(qū)移動(dòng)。電洞與電子在移動(dòng)擴(kuò)散時(shí)，電洞與電子兩者將會(huì)互相結(jié)合區(qū)移動(dòng)。電洞與電子在移動(dòng)擴(kuò)散時(shí)，電洞與電子兩者將會(huì)互相結(jié)合，激發(fā)出光子，產(chǎn)生光能，激發(fā)出光子，產(chǎn)生光能H O L E 電 洞+-發(fā) 光P 層N 層電 子發(fā) 光三三.LED.LED晶片發(fā)光原理晶片發(fā)光原理四四.LED.LED的通電狀況的通電狀況 LEDLED之通電狀況之通電狀況P P極接正電極

5、接正電, N, N極接負(fù)電極接負(fù)電, , 則則LEDLED發(fā)光發(fā)光; ; 反之反之, , 則不發(fā)光則不發(fā)光在順向電流在順向電流(IF)(IF)的驅(qū)動(dòng)下，的驅(qū)動(dòng)下，LEDLED開始發(fā)光：光強(qiáng)開始發(fā)光：光強(qiáng)(IV),(IV),波長波長(WD),(WD),電壓電壓(VF)(VF)順向電壓順向電壓逆向電壓逆向電壓VF(VF(對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)IF)IF)VR VR ( (對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)IR)IR)四四. .光的種類光的種類射線X射線遠(yuǎn)紫外線近紫外線可見光線中紫外線近紅外線中紅外線遠(yuǎn)紅外線10-3nm1nm10nm100nm280nm315nm380nm780nm1000nm1.5m5m100m1mm極超短波紫外線區(qū)紅

6、外線區(qū)短波長長波長白色光分成七色光譜稜鏡化學(xué)線(由日照產(chǎn)生化學(xué)線作用引起)光(人眼所見電磁波範(fàn)圍)接近光性質(zhì)有大熱能電波熱線(熱能也稱為熱波)五五. .LEDLED顏色區(qū)分顏色區(qū)分380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm700nm-9-第二部分：白光第二部分：白光LEDLED相關(guān)名詞解釋相關(guān)名詞解釋-10- 所謂白光是多種顏色混合而成的光，以人類眼睛所能見的白光形式至少須兩種所謂白光是多種顏色混合而成的光，以人類眼睛所能見的白光形式至少須兩種光混合，如二波長光光混合，如二波長光( (藍(lán)色光藍(lán)色光+ +黃色熒光粉黃色熒光粉) )或三波長光或三波長

7、光( (藍(lán)色光藍(lán)色光+ +綠色光綠色光+ +紅色光紅色光) )，目前已商品化的產(chǎn)品目前已商品化的產(chǎn)品藍(lán)光單晶片加上藍(lán)光單晶片加上YAGYAG黃色熒光粉黃色熒光粉，在未來較被看好的是三波長，在未來較被看好的是三波長光，以無機(jī)紫外光晶片加光，以無機(jī)紫外光晶片加R.G.BR.G.B三基色熒光粉，此外有機(jī)單層三波長型白光三基色熒光粉，此外有機(jī)單層三波長型白光LEDLED也有也有成本低、制作容易的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)三波長白光成本低、制作容易的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)三波長白光LEDLED今年有商品化的機(jī)機(jī)會(huì)，未來應(yīng)用今年有商品化的機(jī)機(jī)會(huì)，未來應(yīng)用在取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及在取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及LCDLCD

8、背光源等市場(chǎng)，對(duì)白光背光源等市場(chǎng)，對(duì)白光LEDLED的市場(chǎng)成長有的市場(chǎng)成長有很大的幫助很大的幫助自從出現(xiàn)發(fā)光二極管自從出現(xiàn)發(fā)光二極管LEDLED以來，人們一直在努力追求實(shí)現(xiàn)固體光源，隨著發(fā)光二極以來，人們一直在努力追求實(shí)現(xiàn)固體光源，隨著發(fā)光二極管管LEDLED制造工藝的不斷進(jìn)步和新型材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)及應(yīng)用，使制造工藝的不斷進(jìn)步和新型材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)及應(yīng)用，使發(fā)白色光的發(fā)白色光的LEDLED半導(dǎo)體固體光源性能不斷完善并進(jìn)入實(shí)用階段。白光半導(dǎo)體固體光源性能不斷完善并進(jìn)入實(shí)用階段。白光LEDLED的出現(xiàn)，使的出現(xiàn)，使高亮度高亮度LEDLED應(yīng)用領(lǐng)域跨足至高效率照明光源

9、市場(chǎng)。曾經(jīng)有人指出，高亮度應(yīng)用領(lǐng)域跨足至高效率照明光源市場(chǎng)。曾經(jīng)有人指出，高亮度LEDLED將是人將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一。類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一。六六. .-11- 在技術(shù)方面白光在技術(shù)方面白光LED目前主要分為兩種發(fā)光方式目前主要分為兩種發(fā)光方式:目前主要的商品化作法是日亞化學(xué)目前主要的商品化作法是日亞化學(xué)(Nichia)以以460nm波長的波長的InGaN藍(lán)光晶粒涂上一層藍(lán)光晶粒涂上一層YAG熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光LED照射此一熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的照射此一熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的555nm波長黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)

10、的波長黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光黃光、藍(lán)光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光LED技術(shù)方面仍以日亞技術(shù)方面仍以日亞化學(xué)領(lǐng)先，擁有眾多專利權(quán)。第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以化學(xué)領(lǐng)先，擁有眾多專利權(quán)。第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以ZnSe（鋅，硒）為鋅，硒）為材料的白光材料的白光LED，不過發(fā)光效率較差，但由于目前白光不過發(fā)光效率較差，但由于目前白光LED市場(chǎng)熱銷，仍呈現(xiàn)供不應(yīng)市場(chǎng)熱銷，仍呈現(xiàn)供不應(yīng)由求現(xiàn)象。由求現(xiàn)象。 七七. .-12- 3 chips 3 chips 型型: Red Chip + Green Chip+Blue

11、Chip 2 chips2 chips 型型: Blue Chip+ Yellow Chip 1 chip1 chip 型型 : Blue Chip+ Yellow熒熒光粉光粉 UV Chip +RGB熒熒光粉光粉 ZnSe（鋅，硒）鋅，硒）CIE 座標(biāo)圖白光產(chǎn)生的種類白光產(chǎn)生的種類七七. .-13-八八. .一，順向電壓（一，順向電壓（Forward VoltageForward Voltage）單位（單位（V） 紅，黃，黃綠：紅，黃，黃綠：TypTyp：2.0V Max:2.4V2.0V Max:2.4V 紫，藍(lán)，綠，白：紫，藍(lán)，綠，白：TypTyp：3.2V Max:4.0V3.2V M

12、ax:4.0V 測(cè)試條件：測(cè)試條件：IF=20mA Ta=25IF=20mA Ta=25 IF=30mA Ta=25 IF=30mA Ta=25 IF=120mA Ta=25 IF=120mA Ta=25 IF=350mA Ta=25 IF=350mA Ta=25Forward Voltage vs.ForwardCurrent(Ta=25)1101001.52.02.5 3.03.54.04.5 5.05.5Forward Voltage VF(V)Forward CurrentIF(mA)-14-二，發(fā)光顏色，波長二，發(fā)光顏色，波長 （Color HueColor Hue Waveleng

13、thWavelength SpectrumSpectrum） 單位（單位（nm)nm) a. p:發(fā)光體或物體發(fā)光體或物體(經(jīng)由反射或穿透經(jīng)由反射或穿透)在分光儀上量得的能量在分光儀上量得的能量 分佈分佈,其峰其峰值值位置對(duì)應(yīng)的波長位置對(duì)應(yīng)的波長,稱稱為為p(peak). b. d :而而d (dominant)是以人眼所見的可見光區(qū)是以人眼所見的可見光區(qū)(400-700), 決定發(fā)光體或物體的光線主要落在什決定發(fā)光體或物體的光線主要落在什麼麼波長波長. c. c. :( :(半波寬半波寬) )Peak Wavelength p:610nm(Peak Wavelength p:610nm(峰峰

14、值值波長波長) )Dominant Wavelength d:624nm(Dominant Wavelength d:624nm(主波長主波長) ) :22nm( :22nm(半波寬半波寬) )Spectral Radiance (Peak 610nm)0.00.20.40.60.81.0520540560580600620640660680700Wave Length(nm)Normalized Response八八. .-15-三，發(fā)光強(qiáng)度（三，發(fā)光強(qiáng)度（luminous Intensityluminous Intensity）單位單位cd(Candla)表示光源在一定方向范圍內(nèi)發(fā)出的光通

15、量的大小。表示光源在一定方向范圍內(nèi)發(fā)出的光通量的大小。一般而言，光源之光線會(huì)向不同方向以不同強(qiáng)度放射出其光通量，在特定方一般而言，光源之光線會(huì)向不同方向以不同強(qiáng)度放射出其光通量，在特定方向所放出之可見光之強(qiáng)度稱為光強(qiáng)向所放出之可見光之強(qiáng)度稱為光強(qiáng)IVIV與與IFIF成正比成正比Forward Current vs.RelativeLuminosity (Ta=25)0.00.51.01.52.02.53.03.54.0020406080100120Forward Current IF(mA)RelativeLuminosity (a.u)八八. .-16-四，發(fā)光角度（四，發(fā)光角度（221/2

16、 1/2 Viewing AngleViewing Angle） LED為為指向性元件指向性元件 表示發(fā)光表示發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度度50%時(shí)的角度時(shí)的角度 LED亮度與角度成反比，亮度與角度成反比， 亮度亮度相同的兩顆相同的兩顆LED, 21/2愈大則愈大則Iv愈小愈小八八. .-17-五，色溫（五，色溫（Color Temperature)Color Temperature) 單位：絕對(duì)溫度（單位：絕對(duì)溫度（Kelvin , K)Kelvin , K) 一個(gè)光源之色溫被定義為與其具有相同光色之一個(gè)光源之色溫被定義為與其具有相同光色之“標(biāo)準(zhǔn)黑體（標(biāo)準(zhǔn)黑體（Black Black bobyboby rad

17、iator) radiator)”本本身之絕對(duì)溫度值，以量化光源的光色表現(xiàn)。根據(jù)身之絕對(duì)溫度值，以量化光源的光色表現(xiàn)。根據(jù)MaxMaxPlanck(Planck(普朗克普朗克) )的理論，將一的理論，將一具完全吸收與放射能力的標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度逐漸升高光度亦隨之改變；具完全吸收與放射能力的標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度逐漸升高光度亦隨之改變；CIECIE色座色座標(biāo)上的黑體曲線（標(biāo)上的黑體曲線（BlackBlackbodybodylocuslocus）顯示黑體由紅顯示黑體由紅橙紅橙紅黃黃黃白黃白白白藍(lán)白的過程。黑體加溫到出現(xiàn)與光源相同或接近光色時(shí)的溫度，定義為該光源藍(lán)白的過程。黑體加溫到出現(xiàn)與光源相同或接近

18、光色時(shí)的溫度，定義為該光源的相關(guān)色溫度，此溫度可以在色度圖上之普朗克軌跡上找到其對(duì)應(yīng)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)黑體之的相關(guān)色溫度，此溫度可以在色度圖上之普朗克軌跡上找到其對(duì)應(yīng)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)黑體之溫度越高，其輻射出之光線光譜中藍(lán)色成份就越多，紅色成份也就相對(duì)越少，反之溫度越高，其輻射出之光線光譜中藍(lán)色成份就越多，紅色成份也就相對(duì)越少，反之標(biāo)準(zhǔn)黑體之溫度越低標(biāo)準(zhǔn)黑體之溫度越低, ,其輻射出之光線光譜中的藍(lán)色成份就越少其輻射出之光線光譜中的藍(lán)色成份就越少, ,紅色成份就越多紅色成份就越多一個(gè)燈的光色可以簡單的以色溫來表示一個(gè)燈的光色可以簡單的以色溫來表示, ,以發(fā)出光色為暖白色之普通白熾燈泡為例以發(fā)出光色為暖白色之普通白熾

19、燈泡為例, , 其色溫為其色溫為27002700K K，而一般日光燈之色溫為而一般日光燈之色溫為60006000K K，光之色溫主要可分成三大類：光之色溫主要可分成三大類： 暖暖 白：白：3 35 50000K K 自然白：自然白：3 35 50000至至5 5000000K K 正正 白：白：50500000至至75750000K K 冷冷 白：白：75750000K K八八. .-18-標(biāo)準(zhǔn)黑體曲線（標(biāo)準(zhǔn)黑體曲線（BlackBlackbodybodylocuslocus）Planck curvePlanck curve八八. .-19-第三部分：白光第三部分：白光LEDLED生產(chǎn)工藝說明生

20、產(chǎn)工藝說明-20-電漿清洗電漿清洗Plasma焊線測(cè)試檢查焊線測(cè)試檢查WB Test / Inspection裝支架裝支架 Lead Frame Insert支架預(yù)熱支架預(yù)熱 L/F pre cure固固 Zener Zener ener chip Die Bonding固固ChipChip Die BondingChip 烘烤烘烤Chip Epoxy Cure 焊線焊線Wire Bonding資材入庫資材入庫Incoming Materials預(yù)熱烘烤預(yù)熱烘烤Pre cure晶片推力測(cè)試晶片推力測(cè)試Die Shear Test電漿清洗電漿清洗Plasma九九. .-21-外外觀檢查觀檢查Vi

21、sual InspectionVisual Inspection 抽抽真真空空DegasingDegasing封封膠膠DispensingDispensing硅硅膠膠烘烘烤烤DP Silicon Cure DP Silicon Cure 沖沖壓壓TrimTrim測(cè)試測(cè)試Sorting TestSorting Test包裝包裝Taping TestTaping Test出荷出荷檢查檢查OQCOQC配膠配膠Mixing九九. .-22-膠深支架圖晶片圖焊線圖焊線圖點(diǎn)膠圖成品圖十十. .-23-第四部分：第四部分：ETI LEDETI LED產(chǎn)品圖片產(chǎn)品圖片-24-十一十一. .H PH P5050

22、50745630COB-25-十一十一. .3014380330205252525235283535P-LED-26-十二十二. .-27-十二十二. .-28-十二十二. .-29-TotalLuminousFluxAveragedLEDIntensityGoniophotometer十三十三. .白光白光LEDLED量測(cè)說明量測(cè)說明積分球(全光通量測(cè)試)說說明：明：LEDLED特點(diǎn)垂直最上方光束最強(qiáng)特點(diǎn)垂直最上方光束最強(qiáng)( (垂直量垂直量測(cè)測(cè)光強(qiáng)光強(qiáng)IV,IV,單單位位為為cd)cd)，向外光束，向外光束逐逐漸減漸減弱，所有光束的弱，所有光束的總總和和為為光通量，光通量，單單位是位是(lm

23、)(W)(lm)(W)角度測(cè)試儀(角度測(cè)試)套 筒 (軸向光測(cè)試)-30-第五部分：第五部分：LEDLED產(chǎn)品應(yīng)用案例產(chǎn)品應(yīng)用案例-31-十四十四. .車用車用LED(LED(指示，車飾，車燈等指示，車飾，車燈等) )-32-十四十四. .照明用照明用LED(LED(室內(nèi)，室外，景觀室內(nèi)，室外，景觀) )-33-十四十四. .背光顯示用背光顯示用LED(RGBLED(RGB顯示屏，顯示屏，BLUBLU背光背光) )-34- 由于超高亮度由于超高亮度LED具有非常廣泛的用途，特別是白光具有非常廣泛的用途，特別是白光LED的出現(xiàn)，給應(yīng)用面帶來更豐富的內(nèi)容。目前國內(nèi)有幾百個(gè)的出現(xiàn)，給應(yīng)用面帶來更豐富

24、的內(nèi)容。目前國內(nèi)有幾百個(gè)單位在開發(fā)、生產(chǎn)超高亮度單位在開發(fā)、生產(chǎn)超高亮度LED的各種應(yīng)用，熱點(diǎn)應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)主要方面：的各種應(yīng)用，熱點(diǎn)應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)主要方面：化工程景觀、裝飾燈化工程景觀、裝飾燈作為一種冷光源，作為一種冷光源，LEDLED照明燈具有綠色環(huán)保、節(jié)能、色彩絢麗等傳統(tǒng)光源不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，照明燈具有綠色環(huán)保、節(jié)能、色彩絢麗等傳統(tǒng)光源不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前， LEDLED輪廓燈、輪廓燈、LEDLED護(hù)欄燈、護(hù)欄燈、LEDLED燈帶、燈帶、LEDLED燈泡等被廣泛應(yīng)用于橋梁、大廈廣場(chǎng)、標(biāo)志物、仿古建筑、招牌廣告等輪廓勾勒以及立交橋燈泡等被廣泛應(yīng)用于橋梁、大廈廣場(chǎng)、標(biāo)志物、仿

25、古建筑、招牌廣告等輪廓勾勒以及立交橋護(hù)欄、危險(xiǎn)路段、警戒標(biāo)志及其高樓輪廓、庭院護(hù)欄等場(chǎng)所，對(duì)美化城市、塑造景觀有重要作用護(hù)欄、危險(xiǎn)路段、警戒標(biāo)志及其高樓輪廓、庭院護(hù)欄等場(chǎng)所，對(duì)美化城市、塑造景觀有重要作用白光照明：白光照明：已開始從小功率白光已開始從小功率白光LED燈用起，如安全照明燈、顯微鏡燈、白光背光源、手電筒、太陽能燈，特種白光照明燈用起，如安全照明燈、顯微鏡燈、白光背光源、手電筒、太陽能燈，特種白光照明等，并逐步向白光照明邁進(jìn)，等，并逐步向白光照明邁進(jìn)，將將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品大、中、小屏幕顯示器：大、中、小屏幕顯示器：各種廣告牌、體育記分牌、金融和交通指示牌等，分為全色、三色、單色顯示屏，全國共有各種廣告牌、體育記分牌、金融和交通指示牌等，分為全色、三色、單色顯示屏，全國共有100多個(gè)單位在開多個(gè)單位在開發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)已成立發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)已成立LED顯示屏分會(huì)，顯示屏分會(huì)，2002年全國市場(chǎng)超過年全國市場(chǎng)超過20億元，幾乎全部采用國產(chǎn)顯示屏。億元，幾乎全部采用國產(chǎn)顯示屏。交通信號(hào)燈：交通信號(hào)燈：主要用超高亮度紅、綠、黃色主要用超高亮度紅、綠、黃色LED，因?yàn)椴捎靡驗(yàn)椴捎肔ED信號(hào)燈既