LED的大致封装步骤

2023/11/07 | 作者：BOB体育地址

　　当用化学品清洗胶体时必须特别小心，因为有些化学品对胶体表面有损伤并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等。可用乙醇擦拭、浸渍，时间在常温下不超过3分钟。4、关于LED过流保护

　　VCC为电源电压，VF为LED驱动电压，IF为顺向电流5、LED焊接条件

　　1烙铁焊接：烙铁（最高30W）尖端温度不超过300℃，焊接时间不超过3秒，焊接位置至少离胶体2毫米。

　　2波峰焊：浸焊最高温度260℃，浸焊时间不超过5秒，浸焊位置至少离胶体2毫米。

　　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，将背光源的很多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的封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好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封装形式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取对应的外观尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。3. 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不是满足工艺技术要求电极图案是否完整2.扩片由于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芯片的间距拉伸到约0.6mm。也能够使用手工扩张，但非常容易导致芯片掉落浪费等不良问题。3.点胶在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。

　　Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。11.模压封装将压焊好的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进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度很重要。一般条件为120℃，4小时。14.切筋和划片由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-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的光电参数、检验外观尺寸，同时按照每个客户要求对LED产品做分选。16.包装将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。LED封装常见要素

　　1散热技术传统的指示灯型led封装结构一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成其热阻高达250?300w新的大功率芯片若采用传统式的led封装形式将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄从而造成器件的加速光衰直至失效甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效

　　因设计需要弯脚及切脚，在对LED进行弯脚及切脚时，弯脚及切脚的位置距胶体底面大于3mm。

　　半导体发光二极管(light- emitting diode)简称LED，从二十世纪60年代研制出来并逐步走向市场化，其封装技术也在一直在改进和发展。由最早用玻璃管封装发展至支架式环氧封装和表面贴装式封装，使得小功率LED获得广泛的应用。从二十世纪90年代开始，由于LED外延、芯片技术上的突破，四元系Al2GaInP和GaN基的LED相继问世，实现了LED全色化，发光亮度大幅度的提升，并可组合各种颜色和白光〔1〕。器件输入功率上有很大提高。目前单芯片1W大功率LED已产业化并推向市场，这使得超高亮度LED的应用面逐步扩大，由特种照明的市场领域，逐步向普通照明市场迈进。由于LED芯片输入功率的逐步的提升，对其封装技术提出了更高的要求.LED要在照明领域发展，关键要将其发光效率、光通量提高到现有照明光源的水平。大功率LED所用的外延材料采取使用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，虽然其外量子效率还需进一步提升，但获得高光通量的最大障碍是芯片的取光效率低。现有的大功率LED的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率，改善芯片的热特性，并通过增大芯片面积，加大工作电流来提高器件的光电转换效率，从而获得较高的光通量。除了芯片外，器件的封装技术也举足轻重。关键的封装技术工艺有：1、散热技术 传统的指示灯型LED封装结构，一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上，由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成，其热阻高达250～300℃/ W，新的大功率芯片若采用传统式的LED封装形式，将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄，从而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此，对于大工作电流的大功率LED芯片，低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是技术关键。采用低电阻率、高导热性能的材料粘结芯片;在芯片下部加铜或铝质热沉，并采用半包封结构，加速散热;甚至设计二次散热装置，来降低器件的热阻。在器件的内部，填充透明度高的柔性硅橡胶，在硅橡胶承受的温度范围内(一般为- 40～200℃)，胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路，也不可能会出现变黄现象。零件材料也应最大限度地考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体热特性。2、大功率LED白光技术 常见的实现白光的工艺方法有如下三种〔2〕:蓝色芯片上涂上YAG荧光粉，芯片的蓝色光激发荧光粉发出典型值为500～560 nm的黄绿光，黄绿光与蓝色光合成白光。该方法制备相对简单，效率高，具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好;色温偏高;显色性不够理想。RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光;或者用蓝黄绿色双芯片补色产生白光。只要散热得法，该方法产生的白光较前一种方法稳定，但驱动较复杂，另外还应该要考虑不一样的颜色芯片的不同光衰速度。在紫外光芯片上涂RGB荧光粉，利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。但目前的紫外光芯片和RGB荧光粉效率较低，环氧树脂在紫外光照射下易分解老化。积累了一定的经验和体会，我们大家都认为照明用W级功率LED产品要实现产业化还一定要解决如下技术问题:①粉涂布量控制:LED芯片荧光粉工艺采用的涂胶方法通常是将荧光粉与胶混合后用分配器将其涂到芯片上。在操作的流程中，由于载体胶的粘度是动态参数、荧光粉比重大于载体胶而产生沉淀以及分配器精度等因素的影响，此工艺荧光粉的涂布量均匀性的控制有难度，导致了白光颜色的不均匀。②芯片光电参数配合:半导体工艺的特点，决定同种材料同一晶圆芯片之间都有几率存在光学参数(如波长、光强)和电学(如正向电压)参数差异。RGB三基色芯片更是这样，对于白光色度参数影响很大。这是产业化必须要解决的关键技术之一。③根据应用要求产生的光色度参数控制:不同用途的产品，对白光LED的色坐标、色温、显色性、光功率(或光强)和光的空间分布等要求就不同。上述参数的控制涉及产品结构、工艺方法、材料等多方面因素的配合。在产业化生产中，对上述因素来控制，得到符合应用要求、一致性好的产品十分重要。3、测试技术与标准 随着W级功率芯片制造技术和白光LED工艺技术的发展，LED产品正逐步进入(特种)照明市场，显示或指示用的传统LED产品参数检验测试标准及测试方法已不能够满足照明应用的需要。国内外的半导体设备仪器生产企业也纷纷推出各自的测试仪器，不同的仪器使用的测试原理、条件、标准存在一定的差异，增加了测试应用、产品性能比较工作的难度和问题复杂化。我国光学光电子行业协会光电子器件分会行业协会根据LED产品发展的需要，于2003年发布了发光二极管测试方法(试行) ，该测试方法增加了LED色度参数的规定。但LED要往照明业拓展，建立LED照明产品质量标准是产业规范化的重要手段。4、筛选技术与可靠性保证 由于灯具外观的限制，照明用LED的装配空间密封且受到局限，密封且有限的空间不利于LED散热，这在某种程度上预示着照明LED的使用环境要劣于传统显示、指示用LED产品。另外，照明LED处于大电流驱动下工作，这就对其提出更高的可靠性要求。在产业化生产中，针对不同的产品用途，制定适当的热老化、温度循环冲击、负载老化工艺筛选试验，剔除早期失效品，保证产品的可靠性很有必要。5、静电防护技术 蓝宝石衬底的蓝色芯片其正负电极均位于芯片上面，间距很小;对于InGaN/AlGaN/ GaN双异质结，InGaN活化簿层仅几十nm，对静电的承担接受的能力很小，极易被静电击穿，使器件失效。因此，在产业化生产中，静电的防范是否得当，直接影响到产品的成品率和经济的效果与利益。静电的防范技术有如下几种:①从人体、工作台、地面、空间及产品传输、堆放等实施防范，手段有防静电服装、手套、手环、鞋、垫、盒、离子风扇、检验测试仪器等。②芯片上设计静电保护线路。③LED上装配保护器件。我国LED封装产品主要是普通小功率LED，同时还具有一定的大功率LED封装技术和水平。但由于多种原因，我国大功率LED封装技术水平总体来说与国际水平还有相当的差距③为了加快发展LED封装技术水平，我们提议:①国家要重点支持LED前工序外延、芯片有实力的重点研究单位(大学)和企业，集中优势，重点突破关键技术难点，尽快开发并生产有自主产权的1 W、3 W、5 W和10 W等大功率LED芯片，只有这样，才能确保我国大功率LED的顺利发展。②国家要重点扶植有实力的大功率LED封装企业，研发有自主产权的LED封装产品，并要达到规模化的生产程度，参与国际市场之间的竞争。③要重视荧光粉、封装环氧等基础材料的研究开发及产业化工作。④依据市场要求，开发适应市场的各种大功率LED产品，首先瞄准特种照明应用的市场，并逐步向普通照明灯源市场迈进。几种前沿领域的LED封装器件

　　一、生产工艺1.工艺：a)清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。b)装架：在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管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般都会采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED需要金线焊机）d)封装：通过点胶，用环氧将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，这必然的联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）的任务。e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。

　　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一定要注意的事项。4.备胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是全部的产品均适用备胶工艺。5.手工刺片 将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将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，适用于要安设多种芯片的产品.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支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将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做调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对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。根据真实的情况能调整到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技术要求隔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芯片上，完成产品内外引线的连接工作。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，来自在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，进而影响着产品质量。）我们在这里不再累述。9.点胶封装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无法通过气密性试验）如右图所示的TOP-LED和Side-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），主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用的过程中会变稠。白光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