LED封裝工藝
作者: 來(lái)源: 日期:2019/8/26 16:41:43 人氣:1192
一.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。
二.LED 封裝形式
LED 封裝形式可以說(shuō)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。
三.LED 封裝工藝流程
四.封裝工藝說(shuō)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,但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問(wèn)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(lái)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。
由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)格的要求,銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都
是工藝上必須注意的事項(xiàng)。
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?yàn)殇撟鞎?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 150℃,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℃,1 小時(shí)。
絕緣膠一般 150℃,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(kāi)更換燒結(jié)的產(chǎn)品,中間
不得隨意打開(kāi)。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(guò)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。金絲球
焊過(guò)程則在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球,其余過(guò)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(wèn)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
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)材料的選型,選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。(一般的 LED 無(wú)法通
過(guò)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 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(guò)
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(wèn)題。
10.灌膠封裝
Lamp-LED的封裝采用灌封的形式。灌封的過(guò)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 135℃,1 小時(shí)。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(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℃,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(lái)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。