一種led發光二極體的發明方法

2023-08-06 08:34:01 3

專利名稱：一種led發光二極體的發明方法
技術領域：
本發明涉及一種製造LED發光二極體的發明方法。
背景技術：
二極體晶體為一個由P型半導體和n型半導體形成的p-n結構成，在其界面處兩側形成 空間電荷層，具有單向導電性。發光二極體(LED)是二極體的一種，由磷化鎵等半導體材料 製成的、能直接將電能轉變成光能的發光顯示器件，當內部有一定電流通過時，它就會發光。 發光二極體按管體顏色又分為紅光、藍光等。由於在照明系統中需要白光，因而需要能發白 光的LED,白光是一種混合光，由多種波長的光混合而成，現有白光LED主要通過螢光粉轉 換的方法實現，其方法為以GaN基LED的藍色發光(470nm)為基礎光源，用其發出的藍光激 發螢光粉，螢光粉主要成份為稀土激活的鋁酸鹽Y3Al5012Ce3+(YAG),其激發峰值為470nm正好 與藍色發光二極體的發射峰相匹配，能夠確保螢光粉的光轉換效率。藍色發光二極體發出的 藍光部分透過螢光粉發射出來，部分激發螢光粉，使螢光粉發出峰值為570nm的黃綠色光， 而透出的的藍色發光與螢光粉發出的黃綠色組成白光。發光二極體的優點是體積小、工作電 壓低、工作電流小、耗電量小、發光均勾穩定、響應速度快、壽命長，能大大節省電力消耗， 有綠色照明光源之稱。現有技術生產發光二極體(LED)採用在晶片上點底膠、焊線後點螢光 粉，灌膠封裝後製得，但現有工藝存在一些不足，如調粉選擇性差，烘烤溫度選擇不恰當， 顏色調配不恰當，配粉選擇差等導致做出來的燈珠存在亮度低，光斑顯示不正常，光衰竭速 度快等光學性能上的缺點。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種LED發光二極體的發明方法，調整發光二極體的 發光強度、顏色，解決現有發光二極體存在的光學性能不足的問題。 本發明方法所述的LED發光二極體，製備方法依次如下a. 首先在襯底上製作氮化鎵(GaN)基的晶圓，這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積晶圓爐(MOCVD)中完成的，準備好製作GaN基晶圓所需的材料源和各種高純的氣體之後，按照工藝的要求就可以逐步把核心部件LED晶體外延片做好；
b. 將製作好的LED晶體貼附到翻晶膜上並利用擴片機將晶體分開；
c. 在晶體上分兩次點底膠，再將晶體固定在底極上，烘烤、固定後進行焊線搡作，其操作方法為將兩根金線分別與晶片的陽極和陰極相接；
d. 點螢光粉操作，在矽樹脂中加入螢光粉製成抗光衰原膠，混合攪拌至少25分鐘，然後再加入環氧樹脂膠，再進行攪拌，抽氣後將配得的膠水點到晶片上，點完膠水後利用兩步溫度控制法進行烘乾操作，首先在35-75。C的條件下烘烤30-50分鐘，然後再轉至100-145°C下烘烤40-80分鐘；
e. 將點完螢光粉的LED晶片置入模條中，將封裝膠灌注入模條中並抽真空構建發光二極體的外表面封裝，封裝膠的主要成分為環氧樹脂，注意灌注膠水時膠量要微凸於模口平面，再把引腳支架插入LED 二極體中，在其過程中採用程序升溫至150-180'C的方式進行烘烤加熱，冷卻後環氧樹脂凝結為固體，支架的作用是用來導電和支撐；
f. 短暫燒烤後脫模並切掉多餘的支腳，檢測後包裝入庫。
MOCVD是利用氣相反應物(前驅物)及III族的有機金屬和V族的冊3在襯底表面進行反應，將所需的產物沉積在襯底表面，常用的襯底主要有藍寶石、碳化矽和矽襯底，還有GaAs、 A1N、ZnO等材料。通過控制溫度、壓力、反應物濃度和種類比例，從而控制鍍膜成分、晶相等質量。MOCAD外延爐是製作LED外延片最常用的設備。
擴晶使用擴片機。翻晶、擴晶的目的是將排列緊密的LED晶片均勾分開，使之更好地植入焊接工件上。它主要利用LED薄膜的加熱可塑性，釆用雙氣缸上下控制，將單張LED晶體片均勻地向四周擴散，達到滿意地晶片間隙後自動成型。
點膠工序是釆用晶片黏結劑進行的，膠量的多少對產品質量具有重要影響。量少可能粘結不牢，量多可能形成PN結短路而使產品成為廢品，也可能使PN結之間電子遷移數量減少造成亮度降低，或出現反向電流增大，造成LED可靠性下降。點膠工序的主要因素是操作力
4度，力量過大可能會損傷晶片的半導體導電層，進而影響LED發光及聚光效果。
焊線工序操作壓力的大小和時間也影響著LED發光面和發光強度，同時壓力過小會導致
焊線不牢，壓力過大傷及晶片。
點螢光粉是製作LED的重要工序，由於螢光粉是實現白光發射的關鍵組分，因而在點塗
時需要格外注意，螢光粉在膠水中的含量要適當。過厚，阻擋藍光的透出；過薄，互補光激
發不足，均導致發出的光顏色不正。同時螢光粉的分布亦需要均勻，否則發出的光線，其顏
色會存在偏差。
注膠封裝工序所用的材料主要為環氧樹脂，主要目的是封裝LED發光二極體，以保護內部晶體。除應選擇合適的膠水外，還應在注膠過程中徹度清除殘留在膠水中的氣泡和控制注膠量，因為它們均直接影響LED的發光效果。
本發明所述的LED發光二極體的製作方法，其優點如下
1. 點膠時分兩次加入導熱良好的底膠，能更好控制點膠位置，避免了因加入量的不均而導致晶體受熱不均的缺點，從而能夠有效控制晶粒PN結的溫度，提高其導熱性能，因而能大大提高LED的使用壽命，經測試表明，白光燈珠以50mA的電流連續點亮168小時無明顯光衰；
2. 點螢光粉所釆用的膠粉採用先在矽樹脂中加入螢光粉，再加入環氧樹脂膠的二次配膠方式，從而使得各組分混合更充分，克服了原有多組分一步配膠方法所帶來的混合不均勻的缺點，測試表明相對原有方法亮度有所增強，能夠提高10%-15%,增強了螢光粉的發光效率；
3. 點螢光粉後釆用兩步溫度控制法進行烘乾操作，能讓螢光粉低溫受熱更均句地覆蓋在晶粒的表面及周圍，通電時有效激發效率更高，相比較原有直接用12(TC烘烤1小時的方法能夠有效提升燈珠的亮度，光斑分布也更加均句；
4. 灌膠的膠量微凸於模口平面，並釆用二次加熱和程序升溫的方式，用此方法經環氧樹脂封裝後製得的發光二極體前端表面形成凸形結構，相比平面結構提高了光的散射性能，程序升溫則能夠保證灌膠烘烤溫度可控且受熱更加均勻，做出來的白光燈珠亮度能夠提高10%-15%，既避免了因膠量少而導致的光斑異常，又避免了因膠量多造成的亮度降低的缺點。
具體實施例方式
一種LED發光二極體的發明工藝方法，其步驟依次如下
a. 首先在襯底上製作氮化鎵(GaN)基的晶圓，這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積晶圓爐(MOCVD)中完成的，準備好製作GaN基晶圓所需的材料源和各種高純的氣體之後，按照工藝的要求就可以逐步把核心部件LED晶體外延片做好；
b. 將製作好的LED晶體貼附到翻晶膜上並利用擴片機將晶體分開；
c. 在晶體上點底膠，分兩次加入，每次加入量相同，將晶體固定在底板上、烘烤後進行焊線操作，其操作方法為將兩根金線分別與晶片的陽極和陰極相接；
c. 以1: 1的比例在10克矽樹脂中加入10克螢光粉製成抗光衰原膠，混合攪拌至少25分鐘，然後再加入10克環氧樹脂膠，再進行攪拌，抽氣後將配得的膠水點到晶片上，點完膠水後利用兩步溫度控制法進行烘乾操作，首先在5(TC的條件下烘烤40分鐘，然後再轉至125'C下烘烤l小時；
d. 點完螢光粉的LED晶片置入模條中，將以環氧樹脂為材料的封裝膠水灌注入模條中並抽真空，注意灌注膠水時膠量要微凸於模口平面，並把引腳支架插入LED 二極體中，在其過程中採用在十分鐘內線性升溫至170'C的方式進行烘烤加熱，冷卻後環氧樹脂凝結為固體；
e. 短暫燒烤後脫模並切掉多餘的支腳，檢測後包裝入庫。
權利要求
1.一種LED發光二極體的發明方法，其步驟依次如下a.首先在襯底上製作氮化鎵(GaN)基的晶圓，這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積晶圓爐(MOCVD)中完成的，準備好製作GaN基晶圓所需的材料源和各種高純的氣體之後，按照工藝的要求就可以逐步把核心部件LED晶體外延片做好；b.將製作好的LED晶體貼附到翻晶膜上並利用擴片機將晶體分開；c.在晶體上點底膠，再將晶體固定在底板上，烘烤、固定後進行焊線操作，其操作方法為將兩根金線分別與晶片的陽極和陰極相接；d.點螢光粉操作，在矽樹脂中加入螢光粉製成抗光衰原膠，混合攪拌至少25分鐘，然後再加入環氧樹脂膠，再進行攪拌，抽氣後將配得的膠水點到晶片上，點完膠水後利用兩步溫度控制法進行烘乾操作，首先在35-75℃的條件下烘烤30-50分鐘，然後再轉至100-145℃下烘烤40-80分鐘；e.將點完螢光粉的LED晶片置入模條中，將封裝膠灌注入模條中並抽真空構建發光二極體的外表面封裝，封裝膠的主要成分為環氧樹脂，注意灌注膠水時膠量要微凸於模口平面，再把引腳支架插入LED二極體中，在其過程中採用程序升溫至150-180℃的方式進行烘烤加熱，冷卻後環氧樹脂凝結為固體，支架的作用是用來導電和支撐；f.短暫燒烤後脫模並切掉多餘的支腳，檢測後包裝入庫。
2. 根據權利要求1所述LED發光二極體的發明方法，其特徵在於步驟c中在晶體上點底膠 時分兩次點底膠。
3. 根據權利要求1所述LED發光二極體的發明方法，其特徵在於步驟d中釆用兩步溫度控 製法進行烘乾操作時，第一步的最佳烘烤溫度為5(TC,最佳烘烤時間為40分鐘；第二步的 最佳烘烤溫度為125°C,最佳烘烤時間為60分鐘。
4. 根據權利要求1所述LED發光二極體的發明方法，其特徵在於步驟e中程序升溫的方式 是指烘烤溫度在10分鐘內線性均句升至170°C。
全文摘要
本發明公開了一種LED發光二極體的發明方法，其步驟依次如下a.首先在襯底上製作氮化鎵(GaN)基的晶圓，b.在襯底上製作核心部件LED晶體外延片，c.將製作好的LED晶體貼附到翻晶膜上並利用擴片機將晶體分開，d.在晶體上採用兩步法點底膠，每步加入比例不限，再將晶體固定在底板上、烘烤後進行焊線操作，e.在矽樹脂中加入螢光粉製成抗光衰原膠，混合攪拌至少25分鐘，然後再加入環氧樹脂膠，二次攪拌後將製得膠水點到晶片上，再利用兩步溫度控制法進行烘乾操作，f.灌注環氧樹脂膠構建發光二極體的外表面封裝，g.短暫燒烤後脫模並切掉多餘的支腳，檢測後包裝入庫。
文檔編號H01L33/00GK101515620SQ20091003654
公開日2009年8月26日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者魯新舫 申請人:魯新舫