ZC-100系列绝缘胶为加温固化型单组份改性环氧胶粘剂。此胶固化前为乳白色液体,经加温固
化后为透明的固化物。该系列产品可广泛用于LED LAMPS、半导体晶片、等产品粘接的应用。LED绝缘胶是单组份、热固化绝缘胶。具有固化温度低(110℃开始固化)、芯片粘接强度高、亮度高(IV可提升5-15%)、亮度衰减小、减小色差(中间不会太蓝)等特点。适用于数码管、发光二极管(LED)蓝光、白光及绿光的固晶、半导体器件的粘接和封装。
固化前性能技术参数:
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测 试 项 目
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测试方法或条件
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ZC-100绝缘透明胶
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外 观
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目测
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乳白色液体
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密 度
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25℃g/cm3
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1.1~1.2
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溶剂含量
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―――
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无
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粘 度
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40℃mpa·s
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900~1400
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固化条件
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℃/min
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135℃/90-120min、150℃/60-90min、160℃30-60min
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建议固化方式
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℃/min
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150℃/60-90min
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保存期限
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(5-10℃)
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6个月
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固化后性能技术参数:
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测 试 项 目
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测试方法或条件
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ZC-100绝缘透明胶
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外 观
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目测
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透明可见
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硬度
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Shore-D
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>86
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晶片推剪强度
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25℃
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≥300克
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体积电阻率
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25℃,Ω·cm
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4.0×1015
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表面电阻率
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25℃,Ω
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4.2×1014
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绝缘强度
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25℃,kV/mm
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>23
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介电常数
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25℃,1MHZ
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2.8
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介质损耗角正切
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25℃,1MHZ
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0.013
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压缩强度
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kgf/mm2
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>12
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冲击强度
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kgf/mm2
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>12
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玻璃转换温度(Tg)
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℃
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155℃
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LED的结构及发光原理:
LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,是一种能够将电能转化为可见光的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
2 LED历史
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,上世纪60年代,科技工作者利用半导体P-N结发光的原理,研制成了LED发光二极管。第一个商用二极管产生于1960年。当时研制的LED,所用的材料是GaASP,其发光颜色为红色。
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司(美国流明公司)采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。经过近30年的发展,现在大家十分熟悉的LED,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光,而照明用的白色光LED仅在近年才发展起来。
对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年白光LED开发成功。这种LED是将氮化镓(GaN)芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。现在,对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。
3 LED光源的特点
(1)、体积小:每个单元LED小片是3-5mm的正方形,可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。
(2)、耗电量低:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异。一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。LED的耗电量仅为普通白炽灯的十分之一。
(3)、使用寿命长:LED为新型冷光源,特别适用于公共场所。在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时,其寿命是普通白炽灯的近100倍。
(4)、环保:LED由无毒材料制作成,不像荧光灯含水银会造成汞污染,同时LED也可以回收再利用。
(5)、坚固耐用:LED不易损坏,晶片被完全封装在环氧树脂里,灯体内也没有松动的部分,它比普通灯泡和荧光灯管抗震性好。
(6)、响应时间短:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。
(7)、颜色多变:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色。
(8)、价格较高:LED的价格比较昂贵,较之白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。
LED的内在特征决定了它可作为现有光源的理想替代光源,有着广阔的前景。
4 LED灯生产工艺
(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,特别是蓝、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。
(9).封胶
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)
(9.1)点胶:
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。
(9.2)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。
(9.3)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。
(10).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。 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。
(11).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。
(12).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。
(13).包装
将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。
5 LED应用
5.1显示屏是LED主要应用市场,全彩显示屏增势强劲。
我国LED显示屏市场起步较早,市场上出现了一批具有很强实力的LED显示屏生产厂商。目前LED显示屏已经广泛应用到车站、银行、证券、医院。在LED需求量上,LED显示屏仅次于LED指示灯名列第二,占到LED整体销量的23.1%。由于用于显示屏的LED在亮度和寿命上的要求高于LED指示灯,平均价格在指示灯LED之上,这就导致显示屏用LED市场规模超过指示灯位居榜首,成为LED的主要应用市场。凭借着独特优势,LED全彩显示屏广泛应用在体育场馆、市政广场、演唱会、车站、机场等场所。
5.2小尺寸背光源市场放缓,中大尺寸将成为新关注点。
LED早已应用在以手机为主的小尺寸液晶面板背光市场中,手机产量的持续增长带动了背光源市场的快速发展。特别是2003年彩屏手机的出现更是推动白光LED市场的快速发展。但随着手机产量进入平稳增长阶段以及技术提升导致用于手机液晶面板背光源LED数量减少,使得LED在手机背光源中用量增速放缓,2005年背光源用LED数量超过12亿只,未来几年增长率也将保持在个位数。数量增速的放缓加上平均价格的不断下降,最终导致小尺寸背光源市场增长乏力,中大尺寸背光源市场为厂商新宠。
5.3汽车车灯市场潜力大,但短期内市场很难启动。
LED作为汽车车灯主要得益于低功耗、长寿命和相应速度快的特点。1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故的发生。有统计显示,在汽车以100公里的时速行驶下,装有LED刹车灯的车辆较没有装LED刹车灯的车辆刹车距离将减少7英尺。目前,LED已经逐步应用在汽车的第三刹车灯上。虽然LED目前还面临着单位瓦数流明低以及相关政策的限制,在进入汽车尾灯及前灯市场还需要一定的时间。随着成本性能比的下降以及发光效率的提升,最终LED将逐步实现从汽车内部、后部到前部的转移,占据整个汽车车灯市场。凭借着汽车的巨大产能,LED车灯市场有着巨大的发展潜力。
5.4室内装饰灯市场逐步启动,交通灯市场进入平稳增长期。
室内装饰灯市场是LED的另一新兴市场。通过电流的控制,LED可以实现几百种甚至上千种颜色的变化。在现阶段讲究个性化的时代中,LED颜色多样化有助于LED装饰灯市场的发展。LED已经做成小型装饰灯,装饰幕墙应用在酒店、居室中。2005年室内装饰灯市场规模达到了1.58亿元。
经过多年的替换工作,全国主要城市由传统交通灯替换为LED交通灯的工作已经接近尾声。LED交通灯市场在经历了多年的高速成长期后,2005年市场规模达到15.2亿元。但是随着替换工作的完成,LED交通灯市场将不会再维持高速增长。
5.5景观照明市场快速发展,2007年市场增速达到高峰。
景观照明市场主要以街道、广场等公共场所装饰照明为主,推动力量主要来自于政府。受到2008年北京奥运会和2010年上海世博会的影响,北京、上海等举办地加快了景观照明的步伐,由于LED功耗低,在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的市场竞争力。目前,LED已经越来越多地应用到景观照明中。2005年中国景观照明市场规模超过7亿元。在上述两个主要活动的带动下,景观照明市场会保持较高的增长率。
此外,奥运会和世博会的主要作用远远不再于自身带动景观照明市场的成长,更重要的是其榜样作用。为了迎接奥运会和世博会的召开,北京、青岛、上海等地将建成一批LED景观照明工程,这些工程在装饰街道的同时还将起到示范作用。其他城市在看到LED在景观照明中的出色表现会减少对于LED景观照明的使用顾虑,加快使用LED在景观照明中的应用。LED将会从一级城市快速向二级、三级城市扩展。
5.6通用照明市场路漫漫,任重而道远。
目前使用的白炽灯和卤钨灯,其光效为12~24流明/瓦;荧光灯和HID灯的光效为50~120流明/瓦。对白光LED:在1998年,白光LED的光效只有5流明/瓦,到了1999年已达到15流明/瓦,这一指标与一般家用白炽灯相近,而在2000年时,白光LED的光效已达25流明/瓦,这一指标与卤钨灯相近。有公司预测,到2015年时,LED的光效可望达到150~200流明/瓦。那时的白光LED工作电流就可达安培级。但对于LED进入通用照明市场而言,还将面临成本过高、光学、机构与电控等的整合以及LED照明产品通用标准的制订等问题,解决上述问题需要一段时间。
由于酒店、商务会馆、高档商用写字楼等商用场所相对于价格的敏感度低。同时这些高档场所更注重于彰显品位与尊贵的地位,对于新兴产品抱有更大的兴趣度。这些都降低了LED照明进入的门槛。盟发科技预计LED照明将率先进入商用市场,逐步向民用市场扩展。
6 LED相关专业术语
1.发光强度(光度)的含义是什么?
答:发光强度(光度,I)定义为:点光源在某一方向上的发光强度,即是发光体在单位时间内所射出的光量,也简称为光度,常用单位为烛光(cd,坎德拉),一个国际烛光的定义为以鲸鱼油脂制成的蜡烛每小时燃烧120格冷(grain)所发出的光度,一格冷等于0.0648克
2.发光强度(光度)的单位是什么?
答:发光强度常用单位为烛光(cd,坎德拉),国际标准烛光(lcd)的定义为理想黑体在铂凝固点温度(1769℃)时,垂直于黑体(其表面积为1m2)方向上的60万分之一的光度,所谓理想黑体是指物体的放射率等于1,物体所吸收的能量可以全部放射出去,使温度一直保持均匀固定,国际标准烛光(candela)与旧标准烛光(candle)的互换关系为 1candela=0.981candle
3.什么叫做光通量?光通量的单位是什么?
答:光通量(φ)的定义是:点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量,其中可产生视觉者(人能感觉出来的辐射通量)即称为光通量。光通量的单位为流明(简写lm),1流明(lumen或lm)定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量,由于整个球面面积为4πR2,所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4π,或者说球面有4π,因此按照流明的定义可知一个cd的点光源会辐射4π流明,即φ(流明)=4πI(烛光),假定△Ω为很小的立体弧角,在△Ω立体角内光通量△φ,则有△φ=△ΩI
4.一英尺烛光的含义是什么?
答:一英尺烛光是指距离一烛光的光源(点光源或非点光源)一英尺远而与光线正交的面上的光照度,简写为1ftc(1 lm/ft2,流明/英尺2),即每平方英尺内所接收的光通量为1流明时的照度,并且1ftc=10.76 lux
5.一米烛光的含义是什么?
答:一米烛光是指距离一烛光的光源(点光源或非点光源)一米远而与光线正交的面上的光照度,称为勒克斯(lux,也有写成lx),即每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度(流明/米2)。
6. 1 lux的含义是什么?
答:每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度。
7.照度的含义是什么?
答:照度(E)的定义为:被照物体单位受照面积上所接受的光通量,或者说受光照射的物体在单位时间内每单位面积上所接受的光度,单位以米烛光或英尺烛光(ftc)表示。
8.照度与光度、距离之间有什么关系?
答:照度与光度、距离间的关系是:E(照度)=I(光度)/r2(距离平方)。
9.被照体的照度大小与哪些因素有关?
答:被照体的照度与光源的发光强度及被照体和光源之间的距离有关,而与被照体的颜色、表面性质及表面积大小无关。
10、光效(流明/瓦、lm/w)的含义?
答:光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率(瓦)的比值,称为该光源的光效。
11、什么是色温?
答:当光源所发出的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时黑体的温度就为色温。
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