Индикаторные светодиоды для поверхностного монтажа

Индикаторные светодиоды для поверхностного монтажа широко применяются в системах отображения информации в качестве основных излучающих элементов, для подсветки жидкокристаллических матриц и др. Основные тенденции их развития — повышение световой эффективности и надежности.

Важной отличительной особенностью светодиодов такой конструкции является возможность автоматизации сборки как диодов, так и плат с их использованием.

Коллективом сотрудников ОАО «НИИПП» разработаны и освоены в серийном производстве светодиоды основных цветов свечения (красный, желтый, зеленый, синий, белый) для поверхностного монтажа с размерами корпуса 3,5×2,8×1,9 мм (рис. 1).

Рис. 1. Схематическое изображение светодиода, габариты указаны в милиметрах

Сравнительно недавно появилась модификация полупроводниковых светодиодов для поверхностного монтажа. Эти диоды по конструкции хорошо подходят для средств индикации, а также для систем отображения информации [1].

Для сборки диодов использовались излучающие кристаллы в конструкции «сэндвич»-структуры (рис. 2).

Рис. 2. Графическое изображение излучающих кристаллов: а) синего и зеленого цвета свечения размерами 290×290 мкм; б) желтого размерами 380×380 мкм; в) красного размерами 380×380 мкм

Полупроводниковые кристаллы по конструктивному исполнению делятся на планарные (оба омических контакта находятся на светоизлучающей плоскости); вертикальные типа «сэндвич» (омические контакты на противоположных плоскостях); кристаллы, предназначенные для обратного монтажа по flip-chip-технологии (оба омических контакта расположены на плоскости, противоположной излучающей поверхности).

Кристаллы наклеивают (или припаивают) на центральный электрод корпуса, второй электрический контакт формируется приваркой золотой проволоки ∅30 мкм, контактная площадка к верхнему слою ∅100 мкм, толщина металлизации 3 мкм.

Сборка дозированно заливается компаундом. Исследованы различные компаунды. Наиболее приемлемым оказался RT 604. Плоская поверхность заливки формирует стандартное распределение светового потока с углом излучения 120° по уровню 0,5 от Iv.

Для получения белого цвета свечения светодиода кристалл синего свечения заливается компаундом RT 604 с 7%-ным содержанием люминофора ФЛЖ-7. Этот метод получения белого цвета свечения светодиода является одним из самых эффективных и экономичных [2].

На рис. 3 представлены усредненные характеристики диодов, которые в целом соответствуют литературным данным. Светотехнические характеристики светодиодов данного типа приведены в таблице 1.

Рис. 3. Зависимость силы света от постоянного прямого тока при T_окр = +25 °С

По зависимости силы света от постоянного прямого тока (рис. 3) видно, что диоды могут работать до токов 80–100 мА. Однако для надежной работы диодов рабочий ток следует устанавливать не более 20–30 мА.

На диодах проведен полный комплекс испытаний по ГОСТ 11630-84, в том числе определен КТЗ (конструкторско-технологический запас). На рис. 4 показана зависимость срока службы индикаторов от режима эксплуатации.

Рис. 4. Зависимость срока службы индикаторов от режима эксплуатации

В полном объеме разработана конструкторская и технологическая документация, пригодная для серийного производства. Разработано и утверждено ТУ (АДКБ.432220.418).

В процессе работы проведены измерения опытных образцов диодов (не менее 1000 шт. каждого цвета). Построены гистограммы распределения диодов по параметрам, показывающие удовлетворительную воспроизводимость технологического процесса. Для сравнения характеристик разработанных светодиодов в таблице 2 приведены параметры аналогичного изделия производства американской корпорации Cree [3], являющейся одним из мировых лидеров в производстве светодиодов.

Таким образом, авторами разработаны конструкция и технология изготовления, проведено освоение в серийном производстве индикаторных светодиодов для поверхностного монтажа с основными параметрами, не уступающими импортным аналогам.

Литература

1. Никифоров С. Проблемы, теория и реальность светодиодов для современных систем отображения информации высокого качества // Компоненты и технологии. 2005. № 5.
2. Абрамов В. С., Агафонов Д. Р., Шишов А. В., Щербаков Н. В., Рыжиков И. В., Сощин Н. П., Юнович А. Э. Белые светодиоды // Светодиоды и лазеры. 2002. № 1, 2.
3. http://www.cree.com.