LTCC培训教材

LED以及LTCC培训教材1、什么叫LED?英文缩写 LED = Light Emitting Diode 指发光二极管，是一种能将电能转化为可见光的固体的半导体器件，也叫固态光源。

2、LED的发光原理2.1 P型半导体：也称为空穴型半导体。

P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。

在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。

在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。

空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。

掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。

2.2 N型半导体：也称为电子型半导体。

N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

在纯净的硅晶体中掺入Ⅴ族元素（如磷、砷、锑等），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。

这类杂质提供了带负电的电子载流子，称他们为施主杂质或N型杂质。

在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。

自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。

掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。

2.3 P—N结：指在一块P型（或N型）半导体上在制成一层N型(或P型)半导体，于是在P型半导体和N型半导体的交界处就会形成一个P—N结。

如图所示发光原理：当在结上加正向电压（即P区加电源正极，N区加电源负极）时（正向偏置），P—N结内部电场减弱，N区中的电子和P区中的空穴都容易通过，因而电流较大，通过的空穴与电子在P—N结交界处复合产生2个光子（发光）。

当外加电压相反时，P—N结内部电场增强，只有原N区中的少数空穴和P区中的少数电子能够通过，因而电流很小。

因此P－N结具有整流作用（正向偏置导通，反向偏置截止）。

当具有P－N结的半导体受到光照时，其中电子和空穴的数目增多，在结的局部电场作用下，P区的电子移到N区，N区的空穴移到P区，这样在结的两端就有电荷积累，形成电势差。

这现象称为P－N结的光生伏特效应。

由于这些特性，用P－N结可制成半导体二极管和光电池（太阳能电池）等器件。

当在P－N结上加以反向电压（N区加在电源正极，P区加在电源负极）时（反向偏置），电压在一定范围内，由于无法抵消P—N结内部电场，P－N结几乎不通过电流，但当加在P－N结上的反向电压越过某一数值（门阀电压）时，发生电流突然增大的现象。

这时P-N结被击穿。

P-N结被击穿后便失去其单向导电的性能，但结并不一定损坏，此时将反向电压降低，它的性能还可以恢复。

根据其内在的物理过程，p－n结击穿可分为雪崩击穿和隧道击穿两种。

由于p－n 结具有这种特性，一方面可以用它制造半导体二极管，使之工作在一定电压范围之内作整流器等；另方面因击穿后并不损坏而可用来制造稳压管或开关管等器件。

3、什么叫LTCC？LTCC的是Low Temperature Co-fired Ceramic 的英文缩写，意思为低温共烧陶瓷。

是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷、叠层、烧结等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件（如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件。

LTCC的特点第一：优良的高频高Q特性；第二，高品质因子；第三，可适应大电流及耐高温特性要求，第四：比PCB电路基板优良的热传导性；第五：可将无源组件埋入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度；第六：具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数、温度系数，可以制作层数极高的电路基板，可以制作线宽小于50μm的细线结构；第七：由于生产为非连续生产工艺，可以对生坯基板进行检查，从而提高良品率，降低成本。

4、什么叫HTCCHTCC是High-temperature co-fired ceramics的英文缩写，意思为高温共烧陶瓷。

HTCC是将高温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷、叠层、烧结等工艺制出所需要的电路图形。

采用将其材料为钨、钼、钼\锰等高熔点金属发热电阻浆料按照发热电路设计的要求印刷于92～96％的氧化铝流延陶瓷生坯上，在1550～1650℃高温下共烧成一体，从而具有耐腐蚀、耐高温、寿命长、高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快等优点。

5、LED常用术语光通量／光强／亮度／照度光通量：是表示光源整体亮度的指标。

单位为lm（流明）。

在表示照明光源的明亮程度时经常使用。

是参考人眼的灵敏度（视觉灵敏度）来表示光源放射光亮度的物理量。

具体数值为各向同性的发光强度为1cd（堪德拉）的光源在1sr （立体弧度）的立体角内放射的光通量为1lm。

此处的sr为立体角的单位，表示从球面向球心截取的面积为半径（r）的2次方的圆锥体的顶角。

光强：是表示光通量立体角密度的指标。

单位为cd。

多在表示显示用LED 等的眩光时使用。

其定义为：发射540×1012Hz（波长555nm）频率单色光，在指定方向的光线发射强度为1/683W/sr的光源，在该方向的光强就定义为1cd。

亮度：是表示从光源及反射面和透射面等二次光源向观测者发出的光的强度指标。

单位为cd/m2。

与光通量一样，是结合人眼的灵敏度表示的物理量。

大多在表示液晶面板和PDP等显示器画面的亮度时使用。

照度：是表示照射到平面上的光的亮度指标。

单位为lx（勒克司），有时也标记为lm/m2。

是指光源射向平面状物体的光通量中，每单位面积的光通量。

用于比较照明器具照射到平面上的明亮程度。

色温：当某一光源所发出的光的光谱分布与不反光、不透光完全吸收光的黑体在某一温度时辐射出的光谱分布相同时，我们就把绝对黑体的温度称之为这一光源的色温。

色度舌形图大功率LED色温与色坐标对照表大功率LED色温与色坐标对照表色温X Y 色温X Y 色温X Y 色温X Y 1000 0.653 0.344 1200 0.625 0.367 1400 0.599 0.386 1500 0.588 0.393 1600 0.573 0.399 1700 0.561 0.404 1800 0.549 0.408 1900 0.538 0.411 2000 0.527 0.413 2100 0.516 0.415 2200 0.506 0.415 2300 0.496 0.415 2400 0.486 0.415 2500 0.477 0.414 2600 0.468 0.412 2700 0.460 0.411 2800 0.452 0.409 2900 0.444 0.407 3000 0.437 0.404 3100 0.430 0.402 3200 0.423 0.399 3250 0.420 0.398 3300 0.417 0.396 3400 0.411 0.394 3500 0.405 0.391 3600 0.409 0.388 3700 0.395 0.385 3800 0.390 0.382 3900 0.385 0.380 4000 0.381 0.377 4100 0.376 0.374 4200 0.372 0.371 4300 0.368 0.369 4400 0.364 0.366 4500 0.361 0.364 4600 0.357 0.361 4700 0.354 0.359 4800 0.351 0.356 4900 0.348 0.354 5000 0.345 0.352 5200 0.340 0.347 5400 0.335 0.343 5600 0.330 0.339 5800 0.326 0.335 6000 0.322 0.335 6500 0.314 0.354 7000 0.306 0.317 7500 0.300 0.310 8000 0.295 0.305 8500 0.291 0.300 9000 0.287 0.296 9300 0.285 0.29310K 0.280 0.288 15K 0.264 0.267在照明光源国家标准中，规定了发光色x、y在0.380、0.380(4040K)附近的称为冷白色；发光色x、y在0.440、0.403(2940K)附近的称为暖白色。

发光效率：是评测光源效率的指标，用光源发出的光通量（lm）与向光源输入的电力（W）之比表示，单位为lm/W。

要区别于整体效率。

发光效率是将外部量子效率用视觉灵敏度（人眼对光的灵敏度）来表示的数值。

外部量子效率是发射到LED芯片和封装外的光子个数相对于流经LED的电子个数（电流）所占的比例。

组合使用蓝色LED芯片和荧光体的白色LED的外部量子效率，是相对于内部量子效率（在LED芯片发光层内发生的光子个数占流经LED芯片的电子个数（电流）的比例）、芯片的光取出效率（将所发的光取出到LED芯片之外的比例）、荧光体的转换效率（芯片发出的光照到荧光体上转换为不同波长的比例）以及封装的光取出效率（由LED和荧光体发射到封装外的光线比例）的乘积决定。

（备注：在发光层产生的光子的一部分或在LED芯片内被吸收，或在LED芯片内不停地反射，出不了LED芯片。

因此，外部量子效率比内部量子效率要低。

例如发光效率为100lm/W的白色LED，其输入电力只有32％作为光能输出到了外部。

剩余的68％转变为热能。

）LED发光效率图调光：将光源发出的光调节为希望的亮度的做法。

LED与白炽灯一样，比荧光管更容易进行微细调光。

通过在点亮LED的电源电路中，改变输入LED的电流大小和占空比（导通时间与截至时间之比）来调节亮度。

光学设计：由于LED的用途包括指示器、液晶面板背照灯、照明器具以及前照灯等，范围极广。

对白色LED的发光特性要求呈现出多样化趋势。

另外，LED是点光源，而且具有指向性较强的特点。

要想满足广泛的用途要求，需要根据LED的这些特点，采用透镜等光学部件，将属于点光源且指向性强的LED光线转变为所期望光学特性的光学设计必不可少。

6、LED封装结构传统封装结构（金属封装、玻璃封装、塑料封装）7、LED制造流程上游晶片：单晶棒单晶片衬底单晶片衬底在衬底上生长外延层外延片成品：单晶片、外延片中游制程：金属蒸镀光罩刻蚀热处理（正负电极制作）切割测试分选成品：芯片下游封装：芯片粘贴焊接引线树脂封装剪脚成品：LED灯泡和组件8、LED封装技术及结构发展(a)、引脚式(Lamp)LED封装引脚式封装就是常用的Æ3-5mm封装结构。