半導(dǎo)體發(fā)光二極管基本知識(shí)和工藝簡(jiǎn)介(修正稿)

FILENAME半導(dǎo)體發(fā)光二極管基本知識(shí)和工藝簡(jiǎn)介（修正稿）.doc -PAGE1--PAGE1-半導(dǎo)體發(fā)光二極管基本知識(shí)和工藝簡(jiǎn)介導(dǎo)言自從60年代初期GaAsP紅色發(fā)光器件小批量出現(xiàn)進(jìn)而十年后大批量生產(chǎn)以來，發(fā)光二極管新材料取得很大進(jìn)展。最早發(fā)展包括用GaAs1-xPx制成的同質(zhì)結(jié)器件，以及GaP摻鋅氧對(duì)的紅色器件，GaAs1-xPx摻氮的紅、橙、黃器件，GaP摻氮的黃綠器件等等。到了80年代中期出現(xiàn)了GaAlAs發(fā)光二極管，由于GaAlAs材料為直接帶材料，且具有高發(fā)光效率的雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，使LED的發(fā)展達(dá)到一個(gè)新的階段。這些GaAlAs發(fā)光材料使LED的發(fā)光效率可與白熾燈相媲美，到了1990年，Hewlett-Packard公司和東芝公司分別提出了一種以AlGaIn材料為基礎(chǔ)的新型發(fā)光二極管。由于AlGaIn在光譜的紅到黃綠部分均可得到很高的發(fā)光效率，使LED的應(yīng)用得到大大發(fā)展，這些應(yīng)用包括汽車燈（如尾燈和轉(zhuǎn)彎燈等），戶外可變信號(hào)，高速公路資料信號(hào)，戶外大屏幕顯示以及交通信號(hào)燈。近幾年來，由于CaN材料制造技術(shù)的迅速進(jìn)步，使藍(lán)、綠、白LED的產(chǎn)業(yè)化成為現(xiàn)實(shí)，而且由于芯片亮度的不斷提高和價(jià)格的不斷下降，使得藍(lán)、綠、白LED在顯示、照明等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。本課程將介紹LED的基本結(jié)構(gòu)、LED主要的電學(xué)、光度學(xué)和色度學(xué)參數(shù)，并簡(jiǎn)單介紹LED制造主要工藝過程。1.發(fā)光二極管（LightEmittingDiode）的基本結(jié)構(gòu)圖<1>是普通LED的基本結(jié)構(gòu)圖。它是用銀漿把管芯裝在引線框架（支架）上，再用金線把管芯的另一側(cè)連接到支架的另一極，然后用環(huán)氧樹脂封裝成型。組成LED的主要材料包括：管芯、粘合劑、金線、支架和環(huán)氧樹脂。1.1管芯事實(shí)上，管芯是一個(gè)由化合物半導(dǎo)體組成的PN結(jié)。由不同材料制成的管芯可以發(fā)出不同的顏色。即使同一種材料，通過改變摻入雜質(zhì)的種類或濃度，或者改變材料的組份，也可以得到不同的發(fā)光顏色。下表是不同顏色的發(fā)光二極管所使用的發(fā)光材料。圖<1>普通LED基本結(jié)構(gòu)圖表<1>不同顏色的發(fā)光二極管所使用的發(fā)光材料發(fā)光顏色使用材料普通紅磷化鎵（GaP）高亮度紅磷砷鎵(GaAsP)超高亮紅鎵鋁砷(GaAlAs)超高亮紅鎵銦鋁磷(AlGaInP)普通綠、黃綠磷化鎵（GaP）高亮綠鎵銦鋁磷(AlGaInP)超高亮綠氮化鎵(GaN)普通黃、橙磷砷鎵(GaAsP)超高亮黃、橙鎵銦鋁磷(AlGaInP)藍(lán)氮化鎵(GaN)紫氮化鎵(GaN)白氮化鎵+熒光粉紅外砷化鎵(GaAs)圖<2>是LED芯片圖形。多數(shù)管芯正面為P面，連接到電源的正極，背面為N面，連接到電源的負(fù)極（(GaAlAs芯片正面為N，背面為P；以藍(lán)寶石襯底的藍(lán)、綠芯片P、N都在正面)。約在管芯2/3高處，是P區(qū)和N區(qū)的交界處，稱PN結(jié)。當(dāng)有電流通過PN結(jié)時(shí)產(chǎn)生發(fā)光，發(fā)光顏色取決于芯片材料，而發(fā)光強(qiáng)度除了和材料有關(guān)外，還和通過PN結(jié)電流的大小以及封裝形式有關(guān)。電流越大，發(fā)光強(qiáng)度越高，但當(dāng)電流達(dá)到一定程度時(shí)出現(xiàn)光的飽和，這時(shí)電流再增加，光強(qiáng)不再增加。1.2粘合劑粘合劑的作用是把管芯粘在支架的反射杯上，一般使用導(dǎo)電銀漿作為粘合劑，但對(duì)于藍(lán)寶石襯底的芯片，因兩個(gè)電極都在正面，因此使用絕緣膠作為粘合劑。銀漿有單組份和雙組份兩種，目前使用的銀漿大都為單組份銀漿，這種銀漿必須在低溫下保存。粘合劑的性能對(duì)制品的可靠性及透光效果有直接影響，因此，必須根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的粘合劑，并注意應(yīng)在規(guī)定的期限內(nèi)使用。1.3金線金線的作用是把管芯的電極連接到支架上。主要有φ25μm和φ30μm兩種規(guī)格，一般場(chǎng)合使用φ25μm金線，對(duì)于通過電流較大，可靠性要求較高的場(chǎng)合，則使用φ30μm金線。1.4支架支架也即LED的外引線,一般使用基體為鐵并鍍銀的支架，但有時(shí)為了提高制品的散熱性能，則使用基體為銅的支架，當(dāng)然，其材料成本也相應(yīng)增加。1.5環(huán)氧樹脂LED采用環(huán)氧樹脂作為封裝材料。環(huán)氧樹脂的性能對(duì)LED的光電特性尤其是可靠性有很大影響。它的選擇必須充分考慮其可靠性、出光效果、工藝可行性及價(jià)格等。目前國(guó)內(nèi)較常用的是臺(tái)灣產(chǎn)的EP系列環(huán)氧樹脂，而我公司外加工線則較多使用日本產(chǎn)的502、512、514等樹脂。502樹脂的流動(dòng)性較好，但出光效果較差，512樹脂的出光效果好，但粘度較高，工藝可行性差，可靠性也較差，514樹脂的最大優(yōu)點(diǎn)是耐熱性能好，因此，常用于可靠性要求較高的制品。樹脂分為主劑和硬化劑兩部分，有的樹脂在主劑中加入了顏料，因此得到了各種顏色的主劑，而大多數(shù)樹脂主劑出廠時(shí)是一種淡藍(lán)色的液體，封裝時(shí)根據(jù)需要加入不同顏料，硬化劑是一種無色透明的液體。在樹脂中加入適量的散射劑可以提高發(fā)光的均勻性，增大散射角，但同時(shí)法向發(fā)光強(qiáng)度降低。2.LED的主要技術(shù)參數(shù)2.1電學(xué)參數(shù)2.1.1正向壓降指每個(gè)LED通過的正向電流為規(guī)定值時(shí)，正、負(fù)極之間產(chǎn)生的電壓降，用符號(hào)VF表示。由不同材料制成的LED具有不同的VF值。此外電極材料的選擇以及電極制造過程工藝條件的控制也對(duì)VF值有著重要影響。組裝過程影響VF值的因素主要是銀漿的質(zhì)量。銀漿過期變質(zhì)，使用雙組份銀漿時(shí)攪拌不均勻都可能造成VF值增加。2.1.2反向漏電流是指給LED加上規(guī)定的反向電壓時(shí)，通過LED的電流，用符號(hào)IR表示。正常的LED，IR值應(yīng)接近0。反向漏電流的產(chǎn)生除了和管芯本身的質(zhì)量有關(guān)外，還和組裝時(shí)管芯安放狀態(tài)有關(guān)。銀漿粘污PN結(jié)和管芯崩裂是造成漏電的最主要因素。當(dāng)銀漿沾污PN結(jié)時(shí)，好像有一個(gè)電阻并聯(lián)到結(jié)上，形成漏電通路，從而產(chǎn)生漏電。管芯崩裂是因?yàn)榘卜殴苄緯r(shí)設(shè)備頂針位置調(diào)校不當(dāng)，使管芯受損從而產(chǎn)生漏電，由于管芯崩裂現(xiàn)象鏡檢時(shí)較難發(fā)現(xiàn)且由此造成的漏電現(xiàn)象呈不穩(wěn)定狀態(tài)，使得在成品檢測(cè)時(shí)易出現(xiàn)漏判，成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的一大隱患。2.2光度學(xué)及光度學(xué)參數(shù)2.2.1能量的輻射分布光源的總輻射能量是各種波長(zhǎng)能量之和，波長(zhǎng)不同能量也不同。我們稱發(fā)光器件的輻射能量隨波長(zhǎng)而變化的情況為發(fā)光器件輻射能量的光譜分布，以Pλ表示。發(fā)光器件在λ1和λ2范圍內(nèi)的輻射功率可表示為：λλ2λ1Pλ1Pλ2=∫Pλdλ(1λ1Pλ是一個(gè)相對(duì)的分布函數(shù)。光譜分布的兩個(gè)主要參數(shù)是它的峰值波長(zhǎng)和光譜帶寬。（1）峰值波長(zhǎng)λp峰值波長(zhǎng)λp是指光譜強(qiáng)度最大處的波長(zhǎng),它可以由光譜圖很容易地確定。圖<3>是CaN綠色LED的光譜曲線,由曲線可見,其峰值波長(zhǎng)是505nm。（2）半波寬度Δλ0.5”’半波寬度Δλ0.5由λp兩邊的兩個(gè)波長(zhǎng)”’λ0.5-Δλ0.5求得：’”負(fù)責(zé)人’”負(fù)責(zé)人Δλ0.5=λ0.5-λ0.5(2)圖<3>CaN綠色LED的光譜曲線2.2.2輻射度量及單位輻射度學(xué)是有關(guān)某一給定輻射體的光輻射能量或功率的,光譜涉及從紫外光到紅外光的整個(gè)范圍,與人眼對(duì)亮度和顏色的靈敏度無關(guān)?；镜妮椛涠葏?shù)有4個(gè)：（1）輻射通量或輻射功率輻射功率P定義為一個(gè)光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的總功率：dQedQedtP=（3）dt輻射功率的單位為瓦特（W）。（2）輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度J定義為單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)發(fā)射的功率：dPdPdωJ=（4）dωJ的單位是：瓦/球面度（W/Sr）這里的立體角就是以點(diǎn)光源為頂點(diǎn)的一個(gè)封閉錐體的錐角，其大小等于錐體底面積A與錐體的斜邊邊長(zhǎng)r的平方成之比，即：ddσr2dω=（5）r2（3）輻射照度落在單位面積上通量的數(shù)值，稱為輻射照度H。dPdPdσH=(6)dσdp是落在元表面上的通量值。輻射照度H用瓦/平方米（W/m2）作單位。由以上公式可推得某一點(diǎn)光源的輻射強(qiáng)度J和輻射照度之間的關(guān)系：JdJdωdPdσdσH===J/r2(7)dσdσ(4)輻射亮度考慮輻射源上表面dσ，以此為頂點(diǎn)的立體角內(nèi)dω內(nèi)的輻射通量為dp，dω的軸線v與dA的法線n成θ角，如圖（4）所示。dp與dω及dσ在v方向的有效截面積dσcosθ有關(guān)，即：dp=Rθdσcosθdω（8）dpdpdσcosθddσcosθdω圖<4>Rθ就稱為面輻射源在角θ所決定方向v上的亮度，也就是在給定方向上單位有效截面積在單位立體角內(nèi)的輻射通量值。Rθ的數(shù)值與輻射面的性質(zhì)有關(guān)，并且隨給定方向而改變，通常以W/·Sr為單位。2.2.3光度量及單位2.2.3.1視見函數(shù)對(duì)于可見光的輻射通常采用光度學(xué)的量來描述。為此，必須首先了解視見函數(shù)。一般發(fā)光器件的輻射都不是單色光，各有一定寬度的光譜分布曲線，人眼對(duì)各種波長(zhǎng)的輻射的靈敏度是不同的，它不能感覺到紅外線和紫外線，只能感受從380～760nm范圍的可見光，而且在可見光中對(duì)各種波長(zhǎng)的光的響應(yīng)程度也是不同的。我們把人眼響應(yīng)隨波長(zhǎng)而變化的函數(shù)關(guān)系稱為視見函數(shù)，用V（λ）表示。度量輻射能的各個(gè)量是僅與客觀條件有關(guān)的物理量，但光度學(xué)的量不僅與客觀條件有關(guān)，而且還與人的視見函數(shù)有關(guān)。在輻射度學(xué)中引入的各個(gè)量，乘上一個(gè)與視覺有關(guān)的比例系數(shù)——即視見度Kλ，就得到光度學(xué)中的各個(gè)量。2.2.3.2光度學(xué)參數(shù)(1)光通量假定某輻射體發(fā)出的光線是波長(zhǎng)為λ的單色光,該輻射體單位時(shí)間內(nèi)所輻射的能量就是輻射通量Pλ,由該量中能為人眼所感覺的那部分稱為光通量Fλ,它表示單位時(shí)間內(nèi)流出光能的大小,單位是流明（lm）。Pλ與Fλ之間的關(guān)系可用下式表示：Fλ=KλPλ=V（λ）KmPλ（10）式中，Kλ表示波長(zhǎng)為λ的輻射通量每瓦可以產(chǎn)生多少流明的光通量，即同一波長(zhǎng)下所測(cè)得的光通量與輻射通量之比。Km=680lm/W表示人的日間視覺在550nm處能將1W功率轉(zhuǎn)變成680lm的光能。各波長(zhǎng)發(fā)出的總光通則為：780780nm380nmF=Km∫V（λ）·Pλdλ380nm由它可以計(jì)算器件的效率,用以判別發(fā)光器件或材料的性能好壞。（2）發(fā)光強(qiáng)度一光源在單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量稱為該光源的光強(qiáng)I。dFdFdωI=（12）dω一個(gè)點(diǎn)光源所發(fā)出的光強(qiáng)是各向相同的，則總光通量F=4πI（13）就是說，一個(gè)光源的發(fā)光強(qiáng)度I確定后，它的總光輸出也就完全確定了，其它的光學(xué)結(jié)構(gòu)（如反射腔等）不能使它增大，而只是可以將光從其它方向往某一方向集中，以提高該方向的光強(qiáng)。在芯片法向上的發(fā)光強(qiáng)度稱為法向光強(qiáng)。發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉（cd）,一單位立體角內(nèi)發(fā)出一流明的光稱為一坎德拉?？驳吕且粋€(gè)光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度。（3）半值角在發(fā)光強(qiáng)度分布圖形中，發(fā)光強(qiáng)度等于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度稱為半值角。如圖<5>所示。圖中，沿LED法向?yàn)闄C(jī)械軸方向，最大發(fā)光強(qiáng)度方向?yàn)楣廨S方向，機(jī)械軸與光軸之間的夾角成為偏差角。芯片的厚度、封裝模條的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的插入深度都對(duì)半值角的大小有直接影響。制造中，可以根據(jù)客戶要求，通過選取不同的材料及選用不同的封裝尺寸來得到不同大小的半值角。圖<5>LED光強(qiáng)分布圖（4）亮度dF亮度B與輻射亮度類似。發(fā)光體之表面dσ在與其法向成θ角的方向上的亮度Bθ等于：dFdσcosθddσcosθdω其中dF為立體角dω的光通量，如圖（6）所示。亮度單位cd/m2（尼特），也即每平方米表面沿法線方向產(chǎn)生一坎德拉的光強(qiáng)。（5）照度圖<6>照度E表示被照明物體的單位面積所接受的總光通量，即：ddFdσE=（15）dσ照度的單位是勒克斯。1勒克斯為1平方米面積上接受一流明的光通量，即：lm/m2。2.3色度學(xué)及色度學(xué)參數(shù)顯示器件的多色化顯然可以大大增加顯示的信息與功能,要了解和分析發(fā)光器件的顏色問題,就必須了解色度學(xué)。實(shí)驗(yàn)證明，大多數(shù)顏色可以由三種基本的顏色以適當(dāng)?shù)谋壤铣桑@三種基本的顏色可以任意選定，但它們之間是互相獨(dú)立的，即其中的一種不能由另外二種以適當(dāng)?shù)谋壤喜⒍?，一般選擇紅、綠、藍(lán)三種顏色為三個(gè)基色，這就是所謂的三基色原理。根據(jù)三基色原理，任意顏色C可表示成：C=XR+YG+ZB（16）X、Y、Z就是某一顏色C的三個(gè)分量，采用歸一化的方法消去其中一個(gè)非獨(dú)立變量而引入二個(gè)新的變量。令：XXX+Y+Zx=X+Y+ZX+Y+Zy=(17)X+Y+ZZZX+Y+Zz=X+Y+Zx+y+z=1只要確定其中的x和y，則z隨之確定，因此顏色就可按圖（6）所示的二維圖形的某一點(diǎn)確定，其中的x和y都是從0變到1。圖（6）就是國(guó)際照明協(xié)會(huì)提出的CIE色度圖，x，y，z稱三色系數(shù)。X，Y，Z又稱三色視覺值。各單色光的三色視覺值見表<2>。圖<7>由表<2>結(jié)合（17）式即可計(jì)算出各單色光的三個(gè)系數(shù)x、y、z。例如λ=590nm的單色光，從表<2>得：X=1.0263Y=0.7570Z=0.0011有XXX+Y+Z則x==0.5752X+Y+ZYYX+Y+Zy==0.4242X+Y+ZZX+Y+Zz==0.0006ZX+Y+Z表<2>000.00210.00587100.02030.95400.29045400.00890.99500.59455600.00870.99500.433455000.00410.01147000.04220.86200.165553000.00820.02276900.07820.71000.063352000.01700.04686800.15820.50300.009351000.03200.08746700.27200.32300.004950000.06100.16496600.45620.20800.032049000.10700.28356500.81300.13900.095648000.17500.44796401.28760.09100.195447000.26500.64246301.66920.06000.29084600.00020.38100.85446201.77210.03800.33624500.00030.50301.00266101.74710.02300.34834400.00080.63101.06226001.38560.01160.28394300.00110.75701.02635900.64560.00400.13444200.00110.87000.91635800.20740.00120.04354100.00210.95200.76215700.06790.00040.0143400ZYX波長(zhǎng)(nm)ZYX波長(zhǎng)(nm)將可見光各波長(zhǎng)的的x、y值均在CIE色度圖上畫出，則得所有可見光的色坐標(biāo),其軌跡為一舌形曲線,見圖（6）。自然界中任何一種可能的顏色都在舌形及其下端連線之內(nèi)，此范圍外的點(diǎn)均為不存在的顏色。兩種顏色合成的顏色位于這兩個(gè)點(diǎn)的連線上。從色度圖上可看到紅色和綠3131色部分接近為一直線，這就表示從紅到綠之橙、黃、黃綠等色都可以由紅、綠兩種光合成。白光是三種成分光的均勻混合，其x、y值分別為1/3，故CIE色度圖中的W（，）點(diǎn)便代表白色光。由于互補(bǔ)色的定義是它們之和組成白光，故通過W點(diǎn)而與舌形軌跡線相交的λ1λ2兩點(diǎn)所代表的顏色便是互補(bǔ)色。3131色度學(xué)的主要參數(shù)純度和主波長(zhǎng)純度和主波長(zhǎng)是色度學(xué)中的兩個(gè)重要參數(shù)，它描述顏色的色調(diào)。在圖（6）中給出了色坐標(biāo)點(diǎn)為F的光源在色度圖上的位置。我們通常選定白光W作照明光源，因此光源F的純度定義為，自W向F作一直線，與單色光軸相交于G，距離WF占總長(zhǎng)WG的百分?jǐn)?shù)即為F的純度：WFWFWGPF=（18）WG圖（6）中F點(diǎn)的純度為75%，由此相應(yīng)在光譜軌跡上的G點(diǎn)，其純度為100%。此外還定義G點(diǎn)處光譜軌跡上的波長(zhǎng)為光源F的主波長(zhǎng)λD，在圖（6）中，F(xiàn)點(diǎn)的主波長(zhǎng)為600nm。而當(dāng)F連線的交點(diǎn)落在直線PQ上時(shí)，則其主波長(zhǎng)的數(shù)值以其補(bǔ)償波長(zhǎng)來代表，而在其補(bǔ)償波長(zhǎng)下附以注腳“C”表示。例如光源H，從W向H作直線的交點(diǎn)在PQ上，因此即由H向相反方向與W連直線，并延長(zhǎng)與軌跡線相交于I，H的主波長(zhǎng)即為502Cnm，而H點(diǎn)的純度仍以502Cnm的I點(diǎn)為準(zhǔn)，與F點(diǎn)純度求法相同。(2)色溫表<3>絕對(duì)黑體的色坐標(biāo)T表<3>絕對(duì)黑體的色坐標(biāo)T°Kxy5000.7210.27910000.6520.34515000.5860.39318000.5490.40820000.5260.41323000.4950.41550000.3450.35160000.3220.33170000.3060.316100000.2800.288240000.2500.253∞0.2400.234～0.7μ）具有相同形狀的光譜能量分布時(shí)的溫度,稱為該輻射體的色溫。即在此溫度下，該輻射體的輻射色調(diào)與絕對(duì)黑體的輻射色調(diào)相同。所謂黑體，是指能夠完全吸收由任何方向入射的任何波長(zhǎng)的輻射的熱輻射體。不同溫度下，絕對(duì)黑體的色坐標(biāo)見表<3>將表<3>色坐標(biāo)畫于色度圖上,即得到圖中的黑體跡線。當(dāng)某一光源的色坐標(biāo)(x,y）位于色度圖上黑體跡線時(shí)，就以黑體的絕對(duì)溫度定義為該光源的色溫。但是，有許多光源的色坐標(biāo)并不在黑體跡線上，而是在此軌跡的附近。于是，我們又定義了相關(guān)色溫，即在色度圖上，和某一光源的色坐標(biāo)點(diǎn)相距最近的那個(gè)黑體的絕對(duì)溫度就定義為該光源的相關(guān)色溫。實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)為方便起見，采用色溫來表示顏色，顯然，這是一種近似的表示方法。顯色指數(shù)顯色指數(shù)：燈光下所顯示的顏色與陽光下的顏色相比較之?dāng)?shù)值。3.LED生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介3.1支架式普通LED支架式普通LED制造工藝流程如下:管芯安放熱老化封裝成型金線鍵合管芯安放熱老化封裝成型金線鍵合點(diǎn)燈檢查上連筋切斷尺寸檢查除披鋒點(diǎn)燈檢查上連筋切斷尺寸檢查除披鋒抽檢入庫(kù)包裝特性檢查抽檢入庫(kù)包裝特性檢查管芯安放管芯安放工序的目的是用粘合劑把管芯放在支架的發(fā)射杯中。粘合劑高度不可超過PN結(jié)位置（管芯2/3高度處）,一般以1/3～1/2個(gè)管芯高為宜,見圖<7>。管芯安放后應(yīng)在硬化爐中進(jìn)行粘合劑硬化，硬化后用推力計(jì)抽測(cè)其推力，一般要求推力大于150g，否則視為粘附不牢。圖<8>管芯安放示意圖3.1.2金線鍵合金線鍵合的目的是用金線把管芯的電極連接到支架上。本工序?qū)Ξa(chǎn)品的可靠性有著重要影響。鍵合后，要求A點(diǎn)應(yīng)2/3以上在管芯電極內(nèi)，E點(diǎn)應(yīng)在管芯中間且呈魚尾狀，金線弧度約1/2～1個(gè)管芯高（見圖<8>）。鍵合后用拉力計(jì)抽測(cè)拉力，要求拉力必須大于7g，且斷點(diǎn)不能為A、E點(diǎn)，否則視為鍵合不良。3.1.3封裝成型本工序的目的是使用環(huán)氧樹脂把完成金線鍵合的半成品封裝成型，使用不同的模具，可以得到不同規(guī)格的LED。圖<9>金線鍵合示意圖本工序?qū)Τ善仿视绊懼卮?，重點(diǎn)必須注意以下問題：1）確保樹脂配方正確無誤，樹脂配好后要進(jìn)行脫泡處理；2）樹脂配好后存放時(shí)間不宜太長(zhǎng)，一般不得超過4小時(shí)；3）模具使用前要進(jìn)行除塵處理，并視使用次數(shù)決定是否需要噴涂離型劑，離型劑噴涂量應(yīng)適中，太少可造成脫模困難，太多則可使制品表面變形；掌握好樹脂注入份量，部分品種樹脂注入后要做脫泡處理；5）支架插入前要先“點(diǎn)樹脂”否則會(huì)造成杯內(nèi)氣泡；6）注意支架插入方向的正確性，同時(shí)確保支架完全插入模條定位槽中；7）根據(jù)使用樹脂的要求設(shè)定硬化條件，完成制品的硬化步驟；8）注意對(duì)硬化完成品表面的檢查，發(fā)現(xiàn)有傷痕或變形時(shí)應(yīng)及時(shí)更換模具；3.1.4熱老化熱老化的目的是使樹脂徹底硬化，從而確保樹脂有良好的可靠性。3.1.5除披鋒和尺寸檢查除披鋒的目的是使用專門的器具除去制品裙邊的毛刺。尺寸檢查則是使用專門的檢查工具，將支架插入深度不足部分不良品分開。3.1.6連筋切斷連筋切斷的目的是切除支架的上連筋，并將支架的正、負(fù)極分開，以便進(jìn)行點(diǎn)燈檢查。3.1.7點(diǎn)燈檢查點(diǎn)燈檢查是將LED成排點(diǎn)亮后，剔除NL（不亮）及外觀不良品，有的檢查機(jī)還可同時(shí)剔除VF和IR不良品。3.1.8特性檢查特性檢查就是使用特性檢查機(jī)，對(duì)經(jīng)過點(diǎn)燈檢查剔除了外觀不良品的制品進(jìn)行光電參數(shù)檢測(cè)，剔除VF和IR不良品，并將光強(qiáng)分為若干個(gè)檔次。使用臺(tái)灣T620測(cè)試機(jī)，還可對(duì)主波長(zhǎng)或峰值波長(zhǎng)以及色度坐標(biāo)進(jìn)行分檔。為了確保分檔的正確性，通常使用更為準(zhǔn)確的檢測(cè)機(jī)對(duì)分檔結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控和校正。3.1.9包裝包裝就是按規(guī)定的每包、每盒數(shù)量將制品包裝好，通常使用電子稱稱重的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。3.1.10抽檢入庫(kù)抽檢是由質(zhì)量監(jiān)督部門對(duì)準(zhǔn)備入庫(kù)的產(chǎn)品進(jìn)行抽檢，以確保符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通常采用AQL（合格質(zhì)量水平）抽樣方案，如抽檢不合格,則應(yīng)退回生產(chǎn)部門進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢后再行抽檢。3.1.11LED命名方法下面舉例說明LED的命名方法:BT–104GEK-31-505E-C6“BT”是本公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的代碼，后面第1位數(shù)表示發(fā)光顏色，“1”為綠色，“2”為紅色，“3”為黃色，“4”為橙色，“5”為藍(lán)色，“6”為雙色，“7”為紅外管，“9”為白色；第2、3位數(shù)是產(chǎn)品的系列號(hào)，該系列號(hào)決定了應(yīng)該采用哪一種模具；第3位數(shù)后面的兩個(gè)字母表示使用芯片的種類，如“GE”為的芯片，“BE”為臺(tái)灣晶元芯片，“BU”為UOE公司的芯片等等。第3個(gè)字母表示封裝樹脂種類，“K”為無色透明，“N”為有色透明，“W”為無色散射，“D”為有色散射等等；“31”表示連筋切斷位不帶卡位，如帶卡位則為“303.2LED顯示板3.2.1外型圖LED顯示板的外形圖參見圖<9>3.2.2工藝流程LED顯示板工藝流程如下:圖<10>LED顯示板外形圖鋁（金）線鍵合抽檢入庫(kù)包裝終測(cè)熱壓初測(cè)管芯安放鋁（金）線鍵合抽檢入庫(kù)包裝終測(cè)熱壓初測(cè)管芯安放與支架式LED的主要區(qū)別由工藝流程圖可見，LED顯示板的工藝流程與支架式LED工藝流程的主要區(qū)別主要在于:（1）支架式LED采用金線作為內(nèi)引線，顯示板則更多的是采用鋁線，這一方面是出于成本考慮，另一方面是因?yàn)樵赑CB上鍵合金線對(duì)PCB的質(zhì)量要求較苛刻，而鍵合鋁線則較易進(jìn)行；（2）顯示板無須樹脂封裝，而采用熱壓的方式，將反射腔與PCB嵌合在一塊，然后在其表面貼上散射膜；（3）顯示板不良品可進(jìn)行翻修，LED則不能；（4）為確保各筆段發(fā)光效果盡量一致，顯示板對(duì)芯片的一致性要求較高。3.3幾種主要新產(chǎn)品介紹（器件類）3.3.1一體化紅外接收器一體化紅外接收器是為紅外遙控系統(tǒng)生產(chǎn)的小型化器件，它將接收紅外信號(hào)的光敏二極管芯片和前置放大器芯片組裝在同一支架上，然后用環(huán)氧樹脂封裝成型。經(jīng)前置放大器放大和檢波后的輸出信號(hào)可以直接送入微處理器解碼，其主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，能克服各種光和電磁干擾，成本較低。一體化紅外接收器主要工藝流程如下：包裝打印粘合劑固化測(cè)試工藝篩選切筋劃片封裝支架打彎金線鍵合IC安放光敏管安放包裝打印粘合劑固化測(cè)試工藝篩選切筋劃片封裝支架打彎金線鍵合IC安放光敏管安放在一體化紅外接收器的研制中，材料的選擇十分重要，尤其是IC的性能在很大程度上決定了制品質(zhì)量。本公司現(xiàn)有產(chǎn)品主要使用兩大類IC，一類是日本NEC的μpc系列IC，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，但其抗光干擾和抗電磁干擾能力以及抗靜電破壞能力都存在著一些問題，與整機(jī)的兼容性也不是很好。另一類是美國(guó)Atmel公司的T2525系列IC，其各方面性能明顯由于μpc系列IC。近期韓系IC的出現(xiàn)使我們材料有了更多的選擇，特別是ND3002IC以其寬的工作電壓范圍，優(yōu)良的抗電磁干擾能力而得到市場(chǎng)的青睞，特別在DVD和VCD領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。除了IC以外，環(huán)氧樹脂也是影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵材料。與普通LED封裝材料不同，用于一體化紅外接收器的樹脂必須只能夠使波長(zhǎng)為850nm以上的紅外光透過，對(duì)低于該波長(zhǎng)的雜散光必須能夠起很好的阻擋作用。否則不能保證制品有良好的抗光干擾性能。3.3.2片式LED片式LED是一種新型表面貼裝式半導(dǎo)體發(fā)光器件，具有體積小、散射角大,發(fā)光均勻性好、功耗低、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)光顏色和光強(qiáng)具有多種選擇，可滿足表面貼裝結(jié)構(gòu)的各種電子產(chǎn)品的需要。特別是在手機(jī)市場(chǎng)的應(yīng)用十分廣泛。由于片式LED結(jié)構(gòu)微型化，技術(shù)含量較高，生產(chǎn)工藝較之傳統(tǒng)LED難度大。圖<11>0603片式LED外形圖圖<12>0603片式LEDPCB板示意圖我公司目前片式LED主要有0603（1608）（含0.8、0.6、0.4三種厚度）、0805（2012）、1104（3010）、1206（3215）等規(guī)格，圖<11>是0603片式LED產(chǎn)品外形圖所示。圖<12>為用于0603片式LED的PCB板，其尺寸為56mm×126mm。在它上面設(shè)計(jì)了41組封裝結(jié)構(gòu)，每組由44只片式LED連為一個(gè)整體。封裝采用塑封工藝以滿足其體積小,精度高的要求。封裝后采用半導(dǎo)體芯片的劃片工藝，對(duì)PCB板進(jìn)行劃片切割。另外采用專用的測(cè)試包裝設(shè)備對(duì)成品進(jìn)行測(cè)試包裝（編帶）。其工藝流程如下：封裝金線鍵合粘合劑固化管芯安放封裝金線鍵合粘合劑固化管芯安放編帶包裝測(cè)試篩選劃片硬化編帶包裝測(cè)試篩選劃片硬化我公司于2000年開始研制片式LED，項(xiàng)目立項(xiàng)后得到省、市科技管理部門的大力支持，被列為佛山市2001年十大創(chuàng)新工程項(xiàng)目，廣東省2001年重大科技專項(xiàng)。國(guó)家級(jí)優(yōu)秀新產(chǎn)品，還被評(píng)為佛山市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，廣東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。目前該產(chǎn)品已達(dá)到3000萬只的月生產(chǎn)能力。3.3.3白光LED系列產(chǎn)品本項(xiàng)目在廣東省科技廳組織的２００２年重大科技項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)（與中山大學(xué)合作）中，通過投標(biāo)文件評(píng)審、現(xiàn)場(chǎng)考察及答辯、公開講座等程序后一舉中標(biāo)，獲得共20０萬元的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)資金資助。項(xiàng)目包括支架式白光LED、片式白光LED和功率型白光LED。目前項(xiàng)目已經(jīng)通過結(jié)題驗(yàn)收和成果鑒定。2003年，在廣東省經(jīng)貿(mào)委組織的關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破項(xiàng)目招標(biāo)中，由我公司為主投標(biāo)方，中山大學(xué)、深圳大學(xué)為參加單位的項(xiàng)目“白光LED器件及應(yīng)用產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化”在眾多的投標(biāo)者中勝出，獲省經(jīng)貿(mào)委資助1000萬元，目前項(xiàng)目正實(shí)施中。下面對(duì)白光LED產(chǎn)品做簡(jiǎn)單介紹：眾所周知，白光是一種混合光，獲得白光LED的技術(shù)途徑主要有以下幾種：（1）在氮化鎵藍(lán)色發(fā)光二極管芯片上涂敷稀土發(fā)光材料（熒光粉），當(dāng)熒光粉受藍(lán)（紫）光激發(fā)時(shí)發(fā)出黃光，與另一部分透過熒光粉的藍(lán)（紫）光復(fù)合成白光，如圖<12>所示；（2）在氮化鎵藍(lán)色或紫色發(fā)光二極管芯片上，涂敷發(fā)射紅光、綠光的稀土發(fā)光材料，通過調(diào)整紅、綠、藍(lán)光三基色的發(fā)射強(qiáng)度比，使之發(fā)射白光。（3）利用紅、綠、藍(lán)三基色LED混色或黃、藍(lán)LED混色產(chǎn)生白光；（4）在ZnSe單晶基板上形成ZnCdSe薄膜，通電后薄膜發(fā)藍(lán)光，同時(shí)部分藍(lán)光與基板產(chǎn)生連鎖反應(yīng)而發(fā)出黃光，與另一部分藍(lán)光混合生成白光。本公司現(xiàn)階段主要采用以在氮化鎵藍(lán)色芯片上涂敷黃色熒光粉的方法制造白光LED，另外采用以紫光激發(fā)三基色熒光粉的方法也已圖<13>支架式白光LED示意圖經(jīng)作出了樣品。支架式白光LED目前主要用于裝飾照明、小夜燈、礦工燈、玩具、汽車、儀器設(shè)備等小功率照明領(lǐng)域，其制造工藝與