1、LED封装产品基础知识2011.07.192011.07.19广东德豪润大功率广东德豪润大功率LEDLED封装厂封装厂讲师讲师：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相关名词解释相关名词解释 白光白光LEDLED生产工艺说明生产工艺说明 白光白光LEDLED量测说明量测说明 ETI LEDETI LED产品图片产品图片 LEDLED产品应用案例产品应用案例-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简介简介 LED(Light Emitting Diode)俗称发光二级体或发光二
2、极管俗称发光二级体或发光二极管 它包含了可见光和不可见光。它包含了可见光和不可见光。属于光电半导体的一类属于光电半导体的一类,在结构上包在结构上包括括P P极与极与N N极极,是一种依靠半导体是一种依靠半导体PNPN结发光的光电元件！结发光的光电元件！以以PLCC LED来讲，它是由电子原材料（晶片来讲，它是由电子原材料（晶片,金线，支架，银胶金线，支架，银胶或绝缘胶），封装材料（环氧树脂或硅胶，色剂，扩散剂），以或绝缘胶），封装材料（环氧树脂或硅胶，色剂，扩散剂），以及辅助材料三大材料构成。及辅助材料三大材料构成。定义：定义：LED就是由电子材料，封装材料，辅助材料联结而成的一就是由电子材料
3、，封装材料，辅助材料联结而成的一个发光的闭路电子元件。个发光的闭路电子元件。-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层半导体元素，层半导体元素，N层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的PN结结合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态 在晶片被一定的电压施加到正向电极时，在晶片被一定的电压施加到正向电极时，P侧电极即注入电洞，侧电极即注入电洞，N侧电极即注入电侧电极即注入电子，电洞在子，电洞在P区移动扩散，电子同时也是区移动扩散，电子同时也是N区
4、移动扩散，若电洞与电子的能量达到区移动扩散，若电洞与电子的能量达到某定值以上时，则电洞即跨越某定值以上时，则电洞即跨越P区，源源不断的游向区，源源不断的游向N区，区，N区的电子同时也会区的电子同时也会跨越跨越N区，向区，向P区移动。电洞与电子在移动扩散时，电洞与电子两者将会互相结合区移动。电洞与电子在移动扩散时，电洞与电子两者将会互相结合，激发出光子，产生光能，激发出光子，产生光能H O L E 電 洞+-發 光P 層N 層電 子發 光三三.LED.LED晶片发光原理晶片发光原理四四.LED.LED的通电状况的通电状况 LEDLED之通電狀況之通電狀況P P極接正電極接正電,N,N極接負電極接
5、負電,則則LEDLED發光發光;反之反之,則不發光則不發光在顺向电流在顺向电流(IF)(IF)的驱动下，的驱动下，LEDLED开始发光：光强开始发光：光强(IV),(IV),波长波长(WD),(WD),电压电压(VF)(VF)順向電壓順向電壓逆向電壓逆向電壓VF(VF(對應對應IF)IF)VR VR(對應對應IR)IR)四四.光的種類光的種類射線X射線遠紫外線近紫外線可見光線中紫外線近紅外線中紅外線遠紅外線10-3nm1nm10nm100nm280nm315nm380nm780nm1000nm1.5m5m100m1mm極超短波紫外線區紅外線區短波長長波長白色光分成七色光譜稜鏡化學線(由日照產生
6、化學線作用引起)光(人眼所見電磁波範圍)接近光性質有大熱能電波熱線(熱能也稱為熱波)五五.LEDLED顏色區分顏色區分380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm700nm-9-第二部分：白光第二部分：白光LEDLED相关名词解释相关名词解释-10-所谓白光是多种颜色混合而成的光，以人类眼睛所能见的白光形式至少须两种所谓白光是多种颜色混合而成的光，以人类眼睛所能见的白光形式至少须两种光混合，如二波长光光混合，如二波长光(蓝色光蓝色光+黄色荧光粉黄色荧光粉)或三波长光或三波长光(蓝色光蓝色光+绿色光绿色光+红色光红色光)，目前已商品化的产品目前已商品
7、化的产品蓝光单晶片加上蓝光单晶片加上YAGYAG黄色荧光粉黄色荧光粉，在未来较被看好的是三波长，在未来较被看好的是三波长光，以无机紫外光晶片加光，以无机紫外光晶片加R.G.BR.G.B三基色荧光粉，此外有机单层三波长型白光三基色荧光粉，此外有机单层三波长型白光LEDLED也有也有成本低、制作容易的优点。预计三波长白光成本低、制作容易的优点。预计三波长白光LEDLED今年有商品化的机机会，未来应用今年有商品化的机机会，未来应用在取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及在取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LCDLCD背光源等市场，对白光背光源等市场，对白光LEDLED的市场成长有的市场成长有很大的帮助很大的
8、帮助自从出现发光二极管自从出现发光二极管LEDLED以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着发光二极以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着发光二极管管LEDLED制造工艺的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，使制造工艺的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，使发白色光的发白色光的LEDLED半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段。白光半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段。白光LEDLED的出现，使的出现，使高亮度高亮度LEDLED应用领域跨足至高效率照明光源市场。曾经有人指出，高亮度应用领域跨足至高效率照明光源市场。曾经有人指出，高亮度LEDLED
9、将是人将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一。类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一。六六.-11-在技术方面白光在技术方面白光LED目前主要分为两种发光方式目前主要分为两种发光方式:目前主要的商品化作法是日亚化学目前主要的商品化作法是日亚化学(Nichia)以以460nm波长的波长的InGaN蓝光晶粒涂上一层蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质，利用蓝光荧光物质，利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，再利用透镜原理将互补的波长黄光，再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光黄光、蓝光
10、予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光LED技术方面仍以日亚技术方面仍以日亚化学领先，拥有众多专利权。第二种是日本住友电工亦开发出以化学领先，拥有众多专利权。第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe（锌，硒）为锌，硒）为材料的白光材料的白光LED，不过发光效率较差，但由于目前白光不过发光效率较差，但由于目前白光LED市场热销，仍呈现供不应市场热销，仍呈现供不应由求现象。由求现象。七七.-12-3 chips 3 chips 型型:Red Chip+Green Chip+Blue Chip 2 chips2 chips 型型:Blue Chip+Yellow Chip 1 chip1 chi
11、p 型型:Blue Chip+Yellow荧荧光粉光粉 UV Chip+RGB荧荧光粉光粉 ZnSe（锌，硒）锌，硒）CIE 座标图白光产生的种类白光产生的种类七七.-13-八八.一，顺向电压（一，顺向电压（Forward VoltageForward Voltage）单位（单位（V）红，黄，黄绿：红，黄，黄绿：TypTyp：2.0V Max:2.4V2.0V Max:2.4V 紫，蓝，绿，白：紫，蓝，绿，白：TypTyp：3.2V Max:4.0V3.2V Max:4.0V 测试条件：测试条件：IF=20mA Ta=25IF=20mA Ta=25 IF=30mA Ta=25 IF=30mA
12、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，发光颜色，波长二，发光颜色，波长 （Color HueColor Hue WavelengthWavelength SpectrumSpectrum）单位（单位（nm)nm)a.p:發光體或物體發光體或物體(經由反射或穿透經
13、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應的波長位置對應的波長,稱稱為為p(peak).b.d:而而d(dominant)是以人眼所見的可見光區是以人眼所見的可見光區(400-700),決定發光體或物體的光線主要落在什決定發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(峰峰值值波長波長)Dominant Wavelength d:624nm(Dominant Wavelength d:624nm(主波長主波長):22nm(:22nm
14、(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，发光强度（三，发光强度（luminous Intensityluminous Intensity）单位单位cd(Candla)表示光源在一定方向范圍內發出的光通量的大小。表示光源在一定方向范圍內發出的光通量的大小。一般而言，光源之光线会向不同方向以不同强度放射出其光通量，在特定方一般而言，光源之光线会向不同方向以不同强度放射出其光通量，在特定
15、方向所放出之可见光之强度称为光强向所放出之可见光之强度称为光强IVIV与与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，发光角度（四，发光角度（221/2 1/2 Viewing AngleViewing Angle）LED為為指向性元件指向性元件 表示發光表示發光強強度度50%時的角度時的角度 LED亮度与角度成反比，亮度与角度成反比，亮度亮
16、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，色温（五，色温（Color Temperature)Color Temperature)单位：绝对温度（单位：绝对温度（Kelvin,K)Kelvin,K)一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之“标准黑体（标准黑体（Black boby radiator)Black boby radiator)”本本身之绝对温度值，以量化光源的光色表现。根据身之绝对温度值，以量化光源的光色表现。根据MaxMaxPlanck(Planck(普朗克普朗克)的理论，将一的理论，将一具完全吸收与放
17、射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIECIE色座色座标上的黑体曲线（标上的黑体曲线（BlackBlackbodybodylocuslocus）显示黑体由红显示黑体由红橙红橙红黄黄黄白黄白白白蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温度，此温度可以在色度图上之普朗克轨迹上找到其对应点。标准黑体之的相关色温度，此温度可以在色度图上之普朗克轨迹上找到其对应点。标准黑体之温度越高，其辐射出之光线光谱中蓝色成份就越多，红
18、色成份也就相对越少，反之温度越高，其辐射出之光线光谱中蓝色成份就越多，红色成份也就相对越少，反之标准黑体之温度越低标准黑体之温度越低,其辐射出之光线光谱中的蓝色成份就越少其辐射出之光线光谱中的蓝色成份就越少,红色成份就越多红色成份就越多一个灯的光色可以简单的以色温来表示一个灯的光色可以简单的以色温来表示,以发出光色为暖白色之普通白炽灯泡为例以发出光色为暖白色之普通白炽灯泡为例,其色温为其色温为27002700K K，而一般日光灯之色温为而一般日光灯之色温为60006000K K，光之色温主要可分成三大类：光之色温主要可分成三大类：暖暖 白：白：3 35 50000K K 自然白：自然白：3 3
19、5 50000至至5 5000000K K 正正 白：白：50500000至至75750000K K 冷冷 白：白：75750000K K八八.-18-标准黑体曲线（标准黑体曲线（BlackBlackbodybodylocuslocus）Planck curvePlanck curve八八.-19-第三部分：白光第三部分：白光LEDLED生产工艺说明生产工艺说明-20-电浆清洗电浆清洗Plasma焊线测试检查焊线测试检查WB Test/Inspection装支架装支架 Lead Frame Insert支架预热支架预热 L/F pre cure固固 Zener Zener ener chip
20、Die Bonding固固ChipChip Die BondingChip 烘烤烘烤Chip Epoxy Cure 焊线焊线Wire Bonding资材入库资材入库Incoming Materials预热烘烤预热烘烤Pre cure晶片推力测试晶片推力测试Die Shear Test电浆清洗电浆清洗Plasma九九.-21-外外观检查观检查Visual InspectionVisual Inspection 抽抽真真空空DegasingDegasing封封胶胶DispensingDispensing硅硅胶胶烘烘烤烤DP Silicon Cure DP Silicon Cure 冲冲压压Trim
21、Trim测试测试Sorting TestSorting Test包装包装Taping TestTaping Test出荷出荷检查检查OQCOQC配胶配胶Mixing九九.-22-胶深支架图晶片图焊线图焊线图点胶图成品图十十.-23-第四部分：第四部分：ETI LEDETI LED产品图片产品图片-24-十一十一.H PH P505050745630COB-25-十一十一.3014380330205252525235283535P-LED-26-十二十二.-27-十二十二.-28-十二十二.-29-TotalLuminousFluxAveragedLEDIntensityGoniophotome
22、ter十三十三.白光白光LEDLED量测说明量测说明积分球(全光通量测试)说说明：明：LEDLED特点垂直最上方光束最强特点垂直最上方光束最强(垂直量垂直量测测光强光强IV,IV,单单位位为为cd)cd)，向外光束，向外光束逐逐渐减渐减弱，所有光束的弱，所有光束的总总和和为为光通量，光通量，单单位是位是(lm)(W)(lm)(W)角度测试仪(角度测试)套 筒(轴向光测试)-30-第五部分：第五部分：LEDLED产品应用案例产品应用案例-31-十四十四.车用车用LED(LED(指示，车饰，车灯等指示，车饰，车灯等)-32-十四十四.照明用照明用LED(LED(室内，室外，景观室内，室外，景观)-
23、33-十四十四.背光显示用背光显示用LED(RGBLED(RGB显示屏，显示屏，BLUBLU背光背光)-34-由于超高亮度由于超高亮度LED具有非常广泛的用途，特别是白光具有非常广泛的用途，特别是白光LED的出现，给应用面带来更丰富的内容。目前国内有几百个的出现，给应用面带来更丰富的内容。目前国内有几百个单位在开发、生产超高亮度单位在开发、生产超高亮度LED的各种应用，热点应用主要包括以下几个主要方面：的各种应用，热点应用主要包括以下几个主要方面：化工程景观、装饰灯化工程景观、装饰灯作为一种冷光源，作为一种冷光源，LEDLED照明灯具有绿色环保、节能、色彩绚丽等传统光源不可比拟的优点。目前，照
24、明灯具有绿色环保、节能、色彩绚丽等传统光源不可比拟的优点。目前，LEDLED轮廓灯、轮廓灯、LEDLED护栏灯、护栏灯、LEDLED灯带、灯带、LEDLED灯泡等被广泛应用于桥梁、大厦广场、标志物、仿古建筑、招牌广告等轮廓勾勒以及立交桥灯泡等被广泛应用于桥梁、大厦广场、标志物、仿古建筑、招牌广告等轮廓勾勒以及立交桥护栏、危险路段、警戒标志及其高楼轮廓、庭院护栏等场所，对美化城市、塑造景观有重要作用护栏、危险路段、警戒标志及其高楼轮廓、庭院护栏等场所，对美化城市、塑造景观有重要作用白光照明：白光照明：已开始从小功率白光已开始从小功率白光LED灯用起，如安全照明灯、显微镜灯、白光背光源、手电筒、太
25、阳能灯，特种白光照明灯用起，如安全照明灯、显微镜灯、白光背光源、手电筒、太阳能灯，特种白光照明等，并逐步向白光照明迈进，等，并逐步向白光照明迈进，将将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品大、中、小屏幕显示器：大、中、小屏幕显示器：各种广告牌、体育记分牌、金融和交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏，全国共有各种广告牌、体育记分牌、金融和交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏，全国共有100多个单位在开多个单位在开发生产，现已成立发生产，现已成立LED显示屏分会，显示屏分会，2002年全国市场超过年全国市场超过20亿元，几乎全部采用国产显示屏。
26、亿元，几乎全部采用国产显示屏。交通信号灯：交通信号灯：主要用超高亮度红、绿、黄色主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用因为采用LED信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广的速度很快，市场需求量很大灯正在逐步更新换代，而且推广的速度很快，市场需求量很大.汽车用灯：汽车用灯：包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯、头灯等均在逐步包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯、头灯等均在逐步采用采用LED显示。据报道，显示。据报
27、道，2001年全世界超高亮度年全世界超高亮度LED在汽车上的用量占在汽车上的用量占26%的份额，的份额，背光源：背光源：主要是液晶主要是液晶LCD显示器上用的背光源，有白色和其他各种颜色，现阶段手机背光源用量非常大，一年要用显示器上用的背光源，有白色和其他各种颜色，现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35亿亿只只LED。据报道，全世界。据报道，全世界2001年超高亮度年超高亮度LED在背光源上的用量占在背光源上的用量占30%的份额。的份额。LEDLED指示灯：指示灯：广泛用于各种家电，仪器，设备之电源指示广泛用于各种家电，仪器，设备之电源指示十五十五.LEDLED应用总结说明应用总结说明-35
28、-寿命长寿命长,理论上为10萬小時，一般大於5萬小時。（是荧光灯的10倍）发热量低，耗电量小发热量低，耗电量小,白炽灯的1/8,荧光灯的1/3）体积体积小小,重量輕重量輕,可封裝成可封裝成各种类型 堅固耐用堅固耐用,不怕震動不怕震動。环氧树脂封装，防水，耐恶劣环境使用 多色多色显显示示,利用RGB可实现七彩色显示。工作溫度穩定性好工作溫度穩定性好。响应时间响应时间快快,一般為毫微秒一般為毫微秒(ns)(ns)級。級。冷光冷光，不不是熱光源。是熱光源。電壓低電壓低,可以用太陽能電池作電源可以用太陽能電池作電源十六十六.LEDLED优点优点-36-培训结束，欢迎提问培训结束，欢迎提问下面考试下面考试
