LED制作工藝及LED節(jié)能燈制作工藝(精)

1、LED制造工藝流程及細(xì)節(jié)隨著20世紀(jì)90年代,人類對(duì)氮化物L(fēng)ED的發(fā)明,LED的效率有了非?？斓陌l(fā)展.隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,不久的未來(lái)LED會(huì)代替現(xiàn)有的照明燈泡.近幾年人們制造LED芯片過程中首先在襯底上制作氮化鎵（GaN基的外延片，外延片所需的材料源（碳化硅SiC和各種高純的氣體如氫氣H2或氬氣Ar等惰性氣體作載體之后，按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好.接下來(lái)是對(duì)LED-PN結(jié)的兩個(gè)電極進(jìn)行加工,并對(duì)LED毛片進(jìn)行減薄,劃片.然后對(duì)毛片進(jìn)行測(cè)試和分選,就可以得到所需的LED芯片.由于制作LED芯片設(shè)備的造價(jià)都比較昂貴,同時(shí)也是生產(chǎn)的一個(gè)投資重點(diǎn),具體的工藝做法,不作詳細(xì)的說(shuō)明.下面簡(jiǎn)單介紹

2、一下LED生產(chǎn)流程圖,如下:LED生產(chǎn)流程圖（流程工藝（使用設(shè)備測(cè)試芯片芯片分選機(jī)排支架（把芯片固定在支架座芯片擴(kuò)張機(jī)點(diǎn)膠點(diǎn)膠機(jī)顯微鏡QC固晶倒膜機(jī)擴(kuò)晶機(jī)顯微鏡固晶座QC（*白光固晶烘烤烘箱150C/2H配熒光粉焊線（芯片焊兩個(gè)電極自動(dòng)焊線機(jī)超聲波焊線機(jī)點(diǎn)熒光粉*二焊加固鋃膠點(diǎn)膠機(jī)顯微鏡（QC白光烘烤150C/1H-*鋃膠烘烤烘箱電子稱抽真空機(jī)點(diǎn)膠機(jī)顯微鏡*支架沾膠（支架沾膠點(diǎn)膠機(jī)烤箱120C/20min（下面說(shuō)明植入工藝植入支架-灌膠機(jī)自動(dòng)灌膠機(jī)短烤-烘箱離模-脫模機(jī)長(zhǎng)烤烘箱130C/6H-切一切模具（沖床測(cè)試點(diǎn)數(shù)LED電腦測(cè)試機(jī)QC全切沖壓機(jī)及全切模QC分光分色LED分選機(jī)QC封口包裝封口

3、機(jī)入庫(kù)一,工藝說(shuō)明（植入支架LED外型環(huán)氧樹脂封裝主要有以下幾步:模條預(yù)熱-吹塵-樹脂預(yù)熱-膠-攪拌-抽真空-灌膠入支架.所用物料:支架,LED芯片,鋃膠絕緣膠（解凍,攪拌,晶片（倒膜,擴(kuò)晶,金線,鋃膠,熒光粉,膠帶包裝,模條（鋁條,合金,導(dǎo)熱硅脂,焊接材料，樹脂（AB膠或有機(jī)硅膠，各種手動(dòng)工具，各種測(cè)試材料（如萬(wàn)用表，示波器，電源等.二,LED封裝技術(shù)LED芯片只是一塊很小的固體,它的兩個(gè)電極要在顯微鏡下才能看見,加入電流后它才會(huì)發(fā)光,在制作工藝上除了要對(duì)LED芯片的兩個(gè)電極進(jìn)行焊接.從而引出正負(fù)電極之外.同時(shí)還要對(duì)LED芯片和兩個(gè)電極進(jìn)行保護(hù),因此這就需要對(duì)LED芯片封裝.如:常見直徑5m

4、m的圓柱型引腳式封裝LED.這種技術(shù)就是將LED芯片粘結(jié)在引線架上（一般稱為支架.芯片的正極用金絲鍵合連到另一引線架上,負(fù)極用銀漿粘結(jié)在支架反射杯內(nèi)或用金絲和反射杯引腳相連,然后頂部用環(huán)氧樹脂包封.做成直徑為5mm的圓形外形.這種封裝技術(shù)的作用是保護(hù)芯片,焊線金絲不受外界侵蝕.固化后的環(huán)氧樹脂,可以形成不同形狀而起到透鏡的功能.選用透明的環(huán)氧樹脂作為過渡.可以提高芯片的出光效率.環(huán)氧樹脂構(gòu)成的管殼具有很好的耐濕性,絕緣性和高機(jī)械強(qiáng)度,對(duì)芯片發(fā)出的光的折射率和透光率都很高.但對(duì)于大功率LED而言,在通電后會(huì)產(chǎn)生較大的熱量.并且如果用于封裝的環(huán)氧和金絲的膨脹系數(shù)不一樣,那么膨脹時(shí)就會(huì)使金絲拉斷或造

5、成焊點(diǎn)接觸電阻較大,從而影響了發(fā)光器件的質(zhì)量.特別應(yīng)注意的是,封裝膠會(huì)因溫度過高而出現(xiàn)膠體變黃,因此降低了透光度并影響光的輸出.所以我們更應(yīng)該考慮到LED的長(zhǎng)久使用效果.從而應(yīng)該用有機(jī)硅膠材料來(lái)封裝.如：MOMENTIVE中的XE14B3445,XE14B5778型硅膠就有良好的透光率.不會(huì)隨時(shí)間而惡化,熱膨脹系數(shù)非常好,在紫外線照射下穩(wěn)定性很理想.這里要注意的問題是,LED使用散熱問題.目前散熱也是選用鋁或銅為散熱器,但要特別注意熱沉與散熱器之間的粘接材料一般應(yīng)采用導(dǎo)熱膠.如果是兩個(gè)物體的表面接觸.中間會(huì)有空氣,而且空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很差.所以在界面之間應(yīng)有一層導(dǎo)熱膠來(lái)讓它們緊密接觸.這樣導(dǎo)熱效

6、果才會(huì)好.如GE的TSE-3081或MOMENTIVE品牌中的硅脂等都有很好的散熱緊密連接的作用.四,LED的生產(chǎn)環(huán)境制作LED的生產(chǎn)環(huán)境要有一萬(wàn)級(jí)到十萬(wàn)級(jí)的凈化車間,并且溫度和濕度都可調(diào)控的.LED的生產(chǎn)環(huán)境中要有防靜電措施,車間內(nèi)的地板,墻壁,桌,椅等都要有防靜電功能,特別是操作人員要穿上防靜電服并戴上防靜電手套.為了盡量降低靜電效應(yīng)給器件帶來(lái)的破壞和影響,對(duì)生產(chǎn)LED的潔凈車間,整機(jī)裝配調(diào)試車間,精密電子儀器生產(chǎn)車間都有嚴(yán)格的環(huán)境要求:(1地面，墻壁，工作臺(tái)帶靜電情況:光刻車間塑料板地面的靜電電位約為5001000V擴(kuò)散間的塑料墻地面為700V,塑料頂棚為01000V.(2工作臺(tái)面為50

7、02000V,最高可達(dá)5KV.(3風(fēng)口，擴(kuò)散間鋁孔板的送風(fēng)口為500700V.(4人和服裝可為30KV,非接地操作人員一般可帶35KV,高時(shí)可達(dá)10KV.(5噴射清洗液的高壓純水為2KV,聚四氟乙烯支架有812KV,蕊片托盤為6KV,硅片間的隔紙可2KV.五,防靜電措施.靜電擊穿器件使其失效是在不知不覺中發(fā)生的,被靜電損壞的LED不能用篩選方法排除,所以只有做好預(yù)防措施，建立一套防靜電(ESD生產(chǎn)工藝和測(cè)試流程規(guī)范.這對(duì)提高LED產(chǎn)品質(zhì)量及成品率是十分關(guān)鍵的.主要的措施包括各環(huán)節(jié)要盡量減少接觸這類LED器件的人數(shù),限制人員不必要的走動(dòng),搬推椅子.使用導(dǎo)電率好的包裝袋來(lái)包裝LED.應(yīng)戴上手套接觸

8、LED器件(但不能戴尼龍和橡皮手套.取出備用的LED器件后不要堆疊在一起,器件盡量不要互相接觸.從包裝袋中取出而暫時(shí)不用的器件,應(yīng)用防靜電袋包裝起來(lái).必須用手接觸LED的器件時(shí),應(yīng)接觸管殼而避免接觸LED器件的引出端.要接觸LED器件前,應(yīng)將手或身體接地一下,把靜電釋放干凈.電烙鐵要求永久接地.工作環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)保持在50%左右,不穿容易產(chǎn)生靜電的工作服.車間地面應(yīng)采用含碳塑料，含碳橡膠或?qū)щ娨蚁┳龀?，電阻?05歐.cm或用靜電耗散性材料，電阻率應(yīng)在105歐.cm109歐.cm之間.椅子和工作臺(tái)上應(yīng)附加一層靜電耗散材料，椅子的電阻率應(yīng)是105歐.cm108歐.cm之間.工作服,棉制工作服有

9、一定的導(dǎo)電性,最好使用防靜電服.工作鞋要用靜電耗散型材料做成，電阻率在105歐.cm108歐.cm之間，也要有防靜電鞋.帶上防靜電手鐲實(shí)際上是手鐲與手接觸,再把手鐲接地,這樣手與地就成為同電位,可將人身上的靜電釋放.在工作區(qū)域使用離子風(fēng)扇防止靜電積累,因?yàn)殡x子風(fēng)扇送出的負(fù)離子能與靜電中和,不會(huì)使靜電積累成很高電壓.車間里所用的設(shè)備都要有良好的接地,接地電阻不能大于10歐.車間入口處一定要有接地金屬球,人進(jìn)入時(shí)先摸金屬球,以釋放身上的靜電.LED日光燈LED日光燈LED日光燈是采用超高亮LED白光作為發(fā)光光源,外殼為亞克力/鋁合金。外罩可用PC管制作,耐高溫達(dá)135度。LED日光燈與傳統(tǒng)的日光燈

10、在外型尺寸口徑上都一樣,長(zhǎng)度有60cm和120cm、150cm三種,其功率分別為10W、16W和20W,而20W傳統(tǒng)日光燈（電感鎮(zhèn)流器實(shí)際耗電約為53W,40W傳統(tǒng)日光燈（電感鎮(zhèn)流器實(shí)際耗電約為68W.LED日光燈T81定義:10WLED日光燈亮度要比傳統(tǒng)40W日光燈還要亮,16WLED日光燈要比傳統(tǒng)64W日光燈還要亮,LED日光燈亮度尤其顯得更柔和更使人們?nèi)菀捉邮凇Ｊ褂脡勖?萬(wàn)-8萬(wàn)小時(shí)供電電壓為為AC85V-260V（交流,無(wú)需起輝器和鎮(zhèn)流器,啟動(dòng)快,功率小,無(wú)頻閃,不容易視疲勞。它不但超強(qiáng)節(jié)能更為環(huán)保。是國(guó)家綠色節(jié)能照明工程重點(diǎn)開發(fā)的產(chǎn)品之一,是目前取代傳統(tǒng)的日光燈的主要產(chǎn)品。LED日

11、光燈安裝比較簡(jiǎn)單,它分電源內(nèi)置和外置兩種,電源內(nèi)置的LED日光燈安裝時(shí),將原有的日光燈取下?lián)Q上LED日光燈,并將鎮(zhèn)流器和起輝器去掉,讓220V交流市電直接加到LED日光燈兩端即可。電源外置的LED日光燈一般配有專用燈架,更換原來(lái)的就可以使用了。LED日光燈節(jié)電高達(dá)80%以上,壽命為普通燈管的10倍以上,幾乎是免維護(hù),不存在要經(jīng)常更換燈管、鎮(zhèn)流器、起輝器的問題,約半年下來(lái)節(jié)省的費(fèi)用就可以換回成本。綠色環(huán)保型的半導(dǎo)體電光源,光線柔和,光譜純,有利于工人的視力保護(hù)及身體健康,6000K的冷光源給人視覺上清涼的感受,有助于集中精神,提高效率.發(fā)光原理:PN結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢(shì)壘,當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘

12、下降,P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多,所以會(huì)出現(xiàn)大量電子向P區(qū)擴(kuò)散,構(gòu)成對(duì)P區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合,復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是PN結(jié)發(fā)光的原理。發(fā)光效率:一般稱為組件的外部量子效率,其為組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內(nèi)部量子效率,其實(shí)就是組件本身的電光轉(zhuǎn)換效率,主要與組件本身的特性（如組件材料的能帶、缺陷、雜質(zhì)、組件的壘晶組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。而組件的取出效率則指的是組件內(nèi)部產(chǎn)生的光子,在經(jīng)過組件本身的吸收、折射、反射后,實(shí)際在組件外部可測(cè)量到的光子數(shù)目。因此,關(guān)于取出效率的因素包括了組件材料本身的

13、吸收、組件的幾何結(jié)構(gòu)、組件及封裝材料的折射率差及組件結(jié)構(gòu)的散射特性等。而組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積,就是整個(gè)組件的發(fā)光效果,也就是組件的外部量子效率。早期組件發(fā)展集中在提高其內(nèi)部量子效率,主要方法是通過提高壘晶的質(zhì)量及改變壘晶的結(jié)構(gòu),使電能不易轉(zhuǎn)換成熱能,進(jìn)而間接提高LED的發(fā)光效率,從而可獲得70%左右的理論內(nèi)部量子效率,但是這樣的內(nèi)部量子效率幾乎已經(jīng)接近理論上的極限。在這樣的狀況下,光靠提高組件的內(nèi)部量子效率是不可能提高組件的總光量的,因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題。目前的方法主要是:晶粒外型的改變-TIP結(jié)構(gòu),表面粗化技術(shù)。電氣特性:電流控制型器件,負(fù)載特性類似

14、PN結(jié)的UI曲線,正向?qū)妷旱臉O小變化會(huì)引起正向電流的很大變化（指數(shù)級(jí)別,反向漏電流很小,有反向擊穿電壓。在實(shí)際使用中,應(yīng)選擇。LED正向電壓隨溫度升高而變小,具有負(fù)溫度系數(shù)。LED消耗功率,一部分轉(zhuǎn)化為光能,這是我們需要的。剩下的就轉(zhuǎn)化為熱能,使結(jié)溫升高。散發(fā)的熱量（功率可表示為。光學(xué)特性:LED提供的是半寬度很大的單色光,由于半導(dǎo)體的能隙隨溫度的上升而減小,因此它所發(fā)射的峰值波長(zhǎng)隨溫度的上升而增長(zhǎng),即光譜紅移,溫度系數(shù)為+23A/.LED發(fā)光亮度L與正向電流近似成比例:,K為比例系數(shù)。電流增大，發(fā)光亮度也近似增大。另外發(fā)光亮度也與環(huán)境溫度有關(guān),環(huán)境溫度高時(shí),復(fù)合效率下降,發(fā)光強(qiáng)度減小。熱

15、學(xué)特性:小電流下,LED溫升不明顯。若環(huán)境溫度較高,LED的主波長(zhǎng)就會(huì)紅移,亮度會(huì)下降,發(fā)光均勻性、一致性變差。尤其點(diǎn)陣、大顯示屏的溫升對(duì)LED的可靠性、穩(wěn)定性影響更為顯著。所以散熱設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。壽命:LED的長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)光衰引起老化,尤其對(duì)大功率LED來(lái)說(shuō),光衰問題更加嚴(yán)重。在衡量LED的壽命時(shí),僅僅以燈的損壞來(lái)作為L(zhǎng)ED壽命的終點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,應(yīng)該以LED的光衰減百分比來(lái)規(guī)定LED的壽命,比如35%,這樣更有意義。LED日光燈特點(diǎn)LED日光燈以質(zhì)優(yōu)、耐用、節(jié)能為主要特點(diǎn),投射角度調(diào)節(jié)范圍大,15W的亮度相當(dāng)于普通40W日光燈,抗高溫，防潮防水,防漏電。使用電壓有:110V、220V可選,外罩

16、可選玻璃或PC材質(zhì)。燈頭與普通日光燈一樣。LED日光燈采用最新的LED光源技術(shù),數(shù)位化外觀設(shè)計(jì),節(jié)電高達(dá)70%以上,12W的LED日光燈光強(qiáng)相當(dāng)于40W的日光燈管LED日光燈壽命為普通燈管的10倍以上,幾乎免維護(hù),無(wú)須經(jīng)常更換燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器。綠色環(huán)保的半導(dǎo)體電光源,光線柔和,光譜純,有利于使用者的視力保護(hù)及身體健康。6000K的冷光源給人視覺上清涼的感受,人性化的照度差異設(shè)計(jì),更有助于集中精神,提高效率。1、適用性強(qiáng),在室內(nèi)外各種惡劣環(huán)境下的適應(yīng)性和可靠性都有提高2、色彩豐富:由三基色（紅、綠、藍(lán)顯示單元箱體組成,使電子屏實(shí)現(xiàn)顯示色彩豐富、高飽和度、高解析度、顯示頻率高的動(dòng)態(tài)圖像3、亮度

17、高:采用超高亮度的LED,太陽(yáng)強(qiáng)光底下遠(yuǎn)距離仍清晰可見4、效果好:采用非線性校正技術(shù),圖像更清晰,層次感更強(qiáng)5、可靠性強(qiáng):采用靜態(tài)掃描技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù),可靠性、穩(wěn)定性更高6、顯示模式多樣化:支持多種顯示模式。普通日光燈特點(diǎn)普通日光燈兩端各有一燈絲,燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的汞蒸氣,燈管內(nèi)壁上涂有螢光粉,兩個(gè)燈絲之間的氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)出紫外線,使螢光粉發(fā)出柔和的可見光。普通日光燈工作特點(diǎn):燈管開始點(diǎn)燃時(shí)需要一個(gè)高電壓,正常發(fā)光時(shí)只允許通過不大的電流,這時(shí)燈管兩端的電壓低于電源電壓。普通日光燈管兩端裝有燈絲,玻璃管內(nèi)壁涂有一層均勻的薄螢光粉,管內(nèi)被抽成真空度10-3-10-4毫米汞柱以后,充入少量

18、惰性氣體,同時(shí)還注入微量的液態(tài)水銀。電感鎮(zhèn)流器是一個(gè)鐵芯電感線圈,電感的性質(zhì)是當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),則在線圈中將引起磁通的變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其方向與電流的方向相反,因而阻礙著電流變化。起輝器在電路中起開關(guān)作用,它由一個(gè)氖氣放電管與一個(gè)電容并聯(lián)而成,電容的作用為消除對(duì)電源的電磁的干擾并與鎮(zhèn)流器形成振湯回路,增加啟動(dòng)脈沖電壓幅度。放電管中一個(gè)電極用雙金屬片組成,利用氖泡放電加熱,使雙金屬片在開閉時(shí),引起電感鎮(zhèn)流器電流突變并產(chǎn)生高壓脈沖加到燈管兩端。當(dāng)普通日光燈接入電路以后，起輝器兩個(gè)電極間開始輝光放電，使雙金屬片受熱膨脹而與靜觸極接觸，于是電源、鎮(zhèn)流器、燈絲和起輝器構(gòu)成一個(gè)閉合回路，電

19、流使燈絲預(yù)熱，當(dāng)受熱時(shí)間1-3秒后，起輝器的兩個(gè)電極間的輝光放電熄滅，隨之雙金屬片冷卻而與靜觸極斷開，當(dāng)兩個(gè)電極斷開的瞬間，電路中的電流突然消失，于是鎮(zhèn)流器產(chǎn)生一個(gè)高壓脈沖，它與電源疊加后，加到燈管兩端，使燈管內(nèi)的惰性氣體電離而引起弧光放電，在正常發(fā)光過程中，鎮(zhèn)流器的自感還起著穩(wěn)定電路中電流的作用。通過LED日光燈屬性特點(diǎn)與普通日光燈屬性特點(diǎn)對(duì)比得出結(jié)論：LED日光燈和普通日光燈比較具備優(yōu)點(diǎn)如下：節(jié)能，壽命長(zhǎng)，適用性好，因單顆LED的體積小，可以做成任何形狀，回應(yīng)時(shí)間短，環(huán)保，無(wú)有害金屬，廢棄物容易回收，色彩絢麗，發(fā)光色彩純正，光譜范圍窄，并能通過紅綠藍(lán)三基色混色成七彩或者白光。LED日光燈和

20、普通日光燈比較LED日光燈具備缺點(diǎn)如下：價(jià)格貴，目前能普遍做到的光效率和理論光效率還有很大差距，目前能做到的壽命和理論壽命還有很大差距，.還是有一定的發(fā)熱量，光衰還可以大幅度縮小。優(yōu)點(diǎn)：1、環(huán)保燈具，保護(hù)地球傳統(tǒng)的日光燈中含有大量的水銀蒸汽，如果破碎水銀蒸汽則會(huì)揮發(fā)到大氣中。但LED日光燈則根本不使用水銀，且LED產(chǎn)品也不含鉛，對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。LED日光燈公認(rèn)為二十一世紀(jì)的綠色照明。2、高效轉(zhuǎn)換，減少發(fā)熱傳統(tǒng)燈具會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，而LED燈具則是把電能全都轉(zhuǎn)換為光能，不會(huì)造成能源的浪費(fèi)。而且對(duì)文件，衣物也不會(huì)產(chǎn)生退色現(xiàn)象。3、清靜舒適，沒有噪音LED燈具不會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)于使用精密電子儀器的場(chǎng)合為上佳之選。適合于圖書館，辦公室之類的場(chǎng)合。4、光線柔和，保護(hù)眼睛傳統(tǒng)的日光燈使用的是交流電，所以每秒鐘會(huì)產(chǎn)生100-120次的頻閃。LED燈具是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，不會(huì)