LED 工艺流程图.docx

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LED工艺流程图

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LED封装

LED封装技术大都是分立器件封装技术基础上发展与演变而来的但却有很大的特殊性。

一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是维护管芯和完成电气互连。

而LED封装则是完成输出电信号，维护管芯正常工作，输出：

可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED

LED核心发光局部是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。

但pn结区发出的光子是非定向的即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体资料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED内、外部量子效率。

惯例Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。

反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。

顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：

维护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质（掺或不掺散色剂）起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。

用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。

选择不同折射率的封装资料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。

若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。

一般情况下，LED发光波长随温度变化为0．2-0．3nm℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。

另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，室温附近，温度每升高1℃，LED发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时坚持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的方法，降低结温，多数LED驱动电流限制在20mA左右。

但是LED光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型LED驱动电流可以达到70mA100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。

例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的外表积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。

此外，应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。

进入21世纪后，LED高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙LED光效已达到100ImW绿LED为501mW单只LED光通量也达到数十ImLED芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，增加芯片的光输出方面，研发不只仅限于改变资料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强LED内部发生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速外表贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方向。

1产品封装结构类型

自上世纪九十年代以来，LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破，透明衬底梯形结构、纹理外表结构、芯片倒装结构，商品化的超高亮度（1cd以上）红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市，如表1所示，2000年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用。

LED上、中游产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展，采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式，可生产出多种系列，品种、规格的产品。

LED产品封装结构的类型如表2所示，也有根据发光颜色、芯片资料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源，作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯，通过管芯的适当连接（包括串联和并联）与合适的光学结构组合而成的构成发光显示器的发光段和发光点。

外表贴装LED可逐渐替代引脚式LED应用设计更灵活，已在LED显示市场中占有一定的份额，有加速发展趋势。

固体照明光源有部分产品上市，成为今后LED中、临时发展方向。

2引脚式封装

LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚，最先研发胜利投放市场的封装结构，品种数量繁多，技术幼稚度较高，封装内结构与反射层仍在不时改进。

规范LED被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案，典型的保守LED安顿在能承受0．1W输入功率的包封内，其90％的热量是由负极的引脚架散发至PCB板，再散发到空气中，如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的包封资料多采用高温固化环氧树脂，其光性能优良，工艺适应性好，产品可*性高，可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸，例如，圆形按直径分为Φ2mmΦ3mmΦ4．4mmΦ5mmΦ7mm等数种，环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。

花色点光源有多种不同的封装结构：

陶瓷底座环氧树脂封装具有较好的工作温度性能，引脚可弯曲成所需形状，体积小；金属底座塑料反射罩式封装是一种节能指示灯，适作电源指示用；闪烁式将CMOS振荡电路芯片与LED管芯组合封装，可自行产生较强视觉冲击的闪烁光；双色型由两种不同发光颜色的管芯组成，封装在同一环氧树脂透镜中，除双色外还可获得第三种的混合色，大屏幕显示系统中的应用极为广泛，并可封装组成双色显示器件；电压型将恒流源芯片与LED管芯组合封装，可直接替代524V各种电压指示灯。

面光源是多个LED管芯粘结在微型PCB板的规定位置上，采用塑料反射框罩并灌封环氧树脂而形成，PCB板的不同设计确定外引线排列和连接方式，有双列直插与单列直插等结构形式。

点、面光源现已开发出数百种封装外形及尺寸，供市场及客户适用。

LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。

以数码管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码管，两位以上的一般称作显示器。

反射罩式具有字型大，用料省，组装灵活的混合封装特点，一般用红色塑料制作成带反射腔的七段形外壳，将单个LED管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的PCB板上，每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区，用压焊方法键合引线，反射罩内滴人环氧树脂，与粘好管芯的PCB板对位粘合，然后固化即成。

反射罩式又分为空封和实封两种，前者采用散射剂与染料的环氧树脂，多用于单位、双位器件；后者上盖滤色片与匀光膜，并在管芯与底板上涂透明绝缘胶，提高出光效率，一般用于四位以上的数字显示。

单片集成式是发光资料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯，然后划片分割成单片图形管芯，粘结、压焊、封装带透镜（俗称鱼眼透镜）外壳。

单条七段式将已制作好的大面积LED芯片，划割成内含一只或多只管芯的发光条，如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上，经压焊、环氧树脂封装构成。

单片式、单条式的特点是微小型化，可采用双列直插式封装，大多是专用产品。

LED光柱显示器在106mm长度的线路板上，安顿101只管芯（最多可达201只管芯）属于高密度封装，利用光学的折射原理，使点光源通过透明罩壳的13-15条光栅成像，完成每只管芯由点到线的显示，封装技术较为复杂。

半导体pn结的电致发光机理决定LED不可能产生具有连续光谱的白光，同时单只LED也不可能产生两种以上的高亮度单色光，只能在封装时借助荧光物质，蓝或紫外LED管芯上涂敷荧光粉，间接发生宽带光谱，合成白光；或采用几种（两种或三种、多种）发不同色光的管芯封装在一个组件外壳内，通过色光的混合构成白光LED这两种方法都取得实用化，日本2000年生产白光LED达1亿只，发展成一类稳定地发白光的产品，并将多只白光LED设计组装成对光通量要求不高，以局部装饰作用为主，追求新潮的电光源。

3外表贴装封装

2002年，外表贴装封装的LEDSMDLED逐渐被市场所接受，并获得一定的市场份额，从引脚式封装转向SMD符合整个电子行业发展大趋势，很多生产厂商推出此类产品。

早期的SMDLED大多采用带透明塑料体的SOT-23改进型，外形尺寸3．041．11mm卷盘式容器编带包装。

SOT-23基础上，研发出带透镜的高亮度SMDSLM-125系列，SLM-245系列LED前者为单色发光，后者为双色或三色发光。

近些年，SMDLED成为一个发展热点，很好地解决了亮度、视角、平整度、可*性、一致性等问题，采用更轻的PCB板和反射层材料，显示反射层需要填充的环氧树脂更少，并去除较重的碳钢材料引脚，通过缩小尺寸，降低重量，可轻易地将产品重量减轻一半，最终使应用更趋完美，尤其适合户内，半户外全彩显示屏应用。

表3示出常见的SMDLED几种尺寸，以及根据尺寸（加上必要的间隙）计算进去的最佳观视距离。

焊盘是其散热的重要渠道，厂商提供的SMDLED数据都是以4．04．0mm焊盘为基础的采用回流焊可设计成焊盘与引脚相等。

超高亮度LED产品可采用PLCC塑封带引线片式载体）-2封装，外形尺寸为3．02．8mm通过独特方法装配高亮度管芯，产品热阻为400KW可按CECC方式焊接，其发光强度在50mA驱动电流下达1250mcd七段式的一位、两位、三位和四位数码SMDLED显示器件的字符高度为5．08-12．7mm显示尺寸选择范围宽。

PLCC封装防止了引脚七段数码显示器所需的手工插入与引脚对齐工序，符合自动拾取—贴装设备的生产要求，应用设计空间灵活，显示鲜艳清晰。

多色PLCC封装带有一个外部反射器，可简便地与发光管或光导相结合，用反射型替代目前的透射型光学设计，为大范围区域提供统一的照明，研发在3．5V1A驱动条件下工作的功率型SMDLED封装。

4功率型封装

LED芯片及封装向大功率方向发展，大电流下产生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量，必需采用有效的散热与不劣化的封装资料解决光衰问题，因此，管壳及封装也是其关键技术，能承受数W功率的LED封装已出现。

5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货，白光LED光输出达1871m光效44．31mW绿光衰问题，开发出可承受10W功率的LED大面积管；匕尺寸为2．52．5mm可在5A电流下工作，光输出达2001m作为固体照明光源有很大发展空间。

Luxeon系列功率LED将A1GalnN功率型倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上，然后把完成倒装焊接的硅载体装入热沉与管壳中，键合引线进行封装。

这种封装对于取光效率，散热性能，加大工作电流密度的设计都是最佳的其主要特点：

热阻低，一般仅为14℃／W只有惯例LED110可*性高，封装内部填充稳定的柔性胶凝体，-40-120℃范围，不会因温度骤变产生的内应力，使金丝与引线框架断开，并防止环氧树脂透镜变黄，引线框架也不会因氧化而玷污；反射杯和透镜的最佳设计使辐射图样可控和光学效率最高。

另外，其输出光功率，外量子效率等性能优异，将LED固体光源发展到一个新水平。

Norlux系列功率LED封装结构为六角形铝板作底座（使其不导电）多芯片组合，底座直径31．75mm发光区位于其中心部位，直径约（0.37525．4mm可容纳40只LED管芯，铝板同时作为热衬。

管芯的键合引线通过底座上制作的两个接触点与正、负极连接，根据所需输出光功率的大小来确定底座上排列管芯的数目，可组合封装的超高亮度的AlGaInN和AlGaInP管芯，其发射光分别为单色，黑色或合成的红色，最后用高折射率的资料按光学设计形状进行包封。

这种封装采用惯例管芯高密度组合封装，取光效率高，热阻低，较好地保护管芯与键合引线，大电流下有较高的光输出功率，也是一种有发展前景的LED固体光源。

应用中，可将已封装产品组装在一个带有铝夹层的金属芯PCB板上，形成功率密度LEDPCB板作为器件电极连接的布线之用，铝芯夹层则可作热衬使用，获得较高的发光通量和光电转换效率。

此外，封装好的SMDLED体积很小，可灵活地组合起来，构成模块型、导光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。

功率型LED热特性直接影响到LED工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等，因此，对功率型LED芯片的封装设计、制造技术更显得尤为重要。

led光谱

晶片，什么是led晶片?

一、LED晶片的作用：

LED晶片为LED主要原材料，LED主要依靠晶片来发光。

二、LED晶片的组成

主要有砷（AS铝（AL镓（Ga铟（IN磷（P氮（N硅（Ｓi这几种元素中的若干种组成。

三、LED晶片的分类

1按发光亮度分：

A一般亮度：

R﹑H﹑G﹑Y﹑E等

B高亮度：

VG﹑VY﹑SR等

C超高亮度：

UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等

D不可见光（红外线）R﹑SIR﹑VIR﹑HIR

E红外线接收管：

PT

F光电管：

PD

2按组成元素分：

A二元晶片（磷﹑镓）H﹑G等

B三元晶片（磷﹑镓﹑砷）SR﹑HR﹑UR等

C四元晶片（磷﹑铝﹑镓﹑铟）SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HEUG

四、LED晶片特性表（详见下表介绍）

LED晶片型号发光颜色组成元素波长（nm晶片型号发光颜色组成元素波长（nm

SBI蓝色lnGaN/sic430HY超亮黄色AlGalnP595

SBK较亮蓝色lnGaN/sic468SE高亮桔色GaAsP/GaP610

DBK较亮蓝色GaunN/Gan470HE超亮桔色AlGalnP620

SGL青绿色lnGaN/sic502UE最亮桔色AlGalnP620

DGL较亮青绿色LnGaN/GaN505URF最亮红色AlGalnP630

DGM较亮青绿色lnGaN523E桔色GaAsP/GaP635

PG纯绿GaP555R红色GaAsP655

SG规范绿GaP560SR较亮红色GaA/AS660

G绿色GaP565HR超亮红色GaAlA660

VG较亮绿色GaP565UR最亮红色GaAlA660

UG最亮绿色AIGalnP574H高红GaP697

Y黄色GaAsP/GaP585HIR红外线GaAlA850

VY较亮黄色GaAsP/GaP585SIR红外线GaAlA880

UYS最亮黄色AlGalnP587VIR红外线GaAlA940

UY最亮黄色AlGalnP595IR红外线GaA940

五、注意事项及其它

1LED晶片厂商名称：

A光磊（EDB国联（FPDC鼎元（TKD华上（AOCE汉光（HLFAXTG广稼

2LED晶片在生产使用过程中需注意静电防护。

六、补充

LED显示屏（LEDpanelLED就是lightemitdiod发光二极管的英文缩写，简称LED一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传达方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

优点：

亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

六、LED显示屏常用术语解释

1LED亮度

发光二极管的亮度一般用发光强度（LuminIntensiti表示,单位是坎德拉cd1000ucd微坎德拉）=1mcd毫坎德拉）,1000mcd=1cd室内用单只LED光强一般为500ucd-50mcd而户外用单只LED光强一般应为100mcd-1000mcd甚至1000mcd以上。

2LED象素模块

LED排列成矩阵或笔段，预制成标准大小的模块。

室内显示屏常用的有8*8象素模块、8字7段数码模块。

户外显示屏象素模块有4*48*88*16象素等规格。

户外显示屏用的象素模块因为其每一象素由两只以上LED管束组成，固又称其为集管束模块。

3象素（Pixel与象素直径

LED显示屏中每一个可被单独控制的LED发光单元（点）称为象素（或象元）象素直径∮是指每一象素的直径，单位是毫米。

对于室内显示屏，一般一个为单个LED外形为圆形。

室内显示屏象素直径校常见的有∮3.0∮3.75∮5.0∮8.0等，其中以∮3.75和∮5.0最多。

户外环境，为提高亮度，增加视距，一个象素含有两只以上集束LED由于两只以上集束LED一般不为圆形，固户外显示屏象素直径一般用两两象素平均间距表示：

□10□11.5□16□22□25

4点间距、象素密度与信息容量

LED显示屏的两两象素的中心距或点间距（DotPitch单位面积内象素的数量称为象素密度；单位面积内所含显示内容的数量称为信息容量。

这三者本质是描述同一概念：

点间距是从两两象素间的距离来反映象素密度，点间距和象素密度是显示屏的物理属性；信息容量则是象素密度的信息承载能力的数量单位。

点间距越小，象素密度越高，信息容量越多，适合观看的距离越近。

点间距越大，象素密度越低，信息容量越少，适合观看的距离越远。

5分辨率

LED显示屏象素的行列数称为LED显示屏的分辨率。

分辨率是显示屏的象素总量，决定了一台显示屏的信息容量。

6LED显示屏（LEDPanel

将LED象素模块依照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示驱动电路，直流稳压电源，软件，框架以及外装饰等，即构成一台LED显示屏。

7灰度

灰度是指象素发光明暗变化的水平，一种基色的灰度一般有8级至1024级。

例如，若每种基色的灰度为256级，对于双基色彩色屏，其显示颜色为256256=64K色，亦称该屏为256色显示屏。

8双基色

现今大多数彩色LED显示屏是双基色彩色屏，即每一个象素有两个LED管芯：

一为红光管芯，一为绿光管芯。

红光管芯亮时该象素为红色，绿光管芯亮时该象素为绿色，红绿两管芯同时亮时则该象素为黄色。

其中红，绿称为基色。

9全彩色

红绿双基色再加上蓝基色，三种基色就构成全彩色。

由于构成全彩色的蓝色管和纯绿色管芯较贵，故目前全彩色屏相对较少。

七、备注（名词解释）

1色温

色温究竞是指什么?

知道，通常人眼所见到光线，由光的三原色（红绿蓝）组成的7种色光的光谱所组成。

色温就是专门用来量度光线的颜色成分的

用以计算光线颜色成分的方法，19世纪末由英国物理学家洛德?

凯尔文所创立的制定出了一整套色温计算法，而其具体界定的规范是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。

凯尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”形式释放进去的话，便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。

例如，当黑体受到热力相当于500550℃时，就会变成暗红色，达到1050一1150℃时，就变成黄色…因而，光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的只不过色温是用凯尔文（°K也就是绝对温度）色温单位来表示，而不是用摄氏温度（℃）单位表示的加热铁块的过程中，黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。

当黑体受到热力使它能够放出光谱中的全部可见光波时，就由红转变橙黄色、黄色最后变成红色，通常我所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。

色温计算法就是根据以上原理，用°K来表示受热钨丝所放射出光线的色温。

根据这一原理，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到温度”

颜色实际上是一种心理物理上的作用。

所有颜色印象的发生，由于时断时续的光谱在眼睛上的反应，所以色温只是用来表示颜色的视觉印象。

摄影人都知道：

有光才有色，没有光就没有色。

黑色胶片的设计，一般是根据能够真实地记录出某一特定色温的光源照明来进行的分为5500°K日光型、3200°K灯光型等多种。

因而，摄影家必需懂得采用与光源色温相同的黑色胶卷，才会得到准确的色彩再现。

如果光源的色温与胶卷的色温互相不平衡，就不会对色彩进行准确的还原。

这时，就要靠滤光镜来提升或降低光源的色温，使曝光条件与胶卷拟定的色温相匹配，才会有准确的色彩再现。

而数码照相机、摄像机等要求进行白平衡调整，实际上也就是对数码机器进行拍摄环境的基础色温定位。

目的同样的为了色彩的准确再现。

如何准确地进行色温定位？

这就需要使用到色温计”啦。

一般情况下，正午10点至下午2点，晴朗无云的天空，没有太阳直射光的情况下，规范日光大约在5200~5500°K新闻摄影灯的色温在3200°K一般钨丝灯、照相馆拍摄黑白照片使用的钨丝灯以及一般的普通灯泡光的色温大约在2800°K由于色温偏低，所以在这种情况下拍摄的照片扩印进去以后会感到色彩偏黄色。

而一般日光灯的色温在7200~8500°K左右，所以在日光灯下拍摄的相片会偏青色。

这都是因为拍摄环境的色温与拍摄机器设定的色温不对造成的一般在扩印机上可以进行调整。

但如果拍摄现场有日光灯也有钨丝灯的情况，成为混合光源，这种片子很难进行调整。

综上所述，拍摄期间对色温的考量、设定以及调整就显得非常重要。

无论你