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| 涂覆YAG熒光粉的工藝流程和制作方法 |
| 2013-04-01 |
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當(dāng)前大多數(shù)封裝廠商都是采用這種方法來(lái)制作白光LED，在LED藍(lán)光芯片上涂覆YAG熒光粉來(lái)制作白光LED的工藝流程如圖1所示，下面的內(nèi)容將對(duì)這種工藝流程中的關(guān)鍵因素進(jìn)行討論。
選擇藍(lán)光芯片
選擇與熒光粉匹配的藍(lán)光芯片是制作好白光LED的第一步。波長(zhǎng)為430~470nm的光都是藍(lán)光，需要選擇其中某一波長(zhǎng)的藍(lán)光與熒光粉進(jìn)行匹配，可以有效激發(fā)這種熒光粉，從而實(shí)現(xiàn)較高的量子效率且出光穩(wěn)定。
具體做法可以用熒光粉比較儀來(lái)選擇熒光粉，即用不同波長(zhǎng)的藍(lán)光來(lái)激發(fā)它。哪一種在比較儀上顯示的相對(duì)比值最高，就選定這種熒光粉和這一波長(zhǎng)的藍(lán)光芯片。一般激發(fā)熒光粉的藍(lán)光的波長(zhǎng)寬度約為2.5nm。選擇這種波長(zhǎng)是因?yàn)樯a(chǎn)芯片的廠家要更精確地挑選出光的波長(zhǎng)也有困難，需要更精密的測(cè)試儀器，這會(huì)使制造成本提高。
固定芯片
制作白光LED時(shí)一定要把LED芯片固定在支架上（或熱沉上），所以必須選擇一種膠把芯片粘合在支架上。使用什么膠要根據(jù)芯片來(lái)選定。
如果LED芯片是L型電極的，也就是說(shuō)這種芯片是上、下各有一個(gè)電極，那么要求芯片粘合的膠既要能導(dǎo)電，又要能把LED芯片上的熱量通過(guò)膠傳導(dǎo)到支架或熱沉上。所以，必須用導(dǎo)熱性能好、導(dǎo)電性能也好的固晶膠。現(xiàn)在市場(chǎng)上很多種可供選擇的膠。
如果LED芯片是V型電極的，也就是說(shuō)在上面有兩個(gè)電極，下面沒(méi)有電極，因此下面就不允許導(dǎo)電。但是仍然需要導(dǎo)熱性能，所以必須使用絕緣導(dǎo)熱性能較好的膠。
絕緣導(dǎo)熱的膠與既導(dǎo)電又導(dǎo)熱的膠相比，后者的導(dǎo)熱性能更好。當(dāng)LED芯片襯底采用藍(lán)寶石時(shí)，有人為了追求導(dǎo)熱性能更好，也可用既導(dǎo)電又導(dǎo)熱的膠作為固晶膠。圖2給出了將LED芯片使用導(dǎo)熱導(dǎo)電膠和導(dǎo)熱絕緣膠固定的示意圖。
電極焊線
在制作白光LED時(shí)，必須注意芯片p/n兩個(gè)電極的焊線，一般采用金絲球焊的可靠性較好。特別需要注意的是，加在焊線上的壓力不要太大，一般是30-40g之間，壓力太大容易把電極打裂，而這種裂縫通過(guò)一般的顯微鏡都是看不見(jiàn)的。如果存在電極裂縫，那么在通電加熱后，這個(gè)裂縫會(huì)逐步變大，相應(yīng)的漏電流也會(huì)增大，這樣LED在使用時(shí)會(huì)很快損壞。
生產(chǎn)環(huán)境
制作白光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，并且溫度和濕度都是可調(diào)控的。白光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。
在LED芯片生產(chǎn)流程的每個(gè)工序中，都必須要有防靜電措施。例如，在將藍(lán)光芯片從藍(lán)膜上撕開(kāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生1000V以上的靜電，足以將LED芯片擊穿。在沒(méi)有靜電防護(hù)的情況下，當(dāng)人體接觸LED時(shí)，人體上的靜電通過(guò)LED放電而導(dǎo)致LED芯片局部擊穿。芯片由于靜電而被擊穿后，將在LED的兩個(gè)電極有源層及電極界面和有源層體內(nèi)形成結(jié)構(gòu)缺陷。即使一定的載流子注入了填充了所有的缺陷，但是多余的載流子部分將發(fā)生輻射復(fù)合，并伴隨著光的輸出。
很難在測(cè)試時(shí)或開(kāi)始使用時(shí)判定LED是否受到靜電損傷，但是在使用的過(guò)程中會(huì)不斷出現(xiàn)“黑燈”的現(xiàn)象。因?yàn)檫@種LED在使用過(guò)程中其正向漏電流會(huì)逐漸變大，達(dá)到一定程度就不再正常工作。
烘烤芯片
在制作白光LED工藝過(guò)程中，要隨著工藝流程將LED芯片放進(jìn)烘箱內(nèi)烘烤三四次。應(yīng)當(dāng)合理控制烘箱的溫度和烘烤的時(shí)間，最好溫度不超過(guò)120℃；否則放在烘箱內(nèi)的LED芯片溫度超過(guò)120℃后，將會(huì)損壞pn結(jié)。因此，可以將烘烤的時(shí)間設(shè)定得長(zhǎng)一些，但是溫度最好不要高于120℃。
涂覆熒光粉
首先要把熒光粉和環(huán)氧樹(shù)脂調(diào)配好，調(diào)配的濃度和數(shù)量都要根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)。這里要特別強(qiáng)調(diào)的是，膠和熒光粉一定要充分?jǐn)嚢杈鶆颍孉、B膠充分混合。在點(diǎn)熒光粉（熒光粉和膠混合，即點(diǎn)膠）的過(guò)程中，熒光粉不能沉淀，濃度要始終保持一致。
點(diǎn)熒光粉所用的設(shè)備、裝膠的容器和針頭都要保持一定的溫度并不斷攪拌，防止膠凝固和熒光粉沉淀。點(diǎn)膠的針頭最好使用不粘膠的針頭，這種針頭只需輕輕一吹就會(huì)干凈。在點(diǎn)膠過(guò)程中要保證針頭不會(huì)發(fā)生堵塞，并且出膠要均勻。這樣做才能使白光的色溫一致性較好。
目前生產(chǎn)白光LED的廠家，大多數(shù)是采用人工點(diǎn)熒光粉，點(diǎn)熒光粉的工人要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的培訓(xùn)，在掌握經(jīng)驗(yàn)后才能很好地完成這項(xiàng)工藝。點(diǎn)熒光粉所用的點(diǎn)膠機(jī)一般有兩種：
·粘膠機(jī)：即將熒光粉和膠配好后，均勻地分布在滾筒上，滾筒不斷滾動(dòng)，這樣膠就可以均勻分布在滾筒的外壁上。把焊好金絲的藍(lán)光芯片的整個(gè)支架（20粒）靠到滾筒上，滾筒上的熒光粉膠就會(huì)均勻地粘到20個(gè)芯片的支架“碗”內(nèi)。圖3給出了熒光粉粘膠機(jī)的示意圖。
·點(diǎn)膠機(jī)：另一種是用自動(dòng)配好熒光粉的膠從針頭滴到焊好LED的支架上，其工作原理就像灌膠機(jī)一樣。灌膠機(jī)一次可灌20粒，點(diǎn)熒光粉膠一般一次為4~5粒。這種點(diǎn)膠機(jī)滴出來(lái)的膠量可以進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。裝在點(diǎn)膠機(jī)容器內(nèi)的膠要保持一定的溫度，需要經(jīng)常攪拌，這樣不會(huì)產(chǎn)生沉淀。以上兩種都適用于φ3mm、φ5mm等引腳式封裝的LED管子。圖4給出了熒光粉點(diǎn)膠機(jī)的示意圖。
有些制造大功率白光LED的方法，是預(yù)先把熒光粉和膠調(diào)配好，然后開(kāi)出一個(gè)模子，把熒光粉膠刷在模子上，讓它干后成為一片膠餅。再把膠餅蓋在焊好的大功率LED芯片上，并用適量的膠把膠餅固定在芯片上。這樣做出來(lái)的LED其色溫會(huì)比較一致。
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