SMD貼片型LED的封裝【行業(yè)研究】

1、SMD（貼片型）LED的封裝,一、表面貼片二極管（SMD,1,一類特制,具有體積小、散射角大、發(fā)光均勻性好、可靠性高等優(yōu)點。其發(fā)光顏色可以是白光在內(nèi)的各種顏色，用于便攜式設(shè)備到車載用途等的高亮度薄型封裝的產(chǎn)品系列。特別是手機、筆記本電腦等,1、表面貼片二極管（SMD,2,一類特制,2、SMD LED外形,1）早期： 帶透明塑料體的SOT-23改進型，外形尺寸304111mm，卷盤式容器編帶包裝。 2）改進 SLM-125系列（單色發(fā)光）、SLM-245系列（雙色或三色發(fā)光）。帶透鏡高亮度 3）近些年 采用PCB板和反射層材料，填充的環(huán)氧樹脂更 少，去除較重的碳鋼材料，通過縮小尺寸，降低重量。尤

2、其適合戶內(nèi)，半戶外全彩顯示屏應(yīng)用,3,一類特制,3、常見的SMD LED的幾種尺寸,4,一類特制,5,一類特制,4、SMD封裝一般有兩種結(jié)構(gòu),1）金屬支架片式LED,1）金屬支架型：0402、0603、0805、1206、3mm、5mm、6mm、8mm、10mm等,2）金屬支架（俗稱小蝴蝶）型：2mm、3mm等,3）TOP LED（白殼）型：1208（30*20）、1311（35*28）、1312（35*32）、 2220（55*50）等,6,一類特制,4）側(cè)光LED：0905（22*12）、1105（28*12）1605（40*14）等,2）PCB片LED,PCB板型：0402、0603、0

3、805、1206,7,一類特制,3)SMDLED內(nèi)部結(jié)構(gòu),8,一類特制,主要流程,二、SMD 貼片LED生產(chǎn)流程,固晶,焊線,壓出成型,切割PCB,分光,帶裝,包裝,入庫,9,一類特制,10,一類特制,成品原料,11,一類特制,12,一類特制,流程概念-點銀膠,13,一類特制,流程概念-固晶,14,一類特制,固晶,點銀膠,固晶,放PCB,15,一類特制,流程概念-焊線,16,一類特制,焊線,放材料于載具，進行打線,17,一類特制,流程概念-Molding,18,一類特制,壓出成型,Step1：放材料于模穴上,Step2：合模并放入膠餅，轉(zhuǎn)進擠入膠使膠注入膠道成型,19,一類特制,Step3：于

4、烤箱長烤,長烤,20,一類特制,流程概念-切割,PCB支架的切割需要經(jīng)過高速的全自動水切割機來實現(xiàn)，15000轉(zhuǎn)/秒的速度。而TOP支架的則不用經(jīng)過這道工序,21,一類特制,切割PCB,放置材料于工作臺，對切割線開始切割,主要是檢查封膠后的TOP支架燈和經(jīng)過切割后的PCB板支架的燈的外觀是否有異物，氣泡，碎晶等,22,一類特制,Step1：將材料放于震動盤,分光,23,一類特制,Step2：材料進入測試區(qū)進行測試,24,一類特制,Step3：測試后材料進入分BIN盒,SMD貼片LED這邊的分光和包裝的設(shè)備非常講究一一對應(yīng)，一個全自動機臺只對應(yīng)一個型號的產(chǎn)品,25,一類特制,帶裝,Step1：將

5、分BIN盒材料，倒入震動盤,26,一類特制,Step2：材料入料帶后，用燙頭使膠帶和料帶結(jié)合,27,一類特制,Step3：帶裝好材料帶裝成卷軸,28,一類特制,包裝,根據(jù)不同的型號，每個包裝的數(shù)量會有不同，一般1608的每個膠輪的包裝包滿有4K，3508的約有2K，5060的只有1K,29,一類特制,PCB板： 低成本的FR4材料（玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂） 高熱導(dǎo)的金屬基或陶瓷基復(fù)合材料（如鋁基板或覆銅陶瓷基板等）。 COB技術(shù)主要用于大功率多芯片陣列的LED封裝，同SMT相比，不僅大大提高了封裝功率密度，而且降低了封裝熱阻（一般為6-12W/m.K,COB是Chip On Board（板上芯

6、片直裝）的英文縮寫，工藝過程首先是在基底表面用導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環(huán)氧樹脂)覆蓋硅片安放點，是一種通過粘膠劑或焊料將LED芯片直接粘貼到PCB板上，再通過引線鍵合實現(xiàn)芯片與PCB板間電互連的封裝技術(shù),COB）板上芯片封裝焊接方法及封裝流程,30,一類特制,COB封裝流程,第一步：擴晶。采用擴張機將廠商提供的整張LED芯片薄膜均勻擴張，使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開，便于刺晶,第二步：背膠。將擴好晶的擴晶環(huán)放在已刮好銀漿層的背膠機面上，背上銀漿。 點銀漿。適用于散裝LED芯片。采用點膠機將適量的銀漿點在PC印刷線路板上,第三步：將備好銀漿的擴晶環(huán)放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡

7、下將LED芯片用刺晶筆刺在PCB印刷線路板上,第四步：將刺好晶的PCB印刷線路板放入熱循環(huán)烘箱中恒溫靜置一段時間，待銀漿固化后取出(不可久置，不然LED芯片鍍層會烤黃，即氧化，給邦定造成困難,31,一類特制,第五步：粘芯片。用點膠機在PCB印刷線路板的IC位置上適量的紅膠(或黑膠)，再用防靜電設(shè)備(真空吸筆)將LED芯片正確放在紅膠,第六步：烘干。將粘好裸片放入熱循環(huán)烘箱中放在大平面加熱板上恒溫靜置一段時間，也可以自然固化(時間較長,第七步：邦定(打線)。采用鋁絲焊線機將芯片(LED晶粒或IC芯片)與PCB板上對應(yīng)的焊盤鋁絲進行橋接，即COB的內(nèi)引線焊接,32,一類特制,第八步：前測。使用專用

8、檢測工具(按不同用途的COB有不同的設(shè)備，簡單的就是高精密度穩(wěn)壓電源)檢測COB板，將不合格的板子重新返修,第九步：點膠。采用點膠機將調(diào)配好的AB膠適量地點到邦定好的LED晶粒上，然后根據(jù)客戶要求進行外觀封裝,第十步：固化。將封好膠的PCB印刷線路板放入熱循環(huán)烘箱中恒溫靜置，根據(jù)要求可設(shè)定不同的烘干時間,第十一步：后測。將封裝好的PCB印刷線路板再用專用的檢測工具進行電氣性能測試，區(qū)分好壞優(yōu)劣,33,一類特制,選擇PCB與測試LED,1、片式LED PCB板結(jié)構(gòu)選擇 導(dǎo)通孔型結(jié)構(gòu)：切割時需切割兩個方向，單顆成品電極為半弧型。 挖槽孔型結(jié)構(gòu)等：切割時只需切割一個方向。 根據(jù)單顆片式LED所用晶片

9、數(shù)量分：單晶型、雙晶型及三晶型。 沒有提出特殊要求時，一般選擇挖槽孔型結(jié)構(gòu)設(shè)計PCB板。PCB基板為BT板,2、挖槽孔方向的選擇 如果選擇用挖槽孔型結(jié)構(gòu)的方式設(shè)計PCB板，一般情況下挖槽孔是沿著PCB板寬度方向進行設(shè)計的，因為這樣做可以使壓模成型后PCB板產(chǎn)生的變形最小,34,一類特制,3、PCB板外形尺寸選擇,外形尺寸：要求每塊PCB板上設(shè)計產(chǎn)品數(shù)量。 壓模成型后PCB板形變程度是否在可接受的范圍內(nèi)。 厚度選擇：根據(jù)用戶使用的片式LED整體厚度要求進行確定的。不能太厚，太厚會造成固晶后無法焊線；也不能太薄，太薄會造成壓模成型后因為膠體收縮，PCB板形變過大,綜合各方面考慮，選取厚度為0.30

10、mm、面積為60mm130mm的PCB作為基板，在板上設(shè)計41組封裝結(jié)構(gòu)，每組由44只片式LED連為一體,35,一類特制,測試用的PCB的單元示意圖,每個單元的圖示參見圖,36,一類特制,4、PCB板線路設(shè)計要求,1）、固晶區(qū):大小設(shè)計是由晶片大小確定。在滿足能安全固好晶片的情況下，固晶區(qū)要盡可能的設(shè)計小一些。粘著性會更好，不易產(chǎn)生膠體與PCB板剝離的現(xiàn)象，同時盡可能設(shè)計在單顆片式LED線路板中間位置。 2）、焊線區(qū):要大于磁嘴底部尺寸。 3）、固晶區(qū)與焊線區(qū)距離:固晶區(qū)與焊線區(qū)距離要以焊線線弧來確定，距離大會造成線弧拉力不夠，距離小會造成焊線時金線接觸到晶片。 4）、電極寬度:電極寬度一般為

11、0.2mm。 5）、電路線徑:連接電極與固晶區(qū)的電路線徑也要考慮大小的問題。采用小的線徑可以增加基板與膠體的粘著力,37,一類特制,6）、導(dǎo)通孔孔徑:采用導(dǎo)通孔設(shè)計PCB板，孔徑最小值一般為0.2mm。7）、挖槽孔孔徑:采用導(dǎo)通孔設(shè)計PCB板，寬度最小值一般為1.0mm。8）、切割線寬度:在設(shè)計切割線寬度時要考慮到切割刀片的厚度，在PCB板設(shè)計上進行補償，不然切割后成品的寬度就偏窄。 另外，還要考慮定位孔的孔徑大小等問題。 一般一片PCB板可設(shè)計電路范圍內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)量設(shè)計為雙數(shù),38,一類特制,5、對PCB基板的質(zhì)量要求 1）、要求足夠的精度：板厚不均勻度0.03mm），定位孔對電路板線路的偏差

12、0.05mm。 2）、鍍金層的厚度和質(zhì)量必須確保金線鍵合后拉力測試8g。 3）、PCB板制成成品后，要求表面無粘污，壓模后和膠體之間粘著性好,39,一類特制,SMDLED產(chǎn)品使用須知,1、為避免產(chǎn)品于運輸及儲存中吸濕,以鋁袋包裝防潮處理。 2、儲存條件 A、經(jīng)鋁袋包裝保存的產(chǎn)品存放條件。（溫度:528,濕度:60%RH以下）。 B、開封后的處理 1) 開封后48hr內(nèi)于以下環(huán)境條件使用(焊錫)溫度:528,濕度:60%RH以下 2) 開封后長期不使用的場所,要用防潮箱保存,另外再使用有效的干燥劑放入鋁袋內(nèi)并加以封裝,保存條件同A,并于14天內(nèi)使用。 3) 超出14天期間,須做以下烘烤處理才可使

13、用(請以限一次,40,一類特制,一個三維垂直結(jié)構(gòu)紅光LED芯片/SMD通電時的照片,圖1是秦皇島鵬遠公司與山東華光光電子合作研制的三維垂直結(jié)構(gòu)紅光LED芯片樣品,圖2 是沒有通電時所照的照片，從中很明顯的看出電極的形狀,圖3： 3-維藍光LED芯片/SMD樣品,此芯片不需要打金線，沒有焊盤，100%的利用發(fā)光層材料，也就沒有擋光現(xiàn)象，因此提高了發(fā)光效率。優(yōu)化的N電極使得電流的分布均勻，沒有電流擁塞現(xiàn)象，可以大電流驅(qū)動（例如數(shù)安培），出光均勻,41,一類特制,器件：目前市場上的SMD封裝尺寸大多為3020、3528、5050， 封裝膠水：基本都是硅膠，有良好的耐熱性能（對應(yīng)回流焊工藝及對應(yīng)目前功

14、率及發(fā)熱量不斷增加的芯片）。 現(xiàn)象：做好的產(chǎn)品在初期做點亮測試老化之后都有不錯的表現(xiàn)，隨著時間的推移，明明在抽檢都不錯的產(chǎn)品，到了應(yīng)用客戶開始應(yīng)用的時候或者不久之后，就發(fā)現(xiàn)有膠層和PPA支架剝離、LED變色（鍍銀層變黃發(fā)黑）的情況發(fā)生,LED(SMD封裝模式）變色及剝離現(xiàn)象分析,42,一類特制,1）PPA與支架剝離的原因 PPA中所添加的二氧化鈦因芯片所發(fā)出的藍光造成其引起的光觸媒作用、硅膠本身沒老化的情況下，PPA本身慢慢老化所造成的。 光觸媒作用會衍生出分解力與親水性的活動、光照射到二氧化鈦上。特別是光觸媒分解力具有分解有機物的能力。二氧化鈦吸收太陽光或照明光中的紫外線后、空氣中的氧氣（O

15、2）與e-（電子）、水（H2O）與H+各產(chǎn)生反應(yīng)。二氧化鈦表面會產(chǎn)生O2。超氧陰離子Superoxide ion）與OH（氫氧自由基Hydroxyl Radical）的兩種具有分解力的活性氧素。親水性是構(gòu)成二氧化鈦的鈦與水起反應(yīng)、二氧化鈦表面會產(chǎn)生與水、二氧化鈦的高反射率、一般在各種材料上作為非常協(xié)調(diào)的-OH（親水基,43,一類特制,2) LED變色 現(xiàn)階段大體分類為3類別。硫磺造成鍍銀層發(fā)生硫化銀而變色溴素造成鍍銀層發(fā)生溴化銀而變色鍍銀層附近存在無機碳(Carbon,分析 硅膠封裝材料、固晶材料并不含有S化合物、Br化合物, 硫化及溴化的發(fā)生取決于使用的環(huán)境。 環(huán)氧樹脂(Epoxy)等的有機物因熱及光的分解后的殘渣產(chǎn)生無機Carbon，在鍍銀層以銀膠等Epoxy系固晶膠作為藍光芯片的粘接場合較頻繁發(fā)生。 在沒有使用Epo