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LED封裝工藝知識(shí)

　　一、生產(chǎn)工藝

　　1、生產(chǎn)：

　　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(大圓片)底部電極備上銀膠后進(jìn)行擴(kuò)張，將擴(kuò)張后的管芯(大圓片)安置在刺晶臺(tái)上，在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個(gè)一個(gè)安裝在PCB或LED支架相應(yīng)的焊盤上，隨后進(jìn)行燒結(jié)使銀膠固化。

　　c)壓焊：用鋁絲或金絲焊機(jī)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(jī)。(制作白光TOP-LED需要金線焊機(jī))

　　d)封裝：通過點(diǎn)膠，用環(huán)氧將LED管芯和焊線保護(hù)起來。在PCB板上點(diǎn)膠，對固化后膠體形狀有嚴(yán)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(dān)點(diǎn)熒光粉(白光LED)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(kuò)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

　　a)芯片檢驗(yàn)

　　鏡檢：

　　1、材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑(lockhill);

　　2、芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求;

　　3、電極圖案是否完整。

　　b)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)等不良問題。

　　c)點(diǎn)膠

　　在led支架的相應(yīng)位置點(diǎn)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(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。 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)。

　　d)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。

　　e)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。

　　f)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。

　　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(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1點(diǎn)，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第2點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第1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。)我們在這里不再累述。

　　i)點(diǎn)膠封裝

　　LED的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種?；旧瞎に嚳刂频碾y點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì)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(yàn))如右圖所示的TOP-LED和Side-LED適用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對操作水平要求很高(特別是白光LED)，主要難點(diǎn)是對點(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。

　　j)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。

　　k)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。

　　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(shí)。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(shí)對led進(jìn)行熱老化。后固化對于提高環(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)。

　　n)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l(xiāng)ed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。

　　o)測試

　　測試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LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。

　　p)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。

    奕博工廠是一家集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)為一體的光電照明高科技企業(yè)，采用的生產(chǎn)設(shè)備以及專業(yè)的技術(shù)人才，不斷地引進(jìn)的技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)，致力向新老客戶提供的產(chǎn)品服務(wù)和設(shè)計(jì)解決方案。奕博專業(yè)生產(chǎn)SMD貼片LED燈珠、插件LED燈珠、食人魚LED燈珠、紅外線發(fā)射管等等

大功率LED封裝工藝及發(fā)展趨勢

LED封裝的主要目的是實(shí)現(xiàn)LED芯片和外界電路的電氣互連與機(jī)械接觸，保護(hù)LED免受機(jī)械、熱、潮濕等外部沖擊，實(shí)現(xiàn)光學(xué)方面的要求，提高出光效率，滿足芯片散熱要求，提高其使用性能和可靠性。

LED封裝設(shè)計(jì)主要涉及光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和機(jī)械(結(jié)構(gòu))等方面，這些因素彼此相互獨(dú)立，又相互影響，其中光是LED封裝的目的，熱是關(guān)鍵，電和機(jī)械是手段，而性能是具體體現(xiàn)。

當(dāng)前gao效率，大功率是LED的主要發(fā)展方向之一，各國及研究機(jī)構(gòu)均致力于高性能LED芯片的研究：表面粗化、倒金字塔結(jié)構(gòu)、透明襯底技術(shù)、優(yōu)化電極幾何形狀、分布布拉格反射層、激光襯底剝離技術(shù)、微結(jié)構(gòu)和光子晶體技術(shù)等。

大功率LED封裝由于結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命，一直是近年來的研究熱點(diǎn)，特別是照明級(jí)大功率LED散熱封裝更是研究熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)，很多大學(xué)、研究所和公司也都對LED封裝技術(shù)進(jìn)行了研究并取得成果：大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)和共晶焊接技術(shù)、thin．film技術(shù)、金屬基板和陶瓷基板技術(shù)、熒光粉保形涂層(conformalcoating)技術(shù)、光予散射萃取工藝(ScatteredPhotonExtractionmethod，SPE)、耐UV和日光輻射及抗潮的封裝樹脂研究、光學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

隨著大功率LED芯片性能的迅速提高，功率型LED的封裝技術(shù)不斷改進(jìn)以適應(yīng)形勢的發(fā)展，：從開始的引線框架式封裝到多芯片陣列組裝，再到如今的3D陣列式封裝，其輸入功率不斷提高，而封裝熱阻顯著降低。為了推動(dòng)LED在普通照明領(lǐng)域的發(fā)展，迸一步改善LED封裝的熱管理將是關(guān)鍵之一，另外芯片設(shè)計(jì)制造與封裝工藝的有機(jī)融合也非常有利于產(chǎn)品性價(jià)比的提升；隨著表面貼裝技術(shù)(SMT)在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用，采用透明型封裝材料和功率型MOSFET封裝平臺(tái)將是LED封裝發(fā)展的一個(gè)方向，功能集成(比如驅(qū)動(dòng)電路)也將進(jìn)一步的推動(dòng)LED封裝技術(shù)的發(fā)展。應(yīng)用于其它學(xué)科中的技術(shù)也可能在未來LED照明光源的封裝中找到舞臺(tái)，如新興的流體自組裝(FluidicSelf-Assembly，F(xiàn)SA)技術(shù)等。

為了進(jìn)一步提高單個(gè)元件的光通量并降低封裝成本，近年來多芯片封裝技術(shù)獲得了很大的發(fā)展。把半導(dǎo)體封裝工藝中的SiP／CoB(SysteminPackaging／ChiponBoard，系統(tǒng)封裝／板上芯片)技術(shù)運(yùn)用到LED芯片的封裝上，即直接將LED芯片封裝在散熱基板上，可使大功率LED器件穩(wěn)定且可靠的工作，又能做到封裝結(jié)構(gòu)簡單緊湊。如何讓LED保持長時(shí)間的持續(xù)可靠工作是目前大功率LED器件封裝和系統(tǒng)封裝的關(guān)鍵技術(shù)。

隨著芯片技術(shù)的日益成熟；單個(gè)LED芯片的輸入功率可以進(jìn)一步提高到3W、5W甚至更高，芯片本身承受的電流密度以及熱流密度急劇提高，因此防止LED的熱量累積變得越來越重要。如果不能有效的耗散這些熱量，隨之而來的熱效應(yīng)將嚴(yán)重影響到整個(gè)LED發(fā)光器件的可靠性以及壽命；若多個(gè)大功率LED芯片密集排列構(gòu)成白光照明系統(tǒng)，熱量的耗散問題更為嚴(yán)重，如何提高封裝散熱能力是現(xiàn)階段照明級(jí)大功率LED函待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

在封裝過程中LED芯片、金線、封裝樹脂、透鏡、以及芯片熱沉等各個(gè)環(huán)節(jié)，散熱問題都必須很好地重視。其突破點(diǎn)就是芯片襯底的結(jié)構(gòu)、材料以及外部集成的冷卻模塊技術(shù)。摸索合適的結(jié)構(gòu)和材料、制備工藝和參數(shù)來設(shè)計(jì)和制備低接口熱阻、高散熱性能及低機(jī)械應(yīng)力的封裝結(jié)構(gòu)對于未來大功率LED封裝的散熱性能的提高和發(fā)展具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

奕博工廠主要從事研發(fā)、生產(chǎn)、銷售LED系列產(chǎn)品，包括超高亮白光、異形燈珠、食人魚系列、貼片LED、插件LED、大功率LED以及LED應(yīng)用產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)燈、汽車燈具、家用電器、IT產(chǎn)品、戶內(nèi)外燈飾、玩具禮品以及照明等等，歡迎您來電咨詢選購！