奕博加工(圖),F3內(nèi)凹白色LED燈珠,LED燈珠

LED封裝工藝知識

　　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支架相應的焊盤上，隨后進行燒結使銀膠固化。

　　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。(制作白光TOP-LED需要金線焊機)

　　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)的任務。

　　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。

　　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

　　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)不同的應用場合采用相應的外形尺寸，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

　　鏡檢：

　　1、材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑(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。我們采用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張，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。

　　c)點膠

　　在led支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。

　　(對于GaAs、SiC導電襯底，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。)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。

　　e)手工刺片

　　將擴張后LED芯片(備膠或未備膠)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，再安置在相應的支架位置上。

　　自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程，同時對設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。

　　g)燒結

　　燒結的目的是使銀膠固化，燒結要求對溫度進行監(jiān)控，防止批次性不良。

　　銀膠燒結的溫度一般控制在150℃，燒結時間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。 銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時(或1小時)打開更換燒結的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。燒結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，再將鋁絲拉到相應的支架上方，壓上第2點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第1點前先燒個球，其余過程類似。

　　壓焊是LED封裝技術中的關鍵環(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，兩者在微觀結構上存在差別，從而影響著產(chǎn)品質量。)我們在這里不再累述。

　　i)點膠封裝

　　LED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。設計上主要是對材料的選型，選用結合良好的環(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。

　　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l(xiāng)ed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。

　　o)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。

　　p)包裝

　　將成品進行計數(shù)包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。

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LED燈珠散熱的計算方法

一、熱對LED的影響

1、LED是冷光源嗎？

（1）LED的發(fā)光原理是電子與空穴經(jīng)過復合直接發(fā)出光子，過程中不需要熱量。LED可以稱為冷光源。

（2）LED的發(fā)光需要電流驅動。輸入LED的電能中，只有約15%有效復合轉化為光，大部分（約85%）因無效復合而轉化為熱。

（3）LED發(fā)光過程中會產(chǎn)生熱量，LED并非不會發(fā)熱的冷光源。

2.熱對LED性能和結構的影響

LED電致發(fā)光過程產(chǎn)生的熱量和工作環(huán)境溫度（Ta）的不同，引起led芯片結溫Tj的變化。LED是溫度敏感器件，當溫度變化時，LED的性能和封裝結構都會受到影響，從而影響LED的可靠性。

(1) 光通量與溫度的關系

①光通量Фv與結溫Tj的關系

其中：Фv（Tj1）=結溫Tj1時的光通量

Фv（Tj2）=結溫Tj2時的光通量

ΔTj= Tj2 -Tj1

k=溫度系數(shù)

②光通量與環(huán)境溫度的關系

Ta=100℃時，LED的光通量將下降至室溫時的一半左右。

LED的應用必須考慮溫度對光通量的影響。

(2)波長與結溫Tj的關系

λd（Tj2）=λd（Tj1）+kΔTj

(3)正向壓降Vf結溫Tj的關系

Vf（Tj2）= Vf（Tj1）+kΔTj

k=ΔVf/ΔTj ：正向壓降隨結溫變化的系數(shù)，通常取-2.0mV/℃.

(4)熱對發(fā)光效率ηv的影響

*在輸入功率一定時：　

*LED內(nèi)部會形成自加熱循環(huán)，如果不及時引導和消散LED的熱量，LED的發(fā)光效率將不斷降低。

(5)熱對LED出光通道的影響

*加速出光通道物質的老化；

*降低通道物質的透光率；

*改變出光通道物質的折射率，影響光線的空間分布；

*嚴重時改變出光通道結構。

(6)熱對LED電通道（歐姆接觸/固晶界面）的影響

*引致封裝物質的膨脹或收縮；

*封裝物質的膨脹或收縮產(chǎn)生的形變應力，使歐姆接觸/固晶界面的位移增大，造成LED開路和突然失效。

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