LED封裝工藝流程

闡述LED產(chǎn)品封裝工藝流程03、點膠在LED支架的相應(yīng)位置點上銀膠或絕緣膠。（對于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。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來固定芯片。）06、自動裝架自動裝架其實是結(jié)合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時對設(shè)備的沾膠及安裝精度進行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。07、燒結(jié)燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進行監(jiān)控，防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時間2小時。根據(jù)實際情況可以調(diào)整到170℃，1小時。絕緣膠一般150℃，1小時。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）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。08、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，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，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，焊點形狀，拉力。對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）運動軌跡等等。（下圖是同等條件下，兩種不同的劈刀壓出的焊點微觀照片，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。）我們在這里不再累述。09、點膠封裝LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點。設(shè)計上主要是對材料的選型，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）如右圖所示的TOP-LED和Side-LED適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點是對點膠量的控制，因為環(huán)氧在使用過程中會變稠。白光LED的點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)氧順著膠道進入各個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135℃，1小時。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。13、后固化后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時對LED進行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要。一般條件為120℃，4小時。14、切筋和劃片由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個），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，需要劃片機來完成分離工作。15、測試測試LED的光電參數(shù)、檢驗外形尺寸，同時根據(jù)客戶要求對LED產(chǎn)品進行分選。16、包裝將成品進行計數(shù)包裝，藍/白/綠超高亮LED需要防靜電包裝。LED結(jié)溫產(chǎn)生的原因及降低結(jié)溫的途徑1、什么是LED的結(jié)溫？LED的基本結(jié)構(gòu)是一個半導(dǎo)體的P—N結(jié)。實驗指出，當電流流過LED元件時，P—N結(jié)的溫度將上升，嚴格意義上說，就把P—N結(jié)區(qū)的溫度定義為LED的結(jié)溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結(jié)溫。2、產(chǎn)生LED結(jié)溫的原因有哪些？在LED工作時，可存在以下五種情況促使結(jié)溫不同程度的上升：A、元件不良的電極結(jié)構(gòu)，視窗層襯底或結(jié)區(qū)的材料以及導(dǎo)電銀膠等均存在一定的電阻值，這些電阻相互壘加，構(gòu)成LED元件的串聯(lián)電阻。當電流流過P—N結(jié)時，同時也會流過這些電阻，從而產(chǎn)生焦耳熱，引致芯片溫度或結(jié)溫的升高。B、由于P—N結(jié)不可能極端完美，元件的注人效率不會達到100％，也即是說，在LED工作時除P區(qū)向N區(qū)注入電荷(空穴)外，N區(qū)也會向P區(qū)注人電荷(電子)，一般情況下，后一類的電荷注人不會產(chǎn)生光電效應(yīng)，而以發(fā)熱的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入電荷，也不會全部變成光，有一部分與結(jié)區(qū)的雜質(zhì)或缺陷相結(jié)合，最終也會變成熱。C、實踐證明，出光效率的限制是導(dǎo)致LED結(jié)溫升高的主要原因。目前，先進的材料生長與元件制造工藝已能使LED極大多數(shù)輸入電能轉(zhuǎn)換成光輻射能，然而由于LED芯片材料與周圍介質(zhì)相比，具有大得多的折射系數(shù)，致使芯片內(nèi)部產(chǎn)生的極大部分光子(>90％)無法順利地溢出介面，而在芯片與介質(zhì)介面產(chǎn)生全反射，返回芯片內(nèi)部并通過多次內(nèi)部反射最終被芯片材料或襯底吸收，并以晶格振動的形式變成熱，促使結(jié)溫升高。D、顯然，LED元件的熱散失能力是決定結(jié)溫高低的又一個關(guān)鍵條件。散熱能力強時，結(jié)溫下降，反之，散熱能力差時結(jié)溫將上升。由于環(huán)氧膠是低熱導(dǎo)材料，因此P—N結(jié)處產(chǎn)生的熱量很難通過透明環(huán)氧向上散發(fā)到環(huán)境中去，大部分熱量通過襯底、銀漿、管殼、環(huán)氧粘接層，PCB與熱沉向下發(fā)散。顯然，相關(guān)材料的導(dǎo)熱能力將直接影響元件的熱散失效率。一個普通型的LED，從P—N結(jié)區(qū)到環(huán)境溫度的總熱阻在300到600℃／w之間，對于一個具有良好結(jié)構(gòu)的功率型LED元件，其總熱阻約為15到30℃／W。巨大的熱阻差異表明普通型LED元件只能在很小的輸入功率條件下，才能正常地工作，而功率型元件的耗散功率可大到瓦級甚至更高。3、降低LED結(jié)溫的途徑有哪些？A、減少LED本身的熱阻；B、良好的二次散熱機構(gòu)；C、減少LED與二次散熱機構(gòu)安裝介面之間的熱阻；D、控制額定輸入功率;E、降低環(huán)境溫度LED的輸入功率是元件熱效應(yīng)的唯一來源，能量的一部分變成了輻射光能，其余部分最終均變成了熱，從而抬升了元件的溫度。顯然，減小LED溫升效應(yīng)的主要方法，一是設(shè)法提高元件的電光轉(zhuǎn)換效率（又稱外量子效率），使盡可能多的輸入功率轉(zhuǎn)變成光能，另一個重要的途徑是設(shè)法提高元件的熱散失能力，使結(jié)溫產(chǎn)生的熱，通過各種途徑散發(fā)到周圍環(huán)境中去。LED產(chǎn)品的封裝有很多的步驟，下文將具體介紹各個步驟。一、生產(chǎn)工藝1.生產(chǎn)：a)清洗：采用超聲波清洗PCB或LED產(chǎn)品支架，并烘干。b)裝架：在LED產(chǎn)品管芯（大圓片）底部電極備上銀膠后進行擴張，將擴張后的管芯（大圓片）安置在刺晶臺上，在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個一個安裝在PCB或LED產(chǎn)品支架相應(yīng)的焊盤上，隨后進行燒結(jié)使銀膠固化。c)壓焊：用鋁絲或金絲焊機將電極連接到LED產(chǎn)品管芯上，以作電流注入的引線。LED產(chǎn)品直接安裝在PCB上的，一般采用鋁絲焊機。（制作白光TOP-LED產(chǎn)品需要金線焊機）d)封裝：通過點膠，用環(huán)氧將LED產(chǎn)品管芯和焊線保護起來。在PCB板上點膠，對固化后膠體形狀有嚴格要求，這直接關(guān)系到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔點熒光粉（白光LED產(chǎn)品）的任務(wù)。e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED產(chǎn)品或其它已封裝的LED產(chǎn)品，則在裝配工藝之前，需要將LED產(chǎn)品焊接到PCB板上。f)切膜：用沖床模切背光源所需的各種擴散膜、反光膜等。g)裝配：根據(jù)圖紙要求，將背光源的各種材料手工安裝正確的位置。h)測試：檢查背光源光電參數(shù)及出光均勻性是否良好。2.包裝：將成品按要求包裝、入庫。二、封裝工藝1.LED產(chǎn)品的封裝的任務(wù)是將外引線連接到LED產(chǎn)品芯片的電極上，同時保護好LED產(chǎn)品芯片，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產(chǎn)品封裝形式LED產(chǎn)品封裝形式可以說是五花八門，主要根據(jù)不同的應(yīng)用場合采用相應(yīng)的外形尺寸，散熱對策和出光效果。LED產(chǎn)品按封裝形式分類有Lamp-LED產(chǎn)品、TOP-LED產(chǎn)品、Side-LED產(chǎn)品、SMD-LED產(chǎn)品、High-Power-LED產(chǎn)品等。3.LED產(chǎn)品封裝工藝流程a)芯片檢驗鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑（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b)擴片由于LED產(chǎn)品芯片在劃片后依然排列緊密間距很?。s0.1mm），不利于后工序的操作。我們采用擴片機對黏結(jié)芯片的膜進行擴張，是LED產(chǎn)品芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。c)點膠在LED產(chǎn)品支架的相應(yīng)位置點上銀膠或絕緣膠。（對于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。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED產(chǎn)品芯片，采用絕緣膠來固定芯片。）工藝難點在于點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。d)備膠和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠涂在LED產(chǎn)品背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED產(chǎn)品安裝在LED產(chǎn)品支架上。備膠的效率遠高于點膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。e)手工刺片將擴張后LED產(chǎn)品芯片（備膠或未備膠）安置在刺片臺的夾具上，LED產(chǎn)品支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED產(chǎn)品芯片一個一個刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便于隨時更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。f)自動裝架自動裝架其實是結(jié)合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED產(chǎn)品支架上點上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED產(chǎn)品芯片吸起移動位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時對設(shè)備的沾膠及安裝精度進行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED產(chǎn)品芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。g)燒結(jié)燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進行監(jiān)控，防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時間2小時。根據(jù)實際情況可以調(diào)整到170℃，1小時。絕緣膠一般150℃，1小時。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。h)壓焊壓焊的目的將電極引到LED產(chǎn)品芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。LED產(chǎn)品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產(chǎn)品芯片電極上壓上第一點，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其余過程類似。壓焊是LED產(chǎn)品封裝技術(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，焊點形狀，拉力。對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）運動軌跡等等。（下圖是同等條件下，兩種不同的劈刀壓出的焊點微觀照片，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。）我們在這里不再累述。i)點膠封裝LED產(chǎn)品的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種?；旧瞎に嚳刂频碾y點是氣泡、多缺料、黑點。設(shè)計上主要是對材料的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。（一般的LED產(chǎn)品無法通過氣密性試驗）如右圖所示的TOP-LED產(chǎn)品和Side-LED產(chǎn)品適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高（特別是白光LED產(chǎn)品），主要難點是對點膠量的控制，因為環(huán)氧在使用過程中會變稠。白光LED產(chǎn)品的點膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問題。j)灌膠封裝Lamp-LED產(chǎn)品的封裝采用灌封的形式。灌封的過程是先在LED產(chǎn)品成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的LED產(chǎn)品支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將LED產(chǎn)品從模腔中脫出即成型。k)模壓封裝將壓焊好的LED產(chǎn)品支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機合模并抽真空，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)氧順著膠道進入各個LED產(chǎn)品成型槽中并固化。l)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135℃，1小時。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。m)后固化后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時對LED產(chǎn)品進行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要。一般條件為120℃，4小時。n)切筋和劃片由于LED產(chǎn)品在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個），Lamp封裝LED產(chǎn)品采用切筋切斷LED產(chǎn)品支架的連筋。SMD-LED產(chǎn)品則是在一片PCB板上，需要劃片機來完成分離工作。o)測試測試LED產(chǎn)品的光電參數(shù)、檢驗外形尺寸，同時根據(jù)客戶要求對LED產(chǎn)品產(chǎn)品進行分選。p)包裝將成品進行計數(shù)包裝。超高亮LED產(chǎn)品需要防靜電包裝。一、LED生產(chǎn)工藝1、工藝：a）清洗：采用超聲波清洗PCB或LED支架，并烘干。b）裝架：在LED管芯底部電極備上銀膠后進行擴張，將擴張后的管芯安置在刺晶臺上，在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個一個安裝在PCB或LED相應(yīng)的焊盤上，隨后進行燒結(jié)使銀膠固化。c）壓焊：用鋁絲或金絲焊機將電極連接到LED管芯上，以作電流注入的引線。LED直接安裝在PCB上的，一般采用鋁絲焊機。d）封裝：通過點膠，用環(huán)氧將LED管芯和焊線保護起來。在PCB板上點膠，對固化后膠體形狀有嚴格要求，這直接關(guān)系到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔點熒光粉的任務(wù)。e）焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封裝的LED,則在裝配工藝之前，需要將LED焊接到PCB板上。f）切膜：用沖床模切背光源所需的各種擴散膜、反光膜等。g）裝配：根據(jù)圖紙要求，將背光源的各種材料手工安裝正確的位置。h）測試：檢查背光源光電參數(shù)及出光均勻性是否良好。I）包裝：將成品按要求包裝、入庫。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，同時保護好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封裝形式可以說是五花八門，主要根據(jù)不同的應(yīng)用場合采用相應(yīng)的外形尺寸，散熱對策和出光效果。LED按封裝形式分類有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。3、LED封裝工藝流程三：封裝工藝說明1、芯片檢驗鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑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、擴片由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小，不利于后工序的操作。我們采用擴片機對黏結(jié)芯片的膜進行擴張，是LED芯片的間距拉伸到約0.6mm.也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。3、點膠在LED支架的相應(yīng)位置點上銀膠或絕緣膠。工藝難點在于點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。4、備膠和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高于點膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。5、手工刺片將擴張后LED芯片安置在刺片臺的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個一個刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便于隨時更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。6、自動裝架自動裝架其實是結(jié)合了沾膠和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠，然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時對設(shè)備的沾膠及安裝精度進行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。7、燒結(jié)燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進行監(jiān)控，防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時間2小時。根據(jù)實際情況可以調(diào)整到170℃，1小時。絕緣膠一般150℃，1小時。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，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，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓