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14页引脚式 LED 封装三要素及作用三要素为:芯片,支架,环氧树脂透镜1、 芯片作用:芯片的主要作用是把电能转化为光能,是整个 LED 的核心器件2、支架(1)支架的作用:用来导电和支撑4)支架使用注意事项为了减少 LED 镀银支架在仓储及使用中的不良,在使用方便的同时,请关注以下事项:a、镀银支架在使用前必须密封保存b、勿用手直接接触支架 (汗液加速银氧化变色)c、封装完毕的支架尽快镀锡处理3、环氧树脂作用:LED 芯片为了维护本身的气密性,保护管芯等不受外界侵蚀,防止湿气等由外部侵入,以机械方式支援导线,有效地将内部产生的热排出以及防止电子元件受到机械振动、冲击产生破损而造成元件特性变化,必须采用环氧树脂封装另一方面,环氧树脂封装结构可以起透镜或漫射透镜功能银胶固晶材料有很多种,根据导电(热) 性能的好坏可以分为导电 (热)胶(electrically conductive adhesive)和绝缘胶 (insulative adhesive),也简称银胶银胶是用来固定芯片和导电的主要成份为银粉、EPOXY(环氧树脂) 、添加剂对于单电极芯片,必须使用导电胶,而对于双电极芯片,导电胶和绝缘胶均可使用。
导电( 热) 胶内一般都掺有银粉等导电微粒,颜色较暗,易吸光,而绝缘胶较透明,透光性好,因此两者对 LED 的光学参数的影响程度不同,而另一方面,导电(热) 胶由于良好的导热性能,可大大减缓光衰的速度银胶在使用前需要冷藏,使用时要解冻并充分搅拌均匀,因银胶放置长时间后,银粉会沉淀,如不搅拌均匀将影响银胶的使用性能银胶固晶后需要烘烤,导电(热) 胶烘烤条件为 150℃条件下持续 30 分钟;绝缘胶为环氧材料,烘烤条件为在 150℃条件下持续 60 分钟用银胶固晶的蓝光 LED 初始光通比用绝缘胶固晶低很多,但随着使用时间的延续,用银胶固晶的蓝光 LED 由于衰减缓慢而具有优势 点胶中的常见问题:(1)为什么同一批银胶,有时粘度高、有时粘度低?因为银胶中含有环氧树脂,而环氧树脂黏度会随着环境温度升高而降低同一批银胶的黏度与环境温度有关2)银胶为何怎么烤也烤不干?银胶受了潮湿,水的密度大于环氧树脂,而且不相溶,所以下层的银粉和水分含量高,而树脂的含量低如果不搅拌,则下层怎么烤也不会干3)怎么辨别银胶有无变质?如果银胶能够在规格书的固化条件中烘烤固化,则没有变质;反之,则已经变质4)为何点胶后需要马上固晶?因为如果不马上烘烤,银胶颗粒易被环氧树脂完全包裹,则导电性能差。
灌封胶常见问题(1)固化后的树脂太软/表面过粘原因可能不只一个固化的温度过低或者固化的时间太短另外就是盲目的改变固化的条件,例如过高的固化温度等所以要严格按照产品说明书设定固化条件混合比例不对,有时候为了加快固化的速度,加入过量的固化剂一般情况下,固化剂的加入量,不应该超过混合比例的 5%同时要特别注意混合比例是体积比还是重量比,不可搞错在混合前主剂没有搅拌均匀多数的树脂都加入了不同的添加剂以达到预定的要求,这样会有不同程度的沉淀因此使用前一定要把主剂彻底混合均匀方可汲取所需量的树脂如果主剂或者固化剂和其他的化学物质反应(例如溶剂、脱膜剂、油脂或者其他未完全固化的主剂) ,这也会影响固化效果 对于树脂来说, 它对空气中的水分特别的敏感,因此在混合与储存都要引起足够的重视许多高性能的树脂在混合和储存都要求充氮 (2)固化后只是部分很硬,而还留有很软的部分如果主剂和固化剂混合后没有被搅拌均匀,则会出现这种情况搅拌的过程中一定要注意刮边和清底,切实保证混合的均匀如可能的话,把主剂和固化剂混合均匀后,将其倒入另外一个杯子后再搅拌一会方可注入产品取料用的容器和搅拌用的棒料, 一定要用金属、塑料、玻璃等表面光滑的容器,不可用纸质、木质的容器,因为后者这些材料表面有大料的微孔,非常容易把空气和水分带入树脂系统中, 从而影响固化的质量。
在取料前,要保证容器和搅拌棒的干燥条件许可的情况下, 可以对容器和搅拌棒加热(80℃)30 分钟左右如果条件不具备,至少也要用干抹布把他们擦拭干净为了保证混和的均匀,手工混合时, 推荐的搅拌时间为 10-15 分钟,同时要注意混合的力度, 尽量不要把空气带入树脂中 (3)固化后有气泡搅拌时进入空气,在注入产品以及整个固化过程中空气没有完全被抽掉现象:很小的气泡解决办法如下:① 建议在将主剂和固化剂搅拌在一起以后,对其抽真空② 预热要灌封的产品会有助于空气的逸出③ 适当降低固化温度,使空气有足够的时间逸出 潮气和固化剂的反应产生了气体,现象:很大的气泡解决方法如下:① 主剂已经被使用过很多次,每次搅拌的过程中都有潮气混入也有可能是因为包装的盖子没有盖紧为了证明到底是什么原因,请按照上述的说明将主剂和固化剂在一个干燥的杯子里混合并将其放入烘箱里( 60 -80 ℃ )干燥如果气泡仍然会产生,则说明此时主剂已经变质,请不要再次使用 ② 灌封产品中包含太多的湿气,建议将产品预热后重新进行试验③ 主剂和固化剂的混合物的表面和周围空气中的湿气反应如果这样的话,请在干燥的环境中固化,如果产品允许的话,可以放升温后的烘箱里固化。
④ 液态的主剂和固化剂混合物可能在固化前接触过其他的化学物质(如溶剂、脱膜剂、清漆、胶水等) 确保这些物质在下次试验前被去除 (4)盲目改变固化/操作时间大多数的树脂灌封胶的操作时间是 1-45 分钟不要试图通过加固化剂而改变操作时间对于手动操作,操作时间大约是 45 分钟,固化时间大约是 4-24 小时,这个时间主要取决于产品中的主剂类型、温度和注胶量加热固化( 60 ℃ -80 ℃) ,在烘箱或者使用红外线会加速固化,可以显著加快固化速度(5)盲目改变浇注系统的粘度不要通过多加或少加固化剂而改变粘性这样的操作虽然会降低混合物的粘度 , 但这对固化后的树脂酯的机械、电气和热性能会有改变如果可能,请在在专业人士的操作下,通过加入触变剂而增加粘度,这也有助于改进液态主剂和固化剂混合物的稳定性和触变性,而不改变其机械性能和热性能6)盲目改变树脂固化后的硬度不要试图通过加入过多主剂或固化剂而改变硬度,因为这将对固化后树脂的机械性能产生负面影响,同时可能会引起树脂不固化或者硬度不达标不要试图通过使用另一种型号的固化剂而改变固化后树脂的硬度如果您需要另外一种级别的硬度,请选用树脂系统, 即系统更换主剂和固化剂。
LED 封装生产环境要求1、空气要求制作 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2、温湿度要求:温度控制在 25±5℃,湿度控制在 50±10%左右即可3、防静电要求LED 的生产环境中要有防静电措施如:选用由静电导体材料构成的地面,使用抗静电型墙纸、天花板,设计独立可靠的接地装置,控制防静电工作区的环境相对湿度不低于 50%等防静电原因:以 pn 结结构为主的半导体器件在制造、筛选、测试、包装、储运及安装使用等环节,受到外因诱发易产生感应电荷,若得不到及时释放,在 pn 结上形成的较高电位差加上 pn 结两端,会使之瞬间放电击穿 pn 结,使器件失效4、人员与工作过程也需防静电(名词解释)LED 的光学特性与指标1、 光通量 Φ:光源在单位时间内发出的光量称为光源光通量LED 光通量是表征 LED 总光输出的辐射能量即通过发光二极管的正向电流为规定值时,器件光学窗口发射的光通量它标志着器件性能的优劣,与工作电流有直接的关系2、 发光效率 LED 发光能量与输入电能之比 表征了光源的节能特性,这是一个重要指标3、发光强度:光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量4、平均光强:平均光强表征 LED 的发光强弱。
即照射在离 LED 一定距离处的光探测器上的光通量与由探测器所构成的立体角的比值远场条件:假定辐射源是一个点辐射源,或者它的尺寸和光探测器的面积与离光探测器的距离相比是足够小,在这种情形,光探测器表面的光(或辐射)照度遵循距离平方反比定理,即 E=I/d2 这里 I 是辐射源的强度,d 是辐射源中心到探测器中心的距离近场条件:在许多应用中,测量 LED 时所用的距离相对较短,源的相对尺寸太大,或者探测器表面构成的角度太大,这就是所谓的近场条件此时,光探测器测量的光(或辐射)照度取决于正确的测量条件5、光谱分布曲线LED 发光强度或光功率输出随着波长变化而不同,绘成一条分布曲线——光谱分布曲线当此曲线确定之后,器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定LED 的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及 pn 结结构(外延层厚度、掺杂杂质)等有关,而与器件的几何形状、封装方式无关图 2.14 不同化合物半导体及掺杂制得 LED 光谱响应曲线其中 1 蓝光 InGaN/GaN 2 绿光 GaP:N 3 红光 GaP:Zn-O4 红外 GaAs 5 Si 光敏光电管 6 标准钨丝灯① 是蓝色 InGaN/GaN 发光二极管,发光谱峰 λp = 460~465nm;② 是绿色 GaP:N 的 LED,发光谱峰 λp = 550nm;③ 是红色 GaP:Zn-O 的 LED,发光谱峰 λp = 680~700nm;④ 是红外 LED 使用 GaAs 材料,发光谱峰 λp = 910nm;⑤ 是 Si 光电二极管,通常作光电接收用。
由图可见无论什么材料制成的 LED,都有一个相对光强度最强处(光输出最大) ,与之相对应有一个波长,此波长叫峰值波长,用 λp 表示只有单色光才有 λp 波长 主波长:有的 LED 发光不单是单一色,即不仅有一个峰值波长;甚至有多个峰值,并非单色光为此描述 LED 色度特性而引入主波长主波长就是人眼所能观察到的,由LED 发出主要单色光的波长单色性越好,则 λd 也就是主波长如 GaP 材料可发出多个峰值波长,而主波长只有一个,它会随着 LED 长期工作,结温升高而主波长偏向长波 LED 光辐射光谱分布有其独特的一面它不是单色光(如激光) ,也不是宽光谱辐射(如白炽灯) ,而是介于两者之间:有几十纳米的带宽、峰值波长位于可见光或近红外区域6、LED 的色度根据颜色的外貌,按直观颜色视觉的心理感受,对颜色进行系统的归纳和排列,以相应的文字描述和数字标记颜色可以分为彩色和非彩色两大类:非彩色是指白色,黑色和各种深浅不同的灰色它们构成所谓的黑白系列,研究表明颜色有三种心理特性,分别可以用色调、饱和度、明度来描述 ①色调 表示颜色相互区分的属性可见光谱中不同波长的光辐射在视觉上表现为不同的色调,如红、绿、蓝和黄等。
光源的色调取决于人眼对其辐射的光谱构成产生的感觉;物体的色调则取决于人眼对光源光谱组成和物体表面反射(或透射)的各波长辐射的比例所产生的人 眼感 光感觉 ②饱和度 指颜色的纯洁性可见光谱中各单色光的饱和度最高,当单色光中掺入白光愈多时,则饱和度愈低 ③明度 明度是人眼感觉到颜色的明亮程度颜色的亮度越高,眼睛就越感觉明亮,即有较高的明度物体色的黑白系列的非彩色代表物体的光反射率的变化,在视觉上就是明度的变化,愈接近白色,明度愈高反之,愈接近黑色,明度愈低7、色温 TC:光源的光辐射所呈现的颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时,称黑体的温度 TC 为光源的色温8、热阻:热阻是指沿热流通道上的温度差与通道上耗散的功率之比9、半强度角 θ1/2:是发光(或辐射)强度等于最大强度一半构成的角度10、峰值波长 λp:光谱发射功率最大的波长称峰值发射波长 λp11、半高宽(光谱带宽):光谱辐射功率等于最大值一半的波长间隔图 2.44 辐射功率分布图LED 封装工序相关LED 封装流程:排支架(大功率 LED 为翻晶) 、扩晶、点胶、固晶、焊线、配胶。












