LED的大致封装步骤

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/28 16:00:49
一、生产工艺

  1.工艺:

  a) 清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干。

  b) 装架:在LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。

  c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-LED需要金线焊机)

  d)封装:通过点胶,用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。

  e)焊接:如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上。
 
  f)切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。

  g)装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。

  h)测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。

  包装:将成品按要求包装、入库。
 
  二、封装工艺

  1. LED的封装的任务

  是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。

  2. LED封装形式

  LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。

  3. LED封装工艺流程

  4.封装工艺说明

  1.芯片检验

  镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill)

  芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求

  电极图案是否完整

  2.扩片

  由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。

  3.点胶

  在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。)

  工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。
由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。

  4.备胶

  和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。

  5.手工刺片

  将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品.

  6.自动装架

  自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。

  自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。

  7.烧结

  烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。

  银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。绝缘胶一般150℃,1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。

  8.压焊

  压焊的目的将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。

  LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程,先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。

  压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、劈刀(钢嘴)运动轨迹等等。(下图是同等条件下,两种不同的劈刀压出的焊点微观照片,两者在微观结构上存在差别,从而影响着产品质量。)我们在这里不再累述。

  9.点胶封装

  LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验) 如右图所示的TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。

  10.灌胶封装
 
  Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将LED从模腔中脱出即成型。

  11.模压封装

  将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。

  12.固化与后固化

  固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。

  13.后固化

  后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,4小时。

  14.切筋和划片

  由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。

  15.测试

  测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选。

  16.包装

  将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。


LED封装常见要素 

1、LED引脚成形方法

1必需离胶体2毫米才能折弯支架。

2支架成形必须用夹具或由专业人员来完成。

3支架成形必须在焊接前完成。

4支架成形需保证引脚和间距与线路板上一致。

2、LED弯脚及切脚时注意

因设计需要弯脚及切脚,在对LED进行弯脚及切脚时,弯脚及切脚的位置距胶体底面大于3mm

弯脚应在焊接前进行。

使用LED插灯时,PCB板孔间距与LED脚间距要相对应。

切脚时由于切脚机振动磨擦产生很高电压的静电,故机器要可靠的接地,做好防静电工作(可吹离子风扇消除静电)。

3、关于LED清洗

当用化学品清洗胶体时必须特别小心,因为有些化学品对胶体表面有损伤并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等。可用乙醇擦拭、浸渍,时间在常温下不超过3分钟。

4、关于LED过流保护

过流保护能是给LED串联保护电阻使其工作稳定

电阻值计算公式为:R=(VCC-VF)/IF

VCC为电源电压,VF为LED驱动电压,IF为顺向电流

5、LED焊接条件

1烙铁焊接:烙铁(最高30W)尖端温度不超过300℃,焊接时间不超过3秒,焊接位置至少离胶体2毫米。

2波峰焊:浸焊最高温度260℃,浸焊时间不超过5秒,浸焊位置至少离胶体2毫米。  照明用LED封装技术关键 半导体发光二极管(light- emitting diode) 简称LED ,从二十世纪60 年代研制出来并逐步走向市场化,其封装技术也在不断改进和发展。由最早用玻璃管封装发展至支架式环氧封装和表面贴装式封装,使得小功率LED 获得广泛的应用。从二十世纪90年代开始,由于LED 外延、芯片技术上的突破,四元系Al2GaInP 和GaN 基的LED 相继问世,实现了LED 全色化,发光亮度大大提高,并可组合各种颜色和白光〔1〕。器件输入功率上有很大提高。目前单芯片1W大功率LED 已产业化并推向市场,这使得超高亮度LED的应用面不断扩大,由特种照明的市场领域,逐步向普通照明市场迈进。由于LED芯片输入功率的不断提高,对其封装技术提出了更高的要求.LED 要在照明领域发展,关键要将其发光效率、光通量提高到现有照明光源的水平。大功率LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构,虽然其外量子效率还需进一步提高,但获得高光通量的最大障碍是芯片的取光效率低。现有的大功率LED 的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率,改善芯片的热特性,并通过增大芯片面积,加大工作电流来提高器件的光电转换效率,从而获得较高的光通量。除了芯片外,器件的封装技术也举足轻重。关键的封装技术工艺有:

  1、散热技术

  传统的指示灯型LED 封装结构,一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上,由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成,其热阻高达250~300 ℃/ W,新的大功率芯片若采用传统式的LED 封装形式,将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄,从而造成器件的加速光衰直至失效,甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此,对于大工作电流的大功率LED 芯片,低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是技术关键。采用低电阻率、高导热性能的材料粘结芯片;在芯片下部加铜或铝质热沉,并采用半包封结构,加速散热;甚至设计二次散热装置,来降低器件的热阻。在器件的内部,填充透明度高的柔性硅橡胶,在硅橡胶承受的温度范围内(一般为- 40~200 ℃) ,胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路,也不会出现变黄现象。零件材料也应充分考虑其导热、散热特性,以获得良好的整体热特性。

  2、大功率LED 白光技术

  常见的实现白光的工艺方法有如下三种〔2〕:蓝色芯片上涂上YAG荧光粉,芯片的蓝色光激发荧光粉发出典型值为500~560 nm 的黄绿光,黄绿光与蓝色光合成白光。该方法制备相对简单,效率高,具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好;色温偏高;显色性不够理想。RGB 三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光;或者用蓝 黄绿色双芯片补色产生白光。只要散热得法,该方法产生的白光较前一种方法稳定,但驱动较复杂,另外还要考虑不同颜色芯片的不同光衰速度。在紫外光芯片上涂RGB 荧光粉,利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。但目前的紫外光芯片和RGB 荧光粉效率较低,环氧树脂在紫外光照射下易分解老化。积累了一定的经验和体会,我们认为照明用W级功率LED 产品要实现产业化还必须解决如下技术问题:①粉涂布量控制:LED 芯片 荧光粉工艺采用的涂胶方法通常是将荧光粉与胶混合后用分配器将其涂到芯片上。在操作过程中,由于载体胶的粘度是动态参数、荧光粉比重大于载体胶而产生沉淀以及分配器精度等因素的影响,此工艺荧光粉的涂布量均匀性的控制有难度,导致了白光颜色的不均匀。②芯片光电参数配合:半导体工艺的特点,决定同种材料同一晶圆芯片之间都可能存在光学参数(如波长、光强) 和电学(如正向电压) 参数差异。RGB 三基色芯片更是这样,对于白光色度参数影响很大。这是产业化必须要解决的关键技术之一。③根据应用要求产生的光色度参数控制:不同用途的产品,对白光LED的色坐标、色温、显色性、光功率(或光强) 和光的空间分布等要求就不同。上述参数的控制涉及产品结构、工艺方法、材料等多方面因素的配合。在产业化生产中,对上述因素进行控制,得到符合应用要求、一致性好的产品十分重要。

  3、测试技术与标准

  随着W级功率芯片制造技术和白光LED 工艺技术的发展,LED 产品正逐步进入(特种) 照明市场,显示或指示用的传统LED 产品参数检测标准及测试方法已不能满足照明应用的需要。国内外的半导体设备仪器生产企业也纷纷推出各自的测试仪器,不同的仪器使用的测试原理、条件、标准存在一定的差异,增加了测试应用、产品性能比较工作的难度和问题复杂化。我国光学光电子行业协会光电子器件分会行业协会根据LED 产品发展的需要,于2003 年发布了“发光二极管测试方法(试行) ”,该测试方法增加了LED 色度参数的规定。但LED 要往照明业拓展,建立LED 照明产品标准是产业规范化的重要手段。

  4、筛选技术与可靠性保证

  由于灯具外观的限制,照明用LED的装配空间密封且受到局限,密封且有限的空间不利于LED 散热,这意味着照明LED 的使用环境要劣于传统显示、指示用LED 产品。另外,照明LED 处于大电流驱动下工作,这就对其提出更高的可靠性要求。在产业化生产中,针对不同的产品用途,制定适当的热老化、温度循环冲击、负载老化工艺筛选试验,剔除早期失效品,保证产品的可靠性很有必要。

  5、静电防护技术

  蓝宝石衬底的蓝色芯片其正负电极均位于芯片上面,间距很小;对于InGaN/AlGaN/ GaN 双异质结,InGaN 活化簿层仅几十nm ,对静电的承受能力很小,极易被静电击穿,使器件失效。因此,在产业化生产中,静电的防范是否得当,直接影响到产品的成品率和经济效益。静电的防范技术有如下几种:①从人体、工作台、地面、空间及产品传输、堆放等实施防范,手段有防静电服装、手套、手环、鞋、垫、盒、离子风扇、检测仪器等。②芯片上设计静电保护线路。③LED 上装配保护器件。我国LED 封装产品主要是普通小功率LED ,同时还具有一定的大功率LED 封装技术和水平。但由于多种原因,我国大功率LED 封装技术水平总体来说与国际水平还有相当的差距③为了加快发展LED 封装技术水平,我们建议:①国家要重点支持LED 前工序外延、芯片有实力的重点研究单位(大学) 和企业,集中优势,重点突破关键技术难点,尽快开发并生产有自主产权的1 W、3 W、5 W和10 W等大功率LED 芯片,只有这样,才能确保我国大功率LED 的顺利发展。②国家要重点扶植有实力的大功率LED 封装企业,研发有自主产权的LED 封装产品,并要达到规模化的生产程度,参与国际市场竞争。③要重视荧光粉、封装环氧等基础材料的研究开发及产业化工作。④根据市场要求,开发适应市场的各种大功率LED 产品,首先瞄准特种照明应用的市场,并逐步向普通照明灯源市场迈进。

几种前沿领域的LED封装器件 一、概述

  LED器件的封装已经有四十年的历史,近几年,随着LED产业的迅速发展,LED的应用领域不断扩大,对LED器件的封装形式及性能提出了更高、更特别的要求。为适应各种LED应用领域的不同要求,各LED封装企业推出了各种性能先进可靠的LED器件,满足了应用端的要求,同时也推动了LED封装技术的进步。

  二、几种前沿领域的LED封装器件

    1、高亮度、低衰减和完美配光的红、绿、蓝直插式椭圆形LED

    在户外大尺寸、高亮度、动态性、耐候性显示领域,无疑LED显示屏是唯一的选择。近几年,随着性价比的提高,全彩LED显示屏已取代单双色显示屏成为户外显示屏的主流产品,在户外广告、信息显示、舞台背景、楼宇装饰、户外招牌等领域大放异彩。2008年北京奥运会上高科技的LED显示产品更是让世人更深刻地认识了LED显示的优势所在。

    目前户外大型彩色LED显示屏的显示器件90%为红、绿、蓝直插式椭圆形LED。由于每平米户外LED显示屏包含上万颗LED器件,每块上百平米的彩色显示屏包含有上百万只LED,故此类显示屏用途的椭圆形LED属于高端LED领域,需具备如下主要优异特性:①高亮度;②高抗静电;③一致性(波长、高亮、角度);④低衰减;⑤低失效率;⑥红绿蓝配光一致性。

    众所周知,此领域的LED器件在一段时间内被国外品牌所垄断。可喜的是,这两年,国内封装技术已有很大的进步,在上述六个方面已有赶超的可能。

    高亮度方面,随着芯片制造工艺的进步,目前国产最高亮度的芯片已能接近或达到国外水平,从而达到高效节能的目的。

    高抗静电方面,目前的椭圆形LED抗静电能力已达4000伏(人体模式),能满足应用端苛刻的生产和应用环境。

    高一致性方面,波长、亮度通过分光分色机能有效筛分。角度的一致性方面通过精密的固晶、封胶设备和良好的工艺管控,再加上优异的椭圆透镜设计,能够很好的达到同一机种不同批次角度的一致性,角度的离散性能控制在有效规格范围之内。

    低衰减方面,通过选用高抗UV性能的外封胶水、性能优异的固晶低胶及低热阻的散热结构设计,现已能有效控制LED的衰减,尤其是蓝色和绿色LED的衰减控制在3000小时20mA常温点亮后10%以内,从而使红、绿、蓝的衰减保持一致性并很小,使彩色LED显示屏长时间使用不至于出现亮度下降、色彩失真的现象。

    低失效率方面,通过选用高匹配性的封装物料、先进的封装工艺和严格的品质管控,使得LED器件的失效率在正常工作3000小时内小于30 PPM,达到国际同类水平。

    红绿蓝配光一致性方面,通过优异的电脑光学设计软件及对封装特性的透彻了解,设计出高度配光一致性的红绿蓝椭圆透镜模具,使得LED全彩显示屏在任意角度的白平衡具有相对一致性,从而保证LED彩色显示屏的色彩还原性和逼真性。

    以上五项性能的完美结合,才能符合高端全彩LED显示屏的需求。

    目前此类椭圆形红绿蓝LED在户外全彩LED显示屏应用中,国产LED已占居半壁江山,其中的高端产品已能与国外产品抗衡。

    2、高防护等级的户外型SMD

  贴片型LED简称SMD,是一种新型的LED器件,尤其是顶部发光TOP型SMD具有小尺寸、超薄型、高亮度、大角度等特点。但此类器件往往用于户内,不具备户外防护性能。随着近几年SMD器件户外使用需求的增多,尤其是户外全彩显示屏及户外楼宇亮化的需求,高防护等级的户外型SMD应运而生。

    SMD用于户外全彩SMD显示屏,具有超小像素点间距、生产效率高、水平垂直角度大、混色效果好、对比度高等优点,随着SMD亮度的提高,现已能满足20mm点间距户外显示屏5000尼特亮度的要求。

    户外高防护等级SMD需满足耐高温、耐高湿、耐紫外线的苛刻条件,故在金属支架与PPA材料的粘合性能、外封胶水的抗UV性能、PPA材料抗UV性能、外封胶水与PPA的粘合性能、外封胶水的渗透性能等关键要素上需全面通过选材、试验工艺和管控来解决。

    目前具备高防护等级户外型SMD技术的公司不多。预计此种类型SMD的推出将极大地推动SMD在户外显示照明的应用,减少以前因加装防水设计而额外支出的成本,并能简化设计。

    3、广色域、低衰减、高色温稳定性白色SMD

    在未来五年内,LED器件的一个重要应用领域将是大尺寸液晶显示屏背光源,尤其是大尺寸液晶电视。传统的液晶CCFL背光由于不环保、能耗高、色域窄、寿命短的缺点,正在被逐步淘汰。据报道,因LED背光源具有长寿命、低功耗、广色域的优点,2009年7月份出货的笔记本电脑液晶背光源中,LED背光占已有40%的份额。

    尽管液晶LED背光源除了白色SMD的解决方案以外,还有RGB混色的解决方案,但因经济和技术的原因,此方案已基本退出市场,白色SMD成为目前液晶LED背光的主流方案。

    用于大尺寸液晶显示屏背光源的白色SMD需要具备如下性能:①高光效;②低衰减;③广色域;④高色温稳定性。

    目前广色域白色SMD的较领先的光效水平平均在50lm至60lm每瓦,不同尺寸的LED芯片、不同的封装形式、不同的荧光粉配比会有不同的光效。广色域白色SMD光效与非广色域白色SMD的光效还有较大差距,前者只有约60%左右,此方面还有待进一步提高,以降低能耗。

    广色域白色SMD的衰减水平是一项重要指标,除与常规白色SMD的衰减因素相关外,还主要与广色域荧光粉的稳定性相关,需选择稳定性好的广色域荧光粉以及相匹配的高性能荧光胶。

    白色SMD的色域决定了大尺寸液晶显示屏色彩鲜艳度和逼真度。故需选择具有产生RGB三种波峰的高效率荧光粉来实现。目前常见的是R G荧光粉配蓝色芯片方案。

    广色域白色SMD的色域稳定性将影响整个液晶显示屏的色彩一致性和稳定性,因为液晶背光模组通常由几百颗SMD组成,这几百颗SMD的色温长期稳定和一致性将直接影响液晶显示屏的稳定色彩表现。

    随着大尺寸液晶显示屏背光LED需求的强劲增长,广色域SMD封装技术将更加完善和进步。

照明用LED封装技术关键 

半导体发光二极管(light- emitting diode) 简称LED ,从二十世纪60 年代研制出来并逐步走向市场化,其封装技术也在不断改进和发展。由最早用玻璃管封装发展至支架式环氧封装和表面贴装式封装,使得小功率LED 获得广泛的应用。从二十世纪90年代开始,由于LED 外延、芯片技术上的突破,四元系Al2GaInP 和GaN 基的LED 相继问世,实现了LED 全色化,发光亮度大大提高,并可组合各种颜色和白光〔1〕。器件输入功率上有很大提高。目前单芯片1W大功率LED 已产业化并推向市场,这使得超高亮度LED的应用面不断扩大,由特种照明的市场领域,逐步向普通照明市场迈进。由于LED芯片输入功率的不断提高,对其封装技术提出了更高的要求.LED 要在照明领域发展,关键要将其发光效率、光通量提高到现有照明光源的水平。大功率LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构,虽然其外量子效率还需进一步提高,但获得高光通量的最大障碍是芯片的取光效率低。现有的大功率LED 的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率,改善芯片的热特性,并通过增大芯片面积,加大工作电流来提高器件的光电转换效率,从而获得较高的光通量。除了芯片外,器件的封装技术也举足轻重。关键的封装技术工艺有:

  1、散热技术

  传统的指示灯型LED 封装结构,一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上,由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成,其热阻高达250~300 ℃/ W,新的大功率芯片若采用传统式的LED 封装形式,将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄,从而造成器件的加速光衰直至失效,甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此,对于大工作电流的大功率LED 芯片,低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是技术关键。采用低电阻率、高导热性能的材料粘结芯片;在芯片下部加铜或铝质热沉,并采用半包封结构,加速散热;甚至设计二次散热装置,来降低器件的热阻。在器件的内部,填充透明度高的柔性硅橡胶,在硅橡胶承受的温度范围内(一般为- 40~200 ℃) ,胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路,也不会出现变黄现象。零件材料也应充分考虑其导热、散热特性,以获得良好的整体热特性。

  2、大功率LED 白光技术

  常见的实现白光的工艺方法有如下三种〔2〕:蓝色芯片上涂上YAG荧光粉,芯片的蓝色光激发荧光粉发出典型值为500~560 nm 的黄绿光,黄绿光与蓝色光合成白光。该方法制备相对简单,效率高,具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好;色温偏高;显色性不够理想。RGB 三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光;或者用蓝 黄绿色双芯片补色产生白光。只要散热得法,该方法产生的白光较前一种方法稳定,但驱动较复杂,另外还要考虑不同颜色芯片的不同光衰速度。在紫外光芯片上涂RGB 荧光粉,利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。但目前的紫外光芯片和RGB 荧光粉效率较低,环氧树脂在紫外光照射下易分解老化。积累了一定的经验和体会,我们认为照明用W级功率LED 产品要实现产业化还必须解决如下技术问题:①粉涂布量控制:LED 芯片 荧光粉工艺采用的涂胶方法通常是将荧光粉与胶混合后用分配器将其涂到芯片上。在操作过程中,由于载体胶的粘度是动态参数、荧光粉比重大于载体胶而产生沉淀以及分配器精度等因素的影响,此工艺荧光粉的涂布量均匀性的控制有难度,导致了白光颜色的不均匀。②芯片光电参数配合:半导体工艺的特点,决定同种材料同一晶圆芯片之间都可能存在光学参数(如波长、光强) 和电学(如正向电压) 参数差异。RGB 三基色芯片更是这样,对于白光色度参数影响很大。这是产业化必须要解决的关键技术之一。③根据应用要求产生的光色度参数控制:不同用途的产品,对白光LED的色坐标、色温、显色性、光功率(或光强) 和光的空间分布等要求就不同。上述参数的控制涉及产品结构、工艺方法、材料等多方面因素的配合。在产业化生产中,对上述因素进行控制,得到符合应用要求、一致性好的产品十分重要。

  3、测试技术与标准

  随着W级功率芯片制造技术和白光LED 工艺技术的发展,LED 产品正逐步进入(特种) 照明市场,显示或指示用的传统LED 产品参数检测标准及测试方法已不能满足照明应用的需要。国内外的半导体设备仪器生产企业也纷纷推出各自的测试仪器,不同的仪器使用的测试原理、条件、标准存在一定的差异,增加了测试应用、产品性能比较工作的难度和问题复杂化。我国光学光电子行业协会光电子器件分会行业协会根据LED 产品发展的需要,于2003 年发布了“发光二极管测试方法(试行) ”,该测试方法增加了LED 色度参数的规定。但LED 要往照明业拓展,建立LED 照明产品标准是产业规范化的重要手段。

  4、筛选技术与可靠性保证

  由于灯具外观的限制,照明用LED的装配空间密封且受到局限,密封且有限的空间不利于LED 散热,这意味着照明LED 的使用环境要劣于传统显示、指示用LED 产品。另外,照明LED 处于大电流驱动下工作,这就对其提出更高的可靠性要求。在产业化生产中,针对不同的产品用途,制定适当的热老化、温度循环冲击、负载老化工艺筛选试验,剔除早期失效品,保证产品的可靠性很有必要。

  5、静电防护技术

  蓝宝石衬底的蓝色芯片其正负电极均位于芯片上面,间距很小;对于InGaN/AlGaN/ GaN 双异质结,InGaN 活化簿层仅几十nm ,对静电的承受能力很小,极易被静电击穿,使器件失效。因此,在产业化生产中,静电的防范是否得当,直接影响到产品的成品率和经济效益。静电的防范技术有如下几种:①从人体、工作台、地面、空间及产品传输、堆放等实施防范,手段有防静电服装、手套、手环、鞋、垫、盒、离子风扇、检测仪器等。②芯片上设计静电保护线路。③LED 上装配保护器件。我国LED 封装产品主要是普通小功率LED ,同时还具有一定的大功率LED 封装技术和水平。但由于多种原因,我国大功率LED 封装技术水平总体来说与国际水平还有相当的差距③为了加快发展LED 封装技术水平,我们建议:①国家要重点支持LED 前工序外延、芯片有实力的重点研究单位(大学) 和企业,集中优势,重点突破关键技术难点,尽快开发并生产有自主产权的1 W、3 W、5 W和10 W等大功率LED 芯片,只有这样,才能确保我国大功率LED 的顺利发展。②国家要重点扶植有实力的大功率LED 封装企业,研发有自主产权的LED 封装产品,并要达到规模化的生产程度,参与国际市场竞争。③要重视荧光粉、封装环氧等基础材料的研究开发及产业化工作。④根据市场要求,开发适应市场的各种大功率LED 产品,首先瞄准特种照明应用的市场,并逐步向普通照明灯源市场迈进。