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LED生产工艺及封装技术


发布时间:2007-7-3 被阅览数: 次 作者:青岛网络公司

一、生产工艺

1.工艺:
    a) 清洗:采用超声波清洗PCB或led.htm target=_blank>LED支架,并烘干。
    b) 装架:在led.htm target=_blank>LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或led.htm target=_blank>LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。
   c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到led.htm target=_blank>LED管芯上,以作电流注入的引线。led.htm target=_blank>LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-led.htm target=_blank>LED需要金线焊机)
   d)封装:通过点胶,用环氧将led.htm target=_blank>LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光led.htm target=_blank>LED)的任务。
   e)焊接:如果背光源是采用SMD-led.htm target=_blank>LED或其它已封装的led.htm target=_blank>LED,则在装配工艺之前,需要将led.htm target=_blank>LED焊接到PCB板上。
   f)切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。
   g)装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。
   h)测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。

包装:将成品按要求包装、入库。

二、封装工艺

1. led.htm target=_blank>LED的封装的任务
是将外引线连接到led.htm target=_blank>LED芯片的电极上,同时保护好led.htm target=_blank>LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。

2. led.htm target=_blank>LED封装形式
led.htm target=_blank>LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。led.htm target=_blank>LED按封装形式分类有Lamp-led.htm target=_blank>LED、TOP-led.htm target=_blank>LED、Side-led.htm target=_blank>LED、SMD-led.htm target=_blank>LED、High-Power-led.htm target=_blank>LED等。

3. led.htm target=_blank>LED封装工艺流程

4.封装工艺说明

1.芯片检验

镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill)
芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求
电极图案是否完整

2.扩片

由于led.htm target=_blank>LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是led.htm target=_blank>LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。

3.点胶

led.htm target=_blank>LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光led.htm target=_blank>LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。)

工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。
由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。

4.备胶

和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在led.htm target=_blank>LED背面电极上,然后把背部带银胶的led.htm target=_blank>LED安装在led.htm target=_blank>LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。

5.手工刺片

将扩张后led.htm target=_blank>LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,led.htm target=_blank>LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将led.htm target=_blank>LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品.

6.自动装架

自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在led.htm target=_blank>LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将led.htm target=_blank>LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。

自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对led.htm target=_blank>LED芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。

7.烧结

烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。
银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。
绝缘胶一般150℃,1小时。
银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。

8.压焊

压焊的目的将电极引到led.htm target=_blank>LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。

led.htm target=_blank>LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程,先在led.htm target=_blank>LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。

压焊是led.htm target=_blank>LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。
对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、劈刀(钢嘴)运动轨迹等等。(下图是同等条件下,两种不同的劈刀压出的焊点微观照片,两者在微观结构上存在差别,从而影响着产品质量。)我们在这里不再累述。

9.点胶封装

led.htm target=_blank>LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的led.htm target=_blank>LED无法通过气密性试验) 如右图所示的TOP-led.htm target=_blank>LED和Side-led.htm target=_blank>LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光led.htm target=_blank>LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。白光led.htm target=_blank>LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。

10.灌胶封装
 
Lamp-led.htm target=_blank>LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在led.htm target=_blank>LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的led.htm target=_blank>LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将led.htm target=_blank>LED从模腔中脱出即成型。

11.模压封装

将压焊好的led.htm target=_blank>LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个led.htm target=_blank>LED成型槽中并固化。

12.固化与后固化

固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。

13.后固化

后固化是为了让环氧充分固化,同时对led.htm target=_blank>LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,4小时。

14.切筋和划片

由于led.htm target=_blank>LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装led.htm target=_blank>LED采用切筋切断led.htm target=_blank>LED支架的连筋。SMD-led.htm target=_blank>LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。

15.测试

测试led.htm target=_blank>LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对led.htm target=_blank>LED产品进行分选。

16.包装

将成品进行计数包装。超高亮led.htm target=_blank>LED需要防静电包装。
 

 



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