发光二极管的制作 —— 岑松原

发光二极管的制作 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 思考练习

发光二极管的制作实验的意义 全世界照明计划：美国国家半导体照明计划 到 2010 年 55% 的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代 到 2010 年 55% 的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代 每年节电达 350 亿美元 每年节电达 350 亿美元 2015 年形成每年 500 亿美元的半导体照明产业市场 2015 年形成每年 500 亿美元的半导体照明产业市场 日本 21 世纪照明计划 到 2007 年 30% 的白炽灯被置换为半导体照明灯 到 2007 年 30% 的白炽灯被置换为半导体照明灯欧盟的彩虹计划韩国固态照明计划 中国启动国家半导体照明工程 我国近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的 5% 费用，支持我国的半导体照明产业，用 5-10 年的时间的努力， 1/3 照明 应用半导体照明，每年可以节约的电量 1000 亿度，多于一个三峡水电 站的发电量（ 800 亿度） 年提出 我国近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的 5% 费用，支持我国的半导体照明产业，用 5-10 年的时间的努力， 1/3 照明 应用半导体照明，每年可以节约的电量 1000 亿度，多于一个三峡水电 站的发电量（ 800 亿度） 年提出

发光二极管的制作实验的意义

1. 实验目的  了解发光二极管的发光原理；  了解并学会发光二极管的制作过程；  通过实验，思考如何提高 LED 出光效率。

2. 实验原理 发光二极管一般由Ⅲ - Ⅳ族化合物 ，如 GaP 、 GaAs 、 GaAsP 、 InGaN 、 AlGaInP 等半导体制成 的，其核心是 PN 结。因此它具 有一般 PN 结的特性，即正向导 通、反向截止、击穿特性 此外，在一定条件下，它还具有 发光特性。在正向电压下，电子 由 N 区注入 P 区，空穴由 P 区注入 N 区。进入对方区域的少数载流 子（少子）一部分与多数载流子 （多子）复合而发光

理论和实践证明，光的峰值波长 λ 与发光区域的半导体材料禁带宽度 有关，即 λ≈1240/Eg （ nm ） 式中 Eg 的单位为电子伏特（ eV ）。若能产生可见光（波长在 380nm 紫光～ 760nm 红光），半导体材料的 Eg 应在 3.26 ～ 1.63eV 之间。现 在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管 λ≈1240/Eg （ nm ） 式中 Eg 的单位为电子伏特（ eV ）。若能产生可见光（波长在 380nm 紫光～ 760nm 红光），半导体材料的 Eg 应在 3.26 ～ 1.63eV 之间。现 在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管 2. 实验原理 白光 LED 的实现方法 : （ 1 ）蓝光 LED+ 黄光荧光粉 （ 1 ）蓝光 LED+ 黄光荧光粉 （ 2 ）紫外光 LED+RGB 荧光粉 （ 2 ）紫外光 LED+RGB 荧光粉 （ 3 ） RGB 三种 LED 混合生成白光 （ 3 ） RGB 三种 LED 混合生成白光

3. 实验仪器 1 ．扩晶机 2 ．点胶机 3 ．烤箱 4 ．焊线机 5 ．电子天平 6 ．真空烤箱 7 ．一切机 8 ．测试机 9 ．二切机

4. 实验内容 小功率白光 LED 封装流程

点银胶工序 1 、备银胶 : 从冰箱中取出银胶, 室温解冻 30 分钟, 待完全解 冻后, 搅拌均匀 ( 约 分钟 ) 将其装入点胶注射器内. 2 、将排好的夹具放到显微镜下, 将显微镜调到最佳位置 ( 调 节显微镜高度放大倍数, 使下方支架顶部固晶区清楚 ). 3 、 调节点胶机时间为 秒, 气压表旋钮 Mpa, 再调节点胶旋钮, 使出胶量合乎标准. 4 、用点胶针头将银胶点到支架 ( 碗部 ) 中心.

固晶工序 1 、预备 2 、固晶笔将晶粒固至支架碗部银胶中心区上面. 3 、固晶笔与固晶手座平面保持 30°-45° 角, 食指压至笔尖顶 部. 4 、固晶顺序为 : 从上到下, 从左到右. 5 、依次固完一组支架后, 取下扩张晶片架. 用固晶笔将晶片 固平、扶正. 6 、将作业完的支架轻取, 轻放于指定位置.

品质要求： 1 、晶片要固正, 以免影响品质. 2 、晶片不可悬浮在银胶上, 要固到底, 以免掉晶片. 3 、银胶不可沾在晶片、支架上，以免焊线困难及影响品质. 固晶工序

焊线工序 1 、焊线机温度一般设置为 220 ℃左右，对温度要求严格的 晶粒可降至 180 ℃，对温度要求不严格的晶粒可在 250 ℃左 右。 2 、第一焊点的压力设置为 55~70 克，第二焊点压力设置 为 90~115 克。 3 、焊线拉力适中，焊线弧度高度 H 为大于 1/2 晶片高度， 小于 3/2 晶片高度。 4 、第一焊点直径为金线直径的 2~3 倍，焊点应有 2/3 以上 在电极上。 5 、焊线不能有虚焊、脱焊、断焊，能承受 5g 以上拉力， 尾丝不能太长。

配制荧光粉工序 1 、配胶顺序说明：增亮剂 +A 胶按比例混合，最后再加入 荧光粉 + B 胶按比例混合物体（须搅拌均匀）。在后再抽 真空。 2 、将干净的小烧杯放置于精密的电子磅秤上， 归零后， 根据量产规格书中荧光粉的配比，分别称取所需重量的荧 光粉和 A 、 B 胶。 3 、将配好的荧光粉手动搅拌 20 分钟至 30 分钟不等，直到 荧光粉分布均匀为止。 4 、把配好的荧光胶抽真空至看不见气泡的状态，取出后， 放在室温下用干净的玻璃盖上使用，使用前需按同一方向 缓慢搅拌 2 分钟到 3 分钟，搅拌速度每转 2 秒至 3 秒。

5. 思考练习  在点荧光粉这道工序中，荧光粉的涂覆形状 ( 平面形、椭 球形、半球形等 ) 、涂覆方式等涂覆工艺对白光 LED 的出光 效率有影响吗？请举出你认为更好的粉的涂覆形状或者涂 覆方式 !  白光 LED 的发光颜色，可以用色坐标和色温来定义和区 分，请了解 色坐标和色温 的相关概念！