工藝流程工業(yè)工藝流程0001

1、LED 工業(yè)工藝流程一、導(dǎo)電膠、導(dǎo)電銀膠導(dǎo)電膠是 IED 生產(chǎn)封裝中不可或缺的一種膠水，其對(duì)導(dǎo)電銀漿的要求是導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能要好，剪切強(qiáng)度要大，并 且粘結(jié)力要強(qiáng)。UNINWELL 國際的導(dǎo)電膠和導(dǎo)電銀膠導(dǎo)電性好、剪切力強(qiáng)、流變性也很好、并且吸潮性低。特別適合大功率高高 亮度 LED 的封裝。特別是 UNINWELL 的 6886 系列導(dǎo)電銀膠，其導(dǎo)熱系數(shù)為： 25.8 剪切強(qiáng)度為： 14.7，堪稱行業(yè)之最。二、封裝工藝1. LED 的封裝的任務(wù)是將外引線連接到 LED 芯片的電極上，同時(shí)保護(hù)好 LED 芯片，并且起到提高光取出效率的作用。關(guān)鍵工序有裝 架、壓焊、封裝。2. LED 封裝形式LED

2、 封裝形式可以說是五花八門，主要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合采用相應(yīng)的外形尺寸，散熱對(duì)策和出光效果。 LED 按 封裝形式分類有 Lamp-LED 、 TOP-LED 、Side-LED 、 SMD-LED 、High-Power-LED 等。3. LED 封裝工藝流程4封裝工藝說明1. 芯片檢驗(yàn)鏡檢：材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑（ lockhill ）芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整2. 擴(kuò)片由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小（約 0.1mm），不利于后工序的操作。我們采用擴(kuò)片機(jī)對(duì)黏結(jié)芯片 的膜進(jìn)行擴(kuò)張，是 LED芯片的間距拉伸到約 0.6mm。也可以采用手工擴(kuò)張，但很容

3、易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問題。3. 點(diǎn)膠在 LED 支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。 （對(duì)于 GaAs、SiC 導(dǎo)電襯底， 具有背面電極的紅光、 黃光、黃綠芯片， 采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光 LED 芯片，采用絕緣膠來固定芯片。）工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求。LED 的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)材料4. 備膠和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在 LED 背面電極上，然后把背部帶銀膠的 LED 安裝在 LED 支架上。備 膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。5. 手工刺

4、片將擴(kuò)張后 LED 芯片（備膠或未備膠）安置在刺片臺(tái)的夾具上， LED 支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將 LED 芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝 多種芯片的產(chǎn)品 .6. 自動(dòng)裝架自動(dòng)裝架其實(shí)是結(jié)合了沾膠（點(diǎn)膠）和安裝芯片兩大步驟，先在 LED 支架上點(diǎn)上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸 嘴將 LED 芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對(duì)設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用 膠木吸嘴， 防止對(duì) LED 芯片表面的損傷， 特別是蘭、 綠色芯片必須用膠木的。 因

5、為鋼嘴會(huì)劃傷芯片表面的電流擴(kuò)散層。7. 燒結(jié)燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150C，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170 C, 1小時(shí)。絕緣膠一般150 C, 1小時(shí)。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔 2 小時(shí)（或 1 小時(shí)）打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得 再其它用途，防止污染。8. 壓焊壓焊的目的將電極引到 LED 芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。LED 的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。 右圖是鋁絲壓焊的過程， 先在 LED 芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再將鋁 絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金

6、絲球焊過程則在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過程類似。壓焊是 LED 封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝上主要需要監(jiān)控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力。對(duì)壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問題，如金（鋁）絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈刀（鋼嘴）選用、劈 刀（鋼嘴）運(yùn)動(dòng)軌跡等等。（下圖是同等條件下，兩種不同的劈刀壓出的焊點(diǎn)微觀照片，兩者在微觀結(jié)構(gòu)上存在差別， 從而影響著產(chǎn)品質(zhì)量。）我們?cè)谶@里不再累述。9. 點(diǎn)膠封裝 的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。（一般的 LED 無法通過氣密性試驗(yàn)） 如右圖所示的 TOP-LED 和 Side-LED 適 用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對(duì)操作水平要求很高（特別是白光

7、LED ），主要難點(diǎn)是對(duì)點(diǎn)膠量的控制，因?yàn)榄h(huán)氧在使用 過程中會(huì)變稠。白光 LED 的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問題。10. 灌膠封裝Lamp-LED 的封裝采用灌封的形式。 灌封的過程是先在 LED 成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧， 然后插入壓焊好的 LED 支 架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將 LED 從模腔中脫出即成型。11. 模壓封裝將壓焊好的 LED 支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機(jī)合模并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用 液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著膠道進(jìn)入各個(gè) LED 成型槽中并固化。12. 固化與后固化固化是指封裝環(huán)氧的固化，一般環(huán)氧固化條件在135C, 1小時(shí)。模壓

8、封裝一般在 150C, 4分鐘。13. 后固化后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對(duì)LED進(jìn)行熱老化。后固化對(duì)于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強(qiáng)度非常重要。一般條件為120 C, 4小時(shí)。14. 切筋和劃片由于 LED 在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個(gè)）， Lamp 封裝 LED 采用切筋切斷 LED 支架的連筋。 SMD-LED 則是 在一片 PCB 板上，需要?jiǎng)澠瑱C(jī)來完成分離工作。15. 測(cè)試測(cè)試 LED 的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸，同時(shí)根據(jù)客戶要求對(duì) LED 產(chǎn)品進(jìn)行分選。16. 包裝將成品進(jìn)行計(jì)數(shù)包裝。超高亮 LED 需要防靜電包裝LED行業(yè)塑料導(dǎo)熱材料與鋁材料對(duì)比報(bào)告LED結(jié)溫升高時(shí)，發(fā)光材

9、料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致 LED發(fā)生波長(zhǎng)變長(zhǎng)，顏色向紅色偏移。當(dāng) LED結(jié) 溫不超過其臨界溫度時(shí)，正向壓降隨溫度的變化是可逆的。 一旦LED的結(jié)溫超過器件所能承受的最高 臨界溫度時(shí)，LED的光輸出特性將會(huì)永久性的衰減。迪 AquaLite115 Im大功率芯片開于路燈薩遒燈、眥L日光燈管LED是繼白熾燈、熒光燈和HID燈之后的第四代新型光源。LED光源的出現(xiàn)和發(fā)展，將引發(fā)照 明領(lǐng)域的一次革命，具有劃時(shí)代的意義。概括的講，LED具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： LED是環(huán)保性能最好的光源。LED的眩光少，光譜中沒有多余的紫外線和紅外線，不含汞等有 害物質(zhì)，在運(yùn)輸、安裝和使用中不會(huì)破碎，廢棄物可回收，沒有污

10、染。 LED為固態(tài)冷光源，十分堅(jiān)固耐用壽命非常長(zhǎng)。 單色性好，色彩鮮艷豐富，燈光清晰柔和，并且可任意混合，從而使光色變幻多端。 體積小，重量輕，應(yīng)用靈活。 響應(yīng)速度快。白熾燈加電后需140-200ms的時(shí)間才能達(dá)到設(shè)定亮度，而 LED通電后無需熱啟動(dòng) 時(shí)間，燈亮?xí)r間僅約60ns。 發(fā)光效率高，能量消耗低，較同樣發(fā)光效率的白熾燈可節(jié)電80%基于以上優(yōu)點(diǎn)，LED燈具將會(huì)是照明行業(yè)的一大發(fā)展趨勢(shì)，用于室內(nèi)照明的大功率LED燈具在數(shù)量上也將有很大的發(fā)展。一、LED燈具散熱系統(tǒng)的作用當(dāng)電流通過LED時(shí)，其PN結(jié)的溫度將升高。結(jié)溫的變化勢(shì)必引起內(nèi)部電子和空穴濃度、禁帶寬 度和電子遷移率等微觀參數(shù)的變化，從

11、而使 LED的光輸出、發(fā)光波長(zhǎng)以及正向電壓等宏觀參數(shù)發(fā)生相 應(yīng)的變化。（禁帶寬度是指一個(gè)能帶寬度（單位是電子伏特（ev）.固體中電子的能量是不可以連續(xù)取 值的，而是一些不連續(xù)的能帶。要導(dǎo)電就要有自由電子存在。自由電子存在的能帶稱為導(dǎo)帶（能導(dǎo)電）被束縛的電子要成為自由電子，就必須獲得足夠能量從而躍遷到導(dǎo)帶，這個(gè)能量的最小值就是禁帶寬 度。）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)LED結(jié)溫升高時(shí)，發(fā)光材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致 LED發(fā)生波長(zhǎng)變長(zhǎng)，顏色向紅 色偏移。當(dāng)LED結(jié)溫不超過其臨界溫度時(shí)，正向壓降隨溫度的變化是可逆的。一旦 LED的結(jié)溫超過器 件所能承受的最高臨界溫度時(shí)，LED的光輸出特性將會(huì)永久性的衰減。下圖為結(jié)

12、溫不同時(shí)，光輸出與時(shí)間的關(guān)系，其中，紅色為結(jié)溫74C，藍(lán)色為結(jié)溫為63C。由圖可見，當(dāng)結(jié)溫為74C時(shí)，光輸出衰減到50%所需時(shí)間為2年，而結(jié)溫為63C時(shí)，這一時(shí)間即 增加到6年，可見結(jié)溫對(duì)LED使用壽命的影響是非常巨大的。綜上所述，在LED燈具中，散熱系統(tǒng)的作用就變的尤其重要。目前市場(chǎng)上大功率LED室內(nèi)照明燈具的散熱外殼基本全部為鋁，塑料導(dǎo)熱材料還處于初期起步階段。飛利浦MASTER LED MR16新式燈具成為了全球首例大功率LED應(yīng)用，其鋁制外殼被 Sta nylTC導(dǎo)熱塑料所取代，同樣達(dá)到了散熱的目的。下面兩張圖片中的鋁件雖然造型不同，起到的全部為散熱作用，圖一中燈具為大功率射燈，外殼

13、為鋁材料外表鍍鎳的散熱系統(tǒng)，圖二為蠟燭燈，中間部分為二次加工后用于散熱的鋁材料。下面圖片中為飛利浦公司推出的 MASTER LED MR16其散熱外殼材料為帝斯曼公司開發(fā)的 Sta nyl TC導(dǎo)熱塑料。、導(dǎo)熱塑料作為散熱系統(tǒng)材料的可行性在散熱系統(tǒng)方面，一直以來都是以鋁作為材料。塑料由于其導(dǎo)熱系數(shù)很小，不能滿足散熱要求， 所從未用在LED散熱領(lǐng)域。目前帝斯曼公司推出的新型導(dǎo)熱塑料在保持一般塑料材料的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上， 增加了它的導(dǎo)熱系數(shù)，使其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到一般塑料的10-50倍。鋁材料的導(dǎo)熱系數(shù)在200W/(mK)，關(guān)于材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度增加量的關(guān)系如下圖所示：1000B1/* t=20 kW/m;1

14、 mm2 mm3 rftfti 4 rnm5 rnm 20 mm、年國半導(dǎo)林離翎網(wǎng).-J wm.c h i na- led,netConvection limited由圖可見，在導(dǎo)熱系數(shù)小于5時(shí)，屬于熱傳導(dǎo)受限的情況，這種情況下導(dǎo)熱系數(shù)很小的變化都會(huì) 造溫度差很大的變化，一般的塑料導(dǎo)熱系數(shù)都在1以下，所以如果用于散熱系統(tǒng)將導(dǎo)致結(jié)溫的迅速上升，必然會(huì)降低LED燈具的使用壽命。在導(dǎo)熱系數(shù)大于 5時(shí)，屬于對(duì)流受限情況，由圖可見當(dāng)材料厚 度在5mn及以下的情況下，導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度差的影響都是趨近于0,所以此時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)是5W/mK或者200W/mK寸結(jié)溫的影響已經(jīng)相差不大了。為了滿足不同情況下對(duì)材料導(dǎo)熱系

15、數(shù)的要求，帝斯曼公司此 次研發(fā)的新型導(dǎo)熱塑料中材料的導(dǎo)熱系數(shù)分不同等級(jí)，其中白色導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為2, 4, 6,8,而黑色的導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為 10, 15,最高可達(dá)18W/mK可以滿足一般大功率LED燈具對(duì) 散熱效果的要求。、塑料導(dǎo)熱材料與鋁材優(yōu)劣對(duì)比鋁材料雖然作為散熱系統(tǒng)技術(shù)方面已經(jīng)比較成熟，但仍有一些不足，同樣塑料導(dǎo)熱材料也不是完全沒有缺點(diǎn)，以下就是兩者的優(yōu)劣比較。首先是塑料導(dǎo)熱材料相對(duì)鋁來說存在的優(yōu)點(diǎn)：（1）質(zhì)量輕在室內(nèi)照明中，燈具的重量對(duì)多方面都有影響，比如重量增加會(huì)加大燈具的安裝、運(yùn)輸難度，也會(huì)對(duì)人身安全造成隱患等。純鋁的密度為 2700kg/m3 ，鋁合金的密度將會(huì)

16、更 大，而導(dǎo)熱塑料的密度為 1420 kg/m3 左右，約為鋁合金的一半，所以在外形相同的情況下，重量 也僅為鋁合金的一半左右。（2）更加環(huán)保和安全在塑料外殼的生產(chǎn)過程中，幾乎不會(huì)產(chǎn)生什么有毒污染，而鋁殼在生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)有電鍍的工序，而電鍍產(chǎn)生的廢液中的金屬會(huì)對(duì)水源和土壤造成嚴(yán)重的污染。安全方 面塑料為絕緣材質(zhì)，不用擔(dān)心因?yàn)闊舻耐鈿?dǎo)電而產(chǎn)生的安全隱患。在耐高壓測(cè)試方面，塑料具有絕 對(duì)的優(yōu)勢(shì)。（3）提高設(shè)計(jì)自由度塑料的流動(dòng)性很好，所以可以生產(chǎn)很薄的部件，以及設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的形狀。鋁殼的主要生產(chǎn)方法是壓鑄或拉伸成型，在生產(chǎn)過程中無法進(jìn)行較復(fù)雜形狀的加工。另外 在表觀效果來說，注塑產(chǎn)品會(huì)更加漂亮，還可

17、以加上與其它企業(yè)不同的自身標(biāo)志。（ 4）加工方便，效率更高塑料導(dǎo)熱材料與其他塑料件一樣，可以一次成型，無需后加工，而且在注塑成型時(shí)，模具可設(shè)計(jì)為一出四，所以工作效率很高。鋁材料在擠出成型后往往還要有 去毛邊的程序，如果對(duì)外形的要求比較高的話，鋁材料還要進(jìn)行鍍鎳等工序，加工周期還將增長(zhǎng)。（5）啟動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化在外殼為鋁合金時(shí)，由于外殼導(dǎo)電，內(nèi)部必須采用隔離啟動(dòng)系統(tǒng)，塑料本身絕緣，沒所以用作散熱系統(tǒng)時(shí)可以采用非隔離啟動(dòng)系統(tǒng)，由于非隔離系統(tǒng)相對(duì)于隔離系統(tǒng)來 說不僅成本較低而且體積較小，這樣不僅可以降低成本而且所占空間會(huì)更小。（6）降低系統(tǒng)成本就單價(jià)來說，單位質(zhì)量的導(dǎo)熱塑料價(jià)格必然是高于鋁的，但系統(tǒng)成本卻持平或較低， 且數(shù)量越大， 塑料的成本優(yōu)勢(shì)越明顯。 另外，塑料導(dǎo)熱材料目前處于一個(gè)初級(jí)階段， 將來的價(jià)格隨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品量的增加一定會(huì)降低，而鋁作為有色金屬的價(jià)格卻不太可能有明顯的 降低。塑料降低成本主要體現(xiàn)在加工費(fèi)用