LED封裝介紹學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1LED封裝介紹封裝介紹第一頁，編輯于星期六：十八點 七分。常見的分類常見的分類SMD-CHIPSMD-TOP食人魚大功率DisplaylampCOB集成組件第1頁/共45頁第二頁，編輯于星期六：十八點 七分。第2頁/共45頁第三頁，編輯于星期六：十八點 七分。GaAs/GaAsAlGaAs/GaAsAlGaAs/AlGaAs850nm940nm紅外線不可見光不可見光GaInN/Sapphire455nm485nm高亮度藍(lán)GaInN/Sapphire490nm540nm高亮度藍(lán)綠/綠AlGaInP/GaAs高亮度綠GaP/GaP555nm560nm綠AlGaInP/GaAs高亮度黃綠Ga

2、P/GaP569nm575nm黃綠AlGaInP/GaAs高亮度黃GaAsP/GaP585nm600nm黃AlGaInP/GaAs高亮度橙GaAsP/GaP605nm622nm橙AlGaInP/GaAs630nm645nm高亮度紅AlGaAs/GaAs645nm655nm紅可見光可見光結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)波長波長顏色顏色類別類別晶片晶片材料材料二元晶片二元晶片GaAs、GaP、GaN三元晶片三元晶片GaAsP、GaAlAs四元晶片四元晶片AlGalnP、GaAsP/GaP、AlGalnN第3頁/共45頁第四頁，編輯于星期六：十八點 七分。完整的LED芯片制造工藝注：通過薄膜技術(shù)直接制備LED外延發(fā)光層，L

3、ED正裝芯片與倒裝芯片區(qū)別只在于外延后期的電極制備。外延片制作外延片制作pn結(jié)決定發(fā)光波段電極制作電極制作實現(xiàn)外延片電氣連接外延片分割外延片分割分割含電極的外延片，獲得LED芯片pn電極電極外延發(fā)光層外延發(fā)光層第4頁/共45頁第五頁，編輯于星期六：十八點 七分。電子阻擋層GaN緩沖層n型GaNInGaN/GaN多層量子井p型GaN第5頁/共45頁第六頁，編輯于星期六：十八點 七分。外延片ITO導(dǎo)電膜制作pn電極制作第6頁/共45頁第七頁，編輯于星期六：十八點 七分。芯片（單片）主要性能參數(shù)芯片（單片）主要性能參數(shù)最大正向直流電流（IFm）最大反向電壓（VRm）正向工作電流If工作環(huán)境（topm

4、）正向工作電壓VF允許功耗（Pm）發(fā)光強度IVV-I特性光譜半寬度發(fā)光平面角及視角全彩屏芯片構(gòu)成全彩色(full color)芯片組成：紅色、黃綠色 ( 波長 570nm) 、藍(lán)色。真彩色(nature color)芯片構(gòu)成：紅色、純綠色（波長 525nm）、藍(lán)色。目前顯示屏用LED最好的顏色搭配紅色620-630nm、綠色520-530nm、藍(lán)色465-475nm。注：波段波動范圍可根據(jù)實際需要縮小，比如紅色以3nm為一檔、藍(lán)綠以2.5nm為一檔。第7頁/共45頁第八頁，編輯于星期六：十八點 七分。地區(qū)地區(qū)廠家廠家/品牌品牌大陸大陸三安光電、華燦光電、世紀(jì)晶源、清芯光電、上海藍(lán)光、晶能光電、

5、晶科電子、晶達(dá)光電、深圳方大等。臺灣臺灣晶元光電、億光、廣稼光電、華上、光磊、鼎元、光鼎、光寶、晶發(fā)、奇力、鉅新等。國外國外科銳（CREE）、日亞化學(xué)（Nichia）、歐司朗（Osram）、豐田合成、惠普（HP），大洋日酸、東芝、昭和電工（SDK）、Lumileds、旭明（Smileds）、首爾半導(dǎo)體等。芯片顏色芯片顏色廠家廠家/品牌品牌紅紅Lumileds、三安、華燦、億光、晶元、日亞、科銳等。綠綠科銳、日亞、三安、華燦、晶元等。藍(lán)藍(lán)科銳、日亞、三安、華燦、晶元等。第8頁/共45頁第九頁，編輯于星期六：十八點 七分。PLCC支架的基本結(jié)構(gòu)支架選址主要有以下幾個方面：支架選址主要有以下幾個方面

6、：1：塑料（：塑料（PPA）部分的吸潮性，）部分的吸潮性，塑料的耐熱性，塑料與環(huán)氧樹脂膠塑料的耐熱性，塑料與環(huán)氧樹脂膠水的結(jié)合性能。水的結(jié)合性能。2：金屬基板部分，主要關(guān)注基板材：金屬基板部分，主要關(guān)注基板材質(zhì)，基板燈杯底部表面，支架外部引質(zhì)，基板燈杯底部表面，支架外部引腳部分的鍍層厚度，鍍層表面處理，腳部分的鍍層厚度，鍍層表面處理，耐熱性能。耐熱性能。3支架整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，支架塑支架整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，支架塑料與金屬引腳的結(jié)合性能，燈杯整料與金屬引腳的結(jié)合性能，燈杯整體與環(huán)氧樹脂的結(jié)合性能，回流焊體與環(huán)氧樹脂的結(jié)合性能，回流焊后整體的穩(wěn)定性能。后整體的穩(wěn)定性能。第9頁/共45頁第十頁，編輯于

7、星期六：十八點 七分。PPA的性能 PPA：改性聚對苯二酰對苯二胺（PPA）塑料的熱變形溫度高達(dá)300以上，連續(xù)使用溫度可達(dá)170，能滿所需的短期和長期的熱性能。它可在寬廣的溫度范圍內(nèi)和高濕度環(huán)境中保持其優(yōu)越的機械性特性強度、硬度。具有很好的反光性，以及耐化學(xué)腐蝕等特性。 PPA具有很強的吸潮特性（0.1%） ，為改善支架吸潮特性，目前很多戶外用LED支架采用PCT、HT3等材料替代PPA材料金屬引腳性能基板材料為銅合金，目前常規(guī)產(chǎn)品厚度為0.15mm，最早的是用銅材，現(xiàn)在為節(jié)約成本低端用鐵材料鍍層，支架基板表面采用鍍銀處理，支架燈杯底部鍍層厚度為100-120，管腳鍍層厚度一般為60 。底部

8、鍍層作用為增強散熱及芯片金線的可焊性，管腳銀層作用是保證可焊性1m=39.47 第10頁/共45頁第十一頁，編輯于星期六：十八點 七分?；寤宄煞殖煞植ＡЩ瘻囟炔ＡЩ瘻囟?膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)(ppm/)熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率（W/mK）耐熱性耐熱性/應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍FR-4 PCB環(huán)氧樹脂/玻璃纖維覆30.4130低功率0.5WBT基板基板BT樹脂覆銅255330141.0160230中功率1.0W常用于SMDLED及燈珠封裝MCPCB（金屬芯印刷電（金屬芯印刷電路板）路板）金屬材料（銅鋁）+樹05.0300)高功率13W常用于LED集成封裝（COB）

9、AlN3.5620170DPC（直接鍍銅基板）（直接鍍銅基板）銅+陶瓷（LTCC）5720190DBC（直接鍵合銅基板）（直接鍵合銅基板）銅+陶瓷（LTCC）4.97.520170高功率110W（COB）鋁基板鋁基板合金鋁2325150230第11頁/共45頁第十二頁，編輯于星期六：十八點 七分。材料材料主要成分主要成分應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍粘結(jié)原理粘結(jié)原理固晶絕緣膠固晶絕緣膠絕緣高分子（環(huán)氧樹脂）藍(lán)白光、綠光芯片及要求電絕緣的封裝環(huán)氧系列高分子材料的環(huán)氧基團對金屬類、陶瓷類及樹脂類材料具有很高的吸附能力，固晶絕緣膠與導(dǎo)電銀膠均是通過環(huán)氧類材料在高溫聚合反應(yīng)時在材料界面處形成強有力的吸附力，在適當(dāng)?shù)?/p>

10、壓力下完成部件/器件的粘結(jié)/連接。固晶導(dǎo)電膠固晶導(dǎo)電膠導(dǎo)電銀膠導(dǎo)電銀膠環(huán)氧樹脂+銀粉單電極芯片，如GaAs、SiC導(dǎo)電襯底的紅光、黃光及黃綠LED芯片封裝。固晶錫膏固晶錫膏AuSnCu/Ag合金與導(dǎo)電銀膠應(yīng)用類似，目前在應(yīng)用較為廣泛，該材料對回流溫度較高，且對芯片及基板焊接點材料有要求。固晶錫膏是通過升溫熔化后將晶片與熱沉融合一體，芯片的背金層和支架的鍍層金屬在錫膏熔融過程與錫膏金屬發(fā)生反應(yīng)，固晶錫膏的熔點為217，采用鏈?zhǔn)交亓骱笝C回流固化。第12頁/共45頁第十三頁，編輯于星期六：十八點 七分。材料材料材料關(guān)鍵性能材料關(guān)鍵性能固晶導(dǎo)電膠導(dǎo)電銀膠導(dǎo)電銀膠導(dǎo)電系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、體電阻率

11、、粘結(jié)強度、粘度、固化時間、固化溫度、固化方式、硬度、熱阻、導(dǎo)電顆粒粒徑等。固晶錫膏固晶錫膏固晶絕緣膠（透明）固晶絕緣膠（透明）固化時間、固化溫度、熱膨脹系數(shù)、硬度、擊穿電壓、電阻率、導(dǎo)熱系數(shù)、粘結(jié)強度、粘度等。第13頁/共45頁第十四頁，編輯于星期六：十八點 七分。材料材料成分成分性能參數(shù)性能參數(shù)應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍成本成本有機硅系列硅膠（橡膠）硅膠（橡膠）易成型、高折射率及透光度、抗紫外線強、熱穩(wěn)定性好、力學(xué)性能優(yōu)異（固化前后）、玻 璃 化 溫 度 分 布 廣（彈性可塑性好）、易脫泡、低膨脹系數(shù)更適用于高端封裝、自動點膠封裝價 格 普 遍 較 貴（多為國外品牌，典型代表：信越與道康寧）硅樹脂硅

12、樹脂環(huán)氧系列環(huán)氧樹脂、膠餅環(huán)氧樹脂、膠餅（molding膠）膠）粘度高（較難脫泡）、抗紫外線較差（易發(fā)黃）、脆性大、熱膨脹系數(shù)較高、熱穩(wěn)定性較差低端、低熱量封裝，是常用的molding膠相對有機硅系列成本要低很多材料材料關(guān)鍵性能參數(shù)關(guān)鍵性能參數(shù)有機硅系列有機硅系列組分?jǐn)?shù)（一般為AB雙組份）、組分粘度、混合比例（固化）、混合粘度、可操作時間（25）、硬度、折射率、透光率（透明度）、熱膨脹系數(shù)、抗紫外線能力、拉伸強度、抗彎強度、固化后收縮率、長期使用溫度、針入度（密封性）等。環(huán)氧系列環(huán)氧系列第14頁/共45頁第十五頁，編輯于星期六：十八點 七分。金線材質(zhì)：金線材質(zhì)：LED用金線的材質(zhì)一般含金量為用

13、金線的材質(zhì)一般含金量為99.99金線用途：利用其含金量高材質(zhì)較軟、易變形金線用途：利用其含金量高材質(zhì)較軟、易變形且導(dǎo)電性好、散熱性好的特性，讓晶片與支架且導(dǎo)電性好、散熱性好的特性，讓晶片與支架間形成一閉合電路。間形成一閉合電路。金線根據(jù)型號不同，具有不同的機械金線根據(jù)型號不同，具有不同的機械性能，一般在小功率焊接時采用低線性能，一般在小功率焊接時采用低線弧金線進(jìn)行焊接，如：弧金線進(jìn)行焊接，如：HD5.KG3，目，目前小功率一般采用前小功率一般采用0.8mil直徑金線直徑金線.金線價格計算：上海黃金交易所黃金報價金線價格計算：上海黃金交易所黃金報價*百米系數(shù)百米系數(shù)+百米加工價格百米加工價格 例

14、如：例如：一百米一百米0.8mil價格價格=296*0.801+10=247.096第15頁/共45頁第十六頁，編輯于星期六：十八點 七分。支架點固晶膠固晶焊線點膠第16頁/共45頁第十七頁，編輯于星期六：十八點 七分。第17頁/共45頁第十八頁，編輯于星期六：十八點 七分。進(jìn)料檢驗進(jìn)料檢驗固晶固晶焊線焊線剝料剝料點膠點膠分光分光包裝包裝擴晶固晶烘烤配膠點膠烘烤支架預(yù)熱電漿清洗焊線選擇模具剝料校正機臺分光載帶編帶除濕真空包裝外觀第18頁/共45頁第十九頁，編輯于星期六：十八點 七分。第19頁/共45頁第二十頁，編輯于星期六：十八點 七分。支架除濕支架除濕固晶固晶裝支架裝支架QC擴晶擴晶烘烤烘烤

15、NGOK固晶膠解凍固晶膠解凍烘烤固晶膠解凍第20頁/共45頁第二十一頁，編輯于星期六：十八點 七分。*控制參數(shù)：固晶膠解凍(室溫密封瓶裝1小時，針筒裝0.5小時) 膠量(銀膠1/2-1/3芯片高度，絕緣膠1/3-1/4芯片高度，四面包膠) 固晶位置（固晶中心區(qū)）其他外觀(表面?zhèn)让嬲衬z等) 烘烤溫度時間(依固晶膠規(guī)格，一般150-170/1-2H) 固晶推力（銀膠100g，絕緣膠250g）*設(shè)備調(diào)整參數(shù)：主要參數(shù)主要參數(shù)調(diào)整范圍調(diào)整范圍影響影響頂針上升高度/延時約1個藍(lán)光芯片高度/10-50ms1.能否成功吸取芯片2.固晶位置及平整3.芯片破損取膠高度/延時自動測試弱減/0-50ms1.膠量2.

16、拉絲點膠高度/延時自動測試弱加/0-50ms取晶高度/延時自動測試/0-30ms1.能否成功吸取芯片2.固晶位置及平整固晶高度/延時自動測試/0-30ms固晶位置及平整第21頁/共45頁第二十二頁，編輯于星期六：十八點 七分。調(diào)機調(diào)機QC焊線焊線NGOK支架電漿清洗支架電漿清洗第22頁/共45頁第二十三頁，編輯于星期六：十八點 七分。第23頁/共45頁第二十四頁，編輯于星期六：十八點 七分。第24頁/共45頁第二十五頁，編輯于星期六：十八點 七分。第25頁/共45頁第二十六頁，編輯于星期六：十八點 七分。*主要控制參數(shù)：金線拉力 1.0mil線徑要求8g， 推金球后殘金量50% 線弧外形 弧高

17、h=150-250um；直線段60um 金球外形 大小80-110%焊盤面積； 厚度12-22um 金線頸部不能損傷第26頁/共45頁第二十七頁，編輯于星期六：十八點 七分。*主要控制參數(shù)：金線拉力 1.0mil線徑要求8g， 推金球后殘金量50% 線弧外形 弧高h(yuǎn)=150-250um；直線段60um 金球外形 大小80-110%焊盤面積； 厚度12-22um 金線頸部不能損傷第27頁/共45頁第二十八頁，編輯于星期六：十八點 七分。武藏桌面式點膠機道康寧硅膠宏大熒光粉第28頁/共45頁第二十九頁，編輯于星期六：十八點 七分。支架預(yù)熱支架預(yù)熱點膠點膠裝支架裝支架配膠配膠攪拌攪拌抽真空抽真空烘烤

18、烘烤配膠(粉)點膠(粉)真空攪拌脫泡烘烤第29頁/共45頁第三十頁，編輯于星期六：十八點 七分。*主要控制參數(shù)：點膠位置(靠近支架一角) 選用高精度點膠頭 膠量(85-95%碗杯高度) 膠水固化(依膠水規(guī)格,如SCR-1016 100/1h+150/5h) 支架除濕溫度時間（150/1h）*設(shè)備調(diào)整參數(shù)：點膠位置， 點膠量，點膠速度，氣壓 *主要控制參數(shù)：各類外觀不良外觀外觀第30頁/共45頁第三十一頁，編輯于星期六：十八點 七分。調(diào)機調(diào)機QC剝料剝料NGOK更換模具更換模具試剝試剝*作業(yè)注意事項：1.剝料前注意感應(yīng)器是否良好2.機臺一人操作不能兩人同時操作3.剝料前注意模具刀口是否有損傷4.

19、注意模具清潔，作業(yè)過程中手不能伸入感應(yīng)區(qū)主要控制參數(shù)：支架損傷，毛邊第31頁/共45頁第三十二頁，編輯于星期六：十八點 七分。調(diào)機調(diào)機QC分光分光NGOK標(biāo)準(zhǔn)件校正機臺標(biāo)準(zhǔn)件校正機臺設(shè)設(shè)BIN*主要控制參數(shù)：光電參數(shù)是否符合規(guī)格 顏色、亮度一致性電壓：紅黃光0.1V/檔；藍(lán)綠白光0.2V/檔波長：紅光3nm/檔；藍(lán)綠光2.5nm/檔；黃光2nm/檔亮度：1.2倍率/檔或1.1倍率/檔第32頁/共45頁第三十三頁，編輯于星期六：十八點 七分。*主要控制參數(shù)：包裝的整齊性，準(zhǔn)確性調(diào)機調(diào)機QC編帶編帶NGOK更換載帶更換載帶編帶編帶孔帶余隙控制在0.15 mm0.3mm注意孔帶變形/腳斷/卡料/橫料/側(cè)料/背朝天等不良第33頁/共45頁第三十四頁，編輯于星期六：十八點 七分。*外觀主要控制參數(shù)：1.材料的各類外觀不良 2.載帶包裝的整齊性，準(zhǔn)確性真空包裝機*包裝主要控制參數(shù)：1.包裝前低溫除濕653/12H 2.包裝封口要平整，不能內(nèi)含空氣除濕除濕OQCOK外觀檢驗外觀檢驗真空包裝真空包裝OK入庫入庫NG第34頁/共45頁第三十五頁，編輯于星期六：十八點 七分。第35頁/共45頁第三十六頁，編輯于星期六：十八點 七分。Top SMD封裝流程 固晶焊線點膠外觀剝料分光編帶包裝Chip SMD封裝流程 固晶焊線封膠切割