SMD貼片型LED的封裝史上最全不看后悔

SMD（貼片型）LED的封裝

一、表面貼片二極管（SMD）2021/5/91

具有體積小、散射角大、發(fā)光均勻性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。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(chē)載用途等的高亮度薄型封裝的產(chǎn)品系列。特別是手機(jī)、筆記本電腦等。1、表面貼片二極管（SMD）2021/5/922、SMDLED外形1）早期：帶透明塑料體的SOT-23改進(jìn)型，外形尺寸3．04×1．11mm，卷盤(pán)式容器編帶包裝。2）改進(jìn)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(shù)脂更少，去除較重的碳鋼材料，通過(guò)縮小尺寸，降低重量。尤其適合戶(hù)內(nèi)，半戶(hù)外全彩顯示屏應(yīng)用。2021/5/933、常見(jiàn)的SMDLED的幾種尺寸封裝形式外形尺寸（mm）最小間距(mm)最佳觀視距離(m)備注PLCC-23.2×3.01017單管芯有利于散熱12063.1×1.7813.6側(cè)光型、高亮度型08052.1×1.35611.206031.7×0.958.5向0402發(fā)展PLCC-43.2×2.858.5雙色或三色組合封裝2021/5/942021/5/954、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(chēng)小蝴蝶）型：2mm、3mm等。

（3）TOPLED（白殼）型：1208（30*20）、1311（35*28）、1312（35*32）、2220（55*50）等2021/5/96（4）側(cè)光LED：0905（22*12）、1105（28*12）1605（40*14）等。2）PCB片LEDPCB板型：0402、0603、0805、1206

2021/5/973)SMDLED內(nèi)部結(jié)構(gòu)2021/5/98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(kù)包裝料帶(Carrier)2021/5/992021/5/910成品原料PCB板膠餅金線晶片銀膠成品2021/5/9112021/5/912銀膠流程概念-點(diǎn)銀膠點(diǎn)膠頭2021/5/913流程概念-固晶頂針晶片吸嘴2021/5/914固晶點(diǎn)銀膠固晶放PCBPCB于軌道內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)銀膠、固晶2021/5/915種球流程概念-焊線結(jié)金球線夾瓷嘴結(jié)金球2021/5/916焊線放材料于載具，進(jìn)行打線2021/5/917流程概念-Molding模座2021/5/918壓出成型Step1：放材料于模穴上Step2：合模并放入膠餅，轉(zhuǎn)進(jìn)擠入膠使膠注入膠道成型2021/5/919Step3：于烤箱長(zhǎng)烤長(zhǎng)烤2021/5/920流程概念-切割

切割刀片PCB支架的切割需要經(jīng)過(guò)高速的全自動(dòng)水切割機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，15000轉(zhuǎn)/秒的速度。而TOP支架的則不用經(jīng)過(guò)這道工序。2021/5/921切割PCB放置材料于工作臺(tái)，對(duì)切割線開(kāi)始切割主要是檢查封膠后的TOP支架燈和經(jīng)過(guò)切割后的PCB板支架的燈的外觀是否有異物，氣泡，碎晶等，2021/5/922Step1：將材料放于震動(dòng)盤(pán)分光2021/5/923Step2：材料進(jìn)入測(cè)試區(qū)進(jìn)行測(cè)試2021/5/924Step3：測(cè)試后材料進(jìn)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(duì)應(yīng)，一個(gè)全自動(dòng)機(jī)臺(tái)只對(duì)應(yīng)一個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品2021/5/925帶裝Step1：將分BIN盒材料，倒入震動(dòng)盤(pán)2021/5/926Step2：材料入料帶后，用燙頭使膠帶和料帶結(jié)合2021/5/927Step3：帶裝好材料帶裝成卷軸2021/5/928包裝根據(jù)不同的型號(hào)，每個(gè)包裝的數(shù)量會(huì)有不同，一般1608的每個(gè)膠輪的包裝包滿(mǎn)有4K，3508的約有2K，5060的只有1K。2021/5/929PCB板：低成本的FR－4材料（玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)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ChipOnBoard（板上芯片直裝）的英文縮寫(xiě)，工藝過(guò)程首先是在基底表面用導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂(一般用摻銀顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂)覆蓋硅片安放點(diǎn)，是一種通過(guò)粘膠劑或焊料將LED芯片直接粘貼到PCB板上，再通過(guò)引線鍵合實(shí)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2021/5/930COB封裝流程：第一步：擴(kuò)晶。采用擴(kuò)張機(jī)將廠商提供的整張LED芯片薄膜均勻擴(kuò)張，使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開(kāi)，便于刺晶。第二步：背膠。將擴(kuò)好晶的擴(kuò)晶環(huán)放在已刮好銀漿層的背膠機(jī)面上，背上銀漿。

點(diǎn)銀漿。適用于散裝LED芯片。采用點(diǎn)膠機(jī)將適量的銀漿點(diǎn)在PCＢ印刷線路板上。第三步：將備好銀漿的擴(kuò)晶環(huán)放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將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(shí)間，待銀漿固化后取出(不可久置，不然LED芯片鍍層會(huì)烤黃，即氧化，給邦定造成困難)。2021/5/931第五步：粘芯片。用點(diǎn)膠機(jī)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(shí)間，也可以自然固化(時(shí)間較長(zhǎng))。

第七步：邦定(打線)。采用鋁絲焊線機(jī)將芯片(LED晶?；騃C芯片)與PCB板上對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)鋁絲進(jìn)行橋接，即COB的內(nèi)引線焊接2021/5/932

第八步：前測(cè)。使用專(zhuān)用檢測(cè)工具(按不同用途的COB有不同的設(shè)備，簡(jiǎn)單的就是高精密度穩(wěn)壓電源)檢測(cè)COB板，將不合格的板子重新返修。

第九步：點(diǎn)膠。采用點(diǎn)膠機(jī)將調(diào)配好的AB膠適量地點(diǎn)到邦定好的LED晶粒上，然后根據(jù)客戶(hù)要求進(jìn)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(shí)間。第十一步：后測(cè)。將封裝好的PCB印刷線路板再用專(zhuān)用的檢測(cè)工具進(jìn)行電氣性能測(cè)試，區(qū)分好壞優(yōu)劣。2021/5/933選擇PCB與測(cè)試LED1、片式LEDPCB板結(jié)構(gòu)選擇導(dǎo)通孔型結(jié)構(gòu)：切割時(shí)需切割兩個(gè)方向，單顆成品電極為半弧型。挖槽孔型結(jié)構(gòu)等：切割時(shí)只需切割一個(gè)方向。根據(jù)單顆片式LED所用晶片數(shù)量分：?jiǎn)尉汀㈦p晶型及三晶型。沒(méi)有提出特殊要求時(shí)，一般選擇挖槽孔型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)PCB板，一般情況下挖槽孔是沿著PCB板寬度方向進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因?yàn)檫@樣做可以使壓模成型后PCB板產(chǎn)生的變形最小。2021/5/934

3、PCB板外形尺寸選擇

外形尺寸：①要求每塊PCB板上設(shè)計(jì)產(chǎn)品數(shù)量。②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(hù)使用的片式LED整體厚度要求進(jìn)行確定的。不能太厚，太厚會(huì)造成固晶后無(wú)法焊線；也不能太薄，太薄會(huì)造成壓模成型后因?yàn)槟z體收縮，PCB板形變過(guò)大。綜合各方面考慮，選取厚度為0.30mm、面積為60mm×130mm的PCB作為基板，在板上設(shè)計(jì)41組封裝結(jié)構(gòu)，每組由44只片式LED連為一體。2021/5/935測(cè)試用的PCB的單元示意圖每個(gè)單元的圖示參見(jiàn)圖2021/5/9364、PCB板線路設(shè)計(jì)要求1）、固晶區(qū):大小設(shè)計(jì)是由晶片大小確定。在滿(mǎn)足能安全固好晶片的情況下，固晶區(qū)要盡可能的設(shè)計(jì)小一些。粘著性會(huì)更好，不易產(chǎn)生膠體與PCB板剝離的現(xiàn)象，同時(shí)盡可能設(shè)計(jì)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(lái)確定，距離大會(huì)造成線弧拉力不夠，距離小會(huì)造成焊線時(shí)金線接觸到晶片。

4）、電極寬度:電極寬度一般為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(wèn)題。采用小的線徑可以增加基板與膠體的粘著力。2021/5/937

6）、導(dǎo)通孔孔徑:采用導(dǎo)通孔設(shè)計(jì)PCB板，孔徑最小值一般為Φ0.2mm。

7）、挖槽孔孔徑:采用導(dǎo)通孔設(shè)計(jì)PCB板，寬度最小值一般為1.0mm。

8）、切割線寬度:在設(shè)計(jì)切割線寬度時(shí)要考慮到切割刀片的厚度，在PCB板設(shè)計(jì)上進(jìn)行補(bǔ)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(wèn)題。

一般一片PCB板可設(shè)計(jì)電路范圍內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)量設(shè)計(jì)為雙數(shù)。2021/5/9385、對(duì)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(duì)電路板線路的偏差〈±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(cè)試〉8g。

3）、PCB板制成成品后，要求表面無(wú)粘污，壓模后和膠體之間粘著性好。2021/5/939SMD

LED產(chǎn)品使用須知1、為避免產(chǎn)品于運(yùn)輸及儲(chǔ)存中吸濕,以鋁袋包裝防潮處理。2、儲(chǔ)存條件A、經(jīng)鋁袋包裝保存的產(chǎn)品存放條件。（溫度:5~28℃,濕度:60%RH以下）。B、開(kāi)封后的處理1)開(kāi)封后48hr內(nèi)于以下環(huán)境條件使用(焊錫)溫度:5~28℃,濕度:60%RH以下2)開(kāi)封后長(zhǎng)期不使用的場(chǎng)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用(請(qǐng)以限一次)。2021/5/940一個(gè)三維垂直結(jié)構(gòu)紅光LED芯片/SMD通電時(shí)的照片。

圖1

是秦皇島鵬遠(yuǎn)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(méi)有通電時(shí)所照的照片，從中很明顯的看出電極的形狀圖3：3-維藍(lán)光LED芯片/SMD樣品此芯片不需要打金線，沒(méi)有焊盤(pán)，100%的利用發(fā)光層材料，也就沒(méi)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(méi)有電流擁塞現(xiàn)象，可以大電流驅(qū)動(dòng)（例如數(shù)安培），出光均勻。2021/5/941器件：目前市場(chǎng)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(duì)應(yīng)回流焊工藝及對(duì)應(yīng)目前功率及發(fā)熱量不斷增加的芯片）?，F(xiàn)象：做好的產(chǎn)品在初期做點(diǎn)亮測(cè)試?yán)匣蠖加胁诲e(cuò)的表現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，明明在抽檢都不錯(cuò)的產(chǎn)品，到了應(yīng)用客戶(hù)開(kāi)始應(yīng)用的時(shí)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2021/5/942

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(lán)光造成其引起的光觸媒作用、硅膠本身沒(méi)老化的情況下，PPA本身慢慢老化所造成的。光觸媒作用會(huì)衍生出《分解力》與《親水性》的活動(dòng)、光照射到二氧化鈦上。特別是光觸媒分解力具有分解有機(jī)物的能力。二氧化鈦吸收太陽(yáng)光或照明光中的紫外線后、空氣中的氧氣（O2）與e-（電子）、水（H2O）與H+各產(chǎn)生反應(yīng)。二氧化鈦表面會(huì)產(chǎn)生O2。超氧陰離子Superoxideion）與OH（氫氧自由基HydroxylRadical）的兩種具有