光电子专业实验
指导书
五 邑 大 学
应用物理与材料学院
2012年5月
光电子专业实验
目录
实验1 LED封装之手动固晶实验 ................................................................................................... 1 实验2 LED封装之焊线实验 ........................................................................................................... 4 实验3 LED封装之灌胶实验 ......................................................................................................... 7 实验4 LED外观质量检测 ............................................................................................................. 13 实验5 LED热电性能测试实验 ..................................................................................................... 17 实验6 LED光色测试系统 ............................................................................................................. 22 实验7 LED光强分布测试实验 ..................................................................................................... 31 实验8 LED灯具配光曲线 ............................................................................................................. 37 实验9 金属箔式应变传感器单臂、半桥、全桥性能实验 ........................................................ 40 实验10 紫外可见吸收光谱测试 .................................................................................................. 46 实验11 PSD位置传感器实验...................................................................................................... 48 实验12 He-Ne激光器模式分析 .................................................................................................. 51 实验13 半导体激光器实验 .......................................................................................................... 60 实验14 CCD特性综合实验 ........................................................................................................ 68 实验15 荧光分光光度计实验 ...................................................................................................... 77 实验16 霍尔效应测量系统 .......................................................................................................... 82 实验17 LED电路设计实验一-三人表决器设计实验 ................................................................ 86 实验18 LED电路设计实验二-数码管动态显示原理 .............................................................. 103 实验19 激光器原理及使用 ........................................................................................................ 106 实验20 灯具综合测试实验 ........................................................................................................ 120 实验21 光化学反应实验 ............................................................................................................ 131 实验22 磁控溅射实验 ................................................................................................................ 134 实验23 真空蒸发镀膜实验 ...................................................................................................... 137
实验1 LED封装之手动固晶实验 1
实验1 LED封装之手动固晶实验
LED封装是指安装LED芯片用的外壳，起着保护芯片正常工作、输出可见光和增强导热性能的作用，也是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。
【实验目的】
1. 了解LED封装技术中的固晶的原理和作用。
2. 掌握手动固晶流程的扩晶、刷银胶、固晶、烘烤等工序。
【实验仪器】
扩晶机、4寸扩晶环、显微镜、红光芯片、0.5寸电路板、备胶机、台灯、刷子、银胶、剪刀、搅拌玻璃棒、玻璃容器、固晶笔、固晶座、固晶拖板、翻晶膜、负离子风扇、装料钢盘、烤箱、点胶机
【实验原理】
本实验流程为：扩晶—刷银胶—固晶—烘烤（以LED数码管为例）；对于单颗引脚式LED的实验流程为扩晶—点银胶—固晶—烘烤。 1. 扩晶工序
通过热胀冷缩原理扩开芯片之间的距离并使晶片膜绷紧在扩晶环上，方便固晶。其扩晶工序流程如下：
(1) 接入220v电源，打开气管电源，打开扩晶机电源开关和温控开关，将调温器调至50°C左右（冬天调至70°左右）。
(2) 过10分钟待扩晶机升温到预设温度时，轻轻点动红色按钮将加热盘（下汽缸）缓慢升到合适的高度（调节下汽缸定位螺母调整发热盘最大升起的高度并保证高度一样，不同的高度扩开的芯片的距离不一样）将子环套在发热盘上。
(3) 将晶片膜放在发热盘正中央，注意芯片朝上；将母环套于子环上。
(4) 用压晶模（上汽缸）将母环压到加热盘底，将扩好的芯片取出，再按下绿色按钮使发热盘回复原位。
(5) 用剪刀将露出子母环外胶纸割掉，再在膜上注明具体芯片规格及数量等。 扩晶注意事项：
(1) 注意安全，扩晶时候一个人操作，谨防夹伤手指。
(2) 检查芯片晶圆（WAFER）直径，若超过加热盘规定范围不能扩晶。
(3) 扩晶前，应放在显微镜下检查芯片是否有异常，如芯片反向、电极方向排列错误、电极损坏等等。
(4) 胶纸切免放反，以免将芯片压坏（芯片朝上、胶纸朝下）。 (5) 套子环时须弧形光滑的一边朝上，以防刮破胶膜。 (6) 注意胶带置于加热盘上时需超出压环。
实验1 LED封装之手动固晶实验 2
(7) 母环需均匀平行向下使其压到加热盘底。
(8) 如生产蓝光、蓝绿光等高档芯片，扩晶机确实接地，且需吹负离子风。 (9) 芯片扩张间距要适中，不能有过宽或过密现象，两芯片间间距约为1到2个芯片的距离。
2. 银胶解冻、搅拌
银胶成分为树脂、银粉、硬化剂；其中银粉含量为65%~70%，其作用是导电、散热和固定芯片。
银胶解冻：使用前一天，由冷冻柜改放冷藏室保存。从冷冻冰箱内取出银胶，置于室温下进行解冻（常温25°C，湿度85%以下），小罐解冻时间在90分钟以上。
注意事项：
(1) 如为大罐银胶，需回温3小时以上，回温完成后，需分装成小罐装后冷藏，冷藏条件-10°C以上保存三个月，-40°C以下保存一年。
(2) 分装容器要洁净，每瓶分装之银胶建议3到5次用完。常温使用寿命不超过48小时。
(3) 回温达到规定时间后，先用布擦干瓶罐表层，并查看瓶罐表层是否沾有水汽，如沾有水汽，必须继续回温，应由其自由挥发完全方可。
(4) 因银胶内硬化剂及银粉，其厚度约为0.1~0.2mm，需充分搅拌与树脂混合。
(5) 因银胶为悬浮物，如置久不使用会使银粉与树脂分离（银粉在底层，树脂在上层），故分装的银胶最好配合产量一天使用完毕为最佳。
银胶搅拌：银胶回温后开罐，再用玻璃棒或不锈钢棒进行搅拌；搅拌方式自下而上全方位搅拌，时间10分钟以上，搅拌速度不宜过快，以免空气混入。
注意事项：搅拌棒需用丙酮等溶液清洗干净方可使用；未使用完的银胶，需将残留在罐内侧或罐盖的银胶清理干净，以防久置而凝固，从而造成银胶出现较大颗粒。
3. 涂银胶
将搅拌好的银胶均匀涂在备胶机工作槽上；然后将扩晶膜（芯片朝下）小心置于刷胶机夹具上，轻轻提起工作槽并用刷子同一方向刷扩晶膜，使银胶涂于芯片上。注意银胶高度为芯片高度的1//4~1/3。
4. 固晶
(1) 将涂好银胶扩晶好的芯片膜放在固晶的框架上，并用手将其按到底且保持水平。 (2) 将待固晶的电路板平整固定在拖板支架上。
(3) 通过固晶座的四个螺钉调节好电路板与芯片间的距离。 (4) 调节显微镜观察到清晰的芯片像和电路板。 (5) 左手抓住拖板，右手持点晶笔，在显微镜下将芯片轻轻的固定在电路板相应的位置上。
5. 烘烤
(1) 开启烤箱电源总开关、加热开关、计时开关、风机开关。 (2) 设定温度表至所需温度（LED标准设定温度为150°C）。
(3) 当升温完成后再将烤箱超温保护调至所需温度（LED超温设定温度为152°C左右）。
(4) 烤箱先进行空箱烘烤10分钟除湿。
实验1 LED封装之手动固晶实验 3
(5) 将固晶好的电路板整齐粘在装料钢盘（钢盘贴有双面胶），烘烤时间为90分钟（烤箱具有计时功能），其中前30分钟银胶基本硬化，后60分钟保证结合度。必须一次性烤干，若有软化、松动现象，为前一次未烤干，取出材料后空气进入银胶再次加温膨胀导致结合度变差。烘干硬化后不能立即从烤箱中取出，应待其自然冷却后再取出。
(6) 材料进出烤箱时需正确填写生产型号、数量、进出烤箱时间等。 注意事项：
(1) 需定时量测烤箱内（全方位）的温度是否在标准误差范围内。 (2) 烤箱需定时清洁保养（每月需大保养一次）。 (3) 严禁烘烤易燃、易爆、有剧毒化学物品。
(4) 烘拷箱是高温作业设备，在使用时手及身体部分不要直接接触烘拷箱内任何物体，以免烫伤。
(5) 烤箱设备配电箱内电源为380V，如电源控制出现故障需维修时，需切断电源再维修，不得随意打开控制箱，以免发生危险。
(6) 注意接地线必须可靠接地，黑色为零线，黄色为地线。
【实验内容及要求】
1. 扩晶练习：在掌握用翻晶膜替代芯片膜进行扩晶，理解扩晶的原理、掌握扩晶要领。 2. 固晶练习：成功固晶2个八位数码管（16颗芯片）。
3.
烘烤练习：将固晶好的数码管放进烤箱进行烘烤，烘烤完毕用推力计对芯片进行推力测试（推力应过100g以上）。
【思考问题】
1. 固晶应该注意什么？
2. 实验中银浆所起的作用是什么？