led行業基礎知識

led燈條廠家 公司官網：www.fooktin.cn

①

LED是什麼?

LED是英文Light Emitting Diode，即發光二極體，是一種半導體固體發光器件，它是利用固體半導體晶元作為發光材料，當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子發生複合引起光子發射而產生光。LED可以直接發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。第一個商用二極體產生於 1960年。它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置於一個有引線的架子上，然後四周用環氧樹脂密封，,起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

②

LED為什麼是第四代光源(綠色照明)?

按電光源的發光機理分類：

第一代光源：電阻發光如白熾燈；

第二代光源：電弧和氣體發光如鈉燈；

第三代光源：熒光粉發光如熒光燈；

第四代光源：固態晶元發光如LED。

③

LED的發光機理和工作原理有哪些?

發光二極體是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體製成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正嚮導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發光特性。在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）複合而發光。

④

LED有哪些光學特性?

1 LED發出的光既不是單色光，也不是寬頻光，而是結餘二者之間。

2 LED光源似點光源又非點光源。

3 LED發出光的顏色隨空間方向不同而不同。

4 恆流操作下的LED的結溫強烈影響著正向電壓VF。

⑤

LED有哪幾種構成方式?

LED 因其顏色不同，而其化學成份不同：

如紅色：鋁-銦-鎵-磷化物

綠色和藍色：銦-鎵-氮化物

白色和其它色都是用RGB三基色按適當的比例混合而成的。

LED 的製造過程類似於半導體，但加工的精度不如半導體，目前成本仍然較高。

⑥

各種顏色的發光波長是多少?

目前國內常用幾種顏色的超高亮LED的光譜波長分布為460～636nm，波長由短到長依次呈現為藍色、綠色、黃綠色、黃色、黃橙色、紅色。常見幾種顏色LED的典型峰值波長是：藍色

—470nm，藍綠色—505nm，綠色—525nm，黃色—590nm，橙色—615nm，紅色—625nm。

⑦

LED有哪幾種封裝方式?

1、引腳式（Lamp）LED封裝；

2、表面組裝（貼片）式（SMT－LED）封裝；

3、板上晶元直裝式（COB）LED封裝；

4、系統封裝式（SiP）LED封裝 ；

5、晶片鍵合和晶元鍵合。

⑧

LED有哪幾種分類方式？

1

按發光管發光顏色分

可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠）、藍光等。另外，有的發光二極體中包含二種或三種顏色的晶元。

根據發光二極體出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發光二極體還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發光二極體和達於做指示燈用。

2

按發光管出光面特徵分

分圓燈、方燈、矩形、面發光管、側向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發光二極體記作T-1；把φ5mm的記作T-1（3/4）；把φ4.4mm的記作T-1（1/4）。

由半值角大小可以估計圓形發光強度角分布情況。從發光強度角分布圖來分有三類：

（1）高指向性。一般為尖頭環氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯用以組成自動檢測系統。

（2）標準型。通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。

（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大，散射劑的量較大。

3

按發光二極體的結構分

按發光二極體的結構分有全環氧包封、金屬底座環氧封裝、陶瓷底座環氧封裝及玻璃封裝等結構。

4

按發光強度和工作電流分

按發光強度和工作電流分有普通亮度的LED（發光強度<10mcd）；超高亮度的LED（發光強度>100mcd）；把發光強度在10～100mcd間的叫高亮度發光二極體。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發光管相同）。

除上述分類方法外，還有按晶元材料分類及按功能分類的方法。

⑨

LED的生產工藝步驟有哪些?

工藝

a)清洗：採用超聲波清洗PCB或LED支架，並烘乾。

b)裝架：在LED管芯（大圓片）底部電極備上銀膠後進行擴張，將擴張後的管芯（大圓片）安置在刺晶台上，在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個一個安裝在PCB或LED支架相應的焊盤上，隨後進行燒結使銀膠固化。

c)壓焊：用鋁絲或金絲焊機將電極連接到LED管芯上，以作電流注入的引線。LED直接安裝在PCB上的，一般採用鋁絲焊機。（製作白光TOP-LED需要金線焊機）

d)封裝：通過點膠，用環氧將LED管芯和焊線保護起來。在PCB板上點膠，對固化後膠體形狀有嚴格要求，這直接關係到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔點熒光粉（白光LED）的任務。

e)焊接：如果背光源是採用SMD-LED或其它已封裝的LED，則在裝配工藝之前，需要將LED焊接到PCB板上。

f)切膜：用沖床模切背光源所需的各種擴散膜、反光膜等。

g)裝配：根據圖紙要求，將背光源的各種材料手工安裝正確的位置。

h)測試：檢查背光源光電參數及出光均勻性是否良好。

LED的封裝的任務

是將外引線連接到LED晶元的電極上，同時保護好LED晶元，並且起到提高光取出效率的作用。關鍵工序有裝架、壓焊、封裝。

LED封裝形式

LED封裝形式可以說是五花八門，主要根據不同的應用場合採用相應的外形尺寸，散熱對策和出光效果。LED按封裝形式分類有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。

LED封裝工藝流程

1.晶元檢驗

鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑（lockhill）晶元尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。

2.擴片

由於LED晶元在劃片後依然排列緊密間距很小（約0.1mm），不利於後工序的操作。我們採用擴片機對黏結晶元的膜進行擴張，是LED晶元的間距拉伸到約0.6mm。也可以採用手工擴張，但很容易造成晶元掉落浪費等不良問題。

3.點膠

在LED支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。（對於GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠晶元，採用銀膠。對於藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED晶元，採用絕緣膠來固定晶元。）

工藝難點在於點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。 由於銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。

4.備膠

和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠塗在LED背面電極上，然後把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高於點膠，但不是所有產品均適用備膠工藝。

5.手工刺片

將擴張後LED晶元（備膠或未備膠）安置在刺片台的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED晶元一個一個刺到相應的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便於隨時更換不同的晶元，適用於需要安裝多種晶元的產品。

6.自動裝架

自動裝架其實是結合了沾膠（點膠）和安裝晶元兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠），然後用真空吸嘴將LED晶元吸起移動位置，再安置在相應的支架位置上。

自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程，同時對設備的沾膠及安裝精度進行調整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED晶元表面的損傷，特別是藍、綠色晶元必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷晶元表面的電流擴散層。

7.燒結

燒結的目的是使銀膠固化，燒結要求對溫度進行監控，防止批次性不良。銀膠燒結的溫度一般控制在150℃，燒結時間2小時。根據實際情況可以調整到170℃，1小時。絕緣膠一般150℃，1小時。

銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結的產品，中間不得隨意打開。燒結烘箱不得再其他用途，防止污染。

8.壓焊

壓焊的目的將電極引到LED晶元上，完成產品內外引線的連接工作。

LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過程，先在LED晶元電極上壓上第一點，再將鋁絲拉到相應的支架上方，壓上第二點後扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其餘過程類似。

壓焊是LED封裝技術中的關鍵環節，工藝上主要需要監控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形狀，焊點形狀，拉力。對壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問題，如金（鋁）絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈刀（鋼嘴）選用、劈刀（鋼嘴）運動軌跡等等。

9.點膠封裝

LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點。設計上主要是對材料的選型，選用結合良好的環氧和支架。手動點膠封裝對操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點是對點膠量的控制，因為環氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在熒光粉沉澱導致出光色差的問題。

10.灌膠封裝

Lamp-LED的封裝採用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內注入液態環氧，然後插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環氧固化後，將LED從模腔中脫出即成型。

深圳led燈條生產廠家 公司官網：www.fooktin.cn