LED封装行业细则

实习提纲（一）1・LED常见的封装形式有哪些？各有什么特点？答：封装形式有：Lamp（引脚）式封装，其特点是：可弯曲成所需形状，体积小；SMD（贴片）式封装，其特点是：体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、环保、坚固耐用牢靠、适合量产、反应快，防震、节能、高解析度、可设计等；High-Power（大功率）式封装，这种封装采用常规管芯高密度组合封装,发光效率高，热阻低，在大电流下有较高的光输出功率；FlipChip-LED（覆晶LED）。其特点：高光功率，高光效，散热快，尺寸小，需回流焊。白光LED的实现方式主要有哪些？最常用的产业化方式是哪种？答：白光LED的实现方式主要有：通过LED红、蓝、黄的三基色多芯片组合发光合成白光；蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，由LED蓝光和荧光粉发出的黄绿光合成白光；近紫外光LED芯片激发荧光粉发出三基色合成白光；蓝光LED芯片激发红、绿色荧光粉，由LED蓝光和荧光粉发出的红、绿光合成白光。目前最常用的产业方式是蓝光LED芯片激发黄色荧光粉和通过LED红、蓝、黄的三基色多芯片组合发光合成白光两种方式。什么是色温和显色指数？什么是视觉效能函数？答：色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温；显色指数：某光源显示物体颜色与阳光下的该物体颜色相比较之数值，是表明光源发射的光对被照物颜色正确反映的量。视觉效能函数：有明视觉函数和暗视觉函数，代表光谱不同，波长的能量对人眼产生光感觉的效率。用来表示人眼对不同波长的光的响应度（归一化）。什么是CIE色品图，如何根据CIE图来调配白光？答：以不同位置的点表示各种色品的平面图。1931年由国际照明委员会（CIE）制定，故称CIE色品图。描述颜色品质的综合指标称为色品。CIE色品图是由国际照明委员会制定的以不同位置的点表示各种色品的平面图，主要包含CIE-RGB和CIE-XYZ两种表色系统，前者采用客观的光谱色作为三原色，后者采用假想的三原色；调配白光：首先确定要调配的白光色坐标，比如（0.32,0.34）。需要知道选用的芯片波长，比如选用蓝光芯片450nm。这时候在CIE图上确定该芯片所发光颜色对应的色坐标点，连结该点与白光坐标点，并延长至交光谱轨迹一点，则改点就是另外一种光的波长，通常是被激发荧光粉发光波长。则选择这一类型的荧光粉。环氧树脂和有机硅封装材料各有什么优缺点？答：（1）环氧树脂封装材料的优点是：密封性好、抗震性强、防护能力好、成本低；缺点是：散热效果不佳、易发黄、应力大、抗紫外能力弱、焊接温度过高容易裂开。（2） 有机硅封装材料：硅树脂封装材料的优点是：高折射率、高透光率、密封性能优于硅胶，散热能力介于环氧树脂和硅胶之间，具有树脂和硅胶的部分特性；其缺点是：应力比硅胶大，防潮和焊接不当易出现胶裂和分层。硅胶的优点是：热膨胀系数小、散热性能好、应力较小、抗紫外能力强、回流焊时不容易胶裂、耐黄变能力强；其缺点是：密封性不佳、防护能力弱、抗震性差、具有透氧透湿特性，用于户外时需对灯体结构进行二次防护处理。什么是LED静电击穿及其ESD能力？静电击穿有什么现象？正向反向漏电又是什么？答：（1）LED静电击穿：LED内部的PN结在应用到电子产品的制造、组装、封装、测试、包装、运输及安装使用等环节，难免不受静电感应影响而产生静电荷。若静电荷得不到及时释放，将在两个电极上形成较高电位差，在极短的瞬间进行放电产生局部高温，将两极之间的材料层熔成一个小洞，从而造成各类漏电、死灯、变暗的异常现象。（2） ESD能力：是指LED芯片对静电的防护能力。（3） 静电击穿的现象：出现漏电流加大，测试压降变小，亮度变低，寿命受损，低电流下不发光等；如果击穿情况严重芯片表面出现黑色斑点，造成LED失效。（4） 正向漏电是当器件在比较低的正向偏压驱动时，由于器件中存在位错和缺陷能级，载流子与这些能级复合所形成的电流。反向漏电是器件在反向偏压驱动下工作的微小电流，包括体内扩散电流、空间电荷区产生的电流和表面漏电流。通常所说的蓝光、白光芯片有什么区别？各种颜色的芯片主要的材料和衬底是什么？答：蓝光芯片主要有GaN、GainN。衬底主要是蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底。白光都是组合光，如蓝光+黄色荧光粉、紫外光+三基色荧光粉、无荧光粉三基色白光等，没有单一的白光。发光颜色使用材料普通红、绿磷化镓(GaP/GaP)普通红、黄、橙磷砷镓(GaAsP/GaP)咼亮红镓铝砷(AlGaAs/GaAs、AlGaAs/AlGaAs)超咼亮红、黄、橙镓铟铝磷(AlGalnP)咼亮绿镓铟铝磷(AlGalnP)超咼亮绿氮化镓(GaN)蓝氮化镓(GaN)紫氮化镓(GaN)白氮化镓+荧光粉红外砷化镓(GaAlAs、GaAs)

目前LED荧光粉从材料上分主要分几大类？用得最多的是哪些？各有什么优缺点？大功率LED的荧光粉和普通LED用的荧光粉有什么不同？答：从材料上分主要有YAG铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉和硫化物荧光粉。目前用得最多就是钇铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧、”山八光粉。（1） YAG铝酸盐荧光粉的优点是：亮度高，发射峰宽，成本低，应用广泛，黄粉较好；缺点是：激发波段窄，光谱中缺乏红光的成分，显色指数不高很难超过85。（2） 硅酸盐荧光粉的优点是：激发波段宽，绿粉和橙粉较好；缺点是：发射峰窄，对温度较敏感，缺乏好的红粉，不太耐高温，不适合做大功率LED,适合用在小功率LED上。（3） 氮化物荧光粉的优点是：激发波段宽，温度稳定性好，红粉、绿粉较好；缺点是：制造成本较高，发射峰较窄。（4） 硫化荧光粉的优点是：激发波段宽，红粉、绿粉较好；缺点是：温度敏感，制造过程中会产生污染，对人有害，有很强的臭味，会腐蚀支架（属于淘汰产品）。什么是发光强度、照度、亮度、光功率、光通量、辐射通量？答：（1）发光强度I：光源在指定方向上的立体角Q之内所发现的光能量，I=0/Q，单位：cd（坎德拉） led二1lm/sr（2） 照度E：光源照到某一物体表面上的光通量©与该表面面积S之商，E=0/S，单位：lux（勒克斯） llux=llm/m2（3） 亮度L：垂直于给定方向的平面上所得到的发光强度与该正投影面积之商，L=I/Scos0，单位：nt（尼特） lnt=led/m2（4） 光功率P：光在单位时间内所做的功，单位：mw毫瓦（5） 光通量0：流明光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和，在一个所有方向上光强Iv=led的电光源，其辐射的光通量为4兀流明。单位：lm流明（6） 辐射通量：单位时间内能某一截面的辐射能，单位：W瓦。LED的伏安特性是什么？温度升高后伏安特性曲线如何变化？答:LED的伏安特性：流过LED的PN结的电流与加在其两端电压之间的关系。其关系式为：J=J[exp(■qV)-1]skToqDnqDP其中，J=严0+ ^-n0为反向饱和电流。TOC\o"1-5"\h\zsL Ln PqDnDJunp0=q(—qDnDJunp0=q(—n

sLTnn\o"CurrentDocument"—厌T2exp(- 4)，N kTAo由上式可知，当温度T升高时，正向曲线向左移；反向曲线向下移。请列出3个与研发流程相关的文件，并按照自己的理解对其中一个文件进行分析。答：1）FGHBD-0045-12C材料试验报告书（通用）；2） FGHBD-0047-11B新产品开发计划表；3） FGHBD-0018-10B样品试制单（新版）。该文件与研发人员是最为相关的，每个研发人员都用得到该文件，它是这个研发过程中必不可少的文件，在我们试制样品之前，务必要申请试制。其中的每一项都是有必要的。是整个研发试验的重要数据和实验条件。明确、完整的填写该文件，可以使研发人员和试制人员工作顺畅。包含有：管芯安放，金线键合，封装，划片，测试，编带等各个流程。每个流程都包含需要实验的要求，和需要测试的项目。实习提纲（二）LED封装详细制程是什么？各个制程需要关注的重点参数或要点有哪些？ESD防护在各阶段均有哪些措施？能否执行到位？防ESD的机理是什么？各阶段均有哪些防潮或去潮措施？能否执行到位？防潮的目的是什么？答：（1）a.组装：空支架打加强线一空支架预热一管芯安放一粘合剂硬化一测管芯推力f金线键合f测金线拉力和金球推力。粘合剂份量按以下标准：1/4H〈浆的厚度<1/2个H,浆的最小面积要求四周都有份量均匀的浆;浆的最大面积要求D<W/4。管芯推力要求：银浆±130cN胶浆±200cN；金线拉力要求：30口m金线±7cN,25口m金线±7cN,20口m金线±5cN；金球推力要求±30cN。封装:等离子清洗一烘干一点胶一硬化一全检一冲切。关键要点在于树脂、硅脂和荧光粉的配比，对点胶胶量的控制，防止胶多或胶少、溢胶等异常现象。测试编带：测试分档一编带一包装。（2） 各工序员工必须配带防静电腕带，并使防静电腕带和操作台设置良好的防静电接地系统，使用离子风机等设备，器件必须保存在防静电袋中。单电极的LED在封状时并连齐纳二极管保护LED。防ESD的机理是将任何与器件接触的工件和物品都通过与地连接将所积累的静电导入地面，防止过多电荷的积累而产生高压。（3） 在点DIE前，对空支架进行预热，目的是为了将支架上的水份去除；放芯片时提高导轨上的温度，也是为了防潮；在点封装胶前也同样对支架进行预热而防潮。水份的存在将会影响到点DIE时粘合剂的粘力，在注封装胶时会产生气泡并影响封装胶的浓度，同时也会影响的各部件的使用寿命等，因此必须对产品进行防潮。产线各种主要机台的产能如何计算？不同器件型号的产能如何计算？根据产能如何计算设备的匹配？答：产量的计算，往往通过一个小时内完成的数量来统计，最后再转换为一个月的统计量，仅从机台上标有的产能不准确。比如客户要求1一个月内需要100万颗期间，可以根据每台机台的产能来安排生产，产能大的机台优先选择，然后产能较大的机台，最后是产能小的机台。

3.芯片安放与金线键合的操作有什么规定？需要测哪些参数？有什么参考标准？请查找国际国内相关的标准.答：(1)安放芯片时，确认管芯上机台号和管芯型号都正确后，将管芯放在管芯盘上，确认管芯方向与型号牌上的管芯方向一致；粘合剂份量按以下标准：1/4H<图3.芯片安放与金线键合的操作有什么规定？需要测哪些参数？有什么参考标准？请查找国际国内相关的标准.答：(1)安放芯片时，确认管芯上机台号和管芯型号都正确后，将管芯放在管芯盘上，确认管芯方向与型号牌上的管芯方向一致；粘合剂份量按以下标准：1/4H<管芯安放硬化后需要测量其管芯推力，测管芯推力的标准是：银浆±130cN 胶浆±200cN。表二.3.1管芯推力测试剥离状态(2)金线键合的要求：①金线键合位置是否正确，一般圆形电极为正极，要求正极过河；②金线键合打线模式有普通正打、普通反打、BSOB正打、BSOB反打等模式，操作是应按规定选择打线模式；③弧度的高度是否符合要求，弧度过高会造成金线外漏，弧度过低可能会影响断点的位置，存在隐患；④防止种双线、漏种线、管芯脱落等现象。金线键合后需要测量其金线拉力和金球推力。金球推力要求±30cN：残金量要求：残金量示图判定处理记录/250%残金合格产品正常流出V10%到50%残金1合格正常流出/修机O<10%残金不合格产品报废/修机X金线拉力要求：30口m金线±7cN,25口m金线±7cN,20口m金线±5cN固晶胶、封装胶、荧光粉材料分别有哪些类别？他们之间有什么性能、成分差异？操作上有何异同？答：（1）固晶胶有银胶、绝缘胶（树脂）、绝缘胶（硅胶）三类。银胶作为单电极芯片（如红管）的粘合剂，起到导电、导热和粘合作用，其主要成分为银粉65%~70%、环氧树脂10%~15%、硬化剂5%~10%；绝缘胶是用来作为双电极芯片（如蓝管和绿管）的粘合剂，主要起到粘合和绝缘的作用，绝缘胶（树脂）的主要成分是环氧树脂，绝缘胶（硅胶）的主要成分是硅胶。（2）封装胶分有环氧树脂、硅树脂和硅胶三类。环氧树脂的价格相对比较低，但是耐热性和机械强度好，主要作为普光LED封装。硅胶的成本比较高主要作为对寿命有较高要求的LED外封装。主要用于TOP白光LED、大功率LED的封装。（3）荧光粉从材料上分主要有YAG铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉和硫化物荧光粉。YAG铝酸盐荧光粉亮度高，发射峰宽，成本低，应用广泛，黄粉较好；硅酸盐荧光粉激发波段宽，绿粉和橙粉较好；氮化物荧光粉激发波段宽，温度稳定性好，红粉、绿粉较好；硫化荧光粉激发波段宽，红粉、绿粉较好。测试分选有何标准？测试分选的原理是什么？答：（1）对于单色管产品和三色管产品，按照对应的型号产品将光强Iv、波长入D和正向压降VF分别分为若干个档；通过测试器件的光强、波长和压降等确定该产品所在的档次进行分选。（2）对于白管，按照美国固态照明标准所规定的白色区域分档图，以及其光强Iv、波长入D和正向压降V分别分为若干个档；通过测试器件CIE色坐标、光强、波长和压降等来确定该产品所在的档次进行分选。在测试Iv、入D、VF的同时，也测量IP、IR等，以剔除不良品。常见芯片的种类有哪些？各有什么区别？其结构、尺寸、图形如何？答：（1）按发光颜色分有红光芯片（GaP）、黄光芯片（GaAsP）、蓝光芯片（GaN）绿光芯片（InGaN）和红外芯片（AlGaAs）等；它们因材料的禁带宽度的不同而发出不同波长的光，它们的压降也因此而不同。（2）按按组成元素分为二元芯片、三元晶片、四元晶片等四种；氮化镓的蓝光LED、GaP的绿光LED和砷化镓的红外光芯片等为二元芯片；三元晶片制造中采用镓（Ga）、砷（As）、磷（P）三元素，所以俗称三元素芯片；而目前最新的工艺使用混合铝、镓、铟和氮四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的晶片，可以涵盖所有可见光以及部分紫外光的光谱范围。（3） 按电极极性分类：单电极和双电极；单电极是芯片的两极在上下不同的表面，是垂直结构，而双电极的两极都在同一面上。（4） 按不同的衬底分为蓝宝石衬底芯片、硅衬底芯片、碳化硅衬底芯片等。芯片的结构如下图所示：其结构按上到下分别为：电极、P区、PN结、N区、衬底；常见的芯片尺寸有：9mil*9mil，20mil*20mil，22mil*22mil，40mil*40mil,60mil*